Особенности пастеризации, сгущения и стерилизации молока

Основная цель пастеризации - уничтожение вегетативных форм микроорганизмов, находящихся в молоке (возбудителей кишечных заболеваний, бруцеллеза, туберкулеза, ящура и др.), сохраняя при этом его биологическую, питательную ценность и качество.

Эффективность действия пастеризации зависит от двух основных параметров: температуры, до которой нагревают молоко, и выдержки его при данной температуре. В зависимости от этого различают пастеризацию молока с выдержкой и без выдержки.

Продолжительность выдержки и температура пастеризации связаны между собой зависимостью, при которой продолжительность выдержки уменьшается с повышением температуры пастеризации.

Техническая реализация процесса выдержки осуществляется в специальных устройствах (выдерживателях) в пастеризационно-охладительных установках. По конструкции выдерживатель представляет собой камеру, через которую непрерывным потоком проходит молоко в практически изотермических условиях. Камера выдерживателя может быть выполнена в виде трубы большого диаметра определенной длинны, цилиндрической емкости с рубашкой, трубчатого змеевика и др. Кроме температуры и продолжительности выдержки на эффективность пастеризации существенно влияют степень очистки, кислотность, общая обсемененность микроорганизмами, вспениваемость молока и другие факторы.

Пастеризуемое молоко должно быть предварительно очищено на фильтрах или сепараторах-молокоочистителях. При пастеризации неочищенного молока загрязняется теплопередающая поверхность аппаратов (особенно пластинчатых) и снижается эффективность действия температуры.

Для пастеризации можно использовать молоко кислотностью не более 22°Т, так как при большей кислотности белки молока при нагревании свертываются и их часть осаждается на теплопередающей поверхности аппаратов, образуя слой пригара. Молоко кислотностью более 27°Т не подлежит пастеризации, поскольку оно полностью свертывается под действием высокой температуры. В молоке с высокой начальной бактериальной обсемененностью и после пастеризации остается большое количество микроорганизмов. Обсемененность молока перед пастеризацией должна быть 10⁶ клеток в 1 см³.

Сгущение молока и молочных продуктов происходит в ходе выпаривания путем удаления части воды испарением. При этом по мере удаления воды из выпарного аппарата в виде пара концентрация нелетучих сухих веществ в продукте повышается. При выпаривании между отдельными компонентами молока сохраняется то же соотношение, что и перед его сгущением. Движущей силой выпаривания является разность температур теплоносителя (греющего пара) и кипения концентрируемого продукта.

Для нагревания молока до температуры кипения используют водяной пар, который называют греющим или первичным в отличие от вторичного пара, образующегося из выпариваемого продукта. Выпаривание происходит при кипении, т.е. в условиях, когда давление пара под продуктом равно давлению в рабочем объеме аппарата (корпуса) вакуум-выпарной установки.

Выпаривание проводят при избыточном давлении и под вакуумом. При избыточном давлении вторичный пар имеет высокую температуру, поэтому его часто используют для нагревания в различных теплообменных аппаратах, работающих под меньшим давлением. В этом случае эффективность выпарной установки возрастает. Однако повышение температуры и давления вторичного пара связано с соответствующим увеличением расхода греющего пара и стоимости установки.

При выпаривании под вакуумом температура в точке кипения жидких пищевых продуктов снижается, что позволяет использовать для обогрева вакуум-выпарных установок пар низкого давления. Этот способ широко применяют для выпаривания молока. Достоинствами выпаривания под вакуумом являются сокращение потерь теплоты в окружающую среду и увеличение полезной разности температур греющего пара и кипящего продукта. Это позволяет уменьшить поверхность теплообмена и габаритные размеры аппарата.

По мере концентрирования изменяются физико-механические свойства продукта: температура кипения, теплопроводность, теплоемкость, вязкость и др. С ростом концентрации сухих веществ уменьшаются теплопроводность, теплоемкость продукта и увеличивается вязкость. При этом улучшаются условия теплоотдачи от поверхности нагрева аппарата к кипящему продукту, что необходимо учитывать при определении режимов обработки, а также при расчете, конструировании и эксплуатации выпарных установок.

Для более полного использования теплоты вторичного пара, образующегося в вакуум-аппарате, установки комплектуют тепловым насосом. В частности, применяют пароструйные инжекторы, которые устанавливают на однокорпусные установки или на первый корпус многокорпусных установок. Основным параметром, характеризующим эффективность работы инжектора, является коэффициент инжекции. Он показывает, какое количество вторичного пара может быть сжато В инжекторе до необходимых параметров 1 кг греющею пара.

Технология выпаривания при производстве молочных консервов заключается в подборе температур испарения воды из молока в корпусах вакуум-выпарной установки. В процессе выпаривания увеличивается содержание сухих веществ молока, а количество воды в продукте уменьшается.

Отношение конечной концентрации какого-либо компонента молока к его начальной концентрации принято называть степенью сгущения. При выработке консервов сгущенных с сахаром и стерилизованных степень сгущения составляет 2,5-3, а сухих консервов - 4-5. Сгущение молока приводит к увеличению титруемой кислотности, так как повышается концентрация солей и других компонентов, обладающих кислыми свойствами. Частицы казеина при сгущении сближаются. Это создает условия для более легкой коагуляции казеина, и продукт становится менее термоустойчивым.

Технологические режимы выпаривания при производстве молочных консервов различны. При изготовлении консервов с сахаром пастеризованное молоко и сахарный сироп или их смесь перед направлением в вакуум-выпарную установку фильтруют. Температура кипения молока в вакуум-аппарате установки циркуляционного типа в течение всего процесса сгущения должна быть не выше: для однокорпусной установки 55-58°С (в середине варки) и 60-63°С (в конце варки); для двухкорпусной 70 - 80 ^оС (в первом корпусе) и 50-52°С (во втором корпусе). При непрерывном способе изготовления консервов с сахаром и наполнителями (кофе и др.) нормализованную и пастеризованную смесь сгущают в первом и третьем корпусах вакуум-выпарной установки при 78 и 48 ^оС, а затем во втором и четвертом корпусах при 60 и 50°С.

Температура кипения молока в пароотделителях вакуум-выпарной установки в первом корпусе не должна превышать 78 - 80 ^оС, во втором - 65-67, в третьем - 48-56°С. Сгущение молока рекомендуется проводить до достижения плотности 1061 - 1063 кг/м³ (при 20°С) при производстве сгущенного стерилизованного молока и 1066-1068 кг/м³ для концентрированного молока и молока с наполнителями.

Стерилизация молока. Тепловую обработку молока при температуре более 100°С с последующей его выдержкой при этой температуре называют стерилизацией. Зависимость температуры стерилизации и продолжительности ее воздействия имеет тот же характер, что и при пастеризации. При стерилизации молока уничтожаются как вегетативные, так и споровые формы микроорганизмов. Кроме этого стерилизованные продукты приобретают определенную стойкость при хранении. Недостатком стерилизованного молока является то, что его пищевая и биологическая ценность ниже, чем пастеризованного, в результате влияния высокой температуры, особенно при продолжительном воздействии.

Стерилизацию применяют при производстве питьевого молока, сливок и сгущенных стерилизованных молочных консервов.

Для выработки стерилизованного молока используют молоко коровье сырое не ниже I сорта по ГОСТ 13264; сливки с массовой долей жира не более 30 % и кислотностью не более 15 Т; молоко коровье обезжиренное кислотностью не более 19°Т; молоко цельное сухое высшего сорта распылительной сушки по ГОСТ 4495 кислотностью не более 18°Т; молоко сухое обезжиренное распылительной сушки по ГОСТ 10970 кислотностью не более 19^оТ.

Термоустойчивость применяемого сырья по алкогольной пробе должна быть не ниже III группы по ГОСТ 25228. С целью повышения термоустойчивости молока допускается применять соли-стабилизаторы: калий лимоннокислый одноводный по ГОСТ 5538; калий фосфорнокислый двузамещенный по ГОСТ 2493; калий фосфорнокислый двузамещенный пищевой по ТУ 113-25-123; натрий лимоннокислый 5,5-водный по ГОСТ 22280; натрий фосфорнокислый двузамещенный по ГОСТ 4172 и другие, разрешенные к применению.

В молочной отрасли применяют два вида стерилизации: длительную в таре при температуре 103-125°С и выдержке 15-20 мин в аппаратах периодического, полунепрерывного и непрерывного действия; кратковременную в потоке при температуре 135-150 ^оС с выдержкой 2-4 с и асептическим розливом в пакеты.