4. Теплова обробка молока

Найбільш поширеними способами теплової обробки молока є пастеризація і стерилізація.

Мета теплової обробки молока: знищення патогенних мікроорганізмів; різке зменшення мікрофлори і інактивація ферментів, що знижують стійкість питного молока і викликають вади молочних продуктів; зміна фізико-хімічних властивостей молока для отримання заданих якостей готових продуктів, зокрема кисломолочних і сирів, а також для підготовки молока як середовища для розвитку мікроорганізмів (у виробництві заквасок). Виходячи з цього при виробленні молочних продуктів застосовують різні режими теплової обробки молока.

Пастеризація молока. З патогенних неспороутворюючих мікроорганізмів найбільш стійкими є бактерії - збудники туберкульозу, тому основним критерієм надійності режимів пастеризації слугує загибель цих бактерій.

У молочній промисловості застосовують наступні режими пастеризації: тривала пастеризація - при 63-65°С з витримкою 30 хв; короткочасна пастеризація - при 74-75°С з витримкою 15-20 хв; моментальна пастеризація - при 85-90°С без витримки.

Ефективність пастеризації залежить від температури і тривалості дії, вмісту механічних домішок і бактеріальної обнасіненості сирого молока, а також від якісного складу його мікрофлори.

Вважають, що при негативній реакції на фермент фосфатазу в пастеризованому молоці гинуть всі неспороутворюючі патогенні бактерії. Чим більше в молоці механічних домішок, тим нижча ефективність пастеризації і навпаки.

Переважаючою мікрофлорою молока, що охолоджене відразу після доїння і зберігалося при 5°С до моменту теплової обробки, є психротрофні бактерії. Ефективність пастеризації такого молока буває достатньо високою.

Якщо молоко після доїння зберігають при температурі вище 10°С у ньому розвиваються молочнокислі бактерії, зокрема ентерококки (Str. faecalis, Str. faecium, Str. durans), що відрізняються високою термостійкістю (гинуть при нагріванні молока до 85° ). Внаслідок цього ефективність пастеризації значно знижується.

Мікрофлору, яка залишається в молоці після пастеризації, називають залишковою мікрофлорою пастеризованого молока. При короткочасній пастеризації (75-76°С) в залишковій мікрофлорі переважають термофільні молочнокислі стрептококи і палички, ентерококи, мікрококи, бактеріальні спори. Мікрофлора молока, пастеризованого при 85-90°С без витримки, складається з термостійких молочнокислих паличок і бактеріальних спор.

Для визначення ефективності пастеризації за кількісним і якісним складом залишкової мікрофлори відбирають проби молока з секції охолодження пастеризаційно-охолоджувальної установки, дотримуючись правила асептики. Кількість бактерій, що залишилися після пастеризації молока, може складати від 0,01% початкової кількості бактерій в сирому молоці (висока ефективність пастеризації) до 1,5-2% (низька ефективність пастеризації). Ефективність пастеризації можна вважати задовільною, якщо залишкова мікрофлора складає не більше 0,1% і відсутня кишкова паличка в 10 мл пастеризованого молока.

Молоко, проходячи після пастеризації і охолоджування через устаткування до розливних агрегатів, в яких його заквашують, додатково обнасінюється мікроорганізмами.

В цьому відношенні виключно велику роль грають резервуари і трубопроводи, якщо в проміжку між заповненнями вони залишаються невимитими (накопичення мікроорганізмів відбувається на всій їх поверхні).

У молоко з устаткування потрапляють бактерії групи кишкової палички (одиниці, десятки клітин в 1 мл), психротрофні бактерії, мезофільні молочнокислі стрептококи і термостійкі палички (від десятків до десятків тисяч в 1 мл), іноді дріжджі, оцтовокислі бактерії. Ця мікрофлора разом із залишковою мікрофлорою молока після пастеризації складає мікрофлору пастеризованого молока. При поганому догляді устаткування ця додаткова мікрофлора може збільшуватися в порівнянні із залишковою мікрофлорою молока після пастеризації в 10-20 разів і більше. У такому молоці при зберіганні можуть з'явитися ті або інші вади залежно від складу його мікрофлори.

Молочнокислі бактерії найгірше розвиваються в молоці, що піддавалося тривалій пастеризації (протягом 30 хв) при низькій температурі (65°). Це обумовлено тим, що при такій температурі молекули казеїну укрупнюються, унаслідок чого він стає менш доступним для ферментів мікроорганізмів.

Молоко для заквасок піддають пастеризації при 92-95°С з витримкою 20-30 хв або кип'ятінню протягом 10 хв. При такому режимі пастеризації і кип'ятінні знищуються бактеріофаги і в молоці залишаються практично тільки спори бактерій.

Теплова обробка молока впливає також на щільність отриманих згустків і здатність їх до виділення сироватки. Щоб отримати щільні згустки кисломолочних продуктів і мінімальне видділення сироватки, необхідно нагрівати молоко при такому режимі, щоб згорнулася максимальна кількість сироваткових білків, що додаються до згустка. Таких результатів можна досягти при нагріванні молока до 80°С протягом 30 хв, до 85°С- 10 хв, до 90°С - 5 хв, до 95°С - 2 хв і до 100°С - 1 хв.

У сироварінні режими теплової обробки молока вибирають з таким розрахунком, щоб знищити патогенні і газоутворюючі бактерії (кишкові палички) і мінімально порушити сольову рівновагу молока (при 72-74°С протягом 15-20 хв).Режими пастеризації вершків встановлюють зазвичай жорсткіші, ніж для молока (при 85°С 15-20 хв). Це пояснюється тим, що жир в вершках надає захищає мікроорганізми.

При виробництві питного молока найбільш поширеним режимом є нагрівання до 75-76°С з витримкою 15- 20 хв. При такому режимі пастеризації знищується патогенна мікрофлора і зберігається поживна цінність молока, але не забезпечується отримання достатньо стійкого молока при високій початковій бактеріальній обнасіненості сирого молока.

Стерилізація молока. Мета стерилізації - знищення як вегетативних форм мікроорганізмів, так і їх спор. Для отримання високоякісного стерилізованого молока особливе значення має якість сировини, яка повинна мати підвищену термостійкість, відповідати вимогам ДСТУ. Поняття «Стерилізоване молоко» не означає, що воно повністю вільне від спор мікроорганізмів. Щоб досягти цього, при обробці великих об'ємів молока необхідно використати такий жорсткий температурний режим, при якому суттєво змінюється хімічний склад молока і різко знижується його поживна цінність.

Ефективність стерилізації залежить від вмісту термостійких спор в сирому молоці, тому кількість їх допускається не більше 100 в 1 мл оброблюваного молока.

Стерилізоване молоко повинне задовольняти наступним вимогам: достатньо тривалий час зберігатися, не містити патогенних і токсигенних мікроорганізмів і їх токсинів, не містити мікроорганізмів, здатних розмножуватися після стерилізації і викликати псування продукту.

Стерилізоване молоко виробляють трьома способами: двократною стерилізацією, стерилізацією в потоці з асептичним розливом, стерилізацією в потоці з попередньою пастеризацією.

При двократній стерилізації молоко, очищене і пастеризоване при 75°С, стерилізується в потоці при 135-140°С. Миттєво охолоджене до 75°С молоко поступає на розлив в стерильні пакети. Наповнені пакети закупорюють і направляють в стерилізатор безперервної дії тунельного або баштового типу, де молоко повторно стерилізується при 116-120°С з наступним охолодженням до 30°С .

Стерилізацію в потоці з асептичним розливом здійснюють в стерилізаторах шляхом безпосереднього введення водяної пари в молоко. Воно миттєво нагрівається до 140° С і витримується при цій температурі протягом 4 с, потім молоко охолоджують до 20°С і розливають на лінії асептичного розливу в паперові пакети. Весь процес вироблення стерилізованого молока протікає у асептичних умовах. Цей спосіб дозволяє отримати гарантований в мікробіологічному відношенні вельми стійкий продукт при мінімальних змінах поживної цінності і органо-лептичних властивостях молока.

Одноразова стерилізація з попередньою пастеризацією молока і асептичним розливом здійснюється в потоці аналогічно вищезгаданому способу, але з попередньою пастеризацією його при 80°С і витримкою 15 с, що сприяє тимчасовій стабілізації сироваткових білків молока.