美國奶酪生產標準化技術簡介

文/徐 麗 王 睦 齊海龍 張雅惠 曹 燁 張書義＊

（1 全國畜牧總站；2 香港科技大學）

奶酪標準化，是指調整奶酪原料奶中的脂肪與酪蛋白的比例（F/C），確保奶酪成品能達到某一特定的脂肪和干物質（DM）含量。如美國聯邦標準規定切達（Cheddar）奶酪是用全脂奶制作，其脂肪占干物質含量的比例（干基脂肪，FDM）不得低于50.0%，水分不得大于39.0%，即DM含量≥61.0%，脂肪含量≥30.5%。為保證每批成品奶酪均符合指標要求，通常要將FDM含量提高到51.0%～52.0%，水分達36.0%～38.0%。若奶酪含有37.5%的水分及32.5%的脂肪，則其FDM含量為（35.5×100%）/62.5=52%。

奶酪標準化對維持產品質量的穩定性有重要的作用。若不實施標準化，奶酪成品的主要成分指標就會出現波動，可能造成奶酪成品質量的不穩定，甚至不符合標準要求。精準的標準化工作離不開熟練的控制技能以及對原料奶和奶酪的準確檢測及計算方法。而只完成了奶酪制造的完整工藝過程，把標準化工作省去的想法是不切實際的。（全文磅、美元等單位換算公式為：1.00 磅=0.45 千克；1 美元=7.09 元人民幣。）

1 實施奶酪原料奶的標準化

1.1 標準化參變量

實施奶酪原料奶的標準化工作，所依據的主要參變量包括六個方面：一是盡可能準確地計算原料奶的用量；二是準確測定原料奶的乳脂率；三是準確測定原料奶的酪蛋白含量；四是按照預期的脂肪與酪蛋白比例，計算所需脫脂奶的添加量或所需分離出的稀奶油量；五是檢測經標準化后奶的含脂率；六是在奶酪上市前，檢測分析每批奶酪的脂肪和DM含量，并加以驗證與評估。

1.2 控制 F/C 值

按照標準，若使奶酪具有指定的FDM含量，標準化奶中F/C值應為1∶0.68、1∶0.69或1∶0.70。嚴格來說，1∶0.71或1∶0.72更為理想。

1.3 配備專用設備設施

如果乳品企業沒有配備專用貯奶罐，將定量脫脂奶加入至定量的原料奶中的，則至少需要具有精確定量脫脂奶和原料奶的其他措施。若乳品企業配備有能從全脂奶中分離出定量稀奶油的離心裝置，則應每日定時對分離出的稀奶油重量和含脂率進行測定。

1.4 脫脂奶量的計算

1.4.1 脫脂奶量的計算公式

為使F/C值達到特定值，如1∶0.70，可以采用公式1計算脫脂奶的添加量。

1.4.2 范例

采用范例進行說明。1 000 磅全脂奶脂肪含量為4.5%，酪蛋白含量為2.7%，F/C值為1∶0.60。需要添加脫脂奶，使其比例標準化為1∶0.70。當乳脂率4.5%的全脂奶脫去脂肪后，脫脂奶的酪蛋白含量為：

添加的脫脂奶量可根據公式2進行計算（設X=脂肪重量），得出需要159.0 磅脫脂奶。

對范例進行復查計算。1 000磅含脂4.5%的全脂奶，其脂肪量為45.0 磅，酪蛋白量為27.0 磅，添加的159.0 磅脫脂奶中含酪蛋白4.5磅，則總計1 159.0 磅標準化奶含脂肪45.0 磅，含酪蛋白31.5 磅，F/C值為：

可以采用另一種簡便的計算方法。設標準化奶中的酪蛋白設為X，要求比例為：，即。計算得出，X=3 1.5（磅），即標準化奶中酪蛋白量為31.5 磅。則應加入的酪蛋白量為31.5-27=4.5（磅），而由于脫脂奶的酪蛋白率為2.83%，則脫脂奶量為：=159.0(磅)。

總之，對于不同脂肪和酪蛋白含量的奶樣，以及不同F/C值的要求，均可根據上述方法進行計算。

1.5 從奶中分離稀奶油

由范例可以得出，含脂率4.5%的全脂奶量1 000 磅，其脂肪含量45 磅，酪蛋白量27 磅，F/C=1∶0.6。若要求其比例為1∶0.7，且提取得稀奶油含脂率為40%，則應分離多少稀奶油呢？

若最終標準化奶乳脂率為3.9%，應用皮爾遜法進行計算，方法如圖1。假設含脂率40%的稀奶油提取量為X磅。計算得出，X=16.62（磅），即為所需提取的含脂率40%稀奶油量。

復核計算精確度，方法如圖2所示。

圖1 皮爾遜法計算（正方形圖解法）稀奶油提取量

圖2 稀奶油提取量的精確度計算

1.6 添加脫脂乳粉進行標準化

添加低溫脫脂粉可增加原料奶中的酪蛋白含量。乳脂率為4.5%的原料奶，其酪蛋白含量為2.7%，而脫脂粉的酪蛋白含量約為28%。

1.6.1 特級脫脂粉指標

在標準化時，需要采用高質量的低溫脫脂乳粉。美國乳粉研究所（ADMI）的特級脫脂粉指標如表1所示。

優質脫脂乳粉具有正常的焦粉粒、滋氣味，應嚴格管控貯存條件，而不能含有任何硬塊。

1.6.2 脫脂乳粉添加量的計算

在范例中，1 000 磅含脂率為4.5%的原料奶，含有45.0 磅脂肪和27.0 磅酪蛋白，即每0.6 磅酪蛋白對應1.0 磅脂肪。為使F/C值達到1∶0.7，需要添加4.5 磅酪蛋白，則應加入的脫脂乳粉量按照下述方法進行計算。設脫脂粉為X磅。則有：X=16.07（磅）。

復核計算精度，方法如圖3所示。

加入脫脂乳粉的工藝比較簡單，但應使用具有良好溶解性的低溫脫脂乳粉，避免含有棕色焦粒及硬塊等不溶物。需要說明的是：化粉設施通常由不銹鋼材質的楔形料斗及底部T型三通、管道和物料泵、貯奶罐等組成。料斗底部所連接的T型三通應有適宜口徑，其內芯具有特異型設計，即三通徑向的中部口徑迅速變細，且變細處經垂直的出口與料斗的底部緊密連接，三通徑向的2 個出口與管道呈水平連接。化粉操作是通過原料奶在管道中的連續、快速流動，在三通內部變細處形成真空吸力，將料斗中脫脂乳粉混入原料奶中。

根據表2，可計算標準化奶的脫脂粉添加量。

例如：7 500 磅含脂率4.3%的原料奶，擬標準化成為乳脂率3.8%的奶。由表2可知，每1 000 磅原料奶應添加脫脂粉132 磅，則7 500磅原料奶應添加 磅脫脂乳粉，即可使其脂肪含量達到3.8%。

表1 美國乳粉研究所（ADMI）的特級脫脂粉指標

1.7 重新實施標準化

在生產中，存在原料奶的標準化結果不準確、不理想的情況，原因可能是其乳脂率偏低，需要重新添加稀奶油。假設7 500 磅奶乳脂率3.5%，預期標準化為3.6%，則需要添加的含脂率40%的稀奶油量，可以根據圖4顯示的方法進行計算，即將原料奶與稀奶油按36.4磅比0.1 磅比例進行混合。結果顯示，需要添加20.6 磅含脂率為40%的稀奶油。

驗證計算方法如圖5所示。結果顯示，7520.6×3.6%=270.74（磅）脂肪，結果相同，表明添加量計算正確。

圖3 脫脂粉添加量的復核計算

圖4 皮爾遜法計算（正方形圖解法）稀奶油提取量

圖5 脂肪量的驗證計算

1.8 預估標準化后奶酪的產量

原料奶進行標準化時，計算奶酪的預估產量見表3。

2 F/C值及奶酪標準化的經濟性

2.1 奶酪原料奶標準化的經濟性

為了通過分離原料奶中的稀奶油來調整奶中脂肪含量，進而判斷奶酪加工是否具有經濟性，需要從實施標準化方面分析奶酪的產量，以及稀奶油、乳清、脂肪的得率。

美國威斯康星農業實驗中心通過實驗數據解決了上述問題。假設原料奶的平均含脂率為4.31%，平均酪蛋白率為2.62%，F/C值為1∶0.608，經過標準化，原料奶的平均含脂率為3.82%，平均酪蛋白率2.64%，F/C值為1∶0.691。

表2 標準化奶添加脫脂乳粉量表

1 000 磅未標準化的奶，可提取109.2 磅奶酪和6.06 磅可售脂肪；而986.46 磅標準化奶（其中，從1 000 磅原料奶中分離出13.54磅脂肪含量為40%的稀奶油），可提取103.6 磅奶酪，以及5.42 磅可售脂肪。另外，隨乳清分離的稀奶油中還含有5.66 磅脂肪。

因此，如果實施標準化，雖然奶酪產量減少了5.66 磅，但可售脂肪卻至少增加了5.42 磅。同時，標準化奶生產的奶酪與未標準化奶生產奶酪相比，其產品指標更趨穩定。當未標準化奶制造的奶酪干基脂肪含量為54.3%，而被標準化至F/C值為1∶0.7后生產的奶酪，其FDM含量為51.7 %。

圖6 利潤折算方法

假如奶酪每磅售價30 美分，稀奶油售價為每磅50 美分，利潤折算方法如圖6所示。

因此，實施標準化后，每100磅奶增加利潤值為0.83 美元。

由上述例子可以看出，奶酪生產中的原料奶標準化利潤取決于奶酪和脂肪（黃油）的市場價格。從事產品銷售和研究標準化經濟性的業務人員與決策者，須對標準化成本和純利潤問題進行綜合統籌考慮。

表3 標準化后奶酪產量的計算

2.2 奶酪原料奶不同方標準化法的經濟性分析

美國威斯康星大學研究了如何實施奶酪原料奶標準化的經濟性，從三個方面進行了對比，包括分離出40%的稀奶油，添加脫脂奶以及添加低溫脫脂乳粉三種情況。

2.2.1 分離稀奶油

通過從100 磅奶中分離出含脂率40%的稀奶油，使其標準化F/C值達到1∶0.681，方法如下所示。

首先，每磅奶酪價格為0.36 美元，稀奶油中每磅脂肪的價格為0.72 美元，原料奶所測含脂率為3.6%。則每100 磅原料奶，可獲利潤通過公式3進行計算。

將數值代入公式3中，得出：[（0.72-0.36）×1.3] ×（3.6-3.2）×0.439=0.082（美元）。因此，對100 磅含脂率3.6%的原料奶進行標準化后，可得利潤為0.82美元。

2.2.2 添加脫脂奶

100 磅奶中加入脫脂奶，使其標準化至F/C值為1∶0.681，其計算方法如下所示。

假設每磅奶酪價格為0.36 美元，每磅脫脂奶價格為0.009 美分。每增加1 磅脫脂奶，其奶酪產量值為0.065 磅。原料奶含脂率測定值為3.6%。其利潤計算方法如公式4。

代入公式4后，其增加的利潤值為：（0.36×0.065-0.009）×（3.6-3.2）×11.72=0.068（美元）。

需要注意的是，2.2.1和2.2.2中的計算均不包括人工制造成本。

2.2.3 添加脫脂奶粉

100 磅奶中加入含酪蛋白28%的脫脂粉，將奶標準化至F/C值為1∶0.681，其計算方法如下所示。

假設每磅奶酪價格為0.36 美元，每磅脫脂粉價格為0.17 美元，原料奶含脂率測定值為3.6%，則其利潤計算公式如公式5。由公式5得出，利潤值=[（0.36×0.7）-0.17]×（3.6-3.2）×1.004=0.033（美分）。結果顯示，100 磅含脂率3.6%的原料奶，添加脫脂粉標準化到3.2%后，其利潤值為0.033 美分。

綜上所述，基于幾種假設的前提條件，上述三種方法中，分離稀奶油方法的經濟性最佳。