[精选]乳品生产技术第二章.pptx

液态奶生产技术 第二章液态奶生产技术 2.1 巴氏杀菌乳生产技术 2.2 超高温灭菌乳 2.3 超高温灭菌含乳饮料 液态奶生产技术2.1 巴氏杀菌乳生产技术 2.1.1 巴氏杀菌乳的概念与分类 巴氏杀菌乳又为市售乳，是以鲜牛乳为原料，经过离心净化、标准化、均质、杀菌和冷却，以液体状态灌装，供消费者直接食用的商品乳。根据脂肪含量、营养成分、原料来源不同可将巴市杀菌乳分类。1.按脂肪含量不同 按脂肪含量不同巴氏杀菌乳分为：全脂乳，高脂乳，低脂乳，脱脂乳。液态奶生产技术 2.按营养成分不同 按营养成分不同巴氏杀菌乳可分为以下几种。普通消毒乳：除脂肪含量标准化调整外，其它成分不变。强化牛乳：根据不同消费群体的日常营养需要，有针对性地强化维生素和矿物质。如早餐奶，学生专用奶等。调制乳：将牛乳的成分进行调整，使其接近母乳的成分和性质，更适合婴幼儿饮用。3.按添加风味不同 按添加风味不同分为：可可乳、巧克力乳、草莓乳、香蕉乳、菠萝乳以及调制酸乳等。液态奶生产技术2.1.2 巴氏杀菌乳的质量标准 1.理化指标 巴氏杀菌乳的理化指标见表2-1。表2-1 巴氏杀菌乳的理化指标 液态奶生产技术 2.卫生指标 巴氏杀菌乳的卫生指标见表2-2。表2-2 巴氏杀菌乳的卫生指标 液态奶生产技术2.1.3 巴氏杀菌乳的生产工艺 一般在巴氏杀菌乳的生产过程中，牛乳经冷却、离心净乳预热均质和巴氏杀菌。脱气是使牛乳中空气或产品中挥发性异味排除的过程。巴氏杀菌乳的生产工艺流程如下：原料乳验收预处理标准化均质巴氏杀菌冷却灌装封口装箱冷藏 1.牛乳的收集与储存 1牛乳的冷却与收集 牛乳被挤出后，必须尽快冷却到4以下，并在此温度下保存，直至运到乳品厂。如图2-1所示。液态奶生产技术图2-1 原料乳的收集和预处理1脱气装置；2过滤器；3牛乳计量计；4中间储存；5预杀菌和冷却；6奶仓 液态奶生产技术 巴氏灭菌乳的质量很大程度上取决于原料乳，只有利用符合标准的原料乳才能生产出优质的产品。所以，牛奶收集的设备必须严格清洗详见第十章，对牛奶进行过滤除杂，及时收购，冷藏运输，减少微生物的数量。2牛乳的计量 牛乳的计量可用称量方法，以重量计，或体积计。其计量方法有：乳称；牛乳流量计；地衡；电子称。3牛乳的储存 按要求，牛乳被运到乳品加工企业，其温度不允许高于10。通常用板式冷却器冷却到4以下，将牛乳进入大储奶罐。液态奶生产技术 2.牛乳的别离、标准化和脱气 1牛乳的别离净化 原料乳经过数次过滤后，虽然除去了大局部的杂质，但是，由于乳中污染了很多极为微小的固体杂质和细菌细胞，难以用一般的过滤方法除去。为了到达最高的纯洁度，一般采用离心净乳机净化。离 心 净 乳 机 的 构 造。离 心 净 乳 机 的 构 造 基 本 与 奶 油别 离 机 相 似。其 不 同 点 为：别 离 钵 具 有 较 大 的 聚 尘 空 间，杯 盘 上 没 有 孔，上 部 没 有 分 配 杯 盘。没 有 专 用 离 心 净 乳 机时，也可以用奶油别离机。液态奶生产技术 净乳机的净化原理为：乳在别离钵内受强大离心力的作用，将大量的固体杂质留在别离钵内壁上，而乳被净化。固体杂质被别离并沿着钵片的下侧被甩到别离机壳的周围，沉积物从这里又被收集到排渣室。每工作2-3h需停车排渣。故目前大型乳品企业多采用自动排渣净乳机或三用别离机奶油别离、净乳、标准化，对提高乳的质量和产量起了重要作用。结构原理见图2-2液态奶生产技术 图2-2 离心净乳机的结构原理 1-转鼓 2-碟片 3-环形间隙 4-活动底 5-密封圈 6-压力水室 7-压力水管道 8-阀们 9-转轴 10-转鼓底液态奶生产技术 牛乳别离的操作要点。a.操作要严格控制进料量，进料量不能超过生产能力。否则将影响别离效果。b.采用空载启动，即在别离机到达规定转速后，再开始进料，减少启动负荷。c.牛乳别离前，应预热，并经过净化，防止导致碟片堵塞，影响别离。d.牛乳别离过程中应注意观察脱脂乳和稀奶油的质量，及时取样测定。一般脱脂乳中残留的脂肪含量应为 0.01%0.05%以下。液态奶生产技术 影响牛乳别离效果的因素。a.转速。转速越高别离效果越好。但转速的提高受到别离机机械结构和材料强度的限制，一般控制在7000r/min以下。b.牛乳流量。进入别离机的牛乳流量应低于别离机的生产能力。假设流量过大，别离效果差，脱脂不完全，稀奶油的获得率也较低，对生产不利。c.脂肪球大小。脂肪球直径越大，别离效果越好。但设计或选用别离机时亦应考虑到需要别离的大量的小脂肪球。目前可别离出的最小的脂肪球直径为1m左右。液态奶生产技术 d.牛乳的清洁度。牛乳中的杂质会在别离时沉积在转鼓的四周内壁上，使转鼓的有效容积减少，影响别离效果。因此，应注意别离前的净化和别离中的定时清洗。e.牛乳的温度。乳温提高，黏度降低，脂肪球与脱脂乳的密度差增大，有利于提高别离效果。但应注意不要使温度过高，以防止引起蛋白质凝固或起跑，一般乳温控制在3540，封闭式别离机有时可高达50。f.碟片的结构。碟片的最大直径与最小直径之差和碟片的仰角，对提高别离效果关系甚大。一般以碟片平均半径与高度之比为0.450.70，仰角为4560为佳。g.稀奶油含脂率。稀奶油含脂率根据生产质量要求调节。稀奶油含脂率低时，密度大，易别离获得；含脂率高时，密度小，别离难度大些。液态奶生产技术 牛乳的别离及其设备。净化后的牛乳，是由脱脂乳和稀奶油组成。由于原料乳中的脂肪与非脂固体的含量随乳牛品种、地区、季节和饲养管理等因素不同而有较大差异。而在不同乳制品中，其脂肪和非脂固体的含量要求保持一定比例。因此，必须对原料乳进行标准化，调整乳中脂肪和非脂固体间的比例关系，使其比例符合产品要求。如果原料乳中脂肪含量缺乏，应添加稀奶油或别离一局部脱脂乳，当原料乳中的脂肪含量过高时，则可添加脱脂乳或提取一局部稀奶油。在完成这些工序之前，都有必要进行牛乳的别离。液态奶生产技术 牛乳别离有重力别离和离心别离两种方法，由于离心别离在牛乳别离中具有别离速度高，别离效果好，便于实现自动控制和连续生产的特点，是牛乳别离的主要手段。离心别离机根据其具体结构不同，有管式、室式、碟式3种形式。其中碟式别离机是在管式和室式别离机的基础上开展起来的一种高效离心别离机，是用于乳品别离的主要形式。图2-3为碟片式别离机结构。液态奶生产技术图2-3 碟片式别离机 液态奶生产技术 碟片别离机在转鼓内装有许多相互保持一定间距的锥形碟片，使液体在碟片间形成薄层流动而进行别离，可以减少液体扰动，减小沉降面积，从而大大增加别离效果和生产力。乳品别离中使用碟片式别离机，在碟片中部开有小孔，称为“中性孔。物料从中心管参加，由底局部配到碟片层的“中性孔位置，分别进入各层碟片之间，形成薄层别离。密度小的轻液在内侧，沿碟片上外表向中心流动，由轻液口排出；重液则在外侧，沿碟片下外表流向四周，经重液口排出。少量的固相颗粒则沉积于转鼓内壁，定期排出。液态奶生产技术 2牛乳的标准化 标准化的目的是为了确定巴氏灭菌乳中的脂肪含量，以满足不同的消费者的需求。市售一般低脂巴氏灭菌乳的脂肪含量为1%，常规巴氏灭菌乳含脂率为3%。因此，凡不符合标准的原料乳，都必须进行标准化以后，才能用于生产。如果规定的产品含脂率高于全脂乳的含脂率，就必须除去局部脱脂乳；反之则应别离多余的脂肪。一般情况下，标准乳的含脂率通常比全脂乳的含脂率要低，因而，多余的脂肪可以用于生产奶油等产品。液态奶生产技术 混合的计算方法。乳脂肪的标准化可通过添加稀奶油或脱脂乳进行调整，如将全脂乳与脱脂乳混合，将稀奶油与全脂乳混合，将稀奶油与脱脂乳混合，将脱脂乳与无水奶油混合等。标准化时，应首先了解即将标准化的原料乳的脂肪和非脂乳固体含量，以及用于标准化的稀奶油或脱脂乳的脂肪和非脂乳固体含量，这些是标准化的计算依据，计算方法是，假设原料乳含脂率为p%，脱脂乳或稀奶油的含脂率为q%，按比例混合后，混合乳的含脂率为%，拟标准化的原料乳量为Xkg，需添加的稀奶油或脱脂乳量为Ykg时，对脂肪进行物料衡算，则液态奶生产技术 pX+qY=X+Y 式中 q稀奶油脂肪含量，%；p脱脂乳脂肪含量，%；最终产品的脂肪含量，%；X最终产品的数量，kg；Y需添加的稀奶油或脱脂乳数量kg。液态奶生产技术 上式中，假设q，p，则表示需添加脱脂乳；反之，则表示需加稀奶油。用图形表示如下。液态奶生产技术【例2-1】有1000kg 含脂率为3.7%的原料乳，因乳脂率高，拟用含脂0.2%的脱脂乳调整，使标准化后的混合乳含量为3.0%，需加脱脂乳多少？解=3.0 q=0.2 p=3.7 则需加脱脂乳的量为 液态奶生产技术【例2-2】有1000kg含脂率为2.8%的原料乳,欲使其脂肪含量为3.0%，应加多少脂肪含量为35%的稀奶油？解 q=32；p=0.2，需加脱脂乳为：液态奶生产技术 标准化原理和标准化方法。当所有参数不变时，则由别离机别离出来的稀奶油和脱脂乳中的脂肪含量也是一定的。图2-4图 2-4 脂肪标准化的原理 液态奶生产技术 常用的标准化方法有3种：即预标准化、后标准化、直接标准化。这3种方法的共同点是：标准化之前的第一步必须把全脂乳别离成脱脂乳和稀奶油。a预标准化。预标准化是指在杀菌之前进行标准化。为了调高或降低含脂率，将别离出来的脱脂乳或稀奶油与全脂乳在奶罐中混合，以到达要求的含脂率。如果标准化乳脂率高于原料乳的，则需将稀奶油按计算比例与原料乳混合至到达要求的含脂率；如果标准化乳脂率低于原料乳的，则需将脱脂乳按计算比例与原料乳在罐中混合到达稀释的目的。经分析和调整后，标准化的乳再进行巴氏杀菌。液态奶生产技术 b后标准化。后标准化是指在巴氏杀菌后进行标准化。而含脂率的调整方法则与预标准化相同。后标准化由于是在杀菌后再对产品进行混合，因此会有屡次污染的危险。c直接标准化。直接自动标准化是将全脂乳加热至5565，然后，按预先设定好的脂肪含量，别离出脱脂乳和稀奶油，把来自别离机的定量稀奶油立即在管道系统内重新与脱脂乳定量混合，以得到所需含脂率的标准乳。多余的稀奶油会流向稀奶油巴氏杀菌机。图2-5直接标准化的特点为：快速、稳定、精确、与别离机联合运作、单位时间处理量大。液态奶生产技术图2-5 直接标准化的示意图 液态奶生产技术 该系统由以下3条线路组成。第一条线路调节别离机脱脂乳出口的外压。在流量改变或后序设备压力降低的情况下，保持外压不变。第二条线路调节别离机稀奶油出口的流量。不管原料乳的流量或含脂率发生任何变化，稀奶油的含脂率都能保持稳定。第三条线路调节稀奶油数量。实现稀奶油与脱脂乳重新定量混合，生成含脂率符合要求的标准乳，并排出多余的稀奶油。这条线路能按一定的稀奶油和脱脂乳比率，连续地调节稀奶油的混合量。为了到达工艺中要求的精确度，必须控制流量的波动、进乳含脂率的波动和预热温度的波动。液态奶生产技术 3牛乳的脱气 牛乳刚被挤出后含有一些气体，约含5.5%7%，经过储存、运输、计量、泵送后，一般气体含量约在10%以上。这些气体绝大多数是以非结合的分散存在，对牛乳加工有不利的影响。影响牛乳计量的准确度；影响别离和别离效果；影响标准化的准确度；促使发酵乳中的乳清析出。在牛乳处理的不同阶段进行脱气是非常必要的，而且带有真空脱气罐的牛乳处理工艺是更合理的。工作时，将牛乳预热至68后，泵入真空脱气罐，则牛乳温度立即降到60，这时牛乳中的空气和局部水分蒸发到罐顶部，遇到罐冷凝器后，蒸发的水分冷凝回到罐底部，而空气及一些非冷凝气体异味由真空泵抽吸排除。脱气后的牛乳在60条件下进行别离、标准化、均质，然后进入杀菌工序。液态奶生产技术 2.牛乳的均质 所谓均质，就是将原料乳中脂肪球在强力的机械作用下破碎成小的脂肪球。自然状态的牛乳，其脂肪球直径大小不均匀，变动于110m，75%的脂肪球直径为2.55m，其余为0.12.2m。均质后的脂肪球，大局部在1.0m以下如表23所示。液态奶生产技术表2-3 均质压力与脂肪球直径 液态奶生产技术 通过均质产品具有以下优点：风味良好，口感细腻；分装后静置不产生脂肪上浮现象；外表张力降低，改善牛乳的消化、吸收程度。均质的效果，可以用显微镜、离心、静置等方法来检查，通常用显微镜检验比较简便。1均质原理 均质机是一种高压泵，加高压的牛乳通过均质阀流向低压部时，由于切变和冲击的力量，或者由于通过阀门后随着压力的急剧减少产生爆破作用，和通过阀门时由于产生气泡的破坏作用，也就是所谓空化效应等的力量，使脂肪球破碎。一般采用的压力为17MPa。均质机理有以下3个方面。液态奶生产技术 剪切作用。牛乳以高速度通过均质头中的窄缝时，由于涡流而对脂肪产生剪切力，使脂肪破碎。空穴作用。液体静压能降至脂肪的蒸汽压力之下，会在液体内部产生局部瞬时真空，形成空穴现象，使脂肪球爆裂而粉碎。撞击作用。当脂肪球以高速度冲击均质阀时，使脂肪球破碎。高压均质机中使用前后排列的两个均质头进行双级均质处理来提高均质效果。生产巴氏杀菌乳时，所用的均质机，有一段均质见图2-6和两段均质见图2-7。液态奶生产技术图2-6 一般均质阀的构造 1阀杆 2内插密封圈 3阀座 液态奶生产技术图 2-7 二段式均质机脂肪球破碎的示意图1，13均质阀调整螺母；2均质阀调整弹簧导板；3，6，8，10，15密封圈；4第一段均质阀柱塞；5冲击圈；7第一段阀座；9机头；11第二段均质阀柱塞；12第二段均质阀本体；14第二段均质阀座液态奶生产技术 2均质化乳中脂肪球的破碎特性 脂肪球直径。牛乳在放置一段时间后，上部会出现一层淡黄色的脂肪层，称为“脂肪上浮。脂肪球上浮的速度与脂肪球的半径平方成正比，即大脂肪球比小脂肪球上浮速度快。牛乳的均质化就是使牛乳的脂肪球变小，并且均匀地分散与牛乳中，使脂肪上浮程度大大减弱。均质机类型对均质效果的影响。在相同的均质压力下，不同类型的均质阀会带来不同的均质效果。均质压力越大，脂肪球直径越小。液态奶生产技术 多级均质对脂肪球直径的影响。二级均质指让物料连续通过两个均质头如图2-6，将黏在一起的小脂肪球翻开。二级均质与二次均质完全不同。二级均质对一级均质后的乳提供了有效的反压力，而加强的空穴作用对脂肪球只有轻微的破坏作用。二级均质的目的是使一级均质后重新结合在一起的小脂肪球分开，从而提高均质效果。通常一级均质可用于低脂产品高黏度产品的生产，二级均质可用于高脂产品、高干物质产品和低黏度产品的生产。液态奶生产技术 温度对均质效果的影响。较高的温度下均质效果较好，但温度过高会引起乳蛋白质变性。另一方面，温度与脂肪球的结晶有关，固态的脂肪球不能在均质机内被打破。一般均质温度采用5065,在此温度下乳脂肪处于熔融状态,脂肪球膜软化,有利于提高均质效果。均质压力采取1020MPa为宜。均质后的鲜乳，就可进行杀菌。液态奶生产技术 4.牛乳的巴氏杀菌 1杀菌和杀菌的意义 鲜乳处理过程中，受许多微生物的污染其中80%为乳酸菌。巴氏杀菌必须完全杀死致病微生物，同时还应杀死能影响产品味道和保质期的酶类和其他微生物。所以杀菌和灭菌的意义，就是为了消灭乳中的病原菌和有害菌，保证消费者身体健康以及提高乳在贮存和运输中的稳定性。液态奶生产技术 2巴氏杀菌的方法 从杀死微生物的观点来看，牛乳的热处理强度是越强越好。但是，强烈的热处理对牛乳的外观、味道和营养价值回产生不良的后果。如牛乳中的蛋白质在高温下变性；强烈的加热使牛乳味道改变，首先是出现“煮熟味，然后是焦味。因此，时间和温度组合的选择必须考虑到微生物和产品质量两方面，以到达最正确效果。液态奶生产技术表2-4 乳业中常用的热处理方法 液态奶生产技术 初次杀菌。初次杀菌的目的主要是杀死嗜冷菌，因为长时间低温储存牛乳会导致嗜冷菌大量繁殖，进而产生大量的耐低温解脂酶和蛋白酶。为了防止热处理后好氧芽孢菌在牛乳中繁殖，初次杀菌后必须将牛乳迅速冷却到4或者更低的温度。在许多大的乳品企业中，不可能在收乳后立即进行巴氏杀菌或进入生产线加工。因此有一局部牛乳必须在大储奶罐中储存数小时。在这种情况下，即使是低温冷却也防止不了牛乳的严重变质。因此，许多乳品厂对牛乳进行预巴氏杀菌，这种工艺称为初次杀菌。即把牛乳加热到6365，持续15s。液态奶生产技术 低温长时巴氏杀菌LTLT。这是一种间歇式巴氏杀菌方法，即牛乳在63下保持30min到达巴氏杀菌的目的。高温短时巴氏杀菌HTST。具体时间和温度的组合可根据所处理的产品类型而变化。用于鲜乳的高温短时杀菌工艺是把牛乳加热到7275，1520s；8085，1020s后再冷却。液态奶生产技术 超巴氏杀菌。超巴氏杀菌的目的是延长产品的保质期，其采取的主要措施是尽最大可能防止产品在加工和包装过程中再污染，这需要级高的卫生条件和优良的冷链分销系统。超巴氏杀菌的温度为125138，时间24s，然后将产品冷却到7以下储存和分销，即可使牛乳保质期延长至40d甚至更长。但超巴氏杀菌温度再高、时间再长，它仍然与高温灭菌有根本的不同。首先，超巴氏杀菌产品并非无菌灌装。其次，超巴氏杀菌产品不能在常温下储存和分销。第三，超巴氏杀菌产品也不是无菌产品。液态奶生产技术 3巴氏杀菌乳的加工工艺 巴氏杀菌乳的加工工艺各企业有所不同，最简单的全脂巴氏杀菌乳加工生产线应配备巴氏杀菌机、缓冲罐和包装机等设备。图2-8为一种巴氏杀菌乳生产工艺流程图。液态奶生产技术图2-8 巴氏杀菌乳生产工艺流程图1平衡槽；2进料泵；3流量控制器；4板式热交换器；5别离机；6稳压阀；7流量传感器；8密度传感器；9调节阀；10截止阀；11检查阀；12均质机；13增压泵；14保温管；15转向阀；16控制柜；17闪蒸罐液态奶生产技术 工作过程：牛乳经过平衡槽1进入到生产线，被泵入到板式换热器4，先预热然后再到别离机5，在这里别离成脱脂乳和稀奶油。稀奶油含脂率通过控制系统保持恒定，此系统包括流量传感器7、密度传感器8、调节阀9和标准化控制系统。这是个局部均质的例子，生产中仅对局部稀奶油和脱脂乳进行均质。该系统在于用较小的均质机12就能完成任务，并且消耗很少的动力仍能保持很好的均质效果。均质后，在进行巴氏杀菌之前，含脂率10%的稀奶油最后在管中与脱脂乳混合到达3%的含脂率。液态奶生产技术 经过脂肪标准化的乳被泵入板式换热器的加热板中进行巴氏杀菌，所需的保温时间由保温管14所保证并被连续记录下来。泵13是升压泵，即增加了产品的压力，这样如果板式换热器发生渗漏，经巴氏杀菌的乳不会被未加工的乳或冷却介质所污染。如果巴氏杀菌的温度降低了，可被温度传感器所测到。信号促使开启转向阀15，牛乳流向平衡槽1。巴氏杀菌后，牛乳流到板式换热器冷却段，先与流入的未经处理的乳进行回收换热，本身被冷却，然后在冷却段在由冰水进行冷却，冷却后牛乳被泵入到灌装机。液态奶生产技术 5.巴氏杀菌乳的灌装、储存和分销 1灌装的目的 灌装的目的主要为便于分送和零售，防止外界杂质混入成品中和微生物再污染，保存风味和防止吸收外界气味而产生异味，以及防止维生素等营养成分受损失等。2灌装容器 过去我国各乳品厂采用玻璃瓶包装，现在大多采用带有聚乙烯的复合塑料纸、塑料瓶或单层塑料包装。在巴氏杀菌乳的包装过程中，首先应该注意的就是防止二次污染，如包装环境、包装材料及包装设备的污染。其次，应尽量防止灌装时的产品温度升高，因为包装以后的产品冷却比较慢。第三，对包装材料应提出较高的要求，如包装材料应干净、避光、密闭、具有一定的机械强度。液态奶生产技术 3包装材料具备的特性 在选择包装材料时，应考虑这些特性：保证产品的质量及其营养价值；保证产品的卫生及清洁，对所包装的产品没有任何污染；避光、密闭，有一定的抗压强度；便于运输、携带和开启；便于灌装、适宜自动化生产；有一定的美观装饰作用。4巴氏杀菌乳的储存、分销 在巴氏杀菌乳的储存和分销过程中，必须保持冷链的连续性。冷库温度一般为46。欧 家巴氏杀菌乳的贮藏期为1周。巴氏杀菌乳在分销时要注意小心轻放；远离有异味的物质；避光；防尘和防止高温；防止强烈震动。液态奶生产技术 6.巴氏杀菌对乳成分的影响 1对微生物的影响 巴氏杀菌能够杀死牛乳中绝大多数的细菌，但并不是灭菌。细菌的孢子和牛乳中的耐热菌很难通过巴氏杀菌来杀死。因此，巴氏杀菌必须在适当的冷藏条件下储藏4以下。在欧洲巴氏杀菌乳细菌总数不能超过3万个/ml，规定不能超过2万个/ml。2对营养成分的影响 巴氏杀菌对牛乳营养成分的影响很小，脂溶性维生素A、D的损失不明显。巴氏杀菌乳中乳清蛋白变性为3%5%。3对酶的影响 在巴氏杀菌过程中的一些内源性酶被破坏，脂肪酶和蛋白分解酶的破坏可以大大降低脂肪和蛋白质的分解，防止牛乳产生不良的风味，延长牛乳的货架期。液态奶生产技术 7.巴氏杀菌乳的货架期 货架期一般是指产品从生产出来后到保持消费者能够接受的质量特性的时间通常以天计。经过巴氏杀菌后的乳，应及时装箱或入冷藏库暂存，保质期可以到达7d，甚至更长。影响产品货架期的主要因素是：原料乳的质量、二次污染和温度的控制情况，尤其是在包装和储存过程的温度。液态奶生产技术2.2.超高温灭菌乳 2.2.1 超高温灭菌乳 灭菌乳又称长久保鲜乳，系指以鲜牛乳为原料，经净化、标准化、均质、灭菌和无菌包装或包装后再进行灭菌，从而具有较长保质期的可直接饮用的商品乳。液态奶生产技术 根据其热处理灭菌条件不同，灭菌乳可分为三类。1一次灭菌乳 将如装瓶后，用110120 1020min加压灭菌。2二次灭菌乳 将乳预先经巴氏杀菌，装入容器后，再用110120 1020min加压灭菌。3超高温ultra high temperature 简写UHT灭菌乳 一般采用120150 0.54s杀菌。通过升高灭菌温度和缩短保持时间也能到达相同的灭菌效果。这种灭菌方式称为超高温灭菌。现在大乳品企业多采用UHT杀菌。超高温灭菌方式的出现，大大改善了灭菌乳的特性，不仅使产品从颜色和味道上得到了改善，而且还提高了产品的营养价值。液态奶生产技术 1.超高温灭菌乳的定义 超高温灭菌乳是指牛乳在密闭系统连续流动中，通过热交换器加热至130150的高温且不少于15s的灭菌处理，杀死乳中所有的微生物，然后在无菌条件下包装制得的乳制品。灭菌乳无需冷藏，可在常温下长期保存。产品虽然经过很高温度的热处理，但是牛乳中所含细菌的热致死率随着温度的升高大大超过此间牛乳的化学变化的速率，如维生素破坏，蛋白质变性及褐变速率等因素变化都不太大，可有效地保护原料乳的品质，提高灭菌乳的质量。2.典型的超高温灭菌纯乳的工艺 1超高温灭菌纯牛乳的工艺流程液态奶生产技术 2加工工艺要点及质量控制 原料乳的选择 用于生产灭菌乳的牛乳必须新鲜，有极低的酸度，正常的盐类平衡及正常的乳清蛋白质含量，不含初乳和抗生素乳。牛乳必须在75%的酒精浓度中保持稳定。具体见表2-5。原料乳首先经验收、预处理、标准化、巴氏杀菌等过程。超高温灭菌乳的加工工艺通常包含巴氏杀菌过程，尤其在现有条件下这更为重要。巴氏杀菌可更有效地提高生产的灵活性，及时杀死嗜冷菌，防止其繁殖代谢产生的酶类影响产品的保质期。液态奶生产技术表2-5 超高温灭菌乳的原料乳的一般要求 液态奶生产技术 灭菌。灭菌工艺要求杀死原料乳中全部微生物，而且对产品的颜色、滋气味、组织状态及营养品质没有严重损害。原料乳在板式热交换器内被前阶段的高温灭菌乳预热至6585同时高温灭菌乳被新进乳冷却，然后经过均质机，在1020MPa的压力下进行均质。经巴氏杀菌后的乳升温至83进入脱气罐，在一定真空度下脱气，以75离开脱气罐后，进入加热段，在这里牛乳被加热至灭菌温度通常为137，在保温管中保持4s，然后进入热回收管。牛乳被水冷却至灌装温度。液态奶生产技术 无菌贮罐。灭菌乳在无菌条件下被连续地从管道内送往包装机。为了平衡灭菌机和包装机生产能力的差异，并保证在灭菌机或包装机中间停车时不致产生影响，可在灭菌机和包装机之间装一个无菌贮罐，因为灭菌机的生产能力有一定的伸缩性，可调节少量灭菌乳从包装机返回灭菌机。比方牛乳的灭菌温度低于设定值，则牛乳就返回平衡槽，重灭菌。无菌贮罐的容量一般为3.520m3。无菌包装。灭菌乳进入包装机进行包装，新接触的灌乳管路、包装材料及周围空气都必须灭菌，经检验合格前方可进行包装生产。液态奶生产技术 3.超高温灭菌乳加工工艺术语 1 液体乳半成品 配料之前贴吸管之前物料。2 液体乳成品 经贴吸管、装箱、保温试验后合格的产品。3 超高温瞬时灭菌UHT 物料在135140，经4s杀菌叫做超高温瞬时灭菌。4 无菌灌装 经超高温瞬时灭菌的物料，在无菌环境中灌装成成品的过程叫无菌灌装。5 贴吸管 在机械作用下用胶粘吸管的过程。液态奶生产技术 6 保温试验 在32+2的条件下，经57d保温，实验其微生物变化情况的试验。7 无菌乳 经超高温瞬时灭菌，在无菌条件下，用隔离空气和光线的材料灌装的包装盒，具有以上三个条件生产的产品叫无菌乳。8 商业无菌 不含致病菌微生物及微生物毒素，正常储存条件常温下保质期内下微生物在产品的保质期内不发生增殖。9 胀包 指液体包装食物在储存期间，由于微生物繁殖代谢产气，使产品包装膨胀的现象，胀包有时伴随着酸包出现。液态奶生产技术 10 酸包 指液体包装食品，在储存期间由于微生物及生化作用使产品pH降低，口味变酸的现象。11 苦包 指液体包装食品，在储存期间由于微生物繁殖代谢产生苦味导致产品变苦、变质。12 接种 将激活的菌种投入到适宜其生长条件的料液中。13 发酵 在恒温、封闭的条件下，活性乳酸菌与牛乳发生生化反响，产酸、产香气，使牛乳口感和风味得以改善。14 灌装 用灌装机将合格的料液灌装到爆炸材料中密闭。液态奶生产技术2.2.2 超高温灭菌乳的灭菌 1.灭菌原理 采用牛乳的巴氏杀菌和高温短时杀菌两种方法时，所有的致病菌都被杀死，大局部物理、化学性质色泽、风味保持不变。实际上，灭菌加工只要保证产品在消费者食用前不变质就可以，因为采用加热方法来致死微生物，要到达绝对无菌的理想状态是不可能的。液态奶生产技术 导致产品变质的微生物包括加工过程中残留的耐热微生物或灭菌后再污染的微生物，再污染的微生物包括热敏性和耐热性微生物如芽孢。研究发现，以嗜热脂肪芽孢杆菌的孢子来确定不同温度下的残留情况：温度上升10，杀死孢子的速度上升11倍；以枯草杆菌实验，杀菌温度每上升10，孢子杀死速度可达30倍。牛乳在高温处理的过程中，最普遍的化学变化之一是，蛋白质和复原糖作用褐变作用。实验说明，杀菌温度每上升10，褐变现象增大2.53倍。这说明，杀菌温度越高，其杀菌效果越大，引起的化学变化越小。液态奶生产技术 杀菌效果的是由杀菌效率SE来衡量的。杀菌效率是杀菌前后孢子数的对数比来表示的。SE=lgP/F 式中 P表示杀菌前的原始孢子数；F表示杀菌后的最终孢子数。把数量的枯草杆菌的孢子移植到原乳中，然后用超高温设备处理，实验结果如下：杀菌温度不同、时间相同4s时，其杀菌效率接近，见表2-6。液态奶生产技术表2-6 杀菌温度不同、时间相同4s的杀菌效率 液态奶生产技术 同时实验在135、4s条件下，移植不同数量的孢子进行杀菌，其杀菌效率接近。超高温灭菌乳通常采取的灭菌条件为137、4s。一般灭菌乳成品的商业标准为：不得超过1/1000孢子数。例如假设我们要加工10 000L的产品，其中含耐热芽孢100cfu/ml，假设灭菌效率SE为8，则整批产品中的残留芽孢数为：10 000100/108=10个 液态奶生产技术 通过超高温加工，整批产品中将有10个芽孢残存。如将产品在理想的无菌灌装状态下分装于10 000个1L容器中，这10个芽孢我们假设代表着10个含有单个芽孢的容器，或者说10 000个容器中含有10个芽孢。我们再假设残存的每个芽孢在条件适宜时足以使产品变质，因此每个容器含有1/1 000个芽孢就等于1 000个容器中含有1个芽孢，因此就导致1000个产品中有1个变质，或者说是有0.1%的产品变质。这就是我们通常所说的0.1%胀包率。液态奶生产技术 2.超高温灭菌的方法 超高温加工是指将产品加热到135142保持几秒钟，然后冷却到一定温度后再进行无菌灌装。由于采用了超高温瞬时加工工艺，因而在保证灭菌效率的同时降低了产品的化学变化。超高温瞬时灭菌法，具有卫生、平安、快捷等优点。基于各种因素设计出了不同类型的超高温加工系统，这些加工系统虽都能生产出令人满意的产品，但每种系统又各具特点，应用范围有所不同。常用的有以下两种方法。液态奶生产技术 1直接蒸汽加热法 即牛乳先经预热后，有蒸汽直接喷入牛乳中或牛乳喷入蒸汽中两种方式，使乳在瞬时被加热到140，然后进入真空室，由于蒸发立即冷却，最后在无菌条件下进行均质、冷却。牛乳变化大致如下：原料乳5预热至75蒸汽直接加热至140保温4s冷却至76均质压力1525MPa冷却至20无菌贮罐无菌包装液态奶生产技术 2 间接加热法 间接加热系统根据热交换器传热面的不同可分为板式热交换系统和管式热交换系统，某些特殊产品的加工使用刮板式加热系统。即原料乳在板式或管式热交换器内被前阶段的高温灭菌乳预热至66同时高温灭菌乳被新进乳冷却，然后经过均质机，在1525MPa的压力下进行均质。之后进入板式或管式热交换器的加热段，被热水系统加热至137，进入保温管保温4s，然后进入无菌冷却，由137降到76，最后进入回收阶段，被5左右的新进乳冷却至20，进入无菌贮藏罐。牛乳温度变化大致如下：原料乳5预热至66加热至137保温4s水冷却至76均质压力1525MPa被新进乳5冷却至20无菌贮罐无菌包装液态奶生产技术 产品在加热过程中是不能沸腾的，因为产品沸腾后所产生的蒸汽将占据系统的流道，从而减少了物料的灭菌时间，使灭菌效率降低。在间接加热系统中，沸腾往往产生于灭菌段。为了防止沸腾，产品在最高温度时必须保持一定的背压使其等于该温度下的饱和蒸汽压。由于产品中水分含量很高，因此这一饱和蒸汽压必须等于灭菌温度下的饱和蒸汽压，135下需保持0.2MPa的背压以防止料液沸腾，150则需0.375MPa的背压。经验介绍，生产中背压设置至少要比饱和蒸汽压高0.1MPa。所以，在超高温板式热交换器的灭菌段就需要保持0.4MPa的背压。图2-9所示为以板式热交换器为基础的典型流程图。图2-10为以管式热交换器为基础的典型流程图。液态奶生产技术图2-9 以板式热交换器间接加热的间接超高温灭菌系统示意图1平衡槽；2供料泵；3板式热交换器；4均质机；5蒸汽喷射头；6保持管；7无菌缸；8无菌灌装 液态奶生产技术图2-10 以管式热交换器为基础的间接超高温灭菌系统示意图1平衡槽；2供料泵；3管式热交换器31.预热段、32.中间冷却段、33.加热段、34.热回收冷却段、35.启动冷却段；4热水系统；5保持管；6闪蒸管；7均质机；8无菌包装机；9CIP液态奶生产技术 间接加热类型的超高温灭菌设备生产能力可高达30000L/h，标准化后的牛乳由储存罐泵送至超高温灭菌系统的平衡槽1，由此经供料泵2送至板式热交换器的热回收段。在此段中，标准乳被已经UHT处理过的乳加热至75，同时，UHT乳被冷却。预热后的标准乳随即在1825MPa的压力下均质均质机4。均质后的标准乳继续到板式热交换器的加热段被加热至137，加热介质为一封闭的热水循环，通过蒸汽喷射头5将蒸汽喷入循环水中控制温度。加热后，标准乳流经保温管6，保温管的容量保证保温时间为4s。液态奶生产技术 最后，进入冷却段，首先与循环热水的换热，随后与进入系统的冷标准乳换热，离开热回收段后，标准乳完全变成UHT乳，直接连续流到无菌包装机或流向一个无菌罐作中间储存。以管式热交换器为基础的间接超高温灭菌设备其加工远离与板式热交换器超高温灭菌设备基本相同。管式热交换器可以串联或并联连接，形成一完整的最正确系统，以完成加热和冷却的任务。液态奶生产技术2.2.3 无菌灌装 UHT灭菌乳多采用无菌包装。经过超高温灭菌生产出的商业无菌产品，是以整体形式存在的。必须分装于单个的包装中才能进行储存、运输和销售，使产品具有商业价值。因此，无菌灌装系统是生产超高温灭菌乳不可缺少的。所谓的无菌包装是将杀菌后的牛乳，在无菌条件下装入事先杀过菌的容器内，该过程包括包装材料或包装容器的灭菌。由于产品要求在非冷藏条件下具有长货架期，所以包装也必须提供完全防光和隔氧的保护。这样长期保存鲜奶的包装需要有一个薄铝夹层，其夹在聚乙烯塑料层之间。无菌包装的UHT灭菌乳在室温下可储藏6个月以上。液态奶生产技术 1.包装容器的灭菌方法 用于灭菌乳包装的材料较多，但生产中常用的有复合硬质塑料包装纸、复合挤出薄膜和聚乙烯PE吹塑瓶。容器灭菌的方法也有很多，包括物理法紫外线辐射、饱和蒸汽和化学试剂法过氧化氢H2O2。液态奶生产技术 1紫外线辐射灭菌 波长2537nm的紫外线，具有很强的杀菌力。杀菌原理是细菌细胞中的DNA直接吸收紫外线而被杀死。因此，紫外线杀菌灯在乳品工厂被广泛采用。主要用于空气杀菌。其缺点为只对照射的外表有杀菌效果。紫外线对牛乳的透过力低，照射后与可见光线接触时局部菌体细胞有复活，所以，紫外线对牛乳的杀菌，一直没有成功。紫外线也可对包装材料外表进行杀菌，但结果不令人满意，原因是如何保证辐射强度在整个中均匀一致，如何对不同形状的包装容器进行良好的灭菌，如何排除灭菌过程中灰尘及赃物对细菌的保护作用等。假设将紫外线与H2O2结合起来使用，灭菌效果会更好。液态奶生产技术 2饱和蒸汽灭菌 饱和蒸汽灭菌是一种比较可靠、平安的灭菌方法。3双氧水H2O2灭菌 由于双氧水的强氧化作用，使微生物包括芽孢破坏，而且处理后容易排除。因此，这种方法被广泛采用。与热灭菌过程一样，H2O2灭菌的主要影响因素也是时间和温度。总体来说，目前双氧水灭菌系统主要有两种，一种是将H2O2加热到一定温度，然后对包装盒或包装材料进行灭菌。这种灭菌一般在H2O2水槽中进行。另一种是将H2O2均匀地涂布或喷洒于包装材料外表，然后通过电加热器或辐射或热空气加热蒸发H2O2，从而完成灭菌过程。用于这种灭菌的H2O2中一般要参加外表活性剂以降低聚乙烯的外表张力，使H2O2均匀分布于包装材料外表。真正的灭菌过程是在H2O2加热和蒸发的过程中进行的。由于水的沸点低于H2O2的，因此灭菌是在高温、高浓度的H2O2中和很短时间内完成的。在实际生产中，H2O2的浓度一般为30%35%。液态奶生产技术 2.无菌灌装系统的类型 无菌灌装系统形式多样，但究其本质不外乎包装容器形状的不同、包装材料的不同和灌装前是否预成型。无菌纸包装系统广泛应用于液态乳制品，纸包装系统主要分为两种类型，即包装过程中的成型和预成型。包装所用的材料通常是纸板内外都覆以聚乙烯，这样包装材料能有效地阻挡液体的渗透，并能良好地进行内、外外表的封合。为了延长产品的保质期，包装材料中要增加一层氧气屏障，通常要复合一层很薄的铝箔，如聚乙烯/纸/聚乙烯/铝箔/聚乙烯/聚乙烯等复合包装材料。纸 卷 成 型 包 装 系 统 是 目 前 使 用 最 广 泛 的 包 装 系 统。包 装材 料 由 纸 卷 连 续 供 给 包 装 机，经 过 一 系 列 成 型 过 程 进 行 灌 装、封 合 和 切 割。纸 卷 成 型 包 装 系 统 典 型 的 包 装 机 为TBA/3型 图2-11、TBA/19、TBA/21、TBA/22型图2-12。液态奶生产技术图2-11 典型的TBA/3型包装1纸卷；2纵封帖条；3辊轮；4对压辊轮；5纵封加热器；6导轮；7加热器；8液位控制；9罐注管；10横封；11终端成型处液态奶生产技术图2-12 典型的TBA/19、TBA/21、TBA/22型包装机灌装原理 液态奶生产技术 3.灭菌乳在加工和储藏过程中的质量变化 适宜的灭菌工艺主要需考虑从微生物和酶的角度来到达理想的商业无菌，同时要尽量减轻对产品及其质量特性的不良影响。生产灭菌牛乳采用的高温处理，会使产品产生一系列的物理化学变化见表2-7。灭菌牛乳的稳定性主要受产品在储藏过程中发生的一些物理变化的影响，这些物理的变化主要包括：蛋白质的沉积、脂肪的别离、胶凝作用等。这些变化可能会明显地影响产品的感官质量特性，但影响的程度可以通过调整加工工艺和储藏条件来控制。脂肪别离可通过均质条件和热处理条件来控制；蛋白质的沉积可通过改善生产的单元操作