Технология питьевого стерилизованного молока
Модуль 1
Лекция 5
1. Технология питьевого стерилизованного молока.
2. Технологические схемы производства.
Производство стерилизованного молока постоянно растет во всем мире. Продукт, который может храниться длительный период времени без порчи и не требует охлаждения, имеет множество преимуществ, как для производителя, так и для торговли и потребителя. Производитель может расширить рынки сбыта, упростить транспортировку, использовать меньшее количество и более дешевые транспортные средства, а также избежать возврата непроданных продуктов. Упрощается обращение с продуктом в розничной торговле, так как исчезает необходимость хранения при низких температурах.
Стерилизованное молоко должно:
- достаточно долго храниться после стерилизации без порчи, чтобы удовлетворять требованиям потребителя;
- не содержать вредных для здоровья человека микроорганизмов (патогенные и токсиногенные зародыши) и токсинов;
- не содержать микроорганизмов, способных размножаться после стерилизации, то есть должен отсутствовать бактериальный рост, вызывающий порчу.
Рекомендуемые материалы
В зависимости от применяемых технических средств стерилизация молока может быть тепловой, химической или ионизированным излучением. В данном случае под термином “стерилизация” понимают тепловую стерилизацию.
Для вывода теоретического обоснования уничтожения бактерий при тепловой стерилизации существует следующий эксперимент.
Из спор хорошо известных видов бактерий готовили однородную микробиологическую суспензию и измеряли первоначальную концентрацию С0 жизнедеятельных клеток в единице объема. Затем суспензию подвергали тепловой обработке при различных комбинациях температуры и продолжительности, причем переменным являлся только один параметр.
На практике хорошие результаты по тепловой обработке молока можно получить двумя методами:
- предупредительный - для стерилизации следует выбирать молоко с минимальным первоначальным обсеменением и, следовательно, с малым содержанием термостойких бактерий; большое внимание уделяют чистоте оборудования, тары и др.;
- действительный - применение возможно жестких режимов стерилизации, не вызывающих изменения органолептических свойств молока.
Эффект стерилизации выражают числом десятичных сокращений, достигаемых при обработке. Например, эффект стерилизации 9 указывает, что из 109 спор бактерий, подвергнутых обработке, только 1 (10°) выживет. Эффект стерилизации не зависит от объема.
log109 - log100 = 9 - 0 = 9.
Споры Bacillus subtilis или Basillus stearothermophilus используются в общем случае в качестве тест-культуры для определения эффекта стерилизации термообрабатывающего оборудования высокой тепловой обработки, так как эти штаммы - особенно В. stearothermophilus - образуют достаточно термостойкие споры.
Микроорганизмы вида Clostridium botulinum используются для расчета влияния стерилизации в таре.
Оборудование для высокотемпературной обработки дает эффект стерилизации приблизительно от 10 до 12 при пробах со спорами B subtilis и приблизительно 8 при использовании спор В. stearothermophilus, в то время как эффект при стерилизации в таре должен быть не ниже 12 при использовании Costridium botulinum.
Очевидно, что эффект стерилизации зависит от:
- сочетания времени и температуры;
- термоустойчивости спор тест-культуры, которая, в свою очередь, зависит от используемого штамма бацилл и способа получения спор;
- продукта, который подвергается тепловой обработке.
Технология стерилизованного молока
Стерилизованное молоко вырабатывается из нормализованного по массовой доле жира молока, подвергнутого гомогенизации и термической обработке при температуре выше 100 °С до и после упаковывания в герметически укупоренной емкости. При изготовлении стерилизованного витаминизированного молока, предназначенного для детского питания, добавляют витамины А, С, D2.
По микробиологическим показателям стерилизованное молоко 1,5-; 2,5-; 3,2- и 3,5 %-ной жирности должно удовлетворять требованиям промышленной стерильности. Допускается наличие в партии не более 0,25 % упаковок с неасептическим розливом в пакеты или с негерметической укупоркой бутылок. В стерилизованном витаминизированном молоке не допускается содержание патогенных микроорганизмов. Общее количество бактерий в 1 см3 продукта должно быть не более 100.
Технологический процесс производства стерилизованного молока включает операции приемки и подготовки сырья (очистку, охлаждение, нормализацию, пастеризацию, внесение солей-стабилизаторов при необходимости), которые характерны для всех применяемых способов производства.
Способы и параметры режимов стерилизации и упаковывания продуктов различны в зависимости от применяемых видов оборудования.
Приемка сырья
Производство стерилизованного молока в значительной степени зависит от качества исходного сырья, к которому предъявляются повышенные требования. Молоко, предназначенное для стерилизации, должно быть термоустойчивым, с минимальной механической и бактериальной загрязненностью.
Особенно важно, чтобы белки в сыром молоке являлись термически устойчивыми. Термоустойчивость белков можно легко определить по алкогольной пробе на свертываемость. Когда образцы сырого молока смешивают в равном объеме с раствором этилового спирта, а белки являются нестабильными, то при некоторой концентрации они коагулируют. Термоустойчивость молока лучше в том случае, когда белки выдерживают тест с более высокой концентрацией раствора этилового спирта. При оценке пригодности молока для стерилизации применяют алкогольную пробу с 72 - 75 %-ным этиловым спиртом.
Алкогольная проба обычно используется для выявления молока, непригодного для стерилизации, по следующим параметрам:
- повышенная кислотность обусловливается количеством молочнокислых микроорганизмов, вырабатывающих молочную кислоту;
- нарушение солевого баланса
-нарушение белкового баланса, повышенное содержание сывороточных белков - типично для молозива.
Сырое молоко низкого качества отрицательно влияет и на качество обработки, и на характеристики конечного продукта. Молоко с повышенной кислотностью обладает худшей термоустойчивостью и вызывает проблемы при обработке, например, подгорание на нагреваемых поверхностях, что приводит к сокращению времени работы и затрудняет мойку, а также осаждение белков на дне упаковки при хранении.
Молоко, хранящееся длительное время при низкой температуре, содержит большое количество психрофильных микроорганизмов, обладающих способностью вырабатывать термоустойчивые ферменты, которые нельзя полностью инактивировать при стерилизации. Во время хранения они могут вызвать такие пороки вкуса, как прогорклость, горечь или даже загустевание при хранеии или “сладкое” свертывание.
Бактериологическое качество молока должно быть высоким. Это относится к
Внесение солей-стабилизаторов
Перед направлением на стерилизацию проверяют термоустойчивость молока. Молоко термоустойчивостью по алкогольной пробе третьей группы и выше направляется непосредственно на стерилизацию без добавления солей-стабилизаторов.
Молоко термоустойчивостью ниже четвертой группы для производства стерилизованного молока применять не допускается.
Термоустойчивость молока IV группы повышают до III или II группы путем добавления одной из вышеуказанных солей-стабилизаторов в оптимальной дозе 0,01 — 0,03 % от массы молока.
Для определения оптимальной дозы солей-стабилизаторов в три колбы номинальной вместимостью 250 см3 наливают по 100 см3 проверяемого молока термоустойчивостью IV группы и добавляют водный раствор соли-стабилизатора с массовой долей соли в нем 10 %. В первую колбу добавляют 0,1 см3 раствора соли, во вторую - 0,2 см3, в третью - 0,3 см3. При этом массовая доля соли-стабилизатора в молоке составит соответственно 0,01; 0,02; 0,03 %. Смесь тщательно перемешивается, после чего определяют группу термоустойчивости по алкогольной пробе. Минимальная доза солей-стабилизаторов, повышающая термоустойчивость молока IV группы до III или II группы в зависимости от производственной необходимости, является оптимальной дозой для исследуемой партии молока.
Массу соли-стабилизатора, которую необходимо внести в партию молока, рассчитывают в соответствии с установленной оптимальной дозой. Массу вносимой соли-стабилизатора Мс (в кг) определяют по формуле:
Мс = К Мм /100,
где К - массовая доля (оптимальная доза) вносимой соли (0,01 - 0,03), %; Мм - масса молока, кг.
Повышение термоустойчивости молока выше II группы является нецелесообразным, так как это требует внесения соли-стабилизатора свыше оптимальной дозы, что приводит к нарушению солевого равновесия в сторону избытка фосфорнокислых или лимоннокислых солей и может вызвать свертывание молока при стерилизации, несмотря на высокую группу термоустойчивости.
Рассчитанная на всю партию масса соли-стабилизатора растворяется в прокипяченной горячей воде в соотношении масс 1:1, раствор фильтруется, вливается в молоко и тщательно перемешивается в течение 15 мин.
После перемешивания проверяют термоустойчивость молока, которая должна быть III или II группы по алкогольной пробе.
Вносят раствор соли в сырое или пастеризованное молоко непосредственно перед направлением его на стерилизацию.
В соответствии с рекомендациями Института питания Академии медицинских наук РФ применение в качестве солей-стабилизаторов калия лимоннокислого и калия фосфорнокислого предпочтительнее по сравнению с применением аналогичных солей натрия.
Для выработки стерилизованного молока применяют:
- молоко коровье не ниже первого сорта по ГОСТ 52054 с содержанием соматических клеток не более 500 тыс/см3, термоустойчивостью по алкогольной пробе не ниже третьей группы по ГОСТ 25228 (выдерживающее алкогольную пробу с 72 %-ным и более этиловым спиртом);
Допускается применять соли-стабилизаторы:
калий лимоннокислый трехзамещенный 1-водный по ГОСТ 5538,
натрий лимоннокислый трехзамещенный 5,5-водный по ГОСТ 22280,
калий фосфорнокислый двузамещенный 3-водный по ГОСТ 2493
натрий фосфорнокислый двузамещенный 12-водный по ГОСТ 4172.
Очистка Отобранное по качеству молоко очищается, а затем немедленно охлаждается до 4 ± 2 °С. Для сохранение термоустойчивости молока целесообразно проводить его очистку без подогрева при температуре поступления.
Нормализация После очистки молоко нормализуют по массовой доле жира. Нормализацию осуществляют путем смешивания с обезжиренным молоком или сливками.
Пастеризация
При необходимости хранения молока более 4 ч до момента стерилизации в целях сохранения термоустойчивости оно пастеризуется при (76 ± 2) °С с выдержкой 20 с и последующим охлаждением до (4 ± 2) °С.|
Производство стерилизованного молока осуществляется в бутылках (одно-и двухступенчатые способы), а также путем ультравысокотемпературного нагрева с асептическим розливом (поточные способы).
Производство стерилизованного молока
в бутылках
Технологический процесс производства стерилизованного молока одноступенчатым способом осуществляется в следующей последовательности:
· приемка и подготовка сырья (очистка, охлаждение,
нормализация);
· внесение солей-стабилизаторов;
· предварительная тепловая обработка и гомогенизация;
· розлив, укупоривание и маркирование;
· стерилизация молока в бутылках и охлаждение.
Приемку и подготовку сырья (очистку, охлаждение, нормализацию), внесение солей-стабилизаторов производят, как описано выше.
Подготовленное для стерилизации молоко после центробежной очистки и нормализации по массовой доле жира, термоустойчивостью не ниже III группы по алкогольной пробе, нагревается до (75 ± 5) °С и гомогенизирует при этой температуре и давлении (22,5 ± 2,5) Мпа.
Укупоренные бутылки с молоком помещают в металлические корзины и направляют в стерилизатор периодического действия (автоклав) для стерилизации при (116 ± 1) °С с выдержкой 20 - 30 мин или при (120 ± 1) °С выдержкой 15 мин. Стерилизованное молоко охлаждается водой в автоклаве до 60 - 70 °С, после чего бутылки с продуктом в корзинах направляются в камеру хранения для окончательного охлаждения до 20 °С за счет принудительной или естественной циркуляции воздуха.
Технологический процесс производства стерилизованного молока в бутылках двухступенчатым способом осуществляется в следующей последовательности:
· подогрев молока, гомогенизация;
· предварительная стерилизация и охлаждение в
потоке;
· промежуточное хранение;
· подогрев молока перед розливом;
· розлив молока в бутылки и их укупорка;
· стерилизация молока в бутылках и охлаждение;
· хранение.
Подготовленное для стерилизации молоко после центробежной очистки и нормализации по массовой доле жира, термоустойчивостью не ниже III группы по алкогольной пробе, подогревается до (65 ± 5) °С и гомогенизируется при этой температуре и давлении (22,5 ± 2,5) МПа.
Затем нормализованная смесь стерилизуется в потоке при (137 ± 2) °С с выдержкой 20 с и охлаждается до (35 ± 5) °С. Предварительно стерилизованное и охлажденное до (35 ± 5) °С молоко поступает в буферный резервуар для временного хранения
Перед розливом молока в бутылки оно подогревается до (75±5) °С. Подогретое молоко разливается в узкогорлые бутылки вместимостью 0,5 и 1,0 дм3. Температура бутылок должна быть 60 - 70 °С для предотвращения термического боя при розливе молока. Бутылки с молоком укупориваются кроненкорковой пробкой с прокладкой из натуральной цельнорез ной или прессованной пробки с приклеенной алюминиевой фольгой. Допускается применять прокладку из полимерных материалов, разрешенных Министерством здравоохранения РФ, выдерживающих температуру до 120 °С и обеспечивающих герметичность упаковки.
Укупоренные бутылки с молоком температурой (75 ± 5) °С направляются в четырехбашенный стерилизатор непрерывного действия.
В первой башне бутылки с молоком сначала перемещаются вверх в среде, состоящей из воздуха и пара, а затем опускаются через слой горячей воды с температурой (90 ± 1) °С. При этом молоко нагревается до (8б±1) °С.
Во второй башне бутылки перемещаются сначала вверх, а затем вниз в среде насыщенного острого пара, температура которого (117 ± 1) °С. При этой температуре бутылки с молоком вместимостью 0,5 дм3 находятся (13 ± 1) мин, вместимостью 1,0 дм3 – (17 ± 1) мин.
В третьей башне бутылки с молоком, поднимаясь, охлаждаются водой с температурой (90 ± 5) °С, а опускаясь - водой с температурой (65 ± 5) °С. В четвертой башне бутылки с молоком продолжают охлаждаться водой с температурой (65 ± 5) °С, а затем орошаются водой при температуре (40 ± 5) °С. Выходящие из четырехбашенного стерилизатора бутылки с молоком, охлажденным до (45 ± 5) °С, устанавливают в полимерные ящики или металлические корзины и направляют в камеру хранения, где происходит дальнейшее охлаждение молока до температуры 20 °С путем принудительной или естественной циркуляции воздуха.
Хранение стерилизованного молока в бутылках должно производиться при отсутствии прямого солнечного света, при 1 - 20 °С, не более 2 мес со дня выработки, в том числе на предприятии-изготовителе не более 1 мес.
Производство стерилизованного молока путем
ультравысокотемпературного нагрева
с асептическим розливом
Стерилизованное молоко с асептическим розливом вырабатывается на линиях „Сорди-Лоди”, ВТИС, „Элекстер”, „Фата”, установке „Стеритерм”, а также линии „”.
Линия „Сорди-Лоди”
Производство стерилизованного молока осуществляется в потоке с применением косвенного способа нагрева в пластинчатых стерилизаторах и асептического розлива продукта в пакеты из комбинированного материала тетраэдральной формы.
Технологический процесс осуществляется в следующей последовательности:
· приемка подготовка сырья (очистка, охлаждение,
нормализация, пастеризация);
· внесение солей-стабилизаторов при необходимости;
· предварительный нагрев молока;
· гомогенизация;
· стерилизация;
· вакуумирование;
· охлаждение;
· упаковывание и маркирование.
Подготовленное для стерилизации молоко предварительно нагревается до (80 ± 2) °С и подвергается центробежной очистке для удаления дестабилизированного белка. Подогретое очищенное молоко гомогенизируется при давлении 15 - 20 МПа.
Гомогенизированное молоко нагревается до (123 ± 2) °С, выдерживается при этой температуре в течение 20 - 30 с, после чего в секции стерилизации температура молока повышается до (140 ± 2) °С.
Молоко выдерживается при температуре стерилизации в течение 2 с, охлаждается до температуры (61 ± 2) °С и подвергается вакуумированию в целях удаления кислорода и других газов, а также запахов, образующихся при высокотемпературной обработке. Вакуумирование улучшает вкус продукта и повышает его стойкость при хранении. После вакуумирования молоко охлаждается до 20 °С и направляется в асептический буферный резервуар.
Охлажденное стерилизованное молоко под давлением очищенного стерильного воздуха 0,03 - 0,06 МПа подается на асептический розлив молока в пакеты из комбинированного материала вместимостью 0,25 и 0,5 дм3. Пакеты формируются из многослойного комбинированного материала на основе бумаги с цветной печатью, покрытой с наружной стороны парафином, а с внутренней - фольгой и полиэтиленом. Поверхность упаковочного материала стерилизуется 15 %-ным раствором перекиси водорода с добавлением 0,1 % смачивающего вещества. Внутри свариваемого рукава в течение 5 с поддерживается температура воздуха 400 °С. При этом внутренняя поверхность упаковочного материала нагревается до 110 °С и остатки перекиси водорода разлагаются на водород и атомарный кислород. Все имеющиеся микроорганизмы на упаковочном материале и в воздухе полностью уничтожаются. Проникновение микроорганизмов в продукт из окружающего воздуха также предотвращается с помощью устройства предохранительного щита и благодаря подушке горячего воздуха.
При недостаточной герметичности свариваемых продольных и поперечных швов пакетов, а также при повреждении или увлажнении упаковочного материала может происходить повторное микробиологическое загрязнение готовой продукции. При отлаженной работе оборудования, соблюдении технологических режимов и инструкций выпуск нестерильного молока не должен превышать 0,1 % (одна упаковка вместимостью 0,5 дм3 на 1000 упаковок молока).
После упаковывания пакеты со стерилизованным молоком укладываются в полиэтиленовые ящики, формируются в стопки и направляются в сухие и чистые камеры, температура воздуха в которых не превышает 20 °С
Хранение стерилизованного молока в пакетах из ком-бинированного материала должно производиться при температуре 1 - 20 °С не более 10 сут со дня выработки при отсутствии прямого солнечного света, в том числе на предприятии-изготовителе не более 5 сут.
Линия ВТИС
Производство стерилизованного молока осуществляется в потоке пароконтактньм способом путем инжекции пара в молоко с асептическим розливом продукта в пакеты из комбинированного материала тетраэдральной формы.
Технологический процесс осуществляется в следующей последовательности:
· приемка подготовка сырья (очистка, охлаждение,
нормализация, пастеризация);
· внесение солей-стабилизаторов при необходимости;
· предварительный нагрев молока;
· стерилизация в потоке путем инжекции пара;
· вакуумирование;
· гомогенизация;
· охлаждение;
· асептический розлив;
· упаковывание, маркирование и хранение.
Подготовленное для стерилизации молоко предварительно нагревается до (76 ± 1) °С, после чего подается в пароинжекционную головку, где путем инжекции сухого насыщенного пара, полученного из питьевой воды и очищенного на специальных фильтрах, нагревается до (141 ± 1) °С в течение 0,1 с, выдерживается при этой температуре 2 - 4 с.
При снижении температуры стерилизации ниже 140 °С недостерилизованное молоко возвращается на повторную обработку после охлаждения до 75 °.
Температура стерилизованного молока путем вакуумирования снижается с (141 ± 1) °С до (77 ± 1) °С вследствие самоиспарения части воды, равной количеству воды, введенной в молоко с паром. Температура молока при вакуумировании должна быть на 1 - 2 °С выше температуры молока, поступающего в инжектор.
Молоко гомогенизируется при давлении 20—25 МПа и охлаждается до температуры не выше 20 °С
Охлажденное стерилизованное молоко под давлением очищенного стерильного воздуха (0,09 ± 0,04) МПа подается на асептический розлив в пакеты из комбинированного материала вместимостью 0,25 и 0,5 дм3. Пакеты со стерилизованным молоком укладываются в полиэтиленовые ящики, формируются в стопки и направляются в сухие чистые камеры, температура воздуха в которых не превышает 20 °С.
Линия „Элекстер"
Производство стерилизованного молока осуществляется в потоке в трубчатых стерилизаторах с применением для нагрева электроэнергии и фасованием продукта в асептических условиях в пакеты из полимерного материала.
Технологический процесс осуществляется в следующей последовательности:
· приемка подготовка сырья (очистка, охлаждение,
нормализация, пастеризация);
· внесение солей-стабилизаторов при необходимости;
· предварительный нагрев молока;
· гомогенизация;
· стерилизация;
· охлаждение;
· упаковывание, маркирование и хранение.
Подготовка сырого молока осуществляется аналогично процессу производства стерилизованного молока поточным способом с пароконтактным нагревом.
При выработке стерилизованного молока из сухого молока восстановление и подготовку сырья осуществляют в соответствии с технологической инструкцией по производству пастеризованного коровьего молока. Используемое для стерилизации восстановленное пастеризованное молоко должно иметь кислотность не более 18 °Т, термоустойчивость по алкогольной пробе не ниже III группы (выдерживать алкогольную пробу с 72 %-ным этиловым спиртом).
Подготовленное для стерилизации молоко предварительно нагревается до 70 - 80 °С, гомогенизируется в при давлении 12 МПа, нагревается до (115 ± 2) °С, после чего температура продукта повышается до (140 ± 2) °С за счет электрического тока (530 А). Молоко выдерживается в течение 2 с и направляется для охлаждения сначала до (40 ± 2) °С, а затем до 20 °С и идет на розлив.
Охлажденное в потоке молоко в асептических условиях в атмосфере азота или стерильного воздуха упаковывается в пакеты вместимостью 0,25; 0,5 и 1 дм3, изготовленные из черно-белой полиэтиленовой пленки или других материалов, обеспечивающих герметичность. Упаковочная пленка перед образованием пакета в автомате стерилизуется под действием ультрафиолетового облучения. Пакеты со стерилизованным молоком укладывают в полиэтиленовые ящики и направляют в сухие и чистые камеры, температура воздуха в которых не превышает 20 °С.
Хранение стерилизованного молока в пакетах из полимерного материала должно производиться при 1 - 20 °С не более 10 сут со дня выработки при отсутствии прямого солнечного света, в том числе на предприятии-изготовителе не более 5 сут.
Установка „Стеритерм”
Производство стерилизованного молока осуществляется путем однократной стерилизации в потоке с применением косвенного способа нагрева в пластинчатых стерилизаторах с последующим охлаждением и упаковыванием продукта в асептических условиях в пакеты прямоугольной формы из комбинированного материала.
Технологический процесс осуществляется в следующей последовательности:
· приемка подготовка сырья (очистка, охлаждение,
нормализация);
· внесение солей-стабилизаторов при необходимости;
· предварительный нагрев молока;
· очистка;
· деаэрация;
· гомогенизация;
· стерилизация;
· охлаждение;
15. Безопасность оборудования и производственные процессы - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.
· упаковывание, маркирование и хранение.
Подготовленное для стерилизации молоко предварительно нагревается до (76 ± 2) °С, подвергается центробежной очистке от дестабилизированного белка и направляется в деаэратор для удаления кислорода и других газов при вакууме 0,04 МПа. Деаэрация молока перед стерилизацией способствует устранению пороков вкуса молока, снижению в нем концентрации сероводородных веществ и кислорода и уменьшению пригара молока на теплопередающих поверхностях теплообменника. Молоко гомогенизируется при давлении (22,5 ± 2,5) МПа.
Гомогенизированное молоко нагревается до (140 ± 1) °С за счет теплообмена с циркулирующей под давлением перегретой водой, выдерживается в течение 4 с и направляется в секции регенерации и охлаждения, где температура его снижается до (18 ± 2) °С
Охлажденное в потоке стерилизованное молоко под давлением очищенного стерильного воздуха 0,6 МПа подается для асептического розлива молока в пакеты вместимостью 0,2; 0,5 и 1,0 дм3, изготовленные из комбинированного материала по ТУ 49 995 или „Тетра-Брик-Асептик", или других материалов, обеспечивающих герметичность.
Пакеты со стерилизованным молоком направляют в сухие и чистые камеры, температура воздуха в которых не превышает 20 °С
Хранение стерилизованного молока в пакетах должно производиться при температурах (1 – 20) °С не более 20 сут со дня выработки при отсутствии прямого солнечного света, в том числе на предприятии-изготовителе не более 5 сут.
