در پست های قبلی علم فود به این سوال که شیر فرادما یا UHT چیست پاسخ داده ایم، در این پست از علم فود قصد داریم درمورد خط تولید شیر استریلیزه و فرایند استریلیزاسیون شیر صحبت کنیم. با علم فود همراه باشید.
کیفیت شیر برای استریلیزاسیون
- شیر مورد نظر برای استریلیزاسیون باید دارای کیفیت بالای بهداشتی باشد.
- پروتئین های موجود در شیر باید در مقابل حرارت مقاوم بوده و منعقد نشوند(شیر تازه). این ویژگی را می توان به وسیله آزمایش الكل (۷۶-۷۲ درجه) تخمین زد.
- شیر خام با کیفیت بد دارای اثر منفی بر روی فرایند و کیفیت محصول نهایی به ویژه عمر نگهداری آن است.
- شیر خام مانده موجب ایجاد لکه های سوختگی بر روی صفحات داغ دستگاه تبادل حرارت می شود.
- ممکن است شیر حاوی باکتری های سرمادوست باشد که تولید آنزیم های مقاوم به حرارت می کنند و در اثر حرارت استریلیزاسیون به طور کامل از بین نمی روند، همچنین در طول نگهداری شیر طعم تندی، تلخی و غیره ایجاد می کنند.
به طور کلی میتوان گفت که خصوصیات میکروبیولوژیکی شیر برای خط تولید شیر استریلیزه باید خوب بوده و از نظر شمارش کلی میکروبی و مهمتر اینکه از نظر شمارش هاگها دارای کیفیت مناسب باشد و حتی المقدور بدون نگهداری در کارخانه برای فرآوری محصولات استریلیزه UHT ارسال شود.
استریلیزاسیون شیر
استریلیزاسیون شیر با هدف کشتن کلیه میکروارگانیسم های موجود از جمله اسپورهای باکتریایی انجام می شود، به گونه ای که محصول بسته بندی شده می تواند برای مدت طولانی در دمای محیط و بدون فساد توسط میکروارگانیسم ها نگهداری شود. از آنجا که کپک ها و مخمرها به آسانی نابود می شوند، ما فقط نگران باکتری ها هستیم. برای این منظور ، معمولاً 30 دقیقه در 110 درجه سانتیگراد (استریلیزاسیون شیر درون بطری) ، 30 ثانیه در دمای 130 درجه سانتیگراد یا 1 ثانیه در 145 درجه سانتیگراد کافی است.
دو مورد آخر گفته شده به فرایندی به نام UHT ( استریلیزاسیون شیر با درجه حرارت بالا و با زمان کوتاه) اشاره دارد. حرارت دادن به مدت 30 دقیقه در 110 درجه سانتیگراد تمام آنزیم های شیر را غیرفعال می کند، اما تمام لیپازها و پروتئینازهای باکتریایی کاملاً غیرفعال نمی شوند. این فرایند همچنین میتواند باعث واکنش های میلارد گسترده و منجر به قهوه ای شدن ، تشکیل یک عطر و طعم سوختگی و پختگی در شیر استریلیزه شده و همچنین باعث از بین رفتن اسیدآمینه لیزین موجود و کاهش برخی ویتامینها می شود.
همچنین طولانی بودن مدت حرارت دهی شیر باعث ایجاد تغییرات قابل توجهی در پروتئین ها از جمله کازئین می شود و pH شیر را حدود 0.2 واحد کاهش می دهد. اما در فرایند استریلیزاسیون شیر پس از گرم شدن 1 ثانیه در دمای 145 درجه سانتیگراد واکنشهای شیمیایی به سختی رخ می دهد، بیشتر پروتئین های سرم بدون تغییر باقی می مانند و فقط طعم پخته شده ضعیفی ایجاد می شود.
فرایند استریلیزاسیون، آنزیم ها را غیرفعال نمی کند. به عنوان مثال، پلاسمین به سختی تحت تأثیر قرار می گیرد و بعضی از لیپازها و پروتئینازهای باکتریایی اصلاً از بین نمی روند و بنابراین یک عملیات حرارتی کوتاه به ندرت اعمال می شود (برنان و گراندیسون 2008).
اثرات ثانویه نامطلوب استریلیزاسیون درون بطری مانند قهوه ای شدن ، طعم سوختگی و پختگی و از بین رفتن ویتامین ها با فرایند UHT کاهش می یابد. در حین بسته بندی شیر استریلیزه یا شیر فرادما ، از آلودگی باکتری ها به شدت جلوگیری می شود.
اصطلاح “استریلیزاسیون” در صورت استفاده از شیر، به معنای گرم کردن شیر به طور مداوم تا دمای 115 درجه سانتیگراد به مدت 15 دقیقه یا حداقل 130 درجه سانتیگراد برای مدت زمان 1 ثانیه یا بیشتر در یک جریان مداوم و سپس بسته بندی آن در شرایط آسپتیک در ظروفی که هیچ درزی نداشته باشد و حداقل بتوان آن را در دمای اتاق به مدت 15 روز نگه داری کرد.
خط تولید شیر استریلیزه
دو روش مستقیم و غیرمستقیم برای خط تولید شیر استریلیزه وجود دارد:
استریلیزاسیون شیر با روش مستقیم:
- قبل از شروع کار باید خط تولید به مدت 30 دقیقه با آب یا بخار داغ استریلیزه شود.
- بعد از استریلیزاسیون باید صبر کرد تا خط تولید و دستگاه ها خنک شود.
- شیر از تانک تراز به وسیله پمپ به بخش حرارت اولیه وارد می شود.
- بعد از این که حدود ۸۰ درجه سانتیگراد حرارت دید، به وسیله پمپ فشار آن زیاد شده (حدود 4 بار) و سپس به طرف محفظة تزریق بخار می رود.
- در این مرحله حرارت شیر با تزریق بخار به دمای ۱۶۰ درجه سانتیگراد رسیده و با توجه به این که فشار بالاست (4 بار)، از جوشیدن شیر جلوگیری می شود.
- محصول با حرارت استریلیزاسیون به مدت چند ثانیه در لوله نگهدارنده نگهداری شده، سپس وارد محفظه خلاء خواهد شد.
- میزان خلاء در این بخش طوری تنظیم شده که مقدار بخار تزریق شده به شیر، برابر با بخار آبی است که از آن خارج می شود.
- یک پمپ سانتریفوژی شیر استریلیزه را به طرف دستگاه هموژنیزه کننده سترون هدایت می کند، سپس با عبور از صفحات تبادل حرارت خنک شده (حدود ۲۰ درجه سانتیگراد) و به طور مستقیم به طرف ماشین بسته بندی سترون می رود.
در صورتی که تولید زیاد بوده و گنجایش ماشین بسته بندی کافی نباشد، شیر تا موقع پرشدن، در یک تانک سترون نگهداری خواهد شد.
استریلیزاسیون شیر با روش غیرمستقیم:
- در این روش هم قبل از شروع کار باید خط تولید به مدت 30 دقیقه با آب یا بخار داغ استریلیزه شود.
- بعد از استریلیزاسیون باید صبر کرد تا خط تولید و دستگاه ها خنک شود.
- شیر از تانک ذخیره به طرف تانک تراز رفته، سپس به وسیله پمپ به قسمت تبادل حرارت اولیه هدایت می شود.
- در این بخش حرارت آن به وسیله مجاورت با صفحات حاوی شیر استریلیزه به ۷۵ درجه سانتیگراد رسیده و سپس در فشار ۲۵۰-۱۵۰ بار در یک دستگاه هموژنیزه کننده چربی آن یکنواخت می شود.
- یکنواخت کردن گویچه های چربی قبل از استریلیزاسیون نیز امکان پذیر بوده و در این صورت احتیاجی به سترون بودن دستگاه هموژنایزر نیست.
- شیر حرارت دیده و هموژنیزه مسیر خود را به طرف صفحات تبادل حرارت ادامه می دهد
- به وسیله مجاورت با صفحات حاوی آب داغ به دمای حدود ۱۳۷ درجه سانتیگراد رسیده و بعد از حدود 4 ثانیه توقف در لوله های نگهدارنده به بخش خنک کننده دستگاه هدایت می شود.
- سرانجام در اثر مجاورت با صفحات تبادل حرارت حاوی آب سرد و سپس صفحات حاوی شیر غیر استریلیزه سرد، حرارت آن تا حدود ۲۰ درجه سانتیگراد کاهش پیدا می کند.
- شیر استریلیزه سرد به طرف دستگاه های پرکن سترون یا تانک های ذخیره شیر فرایند شدۀ سترون ادامه مسیر می دهد.
اثر فرآیند UHT بر رو شیر
رنگ و مزه محصول در روش استفاده از برج هیدرواستاتیک شیر به مدت ۲۰-۱۵ دقیقه تحت حرارت ۱۲۰-۱۱۰ درجه سانتیگراد قرار می گیرد و در سیستم UHT حرارت ۱۵۰-۱۳۵ درجه سانتیگراد به مدت ۵-۲ ثانیه به شیر داده می شود. ترکیب حرارت و زمان در این دو روش از نقطه نظر میکروبیولوژیکی موجب استریلیزاسیون شیر خواهد شد.
ولی شیری که در زمان طولانی تحت تاثیر حرارت بالا قرار می گیرد، دچار تغییراتی ناشی از واکنش های شیمیایی معینی می شود، که نتیجه آن ایجاد ترکیباتی است که رنگ قهوه ای به شیر می دهند و مزه و طعم پختگی و کارامل را موجب می شوند. در بسته بندی چنین شیر هایی اغلب رسوب مشاهده می شود.
این اشکالات در اکثر موارد با استفاده از دمای بالا و به مدت کوتاه در خط تولید شیر استریلیزه برطرف می شود. پس انتخاب درجه حرارت و زمانی که قادر به از بین بردن هاگ های میکروبی بوده و حداقل لطمه را به ترکیبات شیر وارد آورد، بسیار مهم است.
تانک سترون ذخیره شیر استریلیزه
در کارخانجات شیر از تانک های سترون برای نگهداری فراورده های سالم سازی شده با روش UHT استفاده می شود. بر حسب طرح کارخانه و ظرفیت تولید تعداد آنها ممکن است متفاوت باشد. اگر کارخانه، دارای یک ظرفیت تولید ثابت بوده و چند دستگاه پرکن داشته باشد، می توان مستقیم خط تولید شیر استریلیزه را به طرف دستگاه های پرکن هدایت کرد.
تانک های سترون را می توان به طور همزمان در فرایند چند نوع محصول استفاده کرد. ابتدا تانک با یک محصول پر می شود و در همین هنگام کارخانه، محصول دیگری را فرایند می کند که مستقیم به طرف ماشین های بسته بندی رفته و پر می شود. بنابراین یک کارخانه UHT در صورت داشتن یک یا چند تانک سترون، می تواند محصولات مختلفی را تهیه و تولید کند.
استاندارد شیر استریلیزه
میکروبیولوژی شیر استریلیزه
شیر استریلیزه UHT در مفهوم علمی سترون مطلق نیست، زیرا برای این که فراوردهای به طور مطلق عاری از میکروارگانیسم باشد، باید حرارت زیادی در زمان طولانی ببیند، که در این صورت تغییرات شیمیایی، در ترکیب آن به وجود خواهد آمد.
در فراورده های UHT شیر، اسپور برخی از باکتری ها، ممکن است باقی بماند. اسپورهای باسیلوس استئاروترموفیلوس، متداولترین عامل فساد را در فراورده های شیر استریلیزه UHT به ویژه در زمستان ها هستند. خطر وجود اسپور در شیر استریلیزه به عواملی مانند تعداد اسپرها در شیرخام، شدت سالم سازی حرارتی و اندازه بسته بندی بستگی دارد.
شیری که با روش متداول فرادما(UHT) سترون و همگن گردیده است باید تمامی میکروارگانیسم های غیر اسپوردار آن از بین رفته باشد و اسپورهای آن به حداقل ممکن رسیده و از نظر حسی ،فیزیکی و شیمیائی کمترین آسیب را دیده باشد و در شرایط عاری از هر گونه میکروارگانیسم در بسته بندي های سترون مناسب بسته بندی گردد. بطوری که فرآورده از قابلیت نگهداری خوبی برخوردار بوده و نیاز به نگهداری تا قبل از باز شدن بسته بندي در یخچال،نداشته باشد.
ویژگی های شیمیایی شیر استرلیزه
شیر استریلیزه کم چرب
- چربی بیشتر از 0.5 تا 1.8%
- دانسیته در دمای 15 درجه سلسیوس 1.030 و یا بیشتر
شیر استریلیزه نیمه چرب
- درصد جربی کمتر از 3% و 1.8%
- دانسیته در دمای 15 درجه سلسیوس 1.030 و یا بیشتر
شیر استریلیزه بدون چربی
- میزان چربی حداکثر 0.5%
- دانسیته در دمای 15 درجه سلسیوس 1.033 و یا بیشتر
مجموعه علم فود به عنوان همکار آموزشی غذا و دارو، آموزش کنترل کیفیت میکروبی شیر و فراورده های لبنی را به صورت عملی و کاربردی تهیه کرده است. در این دوره آزمایش های میکروبی طبق استاندارد ملی به صورت عملی آموزش داده شده است. برای آشنایی و ثبت نام در این آموزش بر روی مشاهده دوره کلیک کنید. (بعد از گذراندن این دوره امکان دریافت گواهی مورد تایید سازمان غذا و دارو با ۱۰ امتیاز وجود دارد).
آشنایی با صنعت لبنیات و تولید محصولات لبنی
در آموزش تکنولوژی لبنیات طبق سرفصل های ذکر شده در صفحه دوره آموزشی، ابتدا با شیمی شیر و سپس با مراحل تولید محصولات لبنی و همچنین CIP در صنعت لبنیات آشنا میشویم.
دوره بدو استخدام مسئولین فنی صنایع غذایی
در دوره بدو استخدام مسئولین صنایع غذایی که در سایت علم فود به صورت ویدیویی و در بستر اپلیکشین ارائه شده است تمامی مباحث مهمی که مسئولین صنایع غذایی در بدو ورود به واحد تولیدی باید بدانند آموزش داده شده است. بعد از گذراندن دوره گواهی مورد تایید سازمان غذا و دارو با ۵ امتیاز بازآموزی ارائه میشود. برای آشنایی با دوره بر روی عکس زیر کلیک کنید:
دوست عزیز علم فودی اگر می خوای از دوره های تخصصی که علم فود برگزار میکنه باخبر بشی و کلی مطلب علمی در زمینه صنایع غذایی یاد بگیری علم فود رو در اینستاگرام هم دنبال کن (کافیه روی عکس زیر کلیک کنی تا وارد پیج علم فود بشی):
شیر وفرآورده هاي آن-شیر فرادما(UHT) -ویژگی ها و روشهاي آزمون
کتاب بهداشت و فناوری شیر دکتر گیتی کریم
