Температурно-лучевая пастеризация молока предполагает использование инфракрасного (ИК) облучения. Смысл данной технологии заключается в том, что каждая составляющая молока имеет свой, присущий только ей, спектр поглощения. Следовательно, учитывая разрушающее действие ИК-облучения на органические компоненты молока (жиры, белки, углеводы и т. д.) можно проводить целенаправленную обработку молока, селективно воздействуя на определенные составляющие (табл. 2.12).

Таблица 2.12.

Основные типовые химические связи в молекулах органических веществ

 и длины волн, приводящие к их разрушению

Из этого следует, что, селективно разрушая определенные химические связи, можно влиять на качество пастеризованного молока.

Разработаны автоматизированные проточные пастеризаторы с инфракрасным нагревом. Их отличительной особенностью является то, что блоком пастеризации в этих установках является секция ИК-нагрева, состоящая из кварцевых труб с инфракрасными нагревательными элементами из войлочно-графитового шнура, который позволяет изготавливать нагреватели с узким спектром ИК-излучения, ориентированным на конкретные задачи. Например, оптимальная длина волны для пастеризации питьевого молока – от 2500 до 3500 нм, а при пастеризации молока для производства сыра или творога − 1200−1500 нм.

Более сильное по сравнению с традиционной тепловой обработкой бактерицидное действие ИК-излучения объясняется тем, что тепло к микроорганизмам не только подводится извне, но и за счет поглощения генерируется внутри самих микроорганизмов, вызывая, кроме того, поляризацию их структуры. Под воздействием этих двух факторов (развитие «внутреннего тепла» и поляризация) микроорганизмы погибают гораздо быстрее. Еще одно преимущество ИК-нагрева заключается в том, что воздействие на продукт происходит равномерно, так как излучение проникает вглубь одновременно по всему объему. Молоко после ИК-облучения также приобретает специфическое свойство угнетать развитие микрофлоры, а значит увеличиваются сроки хранения.

Следует отметить, что влагоудерживающая способность белков после ИК-воздействия ниже, чем при традиционных способах обработки. Этот эффект имеет большое значение при производстве сыра и творога, поскольку улучшаются условия отделения сыворотки и получения сгустка требуемой влажности.

Высокое качество молока после пастеризации ИК-излучением объясняется мягкими условиями нагревания, отсутствием интенсивного пригара на нагревательных поверхностях.

Физические и химические способы инактивации

Микрофлоры

Гибель бактерий в молоке и молочных продуктах происходит и при воздействии на них некоторых физических факторов. В частности, к ним относится ультрафиолетовое облучение. Кванты ультрафиолетовой части спектра обладают достаточно высокой энергией (порядка 12 эВ) и поэтому могут изменять характер биохимических превращений в клетках микроорганизмов, вызывая их инактивацию. Повреждение ДНК служит основной причиной ингибирования бактерий под действием ультрафиолетового облучения. Воздействие УФ-лучами используют в молочной промышленности для подавления воздушно-взвешенных вегетативных и споровых форм в атмосфере помещений с повышенным санитарно-гигиеническим режимом (отделения для приготовления производственных заквасок, камеры для созревания сыров, участки фасования и асептического розлива молочных продуктов и т. д.).

Другой вид радиации – ионизирующее излучение может глубоко проникать в молочный продукт, обеспечивая холодную пастеризацию или стерилизацию. Имеются тенденции использования облучения в сочетании с мягкой тепловой обработкой для уничтожения специфических патогенных микроорганизмов.

Придание взвешенным в воздухе микрочастицам определенного отрицательного заряда, что происходит в процессе ионизации воздуха, приводит к ингибированию микробного аэрозоля. Аэроионизацию используют для инактивации спор плесневых грибов в атмосфере камер созревания и хранения сыров. Это снижает вероятность развития плесеней на поверхности сыра.

К физическим методам борьбы с нежелательной микрофлорой молока относится также бактофугирование.

Очистить от бактерий молочные продукты можно и за счет пропускания их через мембраны. Так как бактерии имеют в среднем размер не менее одного микрометра, они отделяются уже при проведении процессов микрофильтрации. Более высокая очистка от микробных клеток достигается при ультрафильтрации. Диаметр головки наиболее распространенного типа фага, активного по отношению к молочнокислым бактериям, составляет 50−60 нм, а длина 100−170 нм. Следовательно, ультрафильтрат молока и сыворотки можно считать очищенным от бактериофагов.

Из химических способов инактивации микрофлоры наибольшее распространение в молочной промышленности получило ингибирование сорбиновой кислотой и ее солями. Сорбиновую кислоту вводят в состав плавленых сыров, наносят на поверхность твердых сыров при их созревании, включают в состав различных покрытий, призванных защитить сыры от плесневения во время созревания.

Более сильным, чем у сорбиновой кислоты, фунгицидным действием обладают дегидрацетовая кислота и ее соли.

Очень сильным ингибирующим эффектом по отношению к микроорганизмам молока и сыворотки обладают некоторые вещества растительного происхождения, например плюмбагин и юглон. Их можно эффективно применять для консервирования молочной сыворотки во время ее транспортирования и хранения. С этой же целью в некоторых случаях используют и низкомолекулярные кислоты (пропионовую, муравьиную) и пероксид водорода. Последнее соединение даже в очень слабых концентрациях (8−10 миллионных долей) активирует естественную антибактериальную систему молока.

Активно подавляет развитие плесневых грибов озон. Озонирование камер созревания и хранения сыров проводят с целью инактивирования споровых и вегетативных форм плесеней и дрожжей.

Применение химических ингибиторов микрофлоры молока и молочных продуктов разрешается только при наличии санкции органов здравоохранения.

Контрольные вопросы:

1. Для чего предназначена тепловая обработка молока и молочных продуктов?

2.  Какие изменения происходят в молоке при его охлаждении?

3. Каковы цели пастеризации молока и молочных продуктов?

4.  Назовите и обоснуйте режимы пастеризации молочного сырья при производстве различных молочных продуктов?

5.  По каким показателям контролируют эффективность пастеризации молочного сырья?

6.  Какое оборудование применяют для стерилизации молочного сырья?

7.  Дайте сравнительную характеристику различным способам стерилизации молочного сырья.

8.  Как проводят исследование продукта на соответствие требованиям промышленной стерильности?

9.  Какие изменения претерпевают составные части молока при его тепловой обработке?

10. Назовите физические и химические способы инактивации микрофлоры в молочном сырье.