第二章第3节超高温灭菌乳的生产课件.ppt

第三节 超高温灭菌乳和瓶装灭菌乳的生产,一、概述 1、灭菌乳概念,第三节 超高温灭菌乳和瓶装灭菌乳的生产,一、概述 2、灭菌乳生产有两种方法,灌装后灭菌，称瓶装灭菌法，产品称瓶装灭菌乳；超高温瞬间灭菌（Ultra High Temperature，UHT）处理。,一、概述 3、灭菌乳的基本要求,加工后产品的特性应尽量与其最初状态接近； 贮存过程中产品质量应与加工后产品的质量保持一致。,二、UHT乳生产工艺及工艺要点,工艺流程：原料乳验收 贮存 预热 均质 预杀菌 闪蒸 冷却 贮存 超高温瞬时灭菌 无菌灌装 贴吸管 装箱 入库 保温实验 出厂分销,管式热交换器为基础的间接UHT系统,（一）原料乳验收感官指标理化指标安全指标生物学指标,（二）贮存,使用不锈钢保温奶罐，温度8，一般控制在4，要求贮存最长时间24h。1、预热：6585目的：（1）可以进行热回收（2）某些加工工艺需要预热。,2、均质根据均质机放置的位置可将均质分为：无菌均质和非无菌均质（有菌均质）,3.预杀菌灭菌前的巴氏杀菌进料温度8，杀菌温度控制在8590,1015s.,4、闪蒸（急剧蒸发）定义：将热溶液的压力降到低于溶液温度下的饱和压力，则部分水将在压力降低的瞬间沸腾汽化。实施方法：喷洒工艺参数：真空度为0.086MPa，出闪蒸温度为3050，进闪蒸温度为8590,5、冷却、贮存冷却：冷却至出料温度5贮存：保温不锈钢奶罐贮存，温度8,（三）、超高温瞬时灭菌,1.灭菌的基础理论目的：杀死微生物，达到理想化状态一般用耐热芽孢的杀菌效率（SE）衡量一台杀菌机的杀菌效果。,2、UHT灭菌乳的温度时间选择最佳温度时间组合：135137. 4s。,3.UHT灭菌加工的类型根据热源和热交换分类： 刮板式加热 间接加热： 板式加热 蒸汽和热水加热 管式加热 直接加热 直接喷射 直接混注电加热：电导加热、间接电加热、摩擦加热,（四）无菌灌装,灭菌后的牛奶有两种走向： 1、直接进行灌装 2、放入无菌罐暂存后灌装,无菌罐的作用：1、缓冲料液2、满足两种产品同时包装的需要3、给灌装机提供稳定的背压,（五）贴吸管、装箱、入库目的：一个密闭的空间隔离微生物，保证有效的理化性质和卫生标准。,（六）保温实验定义：是将产品在微生物最适生长温度下保持一定的时间之后进行各项检测。主要从以下几个方面：1、鉴定耐热芽孢的存活。2、模仿货架期产品变化状态。UHT灭菌乳：温度361，时间为10d保温实验合格的产品才能上市,三、瓶装灭菌乳加工（一）工艺流程,（二）对原料乳的要求1. 对原料乳理化特性的要求（1）蛋白的热稳定性 通过75%的酒精试验。（2）异常乳 主要是指乳房炎乳。细菌含量 高，产生大量的蛋白酶，有些相当耐热。,（二）对原料乳的要求 2、原料乳中微生物的种类及含量的要求 （1）芽孢数 嗜中温芽孢和嗜热芽孢。 （2）细菌数,原料中如含有过高的细菌，其代谢将产生各种脂肪酶和蛋白酶，其中有些酶是相当耐热的，尤其是嗜冷菌产生的酶类。,（三）预处理技术要求 即净乳、冷却、贮乳、标准化、预热均质等,（四）装瓶、封口 常用的是玻璃瓶和塑料瓶两种包装方式,（五）杀菌 1. 一段灭菌,牛乳先预热到约80，然后灌装到干净的、加热的瓶子中，瓶子封好盖后放入杀菌器，在110120温度下灭菌1040min。,（五）杀菌 2. 二段灭菌,牛乳在130140预热220s，此预热可在管式或板式热交换器中靠间接加热办法进行或者用蒸汽直接喷射牛乳，当牛乳冷却到80后，灌装到干净的、热处理过的瓶子中，封盖后再入灭菌器进行灭菌。,（五）杀菌 3. 连续式灭菌,牛乳在装瓶封口后，经连续工作的灭菌器灭 菌，可采用一段灭菌，也可采用二段灭菌。奶瓶缓慢地通过杀菌器中的加热区和冷却区往前输送；温度和停留时间相对应。,（六）冷却、贮存,及时进行冷却。乳通过冷却区段时已降至4。另可用冷排或其它方法将乳冷却至24。及时分送给消费者。冷却后的牛乳应直接分装；如不能立即发送时，也应贮存于5以下的冷库内。,无菌包装,一、概述,概念：灭菌乳不含细菌，包装时应严加保护，使不再被细菌污染。这种包装方法叫无菌包装。无菌包装要求：（重点是达到三无菌状态原料无菌、包装容器无菌、生产设备无菌）,无菌包装具体 要求：,（3）在灌装过程中，产品不能受到来自任何设备表面或周围环境的污染。（4）若采用盖子封合，封合前必须立即灭菌（5）封合必须在无菌区域内进行，以防止微生物污染。,（1）包装容器和封合的方法必须适于无菌灌装，封合后的容器在贮存和分销期间必须能阻挡微生物透过，具有阻止产品发生化学变化的特性。（2）容器内表面在灌装前必须经过灭菌。,二、包装容器的灭菌方法,（一）热杀菌方式 饱和蒸汽灭菌 热处理+双氧水（H2O2）灭菌,现在人们多用双氧水与热处理相结合的灭菌方法。,二、包装容器的灭菌方法,（二）双氧水（H2O2）灭菌H2O2灭菌的主要因素也包括时间和温度。1.一种是将H2O2加热到一定温度，然后对包装盒或包装材料进行灭菌。一般在H2O2水槽内进行。2.是将H2O2均匀地涂布或喷洒于包装材料表面，然后通过电加热器或辐射或热空气加热蒸发H2O2，从而完成杀菌过程。,二、包装容器的灭菌方法,（三）紫外线辐射灭菌最适合致死微生物的紫外线的波长是250nm。（四）H2O2与紫外线联合灭菌在加热和不加热情况下结合紫外线辐射后H2O2灭菌效率比它们各自单独使用的灭菌效率之和大很多。,三、无菌灌装系统的类型,（一）纸卷成形包装系统（二）预成形纸包装系统（三）吹塑成形瓶装无菌包装系统,四、无菌灌装机与超高温加工系统的结合,首先要保证无菌输送；同时为降低加工成本要保证最大限度地使用单个设备，也就是说每个热处理系统可以连接一种以上的灌装机以加工和包装不同类型、容积的产品。,最简单的结合方法是超高温系统与无菌灌装直接相连，较复杂的设计是在系统中间安装无菌平衡罐。,四、无菌灌装机与超高温加工系统的结合,1. 超高温系统与无菌灌装机直接相连,四、无菌灌装机与超高温加工系统的结合,优缺点：可将细菌污染的危险性降到最低。其灵活性较差。包装形式比较单一。单台灌装机相连的生产能力较低。,其生产能力决定于灌装机！,四、无菌灌装机与超高温加工系统的结合,工艺设计：为提高生产能力，可安装多台灌装机并配以不同的容积包装盒。超高温系统中要采用变速均质机，以提高加工的灵活性。,四、无菌灌装机与超高温加工系统的结合,灌装机内置小型或大型无菌平衡罐这种系统主要适用于非连续性灌装机的生产,无菌罐必须是能灭菌的。罐内产品的顶隙要通入无菌过滤空气以保持无菌状态。小型无菌罐使非连续性的灌装机与连续性的超高温系统得以匹配。,四、无菌灌装机与超高温加工系统的结合,大型无菌平衡罐的使用,特点：使生产的灵活性大大提高，灌装机和灭菌机可以相对独立地操作，互不影响。,作用：若灌装机停机，则灭菌机可继续操作，直至灌满无菌罐；若灭菌机停止生产（如中间清洗），而灌装机仍可以利用无菌罐内贮存的物料继续工作。,第四节 含乳饮料的加工,一 、概念：含乳饮料是指以新鲜牛乳为原料（含乳30%以上），加入水与适量辅料如可可、咖啡、果汁和蔗糖等物质，经有效杀菌制成的具有相应风味的含乳饮料。根据国家标准，乳饮料中的蛋白质及脂肪含量均应大于1%。,种类： 通常分两类，即 配制型含乳饮料 发酵型含乳饮料,二、配制型含乳饮料,（一）、中性含乳饮料,概念：中性含乳饮料又称风味含乳饮料，一般以原料乳或乳粉为主要原料，然后加入水、糖、稳定剂、香精和色素等，经热处理而制得。,1、中性含乳饮料加工工艺流程,糖溶液可可 超高温灭菌 原料乳或乳粉 验收或还原 巴氏杀菌 冷却 配料 超高温灭菌 稳定剂、香精、色素 无菌灌装 常温下销售 灌装 包装内灭菌 冷却 常温下销售 中性含乳饮料工艺流程,2、加工过程的质量控制点,验收。一般原料乳酸度应小于18T，细菌总数最好应控制在20万cfuml以内。对超高温产品来说，还应控制乳的芽抱数及耐热芽抱数。若采用乳粉还原来生产风味乳饮料，乳粉也必须符合标准后方可使用。 还原。首先将软化的水加热到指4550，然后通过乳粉还原设备进行乳粉的还原，待乳粉完全溶解后，停止罐内的搅拌器，在此温度下水合2030min。 巴氏杀菌。待原料乳检验完毕或乳粉还原后，先进行巴氏杀菌，同时将乳液冷却至4。,配料。根据配方，准确称取各种原辅料。糖处理，一种方法是用奶溶糖进行净乳，另一种是先将糖溶解于热水中，95下保持1520min，冷却再经过滤后泵入乳中。蔗糖酯溶于水后加入。若采用优质鲜乳为原料，可不加稳定剂。但大多数情况下采用乳粉还原时，则必须使用稳定剂。最后加入香精，充分搅拌均匀。 均质。各种原料在调和罐内调和后，用过滤器除去杂物，进行高压均质，均质压力1015MPa。 超高温灭菌。与UHT乳一样，通常采用137，4s。在超高温灭菌设备内应包括脱气和均质处理装置。通常均质首先进行脱气，脱气后温度一般为7075，然后再均质。,（二）、酸性含乳饮料,1、概念,特点： 根据国家标准，这种饮料的蛋白质含量应大于1%，因此它属于含乳饮料的一种。,是指以原料乳或乳粉、糖、稳定剂、香精、色素等为原料，用乳酸、柠檬酸或果汁将牛乳的pH调整到酪蛋白的等电点（pH4.6）以下（一般为pH3.74.2）而制成的一种含乳饮料。,2、调配型酸性含乳饮料的加工工艺 1）配料及加工工艺流程 典型的调配型酸性含乳饮料的配料成分 乳粉 3% 12% 果汁或果味香精适量 稳定剂 0.35% 0.6% 柠檬酸 调 pH 3.8 4.0柠檬酸钠 0.5% 典型的调配型酸除含乳饮料的成品标准：脂肪1.0% 糖12% 蛋白质1.0% 总固形物 15%,酸性含乳饮料加工工艺流程,糖溶液可可 超高温灭菌 原料乳或乳粉 验收或还原 巴氏杀菌 冷却酸化 配料 超高温灭菌 稳定剂、香精、色素 无菌灌装 常温下销售 灌装 包装内灭菌 冷却 常温下销售 酸性含乳饮料工艺流程,液态奶生产技术,2）加工过程中的质量控制点。 a.乳粉的还原：用大约一半的绷左右的软化水来溶解乳粉，确保乳粉完全溶解。 b.稳定剂的溶解方法：将稳定剂与为其质量5扭倍的白砂糖预先干混，然后在高速搅拌下（25003000r/min），将稳定剂和糖的混合物加入到 70左右的热水中打浆溶解，经胶体磨分散均匀。 c.混料：将稳定剂溶液、剩余白砂糖及其他甜味剂，加入到原料乳或还原乳中，混合均匀后，进行酸化。 d.酸化：酸化过程是调配型酸性含乳饮料生产中最重要的步骤，成品的品质取决于调酸过程。,液态奶生产技术,为了得到最佳的酸化效果，酸化前应将牛乳的温度降至20以下。 为保证酸溶液与牛乳充分均匀地混合，混料罐应配备高速搅拌器，同时酸味剂用软化水稀释（ 10 20溶液）缓慢地加入或泵入混料罐，通过喷洒器以液滴形式迅速，均匀地分散于混合料液中。加酸液浓度太高或过快，会使酸化过程形成的酪蛋白颗粒粗大，产品易出现沉淀现象。 为了避免局部酸度偏差过大，可在酸化前在酸液中加入一些缓冲盐类如 柠檬酸钠等。 为保证酪蛋白颗粒的稳定性，在升温及均质前，应先将牛乳的PH降至40以下。,液态奶生产技术,e.调和：酸化过程结束后，将香精、复合微量元素及维生素加入到酸化的牛乳中，同时对产品进行标准化定容。 f.杀菌：由于调配型酸性含乳饮料PH一般在3.84.2，因此它属于高酸食品，其杀茵的对象为霉菌和酵母菌，采用137，4s的杀菌条件。杀茵设备中一般都有脱气和均质处理装置，常用均质压力为20MPa。 对于包装于塑料瓶中的调配型酸性含乳饮料来说，通常在灌装后，再采用9598，3045min的水溶杀菌，然后快速冷却至20分装。,液态奶生产技术,3、影响调配型酸性含乳饮料质量的因素 a.原料乳及乳粉质量：要生产高品质的调配型酸性含乳饮料，必须使用高品质的乳粉或原料乳。乳粉还原后应有好的蛋白质稳定性，乳粉的细菌总数应控制在10 000cfug。 b.稳定剂的种类和质量：调配型酸性含乳饮料最适宜的稳定剂是果胶或其他稳定剂的混合物。考虑到成本问题，通常使用一些胶类稳定剂，如耐酸性羧甲基纤维素（CMC）、黄原胶和海藻酸丙二醇酯（PGA）等。在实际生产中，二种或二种以上稳定剂混合使用比单一使用效果好，使用量根据酸度、蛋白质含量的增加而增加。在酸性含乳饮料中，稳定剂的用量一般在1以下。,液态奶生产技术,c.水的质量：若配料使用的水碱度过高，会影响饮料的口感，也易造成蛋白质沉淀、分层。一般要求对水进行软化处理。 d.酸的种类：调配型酸性含乳饮料可以使用柠檬酸，乳酸和苹果酸作酸味料，且以用乳酸生产出的产品质量最佳，但由于乳酸为液体，运输不便，价格较高，因此一般采用柠檬酸与乳酸的混合酸溶液作酸味料。,液态奶生产技术,4、成品稳定性的检查方法。 a.在玻璃杯的内壁上倒少量饮料成品，若形成了像牛乳似的、细的，均匀的薄膜，则证明产品质量是稳定的。 b.取少量产品放在载玻片上，用显微镜观察。若视野中观察到的颗粒很小而且分布均匀，表明产品是稳定的；若观察到有大的颗粒，表明产品在储藏过程中是不稳定的。 c.取10ml的成品放入带刻度的离心管内，经2 800r/min转速离心 10min。离心结束后，观察离心管底部的沉淀量。若沉淀量低于1%，证明该产品稳定；否则产品不稳定。,液态奶生产技术,5、生产中常见的质量问题。 1）沉淀及分层。 a.选用的稳定剂不合适，选用稳定剂不合适即所选取稳定剂在产品保质期内达不到应有的效果。为解决此问题，可考虑采用果胶或其他稳定剂复配使用。一般采用纯果胶时，用量为0.35% 0.60%，但具体的用量和配比必须通过实验来确定。 b.酸液浓度过高：调酸时，若酸液浓度过高，就很难保证在局部牛乳与酸液能良好地混合，从而使局部酸度偏差太大，导致局部蛋白质沉淀。解决的方法是酸化前，将酸稀释为10%或20%的溶液，同时，也可在酸化前，将一些缓冲盐类如柠檬酸钠等加入到酸液中。,液态奶生产技术,c.混料罐内搅拌器的搅拌速度过低：搅拌速度过低，就很难保证整个酸化过程中酸液与牛乳能均匀地混合，从而导致局部pH过低，产生蛋白质沉淀。因此，为提高生产高品质的调配型酸性含乳饮料，应配备带有高速搅拌器的配料罐。 d.调酸过程中加酸过快：加酸速度过快，可能导致局部牛乳与酸液混合不均匀，从而使形成的酪蛋白颗粒过大，且大小分布不匀。采用正常的稳定剂用量，就很难保持酪蛋白颗粒的悬浮，因此整个调酸过程加酸速度不易过快。 2)产品口感过于稀薄 有时生产出来的酸性含乳饮料喝起来像淡水一样，造成此类问题的原因可能是乳粉热处理不当或最终产品的总固形物含量过低、甜酸比例不当所致。,三、发酵型含乳饮料,（一）发酵型的酸性含乳饮料 发酵型的酸性含乳饮料在国内通常称为“乳酸菌饮料”或“酸乳饮料”。发酵型的酸性含乳饮料为通常以牛乳或乳粉，果菜汁或糖类为原料，添加或不添加食品添加剂与辅料，经杀菌、冷却、接种乳酸菌发酵剂培养发酵，然后经稀释而制成的活性（非杀菌型）或非活性（杀菌型）的饮料。,（二）乳酸菌饮料,1、乳酸菌饮料加工工艺二种方法,1）先将牛奶进行乳酸菌发酵，制成酸奶，然后根据配方加入糖、稳定剂、水等物质，经混合、标准化后直接灌装或经加热处理后再灌装。2）先按乳酸菌饮料的配方，将所有原料混合在一起，然后再经乳酸菌发酵，并直接灌装或经热处理后再灌装。,一般生产厂家采用第一种方法生产乳酸菌饮料，乳酸菌饮料典型的配方如下： 酸乳 30%45% 乳酸 0.1% 糖 10% 香精 0.15% 果胶 0.4% 水 果汁 6% 乳酸菌饮料典型的成品标准如下：蛋白质 1.0%1.5% 稳定剂 0.4%0.6%脂肪 1.0%1.5% 总固体 15%16%糖 10% pH 3.84.2,工艺流程,液态奶生产技术,（3）加工过程中的质量控制。 a.乳粉的还原（详见风味乳饮料加工工艺）。 b.发酵前原料乳成分的调整：因为牛乳中的蛋白质含量会直接影响到酸乳的黏度、组织状态及稳定性，故建议发酵前将配料中的非脂乳固体含量调整到15%左右，这可通过添加脱脂乳粉或蒸发原料乳或超滤或添加乳清粉来实现。 c.脱气、均质和巴氏杀菌：如果原料乳中空气含量高或是使用乳粉作原料，建议均质前先对产品进行脱气，否则产品内空气过多，容易损坏均质头。均质的主要目的是防止脂肪上浮，改进酸乳的黏度、稳定性及防止乳清分离。均质机通常配置于巴氏杀菌系统中，均质温度为7075，均质压力为20MPa。,液态奶生产技术,d.发酵过程使用的乳酸菌菌种：在生产中使用的菌种包括嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌、保加利亚乳杆菌、双歧杆菌等。最常使用的是嗜热链球菌和保加利亚杆菌的混合菌种，比例为1：1。 e.发酵剂制备：生产中使用的发酵剂见酸乳加工中菌种的制备。 f.发酵过程的控制：见酸乳的加工。发酵过程结束后，根据对最终产品的动度要求，选用合适的泵来输送酸乳。 g.配料：发酵过程完成后，可根据配方进行配料，一般乳酸菌饮料的配料中包括乳、甜味剂、稳定剂、酸味剂、香精等。 h.灭菌：灭菌系统一般都包括脱气和均质，脱气后物料温度可达7075，均质压力为20MPa与5MPa。对超高温乳酸茵饮料来说，常采用110以上，4s的条件。生产厂家可根据自己的实际情况，对杀菌条件相应的调整。,液态奶生产技术,2、影响乳酸菌饮料质量的因素 原料乳及乳粉质量。乳酸菌饮料的生产必须使用高质量的原料乳或乳粉，原料乳或乳粉中细菌总数应低且不含抗生素。 稳定剂的种类及质量。对乳酸菌饮料来说，最佳的稳定剂是果胶或与其他胶类的混合物。,液态奶生产技术,果胶的性质：果胶起到稳定作用的前提条件是它能完全溶解，而保证它完全溶解的首要条件是它能均匀分散于溶液中，不结块。一旦结块，胶类物质非常难溶于水。通常果胶在出为4时稳定性最佳。糖的存在对果胶能起到一定的保护作用。 果胶的种类：果胶分为低酯果胶和高酯果胶两种，对酸性含乳饮料来说，最常使用的是高酯果胶，因为它能与酪蛋白反应，并附着干酪蛋白颗粒的表面，从而避免在调酸过程中在pH46以下时，酪蛋白颗粒因失去电荷而相互聚合产生沉淀。,液态奶生产技术,果胶的用量：果胶的用量由下列因素决定： a蛋白质含量：一般来说，蛋白质含量越高，果胶用量也应相应提高，当蛋白质较低时，果胶用量可以减少，但不是成比例地减少。 b酪蛋白颗粒的大小：不同的加工工艺使酪蛋白形成的颗粒的体积不同。若颗粒过大，则需要使用更多的果胶去悬浮；若颗粒过小，由于小颗粒具有相对大的表面积，故需要更多的果胶去覆盖其表面，果胶用量应增加。 c产品热处理强度：一般来说，产品热处理强度越高，果胶含量也应越高。 d产品的保质期：产品所需的保质期越长，稳定剂用量也越多。,液态奶生产技术,果胶的溶解：要使果胶发挥应有的稳定作用，必须保证果胶能完全分散并溶解于溶液中。 发酵过程。由于酪蛋白颗粒的大小是由发酵过程以及发酵以后加热处理情况所决定，因此，发酵过程控制的好坏直接影响到产品的风味、黏度和稳定性。 均质效果。为保证稳定剂起到应有的稳定作用，必须使它均匀地附着干酪蛋白颗粒的表面。要达到此效果，必须保证均质机工作正常并采用正确的均质温度和压力。,液态奶生产技术,3、乳酸菌饮料成品稳定性的检查方法 酸乳饮料成品稳定性检查方法与调配型酸性含乳饮料相同。 4、乳酸菌饮料生产中常见的质量问题 1）沉淀及分层。乳酸菌饮料中的分散粒子乳蛋白很不稳定，容易凝集沉淀。严重时，乳蛋白沉淀，上层离浆成为透明液。,液态奶生产技术,a所用稳定剂不合适或稳定剂用量过少。一般乳酸菌饮料主要用果胶为稳定剂，并复配少量其他胶类。加大分散媒的黏度系数。 b稳定剂溶解不好，没有完全均匀地分散于乳酸菌饮料中。 c发酵过程控制不好，所产生的酪蛋白颗粒过大或太小，分布不均匀。 d均质效果不好。用镜检、凝集稳定性实验和粒度分散检查等来检查均质效果，并根据试验结果来定出均质条件。通过仔细检查均质机及均质温度、压力来解决此问题。尽量缩小蛋白粒子和分散媒的密度差。,液态奶生产技术,2）产品口感过于稀薄。 a所用原料组成有波动，从而造成最终产品成分有变化。 b发酵过程使用了不正当的发酵剂导致产品额外损失。 c配料计量不准确。 为了解决以上问题，生产胶应确认是否采用了合适的原料，发酵过程中是否使用了正确的菌种，在杀菌前检测产品的固形物含量是否符合标准。,