روش های مختلف پاستوریزه کردن شیر :

به طور کلی از روشهای گوناگون برای پاستوریزه کردن شیر مانند اضافه کردن مواد شیمیایی ( آب اکسیژنه )، اشعه دادن و حرارت به متد حرارتی برای پاستوریزه کردن شیر معمول بوده و مورد بحث قرار می گیرد.
الف- متد طولانی و متقاطع (LTLT)
ب- متد سریع و مداوم (پاستوریزه کردن سریع)
ج- متد فرا دما و مداوم (یو اچ تی)
متدهای دیگر حرارتی از قبیل استفاده از اشعه مادون قرمز و یا پاستوریزه کردن خلایی وجود دارند که از بحث ما خارج است و معمولا در کشور ما از این روش ها در صنایع شیر استفاده نگردیده است .

پاستوریزه کردن طولانی و متقاطع :

در متد طولانی معمولا شیر و فرآورده های آن را در تانکهای ضدزنگ و دوجداره ای که دارای به هم زن می باشد به درجه حرارت ۸ /۶۲  تا ۶ / ۶۵ سانتی گراد رسانده و ۳۰ دقیقه در این حرارت نگه می دارند و سپس خنک می کنند.
بین دو جدار معمولا آب گرم یا بخار آب جریان دارد که در هر لحظه می توان بخار یا آب گرم را قطع و آب سرد را به جریان اندخت و با به هم زدن دائم آن را سرد نمود.
معمولا در این متد درجه حرارت ۸ /۶۲  به کار می برند ولی اگر مقدار ماده جامد شیر زیادتر باشد مثلا چربی بیشتر داشته باشد و یا در مورد شیر کاکائو به آن شکر و پودر کاکائو و یا مواد دیگر زده باشند بایستی در درجات بالاتر مثل ۶۵/۲ سانتی گراد پاستوریزه نمود.
مسلما هر چه درجه حرارت از این مقدار بیشتر باشد زمان کمتری برای پاستوریزه کردن لازم است.

چنانچه بعضی اوقات ممکن است درجه حرارت را به ۶/ ۶۸ سانتی گراد برسانند که در این مورد کافیست شیر را به مدت ۲۰ دقیقه نگه دارند ولی استفاده از حرارت بالاتر از ۶۵/۲ سانتی گراد و نگه داشتن آن به مدت زیاد ممکن است طعم یا مزه پختگی در شیر ایجاد کند.

پاستوریزه کردن سریع و مداوم :

در متد سریع و مداوم که امروزه در اکثر کارخانجات شیر پاستوریزه به کار برده میشود با درجه حرارتی معادل ۷۲ تا ۷۶ سانتی گراد و زمان ۱۵ الی ۱۶ ثانیه شیر خام را پاستوریزه مینمایند.
در این متد حرارت به نحوی منتقل می گردد که در عرض چند ثانیه تمام نقاط شیر را به درجات فوق می رساند و پس از نگه داشتن شیر در این درجه حرارت به مدت مورد نظر می توان در عرض چند ثانیه حرارت را سریع پایین آورده و شیر را خنک نمود.
فرق این متد با قبلی این است که هرگاه شیر بدین طریق پاستوریزه گردد نه تنها میکروبهای بیماری زا صددرصد از بین می روند بلکه آسیب حرارتی به مواد مفید شیر از قبیل پروتئین ها، ویتامین ها، طعم، مزه و املاح آن وارد نخواهد شد و مزه و طعم پختگی ایجاد نمی شود.
در متد سریع و مداوم معمولا از دستگاههای تبادل حرارت صفحه ای یا لوله ای استفاده می شود.

به طور کلی این گونه دستگاهها از سه قسمت اصلی تشکیل شده اند که عبارتند از :

(الف) سیستم گرم کننده
(ب) سیستم نگه دارنده
(ج) سیستم خنک کننده
در سیستم گرم کننده معمولا بخار، آب داغ و یا شیر داغ که در مجاور شیر سرد قرار دارد مولد حرارت بوده و شیر را بلافاصله به حرارتهای بالاتر می رسانند.
در قسمت نگهدارنده سرعت جریان شیر و ابعاد دستگاه طوری انتخاب می شود که شیر داغ شده در قسمت اول را به مدت ۱۵ تا ۱۶ ثانیه در همان حرارت می تواند نگه دارد و بالاخره در سیستم خنک کننده شیر ۷۲ تا ۷۶ درجه در عرض چند ثانیه به حرارت یخچال ۲ تا ۴ درجه می رسد.

دستگاههای پاستوریزه کننده صفحه ای :

امروزه در اکثر کارخانجات شیر پاستوریزه از این دستگاهها استفاده میشود. ظرفیت این سیستم ممکن است به بیش از ۲۰۰۰۰ لیتر در ساعت برسد.

دستگاههای کوچک و یا آزمایشگاهی ظرفیتی معادل ۵۰۰ تا ۷۰۰ لیتر در ساعت دارند.

نمونه ای از این دستگاه را نشان می دهد به طوری که صفحات انتقال تا تبادل حرارت کنار هم و به طور فشرده و مجتمع نشان داده میشود.

این صفحات فلزی و ضدزنگ دارای سطوح شیار بوده و از کنار با واشرهای پلاستیکی نسوز به یکدیگر متصل و جفت میشوند به طوری که فاصله یبن هر دو صفحه ۵ الی ۶ میلی متر خواهد شد.

در قسمت اول که به مولد حرارت یا گرم کننده اولیه نامیده میشود صفحات تبادل حرارت طوری کنار یکدیگر نصب شده اند که از بین یک تعداد شیر خام سرد عبور می کنند.

به طوری که در مجاور با شیر پاستوریزه داغ که هنوز خنک نشده قرار می گیرند و لذا نه تنها شیر خام قبل از ورود به گرم کننده نهایی گرم شده و به حرارتی معادل ۵۵ تا ۶۰ درجه سانتی گراد میرسد بلکه شیر داغ هم قبل از ورود به قسمت خنک کننده قدری خنک می شود.

توجه :

پس از گرم شدن شیر خام قبل از ورود به قسمت گرم کننده نهایی توسط یک پمپ جا به جایی به صاف کننده مکانیکی هدایت شده و در آن جا ذرات خارجی و کثافات در صورت لزوم از شیر گرفته می شوند.

در قسمت سوم یعنی گرم کننده نهایی شیر گرم شده در مجاور صفحات فلزی بخار یا آب داغ قرار می گیرد و در عرض چند ثانیه حرارت، شیر به ۷۲ تا ۷۶ درجه سانتی گراد می رسد.

این شیر ممکن است بلافاصله به دستگاه هموژنیزه وارد شده و پس از خرد شدن گویچه ها چربی در آن وارد قسمت سوم یعنی نگهدارنده شده و یا بدون هموژنیزه شدن به نگهدارنده رود.

به هر حال در صورت هموژنیزه کردن شیر ممکن است دستگاه هموژنیزه را قبل از گرم کننده نهائی هم قرار داد.

در قسمت نگهدارنده تعداد صفحاتی که شیر ۷۲ تا ۷۶ درجه از بین آنها عبور می کند و همچنین سرعت جریان شیر طوری است که آن را به مدت ۱۵ تا ۱۶ ثانیه در این حرارت نگه میدارد.

بلافاصله پس از خروج از این قسمت درجه حرارت شیر توسط ترموکوپل ثبت می شود و در صورتی که دمای شیر از این درجه حرارت کمتر نباشد به قسمت آخر یعنی صفحات خنک کننده که در بین آنها آب یخ ۲ درجه جریان دارد وارد شده و بلافاصله خنک می گردد.

و بدین ترتیب شیر پاستوریزه و هموژنیزه خنک برای بسته بندی آماده می گردد. اگر درجه حرارت شیر پس از خروج از قسمت نگهدارنده توسط ترموکوپل کمتر از ۷۲ درجه سانتی گراد نشان داده شود.

به طور اتوماتیک توسط صفحه کنترل و ثبت کننده حرارت، مسیر شیر به طرف قسمت خنک کننده قطع شده و از والو کنترل و برگشت مجددا به تانک شناور ریخته می شود تا دوباره پاستوریزه گردد.

پاستوریزه کردن آنی و مداوم :

در این متد که تقریبا شبیه متد قبلی است و ممکن از دستگاههای تبادل حرارت لوله ای هم استفاده شود، درجه حرارت به مراتب زیادتر و زمان نگهدارنده کمتر شده است.

درجه حرارتی که معمولا در این دستگاهها می توان به کار برد بین ۸۸ تا ۱۳۰ سانتی گراد بوده و زمان نگهداری در این درجات از چند دهم تا چندین ثانیه خواهد بود.

حرارت ۸۸ تا ۱۳۰ سانتی گراد به مدت ۲ ثانیه یا کمتر در این متد شیر را پاستوریزه مینماید در حالی که درجات بالاتر شیر رااستریل تجاری خواهد نمود.

در متد پاستوریزه کردن آنی و مداوم هم مانند قبل طعم و مزه شیر باقی مانده و حتی در بعضی مواقع بهتر می شود.

پروتئین های محلول در سرم شیر مثل بتالاکتوگلوبولین تا ۷۰ درصد در اثر حرارت تغییر ماهیت داده و لذا رنگ شیر سفیدتر می شود.

ویتامین ها و املاح در این عمل نیز از متدهای قبل بیشتر باقی می مانند.

اصول دستگاههای تبادل حرارت لوله ای مانند دستگاههای تبادل حرارت صفحه ای است با این تفاوت که مسیر جریان شیر در لوله ای بسیار باریک به قطر چند میلیمتر بوده و معمولا قسمت مولد حرارت یا گرم کننده اولیه در این سیستم دیده نمی شود بلکه شیر سرد بلافاصله به درجه حرارت خیلی بالا رسیده و سپس وارد لوله نگهدارنده و بالاخره خنک کننده می شود.

در ابتدا و انتهای لوله نگهدارنده معمولا ترموکوپل هائی برای کنترل و ثبت درجه حرارت می گذارند. پس از خروج شیر پاستوریزه از خنک کننده می توان در بسته های استریل آنها را پر کرد.