教学课件：第二篇乳制品加工工艺.ppt

第一章 乳制品加工工艺Dairy products processing,基础部分 巴氏杀菌乳与灭菌乳 发酵乳与酸乳 乳粉 冰淇淋 其他,1 基础部分,1.1 牛乳的成分及营养价值 1.1.1 概述牛乳的成分主要包括：水、脂肪、蛋白质、乳糖及灰分等。正常的牛乳中各种成分的组成大体上是稳定的，但受乳牛的品种、个体差异、泌乳期、年龄、饲料、季节、气温、挤奶状况及健康状况等因素影响而有所不同，其中变化最大的是脂肪，其次是蛋白质，乳糖和灰分含量相对比较稳定。,牛乳加工后各组分的名称：,1.1.2 乳脂肪 milk fat 乳脂肪约有99%的成分是甘油三酸酯，其脂肪酸组成随季节的变化有较大的变动，尤其是饲料。CH2OCOC15H31CHOCOC3H7CH2OCO(CH2)7.CH=CH(CH2)7CH3 牛乳脂肪酸的组成：饱和脂肪酸 约占6070%（软脂酸、硬脂酸和豆酸)不饱和脂肪酸 2530%（主要是油酸）多不饱和脂肪酸 约占4%（亚油酸和亚麻酸）,乳脂肪的特点：存在一些短链脂肪酸（4、6、8、10个碳原子），丁酸（在其他一般脂肪中不存在）占4%。短链脂肪酸的重要性：具有某些显著的特征气味，而这些气味对于形成某些乳制品，尤其是干酪的风味和气味是非常重要的；乳脂肪中含有相对丰富的短链脂肪酸，易消化，也可用来鉴别用其他脂肪掺假问题。,物理形式 牛乳是以脂肪球分散在包含非脂乳固体的水相中形成稳定的乳浊液形式存在的，脂肪几乎都是以小脂肪球的形式存在，脂肪球表面被脂肪球膜的蛋白和磷脂包裹着。脂肪球的直径在0.120m范围。在重力作用下，因为乳脂肪和水相之间密度的不同，造成脂肪球的大量上浮，形成稀奶油。,脂肪氧化 乳脂肪与空气中的氧、光线、金属铜等接触时，将发生氧化作用，从而产生所谓的脂肪氧化臭。乳脂肪的氧化发生在不饱和脂肪酸的双键位，产生一种令人不愉快的气味。因为乳制品一般不允许使用抗氧化剂，因此必须将加工的乳脂产品，如奶油和无水乳脂的氧化降低到最小程度。乳中存在的细菌，以及将牛乳加热至80以上，都有抗氧化作用，后者导致少量硫氢基合化物的形成。,非脂乳固体 no fat solid,牛乳总固形物=脂肪+非脂乳固体非脂乳固体包括：乳中的蛋白质、乳糖、无机盐、维生素和微量含氮化合物。,1.1.3 乳蛋白质 milk protein 乳蛋白质主要分为酪蛋白和乳清蛋白，两者都是非均一蛋白。定义：在20时调节脱脂乳的pH至4.6时从牛乳中沉淀的蛋白质称为酪蛋白；在同样条件下不沉淀的称为乳清蛋白。牛乳所含有的蛋白总量大约为3.3%(总氮6.38)，其中 酪蛋白2.5%，乳清蛋白0.6%，含氮化合物0.2%，属于非蛋白氮（如氨、游离氨基酸、尿素、尿酸、肌酸及膘呤碱等及少量含氮维生素中的维生素态氮）。,表 牛乳中主要蛋白质的分类,酪蛋白酪蛋白是一类磷酸蛋白，占牛乳真蛋白的80%左右，五种存在形式：S1、S2、-、-和-酪蛋白。主要以酪蛋白胶束(酪蛋白分子的聚集体)形式存在的。在酪蛋白胶束中存在一些无机盐，其中最重要的是钙，没有钙，胶束就会解体。酪蛋白胶束中的钙是以钙离子和胶体磷酸钙的形式存在。一般认为它是由-和-酪蛋白组成的、表面覆盖-酪蛋白的球形聚集体。酪蛋白胶束对乳的加工很重要，因为它不稳定，对pH值变化非常敏感，通过酸化和凝乳作用会沉淀或凝固。,凝乳可分为两个阶段：酪蛋白 酶 副酪蛋白+乳清月示副酪蛋白胶束 凝胶亚胶束伸出的链磷酸钙-酪蛋白,乳清蛋白 乳清蛋白主要有-乳球蛋白、-乳球蛋白、血清白蛋白、免疫球蛋白和月示胨。球状结构，乳清蛋白不会因为酸化和凝乳作用而沉淀，但加热至65或65以上就会开始变性（除月示胨外）。,1.1.4 乳糖 lactose乳中的糖类，由葡萄糖和半乳糖结合成的双糖。乳糖的结构式*游离苷羟基,乳糖的特性：是一种可降解的糖类，当乳受热时会发生美拉 德反应。甜度只有蔗糖的1/6。溶解度不大（约21g/100ml水），浓缩乳制品中会出现结晶。溶液中的乳糖以-型与-型的平衡混合物形式 存在的，当温度超过93.50时，过饱和溶液中形成-乳糖（无水物）结晶；而低于93.50时，形成-含水乳糖结晶。后者存在于乳糖以结晶形式存在的乳制品中。,乳糖经乳酸菌发酵产生乳酸。C12H22O11 乳酸菌 2C6H12O6 4C3H6O3 乳糖 葡萄糖、半乳糖 乳酸 可以被半乳糖苷酶水解为葡萄糖和半乳糖C12H22O11 乳糖酶 C6H12O6+C6H12O6 乳糖 葡萄糖 半乳糖,1.1.5 无机盐类 salts 牛乳中含有0.8%左右的无机盐，主要以Ca、Mg、K、Na、Cl、PO4、碳酸氢盐和柠檬酸盐的形式存在，还有其他一些微量元素的无机盐存在，如Cu、Zn、Fe。除了氯化物只以溶液形式存在，乳中主要的无机盐均以两种形式存在：可溶的和胶体的，可溶性的钾、钠和氯化物主要是以离子形式存在，钙、镁小部分呈离子状态，大部分与酪蛋白、柠檬酸、磷酸结合呈胶体状态，磷是磷蛋白（酪蛋白）、磷脂及有机磷酸脂的成分。乳中90%以上的钾和钠是可溶性的，而钙和镁却只有35%是可溶性的。,1.1.6 乳中的维生素 vitamin牛乳中含有几乎所有的维生素，特别是VB2含量很丰富，但VD的含量不多。具体：脂溶性维生素（维生素A、D、E、K）水溶性维生素（维生素B1、B2、B6、叶酸、B12、C）各种维生素的热稳定性不同，VC热敏感性特强，而VB2、VA、VD等对热稳定。泌乳期对乳中维生素含量有直接影响，如初乳中VA及胡萝卜素含量多于常乳中的。,1.1.7 乳中的酶 enzymes酶的来源：乳腺，来源于微生物的代谢产物。乳中酶的种类很多，但与乳制品生产密切相关的主要有水解酶类及氧化还原酶类。脂酶Lipase 膜脂酶和乳浆脂酶，影响较大的是（乳浆）脂酶，来自乳腺和微生物污染。脂酶经80/20s可完全钝化。乳脂肪对脂酶的热稳定性有保护作用。乳脂肪在脂酶作用下分解产生游离脂肪酸而带来脂肪分解臭。磷酸酶Phosphatase 磷酸酶经62.8/30min或72/15s被钝化，以此可用来检验巴氏杀菌乳杀菌是否彻底（磷酸酶试验）。,过氧化氢酶Catalase 主要来自白血球的细胞成分，特别是在初乳和乳房炎乳中。过氧化氢酶试验常作为检验乳房炎乳的手段之一。钝化条件：75/20min。过氧化物酶Peroxidase 主要来自白血球的细胞成分，是固有的乳酶。钝化条件：70/150min；75/25min；80/2.5s。还原酶deoxidiase 还原酶非固有乳酶，是微生物的代谢产物，数量与微生物污染的程度成正比，在微生物检验中常用来判断乳的新鲜程度。蛋白酶proteinase 耐热性强，80/10min可钝化，作用的最适pH8.0，能使蛋白凝固。,1-过氧化氢酶80%2-酸性磷酸酶99%3-过氧化物酶4-黄质氧化酶5-碱性磷酸酶6-脂酶,1.1.8 牛乳的营养价值表 巴氏杀菌乳提供的营养素（平均值）,1.2 牛乳的性质,1.2.1 乳的胶体分散体系,1.2.2 乳的理化性质Physical properties乳的物理性质是鉴定原料乳质量的重要依据。乳的色泽与光学性质新鲜牛乳一般呈乳白色或淡黄色。,乳的热学性质 冰点 牛乳冰点-0.53-0.55（平均-0.542）乳糖与盐类 冰点下降；掺水 冰点回升（掺水10%，冰点0.054）掺水量推算公式（仅对酸度在20oT以内的新鲜乳）：掺水量W=(C1C2)(100 S)C1其中，W 为生鲜牛奶中的掺水百分数，C1为正常牛乳测得的冰点，C2则为可疑掺水生乳测得的冰点，S为可疑牛奶总固形物的百分数。,沸点boiling point 在101kPa(1个大气压)下为100.55。乳在浓缩过程中沸点继续上升，浓缩至1/2V，沸点约上升到101.05。比热容specific heat 约为3.89kJ/(kg)。乳中主要成分的比热容（kJ/(kg)）：乳脂肪209，乳蛋白质2.09，乳糖1.26，盐类2.93。乳制品的比热容在乳品生产上有很重要的意义。,乳的电学性质电导（25）0.004 0.005s。氧化还原电势 Eh=+0.23+0.25V。乳的相对密度与密度density正常乳的相对密度平均为d=1.032正常乳的密度平均为D=1.030,乳的粘度viscidity与表面张力surface tension（20正常乳）平均为1.75mPas。随温度升高而降低，脂肪及蛋白质对影响最显著。加工中也会由于脱脂、杀菌、均质等处理而有所变化。牛乳的表面张力随温度升高而降低，随含脂率的降低而增大。20时为0.040.06N/m。表面张力与牛乳的气泡性、乳浊液状态、微生物生长、热处理、均质作用、风味等有关。,牛乳的酸度acidity“滴定酸度”是乳制品生产中最为常用的，我国乳、乳制品及其检验方法中规定酸度试验是以滴定酸度为标准的，用oT或乳酸百分率（乳酸%）表示。滴定酸度titration acidity（oT）定义：以酚酞为指示剂，中和100ml乳所消耗的0.1M标准NaOH溶液的毫升数。正常的新鲜牛乳的滴定酸度一般为1618 oT。乳酸%=*100%,pH是指用H+浓度指数表示的酸度，正常新鲜牛乳的pH为6.4 6.8，酸败乳或初乳的pH在6.4以下，乳房炎乳或低酸度乳pH在6.8以上。乳中酸度的来源 刚挤出的新鲜乳的酸度称为固有酸度或自然酸度；挤出后的乳，在微生物作用下由于发酵产酸而升高的酸度为发酵酸度；两者之和为总酸度。原料乳的酸度越高，对热的稳定性越差。乳的热值牛乳的热值为276J/100g,1.2.3 牛乳在热处理中的变化 1-加热臭 2-过氧化物酶钝化 3-磷酸酶钝化-褐变-酪蛋白凝固-芽孢菌杀灭-杀菌-结核菌杀灭-大肠菌群杀灭-未查明区UHT 高温瞬时杀菌（93.3瞬时）高温短时杀菌（71.7/15s）短时杀菌 低温保持式杀菌1860年的巴氏杀菌 瓶装杀菌,形成薄膜 40出现拉姆斯现象，胶体凝结 褐变反应 形成乳石 乳蛋白质的热变性 酪蛋白对热比较稳定，乳清蛋白容易发生热变性。酪蛋白在100以下加热，其化学性质没有什么变化，但对其物理性质却有明显影响。在乳清蛋白中，-乳白蛋白、-乳球蛋白及血清蛋白、免疫球蛋白的热稳定性依次递减。加热30min时，变性温度分别是：免疫球蛋白70，血清白蛋白74、-乳球蛋白90、-乳白蛋白96。,-乳球蛋白加热变性过程图解,酶的钝化 解脂酶 8085高温短时或超高温磷酸酶 62.8/30min或72/15s过氧化氢酶 75/20min过氧化物酶 70/150min 75/25min 80/2.5s,1.2.4 异常乳 生理异常乳 主要指初乳和末乳 微生物污染乳 原料乳被微生物严重污染产生异常变化，最常见的是酸败乳和乳房炎乳。化学异常乳 包括低成分乳、低酸度酒精阳性乳、冻结乳、风味异常乳及异物异常乳。,1.3 牛乳中的微生物 microorganism,1.3.1 牛乳中的微生物种类牛乳中存在是微生物有细菌、酵母和霉菌，以细菌在牛乳贮藏与加工中的意义最为重要。乳酸菌链球菌属、明串珠菌属、乳酸杆菌属丙酸菌，肠细菌，孢子杆菌，小球菌属，假单胞菌，产碱杆菌属，病原菌,1.3.2 牛乳在贮藏过程中微生物的变化室温下（1314/36h）微生物的生长过程可分为：抑制期、乳链球菌期、乳酸杆菌期、真菌期和脓化菌期。,牛乳中微生物污染途径：乳房内的微生物（小球菌、链球菌）挤乳过程（饲料、粪便、土壤、乳头清洗交叉污染、挤奶工本身带入）挤乳后1.3.3 乳中微生物的耐热性 大多数致病菌耐热性低，以结核菌最耐热。微生物耐热性的影响因素：菌种、菌龄、数量、基质的成分和性质、加热温度和时间等,思考题,1 牛乳的组成？各中成分的大概含量？2 名词解释：酪蛋白 乳清蛋白 滴定酸度3 如何理解“牛乳的胶体分散体系”？,2 巴氏杀菌乳与灭菌乳,2.1 巴氏杀菌乳 巴氏杀菌乳（pasteurised milk）是用优良的新鲜牛乳经净化、均质、杀菌和冷却后，以液体鲜乳状态，用塑料袋装或玻璃瓶装等形式的小包装，直接供给消费者饮用的商品乳。也称之为消毒乳或市乳（market milk）。根据脂肪含量的不同，可分为全脂乳、高脂乳、低脂乳、脱脂乳和稀奶油。巴氏杀菌乳的加工工艺流程：原料乳验收 预处理 预热均质 巴氏杀菌 冷却 灌装封口 装箱冷藏,原料乳的验收check and accept感官评定：包括牛乳的滋气味、清洁度、色泽等。理化指标：包括含脂率、蛋白质含量、杂质度、冰点、酒精试验、酸度、温度、相对密度、pH、抗菌素残量等。微生物指标：主要指细菌总数。其他如体细胞数、芽孢数、耐热芽孢数基嗜冷菌数等。（1994年欧共体修订的标准中规定原料乳中体细胞含量不得高于400 000个/ml。）,表 欧共体液态乳制品细菌总数的标准（1993）,酒精试验alcohol test 检查乳中蛋白质的稳定性，一般以72%（v/v）的中性酒精与原料乳等量混合摇匀，无凝块出现，则其滴定酸度不高于18oT。影响原料乳质量的主要因素：奶牛的品种和健康状况，牧场环境，饲料品质，清洗与卫生，乳的微生物总质量，化学药品残留量，游离脂肪酸，挤奶操作，贮存时间和温度等。优质牛乳中的细菌生长情况 单位：cfu/ml 贮存温度 刚挤出 24h后 48h后 72h后 4.4 4 000 4 000 5 000 8 000 15 4 000 1 600 000 33 000 000 326 000 000,2.1.2 预处理 pretreatment牛乳的净化 purify 净乳目的：除去乳中的机械杂质并减少微生物数量。可采用过滤净化（过滤筛网或双联过滤器）及离心净化（离心净乳机）。牛乳的冷却贮存牛乳净化后应立即冷却到4以下.目的：抑制微生物繁殖。冷却设备：板式换热器贮奶罐要有搅拌装置，搅拌的目的：使乳温均匀，防止脂肪上浮。,表4-2-3 牛乳的贮存温度与抗菌期的关系 表4-2-4 乳的贮存时间与冷却温度的关系,牛乳的标准化 standardization标准化的目的：使乳制品中脂肪与非脂乳固体的比值符合产品规格要求。标准化的方法：原料乳中脂肪含量不足添加稀奶油或除去部分脱脂乳；原料乳中脂肪含量过高添加脱脂乳或提取部分稀奶油。标准化计算：前提：需标准化的原料乳的脂肪和非脂乳固体含量，用于标准化的稀奶油或脱脂乳中脂肪和非脂乳固体含量均已知。,我国食品卫生标准规定,消毒乳的含脂率为3.0%。因此,凡不合乎标准的乳,都必须进行标准化。,稀奶油中非脂乳固体含量脱脂乳中非脂乳固体含量Ws、Ws1、Ws2、分别是原料乳、稀奶油、脱脂乳中非脂乳固体含量；WF、WF1、WF2、分别是原料乳、稀奶油、脱脂乳中脂肪含量；,原料乳中脂肪含量不足时，添加稀奶油R标准化乳中脂肪和非脂乳固体含量之比，m、mc、mS分别是原料乳、稀奶油和脱脂乳的质量Ws、Ws1、Ws2、分别是原料乳、稀奶油、脱脂乳中非脂乳固体含量；WF、WF1、WF2、分别是原料乳、稀奶油、脱脂乳中脂肪含量,1,原料乳中脂肪含量过高时，添加脱脂乳,S,例1：已知原料乳中脂肪：WF=8.5%、非脂乳固体：WS=21%，成品乳标准规定：R=0.4，用于标准化的稀奶油中脂肪：WF1=40%，脱脂乳中脂肪：WF2=0.2%，现有一吨原料奶，应如何进行标准化。,原料乳中脂肪：WF=8.5%、非脂乳固体：WS=21%脂肪/非脂乳固体：R0=8.5%/21%=0.404 成品乳标准规定：R=0.4,R0R原料乳中脂肪含量过高添加脱脂乳或提取部分稀奶油。稀奶油中脂肪：WF1=40%脱脂乳中脂肪：WF2=0.2%稀奶油中非脂乳固体WS1=WS（100-WF1）/100=21%(100-40%)/100=20.916%脱脂乳中非脂乳固体WS2=WS 100/(100-WF)=21%100/(100-8.5%)=21.017%每吨原料中应添加脱脂乳量（含脂0.2%）ms=1000(WF-WSR)/(WS2R-WF2)=1000(8.5%-21%0.4)/(21.017%0.4-0.2%)=12.195kg,例2：已知原料乳中脂肪：WF=8%、非脂乳固体：WS=21.5%，成品乳标准规定：R=0.4，用于标准化的稀奶油中脂肪：WF1=40%，脱脂乳中脂肪：WF2=0.2%，现有一吨原料奶，应如何进行标准化。,原料乳中脂肪：WF=8%、非脂乳固体：WS=21.5%脂肪/非脂乳固体：R0=8%/21.5%=0.37,R0R原料乳中脂肪含量不足添加稀奶油或除去部分脱脂乳稀奶油中脂肪：WF1=40%非脂乳固体含量WS1=WS（100-WF1）/100=21.5%(100-40%)/100=21.414%每吨原料中应添加稀奶油量（含脂40%）mc=1000(WF-WSR)/(WS1R-WF1)=1000(8%-21.5%0.4)/(21.414%0.4-40%)=2.1216kg,2.1.3 牛乳的均质Homogenisation均质的目的：对脂肪球进行机械处理，使其呈较小的脂肪球（1m）均匀一致地分散在乳中。二次均质:增强均质的效果，其本质是将一次均质后又重聚起来的脂肪球分开。均质压力：10-25Mpa，（一级1721MPa，二级3.55MPa）均质温度：5580均质化乳的特点：均一性、良好的风味、泡沫。,2.1.4 牛乳的巴氏杀菌 pasteurisation表4-2-5 乳品加工中主要的热处理分类,初次杀菌：将牛乳进行一定的低温加热处理，杀死低温菌营养体，延长牛乳在冷藏条件下的保存时间。在任何情况下，初次杀菌乳的磷酸酶试验都不应呈阴性。巴氏杀菌：目的是杀死所有的致病菌营养体。磷酸酶试验阴性。灭菌：目的是杀死所有能导致产品变质的微生物，使产品能在室温下贮存一段时间。,2.1.5 冷却、灌装、贮存和分销经巴氏杀菌的的牛乳应尽快冷却到5以下，然后进行灌装。冷却的原因是磷酸酶活化的问题。磷酸酶对热敏感，不耐热，易钝化（63/20min），但牛乳中含有可渗析的不耐热的抑制因子和不能渗析的耐热的活化因子。抑制因子在63/30min或72/15s的杀菌条件下不被破坏，所以能抑制磷酸酶恢复活力，而在82130加热时抑制因子被破坏。活化因子在82130能保持下来，因而能促进已钝化的磷酸酶再恢复其活力。所以高温短时杀菌乳在杀菌装瓶后必须立即在4下冷藏。在更高温度下，二者都被破坏，所以，超高温灭菌乳可在常温下保存。,温度和时间组合对细菌和酶的影响,包装材料应具备的特点：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、密封，有一定的抗压强度；便于运输；便于携带和开启；减少食品腐败和废物的产生；有一定的装饰作用。,包装形式：玻璃瓶、单层塑料袋或复合纸袋、塑料瓶、纸盒。玻璃瓶灌装包括两大主要步骤：脏瓶的清洗和消毒：准确定量和卫生灌装。巴氏杀菌乳的包装过程中应特别注意：避免二次污染（如包装材料、包装设备及包装环境的污染）尽量避免灌装时产品温度升高 对包装材料提出较高的要求巴氏杀菌产品在贮存和分销过程中，必须保持冷链的连续性。,2.1.6 巴氏杀菌乳的质量指标以下内容摘自巴氏杀菌乳（Pasteurized milk）GB54081999。巴氏杀菌乳感官特性,表 巴氏杀菌乳的理化指标,表 巴氏杀菌乳的卫生指标,2.2 超高温灭菌乳（UHT乳）,灭菌乳分为两大类：保持灭菌乳和超高温灭菌乳。2.2.1 UHT产品的定义 UHT产品是指物料在连续流动的状态下，经135以上不少于1s的超高温瞬时灭菌（以完全破坏其中可以生长的微生物和芽孢），然后在无菌状态下包装于微量透气的无菌包装容器中，以最大限度地减少产品在物理、化学及感官上的变化的产品。原料乳 UHT 无菌平衡罐 无菌灌装,2.2.2 超高温灭菌加工的类型表 各种类型的超高温加热系统,直接加热系统(A)与间接加热系统(B)的比较A加热及冷却速度快A的主要优势：能加工粘度高的产品，不容易出现结垢，而B（除刮板式之外）易结垢A的工艺缺点：需在灭菌后均质加热系统结构复杂，设备成本是同等处理能力的B的两倍A的运行成本相对较高：B的热回收率90%且水耗低，A用于泵送和均质的电耗也大 只有在特殊情况下，产品的特性和质量要求才使直接加热系统的复杂性和高成本更合乎情理,2.2.3 典型的UHT乳的加工工艺1 平衡槽 2 离心泵 3a 预热段 3c加热段 3d 热回收段 4均质机 5 保温管 6 蒸汽喷射阀 7无菌罐 8 灌装机 9 平衡槽,2.2.4 无菌包装 asepsis packaging包装容器灭菌 无菌条件下灌装、封合 微生物密封型产品 产品 包装容器灭菌 饱和蒸汽灭菌 H2O2灭菌（3035%）紫外线辐射灭菌 H2O2与紫外线联合灭菌美国FDA规定：刚灌装后的产品中 H2O2残留量0.5mg/L，24h后应降至110-9mg/L,无菌纸包装系统包装材料：内外覆以聚乙烯的纸板典型的无菌包装复合材料,（1）纸卷成形包装系统（敞开式和封闭式）包装容量（ml）速度（包/h）敞开式 200 250 500 1000 3600 4500封闭式 1001500 500018000,（2）预成形纸包装系统,2.3 保持灭菌乳,对加工工艺过程的定义 物料在密闭容器内被加热至115120，保持1540min，经冷却后而制成的产品。对成品的定义（同时适用于保持灭菌乳和超高温灭菌乳）要求产品达到商业无菌状态（而非绝对无菌），即：不含危害公共健康的致病菌和毒素；不含任何在产品贮存运输及销售期间能繁殖的微生物；在有效期内保持质量稳定和良好的商业价值，不变质。,基本工艺（二次灭菌）原料乳预处理UHT（或巴氏杀菌）灌装封合保持灭菌成品普遍采用吹塑瓶包装,思考题,1 解释名词术语：巴氏杀菌、UHT乳、保持灭菌乳 及它们的本质区别。为什么“经巴氏杀菌的的牛乳应尽快冷却到5以下进行灌装”？3 UHT加热系统有哪些类型？直接加热系统与间接加热系统各自的特点？,3 发酵乳与酸乳,3.1 发酵乳与酸乳的定义及分类3.1.1 发酵乳Cultured milk的定义（IDF，1992）乳或乳制品在特征菌的作用下发酵而成的酸性凝乳状产品。保质期内，该产品中的特征菌必须大量存在，并能继续存活和具有活性。发酵乳中可添加的成分：乳制品 菌种 糖 增香食品 增香剂 添加剂（食用色素、稳定剂、防腐剂、甜味剂）,3.1.2 发酵乳的分类嗜热菌发酵乳（单菌发酵乳、复合菌发酵乳）嗜温菌发酵乳（乳酸菌发酵而成的）3.1.3 酸乳yoghurt的定义（FAO/WHO/IDF，1977）即在添加（或不添加）乳粉（或脱脂乳粉）的乳中，由于保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的作用进行乳酸发酵制成的凝乳状产品，产品中必须含有大量的、相应的活性微生物。,3.1.4 酸乳的分类按成品的组织状态分类l凝固型酸乳（set yoghurt）l 搅拌型酸乳（stirred yohurt）l 饮用酸乳（Drinking yohurt）（乳酸菌饮料）按成品口味分类l天然纯酸乳（Natural yoghurt）l加糖酸乳（sweeten yoghurt）l调味酸乳（flavored yoghurt）l果料酸乳（yoghurt with fruit）l复合型或营养健康型酸乳,按原料中脂肪含量分类（FAO/WHO）l 全脂酸乳（3.0%）l 部分脱脂酸乳（3.0%0.5%）l 脱脂酸乳（0.5%）表 我国新的酸乳成分标准,按发酵后的加工工艺分类l 浓缩酸乳（concentrated or condensed yoghurt）l冷冻酸乳（Frozen yoghurt）l充气酸乳（Carbonated yoghurt）l酸乳粉（Dried yoghurt）按菌种种类分l酸乳l双歧杆菌酸乳（yoghurt with bifidus）l嗜酸乳杆菌酸乳（yoghurt with acidophilus）l干酪乳杆菌酸乳（yoghurt with L.casei）,3.2 酸乳与发酵乳的营养价值 酸乳所特有的营养价值：l减轻“乳糖不耐受症”l调节人体肠道中的微生物菌群平衡发酵乳除具有与酸乳产品相类似的营养价值外，还有其特殊的保健作用。,酸牛乳酒 辅助治疗动脉粥样硬化、过敏症和肠胃不适症等。双歧杆菌发酵乳改善轻度便秘症状提高肠道中双歧杆菌数量预防腹泻提高免疫功能促进并改善蛋白质及维生素的代谢增强对腐败菌的抵抗能力减少腐败菌产生的氨和胺因影响肝功能造成的代谢紊乱,3.3 发酵剂的制备,3.3.1 概述发酵剂（starter culture）是一种能够促进乳的酸化过程，含有高浓度乳酸菌的产品。酸乳发酵剂的主要作用：分解乳糖产生乳酸 产生挥发性的物质（如丁二酮、乙醛等），使酸乳具有典型的风味 具有一定的降解脂肪、蛋白质的作用，使酸乳更利于消化吸收 酸化过程抑制致病菌的生长,发酵剂常用术语l 商品发酵剂（stock culture）l 母发酵剂（mother culture）l 中间发酵剂（feeder或imtermediate culture）l 工作发酵剂（生产发酵剂 bulk culture）,3.3.2 发酵剂的选择 主要考虑因素l 产酸能力和后酸化l 滋气味和芳香味的产生l 粘性物质的产生l 蛋白质的水解性 发酵剂的物理形态l 液态发酵剂l 粉状（或颗粒状）发酵剂l 冷冻发酵剂,3.3.3 发酵剂的制备 培养基的选择母发酵剂、中间发酵剂的培养基制备 一般用高质量无抗菌素残留的脱脂乳粉制备，培养基干物质含量为10%12%。推荐杀菌温度和时间90/30min，也有用115/15min的。工作发酵剂培养基的制备 可用高质量无抗菌素残留的脱脂乳粉或全脂乳制备。,发酵剂的扩培,工作发酵剂的制备,发酵剂的质量控制 感官检查 组织状态、色泽及有无乳清分离、风味、凝块硬度 产酸能力 影响发酵剂菌种活力的主要因素 抗菌素残留、噬菌体,3.4 酸乳的生产工艺及品质控制,思考题,解释：发酵乳 酸乳凝固型酸乳和搅拌型酸乳及乳酸菌饮料的本质区别？酸乳生产中发酵剂的作用机理？如何制备好的发酵剂？,4 乳粉 milk power,乳粉的主要种类包括：全脂乳粉（Whole milk power）脱脂乳粉（Notfat dry milk power/Skim milk power）乳清粉（Whey power）配制乳粉（Modified milk power）,4.1 全脂乳粉 全脂乳粉生产工艺流程,4.1.1 预热杀菌乳粉生产中杀菌的主要目的是杀死乳中的微生物和破坏酶的活力。喷雾干燥法生产全脂乳粉，一般采用HTST（8085/15s）或UHT杀菌。杀菌方法对全脂乳粉的品质特别是溶解度和保藏性有很大影响（蛋白质的热变性程度）。,4.1.2 真空浓缩 vacuum concentrating真空浓缩的优点：l蒸发效率高，节省能源，降低成本(蒸发1kg水，耗蒸汽0.39kg，而喷雾干燥耗汽2.53.0kg）。l有效改善乳粉颗粒的物理性状(颗粒粗大，良好的流动性、分散性、可湿性和冲调性；色泽好）。l改善乳粉的保藏性l有利于包装 最常用的浓缩设备是双效（一效70，二效45）或多效降膜式蒸发器，一般浓缩至原料乳体积的四分之一，即乳固体含量在45%左右。,4.1.3 喷雾干燥 spray drying喷雾干燥的特点：l干燥速度快，物料受热时间短。l干燥过程温度低，乳粉品质好。l可以调节工艺参数，使成品具有良好的质量指标（流动性、分散性、可湿性、冲调性）。l卫生质量好，产品不易污染。l操作控制方便，适合于大规模连续化生产。喷雾干燥类型主要有离心喷雾和压力喷雾。,4.1.4 出粉、冷却、过筛、包装 包装流程：称量填充排气封口装箱打包入库。包装容器材质：塑料袋、复合薄膜、马口铁罐。4.1.5 乳粉的理化性质 色泽与风味 淡黄色，具有牛乳独特的乳香微甜风味,乳粉的密度表观密度单位容积中乳粉的重量（包括颗粒空隙中的空气）容积密度乳粉颗粒的密度（包括颗粒内的空气)真密度不包括空气的乳粉本身的密度 乳粉密度主要受喷雾方式、浓缩乳浓度、温度、粘度以及加热空气温度等因素的影响。,气泡 压力喷雾的全脂乳粉颗粒中含气量约710%（容积%），脱脂乳粉约13%；离心喷雾的全脂乳粉约含1622%，脱脂乳粉约35%。含气泡多的乳粉浮力大，下沉性差，且易氧化变质。脂肪 喷雾干燥的乳粉的脂肪呈微细球状，存于乳粉颗粒内部，压力喷雾的乳粉脂肪球较小，约12m，离心喷雾粉约为13m。凝聚在乳粉颗粒边缘的游离脂肪（314%）含量高时，乳粉极易氧化，不耐保藏，冲调性差。,蛋白质 乳粉颗粒中蛋白质的状态，特别是酪蛋白的状态，决定了乳粉的复原性。乳糖 乳糖是乳粉颗粒中的主要成分，全脂淡乳粉约含38%，脱脂乳粉50%，乳清粉70%。普通新生产的乳粉中乳糖呈非结晶的玻璃状态，玻璃态的乳糖极易吸潮，变成含一个分子结晶水的结晶乳糖。,水分 全脂乳粉在2%，脱脂乳粉在4%以下为宜，水分高低直接影响乳粉的质量及保藏性。但水分过低容易引起脂肪氧化，产生氧化臭。乳粉的溶解度与复原性 溶解度是表示乳粉与水按鲜乳含水比例复原时复原性能的一个指标。影响溶解度的主要因素：原料乳的质量、加工方法、操作条件、成品含水量、成品包装及贮藏条件等。,乳粉颗粒的状态与冲调性 喷雾干燥的乳粉颗粒，呈疏松球体或几个球体粘连在一起的微团粒状，颗粒外部光滑，内部疏松或有气泡。离心喷雾：30200m，平均100m；压力喷雾：10100m，平均45m；速溶乳粉：100800m；脱脂乳粉：4060m。乳粉颗粒大小及其颗粒分布对冲调性能有直接影响。,冲调性reconstituability和溶解度solubility都是乳粉复原性能指标。溶解度表示乳粉的最终溶解程度。冲调性则表示乳粉的溶解速度。冲调性随乳粉颗粒平均直径的增大而提高。乳粉颗粒过小,复水后,易结团,浮于水面,影响溶解度。表 乳粉颗粒平均直径与冲调性的关系,4.2 脱脂乳粉,脱脂乳粉的生产工艺流程与全脂乳粉相类似，增加一个原料乳脱脂的过程。脱脂乳粉按热处理程度进行分类，分类指标为乳清蛋白氮指数（WPNI），乳粉中未变性乳清蛋白的量与热处理程度成反比。低热粉（WPNI6mg/g乳粉）72/15s或90/瞬时 中热粉（1.5mg/g WPNI6mg/g）高热粉（WPNI1.5mg/g乳粉）95/10min,4.3 速溶乳粉 instant milk power,速溶乳粉制造方法有喷雾干燥法、真空薄膜干燥法和真空泡沫干燥法等。喷雾干燥法主要有再润湿法和直通法。直通法 乳粉喷雾二次干燥技术，即由喷雾干燥塔下部排出潮粉（全脂乳粉含水量为58%，脱脂乳粉为67%），然后进入二次干燥振动流化床，同时实现潮粉的附聚。再润湿法 以喷雾干燥的脱脂乳粉为基粉，通过喷湿空气或雾滴吸湿附聚成团粒，同时将吸湿性很强的玻璃态非结晶乳糖转变为结晶态不吸湿的的结晶乳糖。,速溶全脂乳粉工艺流程,4.4 乳粉的质量指标 水分（%）3.00脂肪（%）26复原乳酸度（。T）20溶解度指数（ml)0.150杂质度（ppm)16铅、铜、汞（ppm）分别 0.5 4 0.03杂菌数（cfu/g）50 000大肠杆菌(MPN/100g)90致病菌 不得检出,思考题,乳粉生产中的关键步骤有哪些？真空浓缩的特点？如何理解乳粉的三种密度？乳粉的冲调性和溶解度的含义？如何提高？,5 冰淇淋 Ice cream,冰淇淋是一种以饮用水、乳制品（Mpro2%）、蛋品、甜味料、香味料、食用油脂等为主要原料，加入乳化稳定剂、色素等，通过混合配制、杀菌、均质、老化（成熟）、凝冻，或再经成型、硬化等工序加工的体积膨胀的冷冻饮品。,按含脂率高低分类按使用不同香料分类 香草冰淇淋 巧克力冰淇淋 咖啡冰淇淋 薄荷冰淇淋,按冰淇淋的形态分类 冰淇淋砖（冰砖）冰淇淋砖呈砖形，系将冰淇淋分装在不同大小的纸盒中硬化而成，有单色、双色和三色，一般呈三色，以草莓、香草和巧克力为最普遍。杯状冰淇淋 将冰淇淋分装在不同容量的纸杯或塑杯中硬化而成。锥状冰淇淋 将冰淇淋分装在不同容量的锥形容器，如蛋筒中硬化而成。异形冰淇淋 将冰淇淋注入异形模具中硬化而成，或通过异形模具挤压、切割成形、硬化而成，如娃娃冰淇淋。装饰冰淇淋 以冰淇淋为基，在其上面裱注各种奶油图案或文字，有一种装饰美感，如冰淇淋蛋糕。,按所加的特色原料分类果仁冰淇淋 这类冰淇淋中含有粉碎的果仁，如花生仁、核桃仁、杏仁、栗仁等，加入量为2%6%，其品名一般按加入的果仁命名。水果冰淇淋 这类冰淇淋含有水果碎块，如菠萝、草莓、苹果、樱桃等，再加入相应的香精和色素，并按所用的水果来命名。布丁冰淇淋 这类冰淇淋含有大量的什锦水果、碎核桃仁、葡萄干、蜜饯等，有的还加入酒类，具有特殊的浓郁香味。豆乳冰淇淋 这类冰淇淋中添加了营养价值较高的豆乳，是近年来新发展的品种，有各种不同花色，如核桃豆腐冰淇淋、杨梅豆腐冰淇淋等。,5.2 冰淇淋的生产工艺流程及品质控制 原料预处理 混合料的制备 均 质（5060/1020MPa）杀 菌（63/30min，8385/15s）冷 却（04）,老化（成熟）（24/424h）凝 冻（-2-6）灌装成型软质冰淇淋 硬 化（-35-45/2060min）包 装硬质冰淇淋,操作要点 混合料的配制 砂糖、乳粉等干料先在水粉混合器中与热水（4550）混合后再送入混料缸，乳化稳定剂先与等量的砂糖混合，再加5倍的水，加热充分溶解后再送入混料缸。均质 目的：使混合料获得均匀一致的乳浊液，增加粘度，防止在凝冻过程中脂肪呈奶油析出；改善混合料的起泡性，提高膨胀率。,老化老化是将经均质、冷却后的混合料置于老化缸中，在24的低温下使混合料在物理上成熟的过程，亦称为“成熟”或“熟化”。一般说来，老化温度控制在24，时间为612h为佳。,凝冻 影响冰淇淋质量和产量的一个关键工序。将混合料在强烈搅拌下迅速冷冻，可以使空气以极微小的气泡均布于全部混合料中，使冰淇淋的水分在形成冰晶时呈微细结晶，从而使口感不易辨别粗糙的冰屑。,膨胀率的控制 重量法 膨胀率=体积法膨胀率=膨胀率是冰淇淋质量的一项极为重要的指标，但也不是越高越好。膨胀率过高，组织松软，缺乏持久性；过低，组织坚硬，口感差。,影响膨胀率的因素 原料（1）乳脂肪 乳脂肪含量越高，混合料的粘度越高，但只有适当的粘度才便于空气的混入。（2）非脂乳固体 增加混合料中非脂乳固体含量，能提高膨胀率。但乳糖结晶、乳酸产生及部分蛋白凝固，会影响膨胀率。（3）含糖量 含糖量高，冰点下降，凝冻搅拌时间加长。若含糖量过多，则会有碍膨胀率。（4）稳定剂 适量的稳定剂，能提高膨胀率，但用量过多，混合料粘度过高，反而使膨胀率下降。,均质 均质要适度；均质过度，造成混合料粘度过高，空气难以进入；若均质不够，粘度过低，空气也难以进入，都会降低膨胀率。老化 保证一定时间的老化，促使脂肪与水“互溶”，增加混合料的内聚力，提高粘度，从而获得较高的膨胀率和良好的组织。凝冻 凝冻操作是否适当，凝冻搅拌器的结构及转速等和冰淇淋膨胀率有密切的关系。因此，生产中必须很好地控制上述各因素。,5.3 冰淇淋的质量指标 感官指标 略理化指标,6 其他,6.1 炼乳浓缩乳制品，包括甜炼乳（一般为全脂）和淡炼乳（全脂和脱脂）6.1.1 全脂加糖炼乳（甜炼乳）牛乳加入16%的蔗糖，并浓缩至原体积的40%，成品含蔗糖4045%左右。加糖的目的：产生高渗透压抑制微生物繁殖，使成品具有保存性。,原料乳验收及预处理 预热杀菌 蔗糖 真空浓缩 糖液杀菌（65%）冷却结晶装罐封罐,冷却结晶的目的 浓缩结束时50左右，及时冷却，避免成品在贮藏期内变稠与褐变；使处于过饱和状态的乳糖形成细微的结晶，感官品质细腻。方法：间歇式冷却结晶阶段 5035阶段 26（加入0.04%的晶种），0.5h阶段 15 间歇式真空冷却（真空冷却结晶机）连续瞬间冷却结晶（连续瞬间冷却结晶机）几十秒至几分钟内即可获得细微的结晶,6.1.2 全脂无糖炼乳（淡炼乳）原料乳验收及预处理 预热杀菌 真空浓缩均质冷却结晶 装罐封罐灭菌,和甜炼乳相比，存在三大不同之处：不加糖 均质（甜炼乳含有高浓度的蔗糖，粘度高，可以防止脂肪上浮）灭菌（15-20-15/116；或连续式灭菌几分钟内升温至124138，保持13min，快速冷却）。,6.1.3 产品质量指