Стерилизация молока

Стерилизация молока

Содержание

Введение

. Источники обсеменения молока микроорганизмами

. Споровая форма микроорганизмов

. Споровые микроорганизмы, погибающие при стерилизации молока

.1 Ботулизм

.2 Клостридии перфрингенс

. Способы стерилизации молока

. Оценка качества молока

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Стерилизация - это процесс тепловой обработки, при котором в результате воздействия высоких температур (выше 100 °С) погибают все микроорганизмы, а также увеличивается длительность хранения молока. Разрушаются как вегетативные, так и споровые формы микробов. Чем выше температура тепловой обработки, тем больше стерилизующий эффект и более заметны изменения цвета и вкуса молока. С увеличением температуры споры разрушаются намного быстрее, чем происходит изменение цвета и вкуса молока. Изменение его цвета зависит от различных методов стерилизации. По сравнению с пастеризованным, стерилизованное молоко обладает более высокой стойкостью и выдерживает длительное хранение и транспортируется даже без охлаждения. Стерилизованное молоко удобно и экономически выгодно использовать для снабжения населения отдалённых районов, не имеющих достаточно сырьевой базы, а также крупных промышленных центров и новостоек. После стерилизации молоко сохраняет ценные питательные качества и хорошо усваивается организмом. В молочной промышленности в основном применяют одноступенчатую стерилизацию с однократным нагревом молока в потоке до 135 - 140 °С с последующим охлаждением и розливом. [1].

Целью данного реферата является изучение видов микроорганизмов, которые погибают при стерилизации молока.

1. Источники обсеменения молока микроорганизмами

Содержание микроорганизмов в сыром молоке отражает уровень гигиены получения молока, особенно степень чистоты доильных установок, условия его хранения и транспортирования.

Известны два пути обсеменения молока микроорганизмами: эндогенный и экзогенный.

При эндогенном пути молоко обсеменяется микроорганизмами непосредственно в вымени животного.

Экзогенное обсеменение происходит из внешних источников: кожи животного, подстилочных материалов, кормов, воздуха, воды, доильной аппаратуры и посуды, рук и одежды работников молочной фермы [2].

Эндогенное обсеменение. В молоке вымени всегда содержится определённое количество микроорганизмов. В железистой части вымени микроорганизмы могут находиться непостоянно и в единичном количестве клеток. В выводных протоках и молочной цистерне количество бактерий может достигать нескольких десятков или сотен клеток в 1 см. Это микроорганизмы - комменсалы вымени. К ним относятся энтерококки, микрококки, иногда маститные стрептококки, коринебактерии (Рисунок 1).

Рисунок 1 - коринебактерии и энтерококки

Эндогенное обсеменение молока вымени может происходить при маститах, септических инфекционных болезнях, травмах и воспалительных процессах соскового канала и вымени.

Экзогенное обсеменение. Важнейшим источником бактерий сырого молока является кожа животного и особенно кожа вымени и сосков, на которые надевают доильные стаканы.

Молочная плёнка, образующаяся в процессе доения между кожей сосков и доильными стаканами, наличие на коже грубых и мелких складок, а также относительно высокая температура создают благоприятные условия для развития микрофлоры.

Подстилочные материалы из соломы и сена являются существенным источником загрязнения кожного покрова животного, а затем и молока кишечными палочками, маслянокислыми бактериями, энтерококками, гнилостными спорообразующими дрожжами, плесенями, молочнокислыми бактериями.

В кормах также содержится много разнообразных микроорганизмов. В свежескошенной траве больше молочнокислых бактерий, в грубых кормах - гнилостных спорообразующих аэробных бацилл.

Поскольку молоко в настоящее время получают и хранят преимущественно в замкнутых системах, сырое молоко загрязняется в основном при ручном доении. Однако при смене молокопроводов всегда подсасывается наружный воздух.

Содержание микробов в воздухе в течение одного дня сильно меняется. Во время операций раздачи и приёма корма количество микробов воздуха достигает максимальной величины. Качественный состав микрофлоры воздуха представлен чаще микрококками, сарцинами, клетками дрожжей и спорами плесеней [2].

2. Споровая форма микроорганизмов

Споры бактерий являются покоящейся, не размножающейся их формой. Они формируются внутри клетки, представляют собой образования круглой или овальной формы. Спорообразование - это генетически обусловленный признак, зашифрованный в генетическом коде микроорганизма. Бактерии, преимущественно грамположительные, палочковидной формы с аэробным и анаэробным типом дыхания в старых культурах, а также в неблагоприятных условиях внешней среды (недостаток питательных веществ и влаги, накопление продуктов обмена в среде, изменение рH и температуры культивирования, наличие или отсутствие кислорода воздуха и др.) могут переключаться на альтернативную программу развития, в результате чего образуется одна спора. Это свидетельствует о том, что спорообразование у бактерий является приспособлением для сохранения вида (индивидуума) и не является способом их размножения.

Процесс спорообразования происходит, как правило, во внешней среде в течение 18-24 ч. Внешне он начинается с концентрации и уплотнения цитоплазмы и ядерного вещества в какой-то части клетки. Одновременно вокруг этого участка дифференцируется зона цитоплазмы, которая, уплотняясь, превращается в оболочку споры. Клетка в этой стадии называется проспорой. Проспора, как и вегетативная (размножающаяся) клетка, легко окрашивается анилиновыми красителями.

В процессе образования проспоры ДНК делится на два нуклеоида, цитоплазматическая мембрана врастает внутрь клетки, отгораживая один нуклеоид и небольшое количество цитоплазмы. Вокруг образовавшейся проспоры начинает разрастаться клеточная цитоплазматическая мембрана материнской клетки, развивая два лепестка, из которых в дальнейшем будут формироваться две оболочки: наружная и внутренняя. В промежутке между лепестками мембраны накапливаются мукопептиды, кальциевые соли дипиколиновой кислоты, что обеспечивает споре высокую термоустойчивость [2].

По мере созревания проспора уменьшается в размерах, становится более плотной. Из лепестков цитоплазматической мембраны формируется две оболочки - наружная (экзина) и внутренняя (интина). В дальнейшем сформировавшаяся спора покрывается толстым слоем из нескольких белков, сходных с кератином, входящих в состав перьев, ногтей, кожи. Происходит обезвоживание споры, вегетативная часть клетки разрушается. Наружная оболочка становится труднопроницаемой для воды и различных веществ. Поэтому зрелая спора утрачивает способность окрашиваться обычными методами. Из внутреннего слоя при прорастании споры формируется клеточная стенка бактерий.

Зрелая спора составляет примерно 0,1 объёма материнской клетки. Споры у разных бактерий различаются по форме, размеру, расположению в клетке.

Микроорганизмы, у которых диаметр споры не превышает ширины вегетативной клетки, называют бациллами, бактерии. Имеющие споры, диаметр которых больше поперечника клетки в 1.5-2 раза, называют клостридиями.

Внутри микробной клетки спора может располагаться в середине - центральное положение, на конце-терминальное и между центром и концом клетки - субтерминальное расположение. Клостридии с терминально расположенными спорами называют плектридиями [2].

По химическому составу и наличию ферментов споры и вегетативные клетки, из которых они образуются, не отличаются друг от друга. Различие состоит в количественных соотношениях химических соединений. В споре в отличие от вегетативной клетки содержится в два раза меньше воды, которая находится в основном в связанном состоянии. В споре заметно увеличивается концентрация кальция, магния, а также липидов и пиколиновой кислоты, что в значительной степени обусловливает устойчивость спор к воздействию неблагоприятных физических и химических факторов. В результате этого споры могут десятки лет сохраняться в почве, выдерживать кипячение в течение 60 мин и даже нескольких часов, а также действие высоких концентраций дезинфицирующих веществ. Устойчивость спор затрудняет борьбу со спорообразующими гнилостными, маслянокислыми и другими микроорганизмами, попадающими в молоко и молочные продукты, выдерживающими режимы пастеризации молока.

Споры при попадании в питательный субстрат и благоприятные условия существования могут прорастать в исходную вегетативную форму. При этом спора набухает, размеры значительно возрастают, активизируются биохимические процессы. Прорастание споры заканчивается образованием отверстия в оболочке и появлением ростка, вытягивающегося затем в палочку. Прорастающая спора способна окрашиваться обычными анилиновыми красителями.

Росток споры может возникать полярно, экваториально и между полюсом и центром клетки. В первом случае росток появляется на одном из концов споры, во втором он выходит в средней части, препендикулярно длинной оси споры. Процесс прорастания споры осуществляется значительно быстрее, чем её формирование, и заканчивается через 4-5 ч [2].

Спорообразование постоянный признак, который имеет важное значение при идентификации, т.е. определения вида бактерий. Отличие бактериальной клетки от споровой приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Образование спор

. Споровые микроорганизмы, погибающие при стерилизации молока

При температуре, превышающую оптимальную, наблюдается замедление размножения микроорганизмов, а при температуре выше максимальной из развитие полностью прекращается и микробные клетки погибают. Стойкость микроорганизмов к высоким температурам называют термоустойчивостью или терморезистентностью. Она неодинакова для различных групп микроорганизмов. Наибольшей термоустойчивостью обладают споры бацилл и клостридий. Они выдерживают кипячение от нескольких минут (Bac.subtilis) до 6 ч (Cl. Botulinum) и более. Споры не обезвреживаются при режимах пастеризации молока (65-90 ºС). Вегетативные формы и бесспоровые бактерии являются термолабильными, они погибают при 65 ºС в течение 5-30 мин.

Спорообразующие. К гнилостным аэробам тносятся Bac. Subtilis - сенная палочка, Bac. Mesentericuc - картофелҗная палочка, Bac.megatherium - капустная палочка, Bac. Mysoides - грибовидная палочка и др [3].

К спорообразующим гнилостным аэробам относятся бактерии рода Clostridium. Все спорообразующие гнилостные представляют собой довольно крупные толстые палочки, достигающие размеров 0,5-2,5*10 (у клостридий - до 20) мкм, по Граму красятся положительно, подвижные до момента спорообразования, капсул не образуют [3].

стерилизация молоко микроорганизм

3.1 Ботулизм

Ботулизм - это пищевое отравление, относящейся к числу самых тяжелых заболеваний, связанных с употреблением пищи, инфицированный бактериями Cl. Botulinum и содержащей ботулинический нейротоксин.

Возбудитель ботулизма относится к роду клостридий (Clostridium). Известны такие серовары возбудителя как: A, В, С, D, E, F, G, различающиеся по антигенной структуре, образуемыми токсинами и рядом других признаков.

Клостридии представляют собой крупные палочки длиной 3,4-8,6 мкм и шириной до 1,3 мкм. Возбудитель подвижен до момента спорообразования, перитрих, по Граму красится положительно, капсул не образует. Споры располагаются в клетке субтерминально. Палочка со спорой по виду напоминает теннисную ракетку, ложку, лодочку (Рисунок 3).

Рисунок 3 - Clostridium Botulinum

Клостридии сбраживают глюкозу, фруктозу и некоторые другие углеводы, но сахаролитические свойства непостоянны. По протеолитическим свойствам серовары неоднородны. Протеолитические штаммы способны расплавлять кусочки печени или мясного фарша на средах типа Китта-Тароцци.

Возбудитель ботулизма образует два основных типа токсинов: нейротоксин и гемолизин.

Нейротоксин (ботулинический токсин) продуцирует все серовары, он определяет клиническую картину интоксикации при ботулизме [2].

Споры возбудителя устойчивы к воздействию внешней среды. Они сохраняют жизнеспособность при таких условиях, когда погибают все другие живые организмы. Споры выдерживают кипячение в течение 5-6 ч, сохраняют жизнеспособность в спирте в течение 2 мес., противостоят действию кислот и формалина, устойчивы к замораживанию [2].

В отличие от доброкачественной пищи продукты, содержащие возбудителя ботулизма, могут иметь специфический запах прогорклого масла, «щиплющий» вкус, становятся бледными на вид, рыхлой консистенции. Человек заражается при употреблении пиши, содержащей токсин и живых микробов, с размножением которых количество токсина увеличивается[3].

.2 Клостридии перфрингенс (Cl.perfringens)

Токсикоинфекции, вызываемые Cl.perfringens, занимают третье место после пищевых отравлений сальмонелленого и стафилококкового происхождения. Название возбудителя связано со способностью образовать большое количество газа, который разрывает окружающую плотную питательную среду. Термин «перфрингенс» в переводе с латинского языка означает «проламывающий», «прорывающий». Клостридии представляют собой крупные неподвижные грамположительные палочки. В организме людей и животных образуют капсулу. Медленно образуют споры (Рисунок 4).

Рисунок 4 - Cl.perfringens

.perfringens развивается при температуре от 15 до 50 ºС. Оптимальная температура для наиболее быстрого роста составляет 37 ºС. Особенностью Cl.perfringens является способность к быстрому размножению. Возбудитель сбраживает глюкозу с образованием солей молочной, уксусной и масляной кислот, этилового спирта, углекислого газа и водорода, может ферментировать фруктозу, галактозу, маннозу, лактозу, сахарозу, рибозу, крахмал, декстрин и гликоген [2].

4. Способы стерилизации молока

Стерилизация молока проводится в целях получения безопасного в санитарно-гигиеническом отношении продукта и обеспечении его длительного хранения при температуре окружающей среды без изменения качества. Существует множество способов стерилизации молока (химический, механический, радиоактивный, электрический, тепловой).

Например, стерилизация молока посредством радиационной обработки полностью исключает энергозатраты, поскольку стерилизация на гамма-установке происходит за счёт радиоактивного распада источников излучения. Кроме того, молоко не подвергается нагреву, что исключает изменение вкусовых качеств и основных физико-механических свойств, отпадает необходимость охлаждения.

Тем не менее, наиболее надёжным, экономически выгодным и нашедшим широкое применение в промышленности является тепловой способ.

В молочной промышленности молочное сырье стерилизуют по трём принципиальным схемам:

одноступенчатая в упаковке - после розлива молока в упаковку и её герметичной укупорки при температуре 115-120°С с выдержкой 15-30 мин;

одноступенчатая с асептическим розливом - косвенная или прямая стерилизация молочного сырья при температуре 135-150оС в течение нескольких секунд с последующим фасованием в асептических условиях в стерильную тару [4].

В зависимости от особенностей производства и фасования готового продукта молочное сырье стерилизуют периодическим и непрерывным способами.

Стерилизацию периодическим способом проводят, помещая продукт в упаковке (стеклянных или пластмассовых бутылках) в автоклав и создавая в нем разрежение 0,08 МПа, что соответствует температуре 121оС. При этой температуре продукт выдерживается 15-30 мин. Затем температуру снижают до 20оС. На стерилизацию молоко поступает нормализованным, гомогенизированным, прошедшим предварительный нагрев.

Стерилизация непрерывным способом в упаковке осуществляется в гидростатических башенных стерилизаторах. Фасованный в бутылки продукт подастся в первую башню стерилизатора, где нагревается до (86 ± 1)оС. Во второй башне продукт в бутылках нагревается до температуры 115-125оС и выдерживается в зависимости от объёма бутылки 20-30 мин. В третьей башне стерилизатора бутылки охлаждаются до температуры (65 ± 5)оС, в четвертой - до (40 ± 5)оС. Дальнейшее охлаждение идёт в камере хранения продукта. Весь цикл обработки в башенном стерилизаторе составляет приблизительно 1 ч. Такое молоко хранится при температуре 1-20оС не более 2 мес. со времени выработки.

В молочной промышленности стерилизация молока и молочных продуктов осуществляется в таре и в потоке.

При стерилизации молочною продукта в таре изменяется вкус и снижается его питательная ценность вследствие того, что при довольно длительном тепловом воздействии разрушаются компоненты продукта, определяющие его вкусовые и питательные свойства [5].

Стерилизация в потоке. Наиболее прогрессивной является стерилизация продукта в потоке при ультравысокотемпературном режиме (135-150оС с выдержкой несколько секунд) с последующим фасованием его в асептических условиях в стерильную тару.

Ультравысокотемпературная (УВТ) обработка позволяет увеличить продолжительность хранения продуктов до 6 мес. При фасовании молочных продуктов в асептических условиях применяют пакет из комбинированною материала, пластмассовые бутылки, пакеты из полимерного материала, а также металлические банки и стеклянные бутылки.

Молоко, стерилизованное в потоке при ультравысокотемпературных режимах с кратковременной выдержкой, но своим качественным показателям приближается к пастеризованному молоку.

В процессе стерилизации в потоке продукт нагревается до температуры стерилизации, выдерживается при этой температуре в течение требуемого времени, охлаждается до температуры фасования в асептических условиях.

Соотношение температуры и времени обработки определяется требуемой эффективностью стерилизации и имеет большее значение для качества продукта. Верхним температурным пределом стерилизации молока в потоке является 150оС, так как даже кратковременная выдержка при этой температуре может привести к нежелательным изменениям качества продукта. В то же время трудно осуществить технически очень быстрый нагрев до этой температуры и последующее быстрое охлаждение. Нижним температурным пределом является температура 135оС, так как при температуре менее 135оС эффективность стерилизации недостаточна при кратковременной выдержке. Увеличение продолжительности выдержки также нежелательно во избежание ухудшения качества продукта [4].

Таким образом, стерилизация молока в потоке является наиболее эффективным способом тепловой обработки молока.

5. Оценка качества молока

Определение микробиологических показателей проводят методами, предусмотренными нормативными документами, и по методикам, утверждённым органами и учреждениями Госсанэпидслужбы России.

Продукт изготовляют в соответствии с требованиям настоящего стандарта по технологическим инструкциям, утвержденным в установленном порядке. По органолептическим характеристикам продукт должен соответствовать требованиям таблицы 1[6].

Таблица 1 - органолептическая оценка молока

Стерилизованное молоко должно отвечать требованиям промышленной стерильности. Требования промышленной стерильности к стерилизованному и ультрастирилизованному молоку:

После термостатной выдержки при температуре 37 градусов Цельсия в течение 3-5 суток отсутствие видимых дефектов и признаков порчи (вздутие упаковки, изменение внешнего вида и другие) отсутствие изменений вкуса и консистенции.

После термостатной выдержки допускаются изменения:

а) титруемой кислотности не более чем на 2 градуса Тернера;

б) КМАФАнМ не более 10 КОЕ/см3 (г) [7].

Заключение

В молоке содержится более 200 веществ легкодоступных для микроорганизмов, поэтому они интенсивно размножаются в нем. В состав молока входят белки, пептоны, полипептиды, глобулины, альбумины, казеин, аминокислоты. Молоко содержит жирные кислоты, липиды, молочный сахар (лактоза), витамины, гормоны, ферменты и минеральные соли. И всегда в натуральном молоке существуют микроорганизмы.

При стерилизации молоко освобождается не только от вегетативной микрофлоры, но и от споровой. Такой продукт обладает абсолютной надёжностью с санитарно-гигиенической точки зрения, позволяет осуществлять перевозки на длительные расстояния без охлаждения, исключает необходимость ежедневной поставки в торговлю. Из года в год растёт потребительский спрос на молочные продукты длительного хранения во всех странах мира, расширяется их ассортимент, увеличиваются сроки хранения, совершенствуются пути повышения стойкости в хранении.

Список использованной литературы

1.Твердохлеб Г.В. Технология молока и молочных продуктов / Г.В. Твердохлеб, Г.Ю. Сажинов, Р.И. Раманаускас. - М.: ДеЛи принт, - 2006. - 616 с.

.Степаненко П.П. Микробиология молока и молочных продуктов / П.П. Степаненко. - М.: ООО «Все для Вас-Подмосковье», - 1999. - 415 с.

. Соляник Т.В. Микробиология. Учебно-методическое пособие / Т.В. Соляник, А.А. Гласкович. - Горки: БГСХА, - 2014. - 104 с.

. Курсовая работа. Процесс стерилизации молока и аппараты для его реализации / АлтГАУ: инженерный факультет, - 2011 г., - 26 с.

.Курсовая работа. Микрофлора молока и молочных продуктов / Павлодарский государственный университет им. С. Торайгыровa, -2012. -31 с.

. ГОСТ Р 52090-2003. Молоко питьевое. Технические условия; Введ.01.07.04.-М.: Изд-во стандартов, 2008.-5 с.

. Федеральный закон Российской Федерации от 12 июня 2008 г. N 88-ФЗ "Технический регламент на молоко и молочную продукцию".