Автор: Владимир Новиков, независимый эксперт пищевой инженерии
Нагрев биологических жидкостей с целью уничтожения в них болезнетворных и иных микроорганизмов, способствующих порче этих жидкостей, сегодня называют пастеризацией.
In vino veritas (Истина в вине)
Надо заметить, что сам способ создавался для решения проблем виноделов Франции, обострившихся в XIX веке. Проблемы эти заключались в том, что порой без видимых причин скисал живой продукт кропотливого труда – вино, которое поневоле приходилось перегонять на неживой коньячный спирт.
В начале 1862 года около 500 тыс. тонн французского вина, поставленного за границу, внезапно подверглось порче, нанеся могучий урон авторитету Франции как государству-производителю. Французский император лично обратился за научно-технологической помощью к известному ученому того времени – Луи Пастеру. Пастер незамедлительно приступил к исследованию причин порчи при заранее данном ограничении: не изменять первичных винных вкусов, ощущавшихся до термообработки. В результате исследования 20 апреля 1862 года стало датой изобретения метода обработки жидких пищевых продуктов теплом без кипячения, впоследствии названном пастеризацией в честь ученого. Причем, тогда считалась достаточной температура 56 °С в сочетании с длительной выдержкой обрабатываемого продукта при отмеченном показателе. Именно в то время прозвучали знаменитые слова Пастера: «Роль бесконечно малых существ бесконечно огромна».
Гораздо позднее пастеризация пришла в отрасль переработки молока. Первоначальная же задача в молочной отрасли была несколько иной: исключить передачу болезни (бруцеллеза) от животных к человеку. Впервые в мире обязательной пастеризации молока до продажи его потребителям добилась в 1917 году Алиса Эванс. И всемирный праздник 100-летия пастеризации в молочной промышленности как методики формирования безопасного пищевого продукта нас еще ожидает.
Если пристальнее рассмотреть структуру молока, то его компоненты распределены, в основном, между двумя дисперсионными системами – жировыми шариками и их мембранами, образующими эмульсию, вместе с комплексами казеиновых мицелл, образующими коллоидный раствор. В целом обе эти системы термоустойчивы. Тем не менее, при пастеризации и стерилизации молока, используемых во всех существующих в настоящее время в мире технологиях приемки и переработки молока с целью уничтожения нежелательной микрофлоры (а также для увеличения сроков хранения), происходят изменения его компонентов. Наблюдается частичная денатурация белков, изменение их гидрофильных свойств, перевод до 16% растворимого кальция в коллоидную фазу, снижение количества присутствующего кислорода, появление карамельного привкуса, вызванного реакцией Майяра между аминокислотами и лактозой, сокращение процентного содержания некоторых витаминов и т. д. Кроме того, в результате ряда изменений молочных компонентов при нагревании на поверхности технологического оборудования образуется осадок, что уменьшает эффективность работы теплообменников и требует их регулярной очистки.
Поэтому молоко, подвергаемое термообработке, должно быть изначально высокого качества, в том числе по своим бактериологическим показателям. Оно непригодно для термообработки, если повышена кислотность, нарушены солевой и белковый балансы. Помимо этого, заданное воздействие температуры зависит от сочетания времени/температуры, состава микрофлоры (в том числе спор и вегетативных клеток), физико-химических свойств сырья и продуктов, подвергаемых тепловой обработке. Комплексное по составу молоко реагирует на температурные изменения столь же комплексно.
Знать, но не делать – это по-нашему!
Собственно теория пастеризации молока как научное обоснование важнейшего технологического приема в молочной промышленности была создана позднее. В 1934 году российско-советский ученый Густав Кук в своей книге по обработке молока вывел приемлемые режимы тепловой обработки, проведя видимую черту между рекомендованным и нежелательно жестким подходом. Его книга «Пастеризация молока» увидела свет отдельным изданием только в послевоенном 1951 году. За основу температурного подавления болезнетворных микроорганизмов Г. А. Кук взял наиболее трудно уничтожаемую туберкулезную палочку. Выявленная им закономерность природно-физической связи температуры и времени обработки названа критерием Пастера.
Отмеченную зависимость величин отражает график (рисунок 1). Казалось бы, предельно ясно, что нагрев до 77 °С моментально прекращает жизнедеятельность микроорганизмов – как полезных молочнокислых, так и болезнетворных (за исключением споровых). Но критерием Пастера в течение продолжительного времени массово пренебрегают специалисты российской молочной промышленности, злоупотребляя поднятием температуры сверх необходимых и достаточных градусов, чуть ли не «зажаривая» молоко. Достижение каждой частичкой молока в потоке 120-140 °С производственники называют ультрапастеризацией, а не стерилизацией по отмеченному температурному уровню, ссылаясь на то, что некоторые споры микроорганизмов остаются в живых. Видимо, термин «стерилизация» явно указывает на приведение продукта в безжизненное состояние, вот и надевают дополнительно переработчики на себя маскировочные халаты из терминов. А очень краткая по времени выдержка пастеризации превратилась в благородное многообещающее название «миллисекундная технология».
Рисунок 1. Допустимые режимы пастеризации
Понятно, что главный источник опасности, от которой маскируются ужесточением температуры – низкокачественная сырьевая база. Именно там, на ферме, закладывается первоначальное качество молока, которое на российских просторах упорно не дотягивает до европейского и американского уровней по бактериологической чистоте. Вот предприятия и применяют хорошо известный политический принцип: «бей своих, чтобы чужие боялись». Тут уж не до учета летящих щепок – изменений физико-химических свойств продукта, происходящих с первичным сырьем, направленным на обработку.
С другой стороны, мир не склонен возвращаться к прежней пропорции городского и сельского населения, существовавшей еще столетие назад. С развитием цивилизации (от латинского civilis – достойный, государственный) неумолимо увеличивается долю горожан, питающихся промышленно приготовленными продуктами, в том числе и молочными. Важно только не превышать разумной меры во всем. Хотя, очень хочется задать вопрос: можно ли вообще обойтись без пастеризации? Тем более, что живое парное молоко – наиболее ценный продукт, который единственно обладает поистине лечебными свойствами.
Физически парное молоко – почти такая же биологическая жидкость, хотя экономически – совсем другая субстанция. Оно по большей части не итог деятельности товарного производства, организованного в условиях крупной фермы, а продукция личного подсобного хозяйства (ЛПХ). Немногочисленные потребители, проживающие обычно рядом с молокопроизводящим ЛПХ, смотрят не только на собственно приобретаемое ими молоко, а и на персонифицированный санитарный и моральный уровень владельцев коровы, продукция которых (совместно полученная владельцами и их коровой) заведомо обладает определенным качеством. Если сами владельцы беспокоятся о кормлении и здоровье животного больше, чем о своем собственном, то сбыт всего излишка продукции гарантирован. Так что надо пастеризовать молоко или не надо – вопрос гарантии безопасности для потребителя.
В случае с покупкой свежайшего парного и, безусловно, целебного молока tete-a-tete у добросовестного производителя, безопасность информационно обеспечивается самими участниками сделки – производителем и потребителем. Будьте уверены: если корова-кормилица вдруг чем-то заболела, добросовестный индивидуальный производитель сам не будет продавать ее молоко на сторону, искренне заботясь о собственной репутации. Автор данной статьи еще десяток лет тому назад, до переезда в мегаполис, постоянно приобретал парное молоко для себя и своей семьи по такой короткой торговой цепочке. Надо ли говорить о том, что это чистое и вкусное «живое» молоко потреблялось в течение 15 лет без пастеризации?
Совсем другое – ситуация на рынке массовой пищевой продукции. Сырье – обезличенное, конкретные производители зачастую – анонимны, схема получения сырья чаще всего покрыта тайной. Мировая практика различных государств для уравновешивания многочисленных рисков в такой всеобщей неопределенности не придумала ничего лучше пастеризации (а еще лучше – стерилизации) молока путем превращения живого продукта в гарантированно неживой, зато безопасный. Заметим, это утверждение касается только питьевого молока.
И снова: а как – «там»?
Развитые страны потому и названы развитыми, что они сравнительно давно прошли этап, на котором сейчас находится Россия. Они опираются на сегменты рынка с закономерностями потребительских платежеспособных предпочтений, выпуская для каждого сегмента свое. Внутри этих стран основное население имеет знания и доходы, достаточные для приобретения качественных продуктов питания – вот на их прилавки и поступает преимущественно продукты хорошего качественного уровня.
Здесь показательна французская фирма Senoble, которая прошла путь от применения пастеризации к более жесткой ультрапастеризации и еще более жесткой – стерилизации. В конце концов, закономерно обнаружилось, что стерильное молоко – «мертвый» продукт, а качество можно повысить только при возврате режимов обработки к их начальной мягкой величине, когда-то рекомендованной нашим Г. А. Куком, – что и было фирмой сделано. Теперь их относительно дорогие продукты раскупаются влет по причине добросовестного соблюдения работниками фирмы требований сохранения высочайшего качества в процессах нежной обработки сырья.
В Германии в последние годы появилось (в ограниченной местной продаже) в ряде населенных пунктов непастеризованное молоко с короткими сроками хранения. Конечно, оно имеет высокое качество, сопровождающееся высокой ценой и высокой персональной ответственностью производителя за поставляемый продукт.
Многие компании молочного направления применяют прямое воздействие на микроорганизмы посредством усиленной центробежной очистки с помощью высокоскоростного сепаратора-бактериоотделителя, называемого бактофугой. Эффективность использования бактофуг для достижения высокого качества молока обеспечивается различным удельным весом веществ в жидкой основе молока, а также бактерий и спорообразующих бацилл в нем. Однофазная бактофуга имеет только один выход в верхней части центрифуги с уменьшенным количеством бактерий. Отделяемый фугат собирается в шламовом (грязевом) пространстве быстровращающегося барабана и через спецотверстия в нем автоматически разгружается с заранее заданными интервалами времени. Оптимальная температура ведения процесса – 55–60 °С. Повышение температуры до 65–70 °С нецелесообразно, так как приводит к росту доли протеина-белка в фугате и снижению его в молоке. Средняя эффективность очистки молока бактофугированием составляет 98,88% и практически не зависит от приемлемой начальной обсемененности сырья. Уже на этом этапе формируются предпосылки для кратковременной низкотемпературной пастеризации, позволяющей сохранить функциональные свойства молока как уникальной биологической жидкости, продлевая сроки его хранения до начала потребления.
Несмотря на это, представители торговли во всем мире настаивают на максимально возможном продлении сроков нахождения готового продукта на реализационной полке (Extended Shelf Life – ESL). Идя навстречу требованиям ритейлеров, за рубежом разработали щадящую технологию ESL молока с продленным сроком годности, но опять-таки не путем грубого температурного подавления микроорганизмов, а с помощью отделения их микрофильтрацией на мембранных установках из общего потока обрабатываемого сырья еще до мягкой пастеризации. Микробы всегда крупнее молекул воды, лактозы, аминокислот, витаминов, поэтому они не могут пройти сквозь очень маленькие «дверцы» – отверстия в мембранах, ограничивающих доступ микрофлоры в готовые продукты. Это очень разумный метод, хотя и требующий применения дорогостоящего оборудования.
Из самых последних зарубежных способов подавления микроорганизмов следует упомянуть технологию ELCRACK® (электрорасщепление). Вот в чем она состоит: на молоко воздействуют пульсирующими электрическими полями (ПЭП) 200–250 кДж/кг продукта. Допуская обработку продукта 1 кг/сек, получаем потребную мощность 200–250 кВт для потока 3,6 т/час, что довольно энергозатратно. Белок не свертывается в диапазоне температур первоначального охлаждения сырья от +4 до +10 °С. При этом бактериальная обсемененность снижается в 5÷10 раз (до lg1). Не так много, чтобы считать процесс приемлемо эффективным – поэтому он до сих пор остается в тени.
Отечественные вариации пастеризации
В России основная масса людей (от 60 до 80% по разным оценкам) живет бедно, поэтому невольно считает главным критерием покупок дешевизну, а не качество продукции. На психологически приемлемую дешевизну со стороны массового потребителя и ориентируются грамотные менеджеры транснациональных кампаний. Суммарная доля владельцев лишь восьми самых влиятельных иностранных компаний на российском продуктовом рынке составляет 17,9%. Так что почти пятая часть всей молочной продукции производится компаниями «Данон», «Нестле», «Марс», «Крафт Фудс» и им подобными. Такое положение дел бессмысленно критиковать, ибо оно зеркально отражает объективную суммарную слабость отечественных производителей и государственных механизмов защиты наших собственных интересов на фоне бедности.
Что же предлагают вместо традиционного режима пастеризации наши родные предприятия-производители для привлечения внимания покупателей? Одобренный не так давно отраслевой отечественной наукой вариант тепловой обработки питьевого молока с сохранением вкусовых качеств и достижением способности длительного хранения выглядит заманчиво в словесном описании. Но если составить график на основе опубликованных инициаторами радостных цифр якобы прогрессивной технологии тепловой обработки и сопоставить его с существующими давно режимами (рисунок 2), то получится как в хорошо известной с XIX века пословице: «Вот тебе, бабушка, и Юрьев день!»
Рисунок 2. Режимы тепловой обработки молока
То, что в технологию вошло давно известное бактофугирование, удаляющее бактерии наиболее дешевым центробежным способом, – безусловно позитивно, хоть и рекомендовано еще Г. А. Куком в 1948 году. Но добавление повторной пастеризации и повторного же охлаждения (которое, как известно, по сумме всех затрат в 5–6 раз дороже нагревания) заставляет только развести руками. Греем и охлаждаем в этих процессах преимущественно воду, которой в молоке 87,5%. Красная линия на графике явно показывает удвоение затрат на процессы в части расхода тепла и электроэнергии на получение неизменного количества питьевого молока. В таком случае, куда же именно и кто лично из представителей молокопереработки выбросит федеральный закон № 261-ФЗ от 23.11.2009 г. «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности» с его крайне неудобными в данном случае главами 3 и 4, нацеливающими всех строго в обратную сторону? И почему в погоне за демонстрацией прогресса совсем забыты биологические запросы организмов потребителей? Предыдущие поколения молокопереработчиков были приучены не допускать двойной пастеризации молока – и имели на то основание.
Гораздо более рационально выглядит в таком случае линия из синих точек на графике, ориентированная на подогрев свежевыдоенного молока, его немедленное бактофугирование, пастеризацию и однократное охлаждение. Но это же прямо указывает на то, что питьевое молоко как монопродукт просто обязано производиться либо на самой ферме, либо рядом с ней. Именно за это борются в последние годы сами фермеры, стремясь уйти в полную самостоятельность. И именно эта ориентация на монопродукт является экономически самой рискованной, так как приводит к летним «ножницам» между избыточным предложением и явно уменьшающимся спросом. Но, вместо того, чтобы производителям сырья сесть с молокопереработчиками за круглый стол и договориться о сезонном квотировании и сотрудничестве, каждый десятилетиями упрямо тянет экономическое одеяло на себя, одержимый миражом собственной прибыльности, а не максимизацией возможно достижимого результата на базе долгосрочного кооперирования. Помогите фермам в получении ими монопродукта – и надолго привяжете их именно к себе. Куда же они денутся со своей единственной позицией без гарантии сдачи излишков на постороннюю переработку? Раньше это называлось подзабытым теперь термином «народнохозяйственная эффективность».
Впрочем, в запасе у отечественных молокопереработчиков имеется еще одно предложение, озвученное российской фирмой в октябре прошлого года на молочном форуме. Его суть в бестепловом подавлении жизнедеятельности микроорганизмов (т. е. уничтожении) импульсным излучением, воздействующим не на воду в молоке, а на собственно бактерии. Жиры, белки, углеводы, витамины в ходе обработки без нагревания и охлаждения не меняют своих природных свойств. Очистили молоко, нормализовали по содержанию жира, охладили до параметров отгрузки в торговлю, разлили, обработали уже расфасованный поток – и все дела! Кстати, впервые этот способ успешно был применен в пивоваренной промышленности, более капризной по отношению к посторонним расам микроорганизмов. После обсуждения идеи, специалисты позитивно оценили ее как революционную, но обозначили нынешнее местонахождение ее пока что с внешней стороны забора – действующего регламента № 88-ФЗ, внутри которого находятся все молокопереработчики. Предстоит длительный период промышленных исследований, накопления статистических материалов, преодоления различных формальностей, пока новый метод при благоприятном стечении обстоятельств, возможно, войдет в арсенал технологических приемов обработки молока.
Вы думаете, кем-то сразу была подхвачена работоспособная идея нетеплового подавления бактерий? На языке родных нам берез и осин, слова «интересно» и «революционно» никого и ни к чему не подвигают. Любой действующий завод в одиночку не осилит идею, не вписанную в нормативные документы. Среди задач НИИ адаптация технологии к молочной отрасли не числится. Венчурного финансирования в молокопереработке нет. Так что будем ждать отправления разработки за границу и доведения ее там «до ума». А уж когда за рубежом начнут серийно производить оборудование и привозить к нам на выставки, то неспешно подкорректируем регламент под иностранный факт, да еще и будем называть почетным словом «инноватор» тех, кто просто приобретет для своего предприятия импортную технику. Нынешнее сочетание устаревающих у нас технических средств с живыми развивающимися природными явлениями хорошо иллюстрирует приведенная фотография (фото 1).
Фото 1. Природа способна развиваться и без нас
За что бьемся лбами?
Обязательность тепловой пастеризации за прошедшее столетие стала догмой в переработке молока, отклонение от которой признается в обществе чуть ли не еретичеством. Так нужна ли тепловая обработка? И да, и нет.
Да, потому что:
1. Разная ориентированность и противоречивость интересов производителей сырья невысоких кондиций и готовой продукции эконом-класса будет еще долго источником многочисленных легальных и нелегальных попыток продать не очень качественный товар небогатому конечному потребителю.
2. Молокозаводы в своей массе обречены стареть и пользоваться устаревшими технологиями (например, без дезодорирования – удаления запахов). Чтобы «перебить» посторонние привкусы, поднимают температуру обработки для того, чтобы пастеризационный запах и вкус доминировали над хлебным и кормовым.
3. Альтернативные варианты обработки молока тонут в вязком механизме безразличия к новым технологиям, начинающимся с опытно-конструкторских разработок – ОКР. Научно-исследовательские темы, худо-бедно, имеют какой-то задел из прошлого: здесь есть на что опираться. А вот ОКР в пищевом машиностроении, увы, подхватить почти некому.
4. Наши люди довольно образованны и отдают себе отчет в невысокой ценности стерилизованных продуктов с длительными сроками хранения, но тощие кошельки принуждают их приобретать низкокачественную продукцию, для гарантии основательно «пропаренную» пастеризационным теплом.
5. Нынешнему отечественному менеджменту правовыми рамками массово поставлена задача максимизации прибыли, а не достижения полезности продукции для потребителя. При этом государство (в лице его надзорных органов) чаще имитирует борьбу с фальсификациями пищевой продукции, чем ставит жесткие долговременные барьеры на этом пути. Жесткая тепловая обработка молока минимизирует опасность острых желудочных расстройств наших граждан. То, что при этом чуть усиливаются гастриты – вторично и не принимается во внимание.
Тепловая обработка, особенно жесткая, не всегда нужна, потому что:
1. Природа приспособила человеческий организм для потребления природной же растительной и животной продукции с минимально допустимой обработкой, сохраняющей важные пищевые составляющие исходного сырья. Налаживание контроля и самоконтроля в вопросах питания всегда будет дешевле ценности человеческого здоровья и активного долголетия.
2. Культура питания является частью общей культуры человеческой цивилизации. У подлинно природных продуктов вкусовая гамма богаче и тоньше. Низкосортную продукцию постоянно нашпиговывают вкусовыми усилителями и ароматизаторами, огрубляя вкусовые привычки массы потребителей. От этого на фоне «ароматной» низкопробщины натуральность ложно воспринимается как пресность.
3. Альтернативные тепловой обработке варианты борьбы с микробами требуют длительных клинических испытаний, в которых персонально никто не заинтересован. Молокоперерабатывающая промышленность сейчас находится в таком состоянии, при котором работой признается ежедневное хождение на предприятие и обратно домой, но никак не постановка перспективных целей и их достижение. В этом ключе тепловая пастеризация – тот самый рак, который на теперешнем безрыбье новых технологий можно считать за рыбу.
Заключение
Управление микроорганизмами с помощью дозированного теплового воздействия на них, названное пастеризацией – величайшее достижение человечества в XIX-XX веках. Пастеризация обезопасила молочную продукцию массового потребления от бытовавшего тогда переноса болезней с животных на человека, так как некоторые бациллы размножаются каждые несколько часов.
Процесс пастеризации хорошо изучен, имеет надежную расчетную основу для конструирования машин и аппаратов молочной промышленности. Однако, он сопровождается серьезными энергетическими затратами (в частности охлаждением), а параметры его в отечественной промышленности постепенно и как бы самопроизвольно ужесточились и начали влиять на биологические и вкусовые показатели продукции, производимой из молочного сырья.
В настоящее время продолжают существовать противоположные точки зрения на необходимость тепловой обработки, ее режимы и обязательность сочетаний разных приемов воздействия на молоко, помимо теплового. Это связано с тем, что изначально молоко содержит в себе множество микроорганизмов и других составных элементов, требующих неизбежного комбинированного воздействия в любой выбранной технологии. Иначе не получить те две с лишним тысячи видов продукции из единственного исходного сырья – молока.
Было бы неверным критиковать любую точку зрения относительно процессов переработки молочного сырья, если продукцию производится для себя и своей семьи. Но при широкой реализации выработанного товара случайному покупателю, приоритетными неизбежно становятся вопросы безопасности каждой порции, попадающей впоследствии на стол других граждан. Перед проблемой безопасности отступает даже принцип максимальной пользы продукта. Тем не менее, при любом раскладе важно сохранить (насколько это возможно) функциональные свойства молока как уникальной биологической жидкости.
Как ни парадоксален будет напрашивающийся вывод, но истину в столь многофакторной ситуации пока искать бесполезно – можно лишь отметить различные варианты, более или менее приближающиеся к идеальным.
