wtorek, 19 styczeń 2021
czwartek, 18 czerwiec 2020 14:44

Metody przedłużania trwałości mleka spożywczego

Mleko i produkty mleczne należą do artykułów żywnościowych o bardzo bogatych walorach odżywczych, ze względu na różnorodność występujących w nich składników. Przede wszystkim dostarczają łatwo strawne białko, o wysokiej wartości odżywczej, dobrze przyswajalne tłuszcze, laktozę i składniki mineralne.

O tym, jak duże znaczenie w diecie każdego człowieka ma mleko, świadczyć może fakt, że produkt ten towarzyszy nam od chwili narodzin, przez całe życie, choć nie zawsze pochodzi on z tego samego źródła. Należy pamiętać, że pomimo wspomnianych pozytywnych aspektów, występują przeszkody na drodze do doskonałości. Określić można je słowem „jakość”, a zatem związana z tym higiena, zarówno pozyskiwania jak i przetwarzania. Tylko i wyłącznie dbałość o każdy element procesu produkcyjnego i dystrybucji jest kluczem do sukcesu w produkcji odpowiedniej jakości mleka. 

Nowoczesne technologie obróbki termicznej oraz systemy pakowania pozwalają na produkcję mleka o przedłużonym okresie przydatności do spożycia, jednocześnie nie wymagając poddania surowca drastycznym temperaturom jak w przypadku obróbki UHT. Przyczyną, która bezpośrednio determinuje rozwój nowych technologii przedłużania trwałości mleka spożywczego jest jakość gotowego produktu. Konsument zainteresowany jest produktem bezpiecznym, charakteryzującym się odpowiednimi cechami fizyko-chemicznymi i sensorycznymi. W literaturze szeroko omawiana jest jakość mleka spożywczego, poddanego różnym rodzajom obróbki przedłużającej trwałość gotowego produktu. 

Najstarsza definicja jakości określa ją jako „pewien stopień doskonałości” (Platon). Na przestrzeni wieków pojęcie to zmieniało się w zależności od podejścia osoby definiującej jakość. Brano pod uwagę takie aspekty jak powiązanie pojęcia z cechami, wartością i zgodnością ze specyfikacjami wyrobu gotowego lub usługi, a także stratami ponoszonymi przez społeczeństwo, stopniem zadowolenia czy nawet przekroczenia oczekiwań klienta.

Czynniki determinujące jakość mleka spożywczego

Spośród czynników, które wpływają na jakość mleka spożywczego wyróżnić należy:

jakość mleka surowego – najistotniejsze są te grupy bakterii, które przeżywają proces pasteryzacji: bakterie psychrotrofowe, proteolityczne, lipolityczne oraz ciepłoodporne; im więcej ich w mleku surowym tym większe prawdopodobieństwo wystąpienia ich oraz rozwoju w mleku przeznaczonym do konsumpcji. Stan higieniczny sprzętu i urządzeń do pozyskiwania mleka, temperatura oraz czas przechowywania mleka do momentu przetwarzania mają największy wpływ na liczbę drobnoustrojów oraz możliwość rozwoju mikroorganizmów (Jakubczyk i Bogdańska-Zaręba, 2009);

technologia przetwarzania – czas i temperatura obróbki cieplnej oraz zastosowanie metod fizycznych w celu usunięcia mikroflory przeżywającej proces pasteryzacji. Wykazano, iż stosowanie zbyt wysokiej temperatury procesu pasteryzacji wpływa negatywnie na jakość mleka, co tłumaczono zniszczeniem naturalnie występujących substancji bakteriostatycznych, aktywacją termiczną przetrwalników oraz zmniejszeniem liczby konkurencyjnych grup bakterii, zatem umożliwieniem rozwoju bakterii, które przeżyły proces pasteryzacji (Śmietana i in., 2004);

higiena produkcji – ma wpływ na rodzaj mikroflory obecnej w mleku po obróbce cieplnej. Źródłem wtórnych zanieczyszczeń mogą być: pasteryzatory, sterylizatory, przewody, tanki, pompy, zawory, urządzenia do rozlewu oraz opakowania, woda i powietrze (Pluta, 1996);

przestrzeganie zalecanych przez producenta warunków przechowywania – zachowanie ciągłości łańcucha chłodniczego podczas przechowywania i dystrybucji. Wykazano, że wzrost temperatury o 3oC powoduje dwukrotnie szybsze pogorszenie się jakości mleka (Jakubczyk, 2003).

Podział mleka spożywczego w zależności od zastosowanej obróbki cieplnej

mleko pasteryzowane – produkowane z mleka surowego z zastosowaniem pasteryzacji w temperaturze nie niższej niż 71,7oC przez 15 s oraz nie wyższej niż 75oC przez 30 s, wykazujące wynik negatywny testu na obecność fosfatazy alkalicznej oraz dodatni na obecność peroksydazy (Muszalska, 2006).

mleko pasteryzowane w wysokiej temperaturze – jest produktem wykazującym ujemny wynik testu na obecność peroksydazy (Muszalska, 2006)

mleko UHT – wytwarzane z mleka surowego poddanego procesowi sterylizacji w temperaturze nie mniejszej niż 135oC przez co najmniej 1s oraz nie wyższej niż 145oC przez 10 s pakowane w warunkach aseptycznych w wysterylizowane, hermetycznie zamknięte opakowania. 

mleko sterylizowane – wyprodukowane poprzez zastosowanie obróbki termicznej w hermetycznych opakowaniach, bez naruszenia ich szczelności. 

Dodatkowe metody przedłużania trwałości mleka spożywczego

Zastosowanie dodatkowych metod utrwalania oraz sposób pakowania produktów mleczarskich pozwala na przedłużenie trwałości mleka. Około 15 lat temu w Kanadzie wprowadzono produkty określone terminem „ESL” - „extended shelf life” - „Przedłużona trwałość”. Pojęcie to odnosi się do produktów przechowywanych w warunkach chłodniczych, poddanych procesowi pasteryzacji, których trwałość przedłużono poprzez zastosowanie jednej lub kilku metod utrwalania. Znane są trzy techniki przedłużania trwałości mleka: baktofugacja lub mikrofiltracja z zastosowaniem łagodnej pasteryzacji, lub obróbka cieplna w wysokiej temperaturze.

Baktofugacja - polega na usunięciu bakterii z mleka poprzez wykorzystanie faktu,  że bakterie, w szczególności przetrwalnikujące, mają gęstość większą niż mleko, zatem dzięki działaniu siły odśrodkowej możliwe staje się ich usunięcie. Baktofugator, rodzaj wirówki o konstrukcji hermetycznej, zabezpiecza przed mieszaniem się mleka wchodzącego, z mlekiem już wirowanym oraz koncentratem bakterii, stanowiącym około 3% frakcji. Wyróżniono 4 systemy baktofugacji: 

- baktofugacja z okresowym zrzutem szlamu,

- baktofugacja ze sterylizacją BACTOTHERM,

- baktofugacja jednostopniowa z regulacją,

- baktofugacja dwustopniowa z recyrkulacją.

trwalosc mleka

W zależności od zastosowanego wariantu, redukcja bakterii przetrwalnikujących wynosi 95% - 99%, bakterii ogółem około 90%, co w połączeniu z zastosowaniem obróbki cieplnej wydłuża termin przydatności do spożycia mleka spożywczego o dodatkowe 4-7 dni przy przechowywaniu w temperaturze 6oC lub 2-3 dni w temperaturze 10oC.

Mikrofiltracja - mechaniczna metoda usuwająca zanieczyszczenia w mleku odtłuszczonym przy użyciu membran ceramicznych. Membrany działające na zasadzie filtrów wykonane są z materiałów ceramicznych. Są trwałe i odporne na środki myjące. Stosowane są dwie metody produkcji mleka spożywczego z wykorzystaniem procesu mikrofiltracji:

1. mikrofiltracja mleka odtłuszczonego, następnie pasteryzacja typu „HTST” - „High Temperature Short Time” - wydłużenie trwałości mleka do 35 dni;

2. mikrofiltracja mleka odtłuszczonego, dodatek odwirowanej śmietanki poddanej sterylizacji, potrzebnej do znormalizowania zawartości tłuszczu w mleku, następnie homogenizacja mieszaniny, łagodna pasteryzacja i aseptyczne pakowanie - wydłużenie trwałości mleka do 15 dni w temp. 4-6oC.

Dowiedziono, że zastosowanie mikrofiltracji surowego mleka odtłuszczonego zmniejsza ogólną liczbę drobnoustrojów o 99,91%, z kolei mikrofiltracji i pasteryzacji o 99,995% (Skrzypek i in., 2002).

Obróbka w wysokiej temperaturze - HTT - High Temperature Treatment – to ogrzewanie mleka za pomocą pary do temp. 130-140oC w czasie poniżej 1s, dzięki zastosowaniu infuzji  (wstrzykiwanie pary do mleka), następnie jego błyskawiczne schładzanie w komorze próżniowej za sprawą procesu samoodparowania. Istotą ogrzewania jest specjalna komora infuzyjna połączona z komorą próżniową. Rozwiązanie to pozwala na wyprodukowanie mleka o trwałości zbliżonej do mleka UHT, o cechach smakowo-zapachowych i wartości odżywczej porównywalnej do mleka pasteryzowanego.

Wtórne zanieczyszczenia mleka

Drobnoustroje pochodzące z wtórnego zanieczyszczenia są główną przyczyną obniżenia terminu przydatności do spożycia mleka pasteryzowanego. Za najważniejsze źródło wtórnych zanieczyszczeń uważa się głowicę maszyny pakującej mleko. Nie bez znaczenia pozostają takie elementy jak: sekcje wymiany pasteryzatora, tank magazynowy, złącza, uszczelki, tworzący się na nich biofilm, składający się z białka, tłuszczu i bakterii.

Wśród mikroflory zanieczyszczającej mleko po obróbce cieplnej występują bakterie Gram-dodatnie, Gram-ujemne, pałeczki z grupy coli, rodzaje Enterobacteriace i Escherichia coli, Proteus, oraz najszybciej rozwijające się w warunkach chłodniczych bakterie psychotrofowe (Pseudomonas, Achromobacter, Flavobacterium, Acinetobacter, Alcaligenes). Są to szczepy mikroorganizmów stanowiących naturalną mikroflorę mleka surowego, ginących w trakcie pasteryzacji, a ich obecność w mleku spożywczym spowodowana jest reinfekcją w dalszym procesie produkcyjnym (Jakubczyk,  2004).

Wykazano, że dzięki modyfikacji procedury mycia i dezynfekcji oraz stężenia środków myjących i dezynfekcyjnych wydłużono termin trwałości mleka pasteryzowanego z 9 dni do około 15,5 dni. Za wskaźnik do określenia terminu przydatności do spożycia przyjęto ilość dni, w których liczba drobnoustrojów osiąga wartość 20000 jtk/cm3. Za sprawą wprowadzenia kwasu nadoctowego w miejsce dotychczas stosowanego chloru jako środka dezynfekcyjnego, spowodowano wydłużenie terminu trwałości o kolejne 13,5 dni. Zastosowane zmiany spowodowały wydłużenie terminu przydatności do spożycia mleka pasteryzowanego z 9 dni do około 30 dni (Jakubczyk, 2003).

Pakowanie mleka

W procesie pakowania mleka spożywczego wyodrębnić można dwie metody: 

pakowanie aseptyczne - mleko UHT - polega na oddzielnej sterylizacji opakowania; oddzielnym, najczęściej termicznym, utrwaleniu produktu, a następnie w sterylnej przestrzeni napełnianiu jałowych opakowań produktem uprzednio poddanym obróbce cieplnej oraz hermetycznym zamknięciu opakowania;

pakowanie w podwyższonym standardzie higienicznym - mleko pasteryzowane - polega na zastosowaniu wybranych elementów pakowania aseptycznego.

Udowodniono, że wybór opakowania wpływa na trwałość produktu. Jednym z głównych elementów mogących być przyczyną zmian w mleku spożywczym są reakcje fotochemiczne (wpływ światła i tlenu), które wpływają w sposób bezpośredni - degradacja substancji pochłaniającej promieniowanie.

Spośród wielu rodzajów opakowań (butelki szklane przezroczyste oraz barwione o różnej grubości ścianki, butelki z 3-warstwowego polietylenu o wysokiej gęstości, opakowania z polietyleno-tereftalanu tzw. PET, polietylenu wysokiej gęstości HDPE barwione i przezroczyste woreczki) najlepszymi pod względem barierowości do pakowania mleka spożywczego są wielowarstwowe opakowania kartonowe. W zależności od pakowanego produktu liczba warstw wynosi 3-7. Istotne jest zastosowanie warstwy folii aluminiowej lub folii metalizowanej aluminium, bądź warstwy alkoholu winylowego (także jego polimerów) w celu zwiększenia barierowości.

Rodzaj tworzywa opakowaniowego nie wpływa na trwałość mikrobiologiczną mleka, jednak ważne jest zachowanie czystości mikrobiologicznej opakowań, żeby nie były one przyczyną zanieczyszczeń mleka spożywczego. W celu wykluczenia reinfekcji produktu, który po otwarciu pozostaje w opakowaniu istotne okazało się wyposażenie opakowań w zamknięcia nowej generacji (Panfil-Kuncewicz i in., 2009).

Warunki przechowywania mleka

Najważniejszym czynnikiem, który ma wpływ na trwałość mleka spożywczego jest temperatura przechowywania produktu. Wykazano, ze okres przydatności produktów mleczarskich spada nawet o 50% przy wzroście temperatury o 3oC. Większość producentów określa warunki w jakich powinny być przechowywane produkty mleczarskie, podając najczęściej zakres temperatur od +2oC do +4oC. Z badań przeprowadzonych w Europie, USA oraz Australii wynika, że w 55% przypadków mleko przechowywane było w warunkach znacznie odbiegających od zalecanych przez producentów. Lady chłodnicze w obiektach handlowych i sklepach oraz lodówki domowe miały temperaturę powyżej 6oC, przy rozrzucie od 2oC do 12oC (Jakubczyk, 2003).

Zachowanie łańcucha chłodniczego i przechowywanie mleka w temperaturze poniżej 6oC nie ogranicza całkowicie wzrostu drobnoustrojów obecnych w mleku, jednak znacząco obniża dynamikę tego procesu. Liczne doświadczenie wykazały, że w mleku pasteryzowanym, przechowywanym w temperaturze 4oC występują głównie bakterie psychrotrofowe z rodzaju Bacillus i Microbacterium. Natomiast w temperaturze powyżej 6oC zaobserwowano selektywny wzrost bakterii psychotropowych o uzdolnieniach lipolitycznych i proteolitycznych  (Ziarno i in., 2006).

Literatura dostępna u autora 

Agata Lasik

Skomentuj

Upewnij się, że zostały wprowadzone wszystkie wymagane informacje oznaczone gwiazdką (*). Kod HTML jest niedozwolony.

Najlepsi dostawcy i producenci maszyn, przypraw, chemii przemysłowej i opakowań zamieszczają swoje reklamy na naszych łamach. Firma WOMAT zajmuje się również kompleksową obsługą medialną i reklamową podmiotów gospodarczych. Zapewniamy wykonanie zlecenia - od projektu do ostatecznej realizacji.

Newsletter

Najważniejsze informacje Cie nie ominą...

Nie spamujemy, też nie lubimy spamu....

Please publish modules in offcanvas position.