乳品加工手册20：干酪素.pdf

38 2第二十章第二十章酪蛋白是牛乳中的主要蛋白质，约占全部蛋白质的8 0%，其余2 0%为乳清或称乳浆蛋白。酪蛋白是一般干酪的主要成分。在干酪加工中，酪蛋白由凝乳酶作用沉淀下来，并形成由酪蛋白、乳清蛋白、脂肪、乳糖和盐类组成的凝乳。商业干酪素是用酸或凝乳酶沉淀的方法从脱脂乳中获得的产品。干酪素要尽可能多地在水中洗涤以去掉多余的脂肪、乳清蛋白、乳糖和盐类。因为这些物干 酪 素 乳品加工手册/第2 0章38 3质会影响干酪素的质量以及干酪素的货架期。干燥的经良好加工生产的干酪素具有相当好的保存质量，并主要应用于食品和化学工业。干酪素的类型干酪素通常分为以下几种类型：酶凝干酪素，通过酶作用沉淀而得。酸法干酪素，通过酸化脱脂乳至等电点（p H4.6 4.7）而得。除了以上两种主要类型，还有一些其他比较重要的商业化干酪素品种：复合沉淀，通过将脱脂乳加热至高温，通常使用氯化钙沉淀蛋白/乳清 蛋白混合物，这一复合沉淀含有乳清蛋白和钙。酪蛋白酸盐，普通为酪蛋白酸钠，由酸化酪蛋白溶解于氧氢化钠中获得。原材料的影响为了生产高质量干酪素，原材料脱脂乳必须是高质量的，如果细菌得以在乳中繁殖,产酸影响蛋白质,就会影响到干酪素的色泽和稠度。乳在沉淀之前如被过热加热，不仅会引起乳糖、酪蛋白和乳清蛋白组分之间的各式各样的反应，而且会导致干酪素变黄甚至变为褐色。为生产良好微生物质量的干酪素，则不能对脱脂乳进行高温处理，为此巴氏杀菌可附带一个微滤设备（M F）。为满足用于食品工业的干酪素的高质量要求，不仅要对收奶后加工线妥善加以安排，而且在此阶段之前也必须小心控制原材料的处理。酶凝干酪素通常经7 2，15 2 0s 消毒的脱脂乳用于生产酶凝干酪素以及其他类型的干酪素。少量的脂肪会对质量产生影响。因此，乳的有效分离非常重要。图2 0.1所示为酶凝干酪素生产的不同阶段。凝乳在凝乳酶的协助下进行。乳经短时加热后冷却至约30，随后加入凝乳酶，在15 2 0m i n 后形成凝块，随后切割凝块，同时加温至6 0，该过程中需不断搅拌。高温处理是为了使凝乳酶失活，热煮时间约30m i n。批量洗涤当最终温度达到时，排放乳清。同时将酪蛋白留在槽内。用水洗去乳清蛋白、乳糖和盐。洗涤在45 6 0间分两段或三段进行。当水排放后，酪蛋白进一步在过滤器或分离机中脱水，随后用热风进行干燥，直至水分含量达到12%，并最终磨成粉末。干燥温度决定于所采用的方法。两段干燥加工中，第一段干燥温度为5 0 5 5，在第二段约为6 5。酶凝干酪素应为白色或轻微黄色。过暗的颜色是质量不良的表现或可能由于乳糖含量过高所致。乳品加工手册/第2 0章38 4312456322连续洗涤酶凝干酪素最早是在特制的干酪素缸中批量生产的。但目前已开始连续化生产。在连续加工设施中，乳清在干酪素流经两至三个带搅拌器的洗涤缸时排放。通常要用倾析式离心机脱除乳清以减少洗涤水的用量。干酪素洗涤过程中的脱水处理要么在倾斜式静置的过滤中进行，要么在倾析机中进行。在离开清洗段后，水/干酪素混合物流经另一个倾析器以排出尽可能多的水分，然后干燥。在大批量生产中，干酪素的凝固仍在一系列的经过计算的干酪槽中批量进行，随后连续供入脱乳清和洗涤的设备。逆流洗涤比并流洗涤在用水上更经济。并流系统每洗涤一立升脱脂乳需用1升水，而逆流洗涤每升脱脂乳仅需0.3 0.4升水，洗涤段的数目决定于对产品的要求，最少为两段洗涤。净水仅在末端供入。洗涤后的干酪素在倾析机中脱水至干固物含量达45 40%。经干燥，如经振动式干燥器，干酪素被磨碎至大小为40，6 0或8 0目的颗粒，然后装袋。（目=每英寸上筛线数；40目对应为0.6 4m m。）酸法干酪素乳被酸化至酪蛋白的等电点，一般认为p H为4.6，但等电点随溶液中的中性盐类的存在而漂移，使p H可能在4.0 4.8 的范围内。等电点是水中氢离子中和带负电的蛋白质胶体的阶段，导致酪蛋白胶体的沉淀（凝固），这个酸化过程可由生物自然发酵或通过添加无机盐酸，如盐酸（HCl）或硫酸（H2S O4）来完成。生物性酸化乳酸干酪素乳酸干酪素是通过微生物产酸酸化生产的，乳经巴氏杀菌并冷却至2 7 30后，加入嗜温，不产气的发酵剂。酸化至要求的p H 值约需15 小时。如果酸化过程太快，将导致诸如质量不均一，产量下降的问题。通常使用大缸，这意味着排空所需时间很长，在此期间酸度会发生变化。图.2 0.1酶凝干酪素的逆向洗涤生产线 用于干酪素生产的槽 倾析机 洗缸 加热器 干燥 磨碎，过筛与包装产品乳清水加热介质 乳品加工手册/第2 0章38 5当酸度达到要求后，搅拌牛乳，并在板式热交换器中加热至5 0 5 5，经短时间保温，连续处理清洗和干燥实际与生产酶凝干酪素相同。无机酸酸化酸法干酪素将乳加热至要求的温度，约32，随后加入无机酸使乳的p H 达 4.3 4.6，p H值经检验后，乳在板式热交换中被加热至40 5 0，保持约2 m i n，此时干酪素的圆滑凝粒形成。在洗涤开始前，为除去尽可能多的乳清，乳清/干酪素混合物经过倾析机，这样可以节约洗涤用水。图2 0.2 所示为酸法干酪素的生产加工流程图。从图中可见，酸化后的设施几乎与生产酶凝干酪素的相同。在离开设备之前，乳清和洗涤水被分离开，干酪素软泥被收集到缸中,当与碱液混合后，干酪素溶液随后混入脱脂乳中用于再次干酪素生产。脱水后，酸法干酪素磨碎装袋。在此应提及由法国Pi l l e t 开发的酸法干酪素的生产工艺。脱脂乳经预热到32 后，酸化并注入凝固装置中，如图2 0.3所示。经直接蒸汽注射加热至约45 后，凝固完成。在倾析机中脱乳清后在一或二个特殊设计的洗涤塔中逆流洗涤，如图2 0.4。在经一振动流化设备干燥之前，干酪素在一个倾析机中脱水。复合沉淀复合沉淀物中实际上含有乳中所有蛋白质的组分。在脱脂乳中加入少量氯化钙或酸之后，混合物加热至8 5 9 5，并于此温度下保持1 2 0分钟，使酪蛋白与乳清蛋白间相互反应。热处理后，牛乳中蛋白质沉淀受加入的氯化钙（生产高钙复合沉淀）或称稀酸（生产钙或低钙复合物，决定于加入的酸量和乳清中的p H 值）的影响。凝块随后洗涤并干燥成颗图.2 0.4用于乳酸以及酶法干酪素的凝块洗涤塔图.2 0.3用于乳酸，酸和酶法干酪素生产的连续凝固，蒸煮和脱水装置图.2 0.2酸法干酪素的生产线1p H 控制2 倾析离心机3洗缸4热交换器5 干燥6 粉碎过筛及包装7 从乳清中回收干酪素碎屑8 清洗水中碎屑回收9 碎屑溶解10 乳清贮存加热介质酸Na OH 溶液产品乳清水3124567222331089乳品加工手册/第2 0章38 6 湿酸干酪素凝块或干酸干酪素水磨碎稀释碱溶解干酪素溶液干燥、喷雾或 滚筒加工酪蛋白盐酸粉图.2 0.5从酸法干酪素凝块或干酸干酪素到喷雾或滚筒干燥酪蛋白酸盐的基本生产步骤。碱可以是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙或氨粒状，不溶的复合沉淀物或可溶于碱液的沉淀物，后者加工方法如同酪蛋白酸钠生产一样，以生产可溶性或“分散性”复合沉淀物。酪蛋白酸盐酪蛋白酸盐可定义为酪蛋白与轻金属，如单价钠（Na+）或双价钙（Ca2+）的化学合成物。酪蛋白酸盐可从鲜制沉淀的（湿的）酸法干酪素凝块中制取，也可从干酸干酪素通过与不同程度稀释的碱液反应来制取，如图2 0.5。酪蛋白酸钠酪蛋白酸钠生产中最常使用的碱为氢氧化钠（Na OH）溶液，强度为2.5 M 或10%，Na OH的要求量一般为干酪素固体重量的1.7 2.2%，以达到最终p H 值，一般约为6.7。其他碱液，例如碳酸氢钠或磷酸钠也可以使用。但其用量和费用都比Na OH高，因此，它们只在特定要求下使用，如生产柠檬酸酪蛋白酸盐。一般浓度的酪蛋白酸钠溶液粘度非常大，因此，要经喷雾干燥，其干固物含量就限定在约2 0%左右。图2 0.5 从酸法干酪素凝块或干酸干酪素到喷雾或滚筒干燥酪蛋白酸盐的基本生产步骤。碱可以是氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙或氨。涉及加工程序，在此应说明的是溶解时间直接与颗粒的尺寸相关，并且加入氢氧化钠之前颗粒尺寸的减小比加入氢氧化钠之后颗粒尺寸的减少溶解速度快，最终在加碱液之前，凝块要经过胶体磨处理。干酪素最后洗涤完成后，凝块脱水至含45%干固物，随后在进入胶体磨之前再混合（至 2 5 30%干固物）形成胶泥，温度应低于45，因为已经发现凝块在高温下会再次絮集。一般来讲，胶泥收集到夹层缸中，缸要配置一有效的搅拌器或配置一台高生产能力的泵循环系统。添加稀释碱液时，必须小心地进行控制，以使达到p H6.7，经计量的碱液加入到循环管路泵出口的上端。一旦把碱液加入胶泥，重要的是要立即把温度升高到6 0 7 5，以降低粘度。批量生产酪蛋白酸钠所需的溶解时间一般为30 6 0m i n。为能有效地实现自动化生产，酪蛋白酸钠溶液在供入喷雾干燥器时的粘度必须保持稳定。实际生产中常常采用的手段是在刚要进行喷雾干燥前把溶液预热至9 0 9 5，以使粘度达到最小。酪蛋白酸钙酪蛋白酸钙的制备过程与生产酪蛋白酸钠类似，但有两个主要区别。酪蛋白酸钙溶液受热易于失去稳定性，尤其p H 值低于6 时。乳品加工手册/第2 0章38 7干酪素/水混合物图.2 0.6挤出热煮系统乳品加工手册/第2 0章氢氧化钠在溶解过程中发现，酸法干酪素凝块与氢氧化钙间的反应速率远远低于与氢氧化钠的反应速率，干酪素可首先完全溶于氨液中，随后加入氢氧化钙蔗糖液，随后酪蛋白酸钙溶液经滚桶干燥，在此加工段，蒸发掉绝大部分氨液。其他酪蛋白酸盐某些文献中涉及过酪蛋白酸镁。酪蛋白与铝的合成物也有制备，其用于医药行业或用作肉品生产中的乳化剂。用于医疗目的以酪蛋白重金属包括。银、汞、铁和铋，此使用离子交换生产铁、铜酪蛋白酸盐，用于婴儿和保健食品。酪蛋白酸钠挤出通过使用挤出技术可以从干酪素中生产出限量水分的酪蛋白酸钠。一些欧洲公司 W e r n e r&p f l e i d e r e r G m b H/德国,Cl e x t r a l/法国及一些其他的公司经营挤出热煮产品，据报道，通过挤出热煮生产酪蛋白酸钠的效果不错。许多公告信息显示，干燥干酪素做为起始材料，加入水和碱后形成混合液用于挤出，干酪素/水混合物可含有10 30%的水分含量。用于生产酪蛋白酸盐的挤出技术与批量生产技术的 竞争越来越激烈。进一步，挤出加工也实验于由脱脂奶粉生产酸法干酪素的生产中。J.Fi c h t a l i和FR v a n d e r v o r t 在加拿大，魁北克M c G i l l 大学麦当劳学院的实验设备上进行了实验，他们的实验结果（19 9 0）综述如下：“我们通过使用挤出加工从S M P（脱脂奶粉）生产酸干酪素的工作表明：生产高质量的产品明显地需要投入更多的精力开发加工工艺，美国，加拿大及欧洲经济联合会不时感受到乳量的过剩，并将其中相当一部分转化为了脱脂奶粉。通过改善挤出条件，研究高干固物凝固物和适宜的凝固和洗涤步骤，可以使用挤出热煮技术生产出达到质量要求的酸法干酪素。这一加工是连续的，可控的，使用高干固物S M P与传统的加工相比，人员和空间要求减少。其产品可进一步作为挤出热煮生产酪蛋白酸钠的原料，在后续报告中，将讨论酪蛋白酸钠的挤出热煮技术。”干酪素及酪蛋白酸盐的应用酶凝干酪素酶凝干酪素不同于酸法干酪素，工业中，它原则上用于生产塑料类人造物，如g a l a l i t h 是干酪素与福尔马林的多聚物，La n i t a l 为酪蛋白合成纤维。尽管有大量的多种塑料直接与g a l a l i t h 竞争，但仍有要求从干酪素中生产g a l a l i t h 的呼声，少量酶凝干酪素也可用做再制干酪的原材料。酶凝干酪素不溶于水。38 8酸法干酪素酸法干酪素是世界市场的主要产品。它一般用于化学工业。在造纸中做添加剂，用于高质量纸张的磨光。为适应造纸工业应用，干酪素不含有脂肪，杂质颗粒或焦粒，这点尤其重要。这些杂物会在纸上形成空洞。为获得极低脂肪含量的脱脂乳，脱脂乳应经过与巴氏杀菌配套的微滤设备（M F）。每个加工行业都有自己的严格的质量规范，颜料，化妆品工业也大量使用干酪素。酪蛋白酸钠使用干酪素的重要性不断增长是由于干酪素是生产酪蛋白酸钠的原材料。干酪素易溶于稀释的碱液，随后溶解液在干燥塔中喷雾干燥。此粉比干酪素易溶解得多，其在食品工业中的应用不断扩大。它经常被用作熟肉制品中的乳化剂，也应用于许多新产品中，例如，牛乳和稀奶油的一些组分。由于酪蛋白酸钠溶解后粘度极大，因此，在 5 5 6 0的最高浓度为2 0%。表2 0.1酪蛋白，酪蛋白酸盐和复合沉淀的典型组成 酸法干酪素的标准等级质量 特级 标准级水份（最大）10%12 脂肪（最大）1.5%自由酸（最大）0.2 0m l0.2 7 m l灰分（最大）2.2%2.2%蛋白含量，干基9 5%9 0%杂菌数/（最大）30000100000大肠杆菌（最大）/0.1g00 酶法干酪素的等级质量 特级 标准级水份（最大）12%13脂肪（最大）1.0%1.5 灰分7.5%7.0颜色AC 酪蛋白酸盐的典型组成 酪蛋白酸钠 酪蛋白酸钙水份3.8%3.8%蛋白质（Nx 6.38）9 1.4%9 1.2%灰分3.6%3.8%乳糖0.1%0.1%脂肪1.1%1.1%钠1.2-1.4%0.1%钙0.1%1.3-1.6%铁3-2 0m g/k g10-40m g/k g铜1-2 m g/k g1.2 m g/k g铅 1m g/k g 1m g/k gp H6.5-6.96.8-7.0 乳品加工手册/第2 0章38 9酪蛋白酸钙在某些应用上，酪蛋白酸钙可以取代酪蛋白酸钠，原因之一是要使产品中的钠含量减到最低。在同等浓度下，酪蛋白酸钙的粘度低于酪蛋白酸钠。复合沉淀钙这种产品也可溶于碱液并喷雾干燥，并有与其他酪蛋白酸盐相同的应用领域，其差别是，在复合酪蛋白酸钙生产中，可以调整加工线，即遵照使用者的要求调色泽、溶解度和灰分含量。从营养学观点出发，酪蛋白和酪蛋白酸盐的一个最重要的优点是含有相对高含量必需氨基酸赖氨酸，进一步的实验表明，赖氨酸之所以能够长期保持，在于环境中不存在乳糖。这说明牛乳蛋白质以干酪素和酪蛋白酸盐的形式贮存比在干奶粉中的贮存更容易。用于工业生产的干酪素必须符合长期以来形成的化学纯度的要求。新趋势表明，干酪素和沉淀物作为中间产品已成为食品的重要组成部分，所以这些干酪素等产品必须达到微生物和化学纯度的严格要求。生产线的设计和构建必须保证卫生生产条件。由于干酪素生产的季节性特征比其他产品大得多，所以生产线必须有多班生产的可能性，以免劳动力需求过剩。水的消耗也必须限定在合理的范围内。因此，在这种情况下，如能安排一个连续加工线，配置比如离心机，用于干酪素脱水和回收乳清中和洗涤水中损失的干酪素是件有意义的事。表2 0.2颗粒状复合沉淀物和干酪素的大致组成分析 乳酸 复合沉淀 和硫酸 干酪素 高钙 中钙 酸水份（）11.59.59.59.5脂肪（）1.40.50.70.9灰分（）1.87.73.72.4蛋白质：N 6.38(%)8 5.08 1.78 5.68 6.7干基（%）9 6.09 0.39 4.59 5.8乳糖（%）0.10.50.50.5钙（%）0.12.8 11.130.5 4p H4.6-5.46.5-7.2 5.6-6.25.4-5.8凝块分离后乳清的 p H 4.3-4.6 5.8-5.9 5.1-5.3 4.9-5.11来源：S o u t h a v a r d&A i r d 19 7 8参考：大量的关于酪蛋白酸盐的资料来源于Cr s o u t h w a r d.Z K R I 的一些论述文章以及科学与技术，2 0，7 9-101（19 8 5）中 N，Z，J.f D.出版的文章。乳品加工手册/第2 0章