Стерилизация молока

Стерилизованное молоко

В последние годы в нашей стране все большей популярностью пользуется стерилизованное молоко. В зарубежных странах до 40% питьевого молока употребляется в стерилизованном виде. По сравнению с пастеризованным оно обладает более высокой стойкостью и выдерживает длительное хранение и транспортирование даже без охлаждения. Поэтому стерилизованное молоко удобно и экономически выгодно использовать для снабжения населения отдаленных районов, не имеющих достаточной сырьевой базы, а также крупных промышленных центров и новостроек.

По  органолептическим показателям  стерилизованное молоко не должно в значительной мере отличаться от пастеризованного. Высокая стойкость стерилизованного молока обязана тому, что в процессе стерилизации уничтожается не только вегетативная, но и споровая микрофлора.

Стерилизованное молоко выпускают в стеклянных узкогорлых бутылках из бесцветного стекла (лучше окрашенного, менее светопроницаемого), упакованных кронен-корковыми пробками; полиэтиленовых пакетах и пакетах тетра-пак вместимостью 0,25 и 0,5 л из комбинированного материала. Бумага пакетов с наружной стороны покрыта парафином, а с внутренней — слоем фольги и полиэтилена. Она должна иметь не более 10 колоний микроорганизмов на 100 см3 площади.

Молоко  в бутылках и полиэтиленовых пакетах  производят с массовой долей жира не менее 2,5 и 3,2%, кислотностью не более 20°Т; в пакетах из комбинированного материала — с массовой долей жира 2,5 и 3,5%.

При выработке стерилизованного молока качество исходного сырья и особенно его обсемененность споровыми микроорганизмами приобретают особое значение. На стерилизацию направляется отборное по качеству свежее молоко с кислотностью не выше 16—18 °Т, плотностью не ниже 1027 кг/м3, степенью чистоты по эталону не ниже I группы и бактериальной обсемененностью по редуктазной пробе не ниже I класса, без посторонних привкусов и запахов. Анализ сырья по редуктазной пробе проводят не реже одного раза в 5 дней. При этом количество споровых бактерий не должно превышать 100 в 1 мл. Сливки и обезжиренное молоко, применяемое для нормализации, должны быть получены из молока первого сорта и выдерживать алкогольную пробу. Сливки применяют с 30%-ной массовой долей жира и с кислотностью плазмы, не превышающей 22 °Т. Обезжиренное молоко должно иметь кислотность не выше 19 °Т.

Молоко, направляемое на стерилизацию, контролируется также на термоустойчивость по алкогольной  пробе. Для этого смешивают по 2 мл молока и 72—75%-ного этилового спирта. Если молоко выпускают в бутылках и полиэтиленовых мешках, используют 72%-ный этанол, а если в пакетах  из комбинированного материала — 75%-ный. Если коагуляции белков не произошло, то молоко пригодно для стерилизации. Более точной является тигловая проба, при которой пробирку из молибденового стекла с 2 мл молока помещают в ультратермостат и нагревают до температуры 135 °С. Если после этого консистенция молока не изменилась, то оно считается термоустойчивым.

В зависимости от режимов стерилизации происходят в той или иной мере физико-химические изменения компонентов  молока, что снижает его пищевую ценность. Чтобы максимально уничтожить споровую микрофлору, необходимы не только повышенные температуры тепловой обработки (115—145°С), но и такая выдержка, при которой вся масса жидкости будет нагрета до температуры стерилизации. В результате неравномерного нагревания жидкости пристенные области раньше достигают температуры стерилизации и более длительное время подвергаются воздействию температур стерилизации, чем центр. Хотя этим достигается определенный эффект стерилизации, однако в пристенных слоях происходят нежелательные, более глубокие физико-химические изменения компонентов молока. Технологически можно интенсифицировать распространение теплоты в массе жидкости теплопроводностью путем возбуждения конвективных токов или перемешивания.

Стерилизация  молока в бутылках во вращающихся  автоклавах позволяет сократить время выдержки с 30 до 20 мин при температуре стерилизации 115°С, но качество молока заметно не улучшается. Оно приобретает кремовый цвет вследствие образования меланоидинов и выраженный привкус пастеризации.

Значительно меньшие физико-химические изменения  молоко претерпевает в процессе ультравысокотемпературной стерилизации (УВТ) при температуре 135—145 °С с выдержкой 2— 4 с. С повышением температуры микроорганизмы погибают быстрее, чем происходят физико-химические изменения компонентов молока. Эффективность стерилизации определяется логарифмом отношения конечной концентрации спор к начальной. При использовании УВТ-режима стерилизованное молоко имеет белый цвет и не приобретает ярко выраженных вкуса и запаха кипяченого молока.

Производство  стерилизованного молока может осуществляться по двум схемам: с одноступенчатым и двухступенчатым режимами стерилизации. По одноступенчатой схеме молоко стерилизуют один раз (до или после фасования), а при двухступенчатой — два раза (сначала в потоке, а затем в бутылках). Двухступенчатый способ в большей степени гарантирует стерильность продукта, чем одноступенчатый, но сопровождается более глубокими изменениями нативных свойств молока.

Одноступенчатый способ предусматривает стерилизацию при температуре 130—150 °С с выдержкой 2—3 с. После охлаждения до 20—22 °С оно поступает в буферную емкость, а затем в асептических условиях его разливают в тару разового потребления. Известны два типа теплообменных установок для стерилизации, различающихся способами нагрева молока в потоке: посредством передачи молоку теплоты от греющего пара через стенку — пластинчатые аппараты, трубчатые по типу «труба в трубе» или комбинация этих аппаратов (установки е косвенным нагревом) – в результате непосредственного контакта пара с молоком (пароконтактный способ, или упериза-ция). При пароконтактном способе пар инжектируется в поток молока или же, напротив, струя молока впрыскивается в емкость с паром. Этот способ стерилизации требует асептических условий фасования. По этому способу работает линия ВТИС производительностью от 2000 до 12 000 л/ч.

Очищенное и нормализованное молоко направляется в уравнительный бак, откуда насосом в пластинчатые теплообменники. Здесь под действием сокового пара, поступающего из вакуум-камеры, и острого пара продукт нагревается до 75 °С, после чего насосом высокого давления подается в инжектор, где в продукт вводится пар, который за доли секунды нагревает молоко до 140 °С. При этой температуре молоко выдерживается в течение 4 с и нагнетается обратным клапаном в вакуум-камеру. Здесь из молока удаляется столько же пара, сколько было введено в инжектор, и температура продуктаснижается до 77 °С. Затем насосом молоко подается в гомогенизатор, а потом охлаждается до 20 °С в охладителе и поступает на фасование. При необходимости молоко можно временно хранить в асептическом резервуаре. Все оборудование, через которое проходит стерилизованное молоко после вакуум-камеры, работает в асептических условиях. Если нагрев молока в инжекторе был недостаточным, датчик температуры приводит в действие обратный клапан и молоко через вакуум-камеру и пластинчатые охладители возвращается в уравнительный бак для повторной стерилизации. Поэтому не обработанный до заданной температуры продукт не проникает в стерильную часть установки, что исключает перебои в ее работе.

На  фасование молоко подается сжатым воздухом и на автоматах фасуется в асептических условиях, упаковочный материал стерилизуется путем обработки раствором пероксида водорода, а затем воздействием бактерицидной лампы. При этом пероксид водорода разлагается на водород и атомарный кислород, а температура поверхности упаковочного материала повышается до 200—250°С. Эффективность стерилизации таким методом достигает значения 99,9%.

Для изготовления пакетов используют бумагу с двухсторонним покрытием полиэтиленом или с еще дополнительным покрытием слоями полиэтилена и алюминиевой фольги (пятислойная).

За  рубежом при одноступенчатом  режиме стерилизации фасование молока в асептических условиях проводится в светонепроницаемые полиэтиленовые мешочки, которые могут быть прозрачными и окрашенными в различные цвета. Для кратковременного хранения молока (до 20 дней) используется однослойная пленка, для продолжительного хранения (до 90 дней) — сложная, трехслойная пленка.

Машину  для фасования стерилизованного молока необходимо устанавливать в асептическом помещении, воздух в котором очищается бактериологическими фильтрами.

Двухступенчатый способ стерилизации молока предусматривает предварительную стерилизацию молока в потоке и повторную стерилизацию фасованного продукта в бутылках.

Предварительная стерилизация молока в потоке выполняется в трубчатом регенеративном стерилизаторе. Нормализованное, очищенное холодное молоко (4—6°С) поступает из емкости для хранения в уравнительный бак, откуда насосом нагнетается в первую секцию рекуперации трубчатого стерилизатора и нагревается до 60—65 °С от горячего молока, уже прошедшего стерилизацию. Подогретое молоко подается в гомогенизатор, где обрабатывается при давлении 15—20 МПа, а затем во вторую секцию рекуперации, где нагревается до 85 °С, и поступает в секцию стерилизации. Гомогенизированное молоко в секции стерилизации нагревается до 135—140 °С и поступает для выдержки в течение 20 с в трубчатый выдерживатель. Затем стерилизованное молоко проходит последовательно вторую и третью секции рекуперации, охлаждаясь до 20— 25 °С, и поступает в промежуточные емкости для резервирования (две по 6000 л). Общая длительность тепловой обработки и гомогенизации составляет 5 мин. Перед фасованием молоко подогревается до 60—65 °С и самотеком поступает в фасовочно-укупорочный автомат для фасования молока в узкогорлые бутылки по 0,5 л. Бутылки предварительно моют и дезинфицируют в бутылкомоечной машине, они поступают на фасовочно-укупорочный автомат с температурой 60 °С. Это предотвращает термобой бутылок. Так как объем молока при последующей стерилизации может увеличиться, бутылки на 4—8 см не заполняются. Бутылки герметично укупоривают кронен-корковыми пробками, после чего они подаются в четырехбашенный стерилизатор непрерывного действия, где проходят последовательно через четыре колонки. В первой – бутылки с молоком нагревают водой до 90 °С, во второй – стерилизуются паром при 116—118 °С в течение 12—15 мин, в третьей и четвертой – охлаждаются и выходят из стерилизатора с температурой около45 °С. Далее из стерилизатора бутылки передаются конвейером к этикетировочной машине, а затем укладываются в ящики и направляются в камеру для хранения. Производительность линии 6000 бутылок в час.

Одноступенчатый режим стерилизации сопровождается наименьшим изменением нативных свойств молока, оно имеет белый цвет и по вкусу и запаху почти не отличается от пастеризованного молока. (Двухступенчатый режим стерилизации вызывает довольно глубокие изменения составных частей молока, но обеспечивает высокую стойкость продукта, который может храниться в неохлаждаемых помещениях более года. Двухступенчатый режим применяют, когда продукт нужно транспортировать на дальние расстояния или длительно хранить. Для местного потребления продуктов используют более распространенный одноступенчатый режим стерилизации.

В стерилизованном молоке выделяется 36—45% мелкодисперсной части казеина. В значительной мере происходит разрушение витаминов: А—10—35%, В,—22—24, В2 —5, В6 — 25 (при стерилизации в таре), В12— 15—20, С—10—60%. Больше всего витаминов разрушается при стерилизации фасованного молока.

В помещениях, защищенных от прямого  солнечного света, стерилизованное  молоко может храниться до 2 месяцев  со дня выработки при температуре от 1 до 20 °С.

Для детей вырабатывают витаминизированное стерилизованное молоко с витаминами А (0,3 мг/л), С (20 мг/л) и В2 (0,0125 мг/л). Жирорастворимые витамины предварительно эмульгируют в небольшой порции молока, а витамины С растворяют в небольшом количестве прокипяченной воды. В отличие от обычного стерилизованного фасование витаминизированного молока осуществляют в бутылки и пакеты вместимостью 0,2 л, при стерилизации в таре применяют более мягкие режимы термообработки (температура 110°С, выдержка 15 мин), хранение предусматривается в охлажденном виде при температурах 0—6°С.

Стерилизованное молоко с ферментом лактазой выпускается  для людей с лактазной недостаточностью. Ее вносят в незначительных количествах перед фасованием, так как при стерилизации она инактивируется.