Пастеризация: обзор процесса, принципы работы и применяемые нагреватели

Сто лет назад перспектива сохранения свежести продуктов на протяжении нескольких дней могла показаться абсурдной и даже опасной из-за риска пищевого отравления от употребления испорченных продуктов. До появления электрических холодильников в начале XX века, люди приобретали свежие продукты ежедневно и использовали их сразу. Сегодня, благодаря усовершенствованной технологии хранения, некоторые типы молока могут сохраняться в холодильнике в течение большей части месяца.

Такая долговременная сохранность продуктов достигается не только благодаря наличию холодильника на кухне, но и благодаря методам обработки продуктов, таким как пастеризация. Этот процесс включает кратковременный нагрев молока (и других продуктов) до высоких температур для уничтожения вредных бактерий, за которым следует быстрое охлаждение перед распределением в продуктовые магазины. Пастеризация значительно продлевает срок хранения упакованных пищевых продуктов и считается одной из наиболее значимых технологий в области сохранения продуктов. Давайте более детально изучим, как работает этот процесс!

Почему это называется пастеризацией?

Название "пастеризация" происходит от имени её изобретателя, французского учёного Луи Пастера (1822–1895), который впервые применил этот метод в середине XIX века в ходе исследований, направленных на изучение причин порчи пищи. Получив научное образование и работая в университете в Лилле, Франция, Пастер занялся проблемой, с которой столкнулись виноделы, обеспокоенные тем, что их вина портились неожиданно быстро.

Используя микроскоп, Пастер выявил, что в процессе изготовления вина и пива используются дрожжи, в которых присутствуют различные бактерии. Некоторые из них способствуют превращению сахара в алкоголь через ферментацию, в то время как другие вредные микроорганизмы приводят к порче напитка. Пастер пришёл к выводу, что кратковременный нагрев напитка может уничтожить патогенные бактерии, предотвращая таким образом его порчу. Это открытие и положило начало пастеризации как методу, который впоследствии был адаптирован для консервации широкого ассортимента продуктов питания и напитков.

Далее, Пастер и его современники, включая Роберта Коха, сделали значительный вклад в развитие микробиологии и микробной теории болезней, доказав, что многие болезни передаются через микроорганизмы, находящиеся в окружающей среде.

Как происходит пастеризация?

Пастеризация продуктов представляет собой процесс, варьирующийся в зависимости от типа продукта, включая и молоко, которое подвергается обработке различными методами.

Традиционный метод пастеризации молока включает его нагревание в больших объемах до примерно 60°C на период около 30 минут. Существует также ускоренный метод, при котором молоко нагревается до более высокой температуры, 72°C, но на короткое время — всего около 30 секунд (или два раза по 15 секунд). Этот процесс обеспечивает сохранность молока в холодных условиях на срок от 7 до 12 дней с момента его отправки с завода.

Более того, существует метод пастеризации при еще более высокой температуре, около 140°C, но на очень короткий период времени — всего 2-3 секунды. Этот метод производит UHT (ультравысокотемпературное) молоко, способное храниться на протяжении нескольких месяцев без порчи.

Помимо молока, пастеризации подлежат и другие продукты, такие как миндаль, пиво, вино, консервированные продукты, сыры, яйца и фруктовые соки. Различные методы пастеризации позволяют продлить срок хранения этих продуктов, обеспечивая при этом безопасность и сохранность их питательных свойств.

Работа пастеризатора

Пастеризатор — это устройство, полностью автоматизированное для обработки молока или других продуктов с целью уничтожения вредных микроорганизмов. Процесс пастеризации начинается с заливки молока в машину, после чего оно протекает через серию нагревательных элементов, таких как ТЭНы или пластины, на протяжении определенного времени — достаточно длительного для нейтрализации большинства бактерий. Затем продукт проходит через систему охлаждения перед тем, как быть разлитым в контейнеры.

Этот процесс может казаться простым, но на деле он включает в себя множество сложных шагов и компонентов для обеспечения эффективности и безопасности. Примером может служить пастеризатор, разработанный Фрэнсисом П. Ханраханом для Министерства сельского хозяйства США в конце 1950-х годов, который использовал впрыск пара для нагревания молока. В данном случае молоко перемещается по системе, обозначенной оранжевым цветом, проходя через различные этапы обработки, при этом пар подается через компоненты, обозначенные зеленым.

Для полного понимания механизма работы пастеризатора необходимо рассмотреть ключевые аспекты процесса, включая временные рамки и температурные режимы на этапах нагрева и охлаждения, а также специфику используемого оборудования. Все это способствует эффективному уничтожению патогенов и обеспечению безопасности пищевых продуктов для потребителей.

Типичный пастеризатор с впрыском пара работает следующим образом для обработки молока или других продуктов:

1. Поплавковый резервуар (желтый, №1): Холодное сырое молоко поступает в систему при температуре около 4–5°C (40°F).
2. Регенератор (серый, №2): Молоко проходит через этот теплообменник, где оно нагревается до примерно 38°C (100°F) за счет тепла от пастеризованного молока, выходящего из системы. Таким образом, входящее и выходящее молоко обмениваются теплом.
3. Подогреватель (красный, №3): Далее молоко проходит через подогреватель, где в него впрыскивается пар через зеленые паропроводы, и температура молока повышается до 54°C (130°F).
4. Цикл пастеризации (№7, №8, №12, №13): Молоко перемещается насосом (№7), и в него впрыскивается дополнительный пар (№8) для нагрева до 72°C (161°F). Затем молоко проходит через длинный контур (№12) на протяжении 15 секунд, что обеспечивает поддержание необходимой температуры для пастеризации.
5. Клапан контроля температуры (№13): Определяет, достигло ли молоко необходимой температуры для пастеризации. Если температура недостаточна, молоко направляется обратно для дополнительного нагрева.
6. Сепаратор (№18): После пастеризации молоко поступает в сепаратор, где оно охлаждается до примерно 53°C (128°F) и дезодорируется.
7. Регенератор (№2): Частично охлажденное молоко снова проходит через регенератор, где оно охлаждается до 7°C (45°F), отдавая свое тепло входящему молоку.
8. Холодильный агрегат (№21): Окончательное охлаждение молока до температуры, пригодной для розлива в бутылки или длительного хранения.

Этот автоматизированный процесс обеспечивает высокую эффективность и безопасность пастеризации, значительно увеличивая срок хранения молока и других продуктов питания.

Кто изобрел пастеризатор?

Хотя Луи Пастер является открывателем процесса, названного в его честь, конкретные устройства для пастеризации молока и других продуктов в больших объемах были разработаны другими инженерами и изобретателями. Один из таких ранних пастеризаторов был создан Оге Йенсеном из Топики, штат Канзас, в 1903 году. Этот паровой пастеризатор использовал паровой двигатель для вращения сливок внутри цилиндра, одновременно нагревая их отработанным паром для пастеризации.

Первые пастеризаторы появились в 1890-х годах и включали пивоваренную машину Густава Шнайдера 1892/1893 годов и аппарат Поля Пувреса для пастеризации, стерилизации и охлаждения пива. Специализированные устройства для пастеризации молока начали разрабатываться между 1890-ми и 1910-ми годами, включая «Процесс» Энрике Таулиса и устройство Джейкоба Вудьярда для нагрева, аэрации и охлаждения молока.

С течением времени были разработаны и внедрены в производство различные типы пастеризаторов, в том числе комбинированные устройства, такие как пастеризатор, созреватель сливок, маслобойка и маслоработница от Дариуса Пейна. Инновации в этой области продолжаются и по сегодняшний день, демонстрируя, что, подобно термически обработанному молоку, гениальные идеи способны сохраняться и развиваться на протяжении долгого времени.

Нагреватели для пастеризации

Компания "Термоэлемент" специализируется на производстве высококачественных нагревательных элементов, предназначенных для промышленного оборудования, в частности пастеризации молока и других пищевых продуктов. Мы предлагаем широкий ассортимент нагревательных решений, включая керамические сухие ТЭНы в колбе для эффективного нагрева жидкостей и трубчатые электронагреватели, обеспечивающие равномерный и контролируемый нагрев.

Наши нагревательные элементы разработаны с учетом потребностей современного производства и стандартов безопасности, что делает их идеальным выбором для интеграции в пастеризационное оборудование. Благодаря точному температурному контролю и долговечности, продукция "Термоэлемент" помогает обеспечить высокое качество пастеризации, увеличивая срок хранения продуктов без потери их питательных свойств и вкуса.

 Если вас интересует дополнительная информация о наших ТЭНах или вам необходима консультация по выбору наиболее подходящего нагревательного элемента для вашего процесса пастеризации, пожалуйста, свяжитесь с нами по телефону или оставьте запрос на нашем сайте. Наши специалисты готовы предоставить всю необходимую информацию и поддержку для подбора оптимального решения, отвечающего вашим требованиям.