Исследователи из Университета Хоэнхайма и Института инженерии и биотехнологий Фраунгофера (Германия) в рамках проекта MicroMilk разработали новый метод пастеризации молока с помощью микроволн. Данный способ сохраняет ценные компоненты молока, а также подходит для нагрева вязких и концентрированных молочных продуктов.

Чтобы увеличить срок хранения свежего молока и предотвратить размножение микроорганизмов, молоко обычно нагревают — то есть, проводят процесс пастеризации, в ходе которого холодное молоко нагревают в несколько этапов. Так, на одном из этапов температура молока повышается за несколько секунд до 72 градусов Цельсия. Основные микроорганизмы, присутствующие в молоке, во время этого процесса погибают, а значит, молоко может храниться в течение 10 дней.

В настоящее время молоко пастеризуют с использованием теплообменников. Поршневой компрессор прокачивает в процессе пастеризации нагретый продукт через встречный поток горячей воды или пара. Тепло, вырабатываемое при пастеризации предыдущего объема молока, используется для нагрева поступающей порции холодной молока. Но, ученые отмечают, что у такого способа нагрева есть недостатки. Так, процесс теплообмена ослабевает из-за образования загрязнений на поверхности теплообменника. Поэтому оборудование необходимо регулярно чистить — тратить время и воду. Но при новом способе пастеризации не нужно слишком много энергии, воды и моющих средств.

В рамках проекта MicroMilk ученые разработали систему, которая позволяет «обезопасить» молоко и молочные продукты с помощью микроволн. Прототип устройства непрерывной микроволновой пастеризации с пропускной способностью 400 литров молока в час был интегрирован в существующий процесс пастеризации на молочном производстве Университета Хоэнхайма.

Даже при опытной эксплуатации были очевидны преимущества новой системы. Так как устройство теперь не надо было постоянно очищать, удалось сэкономить время и большие объемы воды. Кроме того, почти в 3 раза быстрее происходит процесс нагревания молока до нужной температуры. Молоко подвергается воздействию высокой температуры только на короткое время, потому большая часть ценных и термочувствительных веществ, особенно белков и витаминов, сохраняется.

По словам ученых, разработанный ими метод микроволновой пастеризации можно использовать для переработки других продуктов с высоким содержанием твердых веществ, таких как концентрат молочной сыворотки.

Микроволновое оборудование для пастеризации представляет собой компактный реактор, который разделен на несколько отсеков. Каждый отсек снабжен собственным магнетроном, генерирующим электромагнитные волны. Микроволновые устройства соединены в волновод, который одновременно действует в качестве нагревательной камеры. Через эту полость молоко течет по специальным трубам. Материал труб не поглощает микроволны и устойчив к воздействию тепла и давления.

Во время этого прохода по трубам молоко нагревается и, в отличие от процесса с теплообменником, нагревается иным способом. Когда электромагнитные волны поглощаются молекулами молока, это заставляет молекулы колебаться, и нагревать весь объем молока одновременно.

Авторы проекта утверждают, что на молочных производствах с небольшой пропускной способностью новый микроволновой модуль можно интегрировать в уже существующие системы. Это позволит сохранить рентабельность небольшого производства. Для этого подойдет микроволновой блок, позволяющий перерабатывать 2000 литров молока в час. Устройство специально разработано для быстрого нагрева молока с 67 до 72 градусов Цельсия, заменяя обычный теплообменник.

Второе микроволновое устройство пастеризации будет перерабатывать 1000 литров в час и будет испытано для обработки продуктов высокой вязкости — концентрата сыворотки, сгущенного молока, а также продуктов с высоким содержанием твердых веществ — йогурта, фруктовых соков, фруктового пюре. Эта система не будет загрязнять формы, а молочные продукты можно будет быстро нагревать до температуры от 60 градусов Цельсия и выше. Теплообменники в этом случае не нужны.