مقاله رایگان آشنائی با خطوط تولید شیر پاستوریزه

هدف- آشنائی با خطوط تولید شیر پاستوریزه وتوانایی تولید شیر استریل وپاستوریزه

سرفصل ها: اهمیت شیر- انواع نژادها گاوهای شیری – انواع نژاد گوسفند وبز شیری مکانیزم تولید شیر و عوامل موثر برتولید آن-

اجزای شیر وعوامل موثر برتولید آن: خصوصیاتی فیزیکی وشیمیایی شیر { نقطه انجماد- وزن مخصوص – رنگ – غیره }.

خواص شیمیایی ترکیبات شیر چربی ها لاکتوز- ویتامین ها پروتئین ها- آنزیمها- املاح وعناصر.

بهداشت ومیکروبیولوژی شیر- حمل ونقل – جمع آوری – ذخیره سازی لوازم وتجهیزات سرد کننده ها- ضوابط ومقررات وآیین نامه ها.  ساختمان وتجهیز کارخانه تولید شیر پاستوریزه

حفظ: فرآیند شیر برای پاستوریزه کردن – تحویل – توزین – خنک کردن و ذخیره – استاندارد کردن- پاستوریزه کردن هموژنیزه کردن – بسته بندی

نگهداری وتوزیع شیر پاستوریزه : خطوط فرآیند شیر استریل – شستشو وضد عفونی – لوازم وتجهیزات مورد نیاز – مواد مورد نیاز – نحوه شستشو – مکانهای قابل شستشو و غیره. انجام عملیات در کارخانه شیر استریل وپاستوریزه – جمع آوری – توزین کنترل لبنیات – شستشو وضد عفونی سالن وتجهیزات ذخیره سازی شیر پاستوریزه کردن واسترلیزه کردن – انجام آزمایشات لازم

سهم دامهای مختلف در تولید شیر: در حال حاضر %۷۵ شیر تولید کشور از ۵۰۰۰۰۰۰ تن در سال مربوط به شیر گاو حدود %۲۳ گوسفند وبز وکمتر از %۳ گاو میش در چهل سال گذشته هم به علت تاسیس دامداری های صنعتی ونیمه صنعتی که تقریبا گاو نگهداری می شود وهم به علت تمایل دامداران برای تولید شیر ودر صد شیر گاو نسبت کل شیر تولید مرتبا روبه افزایش دارد.

مهمترین نژادهای مورد استفاده برای تولید شیر: در بین جمعیت گاوهای شیر که مهمترین منبع شیر کارخانجات می باشد همه گاوهای نژادهای خالص وجود دارد که از کشورهای دیگر وارد شده اند وبه آنها   Pure breen  نژاد خالص سهم دام های ایه توایی نژادها در   مرتبا روبه افزایش است به علت این که ضریب تبدیل جیره غذایی به شیر کاملا اقتصادی است ورکورد شیر تولید شیر در روز در سطح بالائی است البته وقتی می توان از نژادهای خالص بهترین بهره را گرفت که مواد غذایی وجیره غذائی  شرایط محیط نگهداری حساب شده باشد. در چنین شرایطی برخی از این نژادها می توانند دریک دوره شیر بیش از ۵تن شیر تولید کننده بهترین نژاد خالص در ایران هاشتاین می باشد. که اخیرا نوعی از آن به نام RegisTer  وارد شده دراین نوع ژنهای نامطلوب در چند نسل حذف شده اند وبنابراین مشخصات شیری دامهای یک گله بسیار نزدیک به یکدیگر است ونوسانات در حداقل ممکن است. همچنین در کشور ما دامداری با دامهای دورگه ctossbiced  که از تلقیح دامهای خارجی با دامهای بومی بدست آمده اند. تولید سرانه شیر اینها کمتر است اما این نظر وجود دارد که نسبت به امراض بومی مقاوم ترند. هر گاه چنین دامهای مرتبا در طی نسل های مختلف با دام نژاد خالص تلقیح شود بعداز مدتی اینها هم به دامهای کاملا خالص اضافه خواهند شد وبنابراین پیش بینی می شود که اگر این فرآیند ادامه یابد بعداز مدتی دامهای از چنین هاشتاین وبه میزان بران سوئیس  Brow  Swiess  و garsey  سهم عمده تری در تولید شیر کشور داشته باشند. خواهیم دید که شیر بعضی از این نژاد برای پاستوریزه وبرخی برای تولید کره وبعضی برای پنیر زیر مثلا در تولید کره این درصد چربی است که راندمان شکل می دهد. در مورد پنیر پروتئین ومخصوص کازئین casein  جایگاه اصلی را دارا می باشد.

ظرفیتهای تولید شیر:  درایران هم کارخانجات بزرگ دولتی وجود دارد وهم کارخانجات خصوصی – کارخانجات خصوصی شیر در زمینه تولید پنیر توسعه پیدا کرده اند وبه هر حال برمبنا آمارهای گوناگون ظرفیت رسمی

کل صنایع بین ۵/۲ تا ۵/۳ میلیون تن به شرطی که کارخانه ها در حال احداث رادر نظر بگیریم ویا نگیریم . مهمترین       شرکت سهامی صنایع شیر وجود دارد  که می توانند سالانه نزدیک به یک میلیون تن شیر را به محصولات مختلف تولید کننده همچنین کارخانجات مربوط به بنیادها و در کنار اینها ۴۰۰ واحد نیمه صنعتی که در مورد اکثر آنها خط تولید مربوط به پنیر است ثانیا بسیاری از آنها دارای پاستوریزاتور وسیستم دریافت شیر می باشند . اکثر این واحدها نتوانسته اند با واحدهای بزرگ رقابت کنند البته کیفیت محصول دارای اهمیت است. مثلا در کارخانجات پنیر معمولی با مشکل بازار مواجه هستند کارخانجات تولید کننده  ، تولید کننده پنیر با روش

می توانند به سهولت می توانند محصولات خودرا به فروش برسانند بنابراین قدرت خرید مصرف کننده بازار پسندی وشمایل مصرف کننده در محل کردیک صنعت می تواند اثر قطعی داشته باشد.

مصرف سرانه پروتئین های دامی: براساس توسعه سازمانهای مجاز از قبیل WHO , FAO  مصرف سراته روزانه پروتئین های دامی می بایستی حداقل یک سوم کل  Pr  مورد نیاز باشد و دوسوم دیگر از صنایع متنوع گیاهی تامین شود. لازم به ذکر است در امریکای شمالی مصرف  P3  های دامی یعنی P1  های ناشی از شیر وفرآورده ها – گوشت سفید – تخم مرغ بیش از ۸۰ گرم در روز است که البته بیش از نیازها واقعی بدن می باشد. این رقم در کشورهای اروپایی غربی بین ۳۵تا ۴۵ گرم در روز است. براساس آخرین داده ها سالم ترین رژیم، رژیم موسوم به مدیترانه ای است که در آنجا سهم P2  های دامی ودریائی در حدود نصف Pr های مصرفی روزانه است در کشورهای آسیایی رژیمی موسوم  Asian   – Regim  جز در ژاپن وجود دارد. درایران اگر آمارهای دولتی ورسمی رامد نظر قرار دهیم ملاحظه می گردد که شیر وفرآورده های به تنهائی بیش از %۳۷   p r  های روزانه را تامین می کند البته در برنامه ما این مواد شیر به شکل پنیر وماست کاربرد دارد در صورتی که در کشورهای شمالی اروپا شیر مایع – استریل یا پاستوریزه سهم عمده مصرف را به خود اختصاص می دهد. در سال ۱۳۷۵ گوشت قرمز %۲۴ وگوشت مرغ %۲۶ و تخم مرغ %۱۲ کل پروتئین دامی مصرفی روزانه رابه خود اختصاص داده بودند اما به دلیل افزایش شدید قیمت گوشت قرمز و پایین تر بودن گوشت مرغ به نظر می رسد که مرتبا سهم    P r  ناشی از گوشت مرغ وتخم مرغ بالاتر می رود. در ضمن همان سازمانهای مجاز توصیه کرده اند که شیر باید حداقل نصف کل  Pr  های دامی رابه خود اختصاص می دهد.  بطور خلاصه توصیه شده که هر روز روزانه حداقل ۲۹ گرم ودر شرایط اضطراری ۲۳گرم P r  دامی مصرف نماید بنابراین مصرف  P r  های شیری باید حداقل روزانه ۱۱ گرم ویا بیشتر باشد. درایران برای مصرف این نو  ع P  r  ها آمارهای مختلفی از ۱۶ گرم در روز تا ۲۱ گرم در روز توسط سازمانهای مختلف ارائه شده. در سالهای واردات پنیر و شیر خشک وجود داشته واین محصولات با نرخ یارانه ارائه می شده اند مصرف سرانه در حد بالائی بوده . اضافه می شود که کل تولید شیر جهان در سال ۱۹۹۸ بالغ ۵۸میلیون تن بوده است که اگر جمعیت جهان رادر نظر بگیریم به یک تولید سرانه سالانه ۱۰۵ تا ۱۱۰ کیلوگرمی می رسیم که از تولید سرانه کشور ما حدود %۳۰ بیشتر است البته رقم فوق چندان معنی دار نیست زیرا در کشورهای مثل نیوزلند به ازاء هر فرد در سال بیش از ۲تن شیر تولید می شود. که البته بخش عمده به شکل شیر خشک وپنیر وشیراتریینره صارد می شود. بطور متوسط مصرف سرانه سالانه شیربرحسب شیر مایع در کشورهای صنعتی بیش از ۳۵۰ کیلوگرمی می باشد. در سال ۱۳۵۹ برنامه ریزان ما پیش بینی کرده بودند که مصرف سرانه سالانه شیر و فرآورده ها برحسب شیر مایع به ۱۵۶ کیلوگرم برسد که نیازهای Pr   را نحوه مطلوبی تامین نماید اما این پیش بینی به دلیل رشد شدید جمعیت ومحدودیت منابع تولید محلی شیر شاید بتوانیم باجای گزینی دامهای کم بهره وقطبی کردن تولید حتی به حد فوق برسیم.

تعریف شیر M ilk  Definitiom  : ازاین نظر اهمیت دارد که کلمات وجملات برای تدوین استانداردها مورد استفاده قرار می گیرد تاکنون دوتعریف برای شیر به عنوان ماده اولیه تصویب شده است. این تعاریف توسط فدارسیون بین المللی شیر  [   IDF]  { F IL}  internatiomal  Dariy Federatian  تهیه می شود.

  • در ۱۹۰۸ تهیه شده وبا توجه به پیشرفتهای که از آن به بعد در امر تغذیه وبهداشت روی داد به ناچار تعریف دیگری در ۱۹۸۳ ارائه شد که تعریف دوم بسیار ساده تر است .

تعریف اول : شیر محصول تمام وکمال یک دوشش کامل وبدون وقفه یک پستاندار سالم وخوب تغذیه شده که در موقع دوشش خسته نباشد. شیر باید به صورت پاکیزه جمع آوری شده وحاوی آغوز ؛ ماک؛  Beastings  – colostral  Milk  نباشد.

تعریف دوم: شیر محصول ترشی پستانی است بدست آمده ازیک یا چند دوشش ، بدان افزودن چیزی یا جداکردن چیزی از آن. ملاحظه می شود که در تعریف دوم مسئله بیماری دام- تغذیه دام وخستگی دام که ممکن است براثر بارکشی حاصل شده باشد نادیده گرفته شده زیرا در چندین دهه ترویج وآموزش دامداری در کشورهای صنعتی به جای رسیده که این مسئله حل شده است ولی هنوز در کشور ما بیماریها مانند ورم پستان شایع می باشد همچنین سل وتب مالت ، بهداشت نیز به حسب امکانات رعایت می شود بنابراین تعریف اول می تواند مفید باشد . لازم به ذکر است که شش یا هفت دوزیستان مایعی ترش می کند وچسبنده وزردرنگ وبسیار غنی از ایمون کلیولین که آغوز نام دارد وآغوز باید به مصرف نوزاد دام برسد. زیرا مسونیت زا است. از طرفی قابل تبدیل به فرآورده  نیست زیرا حتی دردمای کمتر از پاستوریزاسیون منعقد می شود.خواهیم دید که این ویژه گی مربوط است به حساسیت Pr    محصول در برابر حرارت البته بعد از زایمان ساعت به ساعت وروز به روز . ترکیب شیر تغییر نمود تا زمانی که تبدیل همیشگی شیر می شود دراین خصوص بعدا بحث خواهد شد. در تعریف دوم دو نکته بیش از همه مورد نظر متخصص بوده است.

  • این که به شیر ترکیباتی مانند نگهدارنده ها یا آنتی بیوتیکها یا خنثی کننده یا آنتی سپتیکها اضافه نشده باشد.
  • از آن مثلا چربی جدا نشده باشد ولی به دلایلی ممکن است این تعریف نیز بزودی اصلاح شود.

اهمیت غذائی شیر: دراین بحث هرجا از شیر بدون ذگر دام نام می بریم منظور شیر گاو است ودر موارد دیگر نام دام هم اضافه خواهد شد. شیر یک ماده غذائی است که برحسب عوامل مختلف ۱۰تا۱۳% وزن خود ماده خشک  Tetalsalid [ IS]  می باشد. بنابراین ارزش انرژی آن ۶۵۰ تا ۷۰۰ کیلو کالری به ازای هر لیتر است طبیعتا چون میزان آب شیر بالاست از نظر ارزش انرژی زای خیلی مطرح نیست ولی به ترتیبی که خواهیم دید به دلایل دیگر غذائی منحصر فرد است اولا در بسیاری از کتابها نوشته می شود که شیر غذائی کامل وتنها غذای کامل طبیعت است ودلیل آن این است که برای هر موجودی شیر مادر آمده. کلیه احتیاجات کلی وجزئی بدن هم برای رشد وهم برای نگهداری کار کائیزم تامین می کند وچون از سنی به بعد تغذیه صرفا با شیر ممکن است عوارضی ایجاد نماید بهتر است گفته شود که شیر مناسب ترین که برای نوزاد هر موجود زنده از مادر همان موجود بدست می آید. در مورد انسان می تواند تا ۶ماهگی به شرطی که کافی باشد تمام نیازهای غذائی نوزاد را هم از نظر مواد کلی از قبیل p r . قندها وچربی ها وهم از نیازهای جزئی مانند مواد معدنی از قبیل  P- ca وعناصر جزئی یا  Trase Elements – { آهن – مس} تامین نماید. در اینجا به صورت مختصر به این ارزشها اشاره می شود. ولازم است که در مورد ارزش غذائی شیر وفرآورده های آن کتابهای مستعلی تاکنون نشر شده است به عنوان مثال ارزش p   r شیر موضوع مباحث بسیار گسترده ای بوده است. باوجود که شیر دارای کلید ترکیبات غذائی است ولی دوترکیب آن به آن حالت ویژه ای می دهد این ترکیب عبارتند از E  p r – مواد معدنی مثلا اگر شیر رابا گوشت مقایسه شود می بینیم که گوشت منبع  p r  ولی از نظر مواد معدنی به خصوص  c d  که در ساخت اسکلت واستخوانها جایگاه مهمی دارد. گوشت ماده ای است مفیدتر از شیر.

مجموعه ای pr  شیر اصلا مجموع متنوع و پیچیده ای است واز چند pr که مقاط ضعف یکدیگر را می پوشاند تشکیل می شود. Pr های شیر دارای تمام اسیدها آمینه ضروری برای انسان می باشد ولازم است گفته شود که رابطه مستقیمی بین مقدار pr ها ومواد معدنی در هر شیری وسرعت رشد نوزاد وجود دارد. البته به دلایلی ژنتیکی هر شیری فقط برای نوزاد تولید کننده همان شیر می تواند خواص خودرا نشان دهد. مثلا اگر تعداد روزها رابرای دوبرابر شدن وزن نوزاد نسبت به روز تولد به عنوان مبنای مقایسه در نظر گرفته شود می بینیم که مثلا در گوسفند این زمام ۱۸روز در مورد بز ۲۲روز در مورد گوساله ۳۸روز درمورد نوزاد انسان درحدود ۱۶۰ روز مثلا در صد مواد ازتی شیر گوسفند ۵/۶% در مورد ۵/۳% در مورد شیر مادر فقط ۶/۱% است همچنین در شیر بعضی از موجودات میزان مواد معدنی بالای ۱% می باشد درحالی که در شیر مادر فقط در حد ۲۵% می باشد . ضمنا قابلیت هضم pr ها   bioteins Digestibility  بسیار عالب وتقریبا درحد ۱۰۰% است. نیم لیتر شیر از نظر pr دارای ارزش بیولوژیکی صدگرم گوشت است وبه همین دلیل دربین پروتئینی دامی pr شیر جزء ارزان ترین متاع می باشند. زیر نیم لیتر شیر حتما به صور فرآوری شیری به مراتب ارزان تر از  از ۱۰۰گرم گوشت است ارزش غذائی شیر مخصوص به علت دارا بودن بتالالتوگلولین وآلفالا کتاگلبولین بسیار بالا است. در واقع در شیر گاو p    r اصلی کازئین است اما کازین از نظر بسیار از اسیدهای آمینه غنی ولی از نظر اسیدها آمینه گوگرد دار ضعیف است در عوض این دونوع

pr از نظر این نوع اسیدها غنی می باشند. ضمن در شیر هر موجودی خواص ویژه ای وجود دارد. مثلا در شیر مادر اولیکوب کاریدها نیز وجود دارد از قیبل قندهای ازت دار همچنین شیر مادر از نظر لیپاز – اسید لیتوکثیک لالتوز – اهن واسید آمینه سیسته  systein  غنی تر است به همین دلیل تاکنون علم وتکنولوژی توانسته است ترکیبی قابل رقابت با شیر مادر بوجود بیاورد با پیش رفته وسائل اندازه گیری مرتبا در شیر مادر ترکیباتی یافت می شود که گرچه میزان آنها ناچیز است. اما شکی نیست که برروی رشد وهم برضریب هوشی نوزاد موثراند به همین دلیل در تمام دنیا ترویج گسترده مصرف شیر مادر در دستور کارسازمانهای بهداشتی قرار دارد البته نیازی نیست که مادر حتما بتواند تمام نیازها pr نوزاد را برطرف نماید حتی مقدار کمی شیر در روز می تواند از نظر ایمنی رشد وضریب هوشی موثر باشد. باتوجه به اینکه شیر خشکهای که به جای شیر مادر در تغذیه نوزاد کاربرد دارند از پایه شیر گاو تهیه می شوند بد نیست بدانیم که تمایز اسامی این دو نوع شیر دراین است که شیر گاو کازئینی وشیر زن آلیومینی است گرچه در شیر گاو به مقدار کم آلبومین وجوددارد. وهم در شیر زن درصد از p  r را کازئین تشکیل می دهد. کازئین نسبت به اسید بسیار حساس است به همین دلیل اگر به شیر گاو اسید اضافه شود ویا اگر بگذاریم خودبه خود ترش شود کازئین آن منعقد می شود ودر ته ظرف رسوب می کند  اصولا برای تولی

kappa  casein Rennin   para caseinTcasie

 

 

در صنعت کازئین وکازئینات سازی اول چربی شیر را جدا نمود که به عنوان خامه یا کره یا روغن به فروشنده وفرآیند را اختفاء نمایند. بعدبه شیر بی چربی اسید کلریدریک اضافه می کند ودر P   H  معینی تمام کازئین از بقیه ترکیبات شیر جدامی شود که بعد آن را شستشو وخشک می کند. چربی های شیر که تحت شکل گویچه های یا گلبولی وبه حالت اموسیون  Emolsion  در شیر وجود دارد زیرا این حالت که چربیها را به شکل ذرات کروی با غشاء خاص درمی آورد. در ضمن موجب می شود که به سادگی هضم شود. در بخش چربیها خواهیم دید که همه نوع اسید چرب در شیر موجود است. سومین ترکیب مهم شیر قند آن پالاکتوز است. این قند که ۱۲کربنی است از دوقند ۶کربنی به نام های گالاکتوز وگلولز درست شده گالالتوز در تشکیل بافتهای عصبی مشارکت دارد ودر طبیعت فقط در شیر یافت می شود لازم به ذکر است که در این مورد همه مرئم بالغ قادر به هضم لاکتوز نیستند برای هضم این قند باید دستگاه گوارشی آنزیم به نام  g oloctosidas  یا لاکتاز یا اصلا ترشح نمی شود یا به میزان کم ترشح می شود  این قبیل افراد وقتی شیر مصرف می کنند چون لاکتوز در دستگاه گوارشی تجزیه نمی شود و وارد روده شده وبه وسیله بعضی میکروبی تبدیل به ccr می شود بنابراین نفق و دل درد به دنبال دارد به این پدیده  lactose  Intacerence  عدم تامل لاکتوز برخی از افراد بایک لیوان دچار این عارضه می شوند ولی برخی حتی یا معرف ۱ لیتر مشکلی پیدا نمی کنند برای این تقسیم بندی های جهانی ایران در منطقه ای قرار دارد که ۷۰% مردم آن به نحوی بااین پدیده ارتباط دارند. می گویند که ترک مصرف شیر مایع از جمله عواملی است که موجب می شود بدن انسان در تعداد ترشی آنزیم رااز دست بدهد. بطور نسبی یا کامل اما این مسئله راه حلهای دارد.

با مصرف فرآورده هایی مثل پنیر که اصولا فاقد لاکتوز است واخیرا فرآورده های بنام لاکتوزپری بدون لاکتوز  lactose  Free products  این مشکل حل می شود.

مواد معدنی : در آزمایشگاههای کنترل کیفیت برای اندازه گیری مواد معدنی بیشتر آنها را در ۵۰۰  درجه سانتی گراد ویا کمی بیشتر حرارت داده یعنی ابتدا ماده خشک شیر را با تبخیر اب آن مثلا در ۱۰۳ درجه سانتی گراد بدست می آورند سپس ماده خشک در  ° c  ۱۵۰۰ قرار گرفته ودر این دما کلیه مواد آلی از قبیل لاکتوز p r  ها –چربی – ازت غیر پروتئینی ویتامینها وغیر تجزیه وتبخیر می شوند وفقط خاکستر باقی مانده مانند که رنگ آن خاکستری روشن است به اندازه گیری آنچه که از این آزمایش باقی می ماند می توانیم میزان خاکستر مثلا یک لیتر شیر را حساب کرد . اما باید توجه کرد که برخی از عناصر که در خاکستر قرار می گیرند شکل اولیه خودرا از دست می دهند مثلا قسمتی از کلرورهای شیر تبخیر می شود ستیراتها زمین می رود در حالی که براساس قرار داد سیتراتها جزوه مواد معدنی طبقه بندی می شوند کارکربینک موجود در شیر به کربنات وفسفر الی وهمچنین گوگرد موجود در ساختمان اسیدها آمینه به ترتیب به فسفات وسولفات تبدیل می شود. می توانیم نتیجه بگیریم که اندازه گیری خاکستر نمی تواند بطور دقیق اولا میزان مواد معدنی را نشان دهند وثانیا شکل اصلی ترکیب تغییر می کند. واگر بخواهیم مثلا مقادیر کلسیم N  o- P – وغیره اندازه گیری بایستی خاکستر رابه وسیله دستگاه اسپتتر فتومتری تجزیه نمایم. بعداز آین آزمایشات خواهیم دید در شیر دونوع مواد معدنی یا عناصر وجوددارد.

۱- عناصر کوچک    ۲- عناصر اصلی از نظر کمیت.

عناصر اصلی از نظر کمی عبارتند از   Mn- Na- P- d- ca- k  وهمانطور که گفته شد اسید سیتریک وسیراتها . مقادیر این عناصر از ۰۱/۰ گرم در لیتر مثلا در مورد M    n تا نزدیک به ۲گرم در لیتر در مورد k  نوسان می کند . این عناصر دارای ارزش غذائی ونقش تکنولوژیکی مهمی هستند ودراین مورد  p, ca  جایگاه ویژه ای دارند زیرا از یک طرف باعث ساخت استخوان اسکلت انسان می شود واز طرف دیگر مثلا در انعقاد شیر برای پنیر سازی دارای اهمیت می باشد. میزان این مواد به هیچ مواد ثابت نبوده وتابعی است از مرحله شیردهی وضع سلامتی دام تغذیه وسن دام. در کنار این عناصر مهم عناصر دیگر به نام عناصر فردی یا   Trease  elements   oligoel  elements  وجود دارد که مقدار آن در حد ۱/۰  میلی گرم از قبیل AL – Br- Cu- ,Fe- فلوئور – I  منگنز- مولیبدن- سیلسیوم .

استرانسیوم و Zn – ازبین این عناصر جزئی مس و آهن بسیار اهمیت دارند زیرمی توانند کاتالیزه- واکنشهای مانند اکسید آسیون چربی های شیر باشند. بسیاری از اینها در ساختمان متالوم  Pr  ها شرکت دارند. در موقع ظهور ویا شیوع یک بیماری ممکن است مقادیر از آنها کم ویا زیاد شوند. اگر قند باشد گلیکو پروتئین – اگر فلز باشد متالوپروتئین – اگر چربی باشد پیپوپروتئینها که به آنها هتروپروتئین مرکب واما آلبومین بنام هلوپروتئین در مورد کلسیم شیر باید به این نکته توجه کرد که بخشی از آن به صورت محلول این بخش محلول به نوبه خود یونیزه ویا غیر یونیز باشد. بخشی از ca  کلوئیدی است. بخش کلوئید ممکن است هم در ساختمان کازئینی وجودداشته باشد وهم خارج از آن نسبت بین این اشکال ca  بسیار مهم است. مثلا اگر شیر را حرارت دهیم از بخش محلول کم می شود وبه بخش کلوئید اضافه می شود در دمای عادی میزان c a شیر به صورت یونیز ۱۱% کل آن را تشکیل می دهد. بنابراین مثلا در شیر پاستوریزه به سمت اثر حرارت ممکن است بی ۱۱%

caیونیز مقدار کمتری ازاین نوع ca در شیر موجود باشد وقتی که این نوع ca کمتر شد بار الکتریکی مثبت کاهش می کند ودر نتیجه وقتی می خواهیم از چنین شیری پنیر درست کنیم مدت انعقاد بعداز اضافه کردن مایع پنیر یا رفت طولانی تر می شود.

گازهای شیر: بعداز دشش در حدود ۸% حجم شیر را گاز تشکیل می دهد که ۸۰% این قسمت فقط ca2 می باشد. البته به تدریج از میزان ca2 کم می شود تادر سطح ۴% تثبیت شود. بخش دیگر از گازها را O تشکیل می دهد وقتی که شیرخام یا پاستوریزه باهوا مرطبت  باشد میزان O زیاد می شود هرچه O زیاد باشد احتمال اکسیدشدن چربی ها وویتامین ها بیشتر می شود به همین دلیل در بعضی کارخانجات شیررادر خلاء قرار می دهند وبعدکه O جدا شد عملیات حرارتی رابر روی انجام می دهند .این عملیات حرارتی ممکن است در صورت فقدان O تاثیر تخریبی نداشته باشد ولی مثلا اگر O در شیر زیاد باشد حتی پاستوریزاسیون شیر موجب می شود که ویتامین C ازبین برود این امر در مورد ویتامین  A,E نیز صدق می کند. نام دستگاهی که اکسیژن رااز شیر جدا می کند Deaerator  در شیری که حرارت شدیدی می بینید طعم پخته می گیرد  caoked  Flavaur که ناشی از جدا شدن  H2s از برخی از Pr گوگرد دار است. همچنین اگر شیر بگنند در آن  NH3 آمونیاک  ca2- H2S پیدا  می شود واین مخلوط بوی نامطلوبی به شیر می دهد.

ویتامین های شیر: لازم است قبلا توضیح داده شود که تاکنون جنبه های تغذیه شیر وویتامینهای شیر کتابهای مستلی منتشر شده وصدها مقاله انتشار یافته است. ودر بعضی از دانشگاهها دروسی به نام ارزش غذائی شیر وجوددارد بنابراین نمی توان دراین فرصت کلیه جنبه ها وویتامینی شیر را مورد بحث قرار داد اما سعی خواهیم کرد که میزان آنها ار ومقاومت آنها را در برابر عملیات حرارتی که شیر متحمل می کند یادآور می نمائیم.

ویتامینهای محلول در چربی: ویتامین A  مقدار این ویتامین در شیر ۵۰۰تا ۳۰۰۰ IU می باشد. ویتامین A  از تغییر ملکولی بتاکروتن حاصل می شود که در علوفه سبز فراوان است و باعث می شود که رنگ شیر به زردی متمائل شود. کره ای که از چنین شیری – شیر غنی از پتاکراتن تولید می شود زردرنگ است. بتاکارتن در شیر برخی دامها وجود ندارد به همین دلیل کره ناشی از شیر آنها سفید رنگ است ویتامین A  نسبت به حرارت مقاوم است به شرطی که در محیط هوا  واکسیژن موجود نباشد. ولی اگر هوای داخل شیر موجود باشد حرارت موجب می شود که بخشی ازاین ویتامین ازبین برود ویتامین A  در شیر چسبیده به غشاء گریچه های چربی وطبیعتا این ویتامین در شیر بی چربی وجود ندارد یا مقدار آن بسیار کم است.

ویتامین D  : مقدار این ویتامین دریک لیتر شیر گاو برابر ۱۵تا۲۰ IU  می باشد وهر  I U  ویتامین D  برابر calciferol 025/0 میکروگرم  این ویتامین تحت تاثیر اشعه ماورای خورشید بدست می آید به همین دلیل مقدار آن در شیرها بهاره وتابستانه بیش از شیرهای زمستانی می باشد زیرا در فصول بهار وتابستان دام در معرض اشعه خورشید می باشد.

ویتامین E { توکوفرولها} :مقدار این ویتامین در شیر ۱تا۲ میلی گرم در شیر است ومانند سایر ویتامین های محلول در شیر چسبیده به گریچه چربی- این ویتامین به شدت آنتی اکسیدان است به این معنی اگر اکسیژن وجودداشته باشد قبل از هر ترکیبی با ویتامین E  ترکیب می شود. این ویتامین اجازه نمی دهد که O  بقیه مواد را اکسید کند. مگر این که مقدار O  خیلی زیاد باشد

ویتامین K : مقدار این ویتامین در شیر متغیر بوده واز ۰۲/۰ تا ۲/۰ میلی گرم در لیتر تغییر می کند شیر از نظر این ویتامین منبعی است ضعیف . ویتامین B 1      Thiamin ویتامینهای محلول در آب.

ویتامین  B 1 :  این ماده در نگهداری مواد غذائی در برابر حرارت دارای اهمیت است زیرا اثر حرارت را با توجه به میزان تخریب این ویتامین بررسی می کند مثلا اگر می خواهند دو نوع روش استریلزاسیون رابا هم مقایسه کنند بعداز استریلزاسیون مقدار  Thiamin را اندازه گیری می کند که مشخص شود کدام روش در حفظ کیفیت غذا موثر است. مقدار این ویتامین در لیتر شیر گاو ۳۰۰تا ۱۰۰۰ میکروگرم متغیر است وکمبود آن بیماریهای شدید عصبی ایجاد می کند. این ویتامین در پاستوریزاسیون مقاومت می کند وازبین نمی رود ولی در استریلزاسیون نابود می شود البته هر چه که زمان کوتاهتر ودما بیشتر باشد مقدار بیشتری از آن حفظ می شود.

ویتامین B 2 ریپوفلاوین   Riboflavin  : مقدار ۸۰۰تا۳۰۰ میکروگرم در لیتر است وشیر منبع نسبتا مهم این ویتامین محسوب می شود مشکل این ویتامین این است که در برابر نور حساس بوده ودر مدت چند ساعت ۵۰% تا ۸۰% آن نابود می شود. اما نسبت به حرارت مقاوم وحتی در دمای استریلزاسیون در حدود ۱۰% آن از بین می رود.

ویتامین PP یا نیاسین:مقدار نیاسین دریک لیتر شیر گاو ۱تا۲ میلی گرم در شیر است. اسید آستیه تری یتیومان یا بیش ویتامین یتاسین است. این ویتامین نسبت به هوا نورو حرارت مقاوم است .

ویتامین B 6 : پیرویدوکسین :  Ryridox  : اگر به مقدار کافی در جیره غذائی نباشد مانند بسیاری از ویتامینها در درجه اول مشکلات عصبی وبعداز آن عوارض دیگری ایجاد می کند. مقدار آن در یک لیتر شیر گاو ۳/۰ تا ۱/۰ میلی گرم است.

B 12 یا کربلامین:  مقدار آن ۱/۰ تا ۸/۰ میکروگرم در لیتر شیر گاو است این ویتامین در نشر   p r  شرکت دارد نسبت به حرارت خصوصا در برابر اکسیژن حساس است . استریلزاسیون ۹۰% وپاستوریزاسیون ۱۰% آن را از بین می برد.

ویتامین اسید مولیک : مقدار آن در شیر گاو ۲۵/۰ تا ۶ میکروگرم در لیتر است شیر از این نظر فقیر است وجایگاه آن در اتصال با Pr  ها است.

ویتامین بیوتین Buiten  : به مقدار ۱۵تا ۱۰۰ میکروگرم در لیتر بین مقدار این ویتامین ومیزان چربی رابطه مستقیمی وجود است هر چه چربی بیشتر باشد بیوتین بیشتر خواهد بود. این ویتامین در برابر حرارت D  وسایر عوامل مقاوم است.

ویتامین C اسید اسکوربیک : مقدار آن در شیر ۱۰تا۲۰ میلرگرم در لیتر است پس ملاحظه می شود با توجه به نیاز انسان به این ویتامین که بسیار زیاد است میزان این ویتامین در شیر کم است ازاین گذشته ویتامین C در دماهای کم از بین می رود بنابراین در شیرهای پاستوریزه واستریلزه وجود نداردو مگر آن که تمام O  از محیط خارج کرده باشیم که در آن صورت بخشی ازآن ممکن است باقی بماند . منبع اساسی این ویتامین میوه ها وسبزیهای می باشد. بنابراین شیر ازاین نظر فقیر است خود چندانی به ارزش غذائی نمی زند زیرا خود به خود در جیره غذائی از طریق منابع دیگر تامین می شود.

آنزیمهای شیر: در حدود ۶۰نوع آنزیم در شیر شناخته شده که حدود ۲۰نمونه آنها ایزوله وجدا شده است نصف این آنزیمها چسبیده به کدیچه ها چرب می باشد. در شیر دونوع آنزیم موجود است که نوع طبیعی یا آنزیمهای که در داخل پستان تنر می شوند. نوع دیگر میکروبی یعنی آنزیمهایی که توسط میکروبها ترشح می شوند هرچه قدر که میکروبها بیشتر باشد آنزیمهای میکروبی بیشتر خواهند بود وبسیار دشوار است که انزیمهای طبیعی را از میکروبی تفکیک کنیم مثلا لیپاز طبیعی از میکروبی به همین دلیل است که وقتی که در شیر بسیار آلوده ای تحویل می گیرد آن را پاستوریزه می کند بعداز استوریزاسیون عمر شیر خیلی کوتاه است حتی اگر دمای پاستوریزآسیون بالاتر از حد معمول ببریم وواقعا تعداد زیادی از میکروبها کشنده شوند باز نمی توانیم شیری با عمر نگهداری کافی داشته باشیم. زیرا برخی از آنزیمها از قبیل پرومتازها نسبت به حرارت پاستوریزاسیون مقاوم هستند وچون در شیرخام اولیه زیاد بوده. در شیر پاستوریزه زیاد خواهند بود وبه همین دلیل به انزیمها می توانند Pr را تجزیه کنند که نتیجه آن منعقد شدن شیر است. اگر از شیرهای بسیار پاکیزه وبهداشتی شیر پاستوریزه درست کنیم ممکن است این نوع شیر مدت زیادی در یخچال قابل نگهداری باشد حتی ۵ هفته یا بیشتر ولی گاهی اوقات ملاحظه می شود بعضی از شیرها بعداز ۲تا ۱روز در داخل یخچال خراب می شوند وعلت آن فعالیت آنزیمی است. آنزیمهای ترکیبات آلی از نوع Pr  که توسط زنده شوند می شوند ومانند کاتالیزور واکنشهای بیوشیمیایی عمل می کند . اولین آنزیم در شیر در حدود ۱۱۸ سال پیش شناسایی شد که نام لالتوپراسید آز است واز نظر کمی مهمترین آنزیم شیر است بعدا آنزیمهای دیگری شناخته شدند وسپس طبقه بندی بین المللی وتعیین کد – معمول کشت که آشنائی با اعداد موجود در کد بایس می شود که بدانیم آنزیم به چه گروهی تعلق دارد و منشا چه تحولاتی می تواند باشد. مهمترین آنزیمهای شیر را می توان در دوگروه ۱- هیدرولازها و ۲- اکسیدوردوکتازها قرار بدهیم.

هیدرولازها ترکیبات معینی را هیدرونیز می کنند مثل تیپاز که چربی را هیدرونیز کردن وباعث تندی می شود وپروتناز که  p r ها را هیدرولیز می کند وپینید واسید آمینه می تواند تولید کند یا فسفاتازقلیائی . ولی آنزیمیهای گروه ۲ موجب اسیدآسیون واحیاء می شود ومعمولا مزه شیر وفرآورده ها آنرا تغییر می دهند فعالیت هر آنزیمی در ارتباط نزدیک با    PH  محیط ودرجه حرارت است. در دمای معینی و P H مشخصی هر آنزیمی می تواند به بیشترین سرعت هیدرولیز کننده گی ویا اکسید آسیون واحیاء برسد. ازاین خاصیت نیز استفاده های زیادی می شود. بعضی از آنزیمها نسبت به دما حساس هستند مثل لیپازها که معمولا در دمای پاستوریزاسیون غیر فعال می شوند وآنزیمهای دیگری وجود دارد که به دمای بالا مقاوم هستند حتی نوعی پروتتیاز شناسی شده که می تواند در شیر استریلیزه فعالیت کند. آنزیمهایی وجود دارند که باکتری کش می باشند به این معنی که به دیواری سلولی انواعی از میکروبها حمله شده ودر آنجا حمل هیدرولیز انجام می دهند وموجب می شوند که میکروب قدرت تکثیر رااز دست بدهد. دراین معقوله سعی می شود که ویژگیها وعمل آنزیمهای شیر بررسی شود.

  • لیپازها: همانطور که گفته شده تری کلسیریدها را تجزیه نموده واسیدهای چرب وبخصوص اسیدهای چرب زنجیر کوتاه یعنی اسیدهای چرب با جرم ملکولی که مثل اسید بوتیریک آزاد می کنند به همین دلیل طعم شیر وفرآورده های آن بخصوص فرآورده های چرب تند می شود. لیپاز طبیعی شیر به مخشاء گریچه های چربی متصل است وبه همین دلیل به آن لیپاز غشائ نیز می گویند. که PH مطلوب آن ۲/۹ ودمای مناسب ۳۷درجه است لیپاز نسبت به خود حساس است اما چربی شیر از آن محافظت می کند فلزات سنگین بخصوص مس فعالیت آن را کاهش می دهد. نمکها نیز مثل Madea  ومنیزیم آن را غیر فعال می کند. گاهی ممکن است در شیر پاستوریزه لیپاز فعال مشاهده شود دلیل آن میکروبهای مقاوم به حرارت بعداز پاستوریزاسیون آن را ترشح می کند گفته می شود که لیپاز های میکروبی از لیپازیی طبیعی شیر نسبت به حرارت مقاوم تراند.

فسفاتاز قلیائی Alcalin  phosphatse  : این آنزیم می تواند اتصال اسپرهای اسیدفسفریک ورادیکالهای هیدرواکسید رادر ترکیباتی مانند کلسیر وفسفاتاز به فتیل فسفاتاز راهیدرولیز نماید. در شیر دونوع فسفتاز وجوددارد اسیدی وقلیایی – فسفاتاز اسید در  PH 5/4 وفسفاتاز قلیائی در PH 6/9  حداکثر فعالیت خودرادارا هستند. فسفاتاز قلیائی در شیر به غشاء گریچه های چربی متصل است واین آنزیم یک کلیکو pr می باشد. همچنین دارای z n می باشد یک متالوانزیم است. این آنزیم در ۶۲درجه به مدت ۲۰دقیقه ودر ۷۲درجه در زمان ۱۵ثانیه غیرفعال می شود به همین دلیل در کنترل کیفیات کفایت پاستورایزاسیون شیر اهمیت دارد زیر دما وزمان پاستوریزاسیون باید طوری باشد که بتواند تمام میکروبهای بیماری زا را از بین ببرد مقاومترین میکروب بیماری زا میکروب سل است که معمولا در ۷۲درجه سانتی گراد و ۸ثانیه ازبین می رود بنابراین اگر شیر را طوری پاستوریزه کنیم که فسفاتاز قلیائی که بدون استثناء در تمام شیرهای خام وجوددارد وغیر فعال شود می توانیم نتیجه بگیریم که این آنزیم نشان دهنده این است که تمام میکروبهای بیماری زای احتمالی که در شیر بوده اند نابود شده اند برای آزمایشگاه بسیار دشوار وپرهزینه است که فعال بودن یا نابودی زیادی میکروب بیماری زا را آزمایش کند ولی با اندازه گیری فعالیت یک آنزیم می توان مطمئن شود که شیر سلامت خودرا به دنبال عمل حرارتی بازیافته است به همین دلیل در آزمایشگاه های شیر پاستوریزه درست بعداز پاستوریزاسیون نمونه برداری کرده وفعال بودن یا نبودن این آنزیم را آزمایش می کنند وقتی که به این نتیجه رسیدن که در شیر فسفاتاز فعال وجود ندارد می توانند نتیجه بگیرند که کلیه میکروبهای بیماری زا اگر هم بوده اند دیگر وجود ندارند. فسفاتاز قلیائی نسبت به یونهای منیزیم – منگنز وکلسیم فعال بوده وبه وسیله ید غیر فعال می گردد. در اواخر دوره شیردهی مقدار آن زیاد می شود. ودر زمستان فعال تر است شیرهای دامهای مبتلا به ورم پستان دارای مبتلا بیشتر از این آنزیم می باشد. میکروبهای این آنزیم را ترش می کند که ممکن است یعضی از آنها قادر باشند که دما و زمان پاستوریزاسیون را تحمل نماید. واحتمال دارد درست بعداز پاستویزاسیون تست فسفاتاز قیفی اما بعد از چند روز مثبت شده باشد. البته در تجربه ای که در کار شیر پاستوریزه تهران به مدت چندماه صورت گرفت حتی بعداز یک هفته درهیچ یک از نمونه ها فسفاتاز فعال مشاهده نشد. فسفاتاز اسیدی نسبت به حرارت مقاوم وچندان اهمیتی ندارد.

پروتئازها: این آنزیم به اتصال دولشیه حمل می کنند وپیشرواسیدها آمینه آزاد می کند ونتیجه این فعل انفعال انعقاد شیراست وبه این عمل p rotcolgsis  می گوئیم. دمای مناسب پروتئیاز ۳۷درجه است اما بعضی انواع آن در سرما نیز فعال اند گرچه بیشتر پروتئیاز ها در ۷۰درجه در ۱۵دقیقه غیر فعال می شوند اما مواردی مشاهده شده که در شیر استریلیزه این آنزیم به صورت فعال دیده شده است وعلت انعقاد یا ژله ای شدن شیرهای استریلیزه در اکثر موارد فعالیت این آنزیم ها است البته باید توجه داشت که فعالیت آنزیمی که به شدت حرارت دیده هرگز با فعالیت آنزیم حرارت ندیده برابری نمی کند.

لیزوزیم Lysozjme  : این آنزیم باعث تجزیه وقطع اتصال قندهای ازت دار ساختمان غشاء برخی میکروبهای شود بنابراین اثر میکروب کشی دار بخصوص میکروبهای گرم مثبت را به سادگی ازبین می برد. پاستوریزاسیون شیر بین ۳۰تا۵۰% آن را از بین می برد این آنزیم در سالهای اخیر مورد توجه قرار گرفته . زیرا مقدار آن در شیر مادر به مراتب پیش از میزان در شیر گاو است وبه همین دلیل شیرهای خشک در تغذیه نوزادان خود به خود مقدار بسیار کمی از این آنزیم دارامی باشد. ثابت شده که این آنزیم تنها به هضم کازئین کمک می کند بلکه از بروز عفونت در نوزادان جلوگیری می کند وبه همین دلیل اخیرا برخی از سازمانهای بین المللی توسعه می کنند که این آنزیم حتما به شیر خشک نوزاد اضافه شود. غیراز آنزیمهای گفته شده آنزیمهای دیگر در شیر وجوددارد مثلا لاکتوپراسیداز- کاتالاز که قادرند دمای پاستوریزاسیون را تحمل نمایند این آنزیمها می توانند باعث آزاد شدن O از موادش آب اکسیژن شوند.

میکروبهای شیر: میکروبیولوژی شیر موضوع کتابهای فراوانی بوده است اما میکروبهای شیراز دو نقطه از نظر در صنعت دارای اهمیت هستند . اول از نظر بهداشتی – تکنولوژیکی . اولا هرچه قدر که شرایط اسپتیک در دوشش رعایت شود گرچه می توان شیری با میکروبی کم بدست آورد واما به هیچ وجه نمی توان شیر کاملا استریل خام تهیه کرد ولی اگر پستان گاو ضدعفونی شود وبرخی نکات بهداشتی رعایت شود. میکروبهای اولیه شیر می تواند خیلی کم ودر هر حدود ۱۰۰عدد در میلی لیتر باشد. بنابراین باید سعی کنیم ازاین مقطع تاتحویل شیر به کارخانه جلوی رشد میکروبها گرفته شود واز ورود میکروی به وسیله آبها و وسائل آلوده یا انسان جلوگیری شود هیچ تکنولوژی وهیچ متخصصی نمی تواند ازیک ماده اولیه بدوغیر بهداشتی محصولات بهداشتی تولید کند. وقتی راندمان وکیفیت درحد بالا خواهدبودکه از ابتدا میکروبهای شیردر سطح پائینی قرار داشته باشد. قبل از هر چیز راجع میکروبهای که می توانند در شیر وجود داشته باشد به اختصار صحبت می کنیم

کپکها:  از گروه قارچها محسوب می شوند چندسلولی بوده وبه کلاسهای زیر تعلق دارند. ۱-سیتومیتها – فیکومیتها – آسکومیستها وقازچهای ناقص در ضمن از برخی ازاینها فقط جنسهای محدودی ممکن است در شیر دیده شود تمام کپکها شدید هوازی بوده وبنابراین در سطح محیط کشت رشد می کنند کپکها قادرند اسیدلاکنیک که عامل ترشی شیر است رابه مصرف برسانند و  PH شیرهای ترش را بالا ببرند وکپکها لیپاز و پرومتاز را ترشح می کنند وبه سادگی درپاستوریزاسیون ازبین می روند. برخی اوقات در برخی از پنیر تغییراتی بوجود می آورند.

مخمرها:  برخلاف کپکها تک سلولی بوده معمولا قندرا تخمیر کرده والکل وگازکربنیک ایجاد می نماید برخی از مخمرهای که ممکن است در شیر یافت شوند عبارتند از ساکارومیسس فرژیلیس ساکارومیسس لاکتین . این مخمرها می توانند باعث ایجاد گاز وبادکردن برخی از محصولات بشوند وچون به راحتی محیط ها نمک دار را تحمل می کنند حتی می توانند در مثلا ظروف حاوی لخته ها که در اب نمک نگهداری می شوند گاز ایجاد نمایند. از مخمرها در تولید محصولاتی مانند کفیر استفاده می شود همچینین ازبرخی از آنها برای تولید الکل از آب پنیر استفاده می شود. واین یکی از راههایی است که اب پنیر را می تواند تبدیل به این محصولات باارزشی نمود.

باکتریها: مهمترین میکروبهای موجود شیراند مهمترین آنها به خانواده لالتوباکتری یایسه تعلق دارد که عبارتند از باکتری لاکتیلی استریتوکولرها- ولاکتوباسیها برخی از این میکروبهادر تولید محصولاتی مانند ماست کاربرد دارد بعضی از باکتریهای لالتیکی می توانند مواد مانند   Misin  ترش کنند که این مواد به نوبه خود ضدباکتری بوده و می تواند از رشد میکروبهای خاصی مثل میکروب سل جلوگیری کند. استرپتوکوکوهای زیادی در صنایع شیر کاربرد دارند که برخی از آنها می توانند باعث ایجاد عطر و طعم مطلوب در محصولاتی مانند کره شوند. لاکتوباسیلها به صورت ترموفیل مانند میکروبهای مایع ماست ویزوفیل در شیر که اولی در ۴۵درجه سانتی گراد ودومی در ۳۰درجه سانتی گراد بخوبی رشد می کنند به غیراز این نوع میکروبها می توان از میکروبهای گروه کلی فرمها که لاکتورز را تخمیر می کنند وگاز تولید می کنند وووجود آنها دلیل برغیربهداتشی بودن شیر است.کلی فرمها در پاستوریزاسیون ازبین می روند وبه هر حال در شیر پاستوریزه یافت می شوند چون از طریق هواوارد می شود اما یکی از آنها به نام  Ecole  درای منشائ مدفوعی است. اگر در شیر باشد در نتیجه دستان آلوده باخط تولید خط را آلوده نموده بعضی انواع  E  cew  نیز بیماری زا می باشد. گروه دیگر میکروبها میکروبهای بیماری زا مانند سالموندرا عامل تیفوس – باسیل – دیفتری – اسهال خونی . واز این خیلی شایع تر میکروی سل- تب مالت – مخصوصا میکروب تب مالت دارای اهیمت است وبرمبنای بعضی از آمارها ۱۰% از کل جمعیت آلوده دنیا در ایران وجود دارند. مواردی دیده شده که نصف یک جمعیت گوسفند به این بیماری مبتلا بوده وبه همین دلیل مصرف پنیرهای که از شیر خام درست شده ودوران رسیدن را طی نکرده اند وهمچینین مصرف بعضی محصولات قنادی از قبیل کیکهای خامه ای که خامه آنها پاستوریزه نشده می توانند منشاء انتقال عامل بیماری ودر نتیجه بیماری مصرف کننده شوند. غیزاز این میکروبها باکتریهای نیز وجود دارند که ساپروفیت می باشد تولید کننده پروتئیاز واز برخی از آنها تونسته آنزیمهای مانند آنزیم مورد استفاده در پنیر سازی جدا نمایند.

رشد باکتریها در شیر:  در طول ۲تا۳ ساعت بعداز دوشش میکروبهای شیر زیاد نمی شوند البته به شرطی که شیر در شرایط بهداشتی نگهداری شود به این دوره فازباکتریسید  B   octericidal  phasc یعنی شیر دارای دفاع پیولوژیکی طبیعی است که می تواند در مقابل رشد میکروبی مقاومت کند این پدیده مربوط است به حضور مواد به نام lactenins  لاکیستها از نوع  Pr  بوده ودارای انواع مختلفی بوده و L1,L2,L3   مشخص می شوند هرنوع لالشین روی میکروب مخصوصی موثر است مثلا بعضی از استریتولوکوها اثری گزار برخی از محققین لالیسنها رااز جمله آنتی بادیها می توانند علت فعالیت ضدباکتریهای شیر تازه مربوط است به عبور از خون به شیر مثلا آغوز از این نظر بسیار غنی است لاکیستها براثر مرور زمان غیر فعال می شوند وهر چه قدر دمای شیر کمتر باشد این ترکیبات دیرتر غیر فعال می شوند به همین دلیل تاکید می شود که سرد کردن شیر تاحد ممکن به سرعت وبعداز دوشش صورت بگیرد که لاکینها بتواند تامدتها اثر ضد باکتری خودرا ادامه داده واز افزایش میکروبی در شیر جلوگیری کنند اگر شیر از زمانی سرد کنیم که دگیر لاکیسنها فعال نباشند نتیجه مورد نظر کسب نخواهد شد مثلا شیرهای که به مراکز جمع آوری منتقل می شود وبعد در آنجا سرد می شوند دارای چنین ویژه گی می باشند ودر پایان این بحث اضافه می شود که شیر برای رشد اکثر میکروبها محیط خوبی است زیر همه مواد تغذیه رشد را دارا می باشد. می بینیم که بعضی از میکروبها به تنهایی به خوبی رشد نمی کنند این میکروبها فعالیتهای پروتیتو لیتکی خوبی نداشتند ونمی توانند موارد ازت مورد نیاز خودرا از Pr  شیر درست کنند علت اینکه گاهی از اوقات به جای ۱ میکروب یا چند میکروب برای تولید محصول معینی مورد استفاده قرار می گیرد. جز این نیست که این دومیکروی زمینه رشد یکدیگر را فراهم می کند. در تولید ماست از دو میکروب استفاده می شود یکی PH  را کم می کند ودر نتیجه محیط شیمیایی برای فعالیت دیگر آماده می شود ودیگری به نوبه خود  Pr  تجزیه کرده اسیدهای آمینه برای تغذیه میکروب اولی به وجود می آورد به حالتی که دومیکروب به یکدیگر کمک می کنند سمبپوز symbiosis  وضد این می شود  Antagonism  در شیرهای استریزه به دلیل این که حرارت شدید موجب می شود اتصالهای ضعیف در ساختمان  Pr  بشکند ومواد ازت باجرم ملکولی کم آزاد شود زمینه برای رشد میکروی فراهم تر است به عنوان مثال اگر میکروبهای در شیر خام واستریلیزه کشت دهیم می بینیم که در شیر استریلیزه بهتر رشد می کند.

شیرهای طعم دار ‌ Flavoure  milk  : شیرهای طعم دار به گروهی از محصولات گفته می شود که استریل می شود گرچه در مورد بعضی از شیرهای طعم دار مثل شیرکاکائو نوع پاستوریزه نیز ممکن است تهیه شود اما تا این شیرها برای مدت طولانی قابل نگهداری هستند ماده اولیه ممکن است پرچرب یا کامل – نیمه چربی یا بی چربی بسیاری از مردم بخصوص کودکان مصرف  این نوع شیرها تمایل زیادی دارند گرچه ممکن است که به شیر محلی تمایل مصرف نداشته باشند. به همین دلیل در کشور ما بعضی از کارخانه ها از چندسال پیش شیرموز – شیرنارگیل تولید می کردند واخیرا قرار است طیف وسیعی تر از این محصولات درست شود البته چون امکان سنج رنگ وماهیت رنگی که به کارمی رود برای آزمایش کنترل دشوار است قرار براین است که در تولید شیرهای طعم دار از رنگ استفاده نشود ودر حالی که در همه کشورها در کنار طعم خاص مثلا موز رنگی که قلیائی کننده موز باشد نیز بکار می رود. ولی معمولا سه نوع رنگ در بازار ها پیدا می شود  اول رنگ طبیعی دوم رنگ مشابه طبیعی مثلا از همان منبع مثلا توت فرنگی بدست نیامده اما از منبع طبیعی دیگری حاصل شده ودارای همان ویژه گی است به این رنگها    Identhcal  در کنار این دونوع رنگ رنگ نشز شده وجوددارد قیمت این سه نوع رنگ بسیار متغیر است مثلا از کیلو

۲۰۰۰تا ۶۵۰۰۰ تومان وچون وقت وسایل ما در حدی نیست که بتوانیم منشاء رنگ را شناسایی کنیم تصمیم گرفته شده از ترکیبات طعم دار بدون رنگ استفاده شود وما نمی دانیم که آیا مصرف کننده روبرو خواهد شد یا نه به هر حال با توجه نوع محصولات در اینجا طرز تهیه شیر کاکائو شرح داده می شود. معمولا از شیر نیم چربی با ۱تا۵/۱ چربی استفاده می شود ومعادل ۵/۱ تا ۲% شیر به آن کاکائو کاملا محلول و ۵تا۶% ساکاروز اضافه می شود وبرای متعادل نمودن بوی کاکائو مقادیر بسیار کم وانیل وکلر سدیم لازم است ضمن باید یک ماده پایدار کننده که بتواند کاکائو را به حالت سوسپانسیون نگهدار به شیر اضافه شود پیشنهادی شود که به عنوان پایدار کننده از آرژیتاسدیم یا پکتین به مقدار ۵/۰تا۱% استفاده شود اگر از نشاسته خالص استفاده شود مقدار آن می تواند ۴%تا۵% باشد با توجه به درصدهای فوق برای یک مقدار معین شیر اول محاسبه می کنیم ماده طعم دار چقدر پایدار کننده وچه میزان ساکازور لازم است بعدهمه آنها رادر یک را شیر مورد نظر حل می کنیم . این کار رادر ۷۰درجه به مدت ۲۰دقیقه انجام می دهیم به این ترتیب یک کنسانتره بدست می آید آن را با ۱۰/۹ بقیه شیر در یک ظرف دارای به هم زن مخلوط می کنیم دوباره مخلوط رادر ۸۵درجه برای ۳۰تا۴۵دقیقه حرارت می دهیم بعداز دستگاه هموژن عبور می دهیم وبعداز بسته بندی در بطری عمل استریل رادر ۱۱۵درجه به مدت ۲۰دقیقه عملی می شود کاکائو – قهوه – کارامل می توانند شرایط استریل را تامل کنند ولی اگر بخواهیم از میوه جات اسانس یا آب میوه جات قادر نخواهد بود شرایط سخت فوق را تحمل کنند به همین دلیل آنها را جداگانه استریل می کنند وبا بقیه مواد مثل مواد مثل شیر مخلوط می نمایند مثلا می توانیم با استفاده از روشهای قشائی اب میوه جات رااز نظر میکروبی سالم سازی نمائیم بعددر شرایط اسپتک آب میوه وبقیه شیر که حرارت دید با هم مخلوط شوند. اصولا در چند سال اخیر بااستفاده از روشهای غشائ یا  Membrance  proccsinss مثلا استریل در سرما برای برخی از مایعات محقق شده.

سایر روشهای نگهداری شیرهای معدنی: بیشتر روشهای که در این قسمت به آنها اشاره می شود ممکن است هنوز در مرحله تحقیق باشد وبه ذکر آنها می پردازیم.

اسید زدائی شیر   Deasidificatiam  : هر دامداری بخصوص در تابستان با مسئله خکش شدن شیر روبرو شود بخصوص شیرهای جمع آوری شده با توجه به مشکلاتی که وجود دارد ممکن است متحمل ترش شدن نسبی بشود یعنی قسمتی از لاکتوز به اسید لالیتیک تبدیل شود چنین شیری نمی تواند فرآیند حرارتی را تحمل کند جتی پاستوریزاسیون را وهماره یکی از مشکلات کارخانجات با شیرهای که اسیدیته آنها بالا رفته است چه کند مثلا کارخانجات ما اسیدیته بالای ۱۶درجه را نمی پذیرد وبرخی فروشندگان این نوع شیرهای برای خنثی سازی اسید به نوع شیرها کربنات سدیم وجوش شیرین ویا حتی سوداضافه می کنند به این ترتیب اسیدیته کاهش می یابد. افزودن سه ماده فوق به شدت ممنوع است زیر زمینه کننده گی شیر وایجاد میمومیت در مصرف کننده زا بوجود می آورد بنابراین همیشه این امر مطرح بوده که برای جلوگیری از دور ریختن آن از چه روشی استفاده شود. اگر شیر در پنیرسازی یا کره سازی قرار گیرد می توان اسیدزدائی ویا حذف اسید را انجام داد به شرطی که برای خنثی سازی اسید از مشتاقات منیزیم استفاده شود آن هم به صورت محاسبه شده یعنی باید به میزانی مشتاقات منیزیم اضافه شود که  PH  از ۶/۶ تجاوز نکند مواد قلیائی معمولا به شیرمزه تلخ ونامطلوب منتقل می کند سعی شده که به وسیله عبور یک جریان مقاوم الکتریکی اسیدزدایی انجام شود واین روش برای شیر پنیرسازی وکره سازی مجاز می باشد با وجود این تنوانسته است موقعیت  تجاری بزرگی کسب نماید.

استفاده از مواد آنتی پستیک : مدتها است برخی از کارشناسان FAO به کشورهای که فاقد زنجیره  سرمائی می باشد  پیشنهاد می کند برای جلوگیری از خراب شدن شیر از روشهای خاصی استفاده نمایند مثلا پیشنهادی شود از مقدار کمی آب  H2O2 و تیوسیانیات سدیم استفاده شود که سیستم لاکتوپراسید آز فعال شده وقتی که این سیستم فعال می شود می تواند جلوی رشد میکروبها را بگیرد حتی توانسته اند کل میکروبهای موجود در شیر را از بین ببرند ولی براساس تعریف شیر که در ابتدای درس داده می شود به هیچ کس نباید چیزی به شیر اضافه یا کم کند تا زمانی که برای فراوری به کارخانه داده شود به همین دلیل بسیاری از کشورها از این روش استفاده نمی کنند اما مدافعی آن می گویند که H2O2 بی خواست زیرا تجزیه می شود وتنوسیانیات در شیر وجود دارد به هر حال این بحث به جای نرسیده اما می توان موضوع پروژه های تحقیقاتی باشد به هر حال کاربرد آنتی سیلیک مادر بسیاری از کشورها ممنوع است در ایتالیا افزودن H   ۲O2 1% یا کمتر برای مصارف خاص مجاز است همچنین در بعضی از نقاط شیر را تحت فشار O  نگهداری کردن وزمان نگهداری آن طولانی بوده است. پس بطور کلی باید چنین نتیجه گرفت که با توجه به شرایط کشور کاربرد هر نوع آنتی سپتیک باید ممنوع باشد. زیرا ما نمی توانیم که واقعا چه ماده وبه چه میزانی به شیر اضافه شده در عوض برای حفظ کیفیت شیر در کشور انجام می دهند ودر بعضی از دامداری های ایران مرسوم است وعبارت است از: ۱- رعایت بهداشت در دوشش- نگهداری – وانتقال شیر ودر کنار آن سردکردن سریع بعداز دوشش زیرا روشهای دیگر در کشورهای جواب داده که اکثریت مردم وتولید کنندگان بی سواد هستند وراه اعمال دستورات بهداشتی را نمی دانند.

استفاده از امواج یا تشعشع پرتوها : دراین زمینه استفاده از امواج مافوق صوت  ultrusuine  مدتها مورد مطالعه بوده وتحقیقات نشان داده که امواج مافوق صوت میکروبها کاهش می یابند اما باعث استریل کامل نمی شود زیرا همه میکروبها نسبت به همه امواج تاثیر برابر مشابه ندارند مثلا امواج فوق می تواند  Bccolc  وسالموندا از بین ببرد اما اتریتولرکوها ومیکروب تب مالت وسل بطور نسبی نه کامل ازبین می رود امواج صوتی باعث تقسیم کوبچه های چربی وتغییر وضع فیزیکی pr  می شود علی رغم مدت زیادی روی این روشها کار می شود تاحال موقعیت صنعتی پیدا نکرده اند ومشخص شده که  pr  شیر عامل حافظ از  Mo  در برابر امواج صوتی می باشد البته بعداز دهها سال تحقیق اخیرا سلسله پژوهشها با استفاده از دستگاههای بهتر شروع شده است غیر از امواج مافوق صوت از امواج ماورای بنفش مسئله مهم اشعه اهی یکنواخت است که همه شیر را استریل کند. قابلیت امواج ماورای بنفش ضعیف است وچاره ای نیست جزاین که ان نوع اشعه برروی کم ضخامت شیر تاثیر کند ودر نتیجه بزرگ و سرمایه لازم برای ساخت آنها زیاد می شود ازاین گذشته امواج ماورای بنفش برروی  VT   تاثیر دارد سعی شده که همه از امواج ماورای بنفش ومادون قرمز بطور توام استفاده شود ولی این روش نیز علائم ورود به صنعت موفق نشده است غیر از امواج نامبرده از امواج یونیزه کننده نیز استفاده شده این نوع امواج برروی غذاهای گوشتی وسبزیها تاثیر خوبی دارد ودر مورد شیر چندان موفق نبوده زیرا اولا باید از اشعه های استفاده شود که روی الکترونها ونه پرتون ساختمان میکروبها عمل کند زیرا اگر یک اشعه برروی یک پرتون ویا هسته اتم عمل کند وباعث از کار انداختن یک ملکول ودر نتیجه میکروب حاوی این ترکیبات باشد در آن صورت اتمی که اشعه دریافت کرده رادیواکتیو می شود ومی دانیم که مصرف مواد رادیواکتیو خطرناک است به همین دلیل بیشتر از اشعه  X  ، گاماویا امواج  ß استفاده شود. اشعه X از بمباران فلزاتی باوزن اتمی بالا به وسیله یک رشته الکترون که با سرعت زیاد جابجامی شوند بدست می آید. اشعه گاما از بعضی از عناصر رادیواکتیو مثل کبالت ۶۰ویا سزیوم ۱۳۷ حاصل می شود اشعه گاما شبعه اشعه X است ولی طول موج آن ۱۰بار کوتاه تر است به همین دلیل  نفوذ آن شدید است همچنین رشته الکترونیکی ترسیع شد که امواج ß را بوجود می آورند وبه وسیله تسریع خطی ایجاد می شوند مورد استفاده قرار گرفته اند ازاین جمع اشعه X قرار اشعه گاما، نفوذ خوبی دارد وروی نمونه های پرحجم خوب عمل می کند اما بیش از حد فعال است ودر صورت استفاده از اشعه گاما باید احتیاط زیادی را رعایت کرد وبه همین دلیل کار کردن مشکل وپرهزینه است ضمن از کبالت ۶۰که در صنایع غذایی استفاده وسعی دارد بهره ببریم هر سال حدود ۱۵% آن از دست می رود که باید تجدید شود برای این که این بحث تمام شود به آثار پرتوها برروی ترکیبات شیر اشاره شود زیرا باید وقت شود که هر فرآیندی که انتخاب می شود ببیینم که اثر فرآیند برروی ترکیبات اساسی شیر چگونه است مثلا نمی توانیم به بهانه سالم سازی غذا ارزش غذائی رااز بین ببریم ثابت شده که انواع پرتوها بعضی اتصالات اسید چرب را قطع می کند این امواج برروی P  r وبخصوص P r دارای اسید آمینه گوگرد دار تاثیر گذاشته آنها را متلاشی می کند وگاهی  H2S تولید می کند ثابت شده که بعضی امواج لاکتوز را تجزیه کرده وبرخی اسیدها و آلوده های را بوجود می آورد همچنین بعضی از  VT مثل  E,C,B,A  کمی حساسیت نشان می دهند اما اگر اشعه ودوزاشعه قوی باشد و VT بیشتر تغییر می کند وهمان طور که اشاره شد MO مثل سود منالن وسالمونلا بسیار حساس اما کپکها وقارچ ها وپرسیورها جهت اشعه بسیار قوی از بین مب رود وبرروی کیفیت غذا اثری گذارد. سعی شده دوز اشعه کم شود واز پاستوریزه استفاده شود وبطور توام استفاده از اشعه وپاستوریزاسیون برای رسیدن به استریل به این روش  Radiou pasu  می گویند که این موقعیت چندانی کسب نکرده پس بطور خلاصه با وجودی که پرتوها در مورد میوه جات در باره تمام مواد جامد موقعیت داشته انداما چون شیر  دارای چندین فاز می باشد مثل فاز چرب یا فاز  P   r وفاز محلول اشعه نمی تواند به صورت ساده وکنترل شده مورد استفاده قرار گیرد .هنوز این روشها نتوانسته را با پاستوریزاسیون نه با استریل رقابت کند.

شیرهای غلیظ : شیرهای غلیظ تحت عنوان  curentrated milk cahcentroted  Milk  با شیرهای کنسانتره از اواسط قزن گذشته درست می کردند البته در آن موقع به این نوع شیرها  condensed  Milk  یا شیر کندانسه می کشند وقتی در ترکیب شیرها ی کندانسه شکرنیز به کار می رفت آن هم به میزان ۴۲% وزن نهایی محصول طبیعی است وقتی که شیری ۳۲-۳۰% ماده خشک ناشی از شیر و ۴۲-۴۵% شکر داشته باشد این شیر دارای آن چنان فشار اسمزی است که هیچ میکروبی به جز کپکها نمی توانند برروی آن رشد کنند. کپکها هم فقط در صورت فراهم بودن شرایط ودر سطح محصول ودر حضور هواقادر به رشد هستند بنابراین اولین شیرهای غلیظ مثل مربایی شیر تلقی می شوند وبه عللی که گفته شد به آنها  swetend  یا شیر غلیظ شیرین می گفتند . بعدها در قرن گذشته نوع دیگری شیر غلیظ درست شد که فاقد شکر بود وبه این نوع شیرها on swetened carrcohtioled  Milk  وهمچنین  evaporoted  Milk  می گویند. طبعا چون در شیرها قند وجود ندارد وفشار اسمزی کم است حتما باید استریل باشد. بنابراین شیر غلیظ شیرین غیراستریل وشیر غلیظ غیر شیرین حتما فرآیند استریلیزاسیون را تحمل می کند. در کشور ما شیر غلیظ شیرین تولید نمی شود . گرچه بسیاری از واحدهای صنعتی چنین برنامه ای داشته شیر غلیظ شیرین استریل نیز تهیه نمی شود. اما شیر قبل از خشک کردن حتی غلیظ می شود. فعلا ما در کارخانه شیر پاستوریزه تهران ودر مغان خط تولید خشک را داریم ودر هر دو این کارخانه ها سیستم تغلیظ قبل از خشک کردن وجود دارد علت این امر این است که تغلیظ شیر به کمک خلاء باعث می شود. که حداقل انرژی برای جداکردن آب حذف شود. پس تا آنجا که امکان داشته باشد شیر را غلیظ می کنیم وبعد به داخل برج خشک کن می فرستیم البته بنابه دلایلی از ماده خشک خاصی بیشتر شیر را غلیظ نمی کینم زیرا در غلظت های بالا لاکتوز متبلور می شود ومحصول نهایی دارای بافت شنی می گردد. معمولا در هر ۲نوع شیر غلیظ شیرین وغیر شیریم ۵/۹ تا ۹ % چربی داریم البته چربی شیر غلیظی که خشک می شود تابعی است از نوع محصول که تولید می کنیم به عنوان مثال اگر شیر بی چربی نیز مقداری چربی در حدود ۱% وجود دارد. در مورد تنظیم ترکیبات شیر قبل از تغلیظ راههای وجود دارد ومعمولا از فرمول های استفاده می شود. ولی این محاسبات را به وقت دیگری موکول می کینم ودر این بحث راجع به تحولاتی که شیر بعداز تغلیظ پیدا می کند صحبت می کینم قبل از هرچیز باید توجه کرد که شیر غلیظ باید از شیر خام تهیه شود که کیفیت ممتاز داشته باشد هرگاه کمی شیر اولیه ترش شده باشد قادر نخواهد بود شرایط پاستوریزاسیون وبا تغلیظ را تحمل کند پس این نکته رابه خاطر می سپاریم که در تولید این نوع محصول از بهترین ماده اولیه استفاده کنیم بعدا باید از نظر ماده خشک وچربی شیر را طوری استاندارد کنیم که وقتی که آن را غلیظ کردیم به فرمول از پیش تعیین شده برسیم مثلا ممکن است از ۱۰۰کیلوگرم شیر ۷۵کیلوگرم آب جداسازیم بنابراین کلیه ترکیبات شیر ۴بار غلیظ می شوند ودر چنین حالتی امکان تنظیم مواد وجود ندارد وتنظیم چربی وماده خشک بی چربی باید قبلا صورت گرقته باشد برای رسیدن به این هدف فرمول های وجود دارد که در جای خود به آن اشاره خواهیم کرد. اما قبلا نبینم عملیات واحد تغلیظ چه تغییراتی رادر پایداری شیر به وجود می آورند وقبل از این تغلیظ انجام شود. شیر استاندارد شده پاستوریزه می شود بنابراین شیر غلیظ دو ۲مرحله حرات را متحمل می کند.

  • وقتی است که می خواهیم میکروب های احتمالی بیماری زا را از بین ببریم.
  • حرارتی است که در حین تغلیظ وجداسازی آب به شیر داده می شود.

آثار تغلیظ برروی خواص شیمیایی وترکیبات شیر:  وقتی شیر را تغلیظ می کینم میسل ها بزرگتر می شوند به علت این است که بخش از کلسیم محصول به کلسیم کلوئیدی میسل تبدیل می شود هر چه میس درشت تر شود . آبگیری آن کمتر می شود وبه همین دلیل این نوع پروتئینها به سرعت می توانند در اثر عوامل خارجی رسوب کنند زیرا هرچه ابگیری بیشتر باشد ثبات بیشتر خواهد بود از طرف دیگر تغلیظ موجب می شود که تعداد اتمهای هبدوژن در واحد حجم زیاد شوند به همین دلیل است که اگر PH شیر غلیظ را اندازه گیری کینم خواهیم دید که با افزایش ماده خشک  PH  دریجا کاهش می باید هرچه که PH کمتر شود. حلالیت کلسیم کلوئیدی بیشتر می شود پس در آن واحد ۲پدیده متناقص شکل می شود. که اول عبارت است از کاهش   P H دوم اندازه میسل ها محلول ۱- [ c]   [ H]+  —-    PH —-     Ca —    Ca

۲- [ C]  ca —- ca  —–    Miceles  —–  Hydrat

Tation                                    PH Milk= 6.6                         Ts= 12%              PH c.Milk=6.3

Ts= 48%

نسبت کلسیم محلول کم می شود اما مقدار مطلق کلسیم محلول زیادمی شود. ممکن است در شیر غلیظ اندازه میسل های کازئین به ۳۰۰۰ نانومتر نیز برسد به همین دلیل به راحتی می توان این نوع میسلها را با میکروسکوپ الکترونیک ملاحظه کرد. البته برای این که افزایش اندازه منجر به رسوب فواد شیر را قبل از غلیظ کردن حرارت می دهیم . این حرارت مقدماتی ثبات شیر رادر برابر عمل تغلیظ بالا می برد. دما و زمان حرارت مقدماتی شیر شدید است مثلا ممکن است این کادر ۸۵درجه به مدت نیم ساعت ویادر شرایط  UHT  انجام می شود. یعنی ۱۴۰درجه این درجه حرارت مقدماتی موجب خواهد شد که کمپلکس خاصی در شیر تشکیل شود که این کمپلکس مانعی است در برابر به هم خوردن ثبات شیر غلیظ شده

pre- headting  [ ۱۵۰º, ۴ ]                 complenfor   mation

 

تشکیل کمپلکس بین  ß لاکتوز کلبولین وهمچنین کاپاکازئین ساختمان میسل  افزایش   stability  موجب می شود که کمپلکس جدید در برابر پروتئازها مقاوم باشد وبه همین دلیل میسل با ثبات خواهد بود به همین دلیل نمی توان از شیر جوشیده پنیر درست کرد. تغلیظ به وسیله او اپراتورها یا تبخیر کننده ها انجام می شود اساس کا براین صورت است که به وسیله یک پمپ خلائ یا کندانسور بخارهای تشکیل شده وهوای روی سطح شیر را بیرون می شکیم در نتیجه اب در دمای کمتری به جوش می آید بنابراین به ترکیبات حساس به حرارت شیر یا لطمه وارد نمی شود. در نتیجه هر چقدر که فشار را کم کنیم.   Therm  sersible  ودمای جوش را پایین ببریم حفظ ترکیباتی حساس آسان تر عمل خواهد شد. ولی استفاده از یک بدنه تبخیر به دلایلی به صرفه نیست به هیمن دلیل هم در صنعت شیر هم در تغلیظ آب پنیر هم در کارخانجات فند از چنین بدنه استفاده می شود. هر بدنه یک هیتر با حرارت دهنده  در مجاور خود دارای می باشد. هیتر ممکن است به شکل  Rising Film   یا شیر سقوط کننده  Faling  یا قشر نزول کننده عمل کند. مثل هیتر می تواند مجموعه ای از لوله ها باشد که در انها شیر به سمت پایین یا بالا حرکت می کند در اطراف لوله ها بخار جریان دارد همچنین هیتری می تواند به شکل پاستوریزاسیون صفحه ای عمل کند. اصل قضیه این است که در اثر مجاورت شیر باسیان گرم ما دهند به دمای خاصی برسد. همین که به این دما رسید به داخل بدنه تبخیر پاشیده می شود. این بدنه زیر خلاء قرار دارد. بنابراین به صورت آنها بخشی از رطوبت شیر به صورت بخار در می آید. طبیعی که اگر بخار وارد هیترلول شده دمای آن چند درجه بیش از دمای بخاری است که از شیر در بدنه تبخیر جدا شده این بخار رااز بدنه اول به هیتر بدنه دوم می بریم وشیری را که تاحدی در بدنه اول غلیظ شده به داخل هیتر بدنه دوم می فرستیم طبعا دراین جا شیر تادرجه معینی گرم می شود واین درجه کمتر از درجه ای است که شیر در هیتراول به ان رسیده است بعدشیری که از هیتر بدنه دوم گرمای لازم را گرفته به داخل بدنه دوم پاشیده می شود. وچون بدنه دوم در تحت خلاء شدید تری نسبت به بدنه  اولاست طبعا در دمای پائین تری آب از این شیر جدا می شود. این بخار به هیتر بدنه سوم وشیر نیز به همان هیتر منقق می شود بعد کار ادامه می یابد تا آخرین بدنه که مستقیما به پمپ خلاء متصل است وطبعا در دمای خیلی کمتر می جوشد گاهی اوقات ممکن است به جای پمپ خلاء بخار ناشی از آخرین بدنه وارد کندانسور شود. در کندانسور ازیک طرف بخار خروجی واز طرف دیگر برروی بخار ریخته می شود. این عمل موجب تقطیر بخار می شود وکاهش شدید حجم بخار خلاء شدیدی رادر آخرین بدنه ایجاد می کند که این خلاء تابدنه اول با شدت متفاوتی اعمال می شود وضمنا باید توجه داشته باشیم که بخارهای که در هیزم ها تقطیر می شوند با توجه به این که از نظر سختی در وضعیت مناسبی هستند ودر واقع آب مقطر می باشند. جمع آوری شد وبه دیگ بخار ارسال می شود زیرا در دیگ بخار به آبی نیاز داریم که فاقد سختی باشد واین نوع اب های تقطیر چنین ویژه گی رادارا هستند وقتی که بطور نظری مثلا ۴بدنه تبخیر با اواپراتور داشته باشیم یک کیلوگرم بخار ورودی به اولین بدنه معادل ۴ کیلوگرم آب را از شیر در ۴ بدنه جدا می کند. پس هرچه که تعداد بدنه ها بیشتر باشد صرفه جوئی انرژی بیشتر است. در اوایل دهه ۸۰ که قیمت نفت بالا رفت حتی اواپراتورهای ۹ بدنه ای نیز وارد صنعت شدند زیرا مصرف انرژی آنها به مراتب کمتر از اواپراتورهای ۳بدنه ای بود در ضمن مدتی که شیر باید در داخل هر بدنه صرف کند باید به حداقل ممکن باشد زیرا اقامت بیش از حد شیر به انرژی غذائی و بافت آن بطور وارد می کند. برروی یک اواپراتور معمولا ترمومتر { دماسنج} ، خلاء سنج، فشار سنج و یک شیشه برای کنترل کارکرد درون اواپراتور وجود دارد. ملید مسیرهای که شیر حرکت می کنند باید از جنس استیل باشند وبه راحتی قابل شستشو وضدعفونی نمی باشند وقتی که می خواهیم از شیر معمولی شیر غلیظ شیرین درست کنیم اولا باید از شربت استریل استفاده کنیم ثانیا باید شربت قنددارای ۷۰% شکر باشد. راههای محاسبه تنظیم ماده خشک شیر وسپس نحوه اضافه کردن خامه با شیر بی چربی به شیر اولیه بعدا مورد بحث قرار می گیرند.

فرآورده های پاستوریزه شیر: فرآورده های پاستوریزه شیر، محصولات مایعی هستند که از شیر وخامه تولید می شوند ومعمولا به همان شکل مصرف می گردند. این دسته از فرآورده ها شامل: شیر کامل ، شیر بدون چربی، شیر استاندارد وانواع مختلف خامه می باشند. دسته بندی فوق در برگیرنده محصولات کشت داده شده { تخمیری }، نیز می تواند باشد. از آنجایی که این محصولات با استفاده از باکتریهای ویژه ای ساخته می شوند، بنابراین آنها به طور جداگانه مورد بحث قرار می گیرند. در بیشتر کشورهای جهان، حذف ذرات جامد صاف کردن، پاستوریزاسیون وخنک کردن از مراحل اجباری در فرآیند فرآورده ای شیری می باشد. معمولا در اغلب کشورها چربی داخل شیر را هموژنیزه می نمایند، اما در برخی دیگر از کشورها هموژنیزاسیون برای فرآورده های مانند خامه به کاربرده نمی شود، ز یرا در بازار مصرف شکل غیر هموژنیزه خامه را نشانه کیفیت بالای محصول می دانند . در مواقعی که شیر حاوی مقدار زیادی هوا باشد ویا احتمال وجود مواد بدبو در آن داده شود، عملیات هواگیری با استفاده از خلائ انجام می پذیرد. علت حضور مواد فرار بدبو در شیر به دلیل تعلیف دام با گیاهان خانواده پیاز ودیگر گیاهان بودار می باشد. در تولید فرآورده های شیر فروشگاهی  [ Market  milk]  ، باید مواد خام ازسطح کیفیت بسیار بالایی برخوردار تا بتوان در محصول نهایی نیز کیفیت بالایی را انتظار داشت. به منظور ارزیابی کیفی ومیکروبی شیر، جامعه تجاری اروپا به وسیله شورای اروپایی متحد   [ Council  of ghe European  Union = EU]  [ Council  of ghe European  Union = EU]  استاندارد میکروبی شیر را برای حفاظت انسان وسلامت دام وضع کرده است. تابلو ۱-۸   از راه های دیگر اندازه گیری کیفیت شیر خام ، شمارش سلول های بافتی  [ Somatic cell]  می باشد، ازاین آزمایش به عنوان یک معیار برای تشخیص شیر غیر طبیعی استفاده می گردد. تعداد مجاز این سلول ها در دستورالعمل عمومی جامعه تجاری اروپا، حداکثر ۲۵۰۰۰۰ تا ۵۰۰۰۰۰ عدد در هر میلی لیتر شیر خام ذکر شده است. این استاندارد از ژانویه ۱۹۹۴، در جامعه مشترک اروپا محدودتر وبه حداکثر ۴۰۰۰۰۰ سلول بافتی در هر میلی لیتر شیر خام تقلیل یافت .

 استاندارد اتحادیه اروپا برای تابلو تعداد مجاز باکتری ها در شیر، از اول ژانویه ۱۹۹۳  

نوع فرآورده                                               شمارش در هرمیلی لیتر    [[[ CFU/mI]

شیرخام                                                                         کمتر از ۱۰۰۰۰۰

شیرخام ذخیره شده در کارخانه در مدت زمانی بیشتر از ۳۶ ساعت      کمتر از ۲۰۰۰۰۰

شیر پاستوریزه                                                                  کمتر از ۳۰۰۰۰۰

شیر پاستوریزه پس از نگهداری در دمای ۸درجه                           کمتر از ۱۰۰۰۰۰

سانتیگراد به مدت ۵روز

شیر  UHT  واستریل بعداز نگهداری در دمای                               کمتر از ۱۰

۳۰درجه سانتیگراد به مدت ۱۵روز

CFU =  colony  forming  units   واحد تشکیل دهنده پرگنه

فرآوری شیر پاستوریزه فروشگاهی: قوانین حاکم برتولید وارتباط آن باطراحی تولید شیر فروشگاهی، در کشورهای مختلف وحتی از کارخانه ای به کارخانه دیگر تفاوت دارد. به طور نمونه، استاندارد کردن چربی اگر به کار برده شود ممکن است تحت فرآیند پیش استاندارد   [  pre-standardisation ]  ، پس استاندارد   [ post – standardisation]  یا استاندارد مستقیم  [ Direct – standardisation]  قرار گیرد ویا هموژن کردن ممکن است به صورت کلی {کاملج یا جزئی فقط قسمتی از شیر هموژن شده وبه بقیه شیر اضافه می گردد انجام پذیرد. ساده ترین شکل این فرایند، پاستوریزاسیون شیر کامل می باشد. دراین حالت خط فرایند شامل یک پاستوریزاتور، یک مخزن بینابینی ویک ماشین پرکن می باشد. در شرایطی که تولید چند نوع فرآورده از شیر فروشگاهی مدنظر باشد، فرایند پیچیده تر می گردد. مانند: تولید شیر کامل، شیر بدون چربی، شیر استاندارد بادرصدهای مختلف چربی وخامه با درصدهای مختلف چربی. فرضیه های زیردر مورد کارخانه ای که در ادامه توصیف شده است به کاربرده می شود.

  • شیر خام
  • میزان چربی ۸/۳ درصد
  • دما ۴درجه سانتی گراد
  • شیر استاندارد
  • میزان چربی ۳درصد
  • دما ۴درجه سانتی گراد
  • خامه استاندارد شده
  • میزان چربی ۴۰درصد
  • دما ۵درجه سانتیگراد
  • ظرفیت کارخانه
  • ۲۰۰۰۰ لیتر در ساعت
  • ۷ساعت کار در روز

جریان فرآیند مطلوب رادر خط تولید، شیر فروشگاهی نشان می دهد. نخست شیر از طریق مخزن تعادل۱ وارد سیستم شده وبا کمک پمپ به تبادل کننده های حرارتی ۴ فرستاده می شود. شیر دراین محل تحت فرآیند حرارتی مقدماتی قرار گرفته و سپس به طور پیوسته برای جداسازی چربی، وارد سپراتور ۵ می شود. شیر استاندارد فروشگاهی، دریک سیستم داخلی به شکلی که قبلا در فصل ۲-۶ شرح داده شد، حرکت می نماید. محتوای چربی خامه به وسیله سپراتور با اندکی نوسان ومتناسب با سرعت جریان شیر ورودی ثابت نگه داری می شود. درصد چربی رابرای خامه در حدود ۴۰-۳۵ درصد تنظیم می نمایند، اما می توان آن را متناسب باهدف های تولید- بطور مثال برای تولید کره یا انواع خامه- با درصدهای مختلفی تهیه نمود. با یکبار تنظیم دستگاه، سیستم کنترل مسئولیت ثابت نگه داشتن محتوای چربی خامه را برعهده می گیرد. یک واحد کنترل، شامل جریان سنج  { Flow  transmitter}  ۷ ، چگالی سنج  [ Density transmitter]  ۸ دریچه های تنظیم کننده ۹ وسیستم نظارت برواحد استاندارد کننده، می باشد. درمثال بالاهموژناسیون جزئی  [ partial Homogenisation]  به کار برده می شود. یعنی فقط خامه هموژن می گردد وسپس به شیر اضافه می گردد. دلیل انتخاب این سیستم صرفه جویی در مصرف انرژی است زیرا می توان با استفاده ازیک هموژن کننده با ظرفیت پایین ۱۲ به کارایی مطلوب دست یافت. اصول کار در این سیستم در فصل ۳-۶ شرح داده شده است. دراین سیستم خامه پس از عبور از وسیله استاندارد کننده به دوبخش مسیر تقسیم می گردد. یکی از این مسیرها برای استاندارد کردن شیر فروشگاهی به کار برده شده ودیگری به عنوان خامه مازاد به قسمت عمل آوری خامه فرستاده می شود. معمولا محتوای چربی خامه هنیزه را حداکثر ۱۰درصد تنظیم می نمایند. خامه معمولی با ۴۰درصد چربی را برای تولید این نوع خامه با شیر پس چرخ رقیق کرده وسپی هموژنیزه می کنند. ظرفیت دستگاه هموژن کننده باید با دقت محاسبه شده وسرعت جریان همواره ثابت نگه داشته شود. در هموژن کردن جزئی، فرایند به خط شیر پس چرخ مرتبط می باشد،‌بنابراین همیشه به قدر کافی محصول برای عملیات مورد نظر، دردسترس قرار دارد. دراین مسیر، جریان نسبتا پایین خامه با تنظیم مقدار شیر پس چرخ جبران می شود تا به ظرفیت مورد نظر برسد. در ادامه فرآیند هموژن کردن- قبل از انجام پاستوریزاسیون – برای تولید شیر استاندارد فروشگاهی با چربی ۳درصد با استفاده از خامه ۱۰درصد وشیر پس چرخ مازاد انجام می پذیردو پس از این مرحله شیر استاندارد ، به تبادل کننده حرارتی صفحه ای منتقل شده ودر انجا پاستوریزه می گردد. تکمیل عملیات حرارتی در پاستوریزاسیون به وسیله هولدربیرونی  [ Separate holding  tube]  ۱۴ انجام می پذیرد. دمای پاستوریزاسیون به طور پیوسته به وسیله ثبات دستگاه ثبت می گردد. تغذیه محصول به داخل تبادل کننده حرارتی به وسیله پمپ ۱۳ انجام می شود. این پمپ همچنین به عنوان پمپ تقویت کننده   [ Booster pump]  ، باعث افزایش فشار در سمت محصول پاستوریزه می گردد. دراین شرایط اگر احیانا رخنه ای در صفحه های تبادل کننده حرارتی بروز نماید به علت بالاتر بودن فشار در سمت محصول پاستوریزه، مانع ورود فرآورده غیر پاستوریزه ویا محیط سرمازا به داخل آن می شود. افت احتمالی دمای پاستوریزاسیون به وسیله حسگر حرارتی {سنسور} بلافاصله تشخیص داده می شود واز طریق یک وسیله ارسال کننده، سیگنالی فعال می گردد تادریچه جریان انحرافی ۱۵ را باز شده وشیر داخل دستگاه به داخل مخزن تعادل  برگشت نماید. شیر پس از پاستوریزاسیون به طور پیوسته به بخش خنک کننده در تبادل کننده حرارتی وارد می شود، در آنجا عملیات بازیافت حرارتی انجام می گیرد. یعنی در ابتدا شیرگرم خروجی در مجاورت شیر سرد ورودی قرار گرفته ودمای آن کاهش می یابد وسپس برای سرد شدن نهایی به واحدی که در آن از آب یخ برای سرد کردن استفاده می شود وارد می گردد. شیر سرد، پس از این مرحله به سوی ماشین های پرکن هداست می شود.

استاندارد کردن: هدف از استاندارد کردن تنظیم میزان چربی دریک حد معین می باشد. در کشورهای مختلف جهان چربی استاندارد برای شیر متفاوت می باشد. به طور کلی میزان چربی با محتوای ۵/۱ دردص برای شیر کم چرب و ۳درصد برای شیر معمولی عمومیت دارد، شیرهایی با محتوای چربی پایین تر مانند ۱/۰ و ۵/۰ درصد نیز ممکن است برای مصارف خاص تولید گردند. چربی یک عامل بسیار مهم اقتصادی در شیر می باشد، بنابراین باید در استاندارد کردن شیر وخامه نهایت دقت به عمل آورده شود. بعضی عملیات مربوط به استاندارد کردن چربی در فصل ۲-۶ تحت عنوان جداکننده های سانتریفوژی وسیستم استاندارد کردن چربی مورد بحث قرار گرفته است.

خط تولید شیر فروشگاهی با سیستم هموژن کردن جزئی

  • مخزن تعادل ۹- دریچه تنظیم کننده
  • پمپ تغذیه محصول                  ۱۰- دریچه مسدود کننده
  • کنترل کننده جریان                     ۱۱- دریچه کنترل
  • تبادل کننده حرارتی                    ۱۲- هموژن کننده
  • خامه گیر                                ۱۳- پمپ تقویت کننده
  • دریچه فشار ثابت                      ۱۴- لوله هولدر
  • جریان سنج                             ۱۵ – دریچه انحراف جریان
  • چگالی سنج                            ۱۶- کنترل کننده فرآیند

پاستوریزاسیون : یکی از مهمترین فرآیندها در فراوری شیر پاستوریزاسیون همراه با خنک کردن می باشد. اگر عملیات با صحت ودقت انجام پذیرد باعث طولانی شدن عمر ماندگاری شیر خواهد شد. دما وزمان دوعامل خیلی مهم در عملیات پاستوریزاسیون می باشند وباید تناسب بین آنها دقیقا محاسبه گردد. دمای پاستوریزاسیون برای شیر هموژنیزه شده به روش  HTST ، به طور معمول ۷۵-۷۲ درجه سانتی گراد به مدت ۲۰-۱۵ ثانیه می باشد. فرآیند پاستوریزاسیون ممکن است با توجه به قوانین ملی کشورهای مختلف تفاوت داشته باشد. اما به طور کلی براین قاعده استوار است که بتواند علاوه بر تضمین نابودی میکرواورگانیزم های ناخواسته وباکتری های بیماری زا به محصول نیز آسیبی وارد ننماید.

همگن سازی { هموژن کردن} : عملیات همگن سازی به طور مفصل در فصل ۳-۶ شرح داده شده است. دراصل فرآیند همگن سازی ، خرد کردن یا تقسیم کردن نهایی گویچه های چربی شیر، برای کاهش رویه بستن [ Creaming]  چربی در سطح شیر می باشد. همگن سازی ممکن است به صورت کامل یا جزئی انجام پذیرد. همگن سازی کردن جزئی، عملیاتی اقتصادی تر می باشد زیرا به دستگاه هموژن کننده کوچکتری احتیاج دارد.

تعیین کارایی همگن سازی: در جلوگیری از رویه بستن شیر، همگن سازی باید از کارایی لازمه برخوردار باشد. این کارایی را می توان با آزمایش وپیدا کردن شاخص هموژناسیون  [ Homogenisation index ]  معلوم نمود. چگونگی انجام آن در مثال زیر ذکر شده است: یک نمونه از شیر هموژنیزه مورد آزمایش رادر داخل یک شیشه مدرج به مدت ۴۸ ساعت در دمای ۶-۴ درجه سانتی گراد نگهداری می نمایند. سپس با دقت ۱/۰ حجم از لایه بالایی ظرف مدرج برداشته می شود وحجم باقی مانده ۹/۰ را کاملا مخلوط می کنند. محتوای درصد چربی در هر بخش را به وسیله روش های معمول تعیین می نمایند. اختلاف بین محتوای درصد چربی لایه بالایی ولایه پایینی برای بیان شاخص هموژناسیون مورد استفاده قرار می گیرد. یک مثال: اگر محتوای درصد چربی لایه بالایی ۱۵/۳ درصد ودر لایه تحتانی ۹/۲ درصد باشد، شاخص هموژناسیون برابر خواهد بود با : ۹/۷=۱۵/۳ : ۱۰۰* ) ۹/۲-۱۵/۳ ( شاخص هموژناسیون شیر باید در محدوده ۱تا۱۰ قرار داشته باشد.

حفظ کیفیت شیر پاستوریزه : شیر به واسطه ترکیباتی خاص خود به طور وسیعی، مستعد آلودگی های شیمیایی { مس، آهن، و..} وباکتریایی می باشد. وهمچنین تابش نور ؛ خورشید ونور لامپ فلوروسنت؛ به شیر هموژنیزه می تواند باعث ایجاد تغییراتی درآن گردد. در دسترس بودن تسهیلات شستشو  [ CIP]  با استفاده از شوینده ها ومواد ضدعفونی کننده وآب با کیفیت عالی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. بسته بندی مناسب محصول باید بتواند آن رادر برابر نور مصنوعی ونورآفتاب محافظت نماید. نور اثرات زیان آوری در روی بسیاری از مواد غذایی شیر داشته وهمچنین باعث تغییر مزه آن می گردد. قرار گرفتن شیر ، در معرض نور آفتاب ، باعث احیای اسید امینه متیونین  [ Methionine]  به متیونال  [ Methional] می گردد ودر نتیجه تغییر مزه ای به نام طعم آفتاب [ sinlight Flavour]  در شیر پدید می آید. وجود اسید اسکوربیک [ Ascorbic acid]  یا ویتامین C و ریبوفلاوین [ Riboflavin]  یا ویتامین B2 وحضور اکسیژن، نقش مهمی رادر فرآیند فوق دارا می باشند. میتونال دارای یک طعم ویژه است که بعضی مردم آن را به مزه مقوا ویا سنباده مقایسه می کنند. این طعم در شیر استریل هموژنیزه ایجاد نمی گردد. احتمالا دلیل آن احیای ویتامین C  وتغییرات شیمیایی ترکیبات S – H  باند گوگردی در پروتئین های سرمی براثر فرآیند حرارتی بالا می باشد.  تاثیر نور را برروی شیر پاستوریزه در بسته بندی بطری شیشه ای شفاف و مقوای چندلایه نشان می دهد. پس از قرار گرفتن در معرض نور     LUX] 1500- نور معمولی[ به مدت ۲ساعت، اولین مرحله کاهش ویتامین ها، داخل شیر درون بطری شیشه ای، ایجاد می گردد در حالی که این تغییرها در بسته بندی مقوایی غیر قابل نفوذ در برابر نور، بسیار ناچیز است. پس از ۴ساعت قرار گرفتن در معرض نور، تغییرهای واضح طعم داخل شیر بطری شیشه ای ایجاد می شود در حالی که این تغییرها در بسته بندی مقوایی شیر ملاحظه نمی گردد.

ماندگاری شیر پاستوریزه: اساسا، مدت ماندگاری شیر پاستوریزه، وابسته به کیفیت شیر خام اولیه می باشد. طبیعتا شرایط تولید مطابق با اصول فنی وبهداشتی همراه با مدیریت مناسب تولید، نیز نقش مهمی رادر افزایش مادگاری شیر برعهده خواهد داشت. وقتی که فرآوری شیر از شیر خام اولیه با کیفیت بالا انجام گرفته وتحت شرایط فنی و بهداشتی مناسب، عملیات لازم برروی آن واقع شده باشد. دراین شرایط می توان برای شیر پاستوریزه معمولی ماندگاری ۱۰-۸ روزه را در دمای ۷-۵ درجه سانتی گراد – بدون ارتباط به نوع بسته بندی انتظار داشت. آلودگی شیر خام به میکرواورگانیزم هایی مانند گونه های سود و موناس  [ Pseudomonas] که سیستم آنزیمی مقاوم به حرارت { لیپازها وپروتئازها} دارند ویا باسیل های مقاوم به حرارت مانند باسیلوس سرئوس     [B.Subtilis]  که در شرایط پاستوریزاسیون به شکل اسپور زنده می مانند، باعث کاهش شدید مدت ماندگاری شیر پاستوریزه خواهدشد.

    از دست رفتن طعم وویتامین ها  دراثر تابش نور ۱۵۰۰لوکس

 بسته بندی       مقوایی                              بسته بندی     بطری

مزه          ویتامین        ویتامین        زمان         مزه       ویتامین         ویتامین

C                B2          ساعت                      C                   B 2

%۱-                            ۲                       %۱۰-             %۱۰-

%۵/۱-                           ۳          کمی          %۱۵-            %۱۵-

%۲-                              ۴         واضح         %۲۰-             %۱۸-

%۵/۲-                            ۵         شدید           %۲۵-             %۲۰-

%۸/۲-                           ۶         شدید           %۲۸-            %۲۵-

%۳-                            ۸         شدید           %۳۰-          %۳۰-

بدون تغییر %۸/۳      بدون تغییر           ۱۲       شدید             %۳۸-           %۳۵-

 

اندازه گیری شده توسط موسسه علوم لبنی دانشگاه [   Justus  Liebig ]  در [ Giessen] آلمان سال۱۹۸۸

برای بهبود وضعیت باکتریولوژیکی شی پاستوریزه ودر نتیجه بالا بردن ایمنی یا طولانی کردن مدت ماندگاری آن ، پاستوریزاسیون را می توان بایک فرآیند باکتورفوگاسیون [ Bactofugation]  یا میکروفیلتراسیون [ Microfiltration]  کامل نمود. فرآیند باکتوفوگاسیون برپایه جداسازی میکروارگانیزم ها و اسپور آنها، به وسیله نبروی گریز از مرکز قرار دارد، گرچه می توان این کاهش تعداد میکروارگانیزم ها را با سیستم د. مرحله ای سانتریفوژ کردن، تا بالاتر از ۹۹درصد کاهش داد. در صورتی که هدف افزایش مدت ماندگاری شیر پاستوریزه در دمای بالای ۷درجه سانتی گراد مد نظر باشد، این روش نمی تواند چندان مفید واقع گردد. کاهش بیشتر از ۹۹/۹۹-۵/۹۹ درصد باکتری ها و اسپورها در شیر بابه کارگیری غشاهای میکروفیلتر با سوراخ های ۴/۱ میکرون یا کمتر امکان پذیر می باشد. یک نمای عمومی برای فرآوری شیر همراه با میکروفیلتراسیون در شکل ۲-۸ نشان داده شده است.

استفاده از صافی هایی با منافذ بسیار کوچک برای افزایش راندمان حذف باکتری ها باعث به دام افتادن گویچه های چربی در سطح این صافی ها خواهد شد، بنابراین باید عملیات میکروفیلتراسیون فقط در مورد شیر پس چربی به اجرا گذاشته شود. معمولا در کارخانه ها علاوه برواحد میکروفیلتراسیون یک واحد حرارتی بادمای بالا برای بخش خامه وبخش غنی از باکتری ، یعنی پساب واحد میکروفیلتراسیون    [ Rerentate]  وجوددارد. پس از انجام عملیات حرارتی بالا برروی این دوبخش، مجددا آنها را با بخش عبوری از میکروفیلتراسیون  [ permeate]  مخلوط می کنند. خامه وبخش غنی از باکتری پساب رادر دمای تقریبا ۱۳۰درجه سانتی گراد به مدت دوثانیه استریل می نمایند. پس از اختلاط مجدد باشیر پس چرخ میکروقیلتر شده، محصول را پس از همگن سازی در دمای ۷۲ درجه سانتی گراد به مدت ۲۰-۱۵ ثانیه پاستوریزه می کنند و سپس تادمای ۴درجه سانتی گراد خنک می نمایند. –واحد نشان داده در شکل ۲-۸ می تواند در هر ساعت بیشتر از ۱۰۰۰۰ لیتر شیر خام را تحت فرآیند قرار دهد. پس از جداسازی ، شیر پس چرخ از قالب میکروفیلتر خارج می گردد. قسمتی از خامه معمولا با چربی ۴۰درصد برای اختلاط مجدد با شیر پس چرخ جهت تولید شیر فروشگاهی استاندارد، استفاده می گردد، خامه مازاد به طور جداگانه تحت فرآیند قرار می دهند.تقریبا ۵درصد شیر تغذیه شده به قالب میکروفیلتر،آنرا به صورت مایع غنی از باکتری واسپور، ترک می نماید، مقدار ماده جامد تام در بخش تغلیظ شده به طور متوسط ۱۰-۹ درصد می باشد که مقدار ۹/۳ درصد آن از پروتئین که بخشی از آن پروتئین های میکروبی می باشند ومقدار ۲۵/۰ درصد از چربی تشکیل شده است.همان طوری که در طرح کارخانه شکل ۲-۸ نشان داده شده دراینجا شیر کامل هموژنیزه می گردد، اما انجام هموژناسیون جزئی نیز مقدور می باشد. شیر فرآوری شده دراین فرایند طعم تازه ورنگ سفید خودرا حفظ می نماید. علاوه بر این، اگر دقیقا شرایط بهداشتی از مرحله دریافت وبه بالا یعنی پرکن وبسته بندی وغیره رعایت گردد اساس افزایش مدت ماندگاری شیر فراهم آورده شده است. اگر چنین شیری در دمای کمتر از ۷درجه سانتی گراد در زنجیره انتقال از کارخانه وخرده فروشی در فروشگاه و توسط مصرف کننده نگاه داری گردد، می توان مدت ماندگاری بیشتر از ۴۵-۴۰ روز رادر بسته های باز نشده شیر انتظار داشت.

هدف از استاندارد کردن ، تعیین و تنظیم وتضمین درصد میزان چربی در شیر می باشد.

 

مدت ماندگاری شیر پاستوریزه اساسا وهمیشه به کیفیت شیر خام اولیه بستگی دارد.

 

شیر با مدت ماندگاری طولانی  [ ESL]  : معمولا در کانادا وامریکا به فرآورده های مایع لبنی تازه که در دمای ۷درجه سانتی گراد وکم تر کیفیت خودرا به خوبی حفظ نمایند فرآورده با مدت ماندگاری طولانی   [ Extended  Shelf Life= ESL]  گفته می شود. مصرف این نوع شیر [ ESL]  به طور روز افزون در اروپا ودیگر کشورها روبه گسترش است. برای این نوع شیر [ ESL] هیچ تعریف منفردی وجود ندارد وعامل های متعددی در آن دخالت دارند. این بدان معنی است که هر گونه افزایش مدت ماندگاری یک محصول و جلوگیری از بروز آلودگی ثانویه وحفظ کیفیت آن تا رسیدن به دست مصرف کننده دراین طبقه بندی قرار می گیرد. برای افزایش مدت ماندگاری فرآورده ها ازیک نوع عملیات حرارتی در  دمای ۱۳۰-۱۲۵ درجه سانتی گراد به مدت ۴-۲ ثانیه استفاده می گردد. این فرایند را اولتر پاستوریزاسیون  Ultapasteuisation]     [ می نامند.

تولید خامه: خامه ای که برای فروش به مصرف کننده تولید می گردد ممکن است بادرصدهای مختلف چربی تهیه نمایند. خامه با محتوای چربی زیر ۱۸-۱۰ درصد اغلب به نام خامه نیم چرب  [ Half cream]  یا خامه قهوه  [ Coffee cream] معروف می باشد وبرای دسر وآشپزی استفاده می گردد. خامه با چربی بالاتر ] نوعا ۴۰-۳۵ درصد [ به طور قابل ملاحظه ای غلیظ تر می باشد. این نوع خامه رادر دستگاه عمل آوری فرآیند کرده وآن را خامه زدنی  [ Whipping  cream]  می نامند. کاربرد این خامه به صورت زده یا نزده به عنوان یک دسر یابرای شیرینی پزی، اشپزی و.. می باشد.

خامه زده: خامه زدنی علاوه برداشتن مزه مناسب وبافت خوب باید توانایی پذیرفتن عملیات زدن

[ Whippability]  را دارا باشد. به بیانی دیگر خامه زده باید به راحتی آماده پذیرش ادامه عملیات عمل آوری بوده وهمراه با افزایش مناسب حجم  [ Overrun]  تولید کف خامه ای نرم را بنماید. کف باید پایدار وبا ثبات بوده ومستعد آب انداختن  [ Syneresis]  نباشد. توانایی پذیرش عملیات عمل آوری مناسب، به محتوای بالای درصد چربی خامه بستگی دارد. معمولا خامه زدنی با محتوای ۴۰درصد چربی ، قابلیت پذیرش عملیات عمل آوری دارد. این ویژگی با کاهش درصد چربی به ۳۰درصد وپایین تر در خامه زده افت می نماید. تولد خامه زدنی، با درصد چربی پایین تر تقریبا ۲۴% با استفاده از اضافه نمودن موادی که خواص زدن را افزایش می دهند مانند لسیتین جداشده از دوغ کره شیرین امکان پذیر است. در حین عملیات تولید خامه زدنی باید از ورود ناخواسته هوا به داخل خامه اجتناب گردد. وجود هوا باعث ایجاد کف وعدم تثبیت بافت خامه می گردد. وجود هوا باعث ایجاد کف وعدم تثبیت بافت خامه می گردد. اگر خامه بیش از حد لازم تحت اثر عملیات قرار گیرد. خصوصا زمانی که خامه در حال ترک واحد خنک کننده می باشد ممکن است غشاء گویچه های چربی آسیب دیده ودر اثر امتزاج چربی ها، حالت کلوخه ای در خامه ایجاد گردد. خامه ای که تحت عملیات خشن فرآوری شده باشد وبه همین شکل بسته بندی گردد رویه سفتی درآن تشکیل می گردد که حالتی زبر وچسبناک دارد. به طور کلی رفتار خشن با بافت خامه زدنی که به اثرات هموژنی موسوم است به طور وسیعی به خواص وکیفیت زدنی خامه آسیب وارد می سازد. اگر هوا به طور عمدی در حین فرآیند عملیات خامه زدنی وارد خامه گردد. باعث تولید کف وحباب های کوچک هوا در خامه می گردد. گویچه های چربی موجود در خامه بدور دیواره این حبابچه ها تجمع کرده وباعث ایجاد کلوخه در خامه می شوند. عملیات مکانیکی شدید باعث تخریب غشای بیشتر گویچه های چربی شده ومقداری از چربی رابه صورت مایع در خامه رها می سازد که این چربی مایع آزاد، نیز باعث چسبیدن گویچه های چربی به هم می گردد. گویچه  چربی باید ترکیب متناسبی از چربی مایع وبلورهای چربی را داشته باشد تابتوان به کف پایدار دست یافت. خامه گرم حاوی مقدار زیادی چربی مایع می باشد کاربرد آن برای تولید خامه زدنی بسیار نامناسب است. خامه زدنی [     Whipping]  راباید در دمای پایین ۶-۴ درجه سانتی گراد به مدت نسبتا طولانی برای شکل گیری بلورهای مناسب در ساختمان چربی نگهداری نمود. این مدت را زمان رسیدن  [ Ripening time]  می نامند. معمولا خامه را در مخزن دوجداره ودارای تیغه تراشنده به عمل می آوردند. چون در زمان بلورین شدن چربی ، مقداری گرما آزاد می گردد، ازاین روسرد کردن وهم زدن باید تقریبا دوساعت پس از پر شدن مخزن انجام پذیرد، زیرا دراین مرحله از بلورین شدن، گویچه چربی بسیار حساس بوده وبه آسانی شکسته می شوند، با شکسته شدن گویچه وافزایش محتوای چربی آزاد، حالت کلوخه ای در محصول نهایی شکل می گیرد. در زمان خنک کردن، همزن باید با ملایمت حرکت نماید. شکل ۴-۸ نمودار فرآیند بلورین شدن خامه ۴۰درصد را نشان می دهد. در تابستان به علت نرم بودن چربی در مقایسه با زمستان می توان از دمای پایین تری استفاده نمود.

روش زدن: بهترین نتیجه از زدن خامه وقتی بدست می آید که دمای خامه در زیر ۶درجه سانتی گراد باشد. ظرف مخصوص زدن خامه ودیگر ملزومات باید از نظر تناسب باهم هماهنگ بوده وزدن تاحد ممکن با سرعت انجام گیرد. باید در نظر داشت که در زمان زدن دما به طور محسوسی افزایش می یابد وباعث تولید کف نامرغوب وحتی در شرایط نامساعدتر منجر به تشکیل که می گردد. بنابراین باید از رخداد آن پرهیز نمود.

شکل ۳-۸ آزمایش آب انداختگی در خامه زده، بعداز ۲ساعت در دمای ۲۰-۱۸ درجه سانتی گراد در رطوبت نسبی ۷۵درصد.

مدت زمان زدن  [ Whipping time]  وافزایش حجم  [ Overrun]  دومحک برای کنترل خواص زدن خامه می باشند.یک کاسه مناسب زدن با حجم ۱لیتر وابزار مربوطه ترجیحا یک همزن الکتریکی برای انجام آزمایش لازم می باشند . یک حجم مناسب از خامه ۲دسی لیتر خنک شده تا -+ ۶درجه سانتی گراد رابه داخل کاسه منتقل می نمایند. ارتفاع خامه در ظرف قبل از زدن اندازه گیری می شود. وهمزن رابه کار می اندازند هنگامی که مف تولید شده در کاسه از پایداری قابل قبولی برخوردار گردید، همزن [ Beater]  را متوقف می نمایند. معمولا زمان لازم برای زدن به وسیله یک متوقف کننده هوشمند  [ Stopwatch]  کنترل شده وفرمان راه اندازی یا متوقف همزن را صادر می کند. ارتفاع خامه زده پس از افزایش حجم اندازه گیری می شود. اگر برای مثال ارتفاع خامه در ابتدا ۵سانتی متر بوده وپس از زدن به ۵/۱۰ سانتیمتر افزایش یافته باشد. درصد افزایش حجم برابر — درصد ۱۱۰=۵ :۱۰۰ *{ ۵-۵/۱۰} خواهد بود. خامه ۴۰درصد در زمان زدن به مدت تقریبا ۲دقیقه حدود ۱۳۰-۱۰۰ درصد افزایش حجم خواهد داشت. کیفیت توده کف در خامه زده شده با اندازه گیری خروج مایع از توده خامه زده شده در شرایط نگهداری به مدت ۲ساعت در دمای ۲۰-۱۸ درجه سانتیگراد در رطوبت نسبی ۷۵درصد رد قیف مخصوص مشخص می گردد. روش انجام آزمایش به این صورت می باشد که بلافاصله پس از عملیات زدن و اندازه گیری درصد افزایش حجم، تمام خامه زده را درداخل یک ظرف فلزی مشبک می ریزند وسپس آن را درروی یک قیف بااندازه مناسب قرار می دهند، ته قیف درداخل یک ظرف مدرج قرار می گیرد. مقدار مایع جمع شده در ظرف مدرج پس از ۲ساعت نگهداری در دما ورطوبت بیان شده، خوانده می شود،:

خط تولید خامه زدنی : روش اسکانیا   [ Scania]  – مراحل فرآیند در تولید، خامه زدنی شامل حرارت دادن شیر کامل تادمای خامه گیری ۶۴-۶۲ درجه سانتیگراد خامه گیری به وسیله سپراتور ، استاندارد کردن چربی خامه، پاستوریزاسیون وخنک کردن خامه در تبادل کننده های حرارتی صفحه ای وسپس ورود پیوسته آن به داخل مخزن فرآیند کننده می باشد. فرآوری خامه بادرصد چربی بالا، چندین مشکل رادربردارد که باید در طراحی خط تولید مد نظر قرار گیرد. جدی ترین مشکل اجتناب از ایجاد نیروهای برشیو تلاطعم وغلیان در زمان بلورین شدن  [ Crystallisation]  چربی می باشد. چربی در دمای بالا به صورت مایع در گویچه چربی قرار می گیرد. گویچه چربی ان شروع به بلورین شدن می نماید. این عمل فرآیندی کند و آهسته بوده وبه طور پیوسته بیشتر از چهار تا پنج ساعت به طول می تنجامد. بلورهای چربی، حجم مخصوص کمتری رادر مقایسه با چربی مایع دارند، بنابراین یک نیروی انبساطی در گویچه  چربی در هنگام بلورین شدن ایجاد می گردد و باعث می شود که گویچه چربی نسبت به عملیات شدید در دمای ۴۰-۱۰ درجه سانتیگراد بسیار حساس گردد. تاهنگامی که مخزن فرآیند کننده خامه زدنی در حال پرشدن نباید خامه همزده شود. همزدن وخنک کردن تقریبا دوساعت پس از این که مخزن کاملا پرشد شروع می گردد. فرآیند بلورین شدن خامه ۴۰درصد که تادمای ۸درجه سانتیگراد خنک شده در شکل ۵-۸ نشان داده شده است. بلورین شدن چربی باعث آزاد سازی، گرمای نهان ذوب، می گردد واین امر دمای محصول را تقریبا ۳-۲ درجه سانتیگراد بالا می برد. خنک کردن نهایی خامه در مخزن فرآیند کننده بسیار اساسی می باشد. دراین مخزن خامه به طور معمول تادمای ۶درجه سانتیگراد یا کمتر خنک کی گردد. به نظر می رسد که گویچه چربی دراین دما حساسیت کمتری رانسبت به عملیات شدید از خود نشان می دهد. اما هنوز هم اگر آنها در دمای بالاتر از ۴۰درجه سانتیگراد قرار داده شوند بسیار حساس خواهند بود.

بزرگترین مشکل در فرآیند خامه زدنی، تشکیل کلوخه  [ Cluster]  می باشد، که باعث کاهش ثبات امولسیون خامه می گردد. کلوخه ای شدن هنگامی بروز می نماید که گویچه های چربی قدری بلوری شده،دراین حالت غشا از وضعیت ضعیفی برخوردار می باشد، دراین موقعیت این گویچه های نیمه بلورین شده اگردر معرض عملیات شدید مکانیکی قرار گیرند با کاهش پایداری امولسیون خامه باعث بروز نواقصی مانند: برسطح آمدن خامه در ظرف، کاهش قابلیت زدن ولیپولیز چربی می گردند. طرحی ازیک فرآیند بادقت بالا، که در آن عملیات شدید در خامه زدنی حذف شده در شکل ۵-۸ نشان داده شده است. این روش به وسیله آلفا لاوال  [ Alfa  Laval]  با کمک بعضی کازخانه های سوئدی تکمیل گردید وآن را اصطلاحا روش اسکانیا  [ Scania method]  می نامند. دراین سیستم خامه استاندارد از خط تولید خامه یااز خامه مازاد خط تولید شیر فروشگاهی وارد می گردد. شکل ۱-۸ . در هر دوحالت باید دمای خامه گیری بین ۶۴-۶۲ درجه سانتیگراد بوده باشد نه بیشتر، تابتواند بالاترین کیفیت ممکن رابرای خامه  با مقدار چربی آزاد کم تضمین نماید. خامه استاندارد از بالا به مخزن هولدر  [ Holding  tank]  ۱ در دمای خامه گیری وارد می گردد. زمان معمول توقف در هولدر ۳۰-۱۵ دقیقه قبل از شروع پاستوریزاسیون است. سرعت جریان در پاستوریزاسیون باید بسیار دقیق محاسبه شده وبا سرعت متوسط ورودی به مخزن هولدر تطبیق داشته باشد. این عمل باعث ایجاد یک جریان ضعیف در خامه داخل مخزن هولدر می گردد وحداقل همزدن مکانیکی خامه رابه همراه دارد.

مخزن هولدر همزن ندارد ودر اینجا تقریبا ۵۰درصد محتوای هوای موجود در خامه و همچنین بوهای نامطبوع فرار، حذف می گردند وخطر سوختگی در پاستوریزاسیون نیز کاهش می یابد. نگهداری خامه در هولدر در دمای تقریبا ۶۳درجه سانتیگراد باعث غیرفعال شدن بخش اعظم آنزیم لیپاز وتوقف هیدرولیز چربی آزاد می شود. حداکثر زمان هولدر بادر نظر گرفتن زمان پر وخالی شدن مخزن، تقریبا چهار ساعت به طول می انجامد. برای تولید بیشتر باید دومخزن هولدر در سیستم وجود داشته باشد تا هموراه به تناوب یکی در حال شستشو ودیگری درحال کار کردن باشد. خامه از مخزن هولدر به یک واحد بازیافت حرارت، درداخل تبادل کننده حرارتی ۳ پمپ می شود. متعاقبا پمپ تقویت کننده ۴ خامه رااز میان واحد پاستوریزاتور ولوله هولدر ۵ عبور می دهد. باتوجه به این که پمپ کردن وجابه جایی درکی دمای بالا {بالای ۶۰درجه سانتیگراد}  انجام می پذیرد. در این شرایط خامه حساسیت کمتری رابه عملیات مکانیکی دارد. هردو پمپ محصول ۲ وپمپ تقویت کننده ۴ می توانند ازنوع پمپ سانتریفوژی باشند. پس از پاستوریزاسیون { نوعا در دمای بالای ۹۵-۸۰ درجه سانتیگراد به مدت ۱۰ثانیه } خامه به واحد خنک کننده در تبادل کننده حرارتی هدایت می گردد ودرآنجا تادمای ۸درجه سانتیگراد خنک شده وسپس به طور پیوسته به مخازن رسانیدن   [ Ripening tanks]  ۶ وارد می گردد. خنک کردن در تبادل کننده حرارتی تادمای ۸درجه سانتیگراد برای خامه باچربی ۴۰-۳۵ درصد مناسب به نظر می رسد. در صورتی که در صد چربی خامه از مقدار یاد شده بالاتر باشد باید از دمای خنک کننده بالاتری استفاده شود تااز مسدود شدن واحد خنک کننده براثر افزایش ناگهانی ویسکوزیته جلوگیری به عمل اید. در اثر این امر افت فشار شدیدی در درون واحد خنک کننده به وجود مب آید که ممکن است منجر به آسیب رساندن به گویچه چربی ویا باعث تراوش روغن کره  [ Butteroil]  از خامه گردد. دراین صورت فرآیند متوقف وسیستم تخلیه ، تمزی ومجددا شروع به کار نماید. به دلیل بی ثباتی گویچه های چربی تازه خنک شده، باید ازبروز رفتار برشی وتلاطعم در خامه زده شده، در هنگام انتقال از قسمت خنک کننده به مخزن فرآیند بلورین سازی چربی اجتناب گردد { اندازه لوله های انتقال دهنده بزرگ ومناسب باشد} برای ایجاد فشار لازم جهت انتقال از پمپ تقویت کننده استفاده می گردد. پس از انجام  عمل رسانیدن خامه به کمک پمپ به مشاین بسته بندی هدایت می گردد. دراین حالت دمای فرآورده پایین بوده وبخش اعظم چربی به صورت متبلور در آمده است، این شکل از محصول حساسیت کمتری رانسبت به عملیات مکانیکی دارد. بنابراین می توان از پمپ سانتریفوژی در فشار پایین { بالاتر از ۲/۱ بار} استفاده نمود، تجهیز سیستم با فشار سنج برای کنترل شرایط مفید می باشد. محور چرخنده این پمپ ها می تواند با ۳۰۰-۲۵۰ دور در دقیقه حرکت نمایند وافت فشار رااز ۵/۲- ۲/۱ با بالاتر از ۳بار  [  [ Bar]  برساند.

خامه نیم چرب وخامه قهوه: خامه با محتوای ۱۸-۱۰ درصد چربی را خامه نیم چرب یا خامه قهوه   [ Half or coffee cream]  می نامند. در شکل ۶-۸ خط فرآیند تولید خامه نیم چرب نشان داده شده است. شیر فرایند نشده از درون مخزن به تبادل کننده حرارتی منتقل شده ودر قسمت بازیافت حرارتی دمای آن تا ۶۴-۶۲ درجه سانتیگراد بالا می رود. سپس شیر وارد سپراتور خامه گیر می شود، خامه با محتوای چربی ۴۰-۳۵ درصد از آن جدا می گردد. فرآوری خامه در همان مسیری که برای خامه زدنی شرح داده شد انجام می گیرد. با این استثنا که برای بدست آوردن خامه نیم چرب رابا شیر پس چرخ برای دست یابی به درصد چربی لازم مخلوط می نمایند. سپس خامه حاصله همگن می گردد.

اختلاط خامه وشیر پس چرخ توسط یک پمپ اندازه گیر   [ Metering pump]  که شیر را به داخل خط خامه تزریق می نماید، انجام می پذیرد.دراین مرحله دمای خامه برابر دمای هموژن کردن می باشد. خامه پس از هموژن شدن به تبادل کننده حرارتی برگشت داده می شود ودر آنجا با دمای ۹۰-۸۵ درجه سانتیگراد به مدت ۲۰-۱۵ ثانیه پاستوریزه می گردد وسپس تا۵درجه سانتیگراد خنک شده وبسته بندی می گردد. دواصل باید در تولید خامه در نظر گرفته شود:

  • خامه باید ویسکوزیته لازم رابرای برانگیختن اشتهای مصرف کننده داشته باشد.
  • خامه باید ثابت خوبی رادر موقع افزوده شدن به داخل قهوه داشته وووقتی به داخل قهوه داغ ریخته می شود کلوخه [ Floculate] نگردد.

معمولا خامه بادرصد چربی پایین، ویسکوزیته مورد انتظار مصرف کننده را ندارد. بنابراین لازم است برای برطرف ساختن این تقیصه در هنگام هموژن کردن ازدما وفشار مناسب استفاده گردد. ویسکوزیته خامه با افزایش فشار هموژن کننده افزایش می یابد ومتقابلا با افزایش دما در هوژن کننده کاهش می یابد. ویسکوزیته های حاصله از خامه بادمای ثابت تقریبا ۵۷درجه سانتیگراد وانجام هموژناسیون درسه فشار مختلف ۱۰و۱۵و۲۰ مگاپاسکال { ۱۰۰-۱۵۰-۲۰۰بار} در تابلو ۳-۸ نشان داده شده است. اندازه گیری ویسکوزیته باوسیله ویسکومتر  SMR [ Viscosity meter]  در مبحث محصولات کشت داده شده شیر توصیح داده شده است. زمان طولانی تر برحسب ثانیه، در ویسکومتر بیانگر ویسکوزیته بالاتر محصول می باشد. خامه ای که در فشار ۲۰مگاپاسکال هموژنیزه شده بالاترین ویسکوزیته رادارد. تابلو ۴-۸ تاثیر تغییرهای دمای هموژن کننده در فشار ۱۵مگاپاسکال رابا ویسکوزیته محصول نشان می دهد. ویسکوزیته خامه باافزایش دمای هموژن کننده کاهش می یابد. بنابراین باید هموراه دمادر پایین ترین، سطح نگهداری گردد. البته برای به دست اوردن بالاترین راندمان هموژن کردن باید چربی شکل مایع داشته باشد. بنابراین نباید هیچ گاه دمای هموژن کردن از ۳۵درجه سانتیگراد پایین تر باشد. پایداری خامه در قهوه به طور قابل توجهی تحت تاثیر شرایط هموژن کردن مانند: دما، فشار ومحل استقرار هموژن کننده قرار گرفتن در بالا دست یا پایین دست تبادل کننده حرارتی قرار دارد. ثبات خامه در قهوه را می توان دریک دامنه معینی به وسیله افزودن بیکربنات سدیم حداکثر ۰۲/۰ درصد ارتقائ داد. البته اگر قوانین کشوری این کار را منع نکرده باشد. پایداری قهوه در خامه دارای یک نوع ارتباط حرارتی پیچیده می باشد وعوامل متعددی برآن تاثیر دارند مانند:

  • دمای قهوه، امکان کلوخه ای شدن خامه در قهوه داغ تر بیشتر است.
  • نوع قهوه وآداب ورسوم آماده کردن آن، وجود اسیدهای بیشتر در قهوه در واریته های متخلف امکان کلوخه ای شدن خامه را در هنگام حل شدن افزایش می دهد.
  • سختی آب به کار رفته برای آماده سازی قهوه، خامه در آب سخت تر بیشتر از آب سبک کلوخه ای می گردد. چون نمک کلسیم قابلیت پروتئین رابرای لخته شدن افزایش می دهد.

بسته بندی : وظایف اسا سی واصولی بسته بندی عبارت است از:

  • توزیع ماده غذایی را تسهیل سازد.
  • قادر به نگهداری بهداشتی ماده غذایی باشد.
  • از مواد مغذی وطعم موجود در ماده غذایی حفاظت به عمل آورد.
  • غذا را از آسیب وآلودگی به دور نگهدارد.
  • دسترسی به ماده غذایی را آسان سازد.
  • اطلاعات مربوط به ماده غذایی رادر برداشته باشد.

سابقه استفاده از بطری شیشه ای برای شیر به ابتدای قرن بیستم برمی گردد. هر چند استفاده از بطری های شیشه ای از دیدگاه بهداشتی واقتصادی تامدت ها مطلوب بوده است اما زیان های زیادی را نیز به همراه دارد. معمولا شیشه به علت سائیدگی ها وسنگینی ، نازیبا و همچنین شکننده می باشد، باید قبل از استفاده مجدد کاملا شسته وبهداشتی گردد که این امر مشکلاتی رابرای کارخانه ایجاد می نماید. از سال ۱۹۶۰ انواع دیگر بسته بندی وارد بازار فروش شیر گردید، که از مهم ترین آنها می توان به مقوای بسته بندی وبطری های پلاستیکی و کیسه های پلاستیکی اشاره نمود. یک بسته بندی مناسب باید بتواند ضمن محافظت از محصول مانع کاهش یااز بین رفتن ارزش غذایی وویتامین ها تا هنگام رسیدن به دست مصرف کننده گردد. مواد غذایی مایع از احتمال فساد پذیری بالاتری برخوردارند، بنابراین به کارگیری یک بسته بندی غیرآلوده و بدون بوامری اساسی می باشد. همچنین بسته بندی باید قادر باشد، محصول رادر برابر ضربه های مکانیکی ، نور واکسیژن محافظت نماید. شیر یک محصول حساس می باشد واگر در معرض نور آفتاب ویا نور مصنوعی قرار گیرد، بعضی ویتامین های اساسی در آن تخریب خواهند شد وهمچنین تغییرات نامطلوبی در طعم شیر نیز پدید می آید طعم آفتاب تابلو ۲-۸٫  اگر فرآورده های لبنی دارای مواد طعم دهنده ویا ویتامین اضافه شده باشند. آنها نیز به شدت به وجود اکسیژن حساس بوده ودر بسته بندی این فرآورده ها باید از ورود اکسیژن به داخل بسته جلوگیری شود. بسته بندی مقوایی شامل مقوا ویک لایه پلاستیک { پلی اتیلن  polyethylene  } می باشد. مقوا چون از چوب ساخته می شود به آسانی قابل بازیافت مجدد می باشد. مقوا استقامت خاصی رابه بسته بندی داده وآن را به خوبی در برابر ضربه های مکانیکی مقاوم می سازد . همچنین مقوا نفوذ نور به داخل بسته بندی را غیر ممکن می نماید. یک لایه نازک از پلی اتیلن نوع مجاز در ماده غذایی، در داخل وخارج مقوای بسته بندی کشیده می شود وبدین وسیله آن را در مقابل تراوش مایع به بیرون مقاوم [ Leakproof]  می سازد. لایه پلاستیکی موجود در سطح بیرونی مقوا، آن را از خیس خوردگی وجمع شدن، ناشی از آب کندانس { وقتی که  محصول خنک از انبار خارج می گردد} محافظت می نماید. به علت خلوص این نوع پلی اتیلن، وقتی ضایعات یا بقایای بسته بندی سوزانیده یادر زمین دفن می گردد حداقل آلودگی رادر محیط زیست ایجاد می نماید. برای افزایش مدت ماندگاری شیر غیر یخچالی ویا در فرآورده های بسیار حساس، یک لایه نازک از ورق آلومینیم ، در بین لایه های پلی ایتلن پلاستیک ، لایه گذاری می گردد. این کار باعث ایمنی کامل بسته بندی در برابر نور ونفوذ اکسیژن جو می گردد. تمام بسته بندی ها در آخر الامر باید دور ریخته شوند. دراین رابطه افزایش حجم زباله خانگی به صورت یک مشکل زیست محیطی اجتماعات بروز نموده است.راه های پرداختن به این مشکل را می تواند به طور خلاصه در اصول پنجگانه زیر خلاصه نمود.

  • کاهش [ Reduction] ، کاهش استفاده از مواد خام وانتخاب موادی که برای محیط زیست خطرساز نباشند می تواند به حفاظت واحیای منابع طبیعی کمک نماید.
  • بازگشت چرخه ای مواد [ Recycline] ، مواد بسته بندی بهتر است قابلیت جمع آوری، بازیافت و استفاده مجدد را داشته باشد، اما باید به خاطر داشت که در عاقبت امر مواد بسته بندی مجددا به صورت زباله برگشت می نمایند.
  • بازیافت مواد [ Recovery of materials] ، مواد بسته بندی باید بتواند پس از جمع آوری برای تولید وساخت محصولات نوقابل استفاده باشد.
  • بازیافت انرژی [ Recovery of energt] ، تمام مواد سازنده بسته بندی ها، دارای انرژی بوده ومی توان آن را به وسیله سوزانیدن استخراج نمود. مقدار آن به نوع مواد موجود در ماده بسته بندی بستگی دارد.
  • دفن زباله [ Landifill] ، می توان زباله ناشی از مواد بسته بندی رادر زمین دفن نمود واز سطح این زمین ها برای کاربردهای مختلف مانند احداث زمین های ورزشی وغیره استفاده نمود.

مقوای بسته بندی بسیار سبک می باشد. به طور مثال یک بسته یک لیتری تترا بریک  [ Terta Brik pack]  وزنی برابر ۲۷ گرم رادارد. در عین حال اجزا اصلی آن از مواد ثابل بازیافت تشکیل شده است. بنابراین در مقایسه بادیگر انواع بسته بندی، مقدار زباله تولید شده به وسیله ابن نوع بسته بندی بسیار کمتر می باشد. از مقوای بسته بندی می توان به طور گسترده ای به منظور بازیافت انرژی سودجست. چوب وروغن { مواد خام برای پلاستیک} منابع مرسوم برای تولید انرژی می باشند. سوزاندن د تن مواد بسته بندی به قدر یک تن نفت انرژی تولید می نماید. دفن ضایعات این نوع بسته بندی، هرچندراه حل ضعیف استفاده ازاین منبع را نشان می دهد اما آنها به علت فقدان مواد سمی باعث آلودگی آب های سطحی زمین نخواهند شد.

شیر با ماندگاری طولانی : استریل کردن یک فرآورده به معنی انجام عملیات حرارتی شدید برای ازبین بردن تمام میکروارگانیزم ها وغیر فعال نمودن آنزیم های مقاوم به حرارت می باشد. فرآورده های استریل از کیفیت نگهداری عالی برخوردارند وآنها را می توان به مدت طولانی در دمای محیط ذخیره نمود. این ویژگی کارخانه های لبنی قادر می سازد، فرآورده های استریل خودرا برای فروش وبازاریابی به فاصله های دور ارسال نمایند وبازارهای جدیدی رابرای عرضه محصولات خود بیابند. فرآورده ای که بتواند برای مدت زمان طولانی بدون فساد وبدون نیاز به یخچال، نگهداری گردد، فواید زیادی رابرای تولید کننده وهم مصرف کننده دارا است. از جمله، می توان در ارتباط با فوایدی که نصیب تولید کننده می شود به دسترسی به بازارهای وسیع تر، حمل ونقل آسان تر وارزان تر با وسایط نقلیه معمولی { بدون نیاز به سردخانه} وحذف برگشت فرآورده های فروش نرفته در اثر اتمام مدت ماندگاری اشاره نمود. دراعین حال نگهداری این فرآورده ها برای خرده فروشی نیز ساده می باشد وبه تجهیزات گران قیمت خنک کننده نیاز ندارند، اختصاص یک مکان ساده نگهداری برای فروش کافی خواهد بود. از فواید منتسب به مصرف کننده به راحتی خرید وذخیره آن در شرایط معمولی اشاره نمود. در نتیجه مصرف کننده مسافت کمتر ووقت کمتری رابرای خرید صرف خواهد نمود. به علت نگهداری درشرایط دمای محیط، باعث اشغال حجم در یخچال خانه نشده ودر مواقع غیر مترقبه مانند مصرف برای مهمان سرزده ، بسیار کمک کننده می باشد.

کیفیت مواد خام: شیری که در معرض عملیات حرارتی شدید قرار می گیرد باید از کیفیت بسیار مناسبی برخوردار باشد. نکته بسیار مهم دراین موارد، ثبات حرارتی پروتئین های شیر خام می باشد. به طور سریع می توان ثبات حرارتی  [ Heat stability]  پروتئین هارا به وسیله آزمایش الکل  [ Alcohol test]  تشخیص داد. برای این کار نمونه شیر رابا حجم مساوی از محلول الکل اتیلیک مخلوط می نمایند. دراین حالت پروتئین های شیر ناپایدار شده ودر یک غلظت معین لخته می گردند. هرچه شیر در غلظت های بالاتر الکل اتیلیک منعتقد نگردد، از ثبات حرارتی بالاتری برخوردار بود. به طور عملی اگر شیر در مجاورت غلظت الکل ۷۵درصد بدون تغییر باقی بماند، ثبات حرارتی مناسبی را خواهد داشت. نوعا آزمایش الکل را برای رد یا قبول شیر برای عملیات  UHT به کار می برند، پایین بودن ثبات حرارتی پروتئین های شیر ممکن است به علل زیر باشد:

  • ترش بودن شیر- معمولا دراین شرایط شیر شمارش باکتریایی بالایی دارد ومقدار زیادی اسید به وسیله میکروارگانیزم ها تولید شده است.
  • تعادل نمک های شیر به هم خورده ایژست برای مثال در عفونت های پستان.
  • محتوای پروتئین های سرمی شیر بسیار بالا است مانند شیر آغوز.

کیفیت پایین شیرخام، در شرایط فرآیند وکیفیت فرآورده نهایی اثر نامناسب خواهد داشت. پروتئین های موجود در شیر ترش ثبات حرارتی پایینی راداشته وباعث بروز مشکلاتی در فرآیند ودر دستگاه ها به صورت رسوب می گردند. برای مثال سوختگی درروی سطوح تبادل کننده حرارتی ومشکلات تمیز کردن سیستم ، در هنگام نگهداری ازاین نوع شیر، از معضلات اساسی ناشی از کیفیت پایین شیر خام ورودی به کارخانه لبنی می باشد. شیری که به مدت طولانی دردمای پایین ذخیره شده است، ممکن است حاوی تعداد زیادی از باکتری های سرما دوست باشد. این باکتری ها، آنزیم های مقاوم به حرارت تولید می نمایند وهمه آنها را نمی توان در فرایند استریل کردن غیر فعال نمود. باقی ماندن این آنزیم ها در شیر استریل باعث پیدایش تغییرات طعم، مانند: تندی [ Rancidity]  تلخی [ Bitterness] یا حتی ژلاتینی شدن غلیظ شدن در اثر نگهداری یا لخته شیرین در مدت زمان نگهداری می گردد. به طور کلی ، شیر باید از کیفیت باکتریولوژیکی بالایی برخوردار باشد. این امر فقط اختصاص به شمارش کلی باکتری ندارد، بلکه مهم تر از آن وجود اسپور یا شکل اسپوردار باکتری در شیر می باشد. که برروی انتخاب درجه حرارت استریل شدن فرآورده تاثیر دارد. کارآیی استریل کردن: وقتی که میکروارگانیزم ها ویا اسپور باکتری ها در معرض عملیات حرارتی یامواد ضدعفونی کننده یا انواع دیگری از فرایندهای استریل کننده قرارداده می شوند، تمام میکروارگانیزم ها بلادرنگ کشته نمی شوند. بلکه در واحدهای معینی اززمان تعدادی کشته و بقیه زنده می مانند. اگر مجددا همان شرایط حرارتی اعمال گردد، باز تعدادی کشته وبقیه زنده باقی می مانند والی آخر… به عبارت دیگر: اعمال حرارت برای استریل کردن یادر معرض مواد ضد عفونی قرار دادن فرآورده ، قسمت عمده ای از میکروارگانیزم ها را نابود کرده وهمیشه تعداد کمی زنده باقی می مانند. کاهش لگاریتمی اسپورها: بیان ریاضی اثرات کشنده دمای استریل کردن برروی میکروارگانیزم ها را می توان به شکل لگاریتمی مانند جدول زیر بیان نمود.

K*t=Log N/Nt

که در فرمول فوق :

N= تعداد میکروارگانیزم های اسپورهای اولیه،

Nt = تعداد میکرواورگانیزم های اسپورهای زنده پس از زمان [t] دریک مرحله از عملیات حرارتی.

K = ضریب ثابت

t= زمان عملیات حرارتی.

شیر برای عملیات UHT نامناسب خواهد بود اگر:

  • ترش شده باشد.
  • تعادل نمک ها در آن به هم خورده باشد .
  • دارای مقدار زیادی پروتئین های سرمی باشد.

اگر فرمول فوق دریک کاغذ نیمه لگاریتمی ، باقراردادن زمان عملیات درروی محور   [ X] و تعداد میکروارگانیزم های زنده در روی محور لگاریتمی  [ Y] ، رسم گردد. یک خط مستقیم بدست می آید. حاصل یک عملیات لگاریتمی هیچگاه صفر نمی گردد وبراین موضوع تصریح دارد که در جریان استریل کردن، یافتن اسپورهای زنده باکتری ها در درون محصول پس از فرآیند ، غیر ممکن نمی باشد. در عمل هم این انتظار از فرآیند نابودی کامل باکتری واسپورآنها غیرممکن می باشد وباید راه حل عملی تر که قابلیت اجرایی بیشتر و واقعی تر را داشته باشد، یافته شود. استریل شدن موثر  [  Sterilising effect]  یا کفایت استریل کردن [ Sterilising efficiency]  یک تصور کلی در باره این موضوع می باشد. این واژه بیان می دارد که در ضمن فرآیند استریل کردن تعدا میکروارگانیزم ها به صورت کسری درصدی روبه کاهش می گذارند. هر فرآیند استریل کردن را می توان به وسیله یک حد استریل شدن موثر مشخص نمود. در اغلب فرآیندهای استریل کردن با استفاده از روش حرارتی حد استریل شدن موثر با تلفیق زمان ودما مشخص می گردد. بدیهی است کاربرد دمای بالاتر وزمان نگهداری طولانی تر در هولدر حد استریل شدن موثر را افزایش می دهد. کعمولا استریل شدن موثر به صورت تعداد سیکل لگاریتمی بیان می شود. برای مثال: یک- ؛ استریل شدن موثر ؛۹- دلالت براین دارد که از میان ۱۰ ٩ اسپور باکتری که همراه محصول به داخل فرآیند وارد شده، پس از انجام فرآیند فقط ۱ [ ۱۰ ˚] باکتری زنده باقی خواهد ماند. استریل شدن موثر غیر وابسته به حجم محموله می باشد.

Log10 ٩- Log10 ˚= ۹-۰=۹

به طور معمول از آزمایش وجستجو برای یافتن اسپور باسیلوس سوبتیلیس  [ BACILLUS SUBTILIS] یا باسیلوس استئاروترموفیلوس [Bacillus stearothermophilus] جهت تشخیص کارایی استریل شدن در روش UHT استفاده می شود . زیرا این اسپورها بخصوص اسپور باسیلوس اتئاروترموفیلوس از مقاومت حرارتی نسبتا بالایی برخوردار است و اگر پس از عملیات استریل شدن در فرآورده مشاهده گردد دلیل برعدم کفایت فرآیند حرارتی می باشد.از کلستریدیوم [ Clistridium botulinum]  برای پی بردن به کارآیی استریل شدن داخل قوطی های کنسرو استفاده می گردد. برای استریل کردن ، سیکل لگاریتمی قابل قبول در عملیات UHT، در آزمایش با اسپورباسیلوس سوبتیلیس ۱۰تا۱۲ دوره لگاریتمی ودر آزمایش با اسپورباسیلوس استئاروترموفیلوس ۸ دوره لگاریتمی می باشد، این سیکل در آزمایش کنسروها با کلستریدیوم بوتولینوم نباید کمتر از ۱۲دروه باشد. کارایی استریل شدن، وابسته به موارد زیر می باشد:

  • ترکیب مناسب زمان/ دما
  • مقاومت حرارتی اسپور باکتری مورد آزمایش، که تحت تاثیر سوش باکتری {باسیلوس} ونحوه تولید اسپور دارد.
  • نوع فراورده

اثرات کشنده حرارت برروی اسپور باکتری ها از دمای ۱۱۵ درجه سانتیگراد شروع وبا بالا رفتن دما به سرعت افزایش می یابد. باکتری ها را می توان به دو گروه تقسیم نمود:

  • دسته ای از باکتری ها که به صورت سلول های رویشی در محیط حضور دارند به راحتی با حرارت ومواد ضدعفونی کننده نابود می گردند.
  • دسته ای از باکتریها که به هر دوصورت رویشی واسپور در محیط حضور دارندو زیرا عامل های نابود کننده مثلا حرارت شکل رویشی باکتری به سرعت نابود شده در حالی که حذف اسپور آنها مشکل می باشد.

معمولا هردو شکل باکتری- رویشی واسپور – در فرآورده تحت فرایند حضور دارند،. متاسفانه ارتباط خاصی بین این دو حالت از شکل زیستی میکروارگانیزم وجود ندارد، یعنی ممکن است دریک محصول با تعداد باکتری کم، تعداد زیادی اسپور میکروارگانیزم ها موجود باشد وبرعکس. بنابراین شمارش کلی [ Total count]  نمی تواند داده قابل اعتمادی برا یتعداد جمعیت اسپور باکتری ها در ماده غذایی باشد.

اندیس  Q10 : همان طوری که شرح داده شد: ؛استریل شدن موثر: در فرآیند استریل کردن بااستفاده از حرارت همزمان بابالا رفتن دما به سرعت افزایش می یابد. این بیان را می توان برای واکنش های شیمیایی نیز به کار برد. اندیس Q10 به صورت افزایش سرعت در واکنش ها تعریف شده است، این اندیس بیان می دارد که به ازای افزایش ۱۰درجه سانتیگراد دمای سیستم سرعت واکنش ها چه مقدار افزایش خواهد یافت. اندیس Q10 برای وقوع تغییرات طعم- از نوع واکنش های شیمیایی- در حدود ۳-۲ می باشد. یعنی اگر دمای سیستم ۱۰درجه سانتیگراد بالا برده شود، سرعت این واکنش شیمیایی دوتا سه برابر خواهد شد. همچنین Q10 می تواند محدوده سرعت نابودی اسپور باکتری ها را معین نماید. مقادیر یافته شده برای این هدف بین ۸و۳۰ قرار دارند. علت وسعت دامنه اختلاف براساس عکس العمل متفاوت اسپور باکتری ها نسبت به افزایش دما می باشد. اندیس f : مفهوم اندیس f   ارتباط بین زمان ودمای استریل کردن براساس تغییرات لگاریتمی می باشد به بیانی دیگر زمان استریل کردن محصول رادر دمای ۱۲۱درجه سانتیگراد یا ۲۵۰درجه فارنهایت برحسب دقیقه بیان می دارد. در فرمول زیر روش محاسبه ای این اندیس نشان داده شده است:

 

F0 = *10

 

که در این فرمول : t = زمان استریل کردن براساس ثانیه در T درجه سانتیگراد

T = دمای استریل کردن براساس درجه سانتیگراد

Z = این اندیس، افزایش دما حاصله با هما ن اثرات کشنده در  از زمان را بیان می دارد ، این اندیس با منشاء اسپورها بین ۸/۱۰-۱۰ درجه سانتی گراد تغییر می نماید وبه طور عمومی در محدوده ۱۰درجه سانتیگراد فرض می شود.

استریل کردن تجارتی: محصولی که تحت این فرآیند قرار گرفته عاری از میکروارگانیزم هایی است که بتوانند در شرایط معمولی رشد نمایند.

اگر فرمول فوق برحسب درجه فارنهایت بیان شود، دمای مرجع ۲۵۰ درجه فارنهایت واندیس  Z به طور معمول ۱۸درجه فارنهایت خواهد بود.

۱= f به معنی حرارت دادن محصول در ۱/۱۲۱ درجه سانتیگراد برای یک دقیقه می باشد. برای تهیه شیر باروش استریلیته تجاری از شیر خام با کیفیت خوب، اندیس f باید حداقل ۶-۵ باشد.

اندیس های C*,B* : محدوده کارایی موثر عملیات UHT  در بعضی کشورها به وسیله دوپارامتر زیر تعریف شده است که به طور اختصار عبارتند از:

اثر باکتریولوژیکی: B* به صورت B ستاره دار شناخته می شود.

اثر شیمیایی :   C* به صورت C ستاره دار شناخته می شود.

B* انجام استریل کردن تجاری رابرپایه ۱۳۵ درجه سانتیگراد برای ۱/۱۰ ثانیه با اندیس z  برابر با ۵/۱۰ درجه سانتیگراد قرار می دهد. دراین روش اندیس B* مساوی ۱، بیانگر کاهش اسپورهای گرما دوست به تعداد ۱۰٩  در هر واحد می باشد. در اندیس C* اساس کاررروی از بین رفتن ۳درصد تیامین

[ Thiamine]  در واحد قرار دارد که آن برابر اعمال دمای ۱۳۵ درجه سانتیگراد به مدت ۵/۳۰ ثانیه با اندیس Z مساوی ۴/۳۱ درجه سانتیگراد می باشد. وقتی که شرایط زیر تامین شود یک فرآیند UHT با حفظ کیفیت فرآورده به طور رضایت بخشی عمل می نماید:

c* < 1                     B*>1

سریع ترین ذره: در بعضی کشورها خصوصا در امریکا ، توجه ویژه ای به زمان اقامت محصول در لوله هولدر معطوف می گردد، مرجع ویژه برای تعیین زمان هولدر سریع ترین ذره می باشد. براساس طراحی جریان سیال جریان متلاطم یا لایه ای ، ضریب کارآیی برای شیر ۹/۰-۸۵/۰ محاسبه شده است. این ضریب در بردارنده عامل تصحیح در محاسبه زمان هولدر می باشد. در امریکا برای حالت های ویژه، عبور سریع ترین ذره دوبرابر سرعت متوسط ذرات فرض می گردد یعنی ظریب کارایی [     [ η] به مقدار ۸۵/۰ –۵/۰ در نظر گرفته می شود.

استریل کردن تجارتی: به طور معمول اصطلاح استریل کردن تجارتی  [ Commercial sterility]  برای عملیات  UHT فرآورده لبنی به کار برده می شود. فرآورده ای که به طریقه تجارتی استریل شده باشدبراین امر تصریح دارد که فرآورده عاری از میکروارگانیزم هایی است که بتوانند در شرایط معمولی رشد نمایند. نمودار، شکل ۳-۹ و ۴-۹ منحنی دما/زمان برای دوسیستم استریل کردن حرارتی رایج را نشان می دهد. درنمودار زمان استریل کردن فرآورده ، در داخل محفظه استریل کننده، برحسب دقیقه به کاربرده شده است در حالی که وقتی محصول به طور مستقیم تحت فرآیند استریل کردن قرار می گیرد مثل فرآیند  UHT زمان به صورت ثانیه می باشد.

تغییرهای باکتریولوژیکی و شیمیایی شیر در عملیات حرارتی شدید: وقتی شیر به مدت طولانی در معرض دمای بالا قرار می گیرد، واکنش های شیمیایی خاصی در آن رخ می دهد که منجر به تغییرات رنگ به صورت قهوه ای شدن می گردد. این حالت همیشه بایک طعم پخته وکاراملی شدن  [ Caramel]  همراه است وگاهی همراه با مقدار زیادی رسوب دیده می شود .این آسیب ها را می توان به طور گسترده ای به وسیله انجام عملیات حرارتی در دمای بالا وزمان بسیار کوتاه کاهش داد. بنابراین انتخاب ترکیب مناسب بین زمان / دما بسیار مهم می باشد، زیرا علاوه برنابودی اسپور باکتری ها باید آسیب وارده به اجزای شیر در کمترین حد ممکنه باشد.

ارتباط بین استریل شدن موثر وواکنش قهوه ای شدن را نشان می دهد. خط A  پایین ترین حدترکیب زمان / دما را که در آن قهوه ای شدن در شیر رخ نمی دهد، مشخص می نماید. خط B  نشان دهنده پایین ترین محدوده ترکیب بندی زمان / دما برای استریل کردن کامل نابود سازی اسپورهای گرما دوست شیر می باشد. قلمرو استریل کردن فرآورده های داخل محفظه استریل کننده وعملیات  UHT نیز درشکل نشان داده شده است. هنگامی که دوروش استریل کردن اثرات بکسان دارند ممکن است اختلاف های بزرگی رادر بروز اثرات شیمیایی، واکنش قهوه ای شدن، نابودی سازی ویتامین ها واسیدهای امینه و… داشته باشد. بروز این نوع اختلاف ها در دمای پایین تر در بین فرایندهای مشابه بسیار کمتر می باشد. این بررسی نشان می دهد: که چرا شیر     UHT در مقایسه باشیر استریل شده در داخل محفظه استریل کننده ، طعم بهتر وارزش غذایی بالاتری را دارد.

مزه: معمولا یک حس شخصی وذهنی نسبت به خوراکی ها محسوب می گردد ودر انتخاب ماده خوراکی نقش مهمی را دارد. مزه شیری که تحت فرایند  UHT قرار گرفته اند در طی سالیان متمادی بهبود یافته است. بسیاری از مصرف کنندگان نمی توانند تفاوتی ارابین شیر  U HT وشیر پاستوریزه قائل شوند. همانطور که در قبل توضیح داده شد، بین محتوای لاکتولوز در شیر پاستوریزه و شیر  UHT وشیر استریل  اختلاف آشکاری وجود دارد. از وقتی که شیر UHT          به بازار معرفی گردید، هموراه کیفیت ، طعم ومزه آن  مورد بحث قرار داشته است. دراوایل شیر UHTتقریبا به سفیدی شیر پاستوریزه بود، اما محصول با یک طعم پخته ومزه خاص همراه بود. کوشش زیادی- که هنوز هم ادامه دارد- به عمل آمد تاطعمی همانند شیر پاستوریزه معمولی برای ان نوع شیر به دست اید. دمایی که در آن آزمایش اورگانولپتیکی انجام می پذیرد در نتیجه ازمایش بسیار اهمیت دارد. در دمای یخچال تقریبا ۷-۵ درجه سانتیگراد طعم شیر UHT کمتر جلوه می کند. بنابراین باید برای نمونه هایی که مورد ارزیابی اورگانولپتیکی قرار می گیرند دمای محصول در ۲۰درجه سانتیگراد حفظ گردد. بیان شده است که برای ارزیابی دقیق تر، نمونه ها باید قبل از آزمایش به مدت های گوناگون ۲و۴و۶ هفته در دمای ۲۰درجه سانتیگراد نگهداری گردند. آزمایش های انجام شده به این طریق اختلاف معنی داری رابین طعم ومزه انواع شیر فرایند شده با روش های مستقیم وغیر مستقیم UHT نشان داده است. باید به یاد داشت که در روش غیر مستقیم شیر در معرض دمای بالا قرار می گیرد.

ماندگاری :یک دیگر از خصوصیات مورد ارزیابی در ارتباط با کیفیت شیر  UHT ،‌ماندگاری  [ Shelf life]  فرآورده لبنی می باشد. این مشخصه معلوم می نماید که تا چه زمانی می توان محصول تولیدی را بدون افت کیفیت در محدوده حداقل قابل قبول، نگهداری نمود. باید در نظر داشت که مفهوم کیفیت نیز ذهنی می باشد  [ Criterria of product  quality]  واگر معیارهای کیفیت محصول خیلی پایین در نظر گرفته شود، ماندگاری می تواند طولانی تر باشد. از عوامل فیزیکی وشیمیایی محدود کننده در ماندگاری می توان به ژلاتینی شدن، افزایش ویسکوزیته، رسوب وخامه بستن اشاره نمود. ویژگی های نامطلوب اورگانولیتگی برای این فرآورده ها: تغییرات مزه، بوی نامطبوع وتغییر رنگ می باشند.

جنبه های تغذیه ای: مطالعه ویژگی های تغذیه ای وتغییرهای آنها در ضمن فرآیند، یکی از موضوع های مهم قابل بررسی در فرآیند مواد غذایی می باشد. در این راستا پژوهش زیادی برروی اثرات عملیات حرارتی شیر انجام پذیرفته است. اثرات حرارتی عملیات  U  HT  در روی اجزای شیررا می توان در فهرست زیر خلاصه نمود.

 

 

 

اجزای شیر                            اثرات حرارتی

چربی                                   بدون تغییر

لاکتوز                                   تغییرات جزئی

پروتئین ها                             دناتوره شدن  تغییر ماهیت؛ جزئی پروتئین های آب پنیر

نمک ها ومواد معدنی                 رسوب جزئی

ویتامین ها                               کاهش جزئی

شدت تاثیر فرآیندهای حرارتی ، برروی ارزش غذایی شیر را می توان از تغییرهای شیمیایی اجزای آن نتیجه گرفت. بابررسی جدول فوق مشاهده می گردد که هیچ تغییری در مقادیر تغذیه ای چربی ، لاکتوز ونمک های معدنی به وجود نیامده است. اما تغییرهای کوچکی در ارزش تغذیه ای پروتئین ها وویتامین ها مشاهده می گردد. کازئین  [ Casein]  بیشترین مقدار پروتیئن شیررا تشکیل می دهد، که معمولا تحت تاثیر فرآیندهای حرارتی قرار نمی گیرد.دناتوره شدن پروتئین های آب پنیربه معنی کاهش ارزش تغذیه ای آنها در شیر  UHT  در مقایه با شیر خام نمی باشد، بلکه برعکس عملیات   UHT قابلیت هضم این پروتئین ها رادر دستگاه گوارش بهبود می بخشد وآنزیم های گوارشی آسانتر می توانند برروی آنها تاثیر نمایند. از دست رفتن جزئی بعضی از اسیدهای آمینه ضروری، مانند ایزین آسیب جدی به کیفیت تغذیه ای وارد نمی سازد. مقدار ازدست رفته لیزین  [ Lysine]  دراین فرایند تقریبا ۸/۰-۴/۰ درصد می باشد که در مقام مقایسه این مقدار مشابه عملیات پاستوریزاسیون است. در فرآورده های استریل شده درداخل محفظه استریل کننده، مقدار لیزین از دست رفته برابر ۱۰-۶ درصد می باشد. مقاومت ویتامین های موجود در شیر، نسبت به حرارت متفاوت می باشند. این ویتامین ها به دوصورت محلول در آب  مانند  [ B2,B3]  ، بیوتین واسید نیکوتنیک {نیاسین} وجود دارند ونسبت به حرارت تقریبا  پایدار می باشند. از ویتامین های حساس به حرارت می توان به  B1 تیامین اشاره نمود. تیامین در عملیات  UHT کمتر از ۳درصد از دست می رود، این افت استریل شدن در محفظه های استریل کننده به طور قابل توجهی بالا وحداکثر به میزان ۵۰-۲۰درصد می رسد. بههمین نسبت دیگر ویتامین های حساس به حرارت مانند ویتامین  B6,B12 ، اسید فولیک وویتامین C  نیز در فرآیند  UHT ودر محفظه استریل کننده، از دست می روند. ازدست دادن ویتامین B2 وویتامین  C در محفظه استریل کننده ، ممکن است تامقدار ۱۰۰درصد به وقوع بپوندد. بعضی از ویتامین ها مانند اسید فولیک وویتامین c  به اکسیداسیون حساس می باشند. کاهش آنها در زمان نگهداری ناشی از وجود اکسیژن در شیر یا درداخل بسته بندی می باشد. با این وجود ، شیر یک منبع خوب ویتامین c  واسید فولیک در مقدار لازم توصیه شده برای مصرف روزانه می باشد. به طور کلی از دست رفتن ویتامین ها در مواد غذایی طبخ شده درخانه ، بیشتر از عملیات حرارتی  UHT وپاستوریزه کردن می باشد. از نظر کیفیت ویتامینی شیر UHT و پاستوریزه یکسان می باشد ولی کیفیت در شیر استریل از کیفیت پایین تری برخوردار است.

تولید شیر باماندگاری طولانی: دوروش برای تولید این نوع شیر وجوددارد که عبارتند از:

الف- استریل کردن شیر دردرون ظرف بسته بندی به وسیله محفظه های استریل کننده، در این روش شیر بسته بندی شده در دمای ۱۱۶ درجه سانتیگراد ، به مدت تقریبا ۲۰دقیقه حرارت داده می شود. این فرآورده در دمای محیط قابل نگهداری می باشد.

ب- استفاده از سیستم فرادما  [ UHT] ، دراین روش محصول دردمای ۱۵۰-۱۳۵ درجه سانتیگراد به مدت ۱۵-۴ثانیه حرارت داده شده ومتعاقبا در شرایط عاری از میکروب  [ Asepic]  در بسته بندی هایی که محصول رادر برابر نور واکسیژن محافظت می نماید. بسته بندی شده ودردمای محیط نگهداری می شود.

استریل کردن شیر پس از بسته بندی: از دو فرآیند برای استریل کردن محصول در داخل بطری وقوطی استفاده می شود.

  • فرآیند غیر پیوسته [ Batch] به وسیله اتوکلاوه [ Autoclave]  .
  • سیستم فرآیند پیوسته مانند: برج هیدرواستاتیک عمودی، – استریل کننده افقی

فرآیند غیر پیوسته { محموله ای } : فرآیند غیر پیوسته به سه روش انجام می پذیرد:

  • به صورت مجموعه ای که در یک سبدجاسازی شده ودر محفظه فشار استاتیم اتوکلاوه قرارداده می شوند.
  • به صورت جاگذاری دریک قفس فلزی که می تواند درداخل اتوکلاوه وچرخش نماید.
  • در اتوکلو دوار

روش دوار  { Rotary]  ارجحیت بیشتری را نسبت به روش ساکن  { Static]  دارد، زیرا سرعت جذب حرارت از محیط گرم کننده سریع تر بوده واثر کشندگی باکتری ها بیشتر است و همچنین رنگ محصول نهایی یکنواخت تر خواهد بود. معمولا در استریل کردن با اتوکلاوه، شیر تحت فرآیند پیش حرارتی قرار گرفته ودر دمای تقریبی ۸۰درجه سانتیگراد به درون بطری های تمیز وگرم شده، وارد می شود. بطری ها پس از درپوش گذاری در داخل محفظه بخار، استریل می گردند، حرارت اعمال شده به طور معمول ۱۲۰-۱۱۰درجه سانتیگراد به مدت ۴۵-۱۵ دقیقه می باشد.سپس محموله به تدریج در سیستم خنک شده واز اتوکلاو خارج می گردد. این اصول در استفاده از قوطی نیز مراعات می گردد. استریل کردن محموله ای در اتوکلاو، بیشتر برای موادغذایی جامد ودر مرتبه بعدی برای مواد غذایی مایع به کار برده می شود. این روش استریل کردن لزوم پرکردن آسپتیک  [ Aseptic]  قبل از فرایند استریل کردن را حذف می نماید. اما باید در طراحی ، مقاومت حرارتی مواد به کار رفته برای بسته بندی مدنظر قرار گیرد.

فرآیند پیوسته: سیسم پیوسته برای کارخانه هایی که بیشتر از ۱۰۰۰۰واحد درروز تولید دارند، مناسب می باشد.در این سیستم برای انجام عملیات پیوسته، طراحی ماشین آلات به گونه ای است که مجهز به یک سیستم فشار قفل شونده بوده ومحصول پس از پرشدن در محفظه از منطقه فشار پایین / دمای پایین به سوی منطقه دارای فشار بالا /دمای بالا هدایت واز میان آن عبور داده می شود. پس از ین که محصول به مقدار لازم در معرض حرارت قرار گرفت به طور یکنواخت وتدریجی شرایط – دما / فشار – کاهش داده شده تا در انتها بافشار جویکسان گردد. در انتهای خط، خنک کردن بااستفاده ازآب یخ یا اب سرد انجام می پذیرد. برای استریل کردن پیوسته دونوع ماشین استریل کننده وجوددارد که اختلاف آنها بر روی نحوه به کارگیری سیستم فشار می باشد.

  • استریل کننده هیدرواستاتیک ایستاده
  • استریل کننده افقی چرخان بادریچه آب بندی شده.

استریل کننده هیدرواستاتیک عمودی: اغلب این نوع استریل کننده ها را به نام برج های استریل کننده می شناسند. آنها شامل یک محفظه مرکزی بوده که به وسیله بخار تحت فشار می باشد. فشار در سمت ورودی وخروجی به وسیله ستونی از آب متعادل می گردد. آب در سمت ورودی بادمای لازم وارد سیستم تنظیم دما به گونه ای است که باداشتن حداکثر بازده، ازایجاد شوک حرارتی ودر نتیجه شکستن بطری شیشه ای اجتناب می شود. در برج هبدروستایک بطری حاوی شیر به ارامی وبه طور پیوسته ازمیان منطقه حرارتی به طرف منطقه خنک تر رهسپار می گردد. ابعاد این منطقه ها براساس زمان لازم نگهداری حرارت برای مراحل مختلف عملیات حرارتی طراحی شده است. در بیشتر موارد، شیر قبل از ورود به داخل برج استریل کننده تحت فرآیند حرارتی مقدماتی در محفظه استریل کننده مقدماتی  Pre-sterilising  شبیه به فرآیند   [ UHT] قرار می گیرد. دراین حالت  شیر تادمای ۱۳۵درجه سانتیگراد یا بالاتر به مدت چندثانیه حرارت داده می شود وسپس تادمای ۷۰-۳۰ درجه سانتیگراد بسته به نوع بطری چون بطری پلاستیکی دمای پایین تر نیاز دارد خنک شده وبه داخل بطری های گرم شده انتقال داده می شود، سپس بطری ها وارد برج هیدروستاتیک می گردند. فرایند حرارت دهی مقدماتی یا پیش استریل کردن را می توان دریکسیستم غیر مستقیم یا مستقیم انجام داد. هدف از انجام این مرحله استریل کردن محصول نبوده بلکه منظور کاهش بار میکروبی وکاهش بارحرارتی برروی برج استریل می باشد. مدت زمان هر دوره استریل کردن در برج هیدرواستاتیک تقریبا یک ساعت می باشد که ۳۰-۲۰ دقیقه ان برای عبور محصول از میان واحد استریل کننده در دمای ۱۲۵-۱۱۵ درجه سانتیگراد صرف می گردد. استریل کننده هیدروستاتیک دارای ظرفیت ۲۰۰۰ بسته نیم لیتری تاحداکثر ۱۶۰۰۰بسته یک لیتری در ساعت می باشد. بطری ها ی شیشه ای وپلاستیکی را می توان در آن استریل نمود.

استریل کننده افقی: این نوع دستگاه استریل کننده تحت عنوان استریل کننده دوار بدریچه مسدود کننده، است این ماشین به طور نسبی از ساختمان ساده ای برخوردار می باشد،یک محرکه مکانیکی نوار متحرک حمل کننده بطری ها رااز میان دریچه عبور داده ووارد منطقه ای با فشار بالا / دمابالا- نموده ودر معرض دمای استریل کننده ۱۴۰-۱۳۲ درجه سانتیگراد به مدت ۱۲-۱۰ دقیقه قرار می دهد. هر دوره استریل کردن دراین دستگاه ۳۵-۳۰ دقیقه به طول می انجامد ومی تواند با ظرفیت ۱۲۰۰۰واحد در ساعت کار کند. استریل کننده دوار، برای استریل کردن بطری های پلاستیکی وشیشه ای مناسب بوده وهمچنین قابیت انطباق با بسته بندی های فیلم ساده وچند لایه لامینه را نیز دارا می باشد. ازدیگر سیستم ها می توان به محفظه های اتوکلاو دوار برای استریل کردن قوطی های حاوی شیر تبخیری اشاره نمود. این نوع استریل کننده شامل سه محفظه استوانه ای بوده که درداخل هریک نوار مارپیچ درروی غلطک درداخل مجاری حرکت می نمایند ومحصول برروی این نوار شمن به جلورفتن بدور خود نیز می چرخد. این نوع استریل کننده ها مجهز به یک سیستم آشکار ساز قوطی های استریل نسده می باشند که امکان تشخیص قوطی های استریل نشده را فراهم می نماید. سیستم های اشکار ساز رادرقسمت خروجی بخش حررات دهی مقدماتی ودر انتهای بخش خنک کننده تحت فشار کار می گذارند.

عملیات  UHT: شیر در واحدهای مدرن UHT باکمک پمپ از میان سیستم بسته حرکت داده می شود. دراین مسیر فرآیندهای پیش حرارتی، عملیات حرارتی بالا، هموژن کردن، خنک کردن وبسته بندی به صورت استریل به ترتیب انجام می پذیرد. معمولا فرآورده های مایع با اسیدیته پایین   PH بالاتر از ۵-۴- برای شیر  PH بیش از ۵-۶ رادردمای ۱۵۰-۱۳۵ درجه سانتیگراد به مدت چندثانیه ، به وسیله حرارت دادن غیر مستقیم ، یا مستقیم تحت عملیات حرارتی قرار می دهند. فرآورده هایی با اسیدیته بالا  PH کمتر از ۵/۴ ماند آب میوه جات، به طور معمول در دمای ۹۵-۹۰ درجه سانتیگراد به مدت ۳۰-۱۵ثانیه تحت فرآیند حرارتی قرار می گیرند. برای حذف خطر آلودگی، تمام قسمت های پایین دست سیستم استریل می باشند. عملیات UHT در مقایسه باعملیات برج هیدرواستاتیک، زمان ، زحمت ، مصرف انرژی وجای کمتری لازم دارد. همچنین این فرآیند علاوه برداشتن سرعت بالا عوارض سوء کمتری برروی طعم شیر دارد. به هرحال به نظر می رسد مصرف کنندگان شیر استریل شده در اتوکلاوبه طعم پخته [ Cooked]  وکاراملی آن عادت کرده اند و ممکن است فرآورده های استریل شده به روش UHT از نظر آنان بی مزه  [ Tasteless]  جلوه نماید.

فرآیندهای UHT: فرآیند UHT نوعی عملیات حرارتی برای محافظت از مواد غذایی مایع به وسیله اعمال حرارت بسیار بالا در زمان کوتاه می باشد. این عملیات قسمت اعظم آنزیم ها وتمام میکروارگانیزم ها واسپورهای موجود در محصول را نابود می سازد. تازمانی که محصول در تحت شرایط عاری از میکروب آسپتیک باقی بماند، این وضعیت پایدار خواهد بود. بنابراین باید ضمن جلوگیری ازبروز آلودگی مجدد به وسیله بسته بندی در شرایط آسپتیک، مواد بسته بندی نیز از قبل استریل شده باشند. هرگاه مجبور به نگهداری شیر پس از عملیات حرارتی – قبل از بسته بندی- باشیم، باید شرایط نگهداری به صورت کاملا آسپتیک باشد. به دلائل فوق گاهی اوقات فرآیند UHT را فرآیند آسپیتک  [ Aseptic processing]  می نامند.

توسعه فرآیند UHT: برای اولین بار توسط لویی پاستور [ Louis pasteur]  آزمایش هایی برروی شیر استریل درون بطری، انجام پذیرفت. اما تقریبا در سال ۱۹۶۰، هر دوفرآیند، تولید آسپتیک و پرکدن آسپتیک به صورت تجاری در دسترس عموم قرار گرفت. امروزه فرآیند توسعه یافته UHT برای شیر ودیگر مواد غذایی مایع از مقبولیت جهانی برخوردار می باشند. امااین شرایط در ابتدا به این صورت نبوده است. در کارخانه های اولیه، فرآیند UHT به صورت تزریق مستقیم بخار داغ به داخل شیر انجام می پذیرفت. بزودی این سیستم جدید UHT در مقایسه باروش استریل کردن داخل محفظه، اعتبار خاصی رابه دلیل تولید یک طعم عالی در شیر برای خود بدست آورد. اولین واحد حرارت غیر مستقیم حدود ده سال بعدبه بازار معرفی شد. تحقیق وتوسعه ازابتدا تاکنون درروی فرآیند UHT ادامه داشته، که اکنون منجربه تولید محصول عالی بارنگ طبیعی وحفظ ارزش غذایی در آن شده است.

فرآورده های عمومی  UHT: شیر تازه وباز ساخته – شیر تغلیظ شده – خامه – شیر طعم دار- فرآورده های تخمیری شیر – نوشابه آب پنیر، ماست- انواع بستنی – دسرها {پودینگ} – نوشابه های پروتئینی – نوشابه سویا – غذای کودک – آب میوه وسبزی – آشامیدنی ؛چای وقهوه؛ – چربی گیاهی ومارگازین – سوپ ها ، سس ها- محلول های مغذی – پوره جات – چاشنی ها.

واحدهای UHT : عملیات  UHT ، فرآیند پیوسته ای است که محدوده کاربرد آن به فرآورده هایی که قابلیت پمپ شدن رادارا می باشند ختم می گردد . دراین راستا عملیات U HT برای یک محدوده وسیع از فرآورده های لبنی ودیگر موادغذایی کاربرد دارد. در جدول بالا فهرست محدودی از فرآورده های غذایی که می توانند تحت فرآیند UHT قرار گیرند نشان داده شده است. واحدهای UHT به گونه ای طراحی شده اند که قابلیت انطباق بالایی رادر محدوده وسیعی از فرآورده ها دارند. دراین واحدها انواع فرآورده ها با اسید کم ۵/۴ PH>  وبا اسید بالا ۵/۴ PH< قابل اعتماد می باشند و هرچند فقط فرآورده های بااسیدیته کم برای استریل شدن تجاری به عملیات UHT نیاز دارند. اسپور باکتری ها نمی توانند در فرآورده هایی بااسید بالا مانند آب میوه جات رشد نمایند. بنابراین دراین گونه موارد به کارگیری عملیات حرارتی به قصد نابودی مخمر وقارچ های موجود می باشد. پاستوریزاسیون معمولی بادمای بالا ۹۵-۹۰ درجه سانتیگراد به مدت ۳۰-۱۵ ثانیه برای فرآورده های بااسید بالا، به منظور رسیدن به شرایط استریل کردن تجاری کافی است. واحدهای UHT کاملا خودکار بوده ودر چهار حالت عمل کننده زیر قرار می گیرند:

  • پیش استریل کردن [ pre- sterilistion]
  • تولید
  • شستشوی بینابینی آسپتیک [ Aseptic intermediate cleaning ] AIC
  • شستشوی درجا [ Cleaning in place ] CIP

ایمنی لحاظ شده در طراحی یک واحد UHT از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. تا خطر تولید یک محصول غیر استریل رااز سیستم به طور کامل حذف نماید. بنابراین دربرنامه کنترل کننده، پیش بینی هایی در نظر گرفته شده است که در برابر احتمال اشتباه کاربروبروز اختلالات در سیستم عکس العمل مناسبی را نشان دهد. به طور مثال اگر فرآیند پیش استریل کننده به طور صحیح عمل ننماید ادامه تولید در سیستم متوقف می گردد. تسلسل تمام عملیات اجرایی در سیستم، همراه با هشدارهای اعلامی واخطاری بر روی تابلو کنترل قرار دارد. این سیستم امکان کنترل، مشاهده  [ Monitoring]  وثبت  [ Recording]  فرآیند رابه طور کامل فراهم می آورد.

انواع سیستم های  UHT: در بازار دونوع سیستم UHT وجوددارد.

*سیستم مستقیم  [ Direct system]  ، فرآورده دراین سیستم در تماس مستقیم با محیط گرمازا قرار می گیرد، وبه دنبال آن باقرار گرفتن در محفظه خلاء تحت فرآیند سردکردن آنی  [   F lash cooling]  واقع شده وسپس به طور غیر مستقیم تادمای بسته بندی خنک می گردد. سیستم های مستقیم به شکل های زیر می باشند:

  • سیستم تزریق بخار تزریق بخار به داخل محصول
  • سیستم انفوزیون [ Infusion] بخار محصول به داخل محفظه بخار وارد می گردد.

*سیستم غیر مستقیم [ Indirect system]  ، حرارت دراین سیستم از وراء یک دیوراه از محیط گرمازا به محصول منتقل می گردد. سیستم غیر مستقیم به شکل های زیر می باشد:

  • تبادل کننده حراتی صفحه ای
  • تبادل کننده حرارتی لوله ای
  • تبادل کننده حرارتی باتیغه تراش

به علاوه ممکن است در سیستم غیر مستقیم، براساس نوع محصول والزامات فرآیند، ترکیبی از انواع گفته شده استفاده گردد.

مراحل عمومی عملیات UHT: این مراحل در تمام سیستم های UHT به طور عمومی انجام می گیرند وبه طور اختصاصی برای انواع سیستم ها شرح داده نشده است.

تولید: مراحل تولید دراین واحدها ، براساس فرآیندهای مختلف ، متفاوت می باشند که ذیلا توضیح داده خواهد شد.

فرآیند پیش استریل کردن: قبل از شروع تولید بایستی تجهزیات واحد تولید از پیش استریل شوند تاازبروز آلودگی مجدد محصول فرآوری شده، در سیستم جلوگیری به عمل آید فرآیند پیش استریل کردن  [ Pre- sterilisation]  دربرگیرنده موارد زیر می باشد:

  • آب داغ در همان دمای استریل کننده فرآورده ، به سیستم واردمی گردد. حداقل زمان لازم برای گردش آب داغ استریل کننده ۳۰دقیقه، پس از رسیدن سیستم به دمای استریل کننده می باشد.
  • خنک کردن سیستم برای ایجاد شرایط مناسب تولید.

شستشوی بینابینی آسپتیک: انجام کامل یک چرخه شستشو   [CIP] حدود ۹۰-۷۰ دقیقه زمان لازم دارد ومعمولا بلافاصله پس از اتمام تولید انجام می پذیرد اما سیستم شستشوی بینابینی اسپتیک      [AIC= Aseptic Intermediate Cleaning] برای حالتی است که سیستم به مدت طولانی درحال تولید بوده وهنوز تولید ادامه دارد. زمان لازم برای اعمال عملیات  AIC ، ۳۰دقیقه می باشد ودر صورت ضرورت می توان آن را برای حذف رسوبات درخط تولید بدون از دست دادن شرایط آسپتیک به کاربرد. سیستم پس از انجام  AIC به استریل مجدد نیاز ندارد. این روش، زمان توقف تولید را کاهش داده و امکان تولید را به مدت طولانی تری در سیستم فراهم می سازد.

شستشو درجا: چرخه شستشو درجا [ CIP] برای واحد مستقیم ویا غیر مستقیم  UHT با ترتیب آبکشی مقدماتی، شستشو باسود سوزآور، شستشو باآب داغ، شستشو بااسید وآبکشی انتهایی همراه می اشد. این عملیات به طور کامل براساس یکبرنامه –زمان / دما- از قبل برنامه ریزی شده قرار داشته وبراساس آن هدایت می گردد. برنامه CIP باید برای عملیات مختلف مناسب بوده ومطابق باشرایط مختلف کارخانه های لبنی طراحی گردد.

واحد  UHT مستقیم برپایه تزریق بخار وتبادل کننده حرارتی صفحه ای: محصول در دمای تقریبی ۴درجه سانتیگراد از مخزن تعادل به وسیله پمپ تغذیه به طرف جلو وبه قسمت حرارت دهی مقدماتی پیش حرارتی در تبادل کننده حرارتی صفحه ای هدایت می گردد. محصول پس از عوبر از قسمت پیش حرارتی بادمای تقریبا ۸۰درجه سانتیگراد، در حالی که فشار محصول به وسیله پمپ به تقریبا ۴بار افزایش داده شده به طور پیوسته ، به طرف حلقه نازل تزریق کننده بخار می رود. بخار دراین محل به داخل محصول تزریق می گردد وبه یکباره دمای محصول رابه حدود ۱۴۰درجه سانتیگراد بالا می برد. دراین حالت، محصول در دمای  UHT در داخل لوله هولدر به مدت چندثانیه نگهداری شده وسپس عمل سردکردن آنی  [ Flash cool]  روی آن اعمال می گردد. خنک کردن آنی در کندانسور مجهز به محفظه انبساط تحت خلائ جزئی که به وسیله پمپ خلا تحت کنترل قرار دارد، انجام می گیرد .دراین حالت سعی می شود که مقدار بخار خارج شده از محصول برابر بامقدار بخار قبلا تزریق شده باشد. یک پمپ سانتریفوژی کار انتقال محصول فرآوری شده باروش  UHT رابه هموژن کننده دومرحله ای آسپتیک به انجام می رساند. محصول پس از هموژن شدن تادمای ۲۰درجه سانتیگراد در تبادل کننده حرارتی صفحه ای خنک می شود وسپس به طور پیوسته به یک ماشین پرکن آسپتیک یایک مخزن آسپتیک برای ذخیره موقت قبل از بسته بندی وارد می گردد. آب خنک کننده که برای کندانسه کردن به کاربرده شده، پس از ترک محفظه انبساط به مخزن تعادل  ۱b آب وارد می شود وپس از عبور ازیک تزریق کننده بخار از آن به عنوان محیط پیش حرارتی استفاده می گردد. دمای آب پس از عبور از بخش پیش حرارتی به حدود ۱۱درجه سانتیگراد افت می نماید، دراین حالت می توان آن را برای خنک کردن محصول درحال خروج از دستگاه هموژن کننده مورد استفاده قرار داد. متعاقبا، عملیات شستشو  [ CIP]  واستریل کردن قبل از راه اندازی مجدد سیستم به کار برده می شود. این واحد با ظرفیت ۳۰۰۰۰-۲۰۰۰۰ لیتر در ساعت در دسترس قرار دارد.

سیستم UHT مستقیم برپایه تزریق بخار وتبادل کننده حرارتی لوله ای: در مواردی که ویسکوزیته محصول کم یا متوسط بوده ودارای ذرات درشت نباشند از تبادل کننده حرارتی صفحه ای به جای تبادل کننده حرارتی لوله ای استفاده می شود. پس از انجام عملیات پیش استریل کردن برای سیستم همراه با پایین آوردن دما تا ۲۵درجه سانتیگراد شیر را با دمای تقریبی ۴درجه سانتیگراد برای انجام فرآیند پیش حرارتی وارد تبادل کننده حرارتی لوله ای می گردد. دراین مکان شیر تادمای تقریبا ۹۵درجه سانتیگراد  گرم می شود. نگهداری شیر در منطقه   ۴a به پایداری پروتئین ها کمک می نماید، حرارت دادن شیر دراین مراحل به صورت غیر مستقیم   ۳ d  می باشد. درادامه مسیر باتزریق بخار یکباره دمای شیر تا ۱۵۰-۱۴۰درجه سانتیگراد بالا می رود. برای چند ثانیه   ۴b شیر دراین دما نگهداری می گردد . واحد پیش خنک کن در تبادل کننده حرارتی لوله ای  ۳  e ضمن خنک کردن محصول کاربازیافت حرارتی رانیز انجام می دهد. بخار اضافه شده، در محفظه خلا به صورت بخار آب در آمده و از محصول جدا می گردد نتیجتا دمای شیر تا ۸۰درجه سانتیگراد افت می نماید. سیستم پیش خنک کن نقش مهمی رادر استفاده اقتصادی  از انرژی ایفائ می کند و همچنین در پایداری وحفظ عطر وطعم شیر نیز دخیل می باشد. پس از انجام عملیات هموژن کردن آسپتیک شیر مجددا در سیستم بازیافت حرارتی  [۳ F] تادمای مناسب برای بسته یندی تقریبا ۲۰درجه سانتیگراد خنک می گردد. سپس شیر درداخل مخزن آسپتیک برای ذخیره موقت تاهنگام    بسته بندی آسپتیک نگهداری می گردد. محیط های گرمازا وسرمازا دریک چرخه بسته در داخل سیستم حرکت می نمایند و کار انتقال وتبادل انرژی حرارتی رادر بین قسمت های تبادل کننده حرارتی انجام می دهند. بخار تزریق شده برای جبران انرژی مصرف شده کم می باشد. در صورتی که دما در حین تولید افت نماید محصول از طریق مسیر جانبی به مخزن جداگانه ای هدایت می شود وخط تولید با آب شسته می شود. واحد برای استفاده مجدد باید تمیز واستریل گردد.

سیستم  UHT مستقیم برپایه انفوزیون بخار: این سیستم متفاوت باسیستم تزریق بخار بوده وشیر وبخار در آن باهم به سیستم وارد می شوند. انفوزیون بخار براساس حرارت دهی فرآورده لبنی به وسیله عبور دادن آن از میان بخار در فشار جو می باشد، سیستم های توزیع کننده شیر در داخل محفظه ممکن است در شکل های مختلفی وجود داشته باشند. اما باید اندازه قطرات ذرات شیر به منظور دستیابی به یکسانی سرعت انتقال دما، کاملا یک شمل ویک اندازه باشد. اگر اندازه ذرات متغیر باشد، سیستم براساس مدل طراحی شده عمل نخواهد کرد.

سیستم  UHT غیر مستقیم برپایه تبادل کننده حرارتی صفحه ای: سیستم حرارتی غیر مستقیم برای واحدهای  UHT با ظرفیت های بالاتر از ۳۰۰۰۰ لیتر در ساعت، ساخته می شوند. محصول بادمای تقریبی ۴درجه سانتیگراد از مخزن ذخیره به وسیله پمپ وارد مخزن تعادل در واحد  UHT می گرددواز آنجا باکمک پمپ تغذیه به بخش بازیافت حرارتی، در تبادل کننده حرارتی صفحه ای فرستاده می شود. دراین قسمت دمای محصول ورودی، به وسیله مجاورت بادمای شیر فرآوری شده خروجی باروش UHT به حدود ۷۵درجه سانتیگراد افزایش می یابد وهمزمان شیر فرآوری شده خروجی، خنک می گردد.شیر ورودی گرم شده در دمای مناسب وارد هموژن کننده شده ودرفشار ۲۵-۱۸ مگاپاسکال ۲۵۰-۱۸۰بار هموژن می گردد. هموژن کردن قبل از عملیات  UHT به صورت غیر آسپتیک انجام می پذیرد. در فرآورده هایی مانند خامه، استفاده از هموژن کننده آسپتیک در پایین دست سیستم به دلیل بهبود دادن بافت وثبات فیزیکی محصول ارجحیت دارد. سرانجام محصول هموژن شده به واحد تبادل کننده حرارتی صفحه ای برگشت داده می شود ودر آن جا در دمای تقریبی ۱۳۷درجه سانتیگراد تحت فرآیند قرار می گیرد. محیط گرمازا دراین سیستم یک چرخه بسته آب داغ با تنظیم دما به وسیله تزریق بخار می باشد. محصول پس ازرسیدن به دمای لازم به مدت تقریبا چهار ثانیه از میان لوله هولدر عبور داده می شود. محصول پس از عبور هولدر برای خنک شدن درداخل مجاری تبادل کننده حرارتی در مجاورت با اب مرحله آخر چرخه آب داغ در سیستم وشیر سرد ورودی قرار می گیرد. محصول خنک شده به طور پیوسته ومستقیما به ماشین بسته بندی آسپتیک یابه یک مخزن آسپتیک برای ذخیره موقت هدایت می گردد. در صورت افت دمادر طی فرآیند، بلافاصله محصول به وسیله دریچه انحراف دهنده به مخزن ذخیره هدایت شده وتمام سیستم به وسیله آب شستشو می گردد. واحد UHT دراین حالت باید برای استفاده مجدد، تمیز واستریل گردد.

قطع کننده حرارتی: معمولا در کارخانه های لبنی ۵۰تا۱۰۰ فرآورده از واحدهای  UHT با سیستم حرارتی غیر مستقیم به  ماشین بسته بندی آسپتیک منتهی می گردند. در مواقعی که بنابر دلائلی ماشین بسته بندی متوقف گردد، برای اجتناب از حرارت دیدن بیش از اندازه محصول   [ over- precessing]  بخش گرمازا با قطع حرارت ، مسیر رابه سمت فرعی هدایت می نماید. سیستم قطع کننده حرارتی [ Split heating]  تقلیل ناگهانی ۵۰درصدی در جریان خروجی، بلافاصله منجر به عکس العمل می گردد، یک دریچه محیط گرمازا از طریق مسیر انحرافی به بخش خارجی سیستم حرارتی a هدایت می نماید. دراین حالت محصول در دمای پیش حرارتی ۷۵درجه سانتیگراد تازمان رفع نقص در سیستم باقی خواهد ماند. پس از رفع نقص، محصول به دومین بخش حرارتی  b منتقل شده ودمای  UHT اعمال می گردد.

سیستم UHT غیر مستقیم برپایه تبادل کننده حرارتی لوله ای: از سیستم لوله ای در عملیات  UHT برای فرآورده هایی که دارای ویسکوزیته پاین یا متوسط بوده ویا حاوی ذرات ریز یا فیبیر باشند، استفاده می گردد. کلمه ویسکوزیته متوسط ممکن است گمراه کننده باشد چون به طور کلی ویسکوزیته فرآورده ها اساسا وابسته به مواد خام افزودنی ها ونوع عملیات مکانیکی می باشد.  سس ، رب گوجه فرنگی، تولیدات میوه ای وسبزیجات ، پودینگ ها ودسرها همگی از فرآورده هایی با ویسکوزیته متوسط می باشند که با عملیات حرارتی در سیستم تبادل کننده حرارتی نوع لوله ای سازگاری دارند . همچنین ازاین سیستم برای تولیداتی که نیاز به فرآیندهای طولانی مدت دارند، مثل شیر فروشگاهی ، نیز استفاده می گردد. اصول فرآیند با ظرفیت های ۱۰۰۰۰تا۳۰۰۰۰لیتر در ساعت ساخته شده اند. دراین تبادل کننده ها تعدادی لوله، در داخل یک محفظه کار گذاشته شده است که تعدادی از آنها در اتصال سری یا موازی باهم می باشند وبه صورت یک مجموعه هماهنگ شده بوده ووظیفه سرد یا گرم کردن محصول رابه انجام می رسانند. همچنین این سیستم ممکن است به یک سیستم قطع کننده حرارتی ، برای اجتناب از حرارت دیدن بیش از حد محصول تحت فرآیند مجهز باشد. این سیستم باید برای استفاده مجدد تمیز واستریل گردد.

سیستم  UHT غیر مستقیم برپایه تبادل کننده حرارتی تیغه تراش ؛ تراشنده سطح؛ : حرارت دهنده های نوع تیغه تراش   [ Scraped surface heaters]  اغلب برای عملیات حرارتی فرآورده هایی با ویسکوزیته بالا بایا بدون ذرات همراه، مناسب می باشند. یک سیستم تیغه تراش، براساس به کارگیری تعداد مناسبی از تبادل کننده حرارتی شکل گرفته است. به واسطه گستردگی ویژگی های فیزیکی فرآورده های مختلف تعیین ظرفیت ویژه ساعتی یابرنامه حرارتی خاص امکان پذیر نمی یاشد وبرای هر محصول تفاوت می نماید.

مخزن آسپتیک: مخزن آسپتیک برای نگهداری موقت فرآورده های لبنی فرآوری شده در سیستم  UHT به کاربرده می شوند  . ارتباط جریان محصول ومحیط خدمات رسان با مخزن آسپتیک نشان داده شده است. این مخازن به صورت های مختلف بسته به نوع طراحی خط وظرفیت های مورد نیاز در خط فرآیند وبسته بندی مورد استفاده قرار می گیرند. اگر ماشین بسته بندی به طور اتفاقی متوقف شود. محصول مازاد در زمان توقف در مخزن آسپتیک ذخیره ونگهداری می شود. همزمانی بسته بندی دومحصول مختلف دراین حالت از مخزن آسپتیک برای ذخیره محصول تازمانی که ماشین درحال بسته بندی محصول دیگری است استفاده می شود. وجود چندین مخزن اسپتیک در خط فرآیند قابلیت انعطاف سیستم رابرای تولید افزایش می دهد. در صورت بسته بندی مستقیم فرآورده ها از واحد UHT نیاز به گردش حداقل ۳۰۰لیتر محصول مازاد در ساعت در سیستم برای ایجاد فشار ثابت در ماشین پرکن، ضرورت دارد. فرآورده هایی که به عملیات حرارتی فراتر از محدوده حرارتی سیستم، حساس می باشند، نمی توانند توقف رادر سیستم  UHT برای تامین فشار ماشین بسته بندی تحمل نمایند. بنابراین ضروری است آنها پس از فرآیند حرارتی از طریق یک مخزن آسپتیک بهماشین پرکن هدایت نمایند. باید برای ترتیب ورود مواد به طور انفرادی از واحد  UHT به مخزن آسپتیک وماشین بسته بندی نظم مناسبی طراحی گردد.

بسته بندی آسپتیک: بسته بندی آسپتیک  [ Aseptic packaging] بیان کننده عملیاتی است که در آن محصول با شرایط استریل تجارتی، در داخل فیلم یا کاغذ یا ظروف مخصوص بسته بندی استریل، در محیط استریل پر می گردند وبرای جلوگیری از آلودگی مجدد به طور محکم کیپ ودرزبندی می شوند. دراین نوع بسته بندی، فرآورده ها قابلیت ماندگاری طولانی در خارج از شرایط یخچال رادارند وبه طور کامل در برابر نور واکسیژن محافظت می گردند. معمولا در بسته بندی شیر مواد بسته بندی بایک لایه فویل آلومینیم به صورت لامینه شده دربین لایه های پلاستیک پلی اتیلن محافظت می نمایند. اصطلاح آسپتیک به طور ضمنی فقدان یا جلوگیری از حضور هراورگانیزم ناخواسته در محصول یا بسته بندی را می رساند واصطلاح غیر قابل نفوذ  [ Hermetic]  باتاکید بیشتر برعدم حضور وجلوگیری از ورود باکتری ها در بسته بندی به غیر قابل نفوذ بودن بسته در برابر عبور دوطرفه گاز یا بخار آب نیز دلالت دارد.

سیستم  UHT  در واحد نیمه صنعتی: برای آزمایش کردن فرآورده های جدید واحد نیمه صنعتی  [ pilot plant]  در دسترس قرار دارد. دراین واحدها می توان به مطالعه اثرات تکنیک های مختلف پرداخت. عوامل دخیل در فرآیند  UHT مانند برنامه های دمایی، زمان نگهداری در هولدر روش های حرارت دهی،مستقیم وغیر مستقیم حذف یا عدم هوا وتاثیر فشار هموژن کردن و .. را مورد بررسی قرار داد. دربرنامه های تحقیق وتوسعه تاثیر ومطالعه داده های موثر در فرآیند  UHT می تواند منجربه موفقیت دریافتن روش های موثرتر ومتناسب با شرایط خاص فرآیند مانند ثبات، حساسیت محصول ومقاومت حرارتی اسپورها گردد. سیستم های نیمه صنعتی  UHT دراین مسیر کمک کننده می باشند. امروزه اکثر واحدهای آزمایشگاهی غذایی وصنایع لبنی اقدام به نصب سیستم نیمه صنعتی  UHT نمود ه اند.  همچنین این واحدها در مدارس لبنی، دانشگاه ها ودیگر مراکز علمی مانند موسساتی که به تحقیق در زمینه تکنولوژی غذایی ولبنی مشغول هستند. نیز جای دارد بعضی از سازنده ها واحدهای UHT واحد نیمه صنعتی رابرای تحقیق برروی فرآورده هایی که مشتریان سفارش می دهند استفاده می نمایند. یک واحد کامل نیمه صنعتی  UHT می تواند شامل سیستم های حرارتی غیر مستقیم به صورت تبادل کننده حرارتی صفحه ای نوع لوله ای وسیستم حرارت رسانی مستقیم و هموژن کننده می باشد   

ممکن است شما دوست داشته باشید بیشتر از نویسنده