دستگاه پاستور شیر یکی از تجهیزات اساسی و پرکاربرد در صنعت لبنیات است که به‌منظور افزایش ماندگاری، ایمنی و کیفیت شیر مورد استفاده قرار می‌گیرد. این دستگاه با فرآیندی علمی و دقیق، میکروارگانیسم‌های مضر موجود در شیر را از بین می‌برد و درعین‌حال ترکیبات مغذی آن را حفظ می‌کند. در ادامه، با جزئیات بیشتری به طرز کار دستگاه پاستور شیر، اجزا و اهمیت این دستگاه می‌پردازیم.

ماهیت فرآیند پاستوریزاسیون شیر

پاستوریزاسیون، فرآیندی حرارتی است که به‌طور معمول برای از بین بردن عوامل بیماری‌زا و میکروب‌های موجود در مواد غذایی استفاده می‌شود. در دستگاه پاستور شیر، این فرآیند به‌گونه‌ای تنظیم شده است که شیر تا دمای معینی گرم شده و سپس به‌سرعت خنک می‌شود. هدف اصلی از این فرآیند، ایجاد تعادل بین از بین بردن میکروارگانیسم‌ها و حفظ کیفیت طبیعی شیر است.

اجزای کلیدی دستگاه پاستور شیر

دستگاه پاستور شیر از قطعاتی تشکیل شده که هرکدام نقش مهمی در فرآیند حرارت‌دهی و خنک‌سازی ایفا می‌کنند. مخازن گرمایشی، سیستم‌های خنک‌کننده و پمپ‌های انتقال از جمله این اجزا هستند. عملکرد هماهنگ این بخش‌ها تضمین می‌کند که شیر به طور یکنواخت و با دقت پردازش شود. طراحی این دستگاه‌ها به گونه‌ای است که ضمن صرفه‌جویی در انرژی، راندمان کاری بالایی داشته باشند.

نحوه پاستوریزه شدن مواد غذایی مختلف

غذاهای مختلف به روش‌های متفاوتی پاستوریزه می‌شوند. برای مثال، شیر خام که تقریباً در سراسر جهان پاستوریزه است، با چندین فرآیند مختلف نگهداری می‌شود:

پاستوریزاسیون سنتی:

در این روش، شیر در دسته‌های بزرگ تا دمای حدود ۶۰ درجه سانتی‌گراد (۱۴۰ درجه فارنهایت) گرم می‌شود و این دما به مدت ۳۰ دقیقه یا بیشتر حفظ می‌گردد.

فرآیند سریع‌تر با دمای بالاتر:

در این روش، شیر به دمای ۷۲ درجه سانتی‌گراد (۱۶۱ درجه فارنهایت) رسانده می‌شود، اما این حرارت تنها برای مدت کوتاه ۳۰ ثانیه یا دو دوره ۱۵ ثانیه‌ای اعمال می‌شود. پس از این مرحله، شیر در شرایط سرد نگهداری می‌شود و تا ۷ تا ۱۲ روز قابل استفاده است.

پاستوریزاسیون در دمای فوق‌العاده بالا (UHT):

در این روش، شیر تا دمای بسیار بالاتر از ۱۴۰ درجه سانتی‌گراد (۲۹۰ درجه فارنهایت) گرم می‌شود، اما این دما تنها برای ۲ تا ۳ ثانیه اعمال می‌گردد. محصول نهایی، شیری است که بدون نیاز به یخچال تا ماه‌ها ماندگار می‌ماند.

محصولات دیگری مانند بادام، آبجو، شراب، پنیر، تخم‌مرغ و آبمیوه نیز با روش‌های مشابهی پاستوریزه می‌شوند.

نحوه و طرز کار دستگاه پاستور شیر

یک دستگاه پاستور شیر معمولی کاملاً اتوماتیک است و فرآیند پاستوریزاسیون را با دقت و یکنواختی انجام می‌دهد. در این دستگاه، شیر خام وارد سیستم می‌شود، از لوله‌ها یا صفحات گرمایشی عبور می‌کند و در دمای مشخصی حرارت می‌بیند. سپس شیر به سرعت خنک شده و آماده بسته‌بندی یا ارسال به بازار می‌گردد. فرآیند کار این دستگاه شامل سه مرحله اصلی است:

گرم‌کردن شیر:

در مرحله اول، شیر خام وارد دستگاه شده و از طریق مبدل‌های حرارتی به دمای پیش‌گرمایش می‌رسد. این دما به‌اندازه‌ای است که بتواند شیر را برای فرآیند اصلی آماده کند.

پاستوریزاسیون:

شیر پس از پیش‌گرمایش به بخش حرارت‌دهی اصلی منتقل می‌شود. در این مرحله، دمای شیر به‌طور دقیق به ۷۲ تا ۷۵ درجه سانتی‌گراد می‌رسد و برای مدت زمان معینی ثابت می‌ماند. این مرحله، میکروب‌های بیماری‌زا و مخرب را از بین می‌برد.

خنک‌کردن سریع:

به‌محض اتمام مرحله حرارت‌دهی، شیر به سرعت سرد می‌شود تا دمای آن به حدود ۴ درجه سانتی‌گراد برسد. این کاهش دما از رشد دوباره میکروب‌ها جلوگیری می‌کند و محصولی ایمن و ماندگار را تضمین می‌نماید.

جزئیات عملکرد دستگاه پاستوریزه

شیر خام ابتدا در دمای حدود ۴ درجه سانتی‌گراد وارد دستگاه می‌شود. این شیر از یک مبدل حرارتی عبور کرده و تا دمای ۳۸ درجه سانتی‌گراد گرم می‌شود. سپس وارد بخش پیش‌گرم‌کن شده و تا دمای ۵۴ درجه سانتی‌گراد افزایش دما پیدا می‌کند.

در مرحله بعد، شیر وارد حلقه پاستوریزاسیون می‌شود. در این مرحله، شیر به دمای ۷۲ درجه سانتی‌گراد می‌رسد و به مدت ۱۵ ثانیه در این دما باقی می‌ماند تا تمامی باکتری‌های مضر از بین بروند. اگر دمای شیر به اندازه کافی بالا نباشد، به سیستم بازگردانده می‌شود تا مجدداً فرآیند حرارت‌دهی را طی کند.

پس از پاستوریزاسیون موفق، شیر به سرعت خنک می‌شود. این خنک‌سازی ابتدا در مبدل حرارتی انجام شده و سپس توسط یک واحد تبرید دمای آن تا حدود ۷ درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد. در نهایت، شیر آماده بسته‌بندی یا نگهداری طولانی‌مدت است.

عملکرد نمونه‌ای از دستگاه پاستوریزاسیون

یکی از نمونه‌های قدیمی دستگاه‌های پاستوریزاسیون، مدلی است که توسط Francis P. Hanrahan برای وزارت کشاورزی ایالات متحده در دهه ۱۹۵۰ طراحی شد. این دستگاه از تزریق بخار برای گرم کردن شیر استفاده می‌کرد. فرآیند شامل مراحل زیر بود:

1. شیر خام خنک وارد سیستم می‌شد و از طریق یک مبدل حرارتی تا دمای ۳۸ درجه سانتی‌گراد گرم می‌شد.
2. شیر سپس از پیش‌گرم‌کن عبور کرده و دمای آن تا ۵۴ درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یافت.
3. در مرحله بعد، شیر وارد حلقه پاستوریزاسیون شده و تا دمای ۷۲ درجه سانتی‌گراد حرارت داده می‌شد.
4. در صورت عدم دستیابی به دمای مناسب، شیر به سیستم بازگردانده می‌شد تا فرآیند مجدداً انجام شود.
5. شیر پاستوریزه شده در نهایت از طریق سیستم‌های خنک‌کننده و واحد تبرید به دمای نهایی مناسب می‌رسید.

اهمیت دستگاه پاستور شیر در صنعت لبنیات

استفاده از دستگاه پاستور شیر نه‌تنها از نظر ایمنی غذایی اهمیت دارد، بلکه به بهبود کیفیت محصول و افزایش عمر مفید آن کمک می‌کند. با حذف میکروارگانیسم‌های مضر، شیر برای مدت طولانی‌تری قابل نگهداری است، بدون آنکه طعم یا ارزش غذایی آن کاهش یابد. همچنین، این دستگاه باعث می‌شود تولیدکنندگان با اطمینان بیشتری محصولات خود را در بازار عرضه کنند.

چالش‌ها و راهکارهای نگهداری دستگاه پاستور شیر

یکی از مهم‌ترین نکاتی که باید در نگهداری این دستگاه رعایت شود، تمیزکاری مداوم و اصولی آن است. به دلیل تماس مستقیم شیر با بخش‌های داخلی دستگاه، هرگونه آلودگی می‌تواند کیفیت محصول را تحت تأثیر قرار دهد. همچنین، کالیبره‌کردن منظم سیستم‌های حرارتی و الکترونیکی برای حفظ دقت و عملکرد صحیح دستگاه الزامی است.

جمع‌بندی

دستگاه پاستور شیر نقشی حیاتی در صنعت لبنیات دارد و با ترکیب دانش علمی و فناوری پیشرفته، محصولی ایمن و باکیفیت را در اختیار مصرف‌کنندگان قرار می‌دهد. شناخت طرز کار و اصول نگهداری این دستگاه می‌تواند به تولیدکنندگان کمک کند تا ضمن حفظ سلامت جامعه، کسب‌وکار پایدارتری داشته باشند.