常溫長保質(zhì)期酸牛奶生產(chǎn)工藝與生產(chǎn)設(shè)備

文∕李志才 姜竹茂 王 彬 孫志強(qiáng) 池紅玉 宋廣輝

（1山東青島市畜禽良種有限公司；2山東煙臺大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院；3河北石家莊市兄弟伊蘭食品配料有限公司；4山東濰坊紫鳶乳業(yè)發(fā)展有限公司；5山東伊怡乳業(yè)有限公司）

酸牛奶營養(yǎng)豐富，含有益生菌和特殊生物因子，有助于改善人體胃腸消化功能，提高機(jī)體免疫力，是人們強(qiáng)身健體、延年益壽的營養(yǎng)佳品。但采用傳統(tǒng)的酸牛奶生產(chǎn)加工方法，其產(chǎn)品需要0～6℃低溫冷藏保存，且保質(zhì)期一般為7～21天，時間比較短，成為影響產(chǎn)品質(zhì)量和市場銷售的重要因素。

近些年來，國內(nèi)有多家知名乳品企業(yè)，應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)的酸牛奶生產(chǎn)技術(shù)，開發(fā)了不需要冷藏，可常溫保存，保質(zhì)期在90～180 天，符合GB 19302標(biāo)準(zhǔn)的酸牛奶產(chǎn)品，受到了廣大消費者和銷售市場的青睞與歡迎。現(xiàn)將常溫長保質(zhì)期酸牛奶的生產(chǎn)工藝與生產(chǎn)設(shè)備介紹如下。

1 常溫長保質(zhì)期酸牛奶生產(chǎn)工藝

常溫長保質(zhì)期酸牛奶生產(chǎn)工藝，主要由生產(chǎn)原料前處理、混合物料超高溫滅菌、酸牛奶發(fā)酵與發(fā)酵后熱處理和無菌灌裝等4個主要部分構(gòu)成。

1.1 常溫長保質(zhì)期酸牛奶生產(chǎn)工藝流程

常溫長保質(zhì)期酸牛奶生產(chǎn)工藝流程示意圖如圖1所示。

1.2 常溫長保質(zhì)期酸牛奶生產(chǎn)工藝說明

1.2.1 營養(yǎng)成分及配方

圖1 常溫長保質(zhì)期酸牛奶工藝流程

每100 g產(chǎn)品中各營養(yǎng)素含量：蛋白質(zhì)5%、脂肪5%、碳水化合物4%。生產(chǎn)配料配方為：生牛乳895 kg、乳清粉10 kg、白砂糖80 kg、復(fù)配穩(wěn)定劑15 kg，凈化水加至1000 L。

1.2.2 生產(chǎn)工藝質(zhì)量關(guān)鍵控制點基本要求

（1）配料溫度70～80℃，配料剪切乳化時間15～20 min。配料溫度過低或配料剪切乳化時間較短，物料混合時容易造成溶解不充分問題。

（2）物料均質(zhì)溫度不低于60℃，均質(zhì)壓力不低于20 MPa。物料均質(zhì)溫度過低或物料均質(zhì)壓力過低時，乳脂肪不易細(xì)化，產(chǎn)品易出現(xiàn)上浮或分層。

（3）物料超高溫滅菌溫度和時間要求為131℃/20 s。

（4）酸牛奶發(fā)酵必須是在潔凈夾套（可調(diào)節(jié)溫度）無菌罐體中進(jìn)行；同時須做到無菌添加發(fā)酵菌種和無菌添加調(diào)味調(diào)色劑。

（5）酸牛奶發(fā)酵溫度要求恒溫并始終控制在43℃。發(fā)酵溫度過高或過低，易造成產(chǎn)品析水、質(zhì)地粗糙和發(fā)酵緩慢等問題。

（6）酸牛奶發(fā)酵終止控制標(biāo)準(zhǔn)為pH值達(dá)到4.8，發(fā)酵時間一般在3～5 h。

（7）酸牛奶攪拌破乳，須應(yīng)用框式大槳葉攪拌器慢速度（300 r/min）、短時間（8～10 min），進(jìn)行攪拌破碎凝乳。

（8）酸牛奶發(fā)酵終止后須進(jìn)行巴氏殺菌熱處理。巴氏殺菌熱處理的要求是：均質(zhì)壓力15 MPa，殺菌溫度75℃，殺菌時間25 s。均質(zhì)壓力、殺菌溫度和殺菌時間不可過高、過低和過長，否則會導(dǎo)致產(chǎn)品繼續(xù)發(fā)酵和產(chǎn)品質(zhì)地粗糙、有砂澀稀薄感。

（9）酸牛奶巴氏殺菌熱處理后，須降溫至10℃以下，后熟10～12 h，pH值控制在4.5。酸牛奶后熟時須保證無菌環(huán)境和一定的后熟時間，防止有害細(xì)菌、霉菌污染和產(chǎn)品粘度不夠，口感不細(xì)膩。

（10）必須配置與總體生產(chǎn)能力相適應(yīng)的無菌灌裝機(jī)、噴碼機(jī)、貼管機(jī)和產(chǎn)品外包裝機(jī)組。產(chǎn)品灌裝、物料輸送也同樣必須保證無菌環(huán)境，應(yīng)用剪切力小的轉(zhuǎn)子泵和無菌空氣輸送無菌灌裝酸牛奶物料。

2 常溫長保質(zhì)期酸牛奶生產(chǎn)所需設(shè)備及說明

2.1 常溫長保質(zhì)期酸牛奶生產(chǎn)所需設(shè)備

常溫長保質(zhì)期酸牛奶生產(chǎn)設(shè)備主要由生鮮乳收儲預(yù)處理設(shè)備、混料處理設(shè)備、超高溫滅菌設(shè)備、酸牛奶發(fā)酵設(shè)備、酸牛奶巴氏殺菌設(shè)備、酸牛奶無菌灌裝設(shè)備、CIP清洗設(shè)備和其它主要公用設(shè)備等8個部分生產(chǎn)設(shè)備組成。為便于介紹說明，以生產(chǎn)規(guī)模50 t/天標(biāo)準(zhǔn)為例，將常溫長保質(zhì)期酸牛奶生產(chǎn)需用主要設(shè)備列于表1。

2.2 生產(chǎn)所需設(shè)備說明

2.2.1 生鮮乳收儲預(yù)處理設(shè)備

在生鮮乳收儲預(yù)處理設(shè)備運行的過程中需重點把握的設(shè)備主要是：（1）脫氣凈乳；（2）乳脂分離；（3）牛乳標(biāo)準(zhǔn)化；（4）過冷降溫；（5）奶倉儲存等5 類設(shè)備。生鮮乳收儲預(yù)處理設(shè)備選型與配置要合理配套，確保收儲的生鮮乳經(jīng)預(yù)處理后符合GB 1930-2010生乳標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 混料處理設(shè)備

混料處理設(shè)備要具備在線混料或批次混料的功能，最好能在一個罐體內(nèi)完成高剪切和乳化溶解。各種物料能夠迅速溶解，沒有結(jié)團(tuán)和白點，穩(wěn)定性好；對暫存的物料須采取柔和的攪拌方式，保護(hù)產(chǎn)品穩(wěn)定性不受破壞；混料罐體的罐頂和罐底須采取弧形設(shè)計，確保罐內(nèi)料液能完全排放和有利于清洗；混料罐體須能處理不同粘稠度和不同干物質(zhì)含量的物料；如條件具備，可采用真空混料技術(shù)，在罐內(nèi)液面下負(fù)壓吸入物料。

2.2.3 超高溫滅菌設(shè)備

超高溫滅菌（UHT）設(shè)備須選用管式超高溫滅菌機(jī)組，在殺滅物料中微生物的同時，要求盡最大可能減少物料營養(yǎng)成分和有益物質(zhì)的損失；超高溫滅菌（UHT）設(shè)備的物料滅菌性能須可靠、穩(wěn)定、耐用、安全，要能連續(xù)較長時間對物料進(jìn)行滅菌，一般連續(xù)工作時間須達(dá)12 h以上；設(shè)備運行高效節(jié)能，熱回收效率不低于90%，可全自動控制，操作簡單，容易掌握。

現(xiàn)在乳品生產(chǎn)中物料超高溫滅菌技術(shù)發(fā)展很快，有很多先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用在超高溫滅菌設(shè)備中。一是節(jié)省能源技術(shù)：采用全封閉式系統(tǒng)，在預(yù)殺菌過程中不再使用冷卻水，節(jié)約蒸汽和冷卻水；UHT預(yù)殺菌和無菌水循環(huán)時，均質(zhì)機(jī)和脫氣罐可以不工作，減少電能的消耗；采用雙水路設(shè)計，一個熱水回路用于加熱，一個熱水回路用于熱回收，提高熱回收效率。二是提高生產(chǎn)效率技術(shù)：當(dāng)均質(zhì)機(jī)出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)能自動旁通均質(zhì)機(jī)，避免了UHT自動停機(jī)后排料、清洗和升溫等浪費物料、浪費時間、浪費能源的問題。

表1 常溫長保質(zhì)期酸牛奶生產(chǎn)規(guī)模為50 t/天時所需主要生產(chǎn)設(shè)備

2.2.4 發(fā)酵設(shè)備

發(fā)酵設(shè)備作為常溫長保質(zhì)期酸牛奶生產(chǎn)的核心設(shè)備，對產(chǎn)品的品質(zhì)和生產(chǎn)安全非常關(guān)鍵。酸牛奶發(fā)酵設(shè)備由菌種無菌添加、無污染發(fā)酵、無菌空氣保護(hù)、物料冷卻、物料管道和泵送等設(shè)備組成。

在實際生產(chǎn)中，酸牛奶發(fā)酵設(shè)備須根據(jù)常溫長保質(zhì)期酸牛奶生產(chǎn)工藝和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，保證酸牛奶的發(fā)酵過程實現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)的安全潔凈要求，應(yīng)用無菌生產(chǎn)技術(shù)生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)、沒有任何污染的產(chǎn)品。同時，酸牛奶發(fā)酵設(shè)備在生產(chǎn)中能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗和具有兼容性和擴(kuò)展性，即除了可生產(chǎn)酸牛奶外，還能滿足生產(chǎn)其它乳制品和擴(kuò)大產(chǎn)能的需要。

2.2.5 巴氏殺菌設(shè)備

酸牛奶巴氏殺菌設(shè)備須選用寬間隙、長流道，利于濃稠物料通過的管式酸牛奶巴氏殺菌設(shè)備。可連接均質(zhì)機(jī)和脫氣機(jī)，在采用全流量均質(zhì)方式時，可利用均質(zhì)機(jī)控制巴氏殺菌機(jī)工作流量。管式酸牛奶巴氏殺菌設(shè)備須采用PIC微電腦全自動程序控制，按設(shè)定的生產(chǎn)工藝要求，對巴氏殺菌全過程運行控制。管式酸牛奶巴氏殺菌設(shè)備應(yīng)自帶CIP清洗設(shè)施，自行進(jìn)行CIP自動清洗。經(jīng)管式酸牛奶巴氏殺菌設(shè)備殺菌后的發(fā)酵酸牛奶須進(jìn)入無菌罐儲存，以便無菌灌裝機(jī)進(jìn)行產(chǎn)品包裝。

2.2.6 無菌灌裝設(shè)備

常溫長保質(zhì)期酸牛奶必須采用無菌灌裝機(jī)和專用包材進(jìn)行包裝。經(jīng)處理的無菌發(fā)酵酸牛奶必須在沒有任何微生物污染的情況下無菌輸送至無菌灌裝機(jī)進(jìn)行灌裝。無菌灌裝專用包材也必須經(jīng)滅菌處理后達(dá)到無菌標(biāo)準(zhǔn)方能用于產(chǎn)品包裝。在無菌產(chǎn)品的包裝過程中無菌灌裝機(jī)必須始終保持無菌環(huán)境和無菌灌裝產(chǎn)品包材包裝的完整性，只有這樣才能保證無菌包裝產(chǎn)品的質(zhì)量符合GB 19302—2010發(fā)酵乳標(biāo)準(zhǔn)。

續(xù)表

2.2.7 CIP自動清洗設(shè)備

CIP自動清洗設(shè)備的工作步驟為預(yù)沖洗、清洗、最終清洗。CIP自動清洗設(shè)備可根據(jù)生產(chǎn)實際需要自行選擇：堿-酸-堿+酸、堿+堿+酸、堿+酸+堿+酸等CIP自動清洗模式，以縮短自動清洗時間，提高自動清洗效果和效率。

CIP自動清洗應(yīng)該采取全自動控制技術(shù)，通過操作面板PLC輸入或輸出控制CIP自動清洗，所有CIP設(shè)備清洗記錄都應(yīng)自動保存，方便查看。

CIP設(shè)備清洗用水的水質(zhì)關(guān)系到物理性能（設(shè)備損傷）、化學(xué)性能（腐蝕）和微生物學(xué)的無菌性能。所以CIP設(shè)備清洗用水非常重要。CIP設(shè)備清洗用水應(yīng)使用凈化處理水。

2.2.8 其它主要公用設(shè)備

其它主要公用設(shè)備是指與常溫長保質(zhì)期酸牛奶生產(chǎn)各個相關(guān)生產(chǎn)環(huán)節(jié)設(shè)備有密切聯(lián)系的，為這些設(shè)備所共需的一些設(shè)備設(shè)施的總稱。這些公用設(shè)備主要有：反滲透雙膜法純凈水機(jī)組和純凈水儲存罐、冰水制冷（蓄能）機(jī)組和儲冰水槽、無菌空壓機(jī)和供氣系統(tǒng)、燃?xì)饣蛉加凸徨仩t等5 類。對這些公用設(shè)備的要求是：一要滿足生產(chǎn)需要；二要符合安全衛(wèi)生要求；三要運行可靠，費用經(jīng)濟(jì)。

在這里應(yīng)特別指出的是：常溫長保質(zhì)期酸牛奶生產(chǎn)的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)均需要冰水換熱降溫，制冷耗費電力比較多。如果采用“動態(tài)冰蓄冷”技術(shù)，以水的潛熱方式儲存冷量，利用谷段時間低價電力蓄冷，峰段時間避開高價電力制冷的經(jīng)濟(jì)運行策略，能降低50%～70%的制冷電費，而且還能節(jié)約制冷設(shè)備投資，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

[1]Bernhard V B，Lrene V B.長保質(zhì)期食品質(zhì)量指南：熱處理－無菌包裝.中國奶業(yè)協(xié)會編譯.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2006.

[2]劉敏，李春國.攪拌酸奶創(chuàng)新工藝的研究.見：中國乳制品工業(yè)協(xié)會第十九次年會報告論文集，2013.

[3]谷鳴主編.乳品工程師實用技術(shù)手冊.北京：中國輕工業(yè)出版社，2009.