發酵酸羊乳凍干粉的生產方法

文/李志才 牟善波 姜竹茂 王利義 徐少同

（1 青島市畜禽良種有限公司；2 山東宜品乳業集團；3 煙臺大學生命科學學院；4 山東諸城華大機械科技有限公司；5 上海南華換熱器制造有限公司）

真空凍干技術，可以把含有大量水分的液體物質，通過降溫凍結成冰狀固體，在真空條件下，冰狀固體中的水分升華為水蒸氣排出，以此去除液體物質中的水分。近年來，該技術廣泛應用于食品加工業。

發酵酸羊乳經真空凍干后，能避免其他干燥方法對其營養成分和生物活性的破壞，不僅能保持發酵酸羊乳原有的色、香、味和營養成分，還具有較高的乳酸菌生物活性，常溫條件下能保存較長時間，且速溶性好，食用方便，深受廣大消費者的青睞。發酵酸羊乳凍干粉的生產方法如下。

1 生產工序流程

1.1 羊乳預處理工序

離心凈乳—脫氣除膻—閃蒸濃縮。

1.2 羊乳發酵工序

高壓均質—殺菌消毒—接種發酵。

1.3 凍干制粉工序

低溫預凍—真空升華—完全干燥。

1.4 包裝質檢工序

產品包裝—質量檢驗—產品入庫。

2 生產工藝

2.1 羊乳脫膻濃縮預處理

2.1.1 羊乳離心凈乳

將新鮮生羊乳泵入存儲罐后，開啟凈乳機，通過凈乳機高速旋轉的離心功能，去除生羊乳中的雜質。

2.1.2 羊乳脫氣除膻

應用真空脫氣機進行羊乳脫氣除膻，可使產生羊乳膻味的絕大部分不凝性氣體從羊乳中分離排出。

（1）開機準備

依次開啟潔凈壓縮空氣總閥、冷卻水總閥、電源開關；確定脫氣液位技術參數，開啟液位調節閥開關；將真空脫氣機組設備的開關轉向設備消毒或生產清洗的指示位置，進行設備消毒或生產清洗。以上開機準備工作結束后，將設備開關置于自動運行位置，做好羊乳脫氣除膻生產準備工作。

（2）消毒調試

每次脫氣除膻生產前，均須對真空脫氣設備進行消毒殺菌。具體方法是：用85～90 ℃潔凈熱水在管道和設備中循環15～20 min，殺滅管道和設備中的有害細菌。隨后用潔凈水，以水代料模擬生產，調試好冷卻水流量和各種閥門自動開閉技術參數，做好真空脫氣設備脫氣除膻產前消毒工作。

（3）開機操作

真空脫氣設備在自動生產模式下，會自動啟動真空泵，能將真空度自動升至到預先設定的真空壓力，即-0.05～-0.04 MPa。待整個真空脫氣設備運轉穩定后，就可以料頂水，將調試消毒設備用的潔凈水排空，正式投料生產。

（4）脫氣除膻

羊乳通過管式或板式換熱器加熱至70～75 ℃，進入真空脫氣設備，以高壓傘形霧狀，噴入真空脫氣罐中，在罐的內壁表面形成一層渦旋的乳液薄膜。在真空負壓的作用下，羊乳中的微細氣泡，突破液面張力，被迅速排出，順沿著真空罐壁流至真空罐底，經料泵送至真空罐外儲存罐。同時，真空脫氣罐中的水蒸氣、空氣和膻味等不凝性氣體，被真空泵吸入冷凝器中，冷卻后排出罐外。

（5）生產后設備清洗

真空脫氣機生產結束后，須按照就地清洗（Cleaning in Place，CIP）操作規程，進行設備清洗和整理環境衛生，并關閉電源開關和水、氣等各種自動、半自動控制閥門，保證生產安全。

2.1.3 羊乳閃蒸濃縮

為提高發酵酸羊乳的品質，脫氣除膻處理后的羊乳原料，需再應用真空閃蒸設備進行閃蒸濃縮處理。真空閃蒸設備能濃縮減少羊乳中10%～20%的水分，有利于提高發酵酸羊乳的品質。一般可根據不同產品的品質要求，設置閃蒸濃縮技術參數。

（1）閃蒸濃縮設備準備

真空閃蒸設備的開機準備工作和產前調試消毒，基本與真空脫氣設備一樣操作運轉。但真空閃蒸罐的真空度，需調高至-0.09～-0.08 MPa。

（2）羊乳閃蒸濃縮

脫膻羊乳通過管式或板式換熱器，加熱至85～90 ℃進入閃蒸設備，以高壓傘形霧狀，噴入閃蒸濃縮罐中，在罐的內壁表面形成一層渦旋羊乳液體薄膜，在真空負壓的作用下，羊乳中的水蒸氣蒸發出來，羊乳順著真空罐壁流向罐底，經料泵送至閃蒸濃縮罐外的換熱器加熱或冷卻。同時，閃蒸罐中的水蒸氣、空氣和殘留的膻味不凝性氣體等，經真空泵吸入冷凝器中，冷卻后排出罐外。

（3）生產后設備清洗

羊乳閃蒸濃縮設備生產結束后，須按照CIP清洗操作規程，進行設備清洗和整理環境衛生，關閉電源開關和水、氣等各種自動、半自動等閥門開關，保證生產安全。

2.2 發酵酸羊乳接種發酵

2.2.1 羊乳高壓均質

經脫氣除膻和閃蒸濃縮處理的羊乳，通過管式或板式換熱器，將溫度調整為55～65 ℃，泵入雙級高壓均質機，進行高壓均質。第一級均質壓力為25.00 MPa，第二級均質壓力為20.00 MPa。通過高壓均質使羊乳的脂肪球更加細微，口感更加滑潤，品質進步改善，更有益于消化吸收。

2.2.2 羊乳殺菌消毒

羊乳經高壓均質后，采用95 ℃，300 s的殺菌工藝，進行殺菌消毒。之后經換熱器換熱，將溫度降至43 ℃，泵入密閉型潔凈不銹鋼發酵罐，接入乳酸菌發酵菌種，進行羊乳發酵。

2.2.3 羊乳接種發酵

（1）發酵菌種制備直投式發酵菌粉，不僅生產成本高，而且不能生產獨具特色風味酸羊乳。現在一般先用一代凍干發酵菌粉，自制復合發酵菌種，不僅發酵效果好，而且降低生產成本。具體方法為：①活化凍干菌粉。取適量乳酸菌菌凍干粉，接種至含3%葡萄糖粉的滅菌羊乳培養基中，經充分混合后至42 ℃恒溫培養箱內進行培養，發酵凝固后，反復進行3 次活化，制成活力穩定的酸羊乳二代發酵菌種。②制備復合乳酸菌三代生產發酵菌種。根據酸羊乳風味品質發酵菌種配方，按標準劑量量取各種乳酸菌發酵菌種，接種至含6%蔗糖的滅菌羊乳中，混合均勻后置42 ℃恒溫發酵箱內培養發酵，制成可應用于生產，活力穩定的酸羊乳復合乳酸菌發酵菌種。

（2）發酵酸羊乳接種發酵

開啟不銹鋼發酵罐攪拌機，將消毒殺菌后的羊乳原料溫度調整至43 ℃，一邊攪拌，一邊用轉子泵將生產數量3%～5%的酸羊乳發酵菌種，泵入羊乳原料中并攪拌混合均勻，然后將攪拌速度由120～150 r/min調減至30～40 r/min緩慢攪拌，保持43 ℃恒溫發酵溫度。發酵后1.0～2.0 h后，當羊乳中出現顆粒絮狀物時停止攪拌，再繼續保溫發酵3.0～4.0 h。當pH值達到4.2～4.5 或吉爾涅爾滴定酸度數值達到90～100 °T，發酵羊乳凝結呈軟膏狀時，啟動攪拌機，將其攪拌呈黏稠糊狀，同時向不銹鋼發酵罐夾層，泵入0 ℃循環冰水，使攪拌型發酵羊乳的溫度降至2～4 ℃，停止發酵備用。

2.3 發酵酸羊乳凍干制粉

2.3.1 凍干設備開機準備

（1）預熱檢查

凍干機需安裝在清潔干燥，空氣流通，散熱良好的生產車間內。生產使用啟動前，應先開啟凍干機電源進行機體預熱，預熱時間不少于2.0 h；檢查制冷壓縮裝置的高壓儀表顯示的數值是否穩定保持在1.00～1.60 Mpa正常范圍內。

（2）確定運行模式

打開自動控制顯示器，設置凍干機運行模式。根據凍干機生產與維修需要，確定凍干機運行自動運行模式或手動運行模式。

（3）設置技術參數

根據凍干機生產需要，設置和確定凍干機生產運行各工序階段的自動控制技術參數，保證凍干機自動正常生產運行。

（4）設備運行監控

正式開機生產后，將自動控制顯示器的顯示界面，切換成生產運行自動監控界面，以便監控凍干機生產運行工況。

2.3.2 發酵羊乳預凍

發酵酸羊乳物料，隨著凍干機料倉溫度的下降至物料冰晶點以下，一般為-20～-10 ℃，保證發酵酸羊乳物料完全凍結成冰固體。

（1）物料倉板調溫

凍干機物料倉和物料隔板在投料前，要將其溫度下降至4～6 ℃，與發酵酸羊乳的儲存溫度一致，方可投放物料，否則會影響發酵酸羊乳的質量和導致制冷壓縮機壓力過高，影響凍干機使用壽命。

（2）快速均勻投料

將發酵酸羊乳，按每平方米凍干隔板投料5 kg的標準數量，均勻快速的將發酵酸羊乳，平攤在物料凍干隔板上，其厚度控制在5 mm左右。一般20 m2凍干面積的凍干機料倉要求在10 min以內完成投放工作。

（3）立即快速降溫

凍干機物料投放完畢后，要求在40～45 min的時間內，將凍干機物料隔板的溫度，從4～6 ℃快速降溫至-40～-35 ℃。降溫速度越快越好，突破和減弱冰晶障礙，即發酵酸羊乳冰晶點的溫度范圍，減少其對生物活性的不利影響。

（4）物料預凍時間

發酵酸羊乳物料達到凍干機設定的最低溫度后，須繼續保持-40～-35 ℃低溫1.5～2.0 h，確保在抽真空之前，凍干機料倉隔板上的所有發酵酸羊乳，均已完全凍結成冰狀固體。

2.3.3 真空升華干燥

發酵酸羊乳物料在真空低溫下進行加熱，使結成冰的“自由水”升華成水蒸氣并經冷凝后排出凍干機外。

（1）升華開始時間

預凍結束啟動真空機，凍干機料倉開始抽真空的時間，即為發酵酸羊乳物料升華的開始時間。要求凍干機料倉在0.5 h以內，真空度快速達到10.00 Mpa。

（2）物料低溫加熱

發酵酸羊乳物料在凍干升華干燥時，每克物料凍結成固體冰，需要吸收2.8 kJ左右的能量。因此，須啟動凍干機的加熱裝置，在真空度10～30 Pa的條件下進行加熱。一般將發酵酸羊乳凍干升華干燥溫度控制在0～3 ℃為宜。

（3）真空升華時間

發酵酸羊乳物料在凍干升華干燥階段，一般凍干物料的水分蒸發90%左右時，即可結束升華干燥階段工序，通常需22.0～24.0 h。

2.3.4 除水完全干燥

發酵酸羊乳物料經凍干升華干燥后，還約有10%的水分吸附在凍干的物料中，會影響其生物活性。如除去這部分與物料結合的水分，需要提供和增加更多的能量。

（1）提溫標準

在保證凍干機料倉真空壓力10～30 Pa的基礎上，將其溫度提高至保持穩定至25 ℃以下（發酵酸羊乳生物活性允許的最高溫度25～28 ℃）。

（2）除水完全干燥標準

完全干燥約需時間4.0～6.0 h，待發酵酸羊乳物料殘留的水分含量低于3%時，即達到發酵酸羊乳物料安全干燥標準，可結束除水完全干燥工序。

（3）真空壓力試驗

為保證發酵酸羊乳的凍干質量，在其凍干全過程結束前，進行真空壓力試驗，可監測凍干物料的含水率。具體方法是：關閉凍干機料倉與凍干機冷凝器之間的閥門。一般關閉閥門30～60 s后，如壓力升高，說明還有水分逸出；如無壓力上升或壓力上升在3～8 Pa，說明此時含水率在2%～3%，物料凍干效果良好。

（4）凍干物料出倉

發酵酸羊乳經凍干后，在出倉前，一要將凍干機料倉的溫度先調整至與室溫一致，避免發酵酸羊乳凍干粉出倉后冷卻吸濕。二要保證發酵酸羊乳凍干粉出倉環境衛生達到百級凈化標準，（指食品生產環境潔凈空氣應達到的標準，一般有100級、1萬級、10萬級和30萬級等）百度潔凈標準，防止雜菌污染，影響產品質量。

2.4 發酵酸羊乳凍干粉包裝和檢驗

2.4.1 包裝

目前發酵酸羊乳凍干粉常見的包裝有塑鋁袋粉劑包裝、塑鋁膠囊粉劑包裝和塑鋁片劑包裝3 種。要根據發酵酸羊乳凍干粉市場消費需求狀況，選擇相應的制劑包裝形式。

2.4.2 質量檢驗

（1）發酵酸羊乳質量檢驗

按照《GB19302—2010 食品安全國家標準 發酵乳》的規定，進行發酵酸羊乳質量檢驗。

（2）發酵酸羊乳凍干粉活性乳酸菌數量檢驗

按照《GB19302—2010 食品安全國家標準 發酵乳》和《GB4789.35—2016食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 乳酸菌檢驗》檢驗方法，進行發酵酸羊乳凍干粉活性乳酸菌數量檢驗。

3 注意事項

3.1 繪制生產運行曲線

發酵酸羊乳在凍干的過程中，凍干機內的溫度、壓力，隨著凍干時間、階段和操作時序不同而不同。為了確保發酵酸羊乳的凍干質量，繪制發酵酸羊乳凍干過程的溫度、壓力和操作時序的曲線，對于全過程掌控發酵酸羊乳凍干粉的安全生產運行和凍干質量非常必要。

繪制生產運行曲線須重點標注好物料隔板凍干溫度、料倉真空壓力、水蒸氣凝結和操作時序4 個主要技術參數的曲線點。同時，還要根據發酵酸羊乳不同產品種類、凍干數量、凍干容器和凍干機性能等因素，調整凍干生產運行曲線的技術參數。

3.2 嚴格操作規程

3.2.1 開機檢查

重點做好凍干機供電、供水、供油、真空、制冷、開關、閥門等八項檢查。

3.2.2 裝載物料

裝載凍干物料要求布料均勻、厚度一致，按要求放置溫度自動感應探頭。

3.2.3 設置參數

根據凍干品種和生產經驗設置凍干機自動運行技術參數。

3.2.4 凍干取料

凍品完成凍干取料前，必須將壓力調整至零壓力后，方可開啟凍干倉門取料。

3.2.5 融冰化霜

凍干機生產完畢后，須將制冷系統盤管完全浸泡在潔凈水中，使盤管上的冰霜全部融化后，把融冰化霜的水全部排空排凈。

3.2.6 清潔消毒

凍干機須用潔凈抹布，對凍干機內外進行清潔，并用75%的酒精對凍干倉，進行全方位，無死角衛生消毒。嚴禁用水沖洗凍干機，防止損壞設備。

3.2.7 維修保養

凍干機每次生產結束后和生產運行每200.0 h都要進行日常和定時維修保養。重點對凍干機的制冷、真空、電器和循環水系統維修保養，發現存在問題，及時維修保養。

3.2.8 提高乳酸菌生物活性

為提高發酵酸羊乳凍干粉的生物活性，可在發酵酸羊乳的原料中，適量添加乳酸菌凍干保護劑，如麥芽糖漿等可食用物料，能提高發酵酸羊乳凍干粉乳酸菌的生物活性。