pasteurizarea laptelui

47
CONSERVAREA ALIMENTELOR prin căldură

Upload: blooom00

Post on 22-Apr-2017

334 views

Category:

Documents


4 download

TRANSCRIPT

Page 1: pasteurizarea laptelui

CONSERVAREA ALIMENTELOR

prin căldură

Page 2: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea Procesul de pasteurizare este denumit astfel după Louis Pasteur care a descoperit că microorganismele alterative din vin pot fi inactivate prin tratament termic inferior punctului de fierbere. Ulterior procesul a fost aplicat laptelui și a rămas cea mai importantă operațiune în procesarea acestui aliment. Pasteurizarea este de fapt una dintre cele mai importante etape în conservare și este esențială pentru siguranța alimentului. Îmbunătățește considerabil calitatea alimentului pe parcursul conservării prin distrugerea eficientă a majorității microorgansimelor patogene sau saprofite (www.fao.org). Pasteurizarea este procesul de tratare termică a alimentelor cu efect de inactivare a enzimelor și de distrugere a microorganismelor termosensibile responsabile de alterare, cu modificări minime ale proprietăților nutritive și senzoriale ale alimentelor.

Page 3: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea Pasteurizarea este considerată ca fiind tratamentul termic blând -”mild heat treatment”- de evitare a alterărilor enzimatice și microbiene. Se folosește pentru prelungirea valabilității alimentelor care se păstrează la temperaturi de refrigerare (4°C), de regulă pentru câteva zile (laptele) sau pentru câteva luni (sucuri naturale de fructe). Încălzirea alimentelor lichide până la temperatura de 100°C determină distrugerea microorganismelor alterative termolabile (bacterii nesporogene, drojdii, mucegaiuri). Definirea pasteurizării laptelui: încălzirea fiecărei particule din structura laptelui sau a produselor lactate până la o anumită temperatură specifică, pentru o anumită perioadă de timp, fără a permite recontaminarea pe parcursul procesului de tratament termic.

Page 4: pasteurizarea laptelui

SCOPUL pasteurizării alimentelor Obiectivul principal al pasteurizării este eliminarea din alimente a microorganismelor care pot produce alterare sau care pot periclita sănătatea consumatorilor. Severitatea tratamentului termic aplicat, cât și coeficientul de prelungire a valabilității alimentului pasteurizat sunt determinate în principal de pH-ul alimentului. Pentru alimentele cu aciditate scăzută (pH> 4,5), principalul obiectiv al pasteurizării este acela de distrugere a bacteriilor patogene în timp ce în cazul alimentelor cu pH< 4,5 devine mai importantă inactivarea enzimelor și distrugerea microorganismelor alterative.

Page 5: pasteurizarea laptelui

SCOPUL pasteurizării alimentelor Pasteurizarea nu își propune să distrugă bacteriile sporogene- ex: bacteria termofilă Bacillus subtilis dar această bacterie alături de altele sporogene nu se pot dezvolta în sucurile de fructe cu pH acid și în consecință, prezența acestora nu prezintă semnificație practică. Pasteurizarea sucurilor de fructe cu adaos de dioxid de carbon necesită o formulare a temperaturilor și duratei de pasteurizare adecvate pentru distrugerea drojdiilor și a mucegaiurilor. Drojdiile sunt distruse la temperaturi de 60- 65°C iar pentru contaminarea cu spori rezistenți de mucegaiuri este necesară încălzirea la 80°C pentru 20 de minute, deși pentru creșterea acestora este nevoie de oxigen. Așadar, sucurile de fructe puternic acidulate pot fi pasteurizate eficient la 65°C pentru distrugerea celulelor de drojdii.

Page 6: pasteurizarea laptelui

Scopul pasteurizării pentru diferite alimente sursă: Handbook of Food Preservation, 2nd edition, pg.572

Alimentul Scopul principal Scop secundar Condiții minime de procesare

pH < 4,5

Suc de fructe inactivarea enzimelor (pectinesterază și poligalacturonază)

drojdii, fungi

distrugerea microorganismelor

alterative

65°C pentru 30 minute 77°C pentru 1 minut

88°C pentru 15s

Bere distrugerea microorganismelor alterative (drojdii sălbatice, specii de

Lactobacillus) și drojdii reziduale, specii Saccharomyces

65- 68°C pentru 20 minute (în sticle)

72- 75°C pentru 1- 4 minute la 900- 1000kPa

pH > 4,5

Lapte Distrugerea patogenilor (Brucella abortus, Mycobacterium

tuberculosis, Coxiella burnetti)

distrugerea microorganismelor

alterative și inactivarea enzimelor

63°C pentru 30 minute 71,5°C pentru 15s

Ou lichid Distrugerea patogenilor (Salmonella seftenburg)

distrugerea microorganismelor

alterative

64,4°C pentru 2,5 min 60°C pentru 3,5 min

Înghețată distrugerea microorganismelor alterative

Distrugerea patogenilor 65°C pentru 30 minute 71°C pentru 10 minute

80°C pentru 15s

Page 7: pasteurizarea laptelui

SCOPUL pasteurizării alimentelor Majoritatea sucurilor de fructe neacidulate trebuie să fie pasteurizate la 80°C. Sucurile cu aciditate mare pot fi pasteurizate la temperaturi mai scăzute- 60- 65°C. Procesarea alimentelor ambalate care au în mod natural un pH scăzut (ex: bucățile de fructe) sau la care pH-ul este scăzut în mod artificial (murături) se face similar cu conservele. La produsele acide: tomate, mango, banane (pH= 4,0- 4,4) cresc bine drojdii, mucegaiuri și bacterii, atât termofile cât și mezofile. Principalul risc de alterare rezidă de la speciile formatoare de spori, altele decât Clostridium botulinum, în special Bacillus coagulans dintre aerobi și Clostridium pasteurianum și Clostridium thermosaccharolyticum dintre anaerobi.

Page 8: pasteurizarea laptelui

SCOPUL pasteurizării alimentelor În alimentele intens acidifiate (pH<3,9) cum este sucul de ananas, alterarea este produsă în general de bacteriile nesporogene (Lactobacillus și Leuconostoc), drojdii sau mucegaiuri. Fructele cu un pH mai mic de 4,5 conțin sisteme enzimatice (catalază, peroxidază, polifenol oxidază, pectin esterază etc) adițional microorganismelor alterative. Dacă nu sunt inactivate, aceste enzime pot produce modificări nedorite în etapa de conservare. Unele dintre aceste enzime, în special peroxidazele, sunt mai termorezistente decât microorganismele alterative și se folosesc pentru evaluarea eficienței tratamentului termic al conservelor de fructe.

Page 9: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea laptelui Metodele de pasteurizare a laptelui se pot grupa în: • pasteurizarea joasă- de durată- care constă în încălzirea

laptelui la temperaturi de 62- 65°C timp de 30 minute • pasteurizarea la temperatură înaltă- în timp scurt (HTST) adică

încălzirea laptelui la 90°C timp de 15- 40 secunde • pasteurizarea foarte înaltă- adică încălzirea laptelui la 90°C

timp de 20 secunde • pasteurizarea instantanee sau fulger- adică încălzirea laptelui

câteva secunde până la 95°C La noi în țară se aplică pentru laptele de consum, la scară largă, metoda de pasteurizare înaltă în timp scurt (HTST)

Page 10: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea laptelui

În acest scop se folosesc pasteurizatoare formate dintr-o serie de plăci excavate pe ambele părți și prevăzute cu nervuri care dirijează circulația laptelui și apei fierbinți. Plăcile sunt așezate în baterie în așa fel încât între ele se crează spații libere de 3-4 mm prin care circulă apa fierbinte și laptele în contracurent. Circulația apei și a laptelui este astfel dirijată încât, în același aparat, într-un sector se face încălzirea laptelui până la temperatura de pasteurizare și în ultimul răcirea. În acest sistem se realizează o bună pasteurizare doarece temperatura ridicată omoară microorganismele patogene și modifică cel mai puțin caracterele laptelui.

Page 11: pasteurizarea laptelui

Milk pasteurization line with cream separator, bactofuge and automatic standardization- capacity: 25,000 l/h (sursă: www.alpma.de)

Page 12: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea laptelui

Pentru faptul că încălzirea laptelui se realizează într-un circuit închis, vitaminele sunt mai puțin influențate. Efectele pasteurizării sunt bune numai dacă, îndată după pasteurizare, laptele este răcit suficient și apoi pus la adăpost de orice posibilitate de contaminare. În industrie, ambalarea se face în butelii de sticlă căpăcite cu foiță de aluminiu, în pungi sudate din material plastic sau în bidoane, care se păstrează până la consum în încăperi reci cu tempratura de 4...6°C.

Page 13: pasteurizarea laptelui

Rezistența la căldură a principalilor germeni patogeni din lapte

Specia Temperatura (°C) și Timpul (secunde) 65°C 75°C 80°C

Salmonella 16- 19 2- 9 2 Brucella 32- 55 10- 12 2- 4

Mycobacterium tuberculosis

17- 32 5- 8 3- 4

Staphylococcus 58- 63 5- 7 3- 4 Corynebacterium 9- 10 2 2 Escherichia coli 4 2

Page 14: pasteurizarea laptelui

Tratarea laptelui la temperaturi ultraînalte (UHT), ambalarea aseptică și sterilizarea

Procedeul UHT a fost pus la punct cu cca 35 de ani în urmă: • laptele se încălzește la 65- 85°C • se omogenizează și se încălzește din nou la 130- 150°C timp de 2-4

secunde La această temperatură se distrug chiar sporii termorezistenți încât laptele practic este steril. Ambalarea se face aseptic în recipiente în formă de brichete confecționate din folie de polietilenă cu furnir de aluminiu. Este superior laptelui sterilizat în butelii de sticlă deoarece nu are gust de fiert, nu-și modifică culoarea și nu sunt distruse substanțele proteice. Poate fi conservat 120 de zile fără refrigerare. Sterilizarea laptelui se poate face și în recipiente ermetice folosindu-se sticle închise cu capace metalice. Recipientele cu lapte se încălzesc la 118°C timp de 18- 20 minute- laptele capătă gust de fiert.

Page 15: pasteurizarea laptelui

Tipuri de pasteurizare Se cunosc câteva tipuri de pasteurizare: • pasteurizarea după amblarea alimentelor- în interiorul ambalajelor

nu este necesară încălzirea până la nivelul de sterilizare- se preferă o modificare gradată de temperatură

• pasteurizarea înainte de amblarea alimentelor- se face o preîncălzire pentru alimentele care sunt sensibile la gradient mare de temperatură

• pasteurizarea în tancuri- recunoscută ca procesul Low Temperature Short Time- în acest caz alimentele fluide (de exemplu laptele) sunt încălzite în tancuri la 62,8°C timp de 30 minute. Echipamentul constă într-un tank echipat cu duze pentru aburi prin care sucul de fructe sau laptele este încălzit până la temperatura dorită

• pasteurizarea continuă- HTST- High Temperature Short Time- prin care laptele este încălzit la 71,7°C timp de 15 s prin trecerea prin medii schimbătoare de căldură (plăci sau tuburi etc). Agentul termic este reprezentat de regulă de abur sau apă

Page 16: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea alimentelor amblate Pentru alimentele de tipul berii sau a sucurilor de fructe se aplică procesarea ”în container”. Când ambalajul este fabricat din sticlă se folosește apa fierbinte ca agent termic, pentru reducerea pierderilor generate de șocul termic. După procesare, ambalajul este răcit la 40°C, facilitându-se astfel și evaporarea apei de la suprafața sticlelor. Acest procedeu minimalizează coroziunea externă a capacelor sau a containerelor metalice și accelerează fixarea etichetelor prin substanțe adezive. Pasteurizatoarele cu apă fierbinte pot funcționa în flux continuu sau în vană. Cel mai simplu echipament în vană constă în introducerea ambalajelor în baie de apă unde acestea sunt încălzite până la temperatura dorită și menținute la acea temperatură pentru durata necesară. După aceasta se va pompa apă rece pentru răcirea produsului. Versiunea continuă a procesului constă în transportul ambalajelor cu un conveier prin mediile calde sau de răcire, în funcție de etapa de procesare.

Page 17: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea în vană – încălzire cu apă Pentru alimentele cu pH acid care pot fi pasteurizate corespunzător la ≤100°C și pentru produsele contaminate din carne, baia de apă este una dintre cele mai simple metode de încălzire în vederea pasteurizării. Bazinul cu apă poate fi un tank rectangular din oțel sau un cilindru vertical cu diametrul de 1 m. Produsul este ambalat în containere sau așezat pe rafturi și apoi este imersat. Răcirea se poate face în același tank folosit pentru încălzire sau se poate face mutarea containerelor din tancul de încălzire în cel de răcire. Ambele etape- încălzirea și răcirea se pot face succesiv. Aceeași metodă se folosește pentru pasteurizarea preparatelor din carne, sosurilor, murăturilor și a altor alimente acide. Metoda de pasteurizare continuă în vane este o îmbunătățire a operațiunii descrise și se folosește de către procesatorii de murături și conserve de fructe în cazurile de producții mari.

Page 18: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea în vană Un conveier se mișcă în interiorul tancului cu o anumită viteză reglată astfel încât să asigure timpul adecvat pentru pasteurizare. Vana este împărțit de obicei în două secțiuni, fiecare dintre ele fiind încălzită și controlată separat. În pasteurizatoarele continue conservele sau unitățile de ambalare trebuie să fie imersate și înclinate apoi ridicate și din nou înclinate atunci când vor fi scoase din tanc. Datorită pericolului considerabil la care sunt expuse recipientele din sticlă în timpul acestei operațiuni, fabricile care pasteurizează produse ambalate în sticlă folosesc alte metode de pasteurizare (spray cu apă sau pasteurizatoare cu abur).

Page 19: pasteurizarea laptelui
Page 20: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea continuă cu apă pulverizată sau abur Această metodă este folosită frecvent pentru alimentele acide și pentru bere. În acest tip de echipament, sticlele sau conservele sunt trecute prin pasteurizator cu ajutorul unui conveier sau a altui dispozitiv similar. Pentru obținerea eficienței maxime este frecventă practica prin care se asigură șase zone de temperatură diferită/ secțiuni. Secțiunile sunt: • prima preîncălzire • a doua preîncălzire • zona de pasteurizare • prerăcirea • răcirea • zona de răcire finală

Page 21: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea continuă cu apă pulverizată sau abur Echipamentele cu pulverizare de apă sunt proiectate astfel încât apa din prima secțiune de preîncălzire este de fapt apa care se scurge de pe ambalaje în secțiunea de prerăcire. În acest fel se reutilizează și recuperează o cantitate considerabilă de căldură- de asemenea scade necesarul de apă pentru răcire. Și apa de răcire este recirculată. Containerele din sticlă nu pot fi supuse unui șoc termic excesiv- la încălzirea alimentelor ambalate în sticlă se recomandă ca șocul termic- diferența de temperatură- să fie menținut sub 20°C și sub nici un motiv să nu depășească 40°C. La răcirea unui produs ambalat în sticlă, temperaturile sunt mult mai critice- 10°C este maximul dorit iar sub nici o formă diferența de temperatură nu trebuie să depășească 20°C.

Page 22: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea continuă cu apă pulverizată sau abur Atât în cazul pasteurizării în flux continuu cu abur sau cu pulverizare de apă sunt necesare câteva secțiuni pentru a se asigura pasteurizarea eficientă a recipientelor de sticlă. În aceleași echipamente se pot pasteuriza și ambalajele metalice. Prin folosirea echipamentelor secționalizate este posibilă încălzirea la temperaturi înalte și răcirea la temperaturi joase a recipientelor din sticlă, cu un procent minim de ambalaje sparte prin șoc termic. Echipamentele de pasteurizare prin pulverizarea apei sunt folosite cu mult succes în paster=urizarea berii și a produselor similare. Pasteurizatorul cu abur este pur și simplu un tunel deschis la ambele capete, cu un conveier poziționat pe planșeul tunelului, de-a lungul acestuia. Între secțiuni sunt montate separatoare dar acestea nu reușesc să mențină aburul în pasteurizator în caz de curent puternic. Rata transferului termic de le amestecul aer- abur la ambalajele cu alimente nu este constantă în acest tip de pasteurizator, ci variază cu temperatura și viteza aburului.

Page 23: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea în tunel Pentru încălzirea ambalajelor cu alimente care trec prin diferite zone de încălzire în tunelul de pasteurizare, se folosește pulverizarea cu apă fierbinte, ceea ce asigură o creștere de temperatură suficientă pentru asigurarea pasteurizării. Ulterior se pulverizează apă rece pentru răcirea recipientelor care traversează tunelul. Tunelurile cu abur au avantajul unei încălziri mult mai rapide, a unui timp de rezidență scăzut și a unor echipamente mai mici. Economia de apă și energie se face prin recuperarea căldurii din produsele fierbinți și prin recircularea apei. Temperaturile în zona de încălzire cresc gradual prin reducerea cantității de aer în amestecul abur- aer iar răcirea se face prin pulverizare cu apă sau prin imersie în bazine cu apă.

Page 24: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea lichidelor neambalate Pasteurizarea de lungă durată

Schimbătoarele de căldură de tip tank sau vană sunt utilizate de regulă pentru metodele de pasteurizare de lungă durată. Produsul materie primă este pompat în vană, încălzit până la temperatura de pasteurizare, menținut la această temperatură pentru durata recomandată și apoi pompat din bazin în echipamentele de răcire. La majoritatea vanelor de pasteurizare mediul de încălzire va fi pompat în sistem imediat ce începe umplerea bazinului cu materia primă alimentară. În acest fel procesul de încălzire al produsului începe mai din timp și continuă pe măsură ce vana se umple, scurtând astfel timpul total de încălzire. La anumite echipamente de pasteurizare, agentul de răcire începe să fie pompat în sistem imediat ce timpul de menținere a produsului alimentar la temperatura de pasteurizare a expirat, asigurându-se astfel o răcire parțială chiar din vană.

Page 25: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea lichidelor neambalate Pasteurizarea de lungă durată

Se consideră ca bună practică pentru toate echipamentele schimbătoare de căldură ca în cazul laptelui să se utilizeze mediul de încălzire (apă fierbinte sau vapori) cu câteva grade mai cald decât temperatura laptelui, ceea ce determină o mai mică acumulare de calculi la suprafața de încălzire și o reducere a riscului de depreciere a aromei. Avantaje Pasteurizarea în vană este foarte fiabilă pentru unitățile mici de industrializare a laptelui, cu capacități de producție reduse. Acestea pot asigura pasteurizarea unei game largi de produse, cu caracteristici fizice variabile. Echipamentul pentru acest tip de pasteurizare este foarte bine adaptat pentru procesarea produselor lactate care pe lângă pasteurizare și răcire necesită omogenizare pentru încorporarea culturilor starter și câteva ore de repaus pentru incubare, după care din nou agitare pentru fragmentarea coagulului format și în final răcirea în tank.

Page 26: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea lichidelor neambalate Pasteurizarea de lungă durată

Dezavantaje Trebuie să fie luate în calcul câteva dezavantaje- faptul că procesul este unul lent deși se poate face și un flux continuu utilizând trei sau mai multe vane (în funcție de timpii de încălzire, menținere la temperatură, umplere și golire). Operațiunile pot fi efectuate automatic prin utilizarea unui control complex și costisitor. În marea majoritate a operațiunilor în vană se recurge la controlul manual și se impune o atenție constantă de către operatori pentru a evita supraîncălzirea, depășirea timpului de pasteurizare sau arderea produsului. Un alt dezavantaj este acela că nu se poate utiliza încălzirea regenerativă astfel încât atât încălzirea cât și răcirea costă mult.

Page 27: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea lichidelor neambalate Pasteurizarea în instalații schimbătoare de căldură

Pentru anumite alimente lichide se utilizează schimbători de căldură cu suprafață scrapped sau o pasteurizare la scară mică în bazin, în recipiente deschise. În general, lichidele cu vâscozitate redusă sunt pasteurizate în aceste tipuri de pasteurizatoare cu plăci. Anumite produse (sucurile de fructe sau vinurile) necesită o dezaerare înainte de pasteurizare pentru evitarea degradărilor oxidative din perioada de depozitare. Aceasta se asigură prin pulverizarea lichidului într-o cameră de vid cu eliminarea aerului dizolvat. Pasteurizatorul cu plăci este format dintr-o serie de plăci verticale din oțel. Plăcile formează canale paralele care sunt prinse într-o ramă de metal și separate prin garnituri de cauciuc pentru etanșare.

Page 28: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea lichidelor neambalate Pasteurizarea în instalații schimbătoare de căldură

Suprafața plăcilor este prevăzută cu striații pentru a induce turbulență în vederea măririi ratei de transfer a căldurii. Avantajele acestei metode față de metoda pasteurizării în ambalaje (sticlă) sunt: • tratament termic mai uniform • echipamente mai simple cu costuri de mentenanță mai reduse • necesar redus de spațiu și costuri reduse • flexibilitate mare pentru o gamă variată de produse • control mai bun al procesului de pasteurizare

Page 29: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea lichidelor neambalate Pasteurizarea în instalații schimbătoare de căldură

Față de metoda de pasteurizare în vană și a sistemului continuu pasteurizarea în plăci prezintă următoarele avantaje: • reducerea costurilor inițiale prin eliminarea tankurilor de

păstrare • mai puțină muncă pentru că sistemul are încorporat un

dispozitiv mecanizat de curățare și circulare • economie de spațiu (pe o suprafață de 4,5 m² se pot

pasteuriza cca 10 000 l/oră) • flexibilitate mărită (capacitate fabricii și rata de procesare pot

fi ușor controlate) • înregistrare cu ușurință și monitorizare adecvată a

parametrilor de pasteurizare (identificarea situațiilor în care laptele nu atinge temperatura minimă de pasteurizare)

• costuri operaționale scăzute (posibil control automatizat aproape integral)

Page 30: pasteurizarea laptelui

Pasteurizatoarele HTST Sunt sisteme de pasteurizare în flux continuu care utilizează suprafețe tubulare, plane și denivelate, abur direct în conjuncție cu o pompă temporizatoare, o vană și dispozitive de control al temperaturii și al ratei de curgere. Marea majoritate a pasteurizatoarelor HTST utilizează schimbătoare de căldură tip plăci cu secțiuni pentru încălzire și răcire regenerabilă. Pasteurizatoarele în flux continuu asigură un tratament termic uniform cu menținerea exactă a temperaturilor de lucru.

Page 31: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea FLASH Procesul de încălzire al sucurilor de fructe pentru o perioadă scurtă de timp la o temperatură mai mare decât temperatura de pasteurizare se numește pasteurizare ”fulger”- FLASH Pasteurization. Prin această metodă sucul de fructe este încălzit rapid pentru 1 minut la o temperatură cu doar 5°C mai ridicată decât temperatura de pasteurizare și apoi este introdus în ambalaje care se sigilează sub vid, aceste ambalaje intră la sterilizare după care sunt răcite. Acest proces se poate folosi pentru sucul de portocale, de mere, de struguri etc. Dintre avantajele acestei metode enumerăm: • minimalizează pierderea aromei • ajută la menținerea conținutului de vitamine

Page 32: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea FLASH • este economică din punct de vedere al spațiului tehnologic și

al timpului alocat • încălzirea este uniformă reducând la minim gustul de fiert • se face inactivarea enzimelor benefice complementar cu

distrugerea microorganismelor viabile Pasteurizarea FLASH și Dezaerarea

Sucurile de fructe proaspăt extrase conțin cantități apreciabile de oxigen, care trebuie să fie eliminat înainte de ambalare. Echipamentul special utilizat în acest scop se numește dezaerator. Sucul dezaerat este apoi încălzit în echipamentele de pasteurizare specifice tehnologiei FLASH. Dezaeratoarele împreună cu pasteurizatoarele FLASH s-au utilizat cu succes în cazul sucurilor de tomate, portocale și ananas.

Page 33: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea UHT În timp ce metodele de pasteurizare elimină efectiv microorganismele potențial patogene, acestea nu sunt suficiente pentru inactivarea sporilor termorezistenți din lapte. Termenul ”sterilizare” se referă la eliminarea completă a tuturor microorganismelor. Industria alimentară utilizează un termen mult mai aproape de realitate: ”sterilizarea comercială”- un produs nu este neapărat liber de toate microorganismele dar cele care supraviețuiesc procesului de sterilizare este improbabil să crească în etapa de depozitare și să determine alterări ale alimentului. Laptele poate fi produs ”steril din punct de vedere comercial” prin expunere la temperaturi >100°C și ambalare în recipiente sub vid.

Page 34: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea UHT Laptele poate fi ambalat fie înainte, fie după sterilizare. Principiul de bază al UHT este sterilizarea înainte de ambalare, apoi introducerea în recipiente pre- sterilizate în atmosferă sterilă. Laptele astfel procesat, la temperaturi >135°C, permite o durată de menținere la temperatură (2- 5 secunde) accesibilă în operațiuni de flux continuu. Unele exemple de alimente procesate prin metoda UHT sunt: • alimente lichide- lapte, sucuri, smântână, iaurt, vin,

dressinguri pentru salate • alimente cu componente foarte fine- alimente pentru sugari,

produse pe bază de tomate, sucuri de fructe sau de legume, supe

• particule mai mari-

Page 35: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea UHT Avantajele metodei de pasteurizare UHT: • Produsele obținute sunt de o mai bună calitate- valvele

echipamentului sunt mai performante iar procesul în sine, care cumulează temperatură ridicată cu timp mult mai scurt de acțiune (UHTST) urmat de răcire rapidă garantează obținerea unui aliment de calitate

• Valabilitatea produselor este mai mare- de regulă este >6 luni fără refrigerare

• Dimensiunea ambalajelor nu condiționează condițiile de procesare astfel încât este posibilă umplerea unor recipiente cu volum mare pentru unitățile de alimentație publică (piureuri aseptice de fructe în casolete din oțel)

• Ambalarea este mai ieftină- atât costul ambalajelor cât și al depozitării și transportului sunt mai convenabile

Page 36: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea UHT Dificultățile metodei de pasteurizare UHT: • Sterilitatea- complexitatea echipamentelor impun exjgențe

de asigurare a unei atmosfere sterile între etapa de procesare și cea de ambalare (materiale de ambalare, conducte, tancuri, pompe), operatori cu un nivel avansat de instruire- sterilitatea trebuie asigurată pe tot parcursul etapei de ambalare aseptică

• Dimensiunea particulelor- dacă produsul conține particule de dimensiuni mare apare riscul de supraîncălzire la suprafață și necesitatea de transport al materialelor- ambele situații sunt limitate de dimensiunea particulelor

• Echipamente- sunt resurse limitate pentru echipamentele de sterilizare specifice, în special datorită componentelor solide și a riscului de supraîncălzire

• Menținerea calității- lipazele sau proteazele termostabile duc la deteriorarea aromei, gelifierea laptelui la depozitare prelungită; laptele UHT prezintă frecvent aromă de fiert

Page 37: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea UHT Există în principal două metode de pasteurizare UHT: • încălzirea directă • încălzirea indirectă Sistemele de încălzire directă- presupun ca produsul să intre în contact direct cu vaporii de apă potabilă. Principalul avantaj al acestui procedeu este acela că produsul este menținut la temperaturi crescute pentru o perioadă scurtă de timp. Pentru alimentele sensibile la temperatură ridicată- printre care se află și laptele- acest procedeu înseamnă mai puține pierderi de valoare nutritivă.

Page 38: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea UHT Pentru încălzirea directă există 2 metode: • injecția • infuzia Injecția: aburul este injectat la presiune înaltă într-un lichid preîncălzit de către un injector de aburi- ceea ce determină o creștere rapidă de temperatură. După respectarea duratei de menținere la temperatura respectivă, produsul este răcit rapid în condiții de vid cu îndepărtarea cantității de apă echivalentă cu concentrația de abur condensat utilizat. Această metodă permite o încălzire rapidă și răcirea precum și eliminarea substanțelor volatile dar nu se pretează decât pentru anumite produse. Este consumatoare de energie și pentru că produsul intră în contact cu echipamente fierbinți există riscul defectelor de aromă.

Page 39: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea UHT Infuzia: produsul alimentar lichid este pompat printr-o duză într-o cameră cu abur sub înaltă presiune. Acest sistem este caracterizat prin utilizarea unui volum mare de abur și a unui volum redus de produs, distribuit într-o arie cu suprafață mare. Temperatura produsului este foarte precis controlată prin intermediul presiunii. Durata suplimentară de menținere la temperatura de pasteurizare este asigurată prin pasteurizatoarele cu plăci sau tuburi urmat de răcirea rapidă în camere de vacuum. Această metodă are câteva avantaje: • încălzirea instantanee și răcirea rapidă • nu apare fenomenul localizat de supraîncălzire sau ardere a

produsului • se pretează atât pentru produse cu vâscozitate scăzută cât și

cu vâscozitate ridicată

Page 40: pasteurizarea laptelui
Page 41: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea UHT Sistemele indirecte de încălzire se caracterizează prin faptul că mediul de încălzire nu intră în contact direct cu produsul alimentar ci sunt separate prin suprafețele de contact ale echipamentelor de pasteurizare. Se utilizează câteva tipuri de schimbători de căldură: • cu plăci • tubulare • cu suprafață cutată Schimbătoarele de căldură cu plăci- sunt similare celor folosite în pasteurizarea HTST dar operează la valori diferite de presiune. Viteza lichidului în sistem este scăzută ceea ce crește riscul defectelor de ardere sau supraîncălzire a produsului. Metoda este economică, ușor de controlat și permite regenerarea agentului termic. Pasteurizatoarele tubulare- sunt de diferite tipuri, pot realiza tratamentul termic folosind ca agent de încălzire apa caldă sau aburul, încălzirea putându-se face pe o față sau pe ambele fețe ale tubulaturii de circulație a laptelui. Permit folosirea presiunilor înalte, a vitezei de curgere rapidă și a temperaturilor ridicate. Încălzirea este mai uniformă dar mai greu de controlat.

Page 42: pasteurizarea laptelui

Pasteurizarea UHT Pasteurizatoarele cu suprafață cutată- produsul curge printr-un tub încălzit cu mediul de încălzire iar suprafața este curățată cu un cuțit rotativ. Această metodă este bună pentru pasteurizarea alimentelor cu vâscozitate crescută sau cu conținut de particule (<1cm) de tipul sosurilor de fructe și poate fi ajustat pentru diferite produse prin schimbarea configurației rotorului. Este totuși o problemă cu alimentele cu particule de dimensiuni mari- impun o prelungire a procesului de pasteurizare prin prelungirea duratei de expunere termică ceea ce poate determina supraîncălzire mai ales la sosuri și degradarea particulelor solide din produs.

Page 43: pasteurizarea laptelui

testarea eficienței pasteurizării În ultimii 60 de ani s-au folosit metode colorimetrice pentru determinarea eficienței pasteurizării, metode care se bazează pe interpretarea subiectivă a rezultatelor de către specialistul de laborator. În 1990 confirmarea pasteurizării se poate face printr-o nouă metodă enzimatică rapidă, folosind un instrument automat și o metodă fluorometrică. Fosfataza alcalină este o enzimă prezentă în mod normal în laptele crud și ea se folosește ca indicator de pasteurizare. Laptele nepasteurizat și cel crud conține fosfatază alcalină, enzimă care este denaturată prin pasteurizare. Astfel, în industrie laptele este testat după pasteurizare prin această metodă rapidă (3 minute).

Page 44: pasteurizarea laptelui

testarea eficienței pasteurizării De asemenea, fosfataza alcalină, în afara metodelor colorimetrice, se utilizează pentru confirmarea pasteurizării pentru diferite alimente: lapte de vacă, oaie, capră, brânzeturi și produse din lapte, aromatizate sau cu adaos de culturi starter. Pentru testarea diferiților parametri chimici și biochimici se utilizează din ce în ce mai mult Biostrips-urile- teste rapide, simple și economice care funcționează pe baza reacției dintre fosfataza alcalină și p- nitrofenilfosfat în prezența apei, cu eliberarea p- nitrofenolului și a fosfatului anorganic. p- nitrofenolul reacționează cu un cromogen specific și schimbă culoarea fâșiei de hârtie de la albastru deschis la verde- vizibil cu ochiul liber. Sensibilitatea este de >0,5 unități/L, fâșiile îmbibate cu reactiv sunt folosite în industria laptelui în zonele în care nu sunt accesibile instrumentele scumpe, fiind stabile la temperatura camerei pentru > 1 an.

Page 45: pasteurizarea laptelui

testarea eficienței pasteurizării Metodele de procesare au efecte diferite asupra calităților nutritive și senzoriale ale sucurilor de fructe. Sucurile tratate termic care suportă pasteurizare flash sau integrală rămân cele mai comercializate produse. Săa demosntrat că cei mai frecvenți contaminanți ai sucurilor de fructe sunt microorganismele acidofile (în special bacteriile acidolactice) și drojdiile. Potențialul redox (Eh) este un parametru fizico- chimic care determină proprietățile oxidative sau reducătoare ale mediului și depinde de: • compoziția alimentului (aminoacizi care conțin gruparea tiol ...-SH,

peptide, proteine și zaharuri reducătoare), • pH • temperatură • concentrația oxigenului dizolvat- acest parametru joacă un rol

important în fiziologia celulară a microorganismelor (capacitatea de creștere, expresia enzimatică, rezistența termică)

Page 46: pasteurizarea laptelui

Modificările petrecute în laptele încălzit

În timpul încălzirii, pe suprafața globulelor de grăsime se depun particule de proteină, ceea ce stânjenește separarea grăsimii. În cazurile de încălzire peste 100°C grăsimea plutește la suprafața laptelui sub formă de picături. Substanțele proteice își modifică structura inițială: • globulina și albumina sunt cele mai sensibile- se distrug unele

lanțuri polipeptidice • se eliberează grupări reactive sulfhidrice care dau gustul de

fiert • se modifică culoarea și conținutul în fosfor a cazeinei totale În laptele supus căldurii se formează o serie de compuși fie prin combinarea substanțelor proteice între ele, fie prin formarea unor complecși proteină- lactoză care determină brunificarea laptelui sterilizat

Page 47: pasteurizarea laptelui

Modificările petrecute în laptele încălzit

Lactoza este descompusă parțial cu formare de acid formic și lactic. Prin încălzire se modifică și echilibrul mineral: fosfatul bicalcic și monocalcic- sărurile solubile, trec în fosfat tricalcic, insolubil. Scăderea concentrației laptelui în săruri de calciu solubile determină o micșorare a capacității de coagulare cu cheag. Cantitatea de gaze dizolvate scade prin încălzire. Dacă încălzirea laptelui se face în aparate închise și fără să ajungă în contact cu urme de metale grele, vitaminele se păstrează aproape integral. Cea mai sensibilă la încălzire este vitamina C pe când vitaminele D și E sunt foarte rezistente. Se constată și importante modificări microbiologice.