Analizy laboratoryjne i obróbka mleka na skalę przemysłową

Przemysł mleczarski nie istnieje bez dobrej jakości surowca. Nie budzi zatem zdziwienia konieczność analiz mikrobiologicznych, cytologicznych lub biochemicznych mleka surowego. Musimy mieć pewność, że ten produkt sam w sobie oraz podstawowy składnik innych produktów nie wywoła chorób u konsumentów ani nie spowoduje obniżenia jakości wyrobów finalnych. Surowiec nie powinien też charakteryzować się zbyt niską stabilnością cieplną, która także obniża jakość końcową poprzez sedymentację zdenaturowanych białek bądź żelifikację w trakcie przechowywania.

Najwyższej jakości mleko powinno charakteryzować się smakiem delikatnym, łagodnym słodkim, lekko słonym. Zapach powinien być świeży i naturalny. Analizy laboratoryjne mleka surowego powinny być przeprowadzone pod kątem ogólnej liczby drobnoustrojów, liczby komórek somatycznych, zawartości tłuszczu, białka, laktozy oraz suchej masy, a także chlorków i mocznika. Bada się także punkt zamarzania mleka, aby określić procentową zawartość dodanej wody – pozwala to na wyeliminowanie nieuczciwych dostawców. Takie badania możliwe są w automatycznych krioskopach, których wiele modeli dostępnych jest na rynku. Ważne są również testy na obecność antybiotyków i innych podobnych substancji jak również sporządzenie antybiogramu, czyli oznaczania lekowrażliwości drobnoustrojów chorobotwórczych. Po prawidłowo przeprowadzonych badaniach laboratoryjnych liczba bakterii powinna być niewielka, podobnie jak niewielka powinna być liczba komórek somatycznych, natomiast całkowicie powinny zostać wyeliminowane wszelkie patogeny oraz substancje toksyczne. Mleko nie powinno przejawiać objawów aktywności enzymatycznej.

Mleko, jako surowiec o wysokiej jakości, przede wszystkim powinno pochodzić od zdrowych krów, będących pod stałą opieką weterynaryjną, mieć typowy skład chemiczny, być odpowiednio przechowywane, aby uniknąć zakażenia i rozwoju szkodliwej mikroflory kwaszącej i wytwarzającej szkodliwe metabolity. Według Rozporządzenia (WE) Nr 853/2004 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 29 kwietnia 2004 r. ustanawiającego szczególne przepisy dotyczące higieny w odniesieniu do żywności pochodzenia zwierzęcego (Dz.U. L 139 z 30.4.2004, s. 55) mlekiem surowym jest mleko uzyskane z gruczołów mlecznych zwierząt gospodarskich, „które nie zostało podgrzane do temperatury 40°C, ani nie zostało poddane żadnej innej obróbce o równoważnym skutku”. Ponadto mleko surowe powinno pochodzić od zdrowych zwierząt, które nie wykazują żadnych objawów wskazujących na przenoszone przez nie choroby zakaźne, które to choroby są niebezpieczne dla zdrowia i życia ludzi. Jeśli chodzi o zawartość poszczególnych składników odżywczych w mleku surowym to jest ona zmienną zależną od rasy krów hodowlanych, sposobu żywienia, okresu laktacji, a także od samego udoju. Rolnik, jako producent mleka zwraca uwagę na odpowiedni dobór pasz, aby uzyskać mleko o wysokiej zawartości białka i tłuszczu, gdyż zawartość tych kluczowych składników decyduje o cenie sprzedawanego przez niego mleka. Zazwyczaj mleko surowe zawiera około 4-5% tłuszczu.

Surowe mleko w przypadku dziennych odbiorów, powinno zostać niezwłocznie schłodzone do temperatury 8°C, natomiast do 6°C, gdy odbiory są rzadsze. Podobnie podczas transportu surowca bezwzględnie należy przestrzegać odpowiednich warunków chłodniczych tak, aby po dostarczeniu mleka do docelowego zakładu temperatura odbieranego mleka nie przekraczała 10°C. Takie mleko jest odwirowywane, pasteryzowane, standaryzowane, homogenizowane, odpowietrzane, chłodzone i pakowane. Do odwirowywania stosuje się wirówki wielu typów: czyszczące – samooczyszczające się, baktofugacyjne; odtłuszczające, odtłuszczająco-normalizujące, czyszcząco-homogenizujące (tzw. klasyfikatory). Dzięki sile odśrodkowej powstającej przy wirowaniu możliwe jest oczyszczanie mleka na zasadzie rozdzielania cząstek o różnej gęstości. Te cząstki, których gęstość jest większa od gęstości mleka (np. zanieczyszczenia mechaniczne, leukocyty, część drobnoustrojów, fragmenty komórek nabłonka mlekotwórczego) są odrzucane w kierunku od osi obrotów i zbierają się jako osad – szlam w komorze szlamowej bębna wirówki. Najnowocześniejsze typy wirówek oczyszczają się automatycznie z osadu w trakcie pracy, co jest ogromną zaletą, gdyż nie trzeba przerywać ich pracy. Dodatkowo, powstający produkt uboczny – osad właśnie – może być dalej, w innym procesie, wykorzystywany do celów paszowych, ze względu na dużą zawartość związków biogennych. O własnościach nawozowych stanowi wysoka zawartość azotu i fosforu. Powstające w procesie oczyszczania ścieków mleczarskich osady poddawane są różnym procesom przerobowym, czego efektem jest możliwość wykorzystania ich w rolnictwie jako nawozów właśnie. Kolejnym krokiem po odwirowywaniu jest ogrzewanie mleka, w celu wyeliminowania wszelkich drobnoustrojów chorobotwórczych zagrażających stabilności mikrobiologicznej mleka i powodujących jego psucie się. W zależności od czasu trwania ogrzewania proces ten nazywamy pasteryzacją bądź sterylizacją. W pierwszym przypadku pasteryzacją nazywa się ogrzewanie mleka do temperatury nieprzekraczającej 100°C, ale nie niższej niż 72°C. W powstałym przedziale temperaturowym stosuje się różne czasy przetrzymywania mleka w zadanej temperaturze stosując skrócenie czasu, gdy stosowana jest wyższa temperatura procesu. Najbardziej ciepłooporne bakterie i ich przetrwalniki giną w procesie sterylizacji, czyli ogrzewania w temperaturze powyżej 100°C. Jedna z metod sterylizacji zakłada szybkie ogrzanie mleka do temperatury z przedziału 135-150°C w krótkim czasie, nawet poniżej sekundy, jest to popularne mleko UHT. Produkcja mleka do bezpośredniego spożycia może przebiegać pośrednio w różnego rodzaju dostępnych na rynku wymiennikach ciepła, gdzie zazwyczaj woda grzewcza i chłodząca krążą w obiegach zamkniętych; bądź bezpośrednio, gdzie mleko mieszane jest z parą w proporcjach wagowych 10:1, następnie schładza się je, a parę odzyskuje w procesie rozprężania próżniowego. Następnie mleko podlega standaryzacji, czyli normalizacji, regulowaniu w głównej mierze zawartości tłuszczu poprzez łączenie ze sobą partii mleka bądź śmietanki o odpowiednio wyższej lub niższej procentowej zawartości tłuszczu. Zawartość tłuszczu w mleku może być mierzona za pomocą analizatora składu mleka, który oprócz zawartości tłuszczu bada także zawartość białka, laktozy, odtłuszczonej masy bądź suchej masy. Do analiz wystarczają 1-3 ml próbki, badania przebiegają bez używania środków chemicznych.

Homogenizacja mleka jest procesem zapobiegającym zmaślaniu mleka i zapewniającym jego jednorodność. W mleku poddanym pasteryzacji kuleczki tłuszczowe mogą łączyć się w gronka, a w skrajnych przypadkach w grudki zmaślonego tłuszczu. Homogenizacja pozwala rozbijać kuleczki i grudki tłuszczu i w taki sposób, aby uzyskać nowo utworzone kulki o średnicy nieprzekraczającej 2 µm. Do homogenizatora, przetłacza się mleko płynące z dużą prędkością, przepływ taki w mechanice przepływu płynów nazywa się przepływem burzliwym, ze zjawiskami tarcia i kawitacji. Najważniejszym czynnikiem decydującym o homogenizacji jest wartość ciśnienia – około 50 bar na pierwszym stopniu homogenizacji i 250 bar przy drugim stopniu. Najlepiej przeprowadzać proces w temperaturze zawierającej się w przedziale 55-75°C. Mleko przeznaczone do dalszego przerobu np. na sery twarogowe lub na sery dojrzewające jest wzbogacane o sole wapniowe po to, aby przywrócić zachwianą podczas procesu pasteryzacji równowagę soli mineralnych. Najczęściej stosuje się chlorek wapnia, gdyż wspomaga on koagulację niezbędną przy produkcji serów. Jednak to mleko wciąż pozostaje samym w sobie i zarazem jednym z najważniejszych produktów wychodzących z zakładów mleczarskich. Jest zalecane w codziennej diecie dzieci i stało się flagowym produktem słynnej już kampanii „Pij mleko będziesz wielki”.