Pastörointi

Pastörointi on lämpökäsittely, jossa tuhotaan mahdolliset tautia aiheuttavat bakteerit kuumentamalla. Pastöroinnin jälkeen maito ei ole siis kokonaan mikrobitonta.

Pastöroinnissa maito kuumennetaan vähintään +72 asteeseen 15 sekunnin ajaksi. Pastörointi on erittäin lievä lämpökäsittely, joka ei merkittävästi vaikuta maidon kemialliseen koostumukseen eikä ravintoarvoon. Pastöroinnin vaiheet ovat regenerointi eli esikuumennus, kuumennus pastörointilämpötilaan, sekä jäähdytys. Pastörointi tapahtuu tavallisimmin levylämmönvaihtimessa, mutta myös putkilämmönvaihdinta voidaan käyttää.

Levylämmönvaihtimen rakenne

Levylämmönvaihdin koostuu pakasta ohuita ruostumattomia teräslevyjä, jotka on puristettu kehykseen. Levyt on poimutettu eri tavoin optimaalisen lämmönsiirron saavuttamiseksi. Poimutus lisää lämmönvaihtopintaa yli 10 % vastaavankokoiseen sileään levyyn verrattuna. Levyjen muotoilun tukipisteet pitävät levyt erillään ja kanavat, joita pitkin neste levylämmönvaihtimessa virtaa, muodostuvat tällä tavoin levyjen väliin. Neste saapuu kanavaan ja poistuu sieltä levyjen kulmissa olevien aukkojen kautta. Levyn ja levyn reikien reunoja ympäröivät tiivisteet, jotka estävät sisäisen sekoittumisen ja ulosvuodon.

Samassa levylämmönvaihtimessa on useita erillisiä levypakkoja. Ne muodostavat levylämmönvaihtimen osastot, joissa tapahtuu vaiheittain tuotteen esikuumennus, kuumennus pastörointilämpötilaan, sekä jäähdytys. Perusideana on, että pastöroitava maito kulkee joka toisessa levyvälissä ja lämmönvaihtoaine joka toisessa välissä. Vierekkäiset levyvälit eivät ole yhteydessä toisiinsa. Tällöin lämpö siirtyy johtumalla levyn läpi kuumasta vedestä kylmempään maitoon tai jäähdytettäessä lämpimästä maidosta kylmään veteen. Käytettävät levylämmönvaihtimet toimivat vastavirtaperiaatteella: kun pastöroitava maito etenee joka toista levyväliä vasemmalle, lämmönvaihtoaine tulee vastakkaisesta suunnasta.

Levylämmönvaihtimen toiminta

separaattori-rakenne.png

Kylmä maito johdetaan levylämmönvaihtimen regenerointiosastoon, jossa maitoa kuumennetaan pastöörista poistuvalla kuumalla maidolla. Poistuva maito viilenee samanaikaisesti. Regenerointi voi olla kaksivaiheinen. Maito voidaan ohjata ensimmäisen regeneroinnin jälkeen 55 asteisena separaattorille tai suorittaa lopullinen esikuumennus separaattorilta palaavalle maidolle.

Regenerointi on levylämmönvaihtimen taloudellisuuden avain. Mitä enemmän regenerointiostossa on levyjä, sitä enemmän lämpöä saadaan talteen. Jopa 94 % pastöroidun maidon lämmöstä on mahdollista saada talteen.

Pastöörin regenerointiosaston kunto on maidon lämpökäsittelyn onnistumisen kannalta kriittinen. Kun pastöroitu maito ja raakamaito kulkevat vierekkäisissä levyväleissä, on mahdollista että esim. levyissä olevien halkeamien vuoksi pastöroitu maito ja raakamaito pääsevät sekoittumaan. Tämän vuoksi pastöroidun maidon puolella on korkeampi paine kuin raakamaitopuolella, jotta mahdollisissa vuototapauksissa vuodon suunta on pastöroidulta puolelta poispäin.

Kuumennusosastossa maito saavuttaa pastörointilämpötilan. Kuumennukseen käytetään joko alipaineista höyryä, jonka kiehumispiste on alle 100 astetta (suora höyrykuumennus) tai kuumaa vettä, jonka lämpötila ylläpidetään höyryllä (epäsuorahöyrykuumennus).

Kuumalle pinnalle joutuneen maidon proteiinit palavat herkästi. Lämpötilaero kuumennettavan tuotteen ja kuumentavan aineen välillä tulee tämän vuoksi olla niin pieni kuin mahdollista. Normaalisti levylämmönvaihtimessa kuumentava vesi on n. 2 – 3 astetta pastörointilämpötilaa kuumempaa. Mikäli lämpötilaero on liian suuri, levyjen pintaan kertyy palanutta maitokarstaa ja lämmön siirtyminen itse tuotteeseen heikentyy.

Kesto-osastossa maitoa pidetään pastörointilämpötilassa riittävän lämpökäsittelyajan saavuttamiseksi. Kesto-osasto voi olla levylämmönvaihtimen osasto, jossa levyvälit ovat normaalia suuremmat tai se voi olla levylämmönvaihtimen ulkopuolella oleva putkisto. Kestoputken pituus lasketaan linjan tehon perusteella niin, että kuumennuksen lainsäädäntövaatimus tai yrityksen omat laatuvaatimukset pastörointiajasta toteutuvat.

Ensimmäinen jäähdytysvaihe tehdään levylämmönvaihtimelle saapuvan kylmän maidon avulla. Jäähdytysosastoon saapuessaan maito on jo kylmää, vain muutama viimeinen aste jäähdytetään siinä. Jäähdytys tapahtuu jääveden avulla.

Pastöroinnin varmentaminen

Pastörointiin käytettävässä levylämmönvaihtimessa on oltava automaattinen palautusventtiili, joka palauttaa maidon uudelleen pastöroitavaksi, jos lämpötila on riittämätön. Lisäksi laitteistossa on oltava itsetoimiva lämmönsäädin, elohopeamittari sekä automaattinen lämpötilapiirturi. Piirturi piirtää pastörointitapahtumasta lämpötilakäyrää, jonka avulla voidaan varmistaa, että kuumennusteho on ollut riittävä. Liuskat päivämäärällä merkittynä on säilytettävä 3 kuukautta. Pastöroinnin varmentamiseksi voidaan suorittaa myös fosfataasikoe.

Pastöroinnin historia

Louis Pasteur 1822 – 1895 oli Bakteriologian uranuurtaja. Pasteur oli ennen kaikkea kemisti. Hänet tunnetaan mietelauseesta: ”Sattuma suosii vain taipuvaista mieltä”.

Tieteen ja käytännön yhdistäminen oli ominaista Pasteurin tutkimustoiminnassa. Pasteur alkoi teollisuuden ehdotuksesta tutkia alkoholin valmistamista viljasta ja juurikkaista. Alkoholin käymistutkimuksien jälkeen hän siirtyi tutkimaan maitohappokäymistä.

Pasteur nimitettiin vuonna 1857 Pariisin École Normale Superiéur’in tieteellisen opetuksen johtajaksi. Siellä hän jatkoi käymistutkimuksiaan ja osoitti, että käymisen aiheuttavat mikroskooppiset eliöt. Jos eliöt puuttuivat ei käymistä tapahtunut. Maito saatiin hapatetuksi siirtämällä siihen sopivia mikrobeja.

Käymistutkimuksiinsa liittyen Pasteur alkoi nyt tutkia kysymystä ns. alkusynnystä. Hän oli havainnut, että maitohappo- ja alkoholikäyminen alkoivat nopeammin, jos astiat olivat tekemisissä ilman kanssa. Pasteur halusi selvittä oliko ilmassa aina käymistä aiheuttavia organismeja vai syntyikö niitä itsestään käymisastioissa. Hän saattoi osoittaa, että ruoka paheni, kun se asetettiin yhteyteen ilmassa olevien, mätänemistä aiheuttavien mikrobien kanssa. Toisaalta ruoassa ei tapahtunut pilaantumista sen johdosta, että siinä olisi syntynyt itsestään uusia organismeja.

Näiden perustutkimusten jälkeen Pasteur sovelsi havaintojaan etikan ja viinin valmistukseen. Hän keksi menetelmän hävittää etikan ja viinin pilaavat mikrobit lyhytaikaisesti kuumentamalla eli pastöroimalla. Pasteurin menetelmällä mikrobitoiminnan hävittämiseksi on yhä suuri kansanterveydellinen ja taloudellinen merkitys.

Takaisin ylös