شیر فراپاستوریزه ( شیر ESL ) با برچسب ماندگاری طولانی این روزها در بازار محصولات لبنی به خصوص بازار شیر در سراسر دنیا بر سر زبان‌ها افتاده است. ایران هم از این رویه رو به رشد مستثنی نبوده است و مدتی می‌شود که این نوع شیر در ایران نیز اولید می‌شود. شیر ESL یا شیر با ماندگاری طولانی که به صورت ویژگی بارز این نوع از شیرها بر روی بسته‌بندی درج می‌شود، به سرعت شیر تازه و فراتر از آن به سرعت سایر انواع شیرهای فراوری‌شده فاسد نمی‌گردد.
اما این فراوری چه ویژگی‌هایی به شیر اضافه می‌کند که آن را به عنوان یک فناوری جدید و بهتر نسبت به فرایند فرادما می‌شناسند؟ در این مقاله به مرور شیر فراپاستوریزه و مواردی که پیرامون این تکنولوژی جدید مطرح می‌شود می‌پردازیم؛ با ما همراه باشید.
مقدمه‌ای بر شیر فراپاستوریزه
شیر تازه یک ماده غذایی بسیار حساس است که بسیار سریع فاسد می‌شود. فاسد شدن سریع شیر تا حدی به ساختار طبیعی آن و میکروارگانیسم‌های موجود در شیر مربوط می‌شود. وجود میکروارگانیسم‌ها باعث فاسد شدن زود هنگام شیر یا حتی در بعضی موارد ایجاد بیماری در مصرف‌کننده می‌شود.
به منظور جلوگیری از روند فاسد شدن شیر، نیاز است تا اکثر میکروارگانیسم‌های موجود در آن از بین بروند. این اتفاق به طور سنتی از طریق عملیات حرارتی حاصل می‌شود. تأثیری که حضور میکروارگانیسم‌ها بر کیفیت و سلامت شیر دارند به دو عامل کلیدی دما و زمان حین فراوری شیر بستگی دارد. به این معنی که در فراوری شیر، آن را در معرض چه دمایی و ظرف چه بازه زمانی قرار می‌دهند. در خصوص شیر فراپاستوریزه در دنیا بحث و جدال زیادی وجود دارد.
برخی افراد ادعا می‌کنند روش فراپاستوریزاسیون فرایندی بی‌فایده است , معتقد هستند پاستوریزاسیون تمام باکتری‌های مفید شیر را از بین می‌برد. این در حالی است که افراد دیگر باور دارند که این روش تنها راه ایمن‌سازی شیر برای مصرف است و در غیر این صورت باکتری‌های بیماری‌زای شیر از بین نخواهند رفت.
هر دو نظریه طرفداران زیادی در سراسر دنیا دارد. نخست این را باید افزود که هر دو گروه در اشتباه هستند. اما این که چرا هر دو گروه در اشتباهند و همچنان بر عقایدشان پافشاری دارند، پاسخ ساده‌ای دارد. هیچ کدام در مورد روش فراپاستوریزه اطلاعات کاملی ندارند. در این مقاله قصد داریم تا شما را با فناوری جدید شیر فراپاستوریزه بیشتر آشنا کنیم.
یکی از مشکلات اصلی در بحث نگهداری شیر، وجود میکروارگانیسم‌های موجود در شیر است. حضور میکروارگانیسم‌ها باعث فاسد شدن زود هنگام شیر یا حتی ایجاد بیماری‌های عفونی می‌شود. محققان همواره به دنبال پیدا کردن بهترین راه برای افزایش ماندگاری شیر با حفظ کیفیت و طعم و مزه آن هستند. در این میان، آخرین یافته موفق محققان دستیابی به شیر فراپاستوریزه بوده است.
فرایند پاستوریزاسیون در مقابل فرایند فراپاستوریزاسیون
برای درک بهتر فرایند شیر فراپاستوریزه بد نیست کمی بیشتر با دو فرایند پاستوریزاسیون و فراپاستوریزاسیون آشنا شوید. پاستوریزاسیون یک عملیات حرارت‌دهی است که طی آن شیر در دمای حداقل ۶۳ درجه سانتی‌گراد به مدت ۳۰ دقیقه (در یک سیستم بسته) قرار داده می‌شود. نوع دیگری از پاستوریزاسیون وجود دارد که شیر را در دمای ۷۲ درجه سانتی‌گراد به مدت ۱۵ ثانیه حرارت می‌دهند که آن را پاستوریزاسیون HTST یا پاستوریزاسیون دمای بالا در مدت زمان کوتاه می‌نامند.
این عملیات حرارتی به منظور حذف باکتری های شیر به عنوان عوامل بیماری‌زا صورت می‌گیرد. ناگفته نماند ماندگاری شیر پاستوریزه در کشورها و مناطق مختلف بسیار با یک دیگر متفاوت است. با توجه به آنچه گفته می‌شد، می‌توان اینطور نتیجه گرفت که انواع مختلف روش‌های پاستوریزاسیون در دو دسته کلی دمای پایین یا بالا تقسیم می شود.
پاستوریزاسیون دمای پایین
در روش پاستوریزاسیون دمای پایین شیر تا ۶۳ درجه سانتی‌گراد حرارت می‌بیند و به مدت ۳۰ دقیقه در این دما قرار می‌گیرد. در این روش ماندگاری شیر بین ۲ تا ۳ هفته تخمین زده می‌شود.
درجه حرارت بالا
این روش شامل دمای بالاتری نسبت به روش قبل است؛ دمایی حدود ۷۲ درجه سانتی‌گراد که شیر به مدت ۱۵ ثانیه در این دما نگه داشته می‌شود. پاستوریزاسیون در دمای بالا یا همان پاستوریزاسیون HTST در صورت نگهداری در یخچال تا ۳۰ روز تازه می‌ماند.
نوع دیگری از پاستوریزاسیون با دمای بالا وجود دارد که از روش قبل دمای بالاتری دارد. به این روش پاستوریزاسیون با درجه حرارت فوق‌العاده بالا یا فراپاستوریزاسیون اطلاق می‌شود. در این روش، شیر در دمای ۱۴۰ درجه سانتی‌گراد حرارت می‌بیند و به مدت ۲ ثانیه در این دما باقی می‌ماند. سپس، در یک محیط استریل شده بسته‌بندی می‌شود. همینطور، بسته‌بندی باید با استفاده از پراکسید هیدروژن استریل شود. ماندگاری این نوع شیر بین ۳۰ تا ۹۰ روز است.
شیر فراپاستوریزه به مدت ۲ ثانیه در دمای ۱۴۰ درجه سانتی‌گراد قرار داده می‌شود. علاوه بر آن با بهره‌مندی از بسته‌بندی اسپتیک، شیر ESL می‌تواند تا ۹۰ روز در دمای حداکثر ۴ درجه سانتی‌گراد نگهداری شود.
فراوری شیر به روش فرادما یا UHT چیست؟
این روش شامل فراوری شیر در دمایی بالا بین ۱۵۴-۱۳۵ درجه سانتی‌گراد است. در این دما، شیر برای مدت کوتاهی بین ۱ تا ۲ ثانیه نگه داشته می‌شود تا در اصطلاح استریلیزه یا ضدعفونی شود. برای آزمایش کیفیت محصول نهایی، آن را با انکوباسیون (محفظه‌ای بسته) در دمای ۵۵ درجه سانتی‌گراد به مدت ۷ روز یا در دمای ۳۰ درجه سانتی گراد به مدت ۱۵ روز نگهداری می‌کنند. بعد از گذشت این مدت رشد باکتری در شیر مورد آزمایش و بررسی بیشتر قرار می‌گیرد.
اما چرا باید به سراغ شیر فراپاستوریزه رفت؟
ماندگاری و کیفیت شیر پاستوریزه می‌تواند تحت تأثیر عواملی نظیر اسپور شیر خام، شرایط پاستوریزاسیون، آلودگی انتقال یافته به سطوح مواد غذایی از راه تماس با محیط و دمای توزیع قرار گیرد. باکتری‌های اسپوردار به عنوان عامل آلوده‌کننده مکرر شیر خام و شیر پاستوریزه در محصولات لبنی شناخته می‌شود. این نوع باکتری‌ها منبع قابل توجه آلودگی شیر هستند که باعث رشد اسپور می‌شود. این مسئله بر کیفیت نهایی شیر تأثیر می‌گذارد.
برای غلبه بر مشکلات فراوری شیر، محققان به دنبال روش‌های جدید فراوری شیر هستند تا به این ترتیب میکروب‌هایی را که می‌توانند باعث فساد شیر و بیماری شوند را بیشتر کاهش دهند. دو روش فراوری شیر که بر پایه عملیات حرارتی قرار دارند عبارتند از: شیر فرادما (شیر UHT) و شیر فراپاستوریزاسیون (شیر UP).
شیر فرادما مدت زیادی نیست که روانه بازار و صنعت تولید شیر شده است. با این حال تولید شیر فراپاستوریزاسیون به دلیل خلأهای موجود، تنها مدتی پس از این تکنولوژی روانه بازار شد. با ورود این نسل جدید شیر به بازار، تغییرات زیادی در زمینه فراوری شیر و محصولات لبنی، بسته‌بندی و البته، پویایی بازارهای لبنی ایجاد شده است.
نقش اسپور در فاسد شدن شیر؛ مشکل تولید شیر با ماندگاری طولانی
یکی از مشکلات در بحث نگهداری شیر، وجود باکتری‌های اسپوردار است. این نوع از باکتری‌ها منبع اصلی آلودگی شیر محسوب می‌شود. وجود این باکتری‌ها باعث رشد اسپور می‌شود و بر کیفیت نهایی شیر تأثیر می‌گذارد. اسپور یک نوع ساختار مقاوم در سه گونه از باکتری‌ها شامل: کلوستریدیوم، باسیلوس و اسپوروسارسینا است. در میان سایر انواع باکتری تنها این سه گونه توانایی باکتری اسپورزا هستند. در واقع اسپور یا همان هاگ راهی جهت مقابله و زنده ماندن باکتری در برابر عوامل نامساعد فیزیکی و شیمیایی محیطی است.
از جمله شرایط نامساعد محیطی برای باکتری‌های نام برده می‌توان به حرارت ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد، حرارت پاستوریزاسیون و حرارت تندالیزاسیون (دمای ۵۶ درجه سانتی‌گراد که در تولید مواد پروتئینی، انواع واکسن‌ها و محیط‌های حاوی سرم و مواد مشابه استفاده می‌شود) اشاره کرد. در شرایط مذکور باکتری شروع به تولید اسپور می‌کند که در اصطلاح به این فرایند، مرحله اسپورگذاری اطلاق می‌شود. باکتری‌های اسپوردار به دلیل ایجاد مسمومیت‌های غذایی در میکروبیولوژی مواد غذایی بحثی جدی محسوب می‌شوند.
یکی از مشکلات در نگهداری بلند مدت شیر ، وجود باکتری‌های اسپوردار در شیر است. این نوع از باکتری‌ها نسبت به شرایط نامساعد محیطی مانند عملیات گرمادهی مقاوم هستند. باکتری‌های اسپوردار منبع اصلی آلودگی باکتریایی شیر مسمومیت‌ها و بیماری‌های عفونی شیر هستند. برای رفع این مشکل و از بین بردن کامل میکروب‌ها، از روش ESL استفاده می‌شود.
بسته‌بندی اسپتیک و شیر فراپاستوریزه
یکی از موارد قابل توجه در نگهداری بلند مدت شیر بحث بسته‌بندی آن است. با وجود بسته‌بندی اسپتیک و مهر و موم شده، شیر ای اس ال (ESL) می‌تواند در دمای حداکثر ۴ درجه سانتی‌گراد بین ۶ تا ۱۲ ماه سالم باقی بماند. طی فرایند اسپتیک، شیری که از قبل استریل شده در محیط کاملاً استریل و عاری از میکروارگانیسم داخل بسته‌بندی استریل شده پر می‌شود.
همانطور که پیشتر در متن اشاره شد، یکی از کاربردهای مهم سیستم اسپتیک در روش فرادما یا UHT است. با کمک فرایند اسپتیک، شیر بسته‌بندی شده از نگهداری در یخچال بی‌نیاز خواهد بود. با وجود فرایند اسپتیک در بسیاری از موارد دیگر نیازی به انجماد در مواد غذایی مایع از جمله شیر دیگر وجود ندارد. فرایند اسپتیک به صورت کلی شامل سه مرحله است: استریلیزاسیون محصول نهایی، استریلیزاسیون بسته‌بندی ماده غذایی و در نهایت، استریلیزاسیون تجهیزاتی که در فرایند تولید و بسته‌بندی مواد غذایی درگیر هستند.
در فرایند اسپتیک، عملیات حرارتی برای استریلیزه کردن محصول نهایی حتی قبل از بسته‌بندی هم صورت می‌گیرد. در حالی که در روش‌های معمولی استریلیزاسیون، ابتدا بسته‌بندی محصول انجام می‌شود و پس از آن نوبت به استریلیزاسیون می‌رسد. در روش اسپتیک، به واسطه از بین رفتن تعداد بالاتری از میکروارگانیسم‌ها، ماندگاری شیر بالاتر می‌رود. ضمن این که از عفونت‌های باکتریایی شیر به صورت مؤثرتری جلوگیری می‌شود.
مزایای شیر فراپاستوریزه نسبت به سایر انواع شیرهای فراوری‌شده
مزایای شیر فراپاستوریزه نسبت به سایر روش‌های فراوری شیر زیاد است که در اینجا به چند مزیت بارز و البته عمده اشاره می‌کنیم.
- شاید بتوان بارزترین خاصیت این روش فراوری را در طعم شیر دانست. خواص ارگانولپتیک شیر (شامل بو، مزه، ظاهر) درست شبیه شیر پاستوریزه است؛ شیر فراپاستوریزه بر خلاف شیر فرادما، طعم شیر پخته نمی‌دهد. شیر فرادما، در دمای بالاتری استریل شده و در نتیجه، اغلب باعث تغییر طعم شیر می‌شود. در شیر فرادما طعم شیر پخته به خوبی حس می‌شود. برای بسیاری از افراد که نسبت به طعم شیر حساس هستند، نوشیدن این شیر دیگر عذاب‌آور نخواهد بود.
- مورد دوم که بارها در متن به آن اشاره کردیم، ماندگاری طولانی شیر فراپاستوریزه است. در مقایسه با روش پاستوریزاسیون استاندارد، ماندگاری شیر با تکنولوژی جدید بسیار بیشتر است. بسته به محصول لبنی که به این روش تولید می‌شود (در اینجا به شیر ESL پرداخته شد)، مدت زمان فراوری محصول و دمای استفاده شده در فراوری، افزایش قابل توجهی در ماندگاری محصول نهایی مشاهده می‌شود. البته متغیرهای دیگری نظیر: دمای ذخیره‌سازی، پردازش‌های اضافی که روی محصول صورت می‌گیرد (مانند: پر کردن محصول در بسته‌بندی اسپتیک یا استفاده از روش‌های فیلتراسیون یا باکتوفوگاسیون) نیز در میزان ماندگاری تأثیرگذار است. با توجه به تمام این متغیرها میزان ماندگاری از ۳۰ تا ۶۰ روز متغیر خواهد بود.
- به دلیل ماندگاری بالای شیر فراپاستوریزه، مصرف کننده نیازی به خرید شیر در بازه های زمانی کوتاه ندارد. همین مسئله، هزینه های ناشی از رفت و آمد یا ارسال پیک را پایین می آورد.
- از نظر هزینه تمام شده برای تولیدکننده، روش فراپاستوریزه از روش فرادما کم هزینه‌تر است. اگر چه راه‌اندازی اولیه این روش از هزینه روش پاستوریزاسیون استاندارد گران‌تر است، اما استفاده از این تکنولوژی جدید شیر نسبت به روش فرادما برای تولیدکننده ساده‌تر است. دلیل این سادگی نسبی، دمای کمتر فرایند و البته بسته‌بندی با دردسر کمتر است. نیازی به بسته‌بندی اسپتیک نیست و همین که محیط و تجهیزات حین بسته‌بندی استرلیزه باشد کفایت می‌کند.
از جمله مزایای بارز شیر ESL ، عدم تغییر طعم شیر و البته ماندگاری بیشتر شیر است. همینطور، کاهش هزینه‌های مصرف‌کننده برای خرید شیر در بازه‌های زمانی کوتاه مدت به واسطه ماندگاری طولانی از مزیت دیگر شیر ای اس ال است.
ارزش غذایی و طعم شیر فراپاستوریزه
هرگونه گرما دادن به مواد غذایی باعث تغییراتی در آن می‌شود. میزان این تغییرات به میزان حرارت، مدت زمان حرارت‌دهی و مقدار آب موجود در ماده غذایی، بستگی دارد. این تغییرات می‌تواند شامل از دست رفتن ویتامین‌های مواد غذایی و تغییر در طعم و بو باشد. در فرایند پاستوریزاسیون شیر تا ۵ درصد از ویتامین‌های گروه ب و ث از بین می‌رود.
برای شیر UHT یا شیر فرادما، این مقدار تا ۲۰ درصد هم افزایش می‌یابد. در اینجا این سؤال به وجود می‌آید که آیا در شیر فراپاستوریزه این تغییرات همچنان وجود دارد. اگر این طور است تا چه اندازه مواد مغذی و طعم تحت تأثیر قرار می‌گیرد؟ برای یافتن پاسخ، تحقیقات زیادی از سوی مراکز تحقیقاتی مختلف در سراسر دنیا انجام شده است. اکثر قریب به اتفاق آن‌ها به نتایج یکسانی دست یافتند. نتایج نشان دادند که تفاوت بسیار کمی بین کیفیت نهایی شیر ای اس ال و شیر پاستوریزه وجود دارد.
کاربردهای دیگر شیر فراپاستوریزه
از تکنولوژی جدید فراوری شیر می‌توان در تهیه شیرهای طعم‌دار، غذاهای تخمیر شده نظیر: خامه، دسرهای لبنی، نوشیدنی‌های سویا و همینطور در تهیه شیر چای و شیر قهوه استفاده کرد.
