پاستوریزاسیون
پاستوریزاسیون در صنایع غذایی و آشامیدنی مختلف مورد استفاده قرار می گیرد، اما فرآوری لبنی بیشترین استفاده را از آن دارد. پاستوریزه کردن یکی از مراحل بسیار مهم در نگهداری و یک ضرورت برای ایمنی مواد غذایی است. غذا باید پاستوریزه شود تا میکروب های بیماری زا را از بین ببرد و موجودات فاسد شونده را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
پاستوریزه کردن معمولاً با شیر مرتبط است که برای آن در سراسر جهان استفاده می شود. برای جلوگیری از زوال آنزیمی و میکروبیولوژیکی به عنوان “تصفیه حرارتی متوسط” شناخته می شود. با اعمال حرارت تا 100 درجه سانتیگراد، موجودات فساد ناپذیر حرارتی مانند باکتری های غیر اسپورساز، مخمرها و کپک ها از بین می روند. با توجه به سطوح بالای تقاضای گرمایش و سرمایش، پاستوریزاسیون اغلب یک فرآیند انرژی بر است.
با توجه به سطوح بالای تقاضای گرمایش و سرمایش، پاستوریزاسیون اغلب یک فرآیند انرژی بر است. پاستوریزه کردن با سایر تکنیک های نگهداری مانند غلظت، اسیدیته و مهار شیمیایی بهترین کار را دارد.
در پاستوریزه کردن می توان از دو فرآیند آهسته و سریع استفاده کرد:
پاستوریزاسیون آهسته
از دمای پاستوریزاسیون بالاتر برای مدت طولانی تری استفاده می کند. ترکیبات معمولی دما-زمان 75 درجه سانتیگراد برای 8 تا 10 دقیقه یا 63 تا 65 درجه سانتیگراد برای 30 دقیقه است.
پاستوریزاسیون سریع
پاستوریزاسیون زیاد یا سریع فقط به چند ثانیه در دمای پاستوریزاسیون حداقل 85 تا 90 درجه سانتیگراد نیاز دارد. ترکیبات دما و مدت که رایج هستند عبارتند از 88 درجه سانتیگراد (190 درجه فارنهایت) برای یک دقیقه، 100 درجه سانتیگراد برای 12 ثانیه و 121 درجه سانتیگراد برای دو ثانیه.
تاریخچه پاستوریزاسیون
لویی پاستور، دانشمند فرانسوی، پاستوریزاسیون را در قرن نوزدهم توسعه داد. او با این روش شراب و آبجو را درمان کرد. در سال 1862، این روش برای اولین بار از روش دمای بالا و زمان کوتاه (High-Temperature, Short-Time) استفاده کرد. در اوایل دهه 1900، فناوری به سرعت توسعه یافت و الهام بخش توسعه تکنیکهای پاستوریزاسیون متعدد بود.
شیکاگو اولین قانون پاستوریزه کردن شیر را در سال 1908 تصویب کرد. روش هلدینگ که به پاستوریزه کردن vat معروف است، در نیمه اول قرن بیستم بر فناوری تسلط داشت. این روش مبتنی بر حرارت دادن دسته ای شیر به مدت 30 دقیقه در دمای تقریباً 63 درجه سانتیگراد است.
اما در اوایل دهه 1940، روشهای پیوسته کوتاهمدت با دمای بالا (HTST) از قبل مقبولیت صنعتی گستردهای پیدا کرده بودند. امروزه، مبدل های حرارتی صفحه ای معمولاً برای انجام HTST، یک فناوری شناخته شده برای پاستوریزه کردن شیر، استفاده می شود. مراحل مختلف گرمایش و سرمایش یک مرکز پاستوریزاسیون مدرن تضمین می کند که شیر به دمای مناسب برسد.
هدف از پاستوریزه کردن
هدف پاستوریزه کردن ریشه کن کردن همه میکروب ها از غذا نیست. در عوض، به کاهش تعداد میکروب های زنده کمک می کند و در صورت اعمال شرایط مناسب برای شرایط نگهداری، احتمال شیوع بیماری را کاهش می دهد.
این به طور منظم به عنوان یک CCP در بسیاری از برنامه های HACCP استفاده می شود و به طور گسترده در بخش مواد غذایی استفاده می شود.
پاستوریزه کردن معمولاً برای از بین بردن همه ارگانیسمهای بیماریزا (مانند پاستوریزه کردن شیر) یا کاهش تعداد ارگانیسمهایی که باعث فاسد شدن غذا میشوند، مانند سرکه استفاده میشود.
پاستوریزاسیون تمام باکتری های بیماری زا غیر اسپورساز، اکثر میکروارگانیسم های فاسد رویشی را خنثی می کند و فعالیت میکروبی و آنزیمی را کند یا متوقف می کند.
مدت زمان ماندگاری غذا را در دماهای پایین، معمولاً 4 درجه سانتیگراد برای چند روز (مثلا شیر) یا ماهها (مثلاً میوه های بطری شده) افزایش می دهد.
پاستوریزه کردن غذاهای مختلف و هدف آنها
غذا | هدف اصلی | هدف فرعی | شرایط فرایند | |
---|---|---|---|---|
1 | آبمیوه | غیر فعال سازی آنزیم (پکتین استراز، پلی گالاکتروناز) | تخریب میکروارگانیسم های عامل فساد (سالمونلا انتریکا، کریپتوسپوریدیوم پارووم) | 65 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه؛ 77 درجه سانتیگراد به مدت 1 دقیقه؛ 88 درجه سانتیگراد به مدت 15 ثانیه |
2 | آبجو | تخریب میکروارگانیسم های عامل فساد (مخمرهای وحشی، گونه های لاکتوباسیلوس) و (مخمرهای باقیمانده، گونه های ساکارومایسس) | از بین بردن میکروارگانیسم های عامل فساد | 65-68 درجه سانتیگراد به مدت 20 دقیقه (در بطری)؛ 72-75 درجه سانتی گراد برای 1-4 دقیقه در 900-1000 کیلو پاسکال |
3 | شیر | تخریب پاتوژن ها: بروسلا آبورتوس، مایکوباکتریوم توبرکلوزیس، کوکسیلا برنتی | تخریب میکروارگانیسمهای عامل فساد (استرپتوکوکوس لاپتیس، استرپتوکوکوس کرموریس) و آنزیمها | 63 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه؛ 71.5 درجه سانتیگراد برای 15 ثانیه |
4 | تخم مرغ مایع | تخریب عوامل بیماری زا (سالمونلا سفتنبورگ) | از بین بردن میکروارگانیسم های فساد | 64.4 درجه سانتیگراد به مدت 2.5 دقیقه؛ 60 درجه سانتیگراد به مدت 3.5 دقیقه |
5 | بستنی | از بین بردن میکروارگانیسم های فساد. | تخریب عوامل بیماری زا | 65 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه؛ 71 درجه سانتیگراد به مدت 10 دقیقه؛ 80 درجه سانتیگراد به مدت 25 ثانیه |
انواع پاستوریزاسیون
1. پاستوریزه کردن VAT یا دمای پایین
2. دمای بالا/زمان کوتاه (HTST)
3. پاستوریزاسیون فوق العاده (UP)
4. دمای فوق العاده بالا (UHT)
پاستوریزاسیون با دمای پایین
پاستوریزاتور Vat از یک دیگ بسته با دمای کنترل شده تشکیل شده است. علاوه بر این، به آن پاستوریزاسیون دسته ای یا پاستوریزاسیون در دمای پایین یا طولانی مدت می گویند.
محصول غذایی به دمای بین 62 تا 64 درجه سانتیگراد می رسد و حدود 30 دقیقه در آنجا نگهداری می شود و سپس به سرعت سرد می شود.
ماندگاری مواد غذایی پاستوریزه در یخچال دو تا سه هفته است.
مواد خام به دیگ پاستوریزاسیون اضافه می شود، آن را تا دمای مورد نیاز گرم می کنند، برای مدت زمان مورد نیاز نگهداری می شود، با استفاده از فناوری خنک کننده، و در نهایت مواد را از مخزن پمپ می کنند.
در تجارت لبنیات، شیر قبل از تهیه بستنی، پنیر، ماست و سایر اقلام غذایی معمولی، به طور کامل در قوطی پاستوریزه می شود.
امروزه، مشاغل کوچکتر و اقلامی به غیر از شیر، کاربردهای اصلی پاستوریزاسیون vat/batch هستند. با این حال، شرکت های مهم گهگاه از آن استفاده می کنند (به عنوان مثال، آب میوه).
مزایا
پاستوریزاسیون Vat برای اقلام کم حجم در شرکت های بزرگتر و کارخانه های کوچک به طور موثر عمل می کند.
آنها مخصوصاً برای فرآوری محصولات کشت شده مانند دوغ و خامه ترش مناسب هستند که علاوه بر پاستوریزه شدن و خنک شدن، نیاز به مخلوط کردن برای ترکیب استارتر، چندین ساعت سکون برای انکوباسیون، هم زدن برای شکستن کشک و خنک کردن نهایی مخزن دارند.
معایب
پاستوریزاسیون در خمره ها اغلب به صورت بسته اتفاق می افتد و بنابراین کند است.
اگرچه از کنترل های دستی استفاده می شود، اپراتور باید همیشه توجه زیادی داشته باشد تا از گرم شدن بیش از حد، نگه داشتن بیش از حد و سوختن جلوگیری کند.
از آنجایی که خمره نمی تواند گرما را بازسازی کند، گرمایش و سرمایش نسبتاً گران هستند.
محصول | دما | زمان |
---|---|---|
شیر | ۶۲ درجه سانتیگراد | ۳۰ دقیقه |
خامه، ماست | ۶۵ درجه سانتیگراد | ۳۰ دقیقه |
تخم مرغ، مخلوط دسر منجمد | ۶۹ درجه سانتیگراد | ۳۰ دقیقه |
دمای بالا/زمان کوتاه (HTST)
پاستوریزاسیون HTST به پاستوریزاسیون فلش یا روش پیوسته نیز گفته می شود. پاستوریزاسیون HTST مخفف پردازش با دمای بالا و زمان کوتاه است.
در حال حاضر یکی از رایج ترین روش های پاستوریزه کردن است.
مایع در دمای بین 71.5 تا 74 درجه سانتیگراد به مدت تقریباً 15 تا 30 ثانیه یا بین 74 درجه سانتیگراد تا 76 درجه سانتیگراد به مدت 15 تا 20 ثانیه گرم می شود و سپس با استفاده از یک دستگاه به سرعت بین 4 تا 5.5 درجه سانتیگراد خنک می شود. مبدل حرارتی پیوسته این اسپورهای باکتریایی مضر مقاوم (اسپورهای کلستریدیوم بوتولینوم) را هدف قرار می دهد.
ماندگاری معمولی شیر پاستوریزه HTST در یخچال دو تا سه هفته است.
پاستوریزاسیون HTST باید تقریباً تمام مخمرها، کپکها، فسادهای رایج و باکتریهای مضر را با کاهش log-5 در تعداد میکروارگانیسمهای زنده در شیر از بین ببرد.
مزایا
رنگ و طعم بهتر حفظ می شود.
مناسب برای محصولات شیر، آبمیوه / محصولات مبتنی بر پوره و محصولات آبجو.
معایب
این رویکرد را می توان در مراکز تولیدی کمتری استفاده کرد.
بسیار گران است.
پاستوریزاسیون فوق العاده (UP)
همانند فرآیند HTST، پاستوریزاسیون فوق العاده نیز در دمای بالاتر با استفاده از ابزارهای کمی متفاوت انجام می شود.
محصولات پاستوریزه UP ماندگاری طولانی تری دارند اما همچنان نیازمند نگهداری در یخچال هستند. محصولات لبنی مختلف بسته به سطح چربی محصول به فرآیندهای پاستوریزاسیون متفاوتی نیاز دارند.
بستنی، مخلوط دسر لبنیات، خامه یا پنیر فرآوری شده نیاز به درمان قوی تری دارند، مانند دمای 70 درجه سانتی گراد به مدت 25 تا 30 دقیقه. یا 80 درجه سانتیگراد برای 25 ثانیه.
مزایا
عمر ماندگاری شیر با فراپاستوریزه شدن تا حد زیادی افزایش می یابد.
معایب
طعم شیر مانند شیر پاستوریزه معمولی نیست و حاوی 20 درصد ویتامین های A، D و E کمتری نسبت به شیر پاستوریزه معمولی است.
عمر ماندگاری شیر پاستوریزه پس از باز شدن کوتاهتر می شود، زیرا به دلیل کاهش سطح ضد میکروبی، باکتری های مفید و آنزیم ها است.
دمای فوق العاده بالا (UHT)
دمای فوق العاده بالا (UHT) در حال حاضر برای حفظ شیر استفاده می شود.
شیر قبل از بسته بندی در دمای 135 درجه سانتیگراد به مدت 2 تا 5 ثانیه استریل می شود و سپس به صورت آسپتیک در ظروف قرار می گیرد.
شیر UHT با وجود خارج شدن از یخچال، گاهی 6 تا 9 ماه دوام می آورد. درمان UHT همچنین برای از بین بردن هاگ های باکتریایی پیش بینی می شود.
مزایا
- زمان پردازش کوتاه تری دارد
- ماندگاری طولانی تری را نشان می دهد
معایب
- عقیم سازی ارزش غذایی شیر را کاهش می دهد
- درمان UHT انرژی زیادی مصرف می کند
- فرآیند UHT طعم اصلی شیر را تغییر می دهد.
- بسته بندی شیر UHT زیست تخریب پذیر نیست.
مقایسه روش های مختلف
شاخص | VAT | HTST | UHT |
---|---|---|---|
نوع فرآیند | بسته (Batch) | پیوسته (Continues) | پیوسته (Continues) |
دما و زمان | ۶۵ درجه سانتیگراد برای ۳۰ دقیقه | ۷۲ درجه سانتیگراد برای ۱۵ الی ۳۰ ثانیه | ۱۳۵ الی ۱۵۰ درجه سانتیگراد برای چند ثانیه |
غذاهای حفظ شده | دوغ و خامه ترش شیر | تخم مرغ، مخلوط دسر منجمد، آب میوه و غیره | شیر |
افزایش ماندگاری (شیر) | چند روز در یخچال | 2-3 هفته در یخچال | 6 تا 9 ماه در صورت بسته بندی آسپتیکال |
میکروب های کشته شده | پاتوژن های رویشی | همه باکتری ها و هاگ ها | همه باکتری ها و هاگ ها |
میکروارگانیسمهای کشته شده
تولیدکننده اسید: Streptococci, Lactobacilli, Microbacteria, Coliforms, Micrococci
تولیدکننده گاز: Coliforms, Clostridium butyricum, Torula cremoris
تخمیر روپی یا رشتهای: Alcaligenes viscolactis, Enterobacter aerogenes
موجودات پروتئولیتیک: Bacillus spp., Pseudomonas spp., Proteus spp., Streptococcus liquefaciens
موجودات لیپولیتیک: Pseudomonas fluorescens, Achromobactor lipolyticum, Candida lipolytica, Penicillium spp.
“کیمیا زیست گستر نوین” در راستای ارتقاء تولیدات و سطح علمی کشور مبادرت به واردات و توزیع مواد شیمیایی و مصرفی آزمایشگاهی کرده است. هدف مجموعه ما تأمين مواد و تجهيزات مورد نياز در بخش هاى مختلف آزمايشگاهى، تحقيقاتى، بيمارستانى، صنعتى و … مي باشد.