各类乳制品加工工艺

第四章 各类乳制品加工工艺§ 4- 1 概 述一、三类大宗乳制品的综合工艺流程二、三类大宗乳制品的特征比较1耐藏性奶粉 聚乙烯薄膜塑料袋包装，高频电热焊接封口，保藏期 3-6 月； 真空充氮包装，包装时抽真空，容器中充填氮气，并采用马口铁罐，能贮藏 3-5 年之久；玻璃瓶装，保藏期 9个月。保藏原理： 奶粉成品并不是绝对无菌，之所以能长期保存是因为成品所含的水分很低(WW 2.25-3%),使残存微生物细胞和周围环境的渗透压差值很大，从而发生所谓“生理干燥现象” ，此时奶粉中残留的微生物不仅不能繁殖，甚至会死亡。炼乳A:甜炼乳：部颁标准：T<20 C ,t *9个月，且开罐后还能保藏几天。保藏原理： 成品中加入16%的蔗糖，浓缩到原体积的40%，成品中蔗糖含量为 40-45%，增大了渗透压。例成品中蔗糖含量43%时，其渗透压为56.6atm ，所以只要包装适宜，可以在室温下长期保藏。B： 淡炼乳 ： 相当于罐头的保藏期， 但开罐后不能久藏， 1-2 天内必须用完。保藏原理： 将杀菌的浓缩乳装罐封罐后又经高压杀菌( 灭菌 ) ，其中的微生物及酶完全杀死、破坏，所以常温下可长期保藏。消毒牛乳（市乳）A :经杀菌处理，以液体鲜乳状态用瓶或其它型式的小包装直接供消费者 饮用。保藏期限：常温下 <12hr,巴氏杀菌原理。B:灭菌乳：灭菌 无菌包装成品呈无菌状态装瓶封口 一一灭菌不冷藏条件下保藏 3-6个月2.营养特征消毒牛奶热处理程度最轻，营养成分保存最完全，不添加任何化学试剂，营养价值最接近鲜乳状态。炼乳热处理程度比消毒牛奶强，但低于奶粉。A:甜炼乳含有大量的蔗糖，稀释到常乳仍过高，所以不适宜喂养婴幼儿，因长期食用易使婴儿虚胖，对疾病抵抗力减弱。但对于早产儿、胃肠疾患者反而有良好的效果。因易消化，添加蔗糖使蛋白质变性，甜炼乳的消化率有所改善，对酸的凝结性也有所改善。加热处理主要破坏了 VB1、VC,其它V影响不大。B:淡炼乳适合于婴儿及病弱者饮用，若增补VB1、VC,其营养价值几乎与新鲜牛乳相同。不易获得鲜乳的地方可用之代替。淡炼乳经高温灭菌后具有以下特征：a易消化吸收：比普通牛乳易消化。形成了软凝块化，在人体内由胃酸或 凝乳酶凝固的凝乳极为柔软； 脂肪经均质处理，脂肪球微细化更易于吸收Ob 降低了牛乳的芳香风味。c Vbi、Vc损失大，长期饮用需强化Vb Vc Vd（本来含量就少）。奶粉热处理程度最强， 蛋白质易变性凝固， 奶粉冲调时蛋白质的分散状态、脂肪的乳化状态不能完全复原为鲜乳，沿用“溶解度”来表示其复原性。V 的损失还低于淡炼乳，与甜炼乳差不多。3储运性从乳制品缩小体积、减轻重量、节省包装材料、运输费用等方面：消毒牛乳：原状；炼乳：只有原体积的 40%,水分由86-87% -27-28%;奶粉：水分由 86-87% 3%;思考题：1.试从保藏原理、保藏期限、营养特征及储运性等方面比较消毒奶（或灭菌奶） 、炼乳、奶粉三大类产品有何不同。- # -4-2 乳品生产主过程乳制品预热杀菌的主要目的在于杀死微生物、酶失活或获得一些工艺特性；但热处理也会带来褐变、风味变化、营养物质损失、菌抑制剂失活和对凝乳力的损害等变化。（一）预热杀菌的目的1. 保证消费者的安全杀死如结核杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、李斯特菌等病原菌，及进入乳中的潜在病原菌、腐败菌，其中很多菌耐高温。2. 延长保质期杀死腐败菌及其芽胞， 钝化乳中天然存在的或由微生物分泌的酶。热处理抑制了脂肪自身氧化带来的化学变质， “凝乳素 ”失活可避免迅速形成稀奶油。3. 形成产品的特性（ 1）蒸发前加热可提高炼乳杀菌期间的凝固稳定性；（ 2）失活细菌抑制剂如免疫球蛋白和乳过氧化氢酶系统来提高发酵剂菌的生长；（ 3）获得酸奶的理想粘度；（ 4）促进酸化过程中乳清蛋白和酪蛋白凝集。（二）加热引起的变化1.物理化学变化乳中的的气体可以在加热期间除去 , 特别是O2 的除去对加热期间氧化反应速度和随后细菌增长速度有重要影响；胶体磷酸盐增加，而Ca2+减少；产生乳糖同分异构体如异构化乳糖和乳糖的降解物，如乳酸等有机酸。酪蛋白中的磷酸根、磷脂会降解而无机磷增加；乳的 pH 值降低，滴定酸度增加，这些变化都依赖于条件的变化；大部分乳清蛋白变性由此导致不溶；许多酶被钝化；蛋白质与乳糖之间的美拉德反应使得赖氨酸效价降低；蛋白中的二硫键断裂，游离航基的形成，致使氧化还原电势的降低；酪蛋白胶束发生聚集，最终会导致凝固；2+(11) 脂肪球膜发生变化，如 Cu 含量变化；(12) 甘油酯水解；(13) 由脂肪形成内酯和甲基酮；(14) 一些维生素损失。2 .加热处理综合变化加热过程中乳起初变得稍白一些， 随着加热强度的增加， 颜色变为棕色；粘度增加；风味改变；营养价值降低，如维生素损失、赖氨酸效价降低。某些微生物在热处理过的乳中生长较快：其原因：?因为细菌抑制剂如乳过氧化物酶和免疫球蛋白钝化失活；?产生的某些物质促进了一些菌生长，相反抑制另一些菌生长。浓缩乳的热凝固和稠化趋势会降低；凝乳能力降低；乳脂上浮趋势降低；自动氧化趋势降低；在均质或复原过程形成的脂肪球表面层物质组成受均质前加热强度的影响，例如形成均质团的趋势有所增加。3 . 乳的热凝固酪蛋白不像球蛋白那样容易加热变性。但在非常强烈的热处理条件下，它能形成聚合，尤其在胶束内部。酪蛋白在预热杀菌过程中凝聚，当凝聚大量出现时形成可见的凝胶体，出现这种现象所需时间被称作热凝固时间（HCT） 。（1） 影响乳热凝固的因素?初始pH值对热凝固时间HCTt相当大白影响，pH值越低，发生凝固的温度越低。在温度保持不变的条件下，凝结速率随pH 值的降低而增加；?凝聚往往不可逆，即pH 值增加不能使形成的凝聚再分散。pH 值降低的最初原因：磷酸钙沉淀引起；进一步降低的原因：乳糖产生甲酸。通常预热杀菌很少产生热凝固问题，但浓缩乳如炼乳在杀菌过程中会凝固。尽管乳与炼乳在热处理过程中大部分的反应机制相同，但二者之间的结果有很大区别。原料奶没经预热的炼乳中， 乳清蛋白处于自然状态， 经 120加热即开始变性并且在酸性范围内强烈聚合，因为乳清蛋白浓度高（浓缩） ，酪蛋白胶束与乳清蛋白形成胶体结合；预热过的乳制成的炼乳中，乳清蛋白已经变性并与酪蛋白胶束结合。预热过程 中不形成胶体化是因为乳清蛋白浓度太低；而炼乳中不形成胶化是因为乳清蛋白已经变性了。（2） 炼乳稳定性与pH 的关系?pH值由6.2上升到6.5,稳定性会随之增加，因Ca2+活性降低的缘故；?在pH值7.6时，炼乳稳定性降低的原因是由于酪蛋白胶粒k 酪蛋白脱落引起的，结果没有k 酪蛋白的胶束对ca+的敏感性增加，而炼乳中盐浓度比液态乳的要高，因此造成炼乳的不稳定。（三）加热强度加热强度取决于加热的持续时间和温度1、预热杀菌的工艺（ 1）预热杀菌6069C/1520s的处理。其目的杀死细菌，尤其是嗜冷菌。因为嗜冷菌能产生耐热的脂酶和蛋白酶，这些酶可以使乳变质。此加热处理除了杀死许多活菌外，几乎不引起乳的不可逆变化。（ 2）低温巴氏杀菌63C/30min或72C/1520s的处理可钝化乳中的碱性磷酸酶，杀死乳中所有的病原菌、酵母和霉菌以及大部分的细菌，而在乳中生长缓慢的某些种微生物不被杀死。一些酶被钝化， 乳的风味改变很大， 几乎没有乳清蛋白变性、 冷凝聚， 抑菌特性不受损害。（ 3）高温巴氏杀菌（高温短时法）7075c/20min或85c /1520s的处理，发生很少的不可逆化学反应：?生产中采用更高温度（100 ），使除芽胞外所有细菌生长体都被杀死；- # -?可破坏乳过氧化物酶的活性，大部分的酶都被钝化，但乳蛋白酶（胞质素）和某些细菌蛋白酶与脂酶不被钝化或不完全被钝化；?大部分抑菌特性被破坏；?部分乳清蛋白发生变性，产生明显的蒸煮味；?除了损失VC之外，营养价值没有重大变化；?脂肪自动氧化的稳定性增加。高温短时杀菌法（HTST）: 100 c以下加热杀菌法管式热交换器、套管式热交换器管式：牛乳在多根不锈钢列管内流动 t 、-1A圆筒形外壳管外壁空间有加热介质流动套管式：螺旋式套管装在加热及冷却圆筒内J牛乳在套管间流动内管的内部及外管的外部均有加热或冷却介质流过特点：A:小型化，生产能力小；B:管壁易结垢、焦化；C:清洗不方便，不能实现设备原地无拆卸循环清洗（ CIP）片式热交换器：不锈钢薄片（波纹板）叠合夹紧组成，分预热-加热保温-冷却四个阶段各阶段由分段板（隔板）分开，加热或冷却介质在相邻的两个片间空隙中以相反方向流动。预热和预冷却时，由冷热牛乳自身进行热交换。其特点：占地面积小；连续式短时间杀菌，效率高；CIP清洗，不必拆卸，直接用酸、碱液就地循环清洗；节省热源，无污染，劳动效率高。（4）超高温瞬间杀菌法（UHT ）定义选自乳品超高温杀菌和无菌包装徐守渊著，原浙大农学院农化系，现在美国约翰拿食品公司总化学师，1969年由版英文版，1986年2月由版中文版。超高温杀菌法：指一种工艺，标准温度 135-150C、时间2-8秒的处理。灭菌奶：满足“无活的微生物”及“用密封容器销售”两条的牛乳。超高温杀菌法（灭菌）的工艺原理巴氏杀菌可杀死所有的致病菌，且原料乳的大部分物理和化学性质如色泽、风味也基本保持不变。若温度上升，微生物致死率上升，且物理变化、化学变化的速率也上 升，但两者的增长速率不相等。例：嗜热脂肪芽泡杆菌抱子Qi0=11-升"5什力7八 %普通细菌胞子Qio=20（平均值）枯草杆菌抱子Q10=30 J10 '）乳的褐变（最普遍是蛋白质与还原糖相互作用产生黑色素）：具褐变程度可间接地通过测量带色牛乳对光线的反射来确定Q10= 3. T每上升10C,杀菌效率上升：褐变速率上升=11: 3或快3.67倍= 20: 3或快6.67倍TV135C,两者比值未发生显著变化T=140C,杀菌速率比褐变速率增长要快2000倍T=150C,杀菌速率比褐变速率增长要快5000倍-# -因此：采用T> 135 C的热处理可得到颜色变化很小的灭菌产品，以此法杀菌的牛乳颜色不比高温短时杀菌的黑。. T" tj,是确保杀菌效果、减轻牛乳不良颜色变化的最可靠的途径。 超高温杀菌所依据的基本原理：牛乳在135-150 超高温处理几秒，就有可能获得事实上没有存活的细菌或很少有抵抗力的孢子以及比传统高温短时杀菌更少不良色泽的牛 乳制品。牛乳高温处理过程中的变化还有：产生焦煮味、乳清蛋白变性、热敏性维生素的破坏、酶复活等，这些变化的速度或方式或多或少地与褐变现 象有些相似。 超高温灭菌方法 A 直接加热法 a 喷射式： 蒸汽喷入牛乳中， Alfa-Laval/Delaval 两公司 真空瞬时加热杀菌装置（Vacu-Therm Instant Sterilizer）简称 VTIS ，由阿法拉伐和德拉伐公司联合研制。采用把蒸汽喷射