Молоко — продукт, который легко портится. С точки зрения производителей молочную продукцию нужно хранить как можно дольше до момента поставки потребителям. В процессе производства молоко необходимо стерилизовать, чтобы молочная продукция имела более длительный срок годности и могла полностью удовлетворять рыночный спрос в более удалённых регионах.

С точки зрения обычных потребителей более долгохранящаяся молочная продукция тоже очень популярна, поскольку она даёт людям больше времени на её потребление.

Качество сырья для линии по производству молока
Молоко, подвергаемое высокотемпературной обработке, должно быть хорошего качества. В частности, белок в сыром молоке не должен вызывать термическую нестабильность. Термическую стабильность белка можно быстро определить с помощью спиртовой пробы. Если смешать образец молока с равным количеством этанолового раствора, белок может стать нестабильным, и молоко свернётся. Чем выше концентрация добавляемого этанолового раствора без коагуляции, тем лучше термическая стабильность молока. Если молоко остаётся стабильным (не выпадает в осадок) даже после добавления спиртового раствора с концентрацией спирта 75%, можно в значительной степени избежать проблем с производством и сроком хранения.
Спиртовая проба обычно используется для отбраковки молока, непригодного для обработки UHT, поскольку оно:
имеет кислотность, поскольку количество кислотобразующих микроорганизмов очень велико.
имеет нарушенный солевой баланс
содержит повышенное количество сывороточного белка, что является типичным признаком молозива
Сырое молоко низкого качества отрицательно влияет на технологические показатели и качество готового продукта. Снижение термической стабильности молока с pH ниже 6,65 при 20 °C приводит не только к проблемам в процессе переработки, таким как сокращение времени работы из-за пригорания на нагреваемой поверхности, но и к трудностям при мойке и выпадению белка в осадок на дне упаковки при хранении.
Молоко, длительное время хранящееся при низкой температуре, может содержать большое количество психрофильных бактерий, которые вырабатывают термостабильные ферменты, трудно полностью инактивируемые термической обработкой. Во время хранения эти ферменты могут вызывать изменения органолептических свойств, такие как прогорклость, горечь и даже гелеобразование (старение, загустение или сладковатый привкус).

Бактериологическое качество молока должно быть высоким. Это относится не только к общему количеству бактерий, но, что ещё важнее, к числу спорообразующих бактерий, влияющих на стерильность.

Коммерческая стерильность

Термин «коммерческая стерильность» часто используется для продуктов, обработанных методом UHT. Коммерчески стерильные продукты — это продукты, не содержащие микроорганизмов, способных расти при обычных условиях. В низкокислотных продуктах (с pH выше 4,5) споры являются наиболее термостойкими микроорганизмами, которые могут развиваться. Поскольку их термостойкость значительно выше, чем у вегетативных микроорганизмов, процесс стерилизации нацелен прежде всего на уничтожение спор. К этой группе низкокислотных продуктов относятся не только молоко, но и большинство молочных продуктов.

Эффективность стерилизации

Когда микроорганизмы и/или бактериальные споры подвергаются термической обработке или любому другому виду дезинфекции, гибнут не все микроорганизмы сразу. Напротив, за определённый промежуток времени одна часть уничтожается, а остальные выживают. Если выжившие микроорганизмы повторно подвергнуть той же обработке на тот же промежуток времени, оставшиеся микроорганизмы будут уничтожены в той же пропорции и так далее. Иными словами, воздействие фунгицидов или дезинфицирующих средств всегда уничтожает одну и ту же долю микроорганизмов.

Эффективность стерилизации линии по производству молока
Эффективность стерилизации линии по производству молока зависит от двух факторов: температуры и продолжительности воздействия, а также термостойкости микроорганизмов.
На эффективность стерилизации также могут влиять и другие факторы, такие как состав продукта, вязкость, однородность и pH. Оборудование для поточной стерилизации — обработка при сверхвысокой температуре (UHT) — обычно уничтожает бактериальные споры, развивающиеся при температуре окружающей среды около 9–10 °C.
Споры Bacillus subtilis или Bacillus stearothermophilus часто используют в качестве тест-микроорганизмов для определения эффективности стерилизации установок UHT, поскольку эти штаммы (особенно Bacillus stearothermophilus) образуют достаточно термостойкие споры. Ботокс традиционно используется для расчёта эффективности стерилизации в таре (см. расчёт значения F0).
Процесс стерилизации должен быть спроектирован так, чтобы риск порчи продукта или наличия жизнеспособных и способных к росту патогенных микроорганизмов до употребления потребителем был ничтожно мал. Clostridium botulinum уже давно считается наиболее важным микроорганизмом с точки зрения общественного здоровья. Процесс стерилизации предназначен для уничтожения спор этого микроорганизма. Однако вероятность выживания и роста спор ботулизма в термически обработанном молоке и молочных продуктах действительно низка.

Смертельное воздействие на бактериальные споры начинается при температуре около 115 °C и быстро усиливается с повышением температуры.

Бактерии можно разделить на две категории:

те, которые существуют только в вегетативной форме (легко уничтожаются нагреванием или другими способами),
те бактерии, которые существуют в вегетативной форме и в виде спор, то есть спорообразующие бактерии. Хотя такие бактерии легко уничтожаются, пока находятся в вегетативной форме, их споры трудно устранить.

Продукт, подлежащий стерилизации, обычно содержит смешанную популяцию вегетативных клеток и бактериальных спор, как показано на рисунке 9.1. К сожалению, корреляция между ними не очень хорошая. В продуктах с низким общим количеством бактерий может наблюдаться высокое число спор и наоборот, поэтому определение общего количества бактерий не может служить надёжной основой для оценки содержания спор в пищевых продуктах.

Как было сказано выше, стерилизующий эффект процесса термической стерилизации быстро возрастает с повышением температуры. Разумеется, это также относится к химическим реакциям, происходящим после термической обработки. Во сколько раз увеличивается скорость реакции, если температура системы повышается на 10 °C?

Если температура процесса повышается на 10 °C, скорость химических реакций может удвоиться или утроиться. Разброс настолько велик, потому что разные виды бактериальных спор по-разному реагируют на повышение температуры. В диапазоне температур UHT бактерицидный эффект значительно возрастает с повышением температуры, тогда как химические изменения остаются незначительными. Это наглядно показывает преимущества обработки UHT по сравнению с стерилизацией в аппаратах, работающих при низких температурах в течение длительного времени.

Линия по производству молока включает стерилизатор, благодаря чему она может быстро проводить стерилизацию в цикле, а в процессе работы линии может стерилизоваться большое количество молочной продукции. Таким образом, производители могут получать стерилизованную молочную продукцию, соответствующую рыночным стандартам пищевой безопасности. Технологии и оборудование для стерилизации молока постоянно совершенствуются. Всё более передовые технологии стерилизации будут внедряться в линии по производству молока, а новые виды стерилизованной молочной продукции также будут выходить на рынок; эта продукция будет в значительной степени удовлетворять различные потребности рынка.