تعقيم الحليب

هو عملية يقصد بها تسخين الحليب الى درجات حرارة مرتفعة أعلى من درجة غليانه بحيث تكون كافية للقضاء على جميع الميكروبات الموجودة بالحليب سواء كانت مرضية او غير مرضية، مكونة للسبورات او غير مكونة للسبورات، نافعة او ضارة وذلك بعد تجنيس الحليب وقد تتم تعبئته في زجاجات وقفلها بأحكام ثم التبريد بعد التسخين وقد يعبأ تحت ظروف معقمة وفي عبوات معقمة.

الغرض من تعقيم الحليب:

1- القضاء التام على جميع الميكروبات والكائنات المجهرية في الحليب على اي صورة من الصور.

2- اتلاف جميع الانزيمات التي توجد في الحليب.

3- القدرة على حفظ الحليب في صورة سائلة صالحة للشرب لأطول فترة ممكنة خارج الثلاجة بدون تلف مما يوفر نفقات الحفظ والتخزين داخل الثلاجات.

فوائد عملية التعقيم:

زاد تداول الحليب المعقم واستهلاكه في السنين الاخيرة وخاصة في المناطق الحارة ويرجع ذلك الى وجود مزايا خاصة اهمها:

1- سهولة التداول والتوزيع لدى المحال العامة لعدم توفر وسائل التبريد وقلة تكاليف التوزيع، لذا يمكن التوزيع مرتين او حتى مرة واحدة في الاسبوع.

2- سهولة الاستعمال لدى المستهلك لعدم احتياجه للتبريد، علاوة على انه يمكن شراء كمية أكبر واحتياجات أكبر لعدة ايام.

3- زيادة الضمان والثقة باستهلاك الالبان المعقمة، نظرا للتأكد من خلوها من جميع الميكروبات سواء كانت مرضية او غير مرضية.

اـ إن الطريقة المستعملة في معامل الالبان هي طريقة ابراج التعقيمTower sterilizers والشكل التالي يوضح هذا الجهاز.

وتعد هذه من الطرائق المستمرة الشائعة الاستعمال وتتلخص فيما يلي.

1- استعمال حليب ذو نوعية جيدة من النواحي التركيبية والبكتريولوجية والحسية.

2- إمرار الحليب الخام عبر اجهزة الفرز والتصفية الميكانيكية لغرض تعديل نسبة الدهن الى 3%.

3- إمرار الحليب عبر أجهزة التبادل الحراري لغرض تسخينه الى 60 درجة سليزية ومنها الى أجهزة التجنيس Homogenizer.

4- ضخ الحليب عبر جهاز التعقيم الاولي وهو جهاز من نوع المسخنات الانبوبية اذ ترفع درجة الحرارة فيه الى حوالي 120 درجة سليزية ولفترة 20 ثانية بعدها تخفض درجة حرارته الى حوالي 70 درجة سليزية.

5- يضخ الحليب المبرد (70 درجة سليزية) الى مكائن التعبئة والغلق اذ تعبأ القناني الحديثة الغسل (درجة حرارتها 70 درجة سليزية ايضاً) بالحليب تحت ضغط مخلخل ثم تغلق بالسدادات التاجية Crown caps.

            شكل يبين جهاز التعقيم بالأبراج

6- ترسل القناني الى ابراج التعقيم النهائي اذ يتم التعقيم النهائي للحليب وهو معبأ في القناني ويبرد الى درجة حرارة مناسبة، وهذا النظام يتكون من اربعة ابراج هي:

أ- البرج الاول ويتكون من شقين، الاول يعرض القناني الى البخار والهواء الحار والثاني يحتوي على ماء ساخن بدرجة 90 درجة سليزية.

ب- البرج الثاني ويحتوي على بخار مضغوط وبدرجة حرارة 120 درجة سليزية.

ت- البرج الثالث ويتكون من قسمين يحتويان على الماء الحار والقسم الاول تكون درجة حرارة الماء فيه 90 درجة سليزية والقسم الاخر حوالي 70 درجة سليزية.

ث- البرج الرابع ويتكون من قسمين ايضاً القسم الاول يحتوي على ماء بدرجة 50 درجة سليزية والقسم الاخر هواء متصل بالهواء الخارجي والفترة الزمنية التي تستغرقها العملية التعقيمية المستمرة في الابراج الاربعة تقارب الساعة.

 التسخين الفائق (UHT)Ultra Heat Treatment

استعملت هذه الطريقة اساساً في معاملات الحليب الا انها تستعمل حالياً في معاملة خلائط المثلجات والقشطة وبهذه الطريقة تتم معاملة الحليب بدرجات حرارية عالية (2 .132 درجة سليزية) لفترة لا تقل عن ثانية.

ويمكن انتاج الحليب المعقم بهذه الطريقة عند معاملة الحليب بالحرارة العالية على مرحلتين، الاولى على درجة حرارة 140 درجة سليزية لفترة 15 ثانية والمرحلة الاخرى على درجة حرارة 9 .148 سليزية لفترة نصف ثانية على ان يمر الحليب تحت ضغط عالي ليتدفق بشكل مستمر. وبعد الوصول الى هذه تنخفض درجة حرارة 2 .82 درجة سليزية ويحفظ على هذه الدرجة لفترة لا تقل عن 25 ثانية وبطبيعة الحال يجب ان يمر بعملية تجنيس في مجنسات خاصة قبل عملية التعبئة. يوضح الشكل التالي جهاز التعقيمUHT

             شكل يبين جهاز التعقيم UHT

تأثير المعاملات الحرارية على مكونات الحليب

ان الهدف من المعاملات الحرارية للحليب هو القضاء على الأحياء المجهرية المرضية واطالة قابلية حفظ الحليب ولاشك ان للمعاملات الحرارية تأثيرات سلبية على خواص الحليب ومكوناته. ويمكن تقسيم التأثيرات الحرارية الى ثلاثة اقسام.

1- التأثير في المحتوى الميكروبيولوجي للحليب

ان درجة الحرارة والوقت اللازمين لإتمام عملية البسترة تؤديان الى القضاء على عدد كبير من انواع الأحياء المجهرية ومنها البكتريا المحبة للبرودة Psychrophilic والتي تعد من الأحياء المجهرية المتوطنة للحليب، نظرا لتواجدها في مصادر الماء المتداول وادوات واوعية الحليب كما يتم القضاء على البكتريا المرضية بكافة انواعها وعلى بكتريا القولون التي ان وجدت في الحليب المبستر يعني ان الحليب قد تلوث بمصادر برازيه او وضع الحليب في اوعية ملوثة وان عملية البسترة لم تكن بالكفؤة. كما تقضي عملية البسترة على الخمائر والاعفان بسهولة.

اما فيما يتعلق بمعاملات التعقيم الحرارية في المحتوى الميكروبي، فأن الحليب غالبا ما يكون خالياً من الأحياء المجهرية وان وجدت بعض المايكروبات في الحليب المعقم فغالبا ما تكون من الأحياء المجهرية المكونة للسبورات من نوع Bacillius مثل B. cereus  و B.subtilus وB. coagulance  والاخيرة هي في الغالب المسؤولة بشكل مباشر عن تخثر الحليب في القناني.

ان من الاسباب التي تحد من نوع الأحياء المجهرية المكونة للسبورات في الحليب هو قلة الاوكسجين المذاب في الحليب وخاصة في طريقة التعقيم بالأبراج السابق ذكرها.

2ـ التأثير في الصفات الحسية للحليب: -

إن الارتفاع بدرجات حرارة البسترة وخاصة الطريقة الحوضية قد يؤدي الى ظهور طعم المطبوخ نتيجة لحدوث تغيرات في صفات بروتينات الشرش وخاصة البيتا-لاكتوكلوبيولين.

إن معاملات التعقيم الحرارية قد تؤدي حدوث تفاعلات جانبية غير مرغوبة مما تؤثر على تقييم الحليب حسياً، ان اللون ميالاً الى اللون البني نتيجة حدوث التفاعلات البنية Browning reaction إذ يتم التفاعل بين المجاميع الامينية في الاحماض الامينية مع مجاميع الالديهايدات في جزيئات الكلوكوز والكالاكتوز المكونين لسكر اللاكتوز، اذ ان جزء من سكر اللاكتوز يتحلل الى مكوناته نتيجة لحرارة التعقيم.

ان نواتج هذا التفاعل هو انتاج بعض الصبغات البنية اللون وهو من نوع (الميلانين) التي ترتبط ارتباطا ًكيميائيا مع بروتينات الحليب.

ان طعم الحليب المعقم يتصف بالطعم المطبوخ Cooked flavor ويرجع هذا الطعم كما ذكر سابقا الى حدوث تغيير في صفات بروتينات الشرش.

3- التأثير في الصفات الكيمياوية للحليب: -

 تتأثر صفات المركبات الرئيسية للحليب بشكل او بآخر بفعل معاملات البسترة الحرارية مما يؤدي الى بعض المشاكل التصنيعية للحليب وبالأخص صناعة الجبن ومنها:

أـ أن نسبة من فوسفات الكالسيوم الذائبة تتحول الى حالة غير ذائبة ونظراً لان أملاح الكالسيوم الذائبة ضرورية لعملية التجبن زمن تجبن الحليب المبستر يصبح أطول عند مقارنتها بالحليب الخام.

ب- أما بروتينات الحليب كالكازينات وهي القسم الاعظم فلا تتأثر بفعل عملية البسترة اذ انها مقاومة للحرارة في حين ان بروتينات الشرش تتأثر بدرجة حرارة البسترة وتترسب بحدود تتراوح بين 5-10%. وهذه التغيرات لا تقلل من القيمة الغذائية.

ج ـ أن المواد الدهنية في الحليب فلا تتأثر كمياً او نوعياً بعملية البسترة.

ح- ان عملية البسترة تؤدي الى فقدان الغازات الذائبة في الحليب وخاصة غاز ثاني أوكسيد الكاربون الذي يعد من العوامل الرئيسية في إعطاء صفة التفاعل الحامضي للحليب مما يؤدي الى ارتفاع نسبي في الرقم الهيدروجيني للحليب.

هـ- الفيتامينات الذائبة في الدهن K.A.D.E لا تتأثر بالحرارة في حين أن فيتامينC. B1 يتأثران نسبياً ولا يتأثر فيتامين B2 اما فيتامين B12 فيتأثر بنسبة 10 %.

و- كما تؤثر البسترة على انزيم اللايبيز وانزيم االفوسفاتيز وأنزيم الأميليز، وكما ذكرنا سابقا أن وجود أنزيم الفوسفاتيز في الحليب المبستر يدل على عدم كفاءة عملية البسترة.

أما تأثير معاملات التعقيم في الصفات الكيمياوية والتركيبية للحليب اضافة الى التفاعل البني نجد:

أ- صعوبة تجبن الحليب المعقم اذ ان الحرارة العالية تؤدي الى ترسيب معظم فوسفات الكالسيوم الذائبة فضلا عن التأثير العكسي لترسيب بروتينات الشرش على حبيبات الكازين.

ب ـ تتأثر بروتينات الشرش بحرارة التعقيم تتجاوز بنسبة تتجاوز 50 % مما تتسبب في ظهور الطعم المطبوخ وانخفاض في صلابة الخثرة.

ج- أماكازينات الحليب فلا تتأثر بشكل ملموس بعملية التعقيم.

د- سكر الحليب يكون عرضة للتحلل محرراً كلوكوز وكالاكتوز ومنهما تتحرر بعض الحوامض العضوية.

هـ- الانزيمات جميعها تتلف بعملية التعقيم.