長時(shí)間發(fā)酵褐色乳飲料的工藝研究

長時(shí)間發(fā)酵褐色乳飲料是一種具有獨(dú)特風(fēng)味的乳蛋白飲品，深受廣大消費(fèi)者的喜愛。這種乳飲料的主要工藝是通過使脫脂奶粉還原乳與還原糖發(fā)生美拉德反應(yīng)來產(chǎn)生獨(dú)特香氣，但由于生產(chǎn)過程比較復(fù)雜，任何一項(xiàng)工藝參數(shù)設(shè)置不當(dāng)都會(huì)影響終產(chǎn)品的穩(wěn)定性及風(fēng)味。因此，要對(duì)關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行深入的研究，以達(dá)到風(fēng)味和穩(wěn)定性良好的目的。

1 材料與方法

1.1 原料

脫脂奶粉；白砂糖；果膠；葡萄糖；漢森Y350（菌種）。

1.2 主要設(shè)備和器材

高剪切攪拌機(jī)；恒溫水浴鍋；高壓鍋；超凈工作臺(tái)；精密PH計(jì)；離心機(jī)；分析天平；均質(zhì)機(jī)；馬爾文粒徑分析儀。

1.3 工藝流程

1.3.1 發(fā)酵乳的制備

軟化水、脫脂奶粉→奶粉還原水合→添加葡萄糖→脫氣→均質(zhì)→滅菌→冷卻至37℃→添加菌種0.05%→培養(yǎng)37℃/72h→冷卻至20℃以下→均質(zhì)（待用）

1.3.2 調(diào)配

白砂糖+穩(wěn)定劑→65～80℃熱水溶解→冷卻至20℃→加入發(fā)酵乳等輔料→混合20～30min→25 MPa均質(zhì)→殺菌110～121℃/5～10s，冷卻至10℃→無菌灌裝→檢驗(yàn)→出廠

2 關(guān)鍵控制點(diǎn)研究

2.1 脫脂奶粉還原

2.1.1 脫脂奶粉的水合溫度與時(shí)間

脫脂奶粉還原時(shí)水合的溫度與時(shí)間組合是奶粉還原的關(guān)鍵性參數(shù)。該試驗(yàn)選擇不同的溫度與時(shí)間組合還原脫脂奶粉，然后通過相同的滅菌與發(fā)酵工藝進(jìn)行發(fā)酵，對(duì)比發(fā)酵液的析水情況，以選擇較優(yōu)的組合（該試驗(yàn)省略了部分明顯較差的組合）。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 不同的水合溫度與組合所得發(fā)酵液的析水情況 單位：mm

2.1.2 還原奶的脫氣

對(duì)還原奶進(jìn)行脫氣處理是一項(xiàng)非常重要的工序，它將會(huì)影響到以下2個(gè)方面：①還原奶中的氣泡會(huì)影響均質(zhì)機(jī)中的均質(zhì)頭壽命；②還原奶中如果存在氣泡會(huì)影響發(fā)酵液的狀態(tài)。由于乳酸菌均為厭氧菌，氣泡周圍的乳酸菌會(huì)受到不同程度的抑制，使該區(qū)域不能有效地凝乳，從而出現(xiàn)較堅(jiān)硬的顆粒，這種顆粒可以通過用較細(xì)的網(wǎng)篩過濾發(fā)酵液發(fā)現(xiàn)。

2.1.3 還原奶的均質(zhì)

用全脂奶粉還原得到的還原奶必須進(jìn)行均質(zhì)，并且通過研究發(fā)現(xiàn)，脫脂奶粉還原得到的還原奶在發(fā)酵前進(jìn)行均質(zhì)也是很有必要的，因?yàn)榫|(zhì)能夠減少大顆粒的數(shù)量，使顆粒的分布更加均勻，有助于發(fā)酵過程的凝乳。未均質(zhì)和均質(zhì)的還原奶的粒徑分布如圖1～2所示，2種還原奶的粒徑分布對(duì)比如圖3所示。

2.2 還原奶殺菌溫度和時(shí)間

殺菌溫度與時(shí)間組合是影響發(fā)酵風(fēng)味以及穩(wěn)定性的又一重要因素。強(qiáng)度的大小直接影響到最終產(chǎn)品的風(fēng)味以及穩(wěn)定性；強(qiáng)度太小，不能發(fā)生美拉德反應(yīng)，獨(dú)特香氣不能產(chǎn)生，達(dá)不到想要的效果；強(qiáng)度太高，則會(huì)產(chǎn)生焦糊味，原因是有部分蛋白發(fā)生了變性，進(jìn)而發(fā)生糊化，這也是導(dǎo)致成品穩(wěn)定性差的主要原因。因此，平衡滅菌溫度與時(shí)間是非常重要的，不同的滅菌溫度與時(shí)間組合所得發(fā)酵液的風(fēng)味得分如表2所示，不同的滅菌溫度與時(shí)間組合所得成品的沉淀量如表3所示。

圖1 未經(jīng)過均質(zhì)的還原奶的粒徑分布圖

圖2 經(jīng)過均質(zhì)的還原奶的粒徑分布圖

圖3 經(jīng)過均質(zhì)與未經(jīng)過均質(zhì)的還原奶粒徑分布對(duì)比圖

表2 不同的滅菌溫度/時(shí)間組合所得發(fā)酵液的風(fēng)味得分

表3 不同的滅菌溫度/時(shí)間組合所得成品的沉淀量 單位：%

2.3 發(fā)酵過程的控制

選用37℃和42℃對(duì)還原奶同時(shí)進(jìn)行發(fā)酵，不同的發(fā)酵溫度產(chǎn)生析水的時(shí)間與發(fā)酵液風(fēng)味如表4所示。

2.4 發(fā)酵液的均質(zhì)溫度

由于較高的均質(zhì)溫度會(huì)使發(fā)酵液產(chǎn)生較堅(jiān)硬的顆粒，不利于成品的穩(wěn)定，因此選擇先冷卻后均質(zhì)的方式（均質(zhì)壓力為250bar，溫度低于20℃）。

2.5 發(fā)酵液與膠體溶液的混合

發(fā)酵液經(jīng)過均質(zhì)后，遇熱會(huì)發(fā)生凝聚結(jié)塊，產(chǎn)生大顆粒，因此膠體溶液應(yīng)該冷卻后再與發(fā)酵液混合，最高溫度不能超過20℃。

3 結(jié)果與分析

3.1 脫脂奶粉還原

3.1.1 脫脂奶粉的水合溫度與溫度

從表1可以看出，水合溫度與時(shí)間成反比關(guān)系，溫度越高需要的水合時(shí)間越短。但是水合的溫度有一定的上限，當(dāng)水合溫度超過一定的程度，就會(huì)出現(xiàn)大顆粒，奶粉溶解不完全，最終導(dǎo)致發(fā)酵液出現(xiàn)析水，整個(gè)體系收縮，乳清蛋白析出。通過試驗(yàn)得出，水合溫度不能超過55℃；在較高（如45℃）的溫度下水合脫脂奶粉輔助較柔和的攪拌，會(huì)使還原效果更佳，這樣有助于熱量的傳遞，蛋白質(zhì)等干物質(zhì)與水能夠充分融合；在低溫下水合比在高溫下水合的效果好，但需要較長的時(shí)間，如4℃的條件下需要保溫過夜，即需要大于12h，才能夠水合完全。

3.1.2 還原奶的均質(zhì)

圖1出現(xiàn)了3個(gè)波峰，圖2只有2個(gè)波峰，通過經(jīng)驗(yàn)可以知道，第1個(gè)波峰為蛋白質(zhì)等小體積顆粒波峰，而后面的峰則為脫脂奶粉中少量的脂肪波峰。未經(jīng)過均質(zhì)的還原奶的最大粒徑達(dá)到了30μm，而經(jīng)過均質(zhì)的還原奶的最大粒徑則小于2μm。由圖3可知，均質(zhì)后還原奶的較小顆粒波峰的面積比未均質(zhì)還原奶要大，也就是小顆粒比重大。所以，通過均質(zhì)不僅減小了脂肪球的粒徑，還減小了部分蛋白的質(zhì)顆粒的粒徑。因此，均質(zhì)能使還原奶的粒徑分布更加均勻，平均粒徑更小，有助于改善發(fā)酵液狀態(tài)。

表4 不同的發(fā)酵溫度產(chǎn)生析水的時(shí)間與發(fā)酵液風(fēng)味

3.2 還原奶殺菌溫度與時(shí)間

從表2可以看出，加熱強(qiáng)度過低雖然不會(huì)有不愉快的氣味，但也不會(huì)增加該產(chǎn)品特有的香氣；加熱強(qiáng)度過高就會(huì)產(chǎn)生不愉快的味道，影響整體的風(fēng)味。從表3可以看出，加熱強(qiáng)度太低，不會(huì)影響成品的穩(wěn)定性，但加熱強(qiáng)度太高會(huì)直接影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性，造成離心沉淀增加，產(chǎn)品體系不穩(wěn)定。

因此，還原奶的殺菌條件應(yīng)選擇柔和溫度與較長時(shí)間的組合方式，這樣既能發(fā)生美拉德反應(yīng)，產(chǎn)生特殊香氣，又不會(huì)產(chǎn)生不愉快的氣味。此外，這種組合方式還能使成品保持較好的穩(wěn)定性。

3.3 發(fā)酵過程的控制

從表4的結(jié)果可以確定，選擇較低的發(fā)酵溫度，較長發(fā)酵時(shí)間是發(fā)酵的最佳條件。低溫長時(shí)間發(fā)酵的原因是為了提升發(fā)酵液的香氣并避免出現(xiàn)乳體系收縮，而不是單純的提高酸度；另外，酸度的提高也省略了后期成品標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)的調(diào)酸工序，保持了原有發(fā)酵香氣。

4 結(jié)論

還原脫脂奶粉應(yīng)選用較低的溫度和較長的時(shí)間才能得到良好的效果，如果為了提高生產(chǎn)效率可以選擇相對(duì)高的溫度（小于55℃），較短的時(shí)間，在緩慢的攪拌條件下進(jìn)行；還原奶在滅菌前應(yīng)該進(jìn)行脫氣和均質(zhì)，以保證更加均勻的顆粒分布，較小的平均粒徑；還原奶的滅菌應(yīng)該選擇相對(duì)較低的溫度和較長的時(shí)間，以得到較好的風(fēng)味和穩(wěn)定性；發(fā)酵過程選擇低溫長時(shí)間發(fā)酵，有助于香氣的產(chǎn)生；發(fā)酵液應(yīng)該采用冷均質(zhì)，這樣不會(huì)使發(fā)酵液產(chǎn)生堅(jiān)硬顆粒；發(fā)酵液與膠體溶液應(yīng)該采用冷混合，防止過熱蛋白凝聚。

通過以上的研究，工藝的改進(jìn)大大提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性和風(fēng)味，保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行；另外，還可以在產(chǎn)品中添加多種營養(yǎng)輔料，如新鮮果汁、水果顆粒以及各種營養(yǎng)素，滿足更多消費(fèi)者的需求。

[1]泰米邁，羅賓遜著，姜竹茂譯.酸乳科學(xué)與技術(shù).北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2003

[2]謝繼志.液態(tài)奶乳制品科學(xué)與技術(shù).北京：中國輕工業(yè)出版社，2000