Milk Quality Control

1. Milk Quality Control Sukolrat Boonyayatra D.V.M., M.S. Clinic for Ruminant, FVM. CMU.

2. Milk Quality • Microbiological quality • Milk Composition • Milk Somatic Cell Count • Antibiotic Residues

3. Introduction • Dairy farming in Thailand. • Quantity and quality of milk • The Dairy Cooperative(DO) and the Milk collecting center(MCC) FARM DO/MCC DAIRY PLANT Implementation of premium quality milk

4. Introduction • Herd level factors affecting raw milk quality • Good management system • Controlling program Improvethe raw milk quality before processing at the dairy plants

5. Microbiological quality Bacterial contamination to raw milk - poor milking methods - long duration of transportation - inadequate cleaning of milking equipment - poor cooling - mastitis (Bramley, 1982; Hogan, et al,1989; Murphy, 1997; Zehner, et al, 1986)

6. Microbiological quality Milking-time hygiene lower total bacterial counts in milk (Natzke, 1977, Pankey, 1989a, b; Bartlett, et al., 1992a) Pre-milking sanitation procedure - the microbial contamination - decrease the incidence of udder infections (Galton, et al., 1982; Pankey, 1989a; Ruegg and Dohoo, 1997)

7. Microbiological quality Direct method: SPC, CC, LPC, PI Indirect method: Methylene blue reduction test

8. Microbiological quality Standard Plate Count (SPC): the total viable bacteria in a milliliter of milk Thailand standard limit of SPC in raw milk is 600,000 cfu/ml Coliform Count (CC): fecal bacteria in milk and coli organisms shed by cows into milk Thailand standard limit of CC in raw milk is 10,000 cfu/ml Laboratory Pasteurization Count (LPC): bacteria that survive milk pasteurization (thermoduric bacteria) Thailand standard limit of LPC in raw milk is 1,000 cfu/ml (Department of Livestock Development, 1999).

9. Microbiological quality The methylene blue reduction test AH2 MB H2O (blue) A MB.H2 O2 (white)

10. Milk composition 87.5% Water 4.5% Carbohydrates 4% Lipids 3% Proteins 1% Mineral salts

11. Milk composition The total solid (TS) : evaporating the water and weighing the residue Solid not fat (SNF): the total solid other than butter fat SNF = TS – FAT

12. Milk composition Infrared measurement of fat Fat A Fat B

13. Milk composition Infrared measurement of protein “Casein”

14. Milk composition Infrared measurement of lactose

15. Somatic cell count Leukocytes (white blood cells)and cells from the udder secretory tissue (epithelial cells) “gold standard”

16. Somatic Cell VS Milk Quality • Shelf life of Pasteurized milk • Antibiotic residues • Decreased cheese yield • Abnormal Yoghurt • Abnormal favor

17. Somatic cell VS Farmer • Decreased milk yield • Decreased income • Milk cost • Therapy • Vet fee • Withdrawal period • Not accept for farm standard

18. Somatic cell count Low BTSCC (bulk tank somatic cell count) - low level mammary gland inflammation - microbiological quality (Bennett, 1987; Schukken, et al, 1992) High BTSCC - Food safety and the relative risk of antibiotic residue(Ruegg and Tabone, 2000) In Thailand, the legal maximum of SCC = 500,000 cells/ml(Department of Livestock Development, 1999)

19. Antibiotic residues The development of antibiotic-resistant strains of organisms in human and failure to respond to therapeutic doses of antibiotic - Inhibit or kill pathogenic organisms in human - Inhibit the bacteria used to produce cheese and yogurt (Jurdi and Asmar, 1981) Problems in human health and in the quality of manufactured products.

20. Antibiotic residues Antibiotic residue test method Microbial inhibitor tests - Bacillus stearothermophilus - Nutrients - Indicator dye; purple yellow = negative purple purple = positive Heat 64ºC ~3 hrs.

21. มาตรฐานคุณภาพน้ำนมดิบ (อสค.) • 1. ต้องเป็นน้ำนมบริสุทธิ์ที่รีดจากแม่โคภายหลังคลอดลูก ไม่มีน้ำนมเหลืองเจือปน ไม่มีการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบ หรือปลอมสารอื่นใดลงในน้ำนมนั้น • 2. ปราศจากเชื้อโรคอันอาจติดต่อถึงคนได้ • 3. เปอร์เซ็นต์ไขมันไม่น้อยกว่า 3.3 • 4. เปอร์เซ็นต์ของแข็งในนมต้องไม่น้อยกว่า 12.5 หรือเปอร์เซ็นต์ของแข็งไม่รวมไขมันเนยไม่น้อยกว่า 8.5 • 5. ไม่มีสารที่อาจเป็นพิษในปริมาณที่อาจเป็นอันตรายต่อสุขภาพ เช่น สารปฏิชีวนะ สารตกค้างจากยาฆ่าแมลง • 6. ตรวจคุณภาพด้วยน้ำนมเมธิลินบลู แล้วเปลี่ยนสีที่ระยะเวลาเกินกว่า 4 ชั่วโมงขึ้นไป

22. มาตรฐานคุณภาพน้ำนมดิบ (อสค.) • 7. จำนวนเซลล์ในน้ำนมดิบ (Somatic cell count) ไม่เกิน 1,000,000 เซลล์ต่อมิลลิลิตร • 8. จำนวนจุลินทรีย์ทนความร้อนในน้ำนมดิบ (Thermoresistant Bacteria) ไม่เกิน 5,000 เซลล์ต่อมิลลิลิตร • 9. ไม่มีการตกตะกอนของน้ำนมโดยวิธีการ Alcohol Test ที่ใช้เอทิลแอลกอฮอล์ที่มีความเข้มข้นร้อยละ 75 และหรือไม่มีการจับตัวเป็นก้อนจากการต้ม (Clot on Boiling) • 10. ความเป็นกรดในน้ำนมดิบอยู่ในระหว่าง 0.12 ถึง 0.16 ของกรดแลคติก (lactic Acid) หรือ pH อยู่ระหว่าง 6.4 หรือ 6.8 • 11. จุดเยือกแข็ง (Freezing Point) อยู่ในระหว่าง -.052 ถึง -.055 องศาเซลเซียส

23. การรับซื้อน้ำนมดิบ • สมาชิกต้องงดส่งมอบน้ำนมดิบให้แก่ อสค. ในกรณีดังต่อไปนี้ • นมน้ำเหลือง (Colostrum) จากแม่โคคลอดลูกใหม่ • น้ำนมจากเต้านมที่เป็นเต้านมอักเสบ (Mastitis) • น้ำนมจากแม่โคที่เป็นโรคเต้านมอักเสบ หรือโรคใดๆที่อยู่ระหว่างการรักษาด้วยยาปฏิชีวนะครั้งสุดท้ายภายใน 72 ชั่วโมง • น้ำนมจากแม่โคที่ได้รับการรักษาด้วยยาใดที่มีผลตกค้างในน้ำนมตามที่นายสัตวแพทย์ อสค.ได้กำหนดและออกประกาศไว้

24. คุณภาพน้ำนมดิบตามระเบียบมาตรฐานฟาร์มโคนมและการผลิตน้ำนมดิบคุณภาพน้ำนมดิบตามระเบียบมาตรฐานฟาร์มโคนมและการผลิตน้ำนมดิบ • 1. องค์ประกอบน้ำนมได้แก่ • - ไขมัน ไม่น้อยกว่าร้อยละ 3.2 • - โปรตีน ไม่น้อยกว่าร้อยละ 2.8 • - ธาตุน้ำนมไม่รวมไขมัน ไม่น้อยกว่าร้อยละ 8.25 • - ธาตุน้ำนมทั้งหมด ไม่น้อยกว่าร้อยละ 12

25. 2. ความสะอาดน้ำนมและสารปนเปื้อนในน้ำนม • - จุดเยือกแข็ง หรือค่าความถ่วงจำเพาะ • * จุดเยือกแข็งควรมีค่าระหว่าง -0.52 ถึง -0.55 องศาเซลเซียส • *ความถ่วงจำเพาะที่ 20 องศาเซลเซียส มีค่า1.028-1.034 • - ชั่วโมงการเปลี่ยนสีของน้ำยาเมทธิลีนบลูมากกว่า 4 ชั่วโมง • - ปริมาณจุลินทรีย์ทั้งหมด ไม่มากกว่า 400,000 โคโลนี/มิลลิลิตร • - ปริมาณจุลินทรีย์โคไลฟอร์ม ไม่มากกว่า 10,000 โคโลนี/มิลลิลิตร • - ปริมาณจุลินทรีย์ทนร้อน ไม่มากกว่า 1,000 โคโลนี/ มิลลิลิตร • - ปริมาณเซลล์โซมาติก ไม่เกิน 500,000 เซลล์/มิลลิลิตร • - ปฏิชีวนะให้ผลลบเมื่อทดสอบด้วย Delvo test หรือชุดทดสอบของกรมวิทยาศาสตร์การแพทย์

26. Designing Incentive Programs • 1. Incentive must have meaning • 2. Provide training & communication • 3. Incentives should be awarded in a regular and timely manner • 4. Performance incentives must be attainable • 5. Use appropriate performance measurements • 6. Anticipate the incentive message and employee actions. • 7. Display on-going performance information

27. Special Considerations • 1. Averaging • 2. High and low throw out. • 3. Seasonal Averages. • 4. Trend analysis. • 5. Zero Tolerance.

28. Good farm equipment sanitation means better milk quality tests • Remove the following milk component • Milk sugar (lactose) is very soluble in water. • Milk fat is water-insoluble. Suspend fat in hot, alkaline detergent solution, and rinse the milk fat from the equipment. • Milk proteins become insoluble. Disperse them in chlorinated, alkaline detergent solutions and rinse them from equipment. • Mineral salts (milkstone) are derived from the water supply and from milk itself. Dissolve them in acid cleaning solution and drain them.

29. Four basics of cleaning • 1. Time: cleaning solution need some time to work. • 2. Temperature • 3. Concentration • 4. Physical Action

30. The ideal CIP procedure • 1. Prerinse: warm water (110ºF) to remove remaining milk from the equipment. Hot water cooks protein films to surface, cold water tends to set milk fat. • 2. Wash: ~10 min with hot solution of chlorinated, alkaline cleaner.135-155ºF • 3. Rinse: cold water • 4. Post rinse: diluted acid solution (pH 5.0 to 5.5) for 5 min. Limit milk stone buildup and bacterial growth • 5. Drain: completely • 6. Sanitize: Use iodine 25 ppm or chlorine 100 ppm sanitizers before next milking.

31. Milk quality in Thailand Pornsiri et al (1995) - Saraburi, Ratchaburi and Bangkok Ratt and Artaya (2000) 105 MCCs of 8 regions in Thailand Suneerat et al (2003) Suvichai et al (2002) (2003) - herd health and production management in small holder farms Angkana and Nucha (1996) - the mastitis control techniques in small-scale dairy farmers in Chiang Mai

32. The milk collecting centers in Thailand The milk collecting center ; (Wanida, 1996) - simple MCC - combination of MCC and the dairy plant Good Manufacturing Practice (GMP) of the MCC before 2003, 24 July (followed the government)

33. The milk collecting centers in Thailand • 159 ศูนย์ฯ (เฉพาะที่รับซื้อนมอุ่น) • สังกัดกรมส่งเสริมสหกรณ์ 113 ศูนย์ฯ • เอกชน 35 ศูนย์ฯ • สถาบันการศึกษา 11 ศูนย์ฯ • 81 ศูนย์ฯ (51%) เป็นศูนย์ฯ ขนาดเล็กที่สามารถรวบรวมน้ำนมได้ต่ำกว่า10 ตัน/วัน สุวรัจน์ หงษ์ยันตรชัย องค์การส่งเสริมกิจการโคนมแห่งประเทศไทย

34. Cooling Tank • มีการพัฒนาการจากถังเก็บน้ำนมแบบ Farm cooling tank ขนาดบรรจุ 3 ตัน ซึ่งมีลักษณะการทำงานดังนี้ • ทำความเย็นจากคอมเพลสเซอร์ไปหล่อเย็นโดยตรงให้ผิวถังที่สัมผัสน้ำนมเกิดความเย็น หรือทำน้ำเย็นไปหล่อรอบถังนมที่แช่อยู่ในถังน้ำเย็น • ทำความสะอาดผิวถังนมทั้งภายในและภายนอกด้วยแรงงานจากคนเป็นลำดับแรก • ทำการฆ่าเชื้อถังวาลว์เปิด-ปิด และท่อยางส่งน้ำนมด้วยการแช่กรดอ่อน และวนล้างโดยสารเคมีไม่ได้ปรับอุณหภูมิ

35. Cooling Tank • แบบถังเก็บความเย็นแยกออกจากหน่วยทำความเย็น และมีท่อส่งน้ำนมมากขึ้น (ศูนย์ฯที่มีน้ำนมดิบมากขึ้น) • ลดอุณหภูมิน้ำนมด้วยน้ำเย็นจากถังน้ำเย็นที่ชุดแผ่นแลกเปลี่ยนความร้อน (Plate Heat Exchanger) • มีชุดทำน้ำร้อนเพื่อการทำความสะอาดระบบท่อ และถังบรรจุนมด้วยระบบCIP • ถังบรรจุนมเปลี่ยนเป็นถังขนาดความจุที่ใหญ่ขึ้น และทำหน้าที่รักษาอุณหภูมิเพียงอย่างเดียว • การทำความสะอาดและฆ่าเชื้อถังสะดวกขึ้น แต่ต้องมีการควบคุมกำกับให้ปฏิบัติอย่างเคร่งครัดและตรวจสอบได้

36. MCCs in Northern Thailand • Total collected milk 1.2 – 13.6 ton/day • Number of members 14 - 161 farms • Dairy cooperative • Test for receiving: Alcohol test • Test for pricing: Methylene blue reduction test • Sukolrat (2002)

37. Good Manufacturing Practice (GMP) • 1. มุ่งเน้นการกำกับดูแลสถานที่ผลิต กระบวนการผลิต และปัจจัยสำคัญที่เกี่ยวข้อง • 2. มุ่งเน้นการป้องกันให้เกิดความปลอดภัยของอาหารตลอดกระบวนการผลิต ซึ่งหลักเกณฑ์นี้เป็นที่ยอมรับและน่าเชื่อถือกว่าการตรวจสอบที่ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตเสร็จแล้ว

38. แบบประเมินสถานที่รับน้ำนมดิบเพื่อรองรับมาตรฐาน GMP • หมวดที่1 สถานที่ตั้งและอาคารผลิต • หมวดที่2 เครื่องมือเครื่องจักร และอุปกรณ์การรับนม • หมวดที่3 กระบวนการจัดการน้ำนมดิบ (ตั้งแต่รับจนถึงจัดส่งถึงโรงงานน้ำนมดิบ) • หมวดที่4 การทำความสะอาดและการฆ่าเชื้ออุปกรณ์ • หมวดที่5 การควบคุมคุณภาพ การบันทึก และรายงานผล • หมวดที่6 บุคลากร • หมวดที่7 ส่วนสนับสนุนการผลิตและการบำรุงรักษา

39. ปัญหาของศูนย์รวบรวมน้ำนมดิบในปัจจุบันปัญหาของศูนย์รวบรวมน้ำนมดิบในปัจจุบัน • ลักษณะอาคารสถานที่ • ขั้นตอนการรับน้ำนมดิบ • บุคลากรที่ปฏิบัติงาน • อุปกรณ์ที่ใช้ในการรับน้ำนมดิบ • ห้องปฏิบัติการ • รถขนส่งน้ำนมดิบจากศูนย์ฯไปยังโรงงานนม

40. Milk Quality Measures • Standard Plate Count. • a reflection of the sanitation used in milking cows and the effectiveness of system cleaning. • The production of high volumes of milk and the capacity to refrigerate milk quickly will assist in keeping the SPC low. • Employee Influence: • the manner cows areprepared for milking. • the ability ofthe water heater to produce water of the appropriate temperature. • The quality of water on the dairyand mechanical systems will affect system cleaning and SPC accordingly.

41. Milk Quality Measures • Laboratory Pasteurized Count. • an influence on the flavorand shelf-life of dairy products. • The general sanitation of the milking process and system cleanup • The condition of the rubber-ware in the milking unit and elsewhere in thesystem • Employee Influence: • the manner in which cows are preparedfor milking as well as attention to the condition of rubber and hose-ware. • theeffectiveness of the milk system cleaning. • The bacterial quality of the wash water and the choice ofdetergents and sanitizers is outside of employee control.

42. Milk Quality Measures • Coliform Count (CC). • the case of milking dirty, wet cows, or occasionally a cow with Coliform mastitis • causing serious disease in humans. • Employee Influence: • Good hygienic practices • The milking of clean and very dry udders will limit exposure. • equipment maintenance.

43. Milk Quality Measures • Preliminary Incubation Count (PI). • The PI count is a measure of bacteria that will grow well atrefrigerator temperatures. • The PI is controlled by strict cow sanitation and excellent system cleaning. • Employee Influence: • The regular and on-going practice of superior udder preparation and sanitation • Dairy farm owners or managers that wash the system on a once-perdayor every-other-day basis will have elevated PI counts that employees will not be able to correct.

44. Milk Quality Measures • Sediment. • The sediment in milk is a measure of the general filthiness of cows. • detected by the milk processor. • High sediments may beassociated with higher bacteria counts. • Employee Influence: • The general methods for cow and udder preparation • Employees, however, may be instructed not to use water in the preparation ofthe udder. As a result, fine dirt sediments may increase in the milk. • The sediment may increasewithout an increase in the overall bacterial content.

45. Milk Quality Measures • Added Water. • using the freezing point test. • Water maybe added accidentally to milk by failure to drain the milking system fully before the milking begins. • Employee Influence: • During wash-up and sanitation of the milking system the employee can assurethat all excess water is drained from the system. • In the case of farms that have a several-hour periodbetween milkings, standing water in the system may also be associated with elevated bacterialcounts.

46. Milk Quality Measures • Antimicrobial Drug Residues. • Legally, most antimicrobial drug residues are not tolerated in milk. • Dairy animals may receive medication by the veterinarian, the manager, or owner. • Employee Influence: • This employee must know which cows are medicated and how long the milk isto be withheld. • Some dairy farm employees are instructed in the use and interpretation of milkresidue tests.

47. Milk Quality Measures • Somatic Cell Counts. • a directmeasure of the severity of mastitis (udder infection). • the SCC reflects only the subclinical or non-visible form of the disease. • The economicinfluence of SCC on milk yield, milk quality, product yield, and product quality is very significant. • Employee Influence: • the rate of new infections. • a host of other factors may influence the somatic cell count. For example, thecondition of the cow bedding environment and the commingling of chronically infected cows withnoninfected cows are major risk factors over which the employee has little control.

48. Milk Quality Measures • Clinical Mastitis. • Theclinical signs include changes in milk appearance and may include signs of disease in the animal aswell. • Milk from cows with clinical mastitis cannot legally be included in the commercial supply. • the milker's responsibility to assure that the disease is detected early and the milk is diverted fordiscard or non-commercial use. • Employee Influence: • the employee has partial influence over the clinical mastitis rate. • However, critical practices like teat dipping, and thorough drying of the udder before applying themilking unit are practices that affect the rate of new infection. • Early detection of the disease is very important.

49. ข้อควรปฏิบัติเพื่อให้ได้น้ำนมดิบที่มีคุณภาพดีข้อควรปฏิบัติเพื่อให้ได้น้ำนมดิบที่มีคุณภาพดี • ฟาร์มเกษตรกร • ตัวโครีดนม • คนรีดนม • คอกพักโค คอกรีดนม • กรรมวิธีปฏิบัติในการรีดนม • อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับน้ำนม • รีดนมตรงเวลาสม่ำเสมอ • งดส่งนมจากแม่โคที่เป็นเต้านมอักเสบ • หากใช้เครื่องรีดนม ต้องระมัดระวังในการล้างทำความสะอาดอย่างถูกวิธี

50. ข้อควรปฏิบัติเพื่อให้ได้น้ำนมดิบที่มีคุณภาพดีข้อควรปฏิบัติเพื่อให้ได้น้ำนมดิบที่มีคุณภาพดี • ณ ศูนย์รวบรวมน้ำนมดิบหรือสหกรณ์ • สถานที่รวบรวมน้ำนมดิบต้องสะอาด ถูกสุขลักษณะ • พนักงานรับนมมีความรู้เรื่องคุณภาพน้ำนม และได้รับการฝึนฝนอย่างดี • ทำการตรวจคุณภาพน้ำนมเบื้องต้นก่อนรับนมเป็นประจำ สม่ำเสมอ • ระบบทำความเย็น ต้องมีประสิทธิภาพสามารถลดอุณหภูมิได้รวดเร็ว • หมั่นตรวจเช็คการทำงานเบื้องต้น และจัดทำแผนการบำรุงรักษาเครื่องจักรอุปกรณ์และระบบทำความเย็นอย่างสม่ำเสมอ • การล้างทำความสะอาดอุปกรณ์รับนมถูกต้องตามขั้นตอน • น้ำที่ใช้ล้างอุปกรณ์ต้องเป็นน้ำสะอาด และไม่ควรเป็นน้ำกระด้าง • ระยะเวลาที่ใช้ในการรับน้ำนมดิบที่ศูนย์ควรใช้ระยะเวลาสั้น ไม่ควรให้เกษตรกรรอส่งนมนานเกินไป