Введение к работе
Актуальность проблемы. В соответствии с приоритетным национальным проектом «Развитие АПК» задачей молочной отрасли является полное и рациональное использование ценнейшего сельскохозяйственного сырья - молока. В результате неразумного воздействия на окружающую среду в молочном сырье появляются и накапливаются посторонние вещества и бактерии, которые переходят в молочные продукты. Проблематичной является бактериальная обсемененность молока-сырья: регламентируемое в нашей стране количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) составляет от 3,0105 до 4,0106 КОЕ/см3. Для Европейского союза КМАФАнМ сырого молока не должно превышать 1,010, а рекомендуемым Всемирной организацией здраво-охранения (ВОЗ) является уровень 1,010 КОЕ/см . Следовательно, при интеграции России с Европейским экономическим сообществом (ЕЭС) отечественные товаропроизводители оказываются в весьма трудной ситуации, т. к. реальное КМАФАнМ молока-сырья на приемке достигает 2,010 — 1,010 КОЕ/см . Особую актуальность эта биотехнологическая проблема приобретает в преддверии вступления страны во Всемирную торговую организацию (ВТО) и существующего дефицита сырья. Безусловно, разумный путь - предотвращение загрязнения молока посторонними веществами на фермах и промышленных комплексах. Однако в условиях реального биоценоза молочная промышленность вынуждена решать проблему удаления загрязнений из молочного сырья и получаемых из него продуктов питания, кормовых средств, полуфабрикатов и медицинских препаратов. К тому же, в последние годы в Южном федеральном округе (ЮФО) обострилась ситуация с пищевыми инфекционными заболеваниями.
Вопросы улучшения микробиологических и технологических показателей молока-сырья в плане обеспечения безопасности молочного производства широкомасштабно прорабатывались С. А. Королевым, Н. С. Королевой, Н. Н. Липатовым, Л. А. Остроумовым, В. А Вагнером, А. Н. Пономаревым, Г. Д. Перфильевым, К. К. Полянским, В. Ф. Семенихиной, В. И. Ганиной, С. А. Шевелевой, Г. М. Свириденко, Н. Reimerdes, G. J. Swart, Е. Zakrnewski и др. исследователями.
Исторически сложилось так, что на молочных предприятиях все поступающее на переработку молоко-сырье подвергается механической очистке и охлаждению до 2 - 10 С, с целью его резервирования или хранения до переработки (от 1 до 3 суток). При этом весь бактериальный пул сохраняется и действует, особенно психрофильная микрофлора. Известны попытки решения данной проблемы, связанные с качеством сырья, на рубеже 60-х годов XX века: они одобрены Международной молочной федерацией (ММФ), реализованы в ряде зарубежных стран применительно к сыроделию. Однако в нашей стране, несмотря на проведенные исследования, практически не внедрены. Поэтому вполне логичным представляется поиск способов бактериальной санации молока до технологической обработки. В этом плане актуально рассмотрение споровой микрофлоры. Наиболее эффективным способом борьбы с бактериальной обсемененностью молока-сырья является тепловая обработка. Однако далеко не все режимы обеспечивают сохранение физико-химических свойств молока, особенно применительно к сыроделию. Необходим комплексный универсальный способ подготовки молока-сырья
нагреванием до технологической обработки, позволяющий использовать его в дальнейшем для любых процессов молочного производства.
Проблема безопасности и рационального использования молочной сыворотки существует во всем мире и имеет заметную экологическую составляющую. Накапливающаяся в процессе производства сыра и творога молочная сыворотка, с применением бактериальной санации молочного сырья, может быть очищена, сохранена и использована для получения оригинальных кормовых антисальмонел-лезных и бифидогенных продуктов.
Концептуальной направленностью исследований диссертационной работы является систематизация, оптимизация использования и разработка технологических, санитарно-гигиенических и эпидемиологических мер по улучшению микробиологических и физико-химических показателей молочного сырья с приведением его в соответствие с требованиями отечественных и зарубежных стандартов -КОНДИЦИОНИРОВАНИЮ. Составной частью кондиционирования выступают меры по «оздоровлению» - САНАЦИИ молочного сырья (уничтожение нежелательной микрофлоры с предотвращением накопления продуктов ее метаболизма) как способу подготовки молока-сырья к дальнейшей технологической переработке. Одним из первых шагов на пути бактериальной санации молока-сырья предлагается «мягкая» тепловая обработка нагреванием, которая не отражается существенно на составе и особенно биологических свойствах молока как системы, и в то же время обеспечивает заметное снижение общей бактериальной обсемененности.
Цель и задачи исследований
Целью работы является разработка альтернативных вариантов инновационных технологий тепловой обработки молочного сырья нагреванием по мягкому режиму, обеспечивающему управляемое снижение его бактериальной обсемененности с направленным воздействием на особо опасные и термостойкие спорооб-разующие виды микроорганизмов.
В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие основные задачи:
Теоретически обосновать целесообразность и возможность направленного и управляемого снижения бактериальной обсемененности молочного сырья до технологической обработки, применительно к условиям реального биоценоза.
Исследовать альтернативные варианты бактериальной санации молока-сырья нагреванием, с выдержкой по мягкому режиму, варьируя температурой, временем и кратностью обработки, с изучением его микробиологических, физико-химических и технологических свойств.
Выявить оптимальные технологические режимы бактериальной санации молока-сырья нагреванием, с проведением экспериментальных и опытных исследований, а так же промышленных испытаний и производственных выработок.
Провести оценку и изучить явление инактивации в молоке споровых форм организмов путем пролонгированной температурной обработки.
Провести экспериментальные и опытно-промышленные выработки сыра «Российский» из термически обработанного молока-сырья с исследованием выхода сыра, его технологических и органолептических свойств.
Обосновать технологию низкотемпературной тепловой обработки сыворотки, позволяющую добиться микробиологической очистки, стабилизации и со-
хранения качества сырья, с возможностью его резервирования и дальнейшего использования при получении оригинальных кормовых продуктов. Научная новизна работы:
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена технология бактериальной санации молочного сырья. Проведены комплексные исследования по бактериальной санации молока-сырья нагреванием по мягкому режиму, включающие: исследование качества сырья, экспериментальные и опытные исследования, а также производственные испытания и промышленные выработки.
Проведены экспериментальные исследования по определению сыропри-годности термически обработанного молока.
Разработан способ термической обработки низкосортного коровьего молока-сырья, включающий термизацию (или пастеризацию) молока, выдержку без охлаждения и повторную пастеризацию с целью улучшения его микробиологических и технологических свойств (повышения сортности), с увеличенным сроком хранения, для дальнейшего резервирования или использования в технологических процессах. При этом КМАФАнМ молока-сырья снижается до требований ЕЭС и ВТО.
Проведены исследования по возможности инактивации в молоке споровых форм организмов (модельный вид - Bacillus cereus) путем пролонгированной температурной обработки в реакции иммунофлуоресценции, позволяющие при воздействии предварительной тепловой обработки вдвое сократить принятое в литературе (10 - 12 часов) время перехода споровых форм Bacillus cereus в вегетативные.
Проведены экспериментальные исследования и промышленные выработки сыра «Российский» из молока-сырья, предварительно обработанного по ТУ 9811-038-02067965-2005 «Молоко коровье сырье - термически обработанное», позволившая, при сохранении всех физико-химических и органолептических свойств сыра, увеличить его выход на 11 %.
Разработан способ резервирования молочной сыворотки (до 48 часов) с понижением бактериального загрязнения, исключающий потерю первоначальных свойств и заключающийся в её низкотемпературной тепловой обработке (терми-зации), с последующей выдержкой и охлаждением до температуры 4±2 С.
Разработана технология нового кормового антисальмонеллезного концентрата из молочной сыворотки с внесением измельченной яичной скорлупы, би-шофита и лактулозы.
Дана оценка санитарно-эпидемиологических, ветеринарно-санитарных и технико-экономических показателей тепловой бактериальной санации молочного сырья.
Практическая значимость работы
Полученные в работе научные результаты явились базой для разработки новых технологий, авторских свидетельств и патентов, подготовки и утверждения технической документации на способ термической обработки коровьего молока-сырья, которые прошли промышленную апробацию и внедрены в производство.
На основании проведенных исследований и их апробации разработаны и утверждены ТУ 9811-038-02067965-2005 «Молоко коровье-сырье термически обработанное», получены приоритеты на патенты: «Способ термической обработки
коровьего молока-сырья», «Способ производства концентрата молочной сыворотки» с яичной скорлупой» и «Способ кормления поросят», включающий введение в рацион бифидогенной добавки - лактулозы с природным бишофитом.
Предложенные технологии апробировались и внедрены на следующих молочных предприятиях Ставропольского и Краснодарского краев: ОАО «Трест «Южный Сахар»; ЗАО «Сахаро-сыродельный комбинат "Ленинградский"»; ОАО Молочный комбинат «Ставропольский»; ОАО «Маслосыродельный завод "Александровский" и других предприятиях Российской Федерации.
Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе в лекционном и лабораторном курсах, дипломном и курсовом проектировании при подготовке инженеров и аспирантов СевКавГТУ.
Апробация работы
Основные результаты работы доложены, обсуждены, опубликованы и получили одобрение на 16 симпозиумах, конгрессах, конференциях, семинарах и совещаниях Российского и международного уровней.
Публикации. Результаты исследований изложены в более чем 50 научных работах. Основное содержание диссертации отражено в 42 публикациях, в том числе 13 статей опубликованных в журналах, рекомендованных ВАК, а также в двух монографиях и учебном пособии, общим объемом 40 печатных листов.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из восьми глав, в том числе введения, аналитического обзора, методической части, результатов собственных исследований, выводов, списка использованных литературных источников и приложений. Основной текст работы изложен на 313 страницах, содержит 54 таблицы и 47 рисунков. Список литературы насчитывает 327 наименований, в том числе 40 иностранных источников.
