Стерилизации

Эффективность стерилизации зависит от температуры нагревания и времени ее воздействия на молочное сырье. Количество спор, уничтожаемых в процессе стерилизации, существенно зависит от скорости и глубины передачи теплоты.

Для того чтобы уничтожить максимальное количество спор, необходима такая выдержка, при которой вся жидкость будет нагрета до температуры стерилизации. При косвенном нагреве слой жидкости, граничащий со стенкой, через которую проникает тепловой поток, нагревается до температуры стерилизации значительно быстрее, чем центральная часть жидкости

.В результате неравномерного нагрева жидкость в пристенных областях находится под действием температуры более длительное время, чем в центральных. Этим достигается определенный запас эффекта стерилизации. Процесс передачи теплоты можно интенсифицировать, возбудив в жидкости конвективные токи или обеспечив перемешивание, например молоко в бутылках стерилизуют во вращающихся автоклавах. При этом продолжительность выдержки сокращается до 20 мин при температуре 115 °С (способ стерилизации в таре).

Интенсифицировать процесс стерилизации можно повышением температуры до 135-140 °С, что сокращает время прогрева молока до 2 - 4 с. При этом максимальным воздействие будет на микроорганизмы и минимальным на компоненты молока.

Во многих странах при производстве стерилизованного молока соотношение между временем и температурой стерилизации выражают через значение F_o , которое определяют по формуле

F ₀ = ( z /60) 10^{( t -121.1) /n} ,

где z — время стерилизации при температуре t, с; t — температура стерилизации, °С; n — величина, выражающая увеличение температуры для уничтожения спор за   времени.

Величина n меняется в зависимости от происхождения спор и равна в среднем 10 °С. F ₀= 1 после нагревания молока при 121,1 ⁰С в течение одной минуты. Для получения стерильного молока в промышленных масштабах из сырого молока высокого качества F_o = 5—6.

Кроме температуры и выдержки при этой температуре эффективность стерилизации зависит от микробиологического загрязнения исходного сырья, в том числе от начального обсеменения спорообразующей микрофлорой. Количество споровых форм в молоке, предназначенном для стерилизации, не должно превышать 1000 в 1 см³.

Контрольной мерой при определении завершения процесса стерилизации является степень подавления спор микроорганизмов. Количество спор, перенесших тепловую обработку (конечная концентрация спор), можно определить с помощью микробиологических анализов. Однако полученный результат не является универсальной характеристикой, поэтому на практике эффективность стерилизации S определяют по показателю, который представляет собой логарифм отношения количества спор в стерилизованном продукте С_к к количеству спор в исходном молоке С_н в одном и том же объеме:

S=lg (С_к / С_н )

Взаимосвязь между показателем эффективности стерилизации и концентрациями спор (начальной и конечной) можно предста­вить на следующем примере. Если при одинаковой начальной концентрации спор в исходной жидкой среде С_н = 10⁵ на 1 л задать ряд числовых значений показателя эффективности стерилизации S=0—(—10) с определенным интервалом, то можно вычислить конечную концентрацию спор.

S₁=lg (С_к1/ 10⁵) =0, С_к1=10⁵

S₂=lg (С_к2/ 10⁵) = -1, С_к2=10⁴

S₃=lg (С_к3/ 10⁵) = -2, С_к3=10³

S₄=lg (С_к4/ 10⁵) = -3, С_к4=10²

S₅=lg (С_к5/ 10⁵) = -4,С_к5=10;

S₆=lg (С_к6/ 10⁵) = -5,С_к6=1;

S₇=lg (С_к7/ 10⁵) = -6,С_к7=10^-1;

S₈=lg (С_к8/ 10⁵)  = -7,    С_к8 =10^-2;

S₉=lg (С_к9/ 10⁵) =-8, С_к9=10^-3;

S₁₀=lg (С_к10/ 10⁵) = -9, C_Kl0=10^-4.

В приведенном ряде значение S₆ = lg( С_к6/10⁵) = —5 соответствует наличию в 1 л одной споры. При дальнейших показателях эффективности стерилизации конечную концентрацию спор следует рассматривать по отношению к большим объемам стерилизуемой среды, так как дробные значения конечных концентраций спор не могут соответствовать действительности. Так, для показателя эффективности стерилизации S ₇ = -6 конечная концентрация — 0,1 споры в 1 л в действительности соответствует содержанию 1 споры в 10 л, а показатель эффективности стерилизации S ₈ = -7 соответствует содержанию 1 споры в 100л и т.д.

В 1 л исходной жидкости может находиться различное число спор, так как молочное сырье не одинаково по бактериальной обсемененности. В связи с этим нужно подбирать соответственно различные режимы стерилизации для обеспечения определенного стерилизующего эффекта. Если С_н1 = 10⁵, а С_н2 = 10⁶, то при режиме стерилизации, который обеспечивает показатель эффективности S = —7, конечная концентрация спор в первом случае будет 1 спора в 100 л, а во втором случае— 10 спор в 100 л (C_K1 = 10 ^-2 и С_к2 = 10^-1). Для того чтобы получить во втором случае конечную концентрацию до 1 споры в 100 л, нужно увеличить показатель эффективности стерилизации до S = -8, что практически можно достичь только изменением режима стерилизации.

Эффект стерилизации должен находиться в пределах 9 - 10. Это значит, что количество спор в результате стерилизации должно уменьшиться в 10⁹раз, например из 10⁹ спор бактерий выживет только 1 (10°). УВТ - обработка обычно дает эффект стерилизации, равный 10 - 12 в отношении спор В. subtilis и равный 8 в отношении спор В. stearothermophilus.

Расчет по предложенной формуле показывает, что достичь абсолютной стерильности невозможно, так как одну спору в маленьком объеме уничтожить не трудно, но для уничтожения одной споры в бесконечно большом объеме потребуется бесконечно большое время. При производстве стерилизованного молока считается допустимым присутствие одной споры в 100 л

молока.

Расчет показателя эффективности стерилизации для практического применения зависит от начальной концентрации спор в молочном сырье.

Присутствие большого числа спорообразующей микрофлоры в молоке связано обычно с повышенным общим бактериальным обсеменением молока.

Основную часть спорообразующей микрофлоры в сыром молоке составляют бактерии группы В. lichenformis, а также В. subtilis и B.pumilus. В. subtilis – наиболее термостойкие из мезофильных микроорганизмов, встречающихся в сыром молоке. Высокотермофильных аэробных микроорганизмов В. stearothermophilus, стойких к нагреву, в сыром молоке сравнительно мало.

Однако психрофильные бактерии способны образовать термоустойчивые ферменты протеазу и липазу, поэтому необходимо проверять сырье на наличие этих бактерий. При их обнаружении молочное сырье использовать для производства стерилизованных молочных продуктов не рекомендуется.

Контрольные вопросы:

1. Характеристика основного сырья для производства молочных продуктов?

2. Основные требования, предъявляемые к качеству заготовляемого?

3. Характеристика физико-химических свойств молока?

4. Характеристика органолептических свойств молока?

5. Характеристика технологических свойств молока?

6. Санитарно-гигиенические показатели молока?

7. Дайте определение понятиям «анормальное молоко», «молозиво», «стародойное и маститное молоко»?

8. Характеристика санитарно-гигиенических условий получения доброкачественного молока на ферме?

9. Характеристика посторонних веществ в молоке, отрицательно влияющих на его биологическую ценность и технологические свойства?

10. Сущность первичной обработки молока?

11. Пороки сырого молока?

12. Сущность механической обработки молока?

13. Характеристика процесса сепарирования молока?

14. Конструктивные особенности полугерметичных и герметичных сепараторов?

15. Закономерности режима процесса сепарирования?

16. Виды и методы нормализации молочного сырья?

17. Характеристика процесса гомогенизации молочного сырья?

18. Характеристика оборудования для гомогенизации молочного сырья?

19. Влияние гомогенизации на состав и свойства молока?

20. Методы мембранной обработки молочного сырья?

21. Назначение и виды тепловой обработки молока?

22. Назначение и технологические параметры процесса охлаждения молочного сырья и молочных продуктов?

23. Назначение и технологические параметры процесса замораживание молочного сырья и молочных продуктов?

24. Назначение и основные режимы пастеризации при производстве молока и молочных продуктов

25. Характеристика и основные режимы процесса термизации молока?

26. Характеристика и основные режимы процесса ультрапастеризации молока

27. Способы и режимы стерилизации молочного сырья?

28. Факторы, влияющие на эффективность стерилизации молока?