Альтернативные варианты обработки молока

Введение. В настоящее время обострилась необходимость технологической       модернизация       для       обеспечения конкурентоспособности сельскохозяйственной продукции СевероЗападного региона. Предложения, изложенные в работе [1] весьма актуальны с той точки зрения, что речь идёт о Доктрине продовольственной безопасности как экономической состоятельности государства, залогом его национальной безопасности. В данном случае с перспективой на 1,5^2 года - введение Евросоюзом и США санкций против России. И действительно, из-за нерациональной экономической политики в области сельского хозяйства собственный сельский производитель оказался не востребован, основной упор осуществлён на импортную продукцию, в результате потребность населения в продовольственных     товарах     собственного     производства удовлетворялась примерно на 50%, а крупные администратино -промышленные центры зависят от импортной продукции на 70…80%. Авторами обосновывается необходимость перехода к качественному инновационному развитию сельскохозяйственного производства.

Одним из важных направлений интенсивного развития является совершенствование технологии повышения качества молока и его сохранность (увеличение сроков хранения) в пути от производителя до потребителя или при реализации. После получения молока в процессе дойки необходимо обеспечить сохранение его нативных свойств, минимальное обсеменение микрофлорой.

Исследования. Известно, что основным современным направлением сохранности молока является его охлаждение сразу после дойки до температуры 4±2^оС и за время транспортировки до потреб ителя (до места переработки) температура не должна быть 24

поднятой выше 10оС. Известно и то, что процесс охлаждения молока весьма энергозатратен, требует специального оборудования и системы его централизованного обслуживания. Самое важное при этом то, что в процессе охлаждения бактериальная загрязнённость не устраняется, бактерии не погибают, а находятся в состоянии анабиоза, дожидаясь комфортных температурных условий, а отдельные виды, мезофильные, при температуре 10оС способны размножаться. При технологической необходимости подъёма температуры начинается интенсивное развитие бактерий. Таким образом, необходимы специальные методы и технические средства, направленные на уничтожение бактерий, от чего в основном зависит качество продукта.

На настоящий период набор способов и средств обработки молока с целью уничтожения бактерий достаточно обширен. Наиболее распространенным способом является высокотемпературное воздействие, называемое пастеризацией – термическая обработка в диапазоне температур от 63°С до температуры, близкой точке кипения. В этом температурном диапазоне полностью уничтожаются патогенные бактерии, однако часть бактерий, не являющихся опасными для здоровья, но отрицательно влияющие на качественные показатели молока (термофильные) остаются жизнеспособными. Их деятельность и определяет непродолжительный срок хранения пастеризованного молока при реализации – не более 36 часов (ГОСТ 13277-79). Проводимая обработка при температурах, близких к точке кипения или выше точки кипения (стерилизация), отрицательно влияет на вкусовые и физико-химические показатели молока.

Значительные работы были проведены по обоснованию целесообразности обработки молока нетрадиционным УФ- излучением [2]. При всей несложности и одновременно достаточно высокой эффективности обработки, исключающей вместе с тем высокие энергозатраты, выявлены недостатки, препятствующие широкому использованию способа. Главный из них - создание необходимых технических условий, позволяющих обеспечить движение молока в потоке тонким равномерным слоем. И если это, в принципе, технически достижимо, то следующий по степени значимости недостаток оказался определяющим. Имеется в виду обволакивание масляной пленкой поверхностей, выполняющих роль ограничителей, благодаря которым создается поток толщиной в несколько миллиметров. Эти поверхности должны оставаться исключительно прозрачными. Масляная пленка нарушает данное условие и не позволяет обрабатывать слой молока (в глубину) равномерным УФ-излучением.

Установлено, что вегетативные формы микроорганизмов при воздействии УФ- излучения погибают, однако споры различных видов микробов не чувствительны к воздействию лучей при обычных дозах излучения. Увеличение дозы излучения приводит к резкому изменению физико-химических показателей, а это изменяет цвет и вкус молока. Однако, и в этом случае (с увеличением дозы) остается немалое количество живых микроорганизмов.

Использование УФ- излучения как физического фактора воздействия на микроорганизмы может обеспечить обеззараживание среды обитания в достаточно высокой степени - до 99,9%, но не до 100% [3]. Но даже столь ничтожная доля оставшихся может привести к нежелательным последствиям.

В обычном случае насыщенность бактериями приводит к закислению молока выше 21оТ, что снижает его сортность, может привести к порче и невозможности переработки. Для сохранения качества молока- сырья можно отнести такой альтернативный метод, как электрохимическую обработку (электроактивацию) [4]. Технологии электрообработки эффективны для снижения кислотности молока и повышения сроков хранения при стабилизации качественных показателей и применимы как технологии консервирования и активации молока. Кислотность можно снизить за счёт удаления из молока ионов водорода, улучшением органолептических показателей и его биологических свойств с помощью электрообработки.

По значимости способ обработки молока ультразвуком (УЗ-обработка) [5, 6, 7] может со временем занять ведущие позиции как отличающийся высокой результативностью.

Обоснованием этому могут служить полученные в результате анализа выводы:

• -    принципиальная возможность пастеризации и стерилизации молока с помощью ультразвука;

• -    продолжительность воздействия (озвучивание), необходимая для достижения эффективной пастеризации и стерилизации, снижается при увеличении мощности ультразвукового воздействия и снижении объема обрабатываемого молока. Так эффект стерилизации при обработке молока в количестве 240 мл наблюдается через 20, 16, 11мин. для мощностей 90, 120 и 150 Вт соответственно.

Эффективность УЗ- обработки при стерилизации составляет от 99,9998 до 100%. Объективная оценка эффекта ультразвуковой пастеризации возможна пробой на пироксидазу.

Однако, проведённые опыты [7] охватывали малые объёмы молока и служили, в основном, доказательством возможности пастеризации и стерилизации с помощью УЗ- колебаний и показали результаты по продолжительности обработки в различных режимах.

В патенте на изобретение [8] предлагается устройство для обработки молока в потоке с помощью пьезоисточников ультразвуковых излучений кольцевой формы, собранные в виде полого цилиндра с молокопроводом вокруг цилиндра по винтовой линии. Конструктивно устройство рассчитано на создание турбулентного режима течения и интенсивного перемешивания обрабатываемого молока для повышения эффективности обработки. Устройство удовлетворяет условиям первичной обработки молока, при котором его движение осуществляется в потоке, однако судить о возможности его реального использования невозможно, поскольку такая работа, хотя бы в исследовательском плане, не проводилась.

Приведенные результаты анализа альтернативных методов обработки молока послужили основой для разработки на кафедре «Механизация животноводства и применение электрической энергии в сельском хозяйстве» устройства для ультразвуковой обработки молока в фермерских хозяйствах, занимающихся как его производством, так и первичной переработкой, в количестве, соответствующем разовому удою 25 коров с частотой УЗ- обработки 25^30 кГц. Вариант оговариваемого устройства представлен на рисунке 1 [9].

Над резервуаром с молоком сконструирована надстройка, позволяющая перемещать волновод как в продольном, так и поперечном направлениях по определённой траектории. Конструкция включает волновод 1, закрепленный на подвижной платформе 2. Платформа установлена на ролики и движется в продольно -поперечном направлении по направляющим на площадке 5. Площадка 5 с помощью опорных кронштейнов с осями, на которых смонтированы свободно вращающиеся ходовые колёса 4 (на левой стороне) и приводное колесо 10 (на правой стороне), перемещается в продольном направлении по направляющим 3 и 11 с возможностью реверсирования. Перемещение платформы 2 осуществляется с помощью двухходового винта 6. Все перемещения осуществляются приводным механизмом, включающим электродвигатель 8, установленным на монтажном столе 7, имеющем П- образную форму для перемещения под ним подвижной платформы, механизм продольно-поперечного перемещения волновода 9, состоящий из открытых зубчатых передач. Реверсирование достигается с помощью концевых переключателей.

Рисунок 1 - Схема экспериментального устройства для ультразвуковой обработки молока в резервуаре

Первые опыты планируется выполнить с имитатором молока -водой, обсемененной бактериями. Основным недостатком способа является снижение эффекта из-за возможного обволакивания волновода жировой пленкой. Для замедления этого, в общем-то, неизбежного процесса планируется использовать волновод с отшлифованной поверхностью.

В работе [10] обосновывается возможность более широкого использования ультразвуковых технологий - в пищевых (перерабатывающих) производствах.

Исследованиями установлено, что ультразвуковые колебания способны изменять агрегатное состояние вещества, диспергировать, эмульгировать его, изменять скорость диффузии, кристаллизации и растворения веществ, активизировать реакции, интенсифицировать технологические процессы.

Использование ультразвуковых технологий в различных пищевых производствах позволяет:

• -    во много раз увеличить скорость физико-химических процессов;

• -    снизить энерго- и ресурсозатраты;

• -    интенсифицировать процессы тепломассоэнергообмена;

• -    радикально изменить аппаратурное оформление техпроцессов в сторону уменьшения металлоёмкости и совмещения нескольких операций;

• -    освободить производственные площади;

• -    получить новые виды продукции с биологически активными лечебными свойствами;

• -    снизить себестоимость продукции.

Выводы: Представленные материалы позволяют утверждать о наибольшей актуальности использования такого альтернативного метода, как ультразвуковая обработка молока. Именно это направление принято нами для углублённых исследований, а в последующем - для разработки биологически, технологически, экономически эффективных технических средств обработки молока для фермерских хозяйств.

OPTIONS FOR TREATMENT OF MILK

GN Samarin, VA Shilin, EV Shilin

Shilin Vladimir, Ph.D.,

Professor. Russia, Great Luke, Luki State Agricultural Academy

Shilin Evgeny V., a graduate student. Russia, Great Luke, Luki State Agricultural Academy

Самарин Геннадий Николаевич м.т. 89113673195