طريقة صناعة منتجات الألبان

كتابة - آخر تحديث: ١١:٥٣ ، ٢٦ أبريل ٢٠٢٠
طريقة صناعة منتجات الألبان

صناعة منتجات الألبان

تُعرّف منتجات الألبان (بالإنجليزية: Dairy products) على أنّها تلك التي تنتج من الحليب الخام، وتُعدّ هذه المنتجات مصادر غنيّةً بالطاقة، وعادةً ما يُستخدم حليب الأبقار في صناعة منتجات الألبان المختلفة، بينما تُستخدم الأنواع الأخرى من الحليب بشكل أقلّ، كحليب الماعز، والغنم، والجاموس،[١]


لمعرفة المزيد حول منتجات الألبان وفوائدها يمكنك الرجوع لمقال ما هي مشتقات الحليب.


بسترة الحليب

الحليب هو سائل أبيض تُنتجه الثدييات المختلفةِ من الغدد الثدييّة (بالإنجليزيّة: Mammary glands)، بهدف إطعام أطفالها إلى أن تصبح قادرةً على تناول الطعام الصلب، ويحتوي الحليب على مجموعة من المواد الغذائية المهمّة، وله العديد من الفوائد الصحية،[٢] وتجدر الإشارة إلى أنّ للحليب مدّة صلاحيّةٍ قصيرة، ويتطلّب طرقَ معالجةٍ دقيقة؛ لأنَّه قابل للتلف بشكلٍ كبير؛ حيث إنّ بيئته تُعدُّ جيّدة لنموّ الكائنات الحيّة الدقيقة، وخاصّةً البكتيريا المسبّبة للأمراض؛ كالسالمونيلا، والإشريكية القولونية (بالإنجليزية: E. coli)، والليستيريا (بالإنجليزيّة: Listeria).[٣][٤]


ولهذا السبب يُعالج الحليب لزيادة مدة صلاحيته لعدّة أيام، أو أسابيع، أو أشهر، وللتقليل من خطر انتقال الأمراض بسبب هذه البكتيريا، وذلك عن طريق التخمير (بالإنجليزية: Fermentation)، أو التبريد الذي يُعدّ العامل الأكثر تأثيراً في جودة الحليب الخام، أو المعالجة الحرارية المعروفة بالبسترة، التي تقلل من عدد الكائنات الحية الدقيقة المُسببة للأمراض إلى المستوى الذي لا يُشكلُ خطراً كبيراً على الصحة.[٤][٣]


خطوات بسترة الحليب

تبيّن النقاط الآتية الخطوات العامة لبسترة الحليب:[٥][٦]

  • الضخّ إلى حاويات خاصة: حيث يتمّ ضخّ الحليب إلى حاوياتٍ مُعقّمةٍ ونظيفة في غرفة الحَلْب (بالإنجليزية: Milking parlor)، وتُفحَص نظافة المعدات المُستخدمة قبل البدء بعملية الضخ، ثمَّ يُبرّد الحليب إلى درجة حرارة تقلّ عن 4.4 درجاتٍ مئوية لإبقائه طازجاً وبنكهة جيّدة.
  • النقل: يُنقل الحليب من المزارع إلى المصانع عن طريق شاحناتٍ مُجهّزة بإناء ضخمٍ عازل؛ للمحافظة على برودته أثناء نقله، حيث إنّ عمليّة النقل إلى المصنع من الممكن أن تستغرق وقتاً طويلاً.
  • الفحص: (بالإنجليزية: Inspection) يتمُّ إجراء عدّة اختبارات للتأكد من سلامة الحليب، وخلوّه من البكتيريا الضارة، وبكونه أفضل جودة ممكنة، وبعدها يُضخّ في آلات المعالجة، لتبدأ عملية البسترة والمجانسة.
  • البسترة: (بالإنجليزية: Pasteurization)، وهي عملية تسخين الحليب في آلات مخصّصةٍ بدرجة حرارةٍ ووقتٍ مُحدّدين، وهناك عدة أنواع للبسترة، مثل: البسترة ذات الحرارة العالية وقصيرة المدة (بالإنجليزية: HTST) التي تتمّ على درجة حرارة 71.6 درجةً مئويةً مدة 15 ثانيةً، أو البسترة المستمرة على درجة حرارة منخفضة (بالإنجليزية: Batch pasteurization)؛ والتي تتمّ على درجة حرارة تعادل 62.7 درجة مئوية مدة 30 دقيقة، ويكون تسخين الحليب على دفعات بشكلٍ مستمر، ومن الجدير بالذكر أنّ درجة الحرارة تزداد في حال إضافة المُحلّيات أو إذا كان محتواه من الدهون يصل لنسبة 10% وأكثر.
  • التجانس أو المُجانسة: (بالإنجليزية: Homogenization) تُسبّب درجات الحرارة العالية المُستخدمة في بسترة الحليب تكوّن قطعٍ كبيرةٍ من القشدة، والتي تنفصل عن السائل في الحليب تطفو على السطح، وتهدف عمليّة المجانسة إلى إلى تكسير هذه القطع الكبيرة إلى أجزاء صغيرةٍ تختلط بالسائل ليصبح الحليب متجانساً، ممّا يعطيه قواماً كريميّاً متماسكاً.
  • التعبئة والتغليف: تحتاج هذه الخطوة إلى بيئة مُعقمة باستخدام المعدات الميكانيكية المعتمدة، ويمكن أن تتم بطريقة يدوية في المصانع، ولكن يجب أن يتم ذلك أيضاً في بيئة خالية من الميكروبات ومعقّمة، كما يجب أن تكون المواد المستخدمة للتعبئة والتغليف مسموح استخدامها مع الغذاء وموافق عليها.


طريقة صناعة الألبان

اللبن أو الزبادي هو سائل أبيض سميك ينتج من تخمّر سكر الحليب اللاكتوز (بالإنجليزيّة: Lactose) بواسطة أنواع من البكتيريا، مثل بكتيريا الـ Lactobacillus bulgaricus، وبكتيريا الـ Streptococcus thermophilus، إذ تُحوِّل هذه البكتيريا سكرَ اللاكتوز الموجود في الحليب إلى حمض اللاكتيك (بالإنجليزية: Lactic acid)، الذي يساهم في تخثر بروتينات الحليب، لمنح اللبن ملمساً ونكهةً مميزةً، وعادةً ما يتمّ استخدام حليب الأبقار الطازج لصناعة اللبن، كما يمكن استخدام حليب الماعز أو الجاموس وغيرهما.[٧][٨]


خطوات تصنيع اللبن

يحتاج تصنيع اللبن إلى الحليب والبكتيريا الخاصة، ولكن هناك بعض المصانع التي تضيف مُكوّناتٍ أخرى؛ كالحليب الجاف، والمثبتات، والفواكه، والمُحليات، وغيرها، وفي ما يأتي تفصيل لخطوات تصنيع الألبان بشكلٍ عام:[٩][١٠]

  • البسترة: يُبستر الحليب قبل إضافة البكتيريا اللازمة لمنع توقف نشاط هذه البكتيريا، وذلك على درجة حرارة تبلغ 85 درجة مئوية مدة 30 دقيقة، أو 95 درجة مئوية لعشرة دقائق، وتساعد درجات الحرارة المرتفعة على تغيير طبيعة البروتينات الموجودة فيه، مما يسبب إنتاج كتلة لبن أكثر ثباتاً، والتقليل من انفصال الشرش أو المصل عن اللبن.
  • ضبط المكونات ومزجها: تضاف المُثبّتات (بالإنجليزيّة: Stabilizers) في هذه المرحلة، وفي بعض الأنواع كما ذكرنا سابقاً تتمّ إضافة المحلّيات، أو مسحوق الحليب الجاف خالي الدسم، أو الحليب المُكثف خالي الدسم، والهدف من وضع منتجات الحليب الأخرى هو زيادة محتوى المواد الصلبة في الحليب بنسبة 10.5-11.5%.
  • المُجانسة: (بالإنجليزيّة: Homogenization)، أي جعل الخليط متجانساً، عن طريق خلط المكونات جيداً لضمان بقاء اللبن بشكلٍ أكثر ثباتاً، لكن تجدر الإشارة إلى أنّ هناك أنواعاً من اللبن لا تتم فيها هذه العملية.
  • التسخين: يُسخَّن السائل إلى 93.3 درجة مئوية مدة 10-20 دقيقة، وذلك اعتماداً على سماكة اللبن المرغوب بها، وكلما زادت مدة التسخين زاد سمك اللبن الناتج.
  • التبريد وإضافة البكتيريا: يتمّ تبريد الخليط بشكلٍ سريعٍ إلى 44.4 - 46.1 درجة مئوية، وتضاف على هذه الدرجة البكتيريا الحيّة اللازمة لتصنيع اللبن.
  • وضع الخليط في الحضانة: (بالإنجليزيّة: Incubation)؛ حيث يُوضع الخليط في حضّانةٍ خاصّة مدة 4 إلى 7 ساعات بدرجة حرارة 40.6-46.1 درجة مئوية، وتُعدُّ هذه الحرارة هي الأنسب لعمل هذا النوع من البكتيريا، فقد تموت على درجة حرارة أعلى من 54.4 درجة مئوية، ولا يمكنها النمو على درجة حرارة أقل من 36.67 درجة مئوية، وعندما يكون الرقم الهيدروجيني (بالإنجليزيّة: pH) يساوي 4.6 يُصبح خليط اللبن متماسكاً، كما أنّ زيادة مدة الحضانة يرفع من درجة حموضة اللبن.
  • التبريد: عندما يصل المنتج إلى درجة الحموضة المطلوبة، يُبرّد اللبن إلى 7.2 درجة مئوية لإنهاء عملية التخمير.


طريقة صناعة الأجبان

الجبن هو منتجٌ غذائيٌّ صلب أو شبه صلب، يمكن أن ينتج من حليب الماعز، والغنم، والجاموس، إلا أنّ معظم الأنواع الموجودة في الوقت الحالي مصنوعةٌ من الحليب البقريّ، وهو من أقدم المنتجات الغذائيّة حول العالم، حيث كان يتمّ تحويل الفائض من الحليب إلى الجبن، وتخزينه وحفظة لفترات زمنية جيّدة نتيجة لتخمره،[١١][١٢] ويمكن صنع الجبن باستخدام الحليب كامل الدسم أو قليل الدسم، أو خالي الدسم، أو مزيجٍ منها، وتُقسم أنواع الجبن المختلفة إلى قسمين رئيسيين، وهما: الجُبن الطبيعيّ (بالإنجليزيّة: Natural cheese)؛ الذي يضمّ الأنواع المصنوعة فقط من الحليب، والجبن المصنّع (بالإنجليزيّة: Processed cheese)؛ والذي يشمل الجبن الطبيعيّ الذي أُضيفت له مُكوّناتٌ أخرى، تُطهى مع بعضها لتغيير الخواصّ التركيبية، وخصائص الانصهار، ومدّة الصلاحيّة، كما يمكن تقسيم الجبن إلى نوعين من ناحية أخرى، وذلك حسب الآتي:[١١]

  • الجبن المصنوع باستخدام إنزيم الرنين: (بالإنجليزية: Rennet cheese)؛ أو ما يُعرف بالمنفحة، وتُصنع معظم أنواع الأجبان بهذه الطريقة، وذلك بإضافة إنزيم الرنين، والبادئات (بالإنجليزية: Starter cultures) أو البكتيريا اللازمة لتخثير الحليب، ومن هذه الأجبان؛ الجبن السويسري (بالإنجليزيّة: Swiss cheese)، وجبن الشيدر (بالإنجليزيّة: Cheddar cheese).
  • الجبن المصنوع باستخدام الحمض: (بالإنجليزيّة: Acid cheeses)؛ ينتج هذا النوع من الأجبان عن طريق إضافة الحمض إلى الحليب لتخثير البروتينات، ومنها جبن الكازو بلانكو (بالإسبانيّة: Queso blanco)، والجبن الكريمي (بالإنجليزيّة: Cream cheese).


خطوات تصنيع الجبن

يتكون الجبن بشكل رئيسيٍّ من الماء، ودهن الحليب، وبروتينات الحليب، وبروتين الكازين (بالإنجليزية: Casein)، وفي ما يأتي تفصيل للخطوات العامة لتصنيع الجبن باستخدام إنزيم الرنين:[١٣]

  • وصول الحليب: يتمّ فحص الحليب بعد وصوله إلى المنشأة الصناعية للتأكد من جودته ونقاوته، ثم يتم تعديل محتوى الدهون اعتماداً على نوع الجبن المُراد إنتاجه، فعلى سبيل المثال يُستخدم الحليب كامل الدسم لصناعة جبن أكثر كريميّة.
  • المعايرة والبسترة: (بالإنجليزيّة: Standardization and Pasteurization)، تتضمّن عملية المعايرة تحديدَ نسبة البروتين إلى الدهون في الحليب ثمّ حساب وزنه، وفي الغالب تُنتج كلُّ 4.5 كيلوغرامات من الحليب 0.45 كيلوغرام من الجُبن، ويمرّ الحليب بعد قياس وزنه بعمليّة البسترة، ويمكن إزالة الموادّ المتبقية، وأبواغ البكتيريا (بالإنجليزيّة: Spores) التي تبقى حتى بعد البسترة باستخدام تقنياتٍ مختلفة، كالترشيح المُستدقّ (بالإنجليزية: Ultrafiltration)، وجهاز الطرد المركزي (بالإنجليزية: Centrifuge).
  • التخثير: (بالإنجليزيّة: Coagulation) عادةً ما تُضاف البكتيريا اللازمة للتخمّر إلى الحليب بعد البسترة وقبل عملية التخثر؛ كالبكتيريا العقدية (بالإنجليزية: Streptococcus)، والعصية اللبنية (بالإنجليزية: Lactobacillus)، والمكورة اللبنية (بالإنجليزية: Lactococcus)، ويعّرف التخثر على أنّه تغييرٌ لطبيعة البروتينات الموجودة في الحليب، لتشكيل شبكةٍ هُلاميّةٍ عن طريق إضافة إنزيم الرنين، وهنا يتمّ فصل المادّة الهلاميّة الناتجة عن السائل المسمّى بمصل اللبن أو شرش اللبن.
  • التقطيع والتسخين: (بالإنجليزيّة: Cutting and Heating) يتمّ تقطيع الكتلة الهلاميّة الناتجة، ومن ثم تُسخينها إلى أن تصل درجة الصلابة المطلوبة، فعلى سبيل المثال، تُطبَخ القطعُ الكبيرةُ على درجات حرارةٍ منخفضةٍ؛ للمحافظة على نسبة رطوبة أعلى، والحصول على جُبنة طريّة كالريكوتا، أمَّا القطع الصغيرة فيتمّ طهيها على درجات حرارة أعلى، وينتج عن ذلك جبنٌ أكثر صلابة مثل جُبنة البارميزان.
  • التصفية: (بالإنجليزيّة: Draining) يتكوّن مصل أو شرش اللبن من الماء، وبروتينات المصل، وكميّة من اللاكتوز المتبقي، وفي هذه المرحلة تُصفى المادة الصلبة أو الخثارة الناتجة من العمليات السابقة عن هذا المصل للحصول على الرطوبة المطلوبة للجُبنة.
  • التجميع والضغط: (بالإنجليزيّة: Knitting and Pressing)، في هذه المرحلة تكون الخثارة (بالإنجليزيّة: Curds) أو القطع الناتجة منفصلة عن بعضها البعض، وفي هذه الخطوة تُجمع هذه الخثارة في كتلةٍ واحدةٍ لتُكوّن شكل الجبن، وتختلف الطريقة التي تُعالَج بها كتلة الجبن اعتماداً على نوعه، فمن الممكن استخدام التقليب أو العجن، ثمَّ تُنقل كتل الجبن إلى قوالب، وتُضغط لتكوين أشكال الجبن المطلوبة.
  • التمليح: (بالإنجليزيّة: Salting)، يمكن خلط الملح مع الجبن أثناء عمليّة التجميع، أو وضعه على السطح خلال عمليّة المعالجة، أو نقع كتل الجُبن في محلولٍ ملحيّ، ويُضاف الملح لتحسين النكهة، وتقليل الرطوبة، والمساعدة على التقليل من نشاط الكائنات الدقيقة، ممّا يُقلل من فرط نضوجها (بالإنجليزيّة: Over-ripening).
  • المعالجة والتعتيق: (بالإنجليزيّة: Curing and Ripening)، تُعدُّ هذه المرحلة أساسيّةً لإعطاء الجبن النكهة، والملمس، والرائحة المميزة، وتُضبَط مستويات الرطوبة إلى 80-95%، والحرارة إلى 1.66-10 درجةً مئوية، وكذلك الأكسجين لإنضاج الجُبن بالشكل المطلوب، وقد تستغرق المعالجة عدّة أسابيع، أو شهور أو سنوات اعتماداً على نوع الجبن.
  • التعبئة والتغليف: (بالإنجليزيّة: Packaging)، تُستخدام التعبئة بتفريغ الهواء (بالإنجليزية: Vacuum packing)، أو يُغّلف الجُبن بغلاقفٍ شمعيّ؛ وذلك للتقليل من الرطوبة المفقودة، ومن خطر تلوث الجبن بالبكتيريا المُحيطة بالمنتج النهائي للجُبن.


طريقة صناعة الزبدة

تُعّرف الزبدة بأنها مُستحلب ماءٍ في الزيت (بالإنجليزيّة: Water in oil emulsion)؛ أي أنّها تتكون من دهون الحليب بنسبةٍ تصل إلى أكثر من 80%، بالإضافة إلى الماء على شكل قطرات صغيرة، مع أو بدون إضافة الملح، وتُصنَع الزبدة من القشدة الحلوة أو القشدة الحامضة.[١٤]


خطوات تصنيع الزبدة

تنطوي عملية صناعة الزبدة على عدد كبير من المراحل، وقد أصبح جهاز صانع الزبدة المستمر (بالإنجليزيّة: Continuous buttermaker) من المعدات الأكثر استخداماً، وتبيّن النقاط الآتية خطوات تصنيع الزبدة بالتفصيل:[١٥][١٤]

  • جمع الحليب وفصل القشدة: يمكن توفير القشدة إمّا من مصانع الحليب، أو عن طريق فصلها عن الحليب كامل الدسم في الشركة المُصنِّعة للزبدة، وتكون هذه القشدة ذات رقم هيدروجيني أكبر من 6.6، ولم تتعرض للتزنّخ أو التأكسد، وهي تُفصل عن طريق تسخين الحليب كامل الدسم إلى درجة الحرارة المطلوبة في جهاز بسترة الحليب (بالإنجليزيّة: Milk pasteurizer) قبل تمريره عبر الجهاز الفاصل (بالإنجليزيّة: Separator)، ثمَّ تُبرّد وتُخزّن في أماكن مخصصة، ويتمّ تحليل محتوى الدهون فيها، وتعديله إلى القيمة المطلوبة إذا كانت هناك حاجةٌ لذلك، أمّا الحليب المتبقي فيكون خالياً من الدسم نتجةً لنزع القشطة أو الدهن منه، وعادةً ما تتمّ بسترته، ثم تركيزه، وتجفيفه.
  • البسترة: تُنقل القشدة إلى عمليّة البسترة، ومن الجدير بالذكر أنَّه يجب تعريض القشدة لدرجات حرارةٍ عالية؛ وذلك لتدمير الإنزيمات والكائنات الحيّة الدقيقة التي من شأنها أن تقلل من جودة الزبدة، وعادةً ما تُستخدم درجات حرارةٍ تتراوح بين 82-88 درجة مئوية أو أكثر.
  • الإنضاج: (بالإنجليزية: Ripening)؛ وهي عملية تخمير القشدة باستخدام البكتيريا مثل الـ Streptococci Cremoris، والعقدية اللبنية (بالإنجليزية: Streptococcus Lactis)، والـ Leuconostoc Citrovorum، وغيرها من الأنواع، وتنقسم عملية الإنضاج إلى مرحلتين، تتمّ المرحلة الأولى على درجة حرارةٍ تبلغ 21 درجةً مئوية وبرقمٍ هيدروجينيٍّ يُعادل 5.5، أمّا المرحلة الثانية فتتمّ على درجة حرارة 13 درجةً مئوية وبدرجة حموضة تبلغ 4.6.
  • التعتيق: (بالإنجليزيّة: Ageing) تتعرّض القشدة في هذه المرحلة إلى التبريد لمنح الدهون البُنيَة البلّورّية المطلوبة (بالإنجليزيّة: Crystalline structure)، وعادةً ما تستغرق هذه العملية 12-15 ساعة، ثم تُضخّ القشدة إلى جهاز صانع الزبدة المستمر أو ما يعرف بجهاز تحريك القشدة والدهون في الحليب كامل الدسم إلى أن تصبح زبدة.
  • الخَضّ: (بالإنجليزية: Churning) هي عملية رجّ أو خضّ القشدة بشدة على درجة حرارة 9-11 درجةً مئوية، مدة 5-10 دقائق، حتى تلتصق كريات الدهون ببعضها لتكوين كتل كبيرة، وإلى أن يحدث الفصل الكامل نسبياً بين الدهون ومصل اللبن، وتجدر الإشارة إلى أنّ غسل الزبدة بعد عملية الخض كان من الممارسات الشائعة لإزالة أيَّة رواسب أو مواد صلبة، ولكنّها نادرة في الوقت الحالي.
  • التمليح والتعبئة والتغليف: يُستخدَم الملح لتحسين نكهة الزبدة وزيادة مدة صلاحيتها، فهو يُعدُّ مادة حافظة للزبدة، وتُحرّك الزبدة بعد التمليح بقوّةٍ لضمان توزيع الملح بشكلٍ متساوٍ، وللحصول على مزيجٍ متجانسٍ من حُبيبات الزبدة، والماء، والملح، ومن الجدير بالذكر أنَّ قطرات الماء تتناقص بشكلٍ تدريجيٍّ أثناء التصنيع، ولا تكون مرئيّةً في مُنتج الزبدة النهائيّ، وقد يُضاف القليل من الماء لمعايرة وضبط مستوى الرطوبة في الزبدة، ومن ثم يتمّ تفريغ الزبدة في وحدة التعبئة إلى وحدة التخزين البارد.


المراجع

  1. "Milk and Milk Products (Dairy Products)", www.myvmc.com, 28-3-2008، Retrieved 26-1-2020. Edited.
  2. Megan Ware (14-12-2017), "All about milk"، www.medicalnewstoday.com, Retrieved 26-1-2020. Edited.
  3. ^ أ ب "Raw Milk & Pasteurized Milk", www.fda.gov,26-11-2017، Retrieved 26-1-2020. Edited.
  4. ^ أ ب "Milk processing", www.fao.org, Retrieved 26-1-2020. Edited.
  5. "Steps of Dairy Production Iowa’s Dairy Story ", www.extension.iastate.edu, 7-2011, Retrieved 26-1-2020. Edited.
  6. "GUIDELINE FOR ON-FARM AND/OR SMALL MILK PROCESSING PLANTS ", www.mda.maryland.gov, 1-2015, Retrieved 26-1-2020. Edited.
  7. Brianna Elliott (20-1-2017), "7 Impressive Health Benefits of Yogurt"، www.healthline.com, Retrieved 26-1-2020. Edited.
  8. Samuel abayneh (2019), "Set Yogurt Production process"، www.academia.edu, Retrieved 26-1-2020. Edited.
  9. "Yogurt Production Fact Sheets for the Small Scale Food Entrepreneur", www.cfvc.foodscience.cals.cornell.edu, Retrieved 26-1-2020. Edited.
  10. Natalie Tsevdos, "Yogurt"، www.fsi.colostate.edu, Retrieved 26-1-2020. Edited.
  11. ^ أ ب Mark Ordonio (8-1-2010), "Manufacturing Process of Cheese"، www.academia.edu, Retrieved 26-1-2020. Edited.
  12. Dennis D’Amico and Catherine Donnelly (2017), "Cheesemaking"، www.sciencedirect.com, Retrieved 26-1-2020. Edited.
  13. "Cheese", www.fsi.colostate.edu, Retrieved 26-1-2020. Edited.
  14. ^ أ ب "BUTTER MANUFACTURE", www.ouat.nic.in, Retrieved 26-1-2020. Edited.
  15. "Overview of the Buttermaking Process", www.uoguelph.ca, Retrieved 26-1-2020. Edited.