Ультрапастеризация

Ультрапастеризация — это термический процесс обработки жидких пищевых продуктов, преимущественно молока и молочных напитков, с целью уничтожения всех вегетативных форм микроорганизмов и их спор, обеспечивающий длительное хранение продукта при комнатной температуре (без холодильника) в герметичной упаковке. Технология заключается в кратковременном нагреве продукта до температуры выше 135 °C с последующим быстрым охлаждением, что позволяет сохранить большую часть питательных веществ и органолептических свойств по сравнению с традиционной стерилизацией.

История

Предпосылки для разработки ультрапастеризации возникли в середине XX века в связи с необходимостью увеличения сроков хранения молока без потери качества. Традиционная пастеризация (нагрев до 63–90 °C) уничтожала только вегетативные формы бактерий, но не их споры, поэтому продукт требовал хранения в холодильнике и имел ограниченный срок годности (несколько дней). Стерилизация же (нагрев до 120 °C и выше в течение длительного времени) приводила к значительной денатурации белков, разрушению витаминов и появлению «варёного» привкуса.

В 1960-х годах в Швейцарии и Швеции были разработаны первые промышленные установки для ультравысокотемпературной (UHT) обработки. Ключевую роль сыграла компания Alfa Laval (Швеция), создавшая эффективные теплообменники для прямого и непрямого нагрева. В 1965 году в Швейцарии начался выпуск ультрапастеризованного молока под маркой «UHT». В СССР технология была внедрена в 1970-х годах на крупных молочных комбинатах, однако широкое распространение получила лишь в 1990-е годы с появлением асептической упаковки (типа Tetra Pak).

Технологический процесс

Ультрапастеризация включает несколько этапов, проводимых в асептических условиях.

Нагрев

Продукт нагревается до температуры 135–150 °C. Время выдержки при этой температуре составляет от 1 до 4 секунд. Используются два основных способа нагрева:

• Прямой нагрев (инжекционный): продукт впрыскивается в поток горячего пара или наоборот. Пар конденсируется, мгновенно нагревая жидкость. Затем избыток влаги удаляется в вакуумной камере. Этот метод обеспечивает минимальное тепловое воздействие, но требует сложного оборудования.
• Непрямой нагрев: продукт проходит через теплообменники (пластинчатые или трубчатые), где нагревается горячей водой или паром через стенку. Метод более распространён, так как проще в эксплуатации, но может вызывать локальный перегрев продукта.

Выдержка

После достижения целевой температуры продукт выдерживается в изотермической зоне в течение заданного времени (обычно 2–4 секунды). Этого достаточно для инактивации всех вегетативных форм бактерий, дрожжей, плесеней и большинства спор, включая споры термофильных микроорганизмов.

Охлаждение

Немедленно после выдержки продукт быстро охлаждается до 20–25 °C. Скорость охлаждения критически важна для предотвращения термического повреждения компонентов. Используются те же теплообменники, что и для нагрева, но в обратном режиме, или вакуумное охлаждение (для прямого нагрева).

Асептическая упаковка

Охлаждённый продукт поступает на линию розлива, которая стерилизуется перед началом работы (обычно перекисью водорода или паром). Упаковочный материал (многослойный картон с алюминиевой фольгой и полиэтиленом) также стерилизуется. Розлив происходит в герметичной камере, исключающей попадание микроорганизмов. После наполнения упаковка герметизируется.

Отличия от других методов обработки

Ультрапастеризация занимает промежуточное положение между пастеризацией и стерилизацией.

Влияние на состав продукта

Ультрапастеризация позволяет сохранить большинство питательных веществ молока. Потери витаминов (особенно B1, B12, C) составляют 10–20%, что сопоставимо с потерями при пастеризации. Белки (казеин и сывороточные) денатурируются частично, но их аминокислотный состав практически не изменяется. Жиры и лактоза остаются в нативном состоянии. Важной особенностью является инактивация ферментов (например, липазы и протеазы), что предотвращает прогоркание и коагуляцию при длительном хранении.

Однако при ультрапастеризации может происходить частичное разрушение некоторых термолабильных витаминов и образование лактулозы (изомера лактозы) в небольших количествах (до 10 мг/л), что не считается вредным для здоровья.

Применение

Основное применение ультрапастеризации — обработка питьевого молока (цельного, обезжиренного, восстановленного). Также технология используется для:

• Сливок (жирностью 10–35%) — для длительного хранения.
• Молочных напитков — йогуртовых, фруктовых, с добавлением какао или кофе.
• Соевого молока и растительных аналогов (рисовое, овсяное, миндальное) — для продления срока годности.
• Соков и нектаров — в сочетании с асептическим розливом.
• Жидких яичных продуктов (меланж, белок) — для уничтожения сальмонеллы.
• Супов, соусов, бульонов — для промышленного производства.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Длительный срок хранения без холодильника (до 12 месяцев) — удобно для транспортировки и хранения в регионах с нестабильным электроснабжением.
• Сохранение вкуса и питательных свойств — продукт почти неотличим от пастеризованного.
• Безопасность — гарантированное уничтожение патогенных микроорганизмов, включая споры.
• Экономическая эффективность — снижение потерь от порчи, возможность централизованного производства.

Недостатки

• Необходимость асептической упаковки — дорогостоящее оборудование и материалы.
• Требование к качеству сырья — молоко должно быть с низкой бактериальной обсеменённостью, иначе споры могут выжить.
• Потенциальное образование лактулозы — незначительное, но может быть проблемой для людей с непереносимостью лактозы (хотя лактулоза переносится лучше).
• Восприятие потребителями — многие ошибочно считают ультрапастеризованное молоко «мёртвым» или «химическим», хотя это не соответствует действительности.

Критика и мифы

Распространённый миф о том, что ультрапастеризованное молоко «не прокисает, а горкнет», не имеет научного обоснования. При нарушении герметичности упаковки в продукт могут попасть бактерии, вызывающие скисание. Однако из-за отсутствия конкурирующей микрофлоры процесс может протекать иначе (например, с выделением газов или прогорканием). Другой миф — что ультрапастеризация полностью разрушает кальций. Фактически, содержание кальция не изменяется, хотя его усвояемость может незначительно снижаться из-за денатурации казеина.

Критики технологии указывают на то, что длительное хранение продукта при комнатной температуре может способствовать накоплению продуктов окисления липидов, однако при соблюдении условий хранения (защита от света и кислорода) этот процесс минимален.

Источники

1. Богданова Е.А., Крусь Г.Н. «Технология молока и молочных продуктов». — М.: Колос, 2003.
2. Walstra P., Wouters J.T.M., Geurts T.J. «Dairy Science and Technology». — CRC Press, 2006.
3. Федеральный закон «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» (ТР ТС 033/2013).
4. Обзорные статьи по технологии UHT в журнале «Молочная промышленность» (2010–2020).
5. Данные Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) по безопасности пищевых продуктов.