乳品加工手册18：再制奶.pdf

3 63第十八章第十八章牛乳是一种易腐败商品，在许多国家也缺乏牛奶。鲜奶货架期很短，在直接光照下和被细菌酶作用下也易被破坏。在热带以及在消费者与生产商距离很远的地区分送尤其困难。在这些地方鲜奶往往被耐存的奶制品所取代，如炼乳或 U H T 灭菌奶。再制乳是一个在没有真正鲜乳的地方提供最近似的乳品的方法，在全世界，再制奶和其乳制品生产进行的很好，为此目的也已开发了大量的加工方法和设备。再 制 奶乳品加工手册/第18 章3 64复原乳是通过加水，使脱脂奶粉或全脂奶粉复原获得的液态奶。再制奶是通过加水到S M P 中并加入乳脂使达到要求乳脂含量的液态奶。乳品加工手册/第18 章所有再制奶加工的原理都几乎完全相同，最初是生产液态奶，但随后生产出再制炼乳和甜炼乳。现在，再制奶制品也包括了酸奶、黄油和干酪。经多年开发加工方法已由批量生产进入了规模化大生产的成熟系统阶段。再制和复配的基本操作的主要加工为：*原料处理*称重和混和*过滤，均质和巴氏杀菌定 义下列定义用于划清常用于乳品工业中的一些概念：复原乳是通过加水，使脱脂奶粉（S M P）或全脂乳粉（NM P）复原而获得 的液态奶。再制奶是通过把水加入到S M P 中并加入一定量乳脂以获得达到要求乳脂 含量的液态奶。复原乳制品是在干燥或浓缩状态的乳制品中加入水达到特定要求的水/干固物比例后的产品。再制乳制品是将乳脂和非脂乳干固物(M S NF)进行混合，加水或不加水制 造而得，再制过程必须达到特定的脂肪与非脂乳固体的比例及干物质 （D M）和水的比例。再制、改性乳或乳成品是含乳品成分的产品，其成分的组成不仅限于乳产品，如：花色奶。添加其他脂肪的奶油及配餐浓缩乳或炼乳。填料乳和乳制品是“类乳”制品，其中的乳脂被植物油所代替，如液态奶、浓缩乳、炼乳或干酪。也称“替换乳”或“代乳”。强化乳由新鲜原乳、再制奶或复原乳经添加一或多种其他组分制成的乳制品。调配乳由高含脂率鲜乳与再制或复原脱脂乳混合，调整非脂乳固体量达到一般组分乳或改性乳要求后的产品。无水乳脂（A M F）纯脂肪产品由鲜乳、稀奶油或奶油获得，并不添加任何中性物质。无水奶油是一种全脂制品，它由非特定老化后的奶油或稀奶油制得。乳油是一种含脂可能略低的由非特定老化后的稀奶油或奶油制得的产品。植物油系精炼后，脱色脱臭的油脂，最好是棕 油、椰子油和豆油。原料处理奶 粉再制奶中的非脂干固物通常以脱脂奶粉的方式提供。脱脂奶粉由全乳在分离机中脱去脂肪后通过蒸发和干燥去掉脱脂乳中的水分获得。这种奶粉可贮存数月甚至数年而不会变败，并且易溶解于水中形成复原脱脂乳。村吕3 65表1 8.1再制和复原乳产品所用的脱脂奶粉典型奶粉质量类型及特性 特低热特 LH 低热 LH 中热 M H 中高热 M HH 高热 HH 高热HHHS*7 6.0 5-9-4.5 .4.4-1.5 1.4 1.4热数 -8 8.1 8 8.1再制产品硬干酪不含抗菌素 良好的凝乳能力半硬干酪 不含抗菌素 良好凝乳能力白霉/Fe t a 干酪 不含抗菌素，良好凝乳能力鲜干酪 不含抗菌素，良好凝乳能力巴氏杀菌乳 不含抗菌素U HT 乳 低 C FU 数：5X 105/m l灭菌乳 不含抗菌素甜炼乳 不含抗菌素浓缩奶 不含抗菌素发酵乳 不含抗菌素标准冰淇淋 不含抗菌素*高热高稳定性的奶粉来自特殊挑选的牛乳最常用的分类脱脂奶粉(S M P)的分类方法与加工技术直接相关。并最终与脱脂奶在浓缩及干燥之前所受热处理程度相关。在热处理过程中，乳中的乳清蛋白会变性达不同程度，这取决于温度、时间组合，变性的程度可以按“乳清蛋白氮指标”来分类，这部分内容在17 章进行了讨论。不同的复原乳通常要求经不同热处理的脱脂奶粉见表18.1。乳粉比较典型的包装类型是2 5k g 塑料封口铝铂袋。在小型工厂，奶粉通常直接手工由袋中倾入混料系统，但在大厂一般为自动化倒袋，更高级的方法是从袋中倒出的奶粉经动力输送入大型奶罐中。一种可重复使用的输送奶粉的方法是，将容积为2 00-1000k g 的大容器中的奶粉送到再制奶厂，容器尺寸由收奶粉所在地的生产设施所限制。脂肪和油脂未加盐的奶油可用于生产再制奶制品，但这种奶油必须在冷藏条件下保存。用于生产再制奶乳脂的最常见来源是无水奶油（A M F），这种奶油无需冷藏，通常贮于19.5k g 的罐或169k g 的桶中，该产品在生产中应加以注意，即在乳品加工手册/第18 章3 66影响奶粉溶解的因素如下：可润湿性 沉降能力 分散性 溶解性产品包装时要充入气体(氮气)，以驱逐出空气，A M F 即使在不适宜的环境温度下如3 0-40也可保持6-12 个月。把罐装的乳脂肪浸入8 0的热水中，经2-3 小时乳脂肪融化，常用的方法是将A M F桶放在45-50的室中经2 4 2 8 小时后使用,或置桶于蒸汽通道中，则桶内脂肪将于约2 h 内融化。一旦融化，A M F应被输送到带有夹层的保温罐中并保持其温度。类似的系统亦可应用于生产再制“填料乳”中所使用的非液态植物油的处理。水水是所有类型复原乳、再制乳制品所需的原料中的一种，水必须具优良饮用质量，不含有害微生物并具有可接受的低硬度，用碳酸钙(C a C O3)表示如 100m g/L，对应约5d h，因为在奶粉生产中被去掉的水分为“蒸馏水”，因此生产复原或再制奶制品所需的水也必须纯净。水中过量的矿物质会危及再制乳或复原乳的盐平衡，最终在巴氏杀菌中导致问题，更不用说U HT处理或二次灭菌加工了。水中过量的铜或铁将会催化脂肪氧化而导致乳异味，以下为要求的最高量：C u（铜）0.05m g/L Fe（铁）0.1m g/L亦可见6.11 章，表 6.11.1 列示水的特性指标。添加剂干燥的添加物料如糖、稳定剂和氧化剂其处理方法与乳粉相同，如将他们直接由袋中倒入到混合料斗或进入混料系统中。奶粉的溶解影响乳粉溶解的因素如下：可润湿性 沉降能力 分散性 溶解性这些特性的分析方法可检索以下资料：干燥乳制品的标准与分类，包括分析方法，美国干燥奶粉研究所，美国 奶粉蒸发，膜滤和喷雾干燥以及干酪生产，北欧乳业杂志，丹麦润湿性可润湿性的程度与颗粒容积、尤其是乳粉的毛细管作用有关。奶粉的附聚提高其毛细管作用，其结果使润湿性能上升；增加颗粒尺寸（13 0 150m）也可使润湿性能上升，良好润湿性应低于3 0秒。沉降能力沉降能力是与比容和颗粒直径相关的参数，附聚的乳粉通常具有最好的沉降能力。分散性当粉类加入到水中分散成颗粒且并不存在团块时，即为具有良好分散性，奶粉 乳品加工手册/第18 章3 67颗粒结构以及蛋白质分子的构造对此具有极为重要的作用，含有大量变性蛋白的奶粉，将很难于分散，最低90%的分散性是再制奶生产工艺对奶粉的一般要求。溶解性这一特性描述了粉类溶解并形成稳定悬浮液的性能有多好。溶解度好坏很大程度上决定于乳粉的生产技术。良好溶解度的指标为50m l 再制乳中有不高于0.2 5m l 不溶性沉淀物。再制工艺温度和水合时间当水温从10增加至50过程中奶粉的润湿性随之上升，在 50 100之间，温度上升，润湿度不再增加且有可能下降。低温处理奶粉比高温处理奶粉易于溶解，在此蛋白回复到其一般的水合状态是很重要的，这一过程在40 50条件下至少需2 0分钟。一般情况下新鲜的、高质量奶粉所需水合时间最短，水合时间不充足将导致最终产品带有“粉笔未”缺陷，用于生产干酪的再制奶在溶解时需要两个小时的水解。有可能在10下进行复原奶的生产，但随之要将此粉在该温度下贮存过夜以取得最大水合程度，然而，即便保持2 4小时，与 3 5 40相比，在 10 2 0的溶解温度下仍会使更多的粉颗粒处于非溶解状态，在干物质含量为8%的乳中这种差别很小，复原后的乳被加热至不低于40后，其中未溶粉比例很低，即使混合料的干固物比例为2 6%。在比较低的混合温度下，复原奶中的空气含量上升。乳脂必须在其融点以上温度加入，为保险起见，A M F必须在40以上添加，复原乳不能在高混合温度下保存超过两小时，因为这样细菌将增长。脂肪添加和乳化在再制奶水合没有彻底完成之前不应添入脂肪，避免在往水中加入奶粉的同时或之前加入乳脂，因为这样会导致加工问题并影响产品质量。通常添加一种乳化剂将有利于提高乳脂的乳化性。当乳脂加入到混料罐的乳中时必须很充分地加以搅拌，通常使用高剪切率搅拌器，以保证在产品被泵入巴氏杀菌器时产品的组分很均一，即使系统中具有均质设备，在进料中脂肪均匀分散也是非常重要的。再制稀奶油可由脱脂奶粉或酪乳粉和无水脂肪加工生产，并保证约40%的脂肪含量，添加乳化剂和稳定剂可提高其稳定性。在连续操作中，融化了的脂肪在进入均质机之前，常常先被计量后泵入管线，随后在批量或机械混料器中均匀混合。空气含量脱脂奶粉一般含有约占总容积40%的空气，包括颗粒间隙和颗粒内空气，如果混料设备状态不能良好保持则会导致空气进入乳中。在比较低的混合温度下，复原奶中的空气含量上升。乳品加工手册/第18 章3 683123124567实验表明14 18%的乳干固物在50下溶解再制得的制脱脂奶中的空气含量与一般脱脂乳中的含量相同。在混合温度为3 0时，即使再制脱脂乳保持一个小时后空气含量仍然比正常脱脂乳高50 60%，如果干固物含量为41%，则混合物中空气含量是正常脱脂乳中的10倍。再制乳中含有过高含量的空气具有以下缺点。发泡 在巴氏杀菌器上焦化 在均质机中产生空穴作用 在发酵乳中导致乳清分离 增加脂肪氧化的风险由于再制过程中伴随发泡，混料罐的容积应比批量罐的容积略大2 0%，以避免泡沫从人孔逸出。奶粉处理再制时，脱脂奶粉的比例可参考一简单定律，即所需乳粉的重量为所生产乳重量的十分之一，对于小型乳品厂，把经计算一定数目的具固定重量的粉手工倒入到混料罐是最简便易行的方法，但大批量生产需进行机械化操作。乳粉处理时会产生大量尘埃，大批量沉降，因此需要特殊设备，包括尘埃收集设施，如图18.1。乳粉也可用罐提供，这种情况下，设备中有一个可变速的螺杆喂料器，喂料器从罐底取出粉后填入到混料道，罐亦可由倾斜支架提升到适宜的倾斜位置，如图18.2 或使用升降机实现。在高度机械化工厂，乳粉由大料罐提供奶粉贮于大贮罐中并以气力输送方式送入日加工料斗，通过称重漏斗和一个螺杆将粉批量送入加工线。这一系统见图18.3，系统包括一个中心尘埃收集单元。再制乳生产线的设计再制乳生产线生产能力可高达15000L/h 的产量，在大型厂为达到较高生产能力可安装并列双加工线。事实上，大型厂和小型厂在基础工艺上是相同的，除了大型厂需要更多的罐用于脂肪融化和贮存、混料及最终产品缓冲贮存。机械化程度可如上所述各具不同。在大型厂有必要使用可称重贮罐用于脂肪的配料，以达到足够的精确度，在小型工厂，称重计量罐，可用计泵量取代。脱 气在小型厂，原料在一个加工罐中混合就已足够，即在约40下进行再制并保持这一温度，当所有乳粉溶解后，产品就已经自然地充分脱气，这时最终液体可在没有搅拌的情况下静置2 0分钟。这一过程亦可应用于大型生产，然而，为保持不间断生产，最好伴随热处理联接一个真空处理设备给产品进行脱气。热处理工厂的设计不仅受其生产能力的影响，同时受到对再制乳进行何种热处理的影响，有三种方法可供选择。在至少7 2 下 15秒进行巴氏杀菌并随之立即冷却到4。图.1 8.1袋装奶粉的处理设备1 聚尘装置2 筛分机3 升运机图.1 8.3在大型工厂中大批量奶粉处理的设备。1 奶粉贮缸2 气力输送装置3 日仓4 称重料斗5 料斗6 螺杆输送器7 飞尘过滤器图.1 8.2奶粉容器的可倾式装置 乳品加工手册/第18 章3 6931245671089111213图.1 8.5带有脂肪供入混料缸的再制奶生产线1脂肪缸2 脂肪保温管3 脂肪称重漏斗4带有高速混料器的漏斗5循环泵6增压泵7 混料缸8 排料泵9过滤器10 板式热交换器11 真空脱气器，可选12均质机13贮缸31245图.1 8.4用于批量加工的再混合装置1 带有加热/冷却夹层的混合缸2 高旋转两速搅拌器3 温度计4 排空泵5 流量计 奶粉 水 脂肪 再制乳 加热介质 冷却介质奶粉水脂肪再制奶加热介质冷却介质蒸汽 罐装灭菌牛乳需在约 110下经3 0 45分钟灭菌，随后，在灭菌器内冷却至 3 8 到 54。通过直接或间接U HT 处理，把产品加热到13 2 149经几秒钟，随后在无菌包装之前冷却至约2 0。脂肪直接供入混料罐的生产线小批量生产小批量生产操作中，如1000 2 000升，混料与加工都在一带有双速搅拌器的可加热和冷却的夹层罐中进行。这一设备如图18.4表示。在经计量的水加入罐中并加热至43 49后，加入乳粉并缓和搅拌直至奶粉全部溶解，最终液体在无搅拌的状态下静置2 0分钟，最后重新启动搅拌，并将预先在3 8 54热室中过夜已液化的乳脂加入并将温度升高至 54 65，如果在罐中继续加工，则搅拌器需变为高速，经几分钟以搅拌分散脂肪，随后把搅拌器转至正常搅拌状态，加工过程包括巴氏杀菌及随后冷却至包装温度。大批量生产图18.5所示为一个大型再制乳连续生产线，在生产线上乳脂被计量泵泵入混料罐中。良好质量的水经计量加入到一个混合罐（7）中，在泵送途中水在一个板式换热器中被加热，因为脱脂奶粉在温水中比在冷水中更易溶解。当罐被罐满一半时，循环泵（5）启动，水流过旁通管道从混料罐进入一个高速混料系统。乳品加工手册/第18 章3 7 0图.1 8.6水与奶粉混合的高速混合机在如图18.6所示的高速混料器中，干物料通过漏斗按高达每分钟45k g 的比例分散，在循环泵（5）和增压泵之间通过形成一个真空，使混料器将干物料吸入桨叶空隙中。用一个分散管，保证液体和干物料在他们到达桨叶孔隙之间时互不接触，在干物料最终进入混料室之前，一个手动的或遥控蝶阀密封住漏斗的进口。混料罐的搅拌器在启动循环泵的同时开始启动，水连续流入罐中，同时加工也在进行直至达到特定的量。当所有的奶粉已被加入后，搅拌器和循环旁路被关闭，同时罐中物被静置直至所有的脱脂粉完全溶解。在水温为3 5 45的条件下，这一过程需约2 0分钟。随后搅拌器再次启动，同时混料器与下一批罐连接进行再制奶生产。这时无水乳脂从脂肪贮罐（1）中加入，其加入量经计量斗（3）进行计量。搅拌器是为最佳分散乳脂进行设计的。搅拌器开始运转12 分钟，并良好地将脂肪分散在脱脂乳中，输运热脂肪的管线通常以防止脂肪的温度低于其融点进行安装。当所有的物料已被混合加入到一个罐中时，加工过程将在下一罐中重复进行。脱脂奶/脂肪混合物由泵（8）从满载的混料罐中送往一个双联过滤器（9），滤去所有外来物质如绳子或袋子。在换热器（10）中被预热后，产品泵入均质机（12），在此脂肪球被完全分散。在混粉操作过程中，产品吸入大量的空气，这些空气会导致在巴氏消毒器上产生糊片以及均质问题，可在均质前的生产线上加上一个真空脱气罐（11）以减少这些问题，产品被预热到比均质温度高7 8 的温度，然后在脱气罐中闪蒸，在此真空度可调整，以使产品出口具有正确的均质所需温度如 65。在板式热交换器（10）中均质奶被巴氏杀菌并冷却，随后泵入罐（13）或直接包装。带有在线脂肪混合的装置大批量生产这一类型加工厂，见图18.7 所示，复原部分加工过程与上述相同，罐内液体循环，脱脂奶粉在循环管中混合，奶粉供应方式既可是人力也可以机械化进行，这决定于生产能力和当地要求。当混料罐已充满并且内容物也已经有足够时间使脱脂奶粉充分水合，复原脱脂乳泵送经过双联过滤器（6）到一个平衡罐（2），这一平衡罐保证加工过程中物料流速稳定。离心泵（8）将脱脂乳泵送过板式换热器（9）的预热段，在图18.5所示生产线中脂肪被加入到混料罐，脂肪虽然可以消泡，限制由空气引起的泡沫产生。然而在现有工艺下，泡沫很严重，所以最好在生产线上换热器预热段（9）后安装真空脱气罐（10），奶被预热到均质所需温度约高8 的温度，随后奶在脱气罐中闪蒸。如前所述，奶随后流经一个在线 乳品加工手册/第18 章3 7 1312456710891112131415注射器（13），在此，来自脂肪融化罐(11)的液体脂肪由一个正位移计量泵（12）连续定量地注入流体中，在注射器下游的管线混合器（14）中完全混合。混合之后，再制乳立即连续流到一个高生产能力的均质机（15），在均质机中脂肪被分散成细小、均一分散的脂肪球，均质后液体返回到板式换热器（9）进行巴氏消毒和冷却。离开巴氏杀菌器的奶就可以立即进行包装了。乳处理有必要与工厂生产的计划一起考虑再制奶的处理，这样保证产品到达消费者手中时的状态良好。包装生产之后乳应尽可能快地包装起来，U HT 处理乳必须流入到封闭的无菌系统进入无菌包装容器或罐听罐装机。巴氏杀菌乳可包装于纸包装，塑料包装或玻璃瓶中，如果使用玻璃瓶，玻璃瓶应为暗色，以防止阳光引起的乳风味变败。包装必须非常严密，以防止牛奶的氧化。包装也应该有足够强度，在板条箱中或低箱中或纸箱中堆垛。贮存再制乳通常直接从生产线到包装，为了防止在生产线或包装线上的突然停机，生产线上需要缓冲罐，如果是灭菌乳，这一缓冲罐必须是无菌罐（图18.8）以避免二次污染。一旦无菌乳已包装，如果包装无损伤则可贮于任何条件下。巴氏杀菌乳必须贮于冷藏室中，在市场冷链不完善或不具备的情况下最好使用UHT处理的乳或二次灭菌乳。图.1 8.7带有管线脂肪混合的再制奶装置。1高速混合器漏斗2 循环泵3 增压泵4混合泵5排料泵6过滤器7 平衡缸8 供料泵9板式热交换器10 真空脱气器11 脂肪缸12 正位移泵13 脂肪喷射器14 管线混合器15 均质机奶粉水脂肪再制乳加热介质冷却介质蒸汽乳品加工手册/第18 章93 7 2分送U HT 处理和二次灭菌奶比巴氏杀菌乳更能承受环境温度和其他条件变化，时间因素并不是很重要。U HT 处理乳，比如说，可以使用普通货车进行长途运输，也可以暴露于没有冷藏设施的商场中，等待每一个星期才来购买一次的消费者，而另一方面巴氏杀菌乳，需要一个冷链包括冷芷车、商店中的冷柜、每日购物以及家庭冰箱。图.1 8.8避免二次污染的无菌缸 乳品加工手册/第18 章