снижение бактериальной обсемененности

снижение бактериальной обсемененности
Фильтрование молока.
Наиболее простым способом очистки молока от попавших в него во время доения или
дальнейшего хранения механических загрязнений является фильтрование с
использованием фильтров различной конструкции.
При механизированном доении молоко фильтруется через закрытые фильтры,
установленные в линии молокопровода. Такие фильтры входят в конструкцию доильных
установок. Плотные нетканые фильтрующие материалы и бязь обеспечивают очистку
молока до группы 1, но могут работать без замены при доении до 200 коров. С
увеличением числа выдаиваемых коров и объема фильтруемого молока фильтры
покрываются плотным слоем осадка. Для эффективной очистки молока в доильных
установках размещают параллельно два фильтра, соединенных между собой в общую
систему посредством трехходовых кранов, при помощи которых можно переключать
фильтры в процессе доения с грязного на чистый для замены фильтрующих тканей на
загрязненном фильтре.
В качестве фильтрующих материалов используют марлю, бязь, миткаль, фланель и
нетканые материалы из лавсановых волокон, а также стеклянных, керамических и
металлических материалов. Эффективность фильтрования зависит от размеров отверстий
фильтрующего материала в сравнении с размерами частиц механических загрязнений,
поэтому наименьшую эффективность фильтрования получают при использовании марли,
пропускающей практически все механические загрязнения молока, кроме наиболее
крупных.
При сравнительной оценке размеров частиц механических примесей молока и размера
отверстий фильтрующих материалов выявлено (А. М. Шалыгина), что основная их масса
может проходить вместе с молоком через отверстия тканей. Более полной очистки
молока можно добиться только с помощью нетканого фильтрующего материала. В этом
случае на поверхности фильтра оседает 0,004 г загрязнений при фильтровании 1 л
молока, при этом очищенное молоко по группе чистоты относится к 1 группе. Бязь
задерживает на 25 % осадка меньше, и молоко может иметь мелкие частички
загрязнений и оцениваться по 2 группе. При фильтровании через лавсан молоко по
степени чистоты оценивается 2 группой. Недостатками всех типов фильтров являются
кратковременность безостановочной работы и возможность разрыва фильтрующей ткани.
Продолжительность цикла очистки составляет 20-30 мин, после чего необходимо менять
фильтрующую ткань.
При заполнении ванн, резервуаров или автомолцистерн молоко фильтруют, прокачивая
его насосом через фильтрующую ткань. В то же время механические примеси под
действием давления, создаваемого насосом, могут разбиваться в пыль и просачиваются
через фильтр вместе с молоком.
Таким образом, фильтрование молока сразу же после доения в целях очистки от
механических примесей является необходимой операцией, так как позволяет получать
молоко более высокого качества с увеличенным сроком хранения до переработки.
Однако способы фильтрования не очень эффективны и часто трудоемки. Наиболее
эффективна очистка молока от механических примесей с помощью центробежных
молокоочистителей.
Очистка молока. Сырое молоко всегда содержит нежелательные составляющие, включая
соматические клетки и бактерии. Применение сепараторов для удаления бактерий берет
начало с 1970-х годов с очистки молока для сыра.
Механическая сепарация спор и соматических клеток основана на разности плотностей:
цельное молоко — 1,011 г/мл;
обезжиренное молоко, +60 °С — 1,016 г/мл;
клетки вегетативных форм бактерий — 1,070-1,115 г/мл;
аэробные споры — 1,130 г/мл;
анаэробные споры — 1,132 г/мл.
Удаление бактерий может производиться из обезжиренного молока, нормализованного
или цельного молока и обезжиренной сыворотки.
Прорыв в этих технологиях был совершен в 1980-х годах. Основой для него стала
разработка центрифуги для удаления бактерий с высокой эффективностью очистки и
большой пропускной способностью. Несмотря на то, что в области удаления бактерий
выполняются разные задачи, все они имеют одну общую цель — максимально
возможное снижение количества конкретных микроорганизмов.
На сепараторах-молокоочистителях очистка молока может происходить в
интервале температур + 5 .. . + 65 'С. При холодной очистке молока его исходные качества
сохраняются лучше, однако возрастает вязкость, уменьшается скорость всплывания
частиц, кроме того, при низких температурах нет разницы плотностей некоторых
микроорганизмов и жидкости-носителя, поэтому эффективность удаления микробных
клеток ничтожно мала. Необходимо избегать температуры +15... + 50 'С, поскольку она
благоприятна для роста бактерий, а рост последних может привести к формированию
свободного жира и свободных жирных кислот. По этой причине температура сепарации
молока должна быть в пределах + 50... + 55 'С. Более высокие температуры также не
желательны, поскольку возрастает денатурация молочных белков.
Бактофугирование.
При бактофугировании одновременно с механическими примесями из молока удаляется
подавляющая часть микроорганизмов: выделяется концентрат биомассы бактерий.
Бактериальная очистка молока достигает до 95 %. Бактофуги действуют по принципу
центробежных очистителей, отличаясь от них более высокой скоростью вращения
барабана (более 16 ООО об./мин), большим числом и размером тарелок. Этот метод в
сыроделии получил широкое распространение, поскольку позволяет эффективно
выделить из молока споры Clostridium tyrobutyricum.
Эффективность очистки от бактерий зависит от температуры молока, которая должна быть
в пределах +50... + 62 'С. При таких температурах вязкость относительно низкая.
Факторы, влияющие на эффективность работы бактофуг:
подача продукта в центрифугу — превышение номинальной пропускной способности в
ряде случаев существенно снижает эффективность удаления бактерий, при этом
уменьшение пропускной способности ниже номинального значения лишь незначительно
повышает эффективность;
частичная выгрузка осадка — временной интервал между частичными выгрузками
определенно оказывает большое влияние на эффективность удаления бактерий, в
зависимости от степени «заражения» и температуры молока интервал должен быть от 10
до 20 мин;
исходное количество бактерий — этот показатель лишь незначительно влияет на
эффективность удаления бактерий в процентах, в то же время он имеет большое значение
для абсолютного конечного числа бактерий определенного вида;
время работы — этот фактор существенно не влияет на эффективность удаления
бактерий, как правило, операция безразборной мойки (CIP) для бактофуги выполняется
через 8-10 ч.
Из санитарно-гигиенических соображений бактофугирование всегда сочетается с
пастеризацией, повышая эффективность последней,— Перекисно-каталазная обработка
молока. Одним из способов удаления споровой микрофлоры является перекиснокаталазная обработка. Это химический способ обработки молока.
Существует целый ряд модификаций ПК-обработки. Например, к молоку в потоке
добавляют 0,02-0,05 % перекиси водорода, затем молоко проходит через нагревательное
устройство, где выдерживается от 30 с до 5 мин при температуре +52... + 60 'С, затем его
охлаждают до +32 ( + 2) °С и добавляют препарат каталазы, выдерживают около 30 мин (в
течение данного времени происходит нейтрализация перекиси), после чего определяют
присутствие перекиси. Если перекись водорода не обнаруживается, в молоко вносят
бактериальную закваску и осуществляют выработку сыра по соответствующей технологии.
Второй способ: обработку молока проводят непосредственно в сыроизготовителе перед
внесением в него хлористого кальция и закваски. В смесь с температурой +32... + 40 °С
добавляют 0,03-0,05 % чистой перекиси водорода предварительно растворенного в воде в
соотношении 1:3. Продолжительность обработки — 40 мин. После этого добавляется
фермент каталаза в концентрации 75 мг/л, при этом продолжительность инактивации
перекиси водорода составляет 15 мин.
По сравнению с пастеризацией ПК-обработка молока имеет следующие преимущества:
лучше, чем у пастеризованного молока, сохраняются исходные свойства молока;
сыр имеет лучший цвет;
маслянокислое брожение встречается реже;
достигается уничтожение колиформ;
увеличивается выход продукта.
Однако данный метод имеет следующие недостатки:
необходимо добавлять химпрепараты высокой чистоты, что отражается на себестоимости
продукта;
разрушается в большей степени витамин С;
не уничтожаются бактерии туберкулеза, а также Brucella abortus и Staphylococcus aureus.
Таким образом, данный метод не исключает потребности в последующей пастеризации.
Микрофильтрация молока — концентрация посторонних частиц и высокомолекулярных
соединений, в том числе бактерий, с последующим их удалением, которое происходит
при пропускании молочного сырья сквозь полупроницаемые мембраны. При этом
мембраны имеют размер пор соответственно размеру и молекулярной массе
задерживаемой частицы (в данном случае — бактериям). Бактерии имеют размеры от 1,0
до 10 мкм (гнилостные бактерии — 5-8 мкм, уксуснокислые и флюоресцирующие
бактерии — 1-2 мкм, кокки — 0,75-1,25 мкм) с молекулярной массой свыше 500 000;
дрожжи и плесени имеют размеры от 10,0 до 100,0 мкм с молекулярной массой свыше
500 000. Соответственно мембраны, применяемые при микрофильтрации, имеют такой
размер пор, при котором эти частицы будут задерживаться — от 0,1 до 10,0 мкм.
Процесс микрофильтрации молочного сырья сводит к минимуму высокотемпературное
воздействие на белковые вещества молока, так как обработку осуществляют при
температурах ниже порога денатурации сывороточных белков ( + 50... + 55 °С).
В установках, используемых в сыроделии для микрофильтрации, применяются
керамические микрофильтры с диаметром пор от 0,01 до 10 мм, при этом
макромолекулы (например, белка) проникают сквозь мембрану, а эндоспоры, как и
многие жировые глобулы и соматические клетки, задерживаются. Если размер пор
находится в нижнем диапазоне (0,8-1,4 мм), вегетативные бактериальные клетки также
будут удалены. Применение микрофильтрации цельного молока затруднительно из-за
того, что вместе с бактериями на мембранах будет»задер-живаться и молочный жир.
Данный подход лежит в основе системы Bactocatch, разработанной датской компанией
Alfa-Laval. В этом процессе молоко, предназначенное для производства сыра, нагревают
до + 50 °С для облегчения отделения сливок, затем порцию обезжиренного молока
подвергают микрофильтрации, получая молоко с низким содержанием бактерий, в том
числе спорообразующих. Таким образом, в зависимости от условий работы
микрофильтрационной установки количество бактерий сокращается на 2-3 log, т. е. до
99,9 %.
Ультразвук — высокочастотные (20 кЕц и более) механические колебания упругой среды,
не воспринимаемые ухом человека. Одно колебание в секунду составляет единицу
измерения — герц (Гц); килогерц (кГц) составляет 103 Гц/с, мегагерц (МГц) — 10 Гц/с.
Ультразвуковые волны с частотой колебания более 20 000 Гц обладают бактерицидными
свойствами, так как имеют большую механическую энергию и могут вызывать в
озвучиваемой среде ряд механических и электрохимических явлений. В момент
прохождения ультразвука через жидкость образуются субмикроскопические и
микроскопические полости, которые, увеличиваясь в размерах, «втягивают» в себя
молекулы газа и парообразную жидкость. В полостях создается огромное давление,
достигающее десятков и сотен мегапаскалей, что обусловливает механическое
разрушение (дезинтеграцию) цитоплазма-тических структур и гибель клетки.
Кавитационная электрохимическая теория объясняет ионизацию паров жидкости и
присутствующих в ней газов при образовании ка-витационного пузырька. При разрыве
пузырька происходит электрический разряд, сопровождающийся резким повышением
температуры и образованием в кавитационной полости электрического поля высокого
напряжения. При этом пары жидкости и высокомолекулярные соединения в
кавитационной полости расщепляются на водород и гидроксильную группу с
образованием активного кислорода, пероксида водорода, азотистой и азотной кислот, в
результате чего происходят инактивация ферментов и коагуляция белков, что
обусловливает гибель микробной клетки.
Бактерицидное действие ультразвука зависит от интенсивности звука и кавитации,
состава дисперсной среды, а также концентрации микробных клеток. При высокой
интенсивности звука распад микробных клеток происходит чрезвычайно быстро. Наличие
в составе среды липидов, углеводов (и особенно белков), а также увеличение
концентрации микробных клеток снижают бактерицидный эффект ультразвука.
Устойчивость микроорганизмов к действию ультразвука зависит от их биологических
свойств. Вегетативные клетки бактерий более чувствительны, чем споры; кокковые
формы погибают медленнее, чем палочковидные; более крупные клетки
микроорганизмов отмирают быстрее, чем мелкие.
Ультразвук применяют для стерилизации пищевых продуктов, дезинфекции предметов, в
сыроделии данный метод пока широкого применения не нашел.
Высокое гидростатическое давление. В последнее время много исследовательских работ
посвящается изучению так называемых технологий «холодной переработки». Особый
интерес вызывает высокое гидростатическое давление (ВГД). Поскольку этот метод может
использоваться для снижения количества бактерий без оказания какого-либо влияния на
такие важные характеристики, как вкус и запах.
Емкости под высоким давлением (в пределах 300-1000 МПа) успешно инактивируют
бактерии. Для молочной промышленности важным является еще и тот факт, что ВГД
инактивирует также чувствительные к давлению ферменты. Однако требуются
исследования для более глубокого изучения чувствительности разных патогенных и
вызывающих порчу бактерий к давлению.
В настоящее время относительно небольшие емкости вместимостью приблизительно 200
л позволяют при обработке продукта затрачивать примерно 10 долларов США за 1 кг, по
сравнению с пастеризацией — 5 долларов США за 1000 кг. Стоимость обработки можно
снизить путем увеличения размеров емкостей и использования новых строительных
материалов, а также оборудования, где функциональные преимущества будут
компенсировать дополнительные затраты.
Пульсирующие электрические поля. Эта технология развита в меньшей степени, чем ВГД,
однако значительный прогресс наблюдается в разработке практического оборудования и
методик. Она заключается в использовании низкоэнергичных, с высоким напряжением,
пульсирующих электрических полей для дестабилизации мембран бактерий, в результате
чего последние погибают. Степень инактивации бактерий определяется двумя наиболее
важными переменными величинами: силой электрического поля (количеством и
шириной импульсов) и временем обработки. Пульсирующие электронные поля в
сочетании с мягкой тепловой и антимикробиальной обработками дали очень хорошие
результаты при проведении опытов с сырым обезжиренным молоком