Українська мова

Домашняя страница

 

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАСТЕРИЗАЦИИ МОЛОКА

 

Микроорганизмы, содержащиеся в пастеризованном молоке, называются остаточной микрофлорой. Остаточная микрофлора может возникать по двум причинам: это микроорганизмы, выдержавшие пастеризацию, и микроорганизмы, попавшие в пастеризованное молоко в результате вторичного обсеменения (заражение пастеризованного молока микрофлорой, содержащейся на стенках молочного оборудования, молокопроводов, емкостей, в воздухе и т.д.). Поскольку цель пастеризации – уничтожение микроорганизмов, остаточная микрофлора может свидетельствовать о неэффективности пастеризации или о нарушении правил хранения и транспортировки пастеризованного молока.

Количество микроорганизмов, выдержавших пастеризацию, зависит от трёх факторов:

·      режима пастеризации;

·      изначального количества микроорганизмов в сыром молоке;

·      качественного состава микрофлоры сырого молока.

Режим пастеризации характеризуется температурой пастеризации и экспозицией (выдержкой молока при температуре пастеризации в течение определённого времени). Чем выше температура пастеризации и длительность экспозиции, тем сильнее разлагаются витамины, ферменты, аминокислоты. Тем большим изменениям подвергаются жировые и белковые шарики. То есть с увеличением жёсткости режима пастеризации снижается его питательная ценность и технологические свойства, а энергозатраты – напротив, растут. Чем более щадящий режим пастеризации, тем он экономичнее, но тем более высокие требования предъявляются к количественному и качественному составу микрофлоры сырого молока.

Теоретическая зависимость экспозиции от температуры пастеризации была выведена Дальбергом и имеет вид:

Теоретическая зависимость экспозиции от температуры пастеризации        (1)

где

t - время выдержки продукта при температуре пастеризации, с;

T - температура пастеризации, 0С;

a и b – коэффициенты, зависящие от среды обитания микроорганизмов и их теплоустойчивости.

В 1951 г. Г.А. Кук определил коэффициенты в уравнении Дальберга применительно к молоку и туберкулёзной палочке: a=36,84; b=0,48. Уравнение Дальберга-Кука имеет вид:

Уравнение Дальберга-Кука для возбудителя туберкулёза       (2)

Выразив из уравнения Дальберга-Кука (2) переменную t, оно приобретёт вид:

Уравнение Дальберга-Кука выраженное через переменную времени        (3)

 Значения выдержки для различных температур пастеризации приведены в таблице 1:

Таблица 1

T, 0C

65

70

75

80

85

90

95

100

t, с

281

26

2,3

0,21

0,02

0,002

1,6х10-3

1,4х10-5

На основании этих теоретических данных были разработаны практические режимы пастеризации. Они жёстче, чем теоретические. Так, для туберкулёзной палочки уравнение Дальберга-Кука даёт значение выдержки 0,02 секунды при температуре пастеризации 85 0С, и 0,002 секунды при температуре 90 0С. Однако в соответствии с «Инструкцией по профилактике и борьбе с туберкулёзом животных» (пункт 6.1) [1], режим обеззараживания молока от микобактерий туберкулёза предполагает его нагрев до 85 0С с выдержкой 30 мин, или до 90 0С с выдержкой 5 мин. А для инфракрасных пастеризаторов - 79±0,5 0С без выдержки. Благодаря особенностям конструкции инфракрасных пастеризаторов, режимы обеззараживания для них приближены к теоретическим, приведенным в таблице 1, что позволяет максимально сохранить питательные и технологические свойства пастеризованного молока. Подробнее об особенностях режимов пастеризации инфракрасных пастеризаторов можно прочитать в статье «Режим обеззараживания молока для инфракрасных пастеризаторов» [2].

Практические режимы пастеризации жёстче теоретических, потому что микроорганизмы мутируют, повышая свою резистентность как к антибиотикам, так и к тепловому воздействию. Кроме того, бактериальная обсеменённость молока часто превышает нормы, для которых разрабатывались теоретические режимы пастеризации.

Обычно эффективность пастеризации при температуре 73±1 0С с выдержкой 15-20 секунд не опускается ниже 99,8%. Это значит, что пастеризацию выдерживают не более 0,2% изначально содержавшихся в нём микроорганизмов. Если начальная бактериальная обсеменённость молока удовлетворяет ДСТУ 3662:2015 «Молоко-сировина коров’яче» [3], после пастеризации при температуре 73 0С с выдержкой 15-20 секунд с последующим немедленным охлаждением она будет удовлетворять требованиям ДСТУ 2661:2010 «Молоко коров’яче питне» [4].

Однако эффективность пастеризации может снижаться даже ниже 98%, если обеззараживается молоко с высокой бактериальной обсеменённостью и высоким содержанием соматических клеток. Это молоко, полученное от коров, больных маститом; молоко с высоким механическим загрязнением и т.д. Особенно если перед пастеризацией оно в течение нескольких часов хранилось при температуре выше 8-10 0С. Такое молоко считается несортовым и его употребление людьми запрещено. Однако после обеззараживания им можно выпаивать телят. Температура выпаиваемого молока должна быть 38-40 0С, а это оптимальная температура для размножения микрофлоры. Количество соматических клеток в таком молоке может достигать 13 млн. в 1 см3, а бактериальная обсеменённость – превышать 5 млн. в 1 см3. Кроме высокой бактериальной обсеменённости и высокого содержания соматических клеток подобное молоко отличается составом микрофлоры: в нём содержится повышенное количество термофильных бактерий, устойчивых к температурному воздействию.

Если начальная бактериальная обсеменённость молока была 5 млн. в 1 см3, после пастеризации при температуре 73 0С с выдержкой 15-20 секунд она окажется не менее 100 тыс. и без охлаждения будет удваиваться каждые 19-20 мин. Через 2 часа бактериальная обсеменённость пастеризованного молока приблизится к начальному показателю 5 млн. в 1 см3, что является недопустимым для выпойки телят и может привести к отравлению и гибели животных. Период 2 часа выбран потому, что один час уходит на пастеризацию, и ещё один – на выпойку телят.

Общую бактериальную обсеменённость молока к концу выпойки телят можно определить по формуле:

Общая бактериальная обсеменённость молока к концу выпойки телят           (4)

где

Bконвып - бактериальная обсеменённость молока к концу выпойки телят, в 1 см3;

Bконпастер - бактериальная обсеменённость молока к концу пастеризации, в 1 см3;

A период деления клеток остаточной микрофлоры, в дальнейшем он приравнен 19 минутам.

tвыпойки – время, затрачиваемое на выпойку телят, мин.

Бактериальная обсеменённость молока к концу выпойки телят              (5)

где

Bнач - бактериальная обсеменённость поступающего на пастеризацию сырого молока, в 1 см3;

𝞰пастер - эффективность пастеризации, %;

tпастер – время, затрачиваемое на пастеризацию молока, мин.

С выводом формулы (5) можно ознакомиться в статье «Динамика роста остаточной микрофлоры в процессе пастеризации» [5].

Эффективность пастеризации 𝞰пастер на инфракрасных пастеризаторах при температуре 87 0С с выдержкой несколько секунд превышает 99,8% даже для несортового молока с высокой бактериальной обсеменённостью. Если начальная бактериальная обсеменённость молока достигала 5 млн. в 1 см3, а температура пастеризации – 87 0С, сразу после пастеризации, длившейся 1 час, в соответствии с формулой (5) она составит 18,1 тыс. А ещё через 1 час, к концу выпойки телят, она в соответствии с формулой (4) не превысит 162 тыс. в 1 см3, что является безопасным для выпойки телят.

Таким образом, рекомендации по оптимизации температурного режима состоят в следующем:

1.  Температура пастеризации должна быть как можно более низкой, но при этом - обеспечивать приемлемый уровень остаточной микрофлоры к концу выпойки телят. Для определения минимальной температуры пастеризации при заданном уровне бактериальной обсеменённости поступающего на пастеризацию молока можно пользоваться формулой:

Минимальная температуры пастеризации при заданном уровне бактериальной обсеменённости поступающего на пастеризацию молока       (6)

где

Tтемпература пастеризации инфракрасного пастеризатора, 0C.

Температура пастеризации для разной бактериальной обсеменённости приведена в таблице 2:

Таблица 2

Bнач, шт/см3

103

5х104

1х105

5х105

1х106

3х106

5х106

107

T, 0C

74

75

75

78

81

86

87

88

2.  Если бактериальная обсеменённость сырого молока соответствует сорту «Экстра» согласно ДСТУ 3662:2015 «Молоко-сировина коров’яче» [3], и не превышает 100 тыс. в 1 см3, число соматических клеток ≤ 400 тыс. в 1 см3, оптимальная температура пастеризации составляет 74 0С;

3.  Если бактериальная обсеменённость сырого молока соответствует сорту «Высший» ДСТУ 3662:2015 «Молоко-сировина коров’яче» [3], и не превышает 300 тыс. в 1 см3, число соматических клеток ≤ 400 тыс. в 1 см3, оптимальная температура пастеризации составляет 76 0С;

4.  Если бактериальная обсеменённость сырого молока соответствует 1 сорту ДСТУ 3662:2015 «Молоко-сировина коров’яче» [3], и не превышает 500 тыс. в 1 см3, число соматических клеток ≤ 600 тыс. в 1 см3, оптимальная температура пастеризации составляет 78 0С;

5.  Если бактериальная обсеменённость сырого молока соответствует 2 сорту ДСТУ 3662:2015 «Молоко-сировина коров’яче» [3], и не превышает 3 млн. в 1 см3, число соматических клеток ≤ 800 тыс. в 1 см3 оптимальная температура пастеризации составляет 86 0С;

6.  Если на обеззараживание поступает несортовое молоко для выпойки телят, полученное от группы маститных коров с бактериальной обсеменённостью > 3 млн. в 1 см3, числом соматических клеток > 800 тыс. в 1 см3, со степенью чистоты согласно эталону ниже 2, оптимальная температура пастеризации для такого молока составляет 87-88 0С;

7.  Как видно из формулы (4), для минимизации бактериальной обсеменённости выпаиваемого телятам молока Bкон нужно максимально сократить время, затрачиваемое на пастеризацию молока Tпастер и время, затрачиваемое на выпойку телят Tвыпойки. Для минимизации времени, затрачиваемого на пастеризацию молока Tпастер, нужно применять пастеризатор с производительностью, соответствующей объёму обеззараживаемого молока. Если для выпойки телят необходимо обеззаразить 1 тонну молока, производительность пастеризатора должна быть не меньше 1000 л/ч. Соответственно, для минимизации Tвыпойки должно быть выделено оборудование и человеческие ресурсы, обеспечивающие выпойку телят за время не более 1 часа;

8.  Во избежание вторичного обсеменения пастеризованного молока необходимо обеспечить качественную промывку молочного оборудования, молокопроводов, емкостей, минимизировать контакт молока с воздухом. Обеспечить исполнение правил хранения и транспортировки пастеризованного молока.

Фомин Р.Г., Симонов Е.Б.

01.02.2019