Сотрудники Инжинирингового центра приборостроения, радио- и микроэлектроники Южного федерального университета (г. Таганрог) в рамках проекта, поддержанного в конкурсном отборе по Постановлению Правительства РФ №218, разрабатывают комплекс, в котором пастеризация молока проходит под воздействием СВЧ-волн.
3D-модель комплекса по пастеризации, разработанного в Инжиниринговом центре ЮФУ. Источник: Андрей Ковалев
Индустриальный партнер данного проекта – АО «Таганрогский научно-исследовательский институт связи», являющийся частью КРЭТ (Концерн Радиоэлектронные технологии).
Новый комплекс эффективно уничтожает патогенные микроорганизмы, при этом сохраняя вкус и полезные свойства молока. Такой способ пастеризации особенно востребован для поставок молока в дальние регионы страны, например, Арктику, а также для производства в нашей стране высококачественных сыров.
В классических методах пастеризации поток молока или большая емкость обеззараживаются с помощью различных типов нагревательных элементов. Инновационные методы предполагают воздействие разных типов излучения для нагрева молока, например, ультрафиолетовых или СВЧ-волн.
Именно СВЧ-излучение используют инженеры из Таганрога. Комплекс для инновационной СВЧ-пастеризации предполагает нагрев молока до 65°С и следующий за этим кратковременный скачок до 75°С за 0,15 секунды. После температурного скачка сразу идет резкое охлаждение. В таких условиях не разрушается молочный сахар (лактоза), а также сохраняют свои свойства минеральные вещества (например, кальций), витамины и ценные ферменты. Инновация заключается в использовании новых программных режимов пастеризации, которые позволяют оптимизировать нужные температурные режимы и не допустить неравномерного, слишком долгого или сильного нагрева.
Все методы пастеризации опасны перегревом или передержкой молока во время процесса – этого инженеры стараются избежать.
«Даже в обычной микроволновке можно просто нагреть молоко и убить бактерии. Но в этом случае происходит либо перегрев, либо неверная выдержка молока. Именно подбор специальных режимов управления длительностью и мощностью нагрева обеспечивает нужный температурный профиль пастеризации молока. Общая температура не поднимается выше 75°С и то только на доли секунды», – сообщил Андрей Ковалев, руководитель Инжинирингового центра Южного федерального университета.
В новой установке пастеризация происходит следующим образом: молоко, предварительно нагретое, попадает через стеклянные трубки в СВЧ-камеру с магнетроном, который облучает поток для обеспечения мгновенного температурного скачка. В этот момент и происходит пастеризация. Далее поток молока резко охлаждают. СВЧ-излучение осуществляется в герметичной металлической камере, и поэтому в окружающее пространство оно не попадает и никак не влияет на организмы находящихся рядом с установкой людей (например, оператора комплекса).
Актуален метод СВЧ-пастеризации для обработки молока, из которого потом будут делать сыр. Для его производства важны лактобактерии и другие полезные микроорганизмы, содержащиеся в молоке. Ультрапастеризованное молоко не используется для приготовления сыра, будь то в производственных или даже в домашних условиях.
В Арктике при отсутствии фермерских хозяйств необходима доставка продуктов хорошего качества “с материка”. Классическая пастеризация не дает таких результатов – патогенные микроорганизмы могут быть уничтожены не полностью, и тогда молоко в пути испортится.
Изменения органолептических свойств должны быть минимальны – это и есть идеальная пастеризация: отсутствие болезнетворных микроорганизмов при сохранении вкуса и пользы натурального молока. Свойства молока, пастеризованного с помощью СВЧ, превосходят свойства молока, пастеризованного классическим методом.
Будет ли внедрена установка повсеместно, если свойства молока превосходят обычную пастеризацию, – зависит от экономических причин, в том числе ее более дорогой стоимости. Это скажется на итоговой цене продукции.
«Установка находится на стадии разработки, мы завершаем конструкторскую документацию и переходим к изготовлению макета. К концу 2021 года планируем сделать первый опытный образец», – заключил Андрей Ковалев.
Справка
Традиционно пастеризацию проводят для обеззараживания продуктов и продления их срока годности. Множество методов пастеризации молока объединяет то, что в процессе происходят нагрев и уничтожение болезнетворных микроорганизмов. Процесс проходит как при 65°С (c выдержкой до 30 минут), так и при 90°С (с выдержкой от 7 до 40 секунд), по этому критерию разделяют низкотемпературную и высокотемпературную пастеризацию. Важно учитывать, что чем сильнее нагрев и чем дольше выдержка, тем выше вероятность разрушения белков в молоке, что влияет на органолептические свойства (вкус, цвет, запах и другие) и делает молоко менее полезным. Особенно сильно это проявляется при ультрапастеризации, предполагающей нагрев до 130°С, – в таких условиях большая часть белков разрушается. Из такого молока невозможно произвести высококачественные сыры и полезное детское питание.
Источник информации и фото: пресс-офис проекта "Инжиниринг и инновации"
