Продление сроков хранения молока

Введение

На сроки хранения и качество молока влияет целый ряд факторов. В виду того что молоко является скоропортящимся продуктом очень важно организовать работу таким образом, чтобы обеспечить стерильность производства.
Одной из актуальных проблем обеспечения стерильности производства является дезинфекция тары для розлива молока и крышек, в случае их применения.

В ходе проведенных экспериментов нам удалось обнаружить, что дезинфекция, с помощью озона позволяет достичь хороших результатов — срок хранения молока увеличивается как минимум на 3-5 дней дополнительно к имеющемуся сроку хранения молока.

Обоснование технологии

В общем случае главным фактором обеспечивающим порчу молока является деятельность микроорганизмов. При этом следует учесть, что различные микроорганизмы развиваются с неравномерной скоростью. На скорость развития микроорганизмов влияет ряд факторов среды – температура, PH и т.п.. Нередко оказывается, что развитие одних микроорганизмов формирует благоприятную среду для других. Вот почему принципиально важным является создание условий среды способных максимально затормозить рост числа микроорганизмов на самых первых этапах хранения.
Как показали исследования нашей Компании, проведенные совместно с Сибирским Научно-исследовательским институтом переработки сельско-хозяйственной продукции Россельхозакадемии (СибНИИП), рост общего числа микроорганизмов (ОМЧ) в продукте имеет экспоненциальную зависимость от времени.

На рисунке ниже приводится график данной зависимости.

рисунок1

Как видно из графика рост числа микроорганизмов в продукте начинается с относительно небольшого количества, которое почти всегда присутствуют в продукте (за исключением продуктов только что подвергнутых стерилизации).
На начальном этапе наблюдается умеренных рост числа микроорганизмов. Для различных продуктов период умеренного роста может иметь различную продолжительность. Первый «переломный» момент наступает в день «А». Происходит изменение численности микроорганизмов на порядок от тысяч к десяткам тысяч. Как видно из графика происходит ускорение роста численности. Следующее изменение скорости роста происходит в день «Б».

Оно так же сопровождается изменением порядка величины численности микроорганизмов. В день «В» наблюдается сплошной рост численности микроорганизмов, величину фактически невозможно посчитать, происходит окончательная порча продукта.
При попытке выявить закономерности удалось установить следующее:

  1. ОМЧ является результирующим (суммарным) показателем числа различных видов микроорганизмов;
  2. Рост числа одних микроорганизмов способен создать предпосылки к началу роста числа других (из-за воздействия продуктов жизнедеятельности, например изменение PH кислотой вырабатываемой молочно-кислыми бактериями);
  3. Различные микроорганизмы питаются различными компонентами продукта, а некоторые способны питаться другими микроорганизмами.

Как видно из графика, приведенного ниже, на начальном этапе происходит активный рост числа микроорганизмов вида 1. В какой-то момент времени формируется благоприятная среда для начала роста микроорганизмов вида 2. Затем формируется благоприятная среда для роста микроорганизмов вида 3 и 4.

рисунок2

В любом случае рост числа микроорганизмов начинается с некоего начального числа, и развитие происходит с определенной для каждого вида скоростью.
Число микроорганизмов определенного вида в заданный момент времени может быть условно определенно по следующей формуле:

формула1

 

В свою очередь общее микробное число, являясь результирующей числа микроорганизмов различных видов, может быть вычислено по следующей формуле:

формула2

График ниже показывает, зависимость ОМЧ от роста числа микроорганизмов различных видов.

рисунок3

Учитывая изложенное выше перед технологом, желающим увеличить сроки хранения сырья и готовой продукции, встают две актуальные задачи:

  1. Снижение начального числа микроорганизмов всех видов (ОМЧ исходное);
  2. Создание среды неблагоприятной для жизнедеятельности максимально большего числа микроорганизмов, для того снизить значение коэффициента скорости роста.

Следует понимать, что если первая задача может быть решена технологом на заводе. То вторая задача должна решаться при транспортировке продукции, при ее приемке и хранении в точке продажи, производитель молока может повлиять на эти процессы лишь косвенно, вырабатывая соответствующие рекомендации.
Нередко молоко и молочная продукция транспортируются без соблюдения температурного режима, молоко может быть принято в магазине и выставлено в общем пространстве торгового зала, где оно нагревается. Все это пагубно сказывается на сроках хранения, увеличивая значение коэффициента скорости роста СР.

Однако даже при высоком значении СР срок хранения молока может быть увеличен снижением общего микробного числа ОМЧ.
Для снижения исходного ОМЧ можно применять тепловую обработку (кипячение, пастеризация, стерилизация), обработку ультрафиолетовым облучением, высокотемпературным паром, перекисью водорода, производными хлора, озонированием и т.п..
Наиболее простым в техническом исполнении и универсальным способом является дезинфекция озонированием. Данный способ применим для обработки различных складских помещений — для сыпучих продуктов (зерновых и плодово-овощных), подземных (подвалов и овощехранилищ), охлаждаемых (для мясных и рыбных продуктов). Озон создает дезинфицирующую среду, губительную для микроорганизмов.

Обработка тары и инвентаря озоном приводит к их дезинфекции и уничтожению микроорганизмов на их поверхности. Вода, насыщенная озоном, способна служить дезинфицирующим раствором.

Результаты исследования

Так как молоко подвергается, перед розливом, температурной обработке, транспорт в цех розлива и далее в машину для розлива осуществляется по трубопроводу, который подвергается санитарной обработке, можно допустить, что в тару наливается молоко, обладающее высокой стерильностью.

Однако, как правило, тара для розлива молока поступает на предприятие в заводской упаковке и загружается в машину для розлива без дополнительной обработки. Тоже касается и крышек для укупорки пакетов и бутылок. Зачастую они насыпаются в бункер машины для розлива непосредственно из заводской тары (пакета).
Специальных требований по стерильности производства и транспортировки к пакетам, бутылкам и крышкам не применяется. ТР ТС 005/2011 «О безопасности упаковки» предусматривает только требования к минимизации рисков выделения вредных веществ. Как показывают наши исследования тара и крышки являются существенным источником загрязнения готового продукта.

Нами было проведено исследование с целью выявления влияния чистоты тары на сроки хранения молока. Исследование выполнялось на одном из молочных заводов Новосибирской области.
В ходе эксперимента молоко наливалось в картонные пакеты с закручивающейся крышкой. В процессе розлива молока машина останавливалась, открывалась дверца и в пакет подавался озон. Пакет помечался маркером. После розлив молока продолжался в обычном режиме. Наполнение пакета озоном происходило в зоне после формирования пакета и запайки дна. Когда пакет доходил до зоны налива молока, молоко вытесняло озон, заполняя пакет.
После выхода пакетов из машины для розлива молока их содержимое взбалтывали. Для имитации реального жизненного цикла продукции пакеты с молоком были перевезены в Новосибирск и хранились в бытовом холодильнике. Отбор проб производили в микробиологической лаборатории.
Было отобрано 5 проб из продезинфицированных пакетов и 5 контрольных проб из не продезинфицированных пакетов.

Проводились исследования на наличие БГКП, ОМЧ, цветности и кислотности.
В результате эксперимента получены следующие результаты: БГКП не обнаружено ни в одной пробе. На цветность и кислотность обработка озоном не оказала влияния. Кислотность составила 20 градусов.

Результаты определения ОМЧ сведены в таблице ниже:

рисунок10

По результатам проведенного исследования было установлено, что срок хранения молока без дезинфекции тары озоном составил 5 дней, после дезинфекции тары 8 дней. Таким образом, было выявлено, что дезинфекция бумажного пакета привела к увеличению срока хранения на 3 дня.

Следует учесть, что при проведении эксперимента не проводилось точного контроля времени обработки, а так же не подвергалась обработке поверхность крышек для укупорки пакетов. Это внесло дополнительные риски в эксперимент и позволяет предположить, что возможно большее увеличение срока хранения при оптимизации технологии обработки.

В ходе эксперимента была выявлена зависимость срока хранения от начального уровня обсемененности. При снижении начальной обсемененности продукта увеличивается срок годности.
Следует учесть, что значение «>105» обозначает, что число колоний в посеве поддавалось счету, однако ввиду того что оно было заведомо

больше 100 000 счет не проводился. Значение «Сплошной рост» обозначает, что в посеве число колоний не поддавалось счету.

Из графика видно, что рост числа микроорганизмов происходит не линейно. На начальном этапе рост происходит медленно, затем, после прохождения границы 10 000, наблюдается рост по экспоненте. Молоко портится через двое суток после прохождения границы 10 000 в обоих случаях.
При этом до прохождения границы 10 000 рост числа микроорганизмов можно приближенно считать линейным.
Как было показано в предыдущей главе ОМЧ является результирующей роста различных видов микроорганизмов.
Исходя из того что до границы 10 000 наблюдается условно линейный рост можно сделать вывод, что развивается ограниченное число видов микроорганизмов. Из этого следует, что для целей увеличения сроков хранения молока технологу следует решить задачу снижения изначального числа микроорганизмов.

Для снижения начального числа микроорганизмов необходимо предпринять меры к снижению риска заражения молока после тепловой обработки.

Выбор озона в качестве обеззараживающего агента обусловлен его хорошими физико-химическими свойствами. В таблице ниже приводится сравнение распространенных сегодня способов дезинфекции.

рисунок11

Учитывая все вышесказанное, а так же дешевизну оборудования, отсутствие опасных расходных материалов и влияния на органолептические показатели молока озонирование тары и крышек представляется наиболее оптимальным способом снижения начального числа микроорганизмов в молоке.

Техническое решение

В ходе проведенных исследований были выявлены следующие зоны риска:

  1. Внутренние поверхности тары;
    Поступающая тара не обеспечивает стерильность внутренних поверхностей, с которыми контактирует молоко при наливе в емкость, что может приводить к порче молока.
  2. Поверхность крышек для укупорки тары;
    Внутренняя поверхность крышек не стерильна, что может приводить к порче молока.
  3. Поверхности линии розлива;
    В связи с тем, что внутреннее пространство линии розлива при работе разогревается, а также туда поступают капли продукции, там возникает влажная теплая среда, благоприятная для развития микрофлоры.

1. Зона риска «Внутренние поверхности бумажных пакетов и бутылей»

рисунок5

Пакеты поступают в свернутом виде, в пачках. В пачках они загружаются в линию розлива, где происходит их разворачивание, запечатывание дна, наполнение молоком и укупорка.
Для обеззараживания дна пакета предлагается наполнение внутренней поверхности озоновоздушной смесью. Для этого предлагается после формирования пакета и установки его в ячейку конвейера направлять в него озоновоздушную смесь через форсунку. Так как озон тяжелее воздуха возникнет эффект «наливания» в пакет (бутылку) озона, который выступит дезинфицирующим агентом. При наливании молока, последнее вытеснит озон, в пространство рабочей зоны линии розлива подвергнув ее дезинфекции, а так же обработав пакет с внешней стороны.

2. Зона риска «Поверхность крышек для укупорки пакетов и бутылей»

Крышки поступают на производство в россыпном виде и могут представлять источник загрязнения.

Для решения задач обеззараживания крышек перед подачей их на укупорку предлагается подавать либо в желоб, по которому они поднимаются, либо в бункер в котором они хранятся озон, обеспечив отвод избыточного озона в систему вентиляции через деструктор.
На рисунке ниже приводится принципиальная схема решения.

рисунок6

Следует учитывать, что подача озона в постоянном режиме в бункер не требуется, а, следовательно, необходимо предусмотреть включение озонатора после закрытия крышки бункера на время достаточное для создания дезинфицирующей концентрации.

3. Зона риска «Поверхности линии розлива»

Поверхности линии розлива предоставляют собой источник опасности. Это обусловлено тем, что там конденсируется влага, возможно попадание питающей среды в виде разливаемого продукта, а также имеется нагрев обусловленный работой механизмов. Все это может служить факторами риска. Удаляемый из пакетов и бутылей при их наполнении озон способен решить задачу дезинфекции линии розлива.