應用超濾膜技術生產預制奶酪的生產制作方法

何睿

1. 乳業生物技術國家重點實驗室（上海 200436）；2. 上海乳業生物工程技術研究中心（上海 200436）；3. 光明乳業股份有限公司乳業研究院（上海 200436）

奶酪是牛奶經過發酵制成的營養和功能最好的乳制品，營養豐富，風味鮮美。一般情況下，10 kg牛奶才能制成1 kg的奶酪。奶酪不僅濃縮了牛奶中營養的精華，還排除了乳酸和乳糖，乳糖不耐癥患者也適合食用，而且蛋白質經過水解更容易被人體吸收。因此，奶酪被贊譽為“奶黃金”。其作為一種新興的營養食品開始逐步受到越來越多消費者的喜愛。

奶酪制作是一個通過調控酸和溫度從而可控地去除牛乳中水分的過程。最終，大多數的酪蛋白、脂肪、不溶性礦物質以及部分水分留存在奶酪成品中，而如何高效保留這些成分一直是奶酪制造商非常感興趣的話題，因為這將會影響奶酪的產量，從而影響產品的成本。

傳統的奶酪制作是在經滅菌的原料奶中添加乳酸發酵劑和凝乳酶形成凝乳后排除乳清，濃縮形成凝塊。但由于在傳統工藝中排出的乳清中仍殘存有25%牛乳原有蛋白質和10%原有脂肪，所以使用傳統奶酪生產方法只能利用乳中75%的乳蛋白質和90%的乳脂肪，原料利用率低，營養含量損失大。因此提高奶酪產量、節省原料和經濟成本一直是奶酪生產商所不斷追求和熱議的話題。若先對牛乳進行濃縮，再添加發酵劑和凝乳酶使其凝固，則預計100%的乳蛋白質和95%的乳脂肪都能得以利用和保留。

高濃度預制奶酪是超濾技術在奶酪中最早提出的概念。乳液先進行超濾濃縮，使生產出的奶酪成分具有均勻性。而后添加凝乳酶和乳酸發酵劑，使其在凝乳的同時產酸，再進行其他操作來制成某些特定的奶酪品種。該技術可不借助任何傳統奶酪的生產設備，且此工藝在應用中極少發生乳清分離，從而使奶酪中的乳清蛋白得以最大化保留。

預制奶酪是生產其他各種奶酪的前身，具有非常高的研究及改良價值。試驗通過改良奶酪工藝操作來對超濾技術在奶酪生產中的應用前景進行探索。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

生牛乳（十八里牧場）；10% CaCl2溶液（實驗室配置）；乳酸菌[丹尼斯克（中國）有限公司]；凝乳酵素粉[丹尼斯克（中國）有限公司]。

1.2 儀器與設備

儲奶罐、攪拌棒、紗布、溫度計、洗滌劑、食品級塑料模具；HJPQ-02型全自動菌種培養箱（哈爾濱黑馬電子科技有限公司）；50965牛奶分離機（ELECREM公司）；SCP6-165-22AA超濾機（NINGBO NISSIN FLOW EQUIPMENT CO.，LTD）；HPG-9245電熱鼓風干燥箱（北京東聯哈爾儀器制造有限公司）；教育系列實驗室pH計（METTLER TOLEDO國際有限公司）。

2 生產工藝流程

原料乳接收及預處理→乳脂分離→脫脂乳滅菌→超濾→乳脂混合→滅菌→加入10% CaCl2和乳酸發酵劑→冷卻發酵→加入凝乳酶→凝乳→灌裝

3 生產制作方法

3.1 原料乳接收及預處理

生產奶酪前，人員、環境和用具均需經過徹底消毒。接收20 kg生鮮牛乳，用紗布過濾，隨后在65 ℃水浴鍋中殺菌10 min。加熱時使用攪拌棒進行持續攪拌，并用溫度計進行實時監控，保證牛乳受熱均勻。

3.2 乳脂分離及滅菌

將水浴滅菌后的牛乳中速送入牛奶分離機中。將分離后的脫脂乳在65 ℃水浴中進行滅菌處理，將脂肪加熱至培養箱中的水沸騰，隨后停止加熱。

3.3 超濾濃縮

將殺菌后的脫脂乳注入超濾機中進行一倍濃縮，稱量乳清排放量，保證排出的乳清量為總奶量的1/2。測得乳清排量為10 kg時停止超濾。超濾時各指標參數見圖1和圖2。

圖1 超濾溫度隨時間的變化曲線

圖2 超濾中膜內外壓、回流壓力及流速變化曲線

3.4 冷卻發酵

將超濾后的脫脂乳在65 ℃水浴鍋中滅菌10 min后與滅菌后乳脂進行混合，并冷卻至30～40 ℃。加入10 mL的10% CaCl2溶液和1 g乳酸發酵劑發酵30 min。

3.5 凝乳

將0.5 g凝乳酶溶于20 mL蒸餾水中配制成凝乳酶溶液，并將其緩慢添加入牛乳中，同時用攪拌棒攪拌均勻。

3.6 灌裝

準備10盒200 mL模具，將已添加凝乳酶的牛乳灌裝入模具中。

4 產品質量指標

4.1 產品質量指標測定方法

4.1.1 酸度測定方法

使用實驗室pH計，依產品說明書測定產品酸度。

4.1.2 干物質含量測定方法

準確稱取定量預制奶酪，置于105 ℃恒溫干燥箱中，烘烤6 h至質量恒定，計算奶酪干物質含量。干物質含量按式（1）計算。

式中：m為平皿的質量，g；m1為干燥前試樣+平皿的質量，g；m2為干燥后試樣+平皿的質量，g。

4.1.3 感官評定方法

以整體口感、氣味、色澤和組織狀態為主要指標按要求進行百分制打分，具體評分標準見表1。

表1 感官評定標準

4.2 產品質量指標

4.2.1 產品酸度指標

超濾法生產的一倍濃縮預制奶酪的pH為5.54。

4.2.2 產品總固形物指標

超濾法生產的一倍濃縮預制奶酪干物質含量為16.61%。

4.2.3 感官評定結果

產品感官評價見表2。

表2 超濾一倍濃縮預制奶酪感官評價結果

5 結論

此次試驗是對超濾法應用于預制奶酪進行了可行性試驗。該過程包括原料乳滅菌后的離心分離、脫脂乳超濾濃縮和混合乳脂后的發酵凝乳。最終得到pH 5.54，含總固形物16.61%的預制奶酪。同時對終產物做了感官評定，滋氣味和組織狀態良好。

此次試驗驗證了超濾法在預制奶酪的制作上的可行性，產出的預制奶酪的總固形物含量較高。超濾工藝較傳統工藝操作更簡便，更加安全和具有多變性（產品種類和數量），不受pH影響，也無需對進料進行脫氣處理，只需要一臺超濾設備便可以生產多種多樣的產品。另外，超濾設備在運行過程中易于觀測各項指標，超濾膜也可及時更換。因此超濾法在奶酪工業化生產中擁有巨大的應用潛能。

后續將會進一步對各工段的蛋白質和脂肪等組分含量進行跟蹤測定，以深入探究超濾法工藝在乳品加工中的應用。