巴氏杀菌乳加工技术

项目2　乳制品加工技术

★项目描述

本项目主要介绍乳制品加工技术，包括巴氏杀菌乳、超高温灭菌乳、酸乳、乳粉、冰淇淋等。重点讲解这些产品的加工原理、工艺流程、操作要点、实例实训。

学习目标

◎了解巴氏杀菌乳、UHT灭菌乳、酸乳、乳粉、冰淇淋的概念、分类。

◎理解原料乳验收与预处理、巴氏杀菌乳、UHT灭菌乳、酸乳、乳粉、冰淇淋的加工原理。

◎掌握巴氏杀菌乳、UHT灭菌乳、酸乳、乳粉、冰淇淋的加工工艺流程、操作要点及注意事项。

能力目标

◎能正确选择生乳，并进行原料乳验收与预处理。

◎能按照工艺流程的要求完成酸乳、冰淇淋的加工。

◎能进行巴氏杀菌乳、UHT灭菌乳、酸乳、冰淇淋的质量评价。

◎学生能通过网络、视频，自主学习食品加工技术，并能开展相关加工实验和研究。

教学提示

教师应提前网上下载相关视频，结合视频辅助教学，包括原料乳验收与预处理、巴氏杀菌乳、UHT灭菌乳、酸乳、乳粉、冰淇淋等加工视频。可根据实际情况，开设酸乳、冰淇淋加工等实验。

任务2.1　原料乳验收与预处理

活动情景

乳是哺乳动物产犊（羔）后由乳腺分泌出的一种均匀的胶体，如牛乳、羊乳、骆驼乳、牦牛乳、水牛乳等。乳色泽呈白色或微黄色，不透明，味微甜并具备特有的香气。乳是哺乳动物降生后最易消化吸收的食物。各种乳的基本组成见表2.1。

表2.1　各种乳的基本组成（质量分数）/%

乳制品也称奶制品，是以生鲜牛乳（或羊乳）及其制品为主要原料加工制成的产品。它包括：①液体乳类，如巴氏杀菌乳、UHT灭菌乳、酸牛乳、配方乳；②乳粉类，如全脂乳粉、脱脂乳粉、婴幼儿配方乳粉等；③炼乳类，如全脂淡炼乳、全脂加糖炼乳、调味炼乳； ④乳脂肪类，如稀奶油、奶油；⑤奶酪类，如奶酪、再制奶酪；⑥其他乳制品类，如乳糖、乳清粉等。

补充

不管是哪种乳制品产品，其生产过程都涉及原料乳的验收和预处理。

任务要求

掌握如何验收原料乳；熟悉原料乳需要进行哪些预处理。

技能训练

针对某原料乳验收及预处理案例，分析其中存在的问题。

2.1.1　原料乳的组成及性质

1）乳蛋白质

乳蛋白质含量比较稳定，在3.1%左右。乳蛋白质包括酪蛋白及乳清蛋白，还有少量的脂肪球膜蛋白。

（1）酪蛋白

酪蛋白是指在20 ℃调节脱脂乳的pH值至4.6时沉淀的一类蛋白质，占乳蛋白质总量的80%～82%。乳中的酪蛋白与钙结合生成酪蛋白酸钙，再与磷酸钙结合形成酪蛋白酸钙-磷酸钙复合物，以微粒的形式存在于乳中，保持一种不稳定的平衡。

①酪蛋白的酸凝固　乳中的乳糖在纯的乳酸菌作用下产生乳酸，使得乳的pH值下降到酪蛋白的等电点（pH4.6），会使酪蛋白发生酸凝固。这是酸乳加工的原理。

补充

若发酵是杂菌作用的结果，产物杂异，且往往出现絮状沉淀，则不能食用。

生乳煮沸试验：取约10 mL生乳，放入试管中，置于沸水浴中5 min，取出观察管壁有无絮片出现或发生凝固现象。如产生絮片或发生凝固，表示生乳已不新鲜，酸度大于26 °T。

拓展

某乳品厂在对所收购的原料乳进行热处理时，发现牛乳发生了凝集结块现象，导致成吨的牛乳不能加工使用，造成了重大经济损失。追溯原因，发现是原料化验员在对某供奶户的原料乳进行验收时没有按常规进行热稳定性的检验。

②酪蛋白的醇凝固　新鲜牛乳的pH值为6.6（为低酸性食品）。牛乳贮存不当，微生物繁殖后，会使牛乳酸度升高（pH值降低），加入乙醇等醇类时（脱水剂作用），酪蛋白更易凝固。

生乳验收的酒精试验：将乳与酒精各2.0 mL等量混合，振摇后，观察试管壁上是否有絮片状沉淀，不出现絮状沉淀的牛乳符合表2.2的酸度标准。试验温度以20 ℃为准。

表2.2　酒精浓度与牛乳酸度（°T）的关系

（2）乳清蛋白

用酸使脱脂乳中的酪蛋白沉淀后，将沉淀分离除去，剩下的液体就是乳清。乳清蛋白就是指溶解于乳清中的蛋白质，占乳蛋白质的18%～20%。

乳清蛋白与酪蛋白不同，其粒子分散度高，水合力强（亲水性强），在乳中呈典型的高分子溶液状态。

拓展

乳清是生产奶酪的副产物，以往大多废弃。随着超滤、反渗透等膜技术的发展，可将其加工成乳清粉，用其调整牛乳中的蛋白质类，可使其构成接近母乳。

2）乳脂肪

乳脂肪主要以中性脂肪（甘油三酯）形式存在于乳中，是牛乳的主要成分之一，含量为3%～5%。乳脂肪水解产生游离脂肪酸，对牛乳的风味起着重要作用。但过多的游离脂肪酸，会产生酸败味。

乳脂肪是以脂肪球的形式分散于乳中，脂肪球外包着一层5～10 nm厚的脂肪球膜，保持了脂肪以球状稳定存在于乳中，而不致凝结成团。在机械搅拌（如上下搅打牛乳制作酥油）或化学物质作用下，脂肪球膜遭到破坏后，脂肪球才会互相聚结在一起。

通常脂肪球直径为0.1～10 μm，其中以3 μm左右者居多。而脂肪球直径越大，上浮的速度就越快，因此大脂肪球含量多的牛乳，容易分离出稀奶油。当脂肪球的直径接近1 μm时，脂肪球基本不上浮。

补充

牛乳加工中有均质操作，就是通过高压作用使牛乳通过狭窄缝隙，使乳脂肪球直径变小，从而保证在牛乳保质期内不出现乳脂肪上浮分层现象。

3）乳糖

乳糖是哺乳动物乳中所特有的糖类，也是乳中的主要糖类，含量4.7%左右。乳糖溶解于乳中，在水中的溶解度比蔗糖低。乳糖的相对甜度约为蔗糖的1/6。

（1）在酸乳中应用

在酸乳加工中，通过乳酸菌作用可将牛乳中的乳糖转化为乳酸，从而降低乳液的pH值接近酪蛋白的等电点（pH4.6），使得酪蛋白沉淀而成凝块。

（2）低乳糖牛乳应用

补充

乳糖在人体中不能被直接吸收，需要在乳糖酶的作用下水解成葡萄糖和半乳糖后才能被吸收。缺少乳糖酶的人群在摄入牛乳后，未被水解的乳糖直接进入大肠，会被大肠微生物发酵而产酸、产气，刺激大肠蠕动加快，造成腹鸣、腹泻等症状，称乳糖不耐症或乳糖不耐受。

很多中国人具有乳糖不耐症，影响了这类人群对乳制品的消费，不利于这类消费者通过乳制品获取营养。国内有企业根据市场需求，通过固定化乳糖酶将牛乳中的乳糖水解成葡糖糖和半乳糖，开发出低乳糖牛乳产品（如营养舒化奶）。

2.1.2　异常乳

天然乳基本上可分为常乳和异常乳两类。常乳是指乳牛产犊7 d后至干奶期之前所产的乳。常乳的成分及性质稳定，宜用作乳制品的加工原料乳。异常乳是指在泌乳期，由于生理、病理或其他因素的影响，使乳的成分与性质发生变化。一般情况下异常乳不适宜加工使用。

1）生理异常乳

（1）初乳

牛产犊后7 d分泌的乳，称为初乳。初乳呈显著的黄色，黏稠而有特殊的气味，乳固体含量高，其中蛋白质含量高，而乳糖含量较低。初乳对热的稳定性差，加热时容易凝固，因此以往不宜用作乳制品的加工原料。

拓展

已有企业利用高科技开发牛初乳产品，因为初乳含有丰富的维生素A和维生素D，且含有较多的免疫球蛋白，可以提高免疫力，为幼儿生长所必需。

（2）末乳

干奶期前1周左右所产的乳称为末乳（或老乳）。末乳带有苦而微咸的味道，含脂酶多，常有脂肪氧化味，且细菌数增多，因此也不宜用作加工原料。

2）化学异常乳

（1）低成分乳

低成分乳是由于乳牛品种、饲养管理、营养配比、高温多湿及病理的影响而形成的乳固体含量过低的牛乳。主要从加强育种改良及饲养管理等方面来加以改善。

拓展

有的奶牛散养户为降低饲养成本，不给奶牛提供蛋白质含量高的精饲料（豆粕、花生粕等），只是提供青草饲料，这样奶牛产下的牛乳往往蛋白质等乳固体含量偏低。

（2）异物混杂乳

异物混杂乳中含有随摄食饲料而经机体转移到乳中的污染物质，或含有有意识（或无意识）掺杂到乳中的物质。例如，混入抗生素和农药的异常乳。

拓展

近年来，随着我国奶产业的快速发展，国内知名企业的竞争已将焦点集中到奶源的争夺上，“得奶源者，得市场”。少数奶农及一些不法“奶贩子”，甚至一些“无良企业”，为了谋取暴利，常常在牛乳中掺假使杂，如2008年的三聚氰胺事件。

3）微生物污染乳

微生物污染乳是指由于挤乳前后的污染、不及时冷却和器具的清洗杀菌不完全等原因，使生乳被微生物污染，生乳中的细菌数大幅度增加，以致不能用作加工乳制品的原料乳。

2.1.3　原料乳验收标准

目前，我国原料乳的验收标准是《生乳》（GB 19301—2010）。

1）感官要求

其感官要求见表2.3。

表2.3　感官要求

范例

劣质鲜乳呈浅粉红色或显著的黄绿色，或是色泽灰暗呈稠而不匀的溶液状，有乳凝结成的致密凝块或絮状物，有明显的异味，如酸臭味、牛粪味、金属味、鱼腥味、汽油味等，滋味有酸味、咸味、苦味等。

2）理化指标

其理化指标见表2.4。

表2.4　理化指标

注：非脂乳固体是指牛奶中除了脂肪和水分之外的物质总称，包括蛋白质类、糖类（主要是乳糖）、酸类、维生素类等。

3）微生物限量

表2.5　微生物限量

2.1.4　原料乳预处理

原料乳过滤与净化的目的是除去乳中的机械杂质并减少微生物的数量。

1）过滤

在收购生乳时，为了防止粪屑、牧草、毛、蚊蝇等带来的污染，挤下的牛乳可用清洁的纱布进行过滤，即在收奶槽上安装1个不锈钢金属丝制的过滤网，并在网上加多层纱布进行粗滤。也可采用管道过滤器或在管道的出口装1个过滤布袋，也可使用双联过滤器（见图2.1）。

双联过滤器的两只过滤器交替使用，可不停机更换滤布，适于长期连续生产。

图2.1　双联过滤器

2）净化

为了达到更好的纯净度，除去难以用一般过滤方法除去的机械杂质和细菌细胞（极为微小），可采用离心净乳机。其工作原理就是利用乳在分离钵内受强大离心力的作用，将大量的机械杂质留在分离钵内壁上，使乳被净化（见图2.2）。

图2.2　间歇式自动排渣式离心净化机

3）冷却贮存

净化后的乳最好直接加工，短期贮藏时必须及时进行冷却。

乳的冷却与乳中细菌数的关系见表2.6。

表2.6　乳的冷却与乳中细菌数的关系/（个·mL-1）

通过冷却，可抑制微生物的繁殖，同时还具有防止脂肪上浮、水分蒸发及风味物质挥发、减少吸收异味等作用。验收合格乳应迅速冷却到4～5 ℃，贮存期间不得超过10 ℃。

目前，许多乳品厂及奶站都用板式热交换器对乳进行冷却，用冷盐水作冷溶剂。乳冷却的温度与保存时间的关系见表2.7。

表2.7　乳冷却的温度与保存时间的关系

4）标准化

标准化就是调整原料乳中乳脂肪与非脂乳固体的比例关系，使其比值符合产品标准要求（如脱脂乳产品标准）。标准化可在贮乳罐中进行，也可在标准化机中连续进行。脂肪标准化过程如图2.3所示。

图2.3　脂肪标准化过程

例如，在贮乳罐中进行标准化属于间歇式操作，需要先测定原料乳中乳脂肪和非脂乳固体含量。如果原料乳中的脂肪含量不足时，应添加稀奶油或除去部分脱脂乳；当原料乳中的脂肪含量过高时，可添加脱脂乳或提取部分稀奶油。

5）脱气

牛乳刚刚挤出后，含5.5%～7.0%的气体。经过贮存、运输和收购后，一般气体含量在10%以上。这些气体会影响牛乳计量的准确度，使巴氏杀菌机中结垢增加，促使脂肪球聚合，以及影响牛乳标准化的准确度等，因此，在牛乳处理的不同阶段进行脱气十分必要。

例如，在奶槽车上安装脱气装备，以避免泵送牛奶时影响流量计的准确度；在乳制品加工中，使用真空脱气罐，以除去细小的分散气泡和溶解氧。

6）均质

乳脂肪球容易出现聚集和脂肪上浮等现象，如油水分离，严重影响乳制品的质量。

均质是指在高压均质机的高压作用下，将乳中大的脂肪球破碎成小的脂肪球，并均匀一致地分散在乳中的过程。牛乳均质处理一般使用高压均质机，即将牛乳加热到60 ℃左右，以140～210 kg/cm2（14～21 MPa）高压，使其通过微细间隙而使脂肪球细碎。

图2.4　均质操作示意图

表2.8　各种压力下均质后乳脂肪球的大小

经过均质，脂肪球可控制在1 μm左右，脂肪球的表面积增大，浮力下降。乳可长时间保持不分层，不易形成稀奶油层。同时，均质后乳脂肪球直径减小，有利于消化吸收。

注意

牛乳均质化后其所含脂酶活化，易使牛乳产生脂肪分解臭，因此，应尽量提高温度，使脂酶的活性降低。但是，温度超过80 ℃，牛乳的黏度降低，不利于乳脂肪破碎，因此，均质温度宜控制为55～80 ℃。

高级技术

人为混入的异常乳，是法律所禁止的，必然受到法律的严惩。为了避免人为在乳中掺假掺杂，有的乳品企业创新挤奶模式，采用奶农分散饲养奶牛或奶羊，并到企业指定奶站集中现场挤奶，而不收购奶农在家挤的生乳。

表2.9　几种牛乳中掺假掺杂方式

拓展训练

查阅资料，找出我国生乳标准的不足之处（如与国外标准的差距），并对完善我国生乳标准给出建议。

思考练习

①均质的目的和原理是什么？

②生乳中微生物来源有哪些？如何控制？

任务2.2　巴氏杀菌乳加工技术

活动情景

巴氏杀菌乳又称巴氏杀菌奶、消毒牛奶，是以新鲜生乳（如牛乳）为原料，经过离心净乳、标准化、均质、杀菌和冷却，以液体状态灌装，直接供给消费者饮用的商品乳。

范例

1865年，法国科学家路易·巴斯德（Louis Pasteur）在解决葡萄酒异常发酵问题时，发现适度加热可以杀死有害微生物，而又对产品品质影响小，之后他将该法用于生产安全的“消毒牛奶”，牛奶的保质期由此延长到了数十小时，这套工艺被称为“巴氏杀菌法”。后来为了纪念巴斯德，也称这种产品为巴氏杀菌乳。

任务要求

理解巴氏杀菌乳加工的原理；掌握巴氏杀菌乳加工技术。

技能训练

能查阅到某种巴氏杀菌乳的加工工艺和操作要点。

2.2.1　巴氏杀菌原理

生牛乳中存在致病菌，需要通过足够的加热杀菌破坏致病菌，才能确保产品的质量（见表2.10）。从杀灭微生物的角度，牛乳的热处理强度是越强越好。但是，较强的热处理会对牛乳产生过度加热，从而对牛乳色泽、风味和营养成分产生不良影响。例如，牛乳中的蛋白质在高温下会变性；牛乳味道会改变，首先是出现蒸煮味，然后产生焦味、苦味。

表2.10　牛乳中几种主要致病菌的热致死条件

因此，时间和温度组合必须考虑到微生物和产品质量两方面，以达到最佳效果。

补充

其实并不是总有必要把所有微生物杀灭而生产无菌产品。

研究表明，生乳中存在的致病菌相对易于被破坏，采用62～65 ℃，30 min（或72～75 ℃，15～20 s）的巴氏杀菌，可充分杀灭生乳中存在的病原菌和大多数细菌，而又不产生加热臭，对乳的风味、营养成分破坏少。

2.2.2　巴氏杀菌乳要求

①牛乳必须是新鲜的，否则微生物过量繁殖的牛乳经过巴氏杀菌，也是不安全的。

②新鲜牛乳中主要的致病菌，能够在巴氏杀菌条件下被杀灭，确保安全，而又能保证营养、品质良好，这是科学家通过实验证实的，是有科学证据的。

③巴氏杀菌处理的牛乳中，仍存在微生物，不是无菌的，需要冷藏条件下贮藏，一般可保存7 d左右，方便运输、销售，而巴氏杀菌乳在室温下仅能保质一两天。

拓展

利乐包装的常温奶保质期有6～8个月，可实现远途销售，但也给消费者不新鲜的感觉，而巴氏杀菌乳保质期短，销售半径小，并需冷链支持。因此，具有极强的地域性，但给消费者新鲜的感觉，这也是巴氏杀菌乳生产企业所强调的。

2.2.3　巴氏杀菌乳的加工技术

巴氏杀菌乳的生产工艺如图2.5所示。

图2.5　巴氏杀菌乳生产工艺
1—板式热交换器；2—脱气罐；3—流量控制器；4—分离机；5—标准化单元；6—均质机；7—保温管；8—加压泵；9—真空泵

1）工艺流程

巴氏杀菌乳加工工艺流程如图2.6所示。

图2.6　巴氏杀菌乳加工工艺流程

2）操作要点

（1）原料乳验收、预处理、标准化和均质

详见任务2.1原料乳验收与预处理。

（2）巴氏杀菌

巴氏杀菌目的是通过加热杀灭牛乳中的所有病原菌，保证消费者身体健康，并将对牛乳的风味、营养成分的破坏作用降低到最低限度。

补充

细菌的芽孢和牛乳中的耐热菌很难通过巴氏杀菌来杀死。欧洲规定巴氏杀菌乳细菌总数不能超过3万个/mL，美国规定不能超过2万个/mL，我国规定不能超过5万个/mL。

①低温长时间杀菌法（LTLT）　又称保持式杀菌法。加热杀菌条件为62～65 ℃，30 min。设备是带有搅拌装置的冷热缸。为了缩短冷热缸在加热或冷却时所需时间，一般在杀菌保持时间前后的加热或冷却时，最好配合板式热交换器。

②高温短时间杀菌法（HTST）　其杀菌条件为72～75 ℃，15～20 s或80～85 ℃，10～20 s。这是目前乳品企业普遍采用的巴氏杀菌方法，它最大限度地保持了鲜乳的营养成分。HTST杀菌多采用板式杀菌器。

LTLT杀菌相比，HTST杀菌有以下优点：处理量大；可连续杀菌，处理过程几乎全部自动化，可采用CIP清洗系统进行清洗；牛乳在全封闭的装置内流动，微生物污染机会少；对牛乳品质影响小。

（3）冷却

巴氏杀菌后的牛乳应尽快冷却至4 ℃。冷却目的是：防止过度受热；巴氏杀菌乳并非是无菌的，故在巴氏杀菌后必须快速冷却，以防残存细菌的繁殖。

采用板式换热器杀菌的牛乳在板式换热器的换热段，与刚输入的10 ℃以下的原料乳进行热交换，再用冰水冷却到4 ℃。

（4）灌装

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，保存风味和防止产生异味，以及防止维生素等营养成分受损失等。

巴氏杀菌乳的包装形式主要有塑料袋、玻璃瓶、塑料瓶及屋型包装。

拓展

屋型包装液体奶属于巴氏杀菌乳，为保鲜包装，需冷藏，保质期较袋装奶长。注意与常温奶的利乐包装不同。

（5）贮存和分销

在巴氏杀菌乳的贮存、分销过程中，要保持温度为4～6 ℃，且必须保持冷链的完整性。

拓展

现实中，巴氏杀菌乳的冷链存在断链问题，如巴氏杀菌乳在出库环节、运输环节、超市接货环节，直接影响到巴氏杀菌乳的质量。有的送奶工采用简易保温材料或棉被进行保温，而没有使用专用冷藏车。

一般巴氏杀菌乳的保存期为7 d。

3）质量评价

根据《巴氏杀菌乳》（GB 19645—2010）的规定进行质量评价。

高级技术

CIP是英文Clean In Place的缩写，也称就地清洗、原位清洗，是指不拆卸设备或元件，在密闭的条件下，用一定温度和浓度的清洗液对设备装置加以强力作用，使与食品接触的表面洗净和杀菌的方法（见表2.11）。清洗效果可通过电导率进行量化。

表2.11　CIP清洗程序

思考练习

①夏天，小王买了一袋巴氏杀菌奶放在桌上忘了喝，等他想起时发现牛奶袋变得鼓鼓的。他认为扔了挺可惜，就拿热水泡热了喝了。结果2 h后，他不仅发起了烧还上吐下泻的。牛奶袋为什么会变鼓？

②为什么巴氏杀菌后的牛乳要尽快冷却呢？

任务2.3　UHT灭菌乳加工技术

活动情景

UHT灭菌乳又称超高温灭菌乳（奶），英文为Ultra High Temperature Pasteurized Milk，是指液态物料（牛乳）在连续流动的状态下通过热交换器加热，经135 ℃以上不少于1 s（如137 ℃，4 s）的超高温瞬时灭菌（以完全破坏其中可以生长的微生物及其芽孢），以达到商业无菌水平，然后在无菌状态下灌装于无菌包装容器中的产品。

超高温灭菌乳的出现，不仅改善了灭菌乳的色泽、风味，提高了产品的营养价值，而且保存期明显提高。尤其是UHT灭菌乳无须冷藏，常温下保质期可以达6～8个月，特别方便运输、贮存和携带，非常节能。

表2.12　不同杀菌法生产的消毒牛乳中细菌残存数/（个·mL-1）

用表2.12所述的2种方法消毒的牛乳，在25 ℃的恒温箱内保藏48 h后，其质量变化情况见表2.13。

表2.13　各种消毒牛乳在25 ℃下保藏48 h后的质量变化/（个·mL-1）

任务要求

理解UHT灭菌乳的加工原理；掌握UHT灭菌乳加工工艺。

技能训练

查找某种UHT灭菌乳加工工艺及参数。

2.3.1　UHT灭菌乳加工原理

牛乳达到商业无菌效果的若干温度-时间组合如下：127 ℃，0.78 min；124 ℃，1.45 min；121 ℃，2.78 min；118 ℃，5.27 min；116 ℃，10 min；110 ℃，36 min；104 ℃，150 min；100 ℃，330 min。一般温度越高，杀菌所需时间越短。

范例

在100 ℃加热330 min的牛奶完全是煮熟的味道，且呈褐色；而在127 ℃加热0.78 min的牛奶，虽然有些受热过多，但其性状与未加热的牛奶相比并没有多大差别。

相对于化学反应而言，微生物对快速加热则更为敏感。快速加热时，微生物的破坏速度比由升温导致的不期望化学反应的增加速度快得多。UHT灭菌就是通过快速加热、快速冷却的方法对牛乳进行商业无菌处理，同时维持产品的最佳品质。

拓展

灭菌乳可分为超高温灭菌乳和保持灭菌乳，如市场上的旺仔牛奶（复原乳）就是一种保持灭菌乳。

注意：UHT灭菌乳并非指产品绝对无菌，而是指产品达到商业无菌状态，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；在产品有效期内保持质量稳定和良好的商业价值，不变质。

2.3.2　UHT灭菌乳加工技术

1）工艺流程

UHT灭菌乳加工的工艺流程如图2.7所示。

图2.7　UHT灭菌乳加工工艺流程

2）操作要点

（1）原料乳验收

乳蛋白的热稳定性对UHT灭菌乳的加工相当重要，因为它直接影响到UHT系统的连续运转时间和灭菌情况。可通过酒精试验和煮沸试验测定乳蛋白的热稳定性。一般具有良好热稳定性的牛乳至少要通过75%酒精试验。

（2）预处理

灭菌乳加工中的预处理，即净乳、冷却、贮乳、标准化等技术要求同巴氏杀菌乳。

（3）超高温灭菌

超高温灭菌系统所用的热介质大都为蒸汽或热水，按物料与热介质接触与否，可分为两大类，即直接加热系统和间接加热系统。这里主要介绍超高温间接加热系统，按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（见图2.8）。

图2.8　管式热交换器为基础的间接UHT设备
1—平衡槽；2—供料泵；3—管式热交换器（3a—预热段；3b—中间冷却段；3c—加热段；3d—热回收冷却段；3e—启动冷却段）；4—非无菌均质机；5—保持管；6—蒸汽喷射器；7—无菌贮罐；8—无菌灌装机

补充

用间接加热灭菌时，牛乳的预热、加热灭菌及冷却在同一个换热器的不同交换段内进行，牛乳不同加热或冷却介质接触，可保证产品不受外来物质污染。进乳加热和出乳冷却进行换热，回收热量达85%，可大大节省能源及冷却用水。

①预热和均质　4 ℃左右的原料乳从料罐泵送到超高温灭菌设备的平衡槽1，经供料泵2进入预热段3a，在这里牛乳被热水加热至75 ℃后进入非无菌均质机4。通常采用二级均质，第二级均质压力为5 MPa，二级均质合成后均质压力为25 MPa。

思考

为什么原料乳温度是4 ℃左右？

②杀菌　均质后的牛乳进入加热段3c，在这里牛乳被加热至灭菌温度（通常为137 ℃）， 在保持管5中保持4 s（即牛乳在保持管中流动4 s，起到保温灭菌作用），然后进入热回收段3 d，在这里牛乳被水冷却至灌装温度（25 ℃左右）。

补充

若牛乳在进入保持管前，牛乳的灭菌温度低于设定值，在生产线上的传感器便把信号传给控制盘，然后回流阀开动，把产品沿着3e回流到冷却器，牛乳冷却到75 ℃再返回平衡槽或流入一单独的收集罐。

冷却后的牛乳直接进入无菌灌装机8，或首先进入无菌贮罐7后，再进入无菌灌装机8。

补充

超高温灭菌后的牛乳温度太高，牛乳品质可能在数秒钟内即遭到破坏，所以必须尽快将牛乳冷却到室温。

为了平衡灭菌机及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相互影响，可在灭菌机和包装机之间装1个无菌贮罐，起缓冲作用。

（4）无菌灌装

经过超高温灭菌、冷却后的灭菌乳，在无菌条件下被连续地从管道内送往灌装机，并立即进行无菌灌装。无菌灌装系统是生产UHT产品所不可缺少的。

无菌灌装是指用蒸汽、热风或化学试剂（如过氧化氢，也称双氧水）将包装材料灭菌后，再以蒸汽、热风或无菌空气等形成正压环境，在无菌环境条件下进行的灭菌乳灌装。要达到灭菌乳在包装过程中不再污染细菌，则灌装管路、包装材料及周围空气都必须灭菌。

补充

无菌包装环境的形成包括：①包装机的灭菌。在生产之前，包装机内与产品接触的表面必须经过包装机本身产生的无菌热空气（280 ℃）灭菌，时间30 mim。②包装纸的灭菌。主要包括过氧化氢膜形成和加热灭菌（110～115 ℃）两个步骤。

3）质量评价

根据《灭菌乳》（GB 25190—2010）的规定，应符合商业无菌的要求，并进行质量评价。

高级技术

UHT灭菌乳要求在无须冷藏的条件下具有长时间的保质期，因此，无菌包装必须提供完全防光和防氧气的保护。

利乐包装（Tetra Pack，TP）是市场上使用广泛的UHT灭菌乳包装，由瑞典利乐公司生产。利乐包装材料是用纸、铝箔及聚乙烯塑料层复合而成的。一般包括以下5层：

①外层的PE（聚乙烯）层　可保护印刷的油墨并防潮（阻湿性），且当包装叠起时保护封口表面。

②纸板　赋予包装应有的机械强度以便成形，且便于油墨印刷。

③PE层　使铝箔与纸板之间能紧密相连。

④铝箔　可阻气，并保护产品防止氧化和免受光照影响。

⑤最内层的PE层（或其他塑料）　可提供液体阻隔性（阻湿性）。

拓展训练

分组扮演巴氏杀菌乳企业和超高温灭菌乳企业，辩论两种产品的优劣。

思考练习

简述超高温灭菌工艺与巴氏杀菌工艺的区别。

任务2.4　酸乳加工技术

活动情景

根据《发酵乳》（GB 19302—2010）定义，酸乳（yoghurt）是以生牛（羊）乳或乳粉为原料，经杀菌、接种嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌（德氏乳杆菌保加利亚亚种）发酵制成的产品。日常人们也把酸乳称为酸奶。

补充

风味酸乳是以80%以上生牛（羊）乳或乳粉为原料，添加其他原料，经杀菌、接种嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌（德氏乳杆菌保加利亚亚种）发酵前或后添加或不添加食品添加剂、营养强化剂、果蔬、谷物等制成的产品，也是一种发酵乳。市场上大多数酸乳为风味酸乳，往往添加了白砂糖、红枣汁等。

酸乳是一种发酵乳，其所含有的乳酸菌（嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌等）是人体的益生菌。在酸乳保质期内，乳酸菌数（CFU/mL）≥1×106。

小知识

20世纪初，俄国科学家伊·缅奇尼科夫在研究人类长寿问题时，到保加利亚去做调查，发现每千名死者中有4名是百岁以上的，这些高龄死者生前都爱喝酸奶。他断定喝酸奶是使人长寿的一个重要原因。后经研究，发现了一种能有效地抑制大肠内腐败细菌的杆菌，并命名为“保加利亚乳杆菌”。

任务要求

理解酸乳加工原理；掌握酸乳加工工艺；能进行酸乳工艺、配方改进研究。

技能训练

结合视频或图片，进行酸乳加工。

2.4.1　酸乳的分类

按成品的组织状态分类。

1）凝固型酸乳

凝固型酸乳（Set yoghurt）是指酸乳发酵在零售容器中进行，其凝块均匀一致，呈连续的半固体状态。

2）搅拌型酸乳

搅拌型酸乳（Stirred yoghurt）是指杀菌乳在发酵罐中发酵，并在包装之前冷却，打碎凝块，呈低黏度而均匀一致的产品。

拓展

与凝固型酸乳相比，搅拌型酸乳具有如下优点：①在运输、销售过程中易保持原有状态。②打碎凝块后，便于根据配方的要求加入一定量的果酱或果料等配料，产品呈均匀的稠浆状，如红枣酸奶。

2.4.2　凝固型酸乳的加工原理

即在经过预处理、巴氏杀菌、冷却后的乳中，接种乳酸菌发酵剂后分装在容器中，乳酸菌利用乳糖产生乳酸等有机酸，使乳的pH值降低，至酪蛋白的等电点附近，使酪蛋白沉淀凝聚，在容器中成为凝胶状态，并产生酸乳特有风味。

2.4.3　发酵剂作用及分类

1）发酵剂的定义

发酵剂是指为加工酸乳所调制的特定的微生物培养物，即乳酸菌培养物。在加工酸乳之前，必须首先调制发酵剂，发酵剂的优劣与酸乳产品的品质关系密切。

补充

通常所说的乳酸菌不是分类学上的名词，而是指一群可发酵糖类以获取能量，并能生成大量乳酸的一类细菌的总称。

一般酸乳所采用的菌种是嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的混合物，其适宜比为1∶1。使用混合菌种的原理就是利用菌种间共生作用，相互弥补而得益。

例如，使用单一发酵剂，产品口感往往较差，而两种或两种以上的发酵剂混合使用能产生良好的口感和风味；混合发酵剂还可缩短发酵时间。如上述两种乳酸菌混合物在40～ 50 ℃乳中发酵2～3 h即可达到所需的凝乳状态与酸度，而上述任何一种单一乳酸菌发酵时间都在10 h以上。

为了提高酸乳的保健价值，还可添加双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌等。

拓展

市场上销售的酸乳产品配料中使用了多种菌的混合物。例如，LGG菌，即鼠李糖乳杆菌，具有活性强、耐胃酸的特点，能够在肠道中定殖长达两周。LABS菌，包含4种益生菌（L-保加利亚乳杆菌、A-嗜酸乳杆菌、B-双歧杆菌及S-嗜热链球菌），是充分考虑到中国人体质的需要和肠道特征，并按照中国人的口味习惯而研发的。e＋菌含有4种乳酸菌，即保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、嗜酸乳杆菌及双歧杆菌。

2）发酵剂的主要作用

（1）乳酸发酵是使用发酵剂的主要目的

由于乳酸菌的发酵，使乳糖转变为乳酸，pH值降低，乳在容器中成为凝胶状态；形成酸味，防止杂菌污染。

（2）产生风味

在微生物作用下，生成丁二酮、羟丁酮、丁醇等化合物和微量挥发酸、酒精、乙醛等，使酸乳产生特有风味。

2.4.4　凝固型酸乳加工技术

【实验实训2.1】凝固型酸乳加工

1）目的

掌握凝固型酸乳的加工原理和加工工艺；研究发酵时间对酸乳品质的影响。

2）仪器设备

电子天平、恒温培养箱、冷藏柜、温度计、搅拌器（棒）、保鲜膜、恒温水浴锅、封口机、不锈钢烧杯等。

3）配方

全脂奶粉，12%；白砂糖，8%；发酵剂，4%；纯净水，76%。

（1）发酵剂

本实验采用市售酸乳作为发酵剂，其含有保加利亚杆菌、嗜热链球菌等活菌。

拓展

酸乳生产企业则采用乳酸菌菌种进行多次扩大培养（类似多次酸奶制作），制备生产用乳酸菌发酵剂。有的企业采用丹尼斯克公司或汉森公司生产的直投式乳酸菌发酵剂（粉末），目前国内也开发了类似产品，可直接加入，不需扩大培养，使用方便。

（2）白砂糖

在酸乳中添加适量白砂糖，可提高酸乳的甜度和黏度，有利于提高酸乳的凝固性。但糖添加过多，会使酸乳过甜，不能突出酸乳的酸味。

（3）稳定剂

为了降低成本，减少乳粉用量，稳定酸乳的质构和黏稠度，还可添加增稠剂、稳定剂。根据《食品添加剂使用标准》（GB 2760—2011）的规定，可使用果胶、明胶、海藻酸丙二醇酯、海藻酸钠、聚葡萄糖、决明胶等稳定剂。

4）工艺流程

凝固型酸乳加工的工艺流程如图2.9所示。其生产线如图2.10所示。

图2.9　凝固型酸乳加工工艺流程

5）实验步骤

（1）原料乳验收

原料乳在入厂时除按规定进行密度测定和酒精试验外，还应有以下3个方面的要求：

①鲜乳中总乳固体≥11.5%，其中非脂乳固体≥8.5%，否则会影响发酵时蛋白质的胶凝作用。

②不得使用含有抗生素或残留有效氯等杀菌剂的鲜乳。

③不得使用不卫生的原料乳，以免影响酸乳的风味和发酵剂的作用。

思考

在酸乳加工中，为什么要求鲜乳中非脂乳固体≥8.5%？

图2.10　凝固型酸乳的生产线
1—生产发酵剂罐；2—缓冲罐；3—香精罐；4—混合器；5—包装机；6—培养箱

非脂乳固体含量增加（主要是蛋白质含量增加），能够改善酸乳风味，减轻酸味感，提高酸乳的硬度和黏度并防止乳清析出。但非脂乳固体含量过高，会使酸乳稠度过大，吸食困难，且成本增加。

（2）预处理

预处理包括净乳、冷却、贮乳及标准化等，其技术要求类似巴氏杀菌乳。

加工器具、酸乳空瓶要清洗干净并用沸水消毒，确保食品卫生。

（3）配料

根据每组分配的全脂奶粉量（180 g），计算其他物料的量（白砂糖、水、发酵剂）。将全脂奶粉、糖、水混合，溶解，搅拌均匀。

由于最后需要用水补足到所需质量，应提前称好容器质量，并记录。

思考

为什么需要考虑最后用水补足到所需质量？

（4）预热均质

物料通过泵进入杀菌器，预热至55～65 ℃，再送入均质机。混合料在均质机中于15～20 MPa压力下均质，再返回杀菌器中杀菌。均质处理可使原料充分混匀，粒子变小，有利于提高酸乳的稳定性和稠度，并使酸乳质地细腻，口感良好。

注意

在实验室操作中，采用水浴预热（55～65 ℃），并搅拌，以促进所有原料溶解，提高蛋白质稳定性，杀灭部分微生物。

（5）杀菌、冷却

均质之后的物料在杀菌器的杀菌部和保持部加热到90 ℃，保持5 min。

杀菌的目的是：杀死混合料中的微生物，确保卫生安全；使乳中酶的活力钝化和抑菌物失活；使乳清蛋白热变性，改善牛乳作为乳酸菌生长培养基的性能；改善酸乳的稠度；保证发酵剂正常发酵，保证产品质量。

杀菌后，加入纯净水（烧沸后的）补足质量。操作中，应避免二次污染。

冷却至43～45 ℃，以备接种。冷却温度太高会杀死发酵剂中乳酸菌，冷却温度太低又不利于发酵剂中乳酸菌的生长。在冷却工序可以加入香料。

（6）添加发酵剂

添加发酵剂前，应将发酵剂进行充分搅拌，使凝乳达到完全破碎的程度，目的是使菌体从凝乳块中游离分散出来。通过计量泵将工作发酵剂连续地添加到物料中，或将工作发酵剂直接添加到物料中，搅拌均匀。

注意

添加发酵剂是造成酸乳受微生物污染的主要环节之一，要特别注意。

适宜的发酵剂添加量是3%左右。发酵剂添加量过低，容易发生保加利亚乳杆菌生长不良现象，产酸可能受阻，酸生成不稳定；发酵剂添加量过多，会给最终产品的组织结构带来缺陷，如酸生成过快和酸度过高时，会给芳香物质的生产造成阻碍。

（7）灌装

酸乳容器有瓷罐、玻璃罐、塑料杯、纸制盒。灌装前要对瓶、盖进行蒸汽灭菌。灌装和加盖可采用手工灌装、半自动灌装或全自动无菌灌装。

要尽量降低顶隙，灌装环境应接近无菌状态。灌装工序的时间要尽量缩短，防止温度下降而导致培养时间延长。

（8）发酵

用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌混合发酵时，常采用41～43 ℃培养3～4 h。获得酸乳最佳风味的pH范围是4.0～4.4。发酵时，应注意避免振动，否则会影响其组织状态；发酵温度应恒定，避免忽高忽低。

根据《发酵乳》（GB 19302—2010）的规定，酸乳酸度≥70.0 °T。

拓展

控制发酵时间除检查酸度外，还可根据发酵乳的组织状态进行判断，即发酵2.5 h后，通过抽样观察，将瓶口稍倾斜，仔细检查有无细微凝粒出现及是否凝固，如有则停止发酵，没有则继续培养发酵。

发酵终点的时间范围较窄。终点确定过早，酸乳组织软嫩，风味差；过晚则酸度高，乳清析出多，风味也差。

（9）冷却

发酵终点一到，应立即关闭向保温培养室供热，将酸乳从保温培养室转移到冷却室进行冷却，当酸乳冷却到10 ℃左右时转入冷库，在2～7 ℃进行冷藏后熟。

冷却的目的是：迅速有效地抑制酸乳中乳酸菌的生长，降低酶的活性，防止产酸过度；使酸乳逐渐凝固成白玉般的组织状态（断面如瓷状，表面光滑，无粗粒或杂质出现，像刚蒸出的水蛋）；降低和稳定酸乳脂肪上浮和乳清析出；延长酸乳的保存期限；使酸乳产生一种食后清凉可口的味感。

拓展

当温度降到10 ℃以下时，酸乳中的乳酸菌的生长活力有限，酸乳的酸度变化微小。当然随着贮藏时间延长，酸乳存在后酸化问题，就是乳酸菌仍会缓慢产酸，改变酸乳的酸甜比和质构，影响酸乳保质期。

（10）冷藏后熟

酸乳发酵凝固后，在4 ℃左右贮藏24 h再出售。这段时间称为后熟期。冷藏后熟的目的是：促进香味物质的产生，改善酸乳的硬度。

酸乳的贮藏、运输、销售，需要有完整的冷链。市售的酸乳保质期一般为7～28 d。

6）质量评价

根据《发酵乳》（GB 19302—2010）的规定进行质量评价（见表2.14、表2.15）。

表2.14　感官要求

表2.15　理化指标

注：a仅适用于全脂产品。

高级技术

乳酸菌进入人体后，在肠道内繁殖，通过自身及其代谢产物，调整菌群之间的关系，使肠道菌群发生相应变化，抑制病原菌和有害菌的生长繁殖，维持肠道菌群平衡。因此，乳酸菌也被称为“肠内清道夫”。

此外，乳酸菌代谢产生乳酸、乙酸和抗菌物，使肠道pH值降低，起抗菌防病的作用。乳酸菌及其代谢产物还能促进宿主消化酶分泌和肠道蠕动，促进食物消化并预防便秘发生。

乳酸菌进入人体后，在肠道内繁殖，通过自身及其代谢产物，调整菌群之间的关系，使肠道菌群发生相应变化，抑制病原菌和有害菌的生长繁殖，维持肠道菌群平衡。因此，乳酸菌也被称为“肠内清道夫”。

此外，乳酸菌代谢产生乳酸、乙酸和抗菌物，使肠道pH值降低，起抗菌防病的作用。乳酸菌及其代谢产物还能促进宿主消化酶分泌和肠道蠕动，促进食物消化并预防便秘发生。

范例

益力多乳酸菌饮料的主要原料为水、砂糖、脱脂奶粉、葡萄糖、柠檬油、100亿个活性乳酸菌。该饮品所使用的乳酸杆菌是从人体肠道中分离出来后经过强化培养的特殊活性乳酸杆菌，它的耐酸性特强，能够抵抗胃液和胆汁等有强力杀菌作用的消化液而活着到达肠内，从而真正起到健肠作用。

拓展训练

对所制的凝固型酸乳进行感官评定，确定不同保温培养时间下，样品组织状态、口感对比，提出改进意见。

思考练习

①在酸乳加工中，为什么不得使用含有抗生素或残留有效氯等杀菌剂的鲜乳？

②酸乳加工中，发酵终点确定过早、过晚，会对酸乳品质产生什么影响？发酵剂添加量过少或过多，存在什么问题？

③凝固型酸乳凝固后，是否可以不冷却，为什么？酸乳加工中杀菌的目的有哪些？与巴氏杀菌乳相比，有何不同？

任务2.5　乳粉加工技术

活动情景

乳粉也称奶粉，是以新鲜乳（奶）为原料，通过真空浓缩、喷雾干燥等方法去除乳中几乎所有的自由水，得到干燥的粉末状产品。例如，全脂乳粉、脱脂乳粉、婴幼儿配方乳粉等。

加工乳粉的原料不仅有牛奶，还有水牛奶、羊奶、牦牛奶及骆驼奶等。

范例

脱脂奶粉是将新鲜牛乳经预热、离心分离获得脱脂乳，再经杀菌、浓缩、干燥而制得的粉末状产品。

我国奶牛饲养多数在牧区和农区，距离消费市场较远，冷链系统不完善，而乳粉含水量低，保质期长，无须冷链支持，运输方便，销售半径长，更有利于调节地区间供应的不平衡。因而，乳粉在我国的乳制品结构中仍然占据着重要的位置。

任务要求

了解乳粉加工技术；理解真空浓缩、喷雾干燥原理。

技能训练

结合视频或图片，了解全脂乳粉加工工艺。

2.5.1　乳粉的成分

1）乳糖

全脂乳粉中约含38%，脱脂乳粉约含50%。乳糖通常呈非结晶玻璃状态，吸湿性很强，致使乳粉容易吸潮。乳糖会使乳粉颗粒表面产生很多细裂纹，空气容易渗入到乳粉颗粒内部，脂肪也会逐渐渗出到颗粒表面，易引起乳粉氧化变质。

2）脂肪

全脂乳粉含26%～27%，脱脂乳粉含1.0%～1.5%。其中，全脂乳粉有3%～14%的脂肪游离凝集在乳粉颗粒的边缘，含量高时，易氧化，不耐贮藏，冲调性差。

3）蛋白质

全脂乳粉约含27%，脱脂乳粉约含37%。酪蛋白的存在状态直接影响乳粉复原性的好坏。除选择新鲜原料乳外，还要把原料乳的热处理降低到最低程度，以获得高溶解度的乳粉。

4）水分

全脂乳粉的水分含量一般为2.0%～3.0%，脱脂乳粉的水分含量在4.0%以下。水分含量过高，细菌易繁殖，酸度易上升，蛋白质易变性，使溶解度下降；水分含量过低时，乳粉易氧化变味。

2.5.2　乳粉加工技术

1）工艺流程

乳粉加工的工艺流程如图2.11所示。

图2.11　乳粉加工工艺流程

2）操作要点

（1）原料乳的验收、预处理

见任务2.1原料乳验收与预处理。其中，生产全脂乳粉、加糖乳粉、脱脂乳粉时，必须对原料乳进行标准化。

（2）预热杀菌

预热杀菌使用板式杀菌器或管式杀菌器，可采用80～85 ℃，30 s或95 ℃，20 s的高温短时杀菌条件，或采用135 ℃，2～4 s的超高温瞬时杀菌条件。

拓展

乳粉的杀菌应减少牛乳蛋白质变性，类似巴氏杀菌乳、超高温灭菌乳的杀菌要求，而与酸奶杀菌要求不同。

（3）真空浓缩

牛乳经杀菌后立即泵入真空蒸发器进行真空（减压）浓缩，除去乳中大部分水分，然后进入干燥塔中进行喷雾干燥。真空浓缩一般要求原料乳浓缩至原体积的1/4，乳干物质达到45%左右。

原料乳经过真空浓缩，除去大部分水分，可提高喷雾干燥设备的生产能力，降低成本。浓缩乳经喷雾干燥后，其颗粒较粗大，具有较好的分散性、冲调性，能够迅速复水溶解。真空浓缩可排除乳中的空气（尤其是氧气），提高保藏性能。

补充

牛乳是热敏性物料，通过真空浓缩，使其在低温条件下沸腾脱除水分，避免了高温引起的蛋白质变性，改善了乳粉溶解性等品质。

（4）喷雾干燥

浓缩后的乳温为47～50 ℃。浓缩乳中仍含有较多的水分，必须经喷雾干燥后才能得到乳粉。被广泛使用的喷雾干燥方法有压力喷雾和离心喷雾两种方法。

思考

干燥样品时，应如何提高干燥速度？为什么要将喷雾与干燥结合呢？

图2.12　喷雾干燥的设备流程

喷雾干燥原理：向干燥室中鼓入热空气（130～180 ℃，有的装置达200 ℃以上），同时将浓奶借压力或高速离心力的作用，通过喷雾器（也称雾化器）喷成雾状的直径为10～100 μm的微细乳滴。这些微细乳滴显著地增大了表面积，与热风接触，瞬间可将乳滴中的大量水分除去，乳滴变为乳粉降落在干燥室的底部。

全脂乳粉喷雾干燥的工艺条件见表2.16。

表2.16　全脂乳粉喷雾干燥工艺条件

补充

鼓入干燥塔的热风温度虽然很高，但由于雾化后大量微细乳滴中水分瞬间（0.01～0.04 s）被蒸发除去，气化潜热很大，因此，乳滴乃至乳粉颗粒受热温度不会超过60 ℃，蛋白质不会因受热而明显变性，所以复水后的乳粉，其风味、色泽、溶解度与鲜乳大体相似。

（5）冷却、筛粉

喷雾干燥中形成的乳粉，应尽快排出干燥室外，以免受热时间过长。特别对于全脂乳粉来说，会使游离脂肪含量增加，容易引起氧化变质，影响乳粉质量。

卧式干燥室采用螺旋输粉器出粉，而平底或锥底的立式圆塔干燥室则都采用气流输粉或流化床式冷却床出粉。

（6）包装

短期内销售的产品，多采用聚乙烯塑料复合铝箔袋包装，基本上可避免光线、水分和气体的渗入。包装间应配置空气调温调湿装置，使室温保持在20～25 ℃，相对湿度保持在75%以下。

高级技术

在乳粉贮存过程中，常见的问题及原因如下：

1）细菌引起的变质

乳粉打开包装后会逐渐吸收水分，当水分超过5%以上时，细菌开始繁殖，使乳粉变质。因此，乳粉打开包装后不应放置过久。

2）氧化味

不饱和脂肪酸氧化产生氧化味的主要因素是空气、光线、重金属（特别是铜）、过氧化物酶和乳粉中的水分及游离脂肪酸含量。

3）棕色化

水分在5%以上的乳粉在长期贮藏时会发生羰氨反应（即美拉德反应），产生棕色化，温度高则加速这一反应。

4）吸潮

乳粉中的乳糖呈无水、非结晶的玻璃态，易吸潮。当乳糖吸水后使蛋白质彼此黏结而使乳粉结块，因此应保存在密闭的容器中。

思考练习

①乳粉水分含量的过高或过低对产品质量有何影响？

②简述喷雾干燥的特点。

③液态牛乳中乳糖含量为多少？1 kg全脂奶粉需要使用多少千克液态奶生产？

任务2.6　冰淇淋加工技术

活动情景

冰淇淋（ice-cream）作为一种冷冻乳制品，具有轻滑而细腻的组织，紧密而柔软的形体、醇厚而持久的风味，冷凉甜美等特点，被誉为“冷饮之王”。

思考

分享各自食用冰淇淋的有趣经历，探讨美味的冰淇淋是如何加工的。

根据《冷冻饮品 冰淇淋》（SB/T 10013—2008）的定义，冰淇淋是以饮用水、乳和/或乳制品、食糖等为主要原料，添加或不添加食用油脂、食品添加剂，经混合、灭菌、均质、老化、凝冻、硬化等工艺制成的体积膨胀的冷冻饮品。

任务要求

理解凝冻加工原理；掌握冰淇淋加工工艺。

技能训练

结合视频或图片，掌握冰淇淋（硬质冰淇淋）的加工工艺。

2.6.1　冰淇淋的分类

冰淇淋按照标准《冷冻饮品 冰淇淋》（SB/T 10013—2008），可分为全乳脂冰淇淋（清型、组合型）、半乳脂冰淇淋（清型、组合型）和植脂冰淇淋（清型、组合型）。

冰淇淋按照软硬度，可分为硬质冰淇淋和软质冰淇淋。凝冻后的冰淇淋，装入容器并经速冻硬化者，称为硬质冰淇淋；而装入容器不经速冻硬化者，称为软质冰淇淋。

拓展

超市冷柜中销售的雀巢、和路雪、明治、伊利、蒙牛的冰淇淋属于硬质冰淇淋；麦当劳、肯德基出售的现做现卖冰淇淋属于软质冰淇淋。

2.6.2　凝冻的加工原理

冰淇淋是一种含有大量空气的冷冻饮品。这是因为冰淇淋混合料（液态）在凝冻机的强制搅拌下进行冷冻（-6～-2 ℃），使空气以极微小的气泡状态均匀分布于混合料中，一部分水（20%～40%）形成细小冰晶，冰淇淋体积膨胀，这个过程为凝冻。

补充

当冰淇淋混合料在凝冻缸内壁上形成凝冻层，装有锐利刮刀（紧贴在凝冻缸内壁）的旋转式搅拌器立即将凝冻层刮下，从而防止形成绝热层。同时，搅拌器的搅杆和刀排将空气搅打入凝冻料内，如同搅打稀奶油或蛋白一样。空气以极小的气泡形式均匀地搅打入冰淇淋中，有助于防止冰淇淋质地太硬及入口太冷。

2.6.3　冰淇淋加工技术

【实验实训2.2】硬质冰淇淋加工

1）目的

掌握硬质冰淇淋的加工工艺；掌握对冰淇淋进行感官评价的方法。

2）实验仪器

凝冻机、高压均质机、冷藏柜、夹层锅或水浴锅、高速混料缸、冷冻柜、模具。

3）配方

棕榈油11%、奶油2.5%、全脂奶粉12.5%、白砂糖16%、麦芽糊精2%、葡萄糖粉2%、淀粉2%、淀粉糖浆5%、复合乳化稳定剂（海藻酸钠0.1%、瓜尔胶0.1%、黄原胶0.1%、明胶0.25%、分子蒸馏单甘酯0.18%、蔗糖酯0.07%）、乙基麦芽酚20 mg/kg、香兰素40 mg/kg、炼奶香精0.08%、饮用水46.15%。

拓展

复合乳化稳定剂是改善冰淇淋品质的重要手段，也是冰淇淋生产关键技术之一，如丹尼斯克公司的冰牡丹系列（CREMODAN）冰淇淋复合乳化稳定剂就被世界各地广泛地应用于冰淇淋生产工艺中。这类企业为冰淇淋生产企业提供免费新产品、新配方开发服务，借此销售冰淇淋复合乳化稳定剂。

4）工艺流程

硬质冰淇淋加工的工艺流程如图2.13所示。

图2.13　硬质冰淇淋加工工艺流程

5）实验步骤

（1）称量

根据冰淇淋配方，称取各种原辅料。

其中棕榈油放置在冰箱中冷冻贮藏，使用前放置在室温下解冻。而海藻酸钠、瓜尔胶等稳定剂与其质量5～10倍的蔗糖混合，再溶解于80～90 ℃的软化水中。

思考

为什么海藻酸钠、瓜尔胶等要与蔗糖混合，再溶解于热水？

（2）配料

混合原料的配制在配料缸内进行。混合原料溶解的温度通常为40～50 ℃。由于最后用水定容至100%，因此，应提前称好容器质量，并记录。

思考

为什么需要最后用水补足到所需重量？企业如何进行用水定容操作？

（3）杀菌

冰淇淋混合料的杀菌可在配料缸内进行，通常多采用85～90 ℃，5 min。杀菌时，应将各种原料进行搅拌，充分混合。

拓展

有的企业直接将蒸气通入冰淇淋混合料中，同时进行搅拌，快速升温，从而进行杀菌。当然在蒸汽入口，容易发生过热现象。

在杀菌后、均质前，需进行过滤去除杂质，并且通过泵把物料送到均质机。

（4）均质

冰淇淋混合料一般采用二次高压均质。具体工艺条件：以65～75 ℃最适宜，压力以第一段13～17 MPa，第二段3～4 MPa。

冰淇淋混合料经过均质后，黏度增加，凝冻时容易混入空气使容积增大，膨胀率增加，组织润滑，并能防止脂肪分离。同时冰淇淋成品的稳定性增加，抗融性提高。

（5）冷却

冰淇淋混合料均质后，通过板式热交换器冷却至0～4 ℃，进入老化缸。

（6）老化（成熟）

冷却后的冰淇淋混合料应在0～4 ℃保持4～24 h，这一操作即称老化。若老化缸内的物料贮存超过30 h，仍未生产使用则要进行重新杀菌处理。老化的作用是：可促进蛋白质和稳定剂的水合作用，使其充分吸收水分，料液黏度增加，有利于凝冻时膨胀率的提高。

拓展

老化缸可进行冷却、保温。为使生产连续进行，一般要配置多个老化缸。

香精、着色剂在老化阶段加入。

（7）凝冻

凝冻是冰淇淋生产的主要工序，关系到冰淇淋的组织结构、得率、适口程度。凝冻要快速，以防止产生大冰晶（直径超过3 mm的冰晶体）而使质地粗糙，同时空气泡要微小且分布均匀，以产生稳定的凝冻泡沫。在冰淇淋中，大的冰晶会刺穿体系中的泡沫，从而在保存或部分熔化时导致冰淇淋体积缩小。

补充

在冰淇淋凝冻操作中，凝冻温度每降低1 ℃，其硬化所需的持续时间就可缩短10%～20%。但凝冻温度不得低于-6 ℃，因为温度太低会造成冰淇淋不易从凝冻机内放出。

冰淇淋的体积要比混合料大，体积增加可用膨胀率（overrun）来表示。

膨胀率以80%～100%为宜。膨胀率过低，冰淇淋风味过浓，在口中溶解不良、组织粗硬。膨胀率过高则变成海绵状组织，气泡大，易软塌，保形性差，在口中溶解快，风味平淡。

（8）灌装、成形

①灌装　冰淇淋可包装于杯中、蛋卷或其他容器中，可在容器中填入不同风味的冰淇淋或用坚果（如花生仁）、果料和巧克力等装饰的冰淇淋。

②成形　冰淇淋为半流体状物质，其最终成形是在成型设备上完成的。如浇模成形、挤压成形等。

由凝冻机放出的冰淇淋呈半冻结状，组织柔软，需要进行速冻硬化。

拓展

市场上的软质冰淇淋与硬质冰淇淋配方、加工工艺是不同的，如软质冰淇淋中使用熔点较高的植脂末（氢化植物油），使室温下软冰淇淋融化较慢，抗融性提高。

（9）硬化

灌入包装容器或模具中的冰淇淋，应在-40～-25 ℃的条件下进行速冻（30 min左右），使90%～95%的水分形成结晶，从而保持适当硬度，此过程称为硬化。

拓展

有的冰淇淋生产企业把冰淇淋放在速冻冷库中，速冻30 min后，拿出装箱，再用拖车放入冷库贮藏。

速冻硬化的目的是：固定冰淇淋的组织状态，保持适当的硬度，便于销售和运输；有利于形成细小冰晶体，避免产生冰碴感，保证冰淇淋的质量。

（10）贮藏

硬化后的冰淇淋移于冷库中贮藏。

《冷冻饮品 冰淇淋》（SB/T 10013—2008）标准要求产品应贮存在≤-22 ℃的专用冷库内，这样更有利于冰淇淋质量的保证，防止重结晶对冰淇淋品质的影响。同时，要求产品应在冷冻条件下销售，低温陈列柜的温度应≤-15 ℃。

6）质量评价

根据行业标准《冷冻饮品 冰淇淋》（SB/T 10013—2008）的规定（清型冰淇淋）进行质量评价。

色泽：具有品种应有的色泽。

形态：形态完整，大小一致，不变形，不软塌，不收缩。

组织：细腻滑润，无明显粗糙的冰晶，无气孔。

滋味气味：滋味协调，有乳脂或植脂香味，香味纯正。

杂质：无肉眼可见外来杂质。

高级技术

凝冻机包括间歇式和连续式两种。

1）间歇式凝冻机

其凝冻时间为5～20 min（与凝冻机制冷效率、冰淇淋浆料数量等有关），冰淇淋的出料温度-5～-3 ℃。例如，麦当劳、肯德基、大多数餐饮企业使用的冰淇淋机属于间歇式凝冻机。

2）连续式凝冻机

其进出料是连续的，冰淇淋的出料温度-6～-4 ℃。冰淇淋生产企业使用的大型凝冻机属于连续式凝冻机，其空气的混入是靠空气泵自行调节的，便于控制所需膨胀率。连续式凝冻机必须经常检查膨胀率，从而控制恰当的进出量以及混入的空气量。

拓展训练

安排同学查找一种软质冰淇淋配方和加工工艺，并进行上台讲解。

范例

一种软冰淇淋配方：水，70%；白砂糖，8%；全脂奶粉，5%；植脂末（Nestle C40），6%；麦芽糊精，6.9%；葡萄糖粉，4%；FD301稳定剂，0.3%；炼奶香精E-1671D，0.10%；香兰素，0.02%。

思考练习

①为什么冰淇淋配料杀菌温度需高于纯鲜奶的杀菌温度？

②葡萄干等果料在哪个工序加入冰淇淋？如果在凝冻过程加入有什么问题？

③冰淇淋的香精、色素应在哪个工序加入？

④相对于-22 ℃贮藏温度，冰淇淋贮藏温度高（如-10 ℃）有什么问题？

⑤在冰淇淋加工中，均质的目的是什么？

⑥在冰淇淋中加入乳化稳定剂的作用是什么？

⑦在冰淇淋加工中，老化的目的是什么？

⑧冰淇淋膨胀率过低或过高分别会出现什么问题？

⑨冰淇淋加工中，速冻硬化的目的是什么？