乳制品生產(chǎn)技術(shù)——滅菌乳的加工黑龍江農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院任務(wù)設(shè)計(jì)工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求滅菌乳的概念

以生牛（羊）乳為原料，添加或不添加復(fù)原乳，在連續(xù)流動的狀態(tài)下，加熱到至少132℃并保持很短時(shí)間的滅菌，再經(jīng)無菌灌裝等工序制成的液體產(chǎn)品。工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求一、工藝流程

原料乳驗(yàn)收→過濾、凈化→標(biāo)準(zhǔn)化→均質(zhì)→滅菌→冷卻→無菌灌裝→檢驗(yàn)→成品→常溫貯藏工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求用于生產(chǎn)滅菌乳的原料乳質(zhì)量要求較高，乳必須新鮮，有極低的酸度；正常的鹽類平衡；正常的乳清蛋白質(zhì)含量，即乳中的蛋白質(zhì)能經(jīng)得起劇烈的熱處理而不變性；不含初乳和抗生素；為了適應(yīng)超高溫處理，乳必須在含量為75﹪的酒精中保持穩(wěn)定。（1）酸度偏高的牛乳。（2）牛乳中鹽類平衡不適當(dāng)。（3）牛乳中含有過多的乳清蛋白(白蛋白，球蛋白等)，即初乳。1.原料乳的驗(yàn)收工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求（1）過濾和凈化過濾和凈化的目的是去除混入到原料乳中的機(jī)械雜質(zhì)，并可以去除牛乳中的部分微生物。（2）標(biāo)準(zhǔn)化一般是指調(diào)整原料乳中脂肪和非脂肪固體之間以及其他成分間的比例關(guān)系，為了使產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)，乳制品中的脂肪與非脂肪固體含量要求保持一定比例。（3）均質(zhì)就是將乳中脂肪球在強(qiáng)力的機(jī)械作用下破碎成小的脂肪球，由于牛乳中的脂肪顆粒比羊乳中的脂肪顆粒大很多，所以牛乳加工時(shí)均質(zhì)工藝尤其重要。2.過濾、凈化、標(biāo)準(zhǔn)化、均質(zhì)工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求（1）超高溫滅菌（UHT）原理

細(xì)菌的熱致死率隨著溫度的升高大大超過此間乳的化學(xué)變化的速率，例如維生素破壞、蛋白質(zhì)變性及褐變速率等。研究表明在溫度有效范圍內(nèi),熱處理溫度每升高10℃，乳中所含細(xì)菌的破壞速率提高11~30倍，而乳中化學(xué)反應(yīng)速率僅提高2~4倍，如褐變現(xiàn)象僅增大2.5~3.0倍。意味著滅菌溫度越高，其殺菌效果越好，而引起的化學(xué)變化卻很小。從表3-5可以看出，100℃、600min的滅菌效果，相當(dāng)于150℃、0.36min的滅菌效果，但褐變程度前者為100000，而后者僅為97，顯示出超高溫滅菌的優(yōu)勢所在。3.滅菌工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求表3-5滅菌溫度、時(shí)間與褐變程度的關(guān)系加熱溫度/℃加熱時(shí)間相對的褐變程度殺菌效果100600min100000同等效果11060min25000同等效果1206min6250同等效果13036s1560同等效果1403.6s390同等效果1500.36s97同等效果工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求乳品生產(chǎn)中有兩種處理方法的加熱系統(tǒng)即直接加熱系統(tǒng)和間接加熱系統(tǒng)，見表3-6。（2）熱處理方法加熱介質(zhì)加熱方式加熱器形式蒸汽或熱水加熱間接加熱板式加熱管式加熱刮板式加熱直接蒸汽加熱直接噴射式直接混注式表3-6各種類型的超高溫加熱系統(tǒng)工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求直接加熱系統(tǒng)與間接加熱系統(tǒng)的比較：a.直接加熱系統(tǒng)與間接加熱系統(tǒng)最明顯的不同之處就是前者加熱及冷卻的速度a快，也就是說超高溫滅菌更容易通過直接加熱系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。b.直接加熱系統(tǒng)主要的優(yōu)勢在于它能加工黏度高的產(chǎn)品，尤其是對那些不能通過板式交換器進(jìn)行良好加工的產(chǎn)品來說，它不容易結(jié)垢。c.直接加熱系統(tǒng)工藝上的缺點(diǎn)是需要在滅菌后均質(zhì)。無菌均質(zhì)機(jī)除成本高之外，還要小心維護(hù)，尤其是要更換柱塞密封以避免其被微生物污染。d.直接加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相對較復(fù)雜。e.直接加熱系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)成本相對較高，其整個(gè)系統(tǒng)的操作成本是同等處理能力的間接加熱系統(tǒng)的2倍。因?yàn)橹苯蛹訜嵯到y(tǒng)的熱回收率只能達(dá)到50%～55%。間接加熱系統(tǒng)可獲的90%或更高的熱回收率，且熱能成本也較低，但產(chǎn)品在系統(tǒng)中的受熱時(shí)間較長。另外，直接加熱系統(tǒng)的水耗成本和電耗成本都要比間接系統(tǒng)高得多。因此，近年來隨著工業(yè)國家能源和水資源成本的增加，導(dǎo)致間接加熱系統(tǒng)的使用比直接加熱系統(tǒng)要更普遍。工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求圖3-4板式熱交換器直接蒸汽加熱系統(tǒng)1-平衡槽；2-離心泵；3-板式熱交換器（預(yù)熱段、加熱段、熱回收段）；4-均質(zhì)機(jī)；5-蒸氣噴射器；6-保溫管；7-無菌罐；8-灌裝機(jī)工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求圖3-5管式間接超高溫加熱系統(tǒng)工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求滅菌后的乳離開保溫管后，進(jìn)入無菌冷卻段，冷卻分為兩個(gè)階段，首先滅菌乳被水冷卻，從137℃降溫至76℃，隨后與進(jìn)入系統(tǒng)的4℃的乳進(jìn)行換熱，冷卻至10~15℃。冷卻后的產(chǎn)品直接連續(xù)流至無菌灌裝機(jī)或流至一個(gè)無菌缸中做中間貯存。4.冷卻工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求所謂的無菌包裝是指將滅菌后的乳，在無菌狀態(tài)下自動充填到滅菌過的容器內(nèi)并自動封合，使包裝的產(chǎn)品在常溫下能長時(shí)間保持不變質(zhì)的包裝方式。（1）無菌包裝的優(yōu)點(diǎn):①無需冷藏或添加任何化學(xué)防腐劑就可進(jìn)行長期保存；②在保證無菌的前提條件下,食品原有的色、香、味及營養(yǎng)能最大程度的保留；③無菌包裝生產(chǎn)的自動化程度高，單位成品能耗低，簡化包裝工藝,降低了工藝成本；⑤無菌包裝材料主要為紙、塑料、鋁箔等,具有質(zhì)輕、低廉、便于運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。5.無菌包裝工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求（2）無菌包裝要求:①包裝容器和封合的方法必須適于無菌灌裝，并且封合后的容器在貯存和分銷期間必須能阻擋微生物透過，同時(shí)包裝容器應(yīng)具有阻止產(chǎn)品發(fā)生化學(xué)變化的特性。②容器與產(chǎn)品接觸的表面在灌裝前必須經(jīng)過滅菌，滅菌的效果是與滅菌前容器表面的污染程度有關(guān)的。③在灌裝過程中，產(chǎn)品不能受到來自任何設(shè)備表面或周圍環(huán)境的污染。④若采用蓋子封合時(shí)，封合前必須立即滅菌。⑤封合必須在無菌區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，以防止微生物污染。工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求（3）無菌包裝流程如圖3—6所示是無菌包裝簡易工藝流程。圖3—6無菌包裝簡易工藝流程工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求（4）無菌灌裝系統(tǒng)的類型無菌包裝系統(tǒng)主要是包裝容器形狀的不同、包裝材料的不同和灌裝前是否預(yù)成形等。乳品生產(chǎn)中最常見的主要是復(fù)合塑料膜無菌包裝系統(tǒng)、復(fù)合紙無菌包裝系統(tǒng)、吹塑成形無菌包裝系統(tǒng)。圖3—7無菌紙包裝復(fù)合材料工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求紙包裝系統(tǒng)主要分為兩種類型，即包裝過程中成形和預(yù)成形兩種情況：（1）紙卷成形包裝系統(tǒng)①敞開式無菌包裝系統(tǒng)

②封閉式無菌包裝系統(tǒng)（2）預(yù)成形紙包裝系統(tǒng)（3）吹塑瓶裝無菌包裝系統(tǒng)

采用吹塑瓶的無菌灌裝系統(tǒng)有三種類型：①包裝瓶滅菌——無菌條件下灌裝、封合；②無菌吹塑——無菌條件下灌裝、封合；③無菌吹塑同時(shí)進(jìn)行灌裝、封合。工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求（6）無菌包裝機(jī)的滅菌無菌包裝機(jī)的滅菌由以下兩個(gè)方面保證:①機(jī)器滅菌：

a：飽和蒸汽滅菌

b：雙氧水（H2O2）滅菌

c：紫外線輻射滅菌②包裝材料滅菌工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求圖3-8L—TBA/8機(jī)器滅菌示意圖圖3—9L—TBA/8包裝材料滅菌示意圖工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求乳只有在滅菌溫度過高或時(shí)間過長時(shí),才會有明顯的褐變現(xiàn)象。因此,控制滅菌參數(shù)的穩(wěn)定是預(yù)防褐變的主要方法。當(dāng)無菌灌裝設(shè)備因任何原因停止灌裝時(shí)，或乳因某種原因在UHT滅菌器中反復(fù)循環(huán)時(shí)，會造成乳嚴(yán)重褐變，此種情況下應(yīng)將滅菌器排空后，對換熱器及灌裝機(jī)重新殺菌，待可以灌裝后，重新進(jìn)料。另外，控制生乳的新鮮度在一定程度上也會提高乳的抗褐變能力。1.褐變及焦糖化蛋白凝固包:打開包裝后在盒底部有凝固物，喝時(shí)沒有苦味或酸味。苦包:喝時(shí)有苦味，一般是貯存一段時(shí)間(2個(gè)月左右)后才會出現(xiàn),并且苦味會隨著貯藏時(shí)間延長而加重。有研究表明，一種蛋白分解酶的耐熱性是嗜熱脂肪芽孢桿菌耐熱性的4000倍。同樣有研究表明，經(jīng)140℃，5s的熱處理,胞外蛋白酶的殘留量約為29%。殘留的蛋白分解酶在加工后的貯存過程中分解蛋白質(zhì),根據(jù)蛋白分解程度的不同，會出現(xiàn)凝塊或產(chǎn)生苦味。若蛋白分解酶分解蛋白質(zhì)形成帶有苦味的短肽鏈(苦味來源于某些帶苦味的氨基酸殘基),則產(chǎn)品就帶有苦味。2.蛋白質(zhì)凝固包或苦包工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求無菌包裝機(jī)的灌注頭一般使用H202殺菌，剛開始H202分解不徹底,產(chǎn)品中會有殘留，所以剛生產(chǎn)出的前幾袋乳是不能留用的，廢棄的袋數(shù)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)情況來定。3.H202的殘留工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求成品的脂肪上浮一般出現(xiàn)在生產(chǎn)后幾天到幾個(gè)月范圍內(nèi)，上浮的嚴(yán)重程度一般與儲存及銷售的溫度有關(guān)，溫度越高，上浮速度越快，嚴(yán)重時(shí)在包裝的頂層可達(dá)幾毫米。原因分析：①均質(zhì)效果不好；②低溫下均質(zhì)；③過度機(jī)械處理；④前處理不當(dāng)，混入過多空氣；⑤原料乳中含過多脂肪酶，有研究表明，經(jīng)140℃、5s的熱處理，胞外脂肪酶殘留量約為40%，殘留的脂肪酶在儲存期間分解脂肪球膜釋放出自由脂肪酸而導(dǎo)致聚合、上浮；⑥飼料喂養(yǎng)不當(dāng)導(dǎo)致脂肪與蛋白質(zhì)比例不合適；⑦原料乳中含有過多自由脂肪酸。4.脂肪上浮工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求控制措施:①提高原料乳質(zhì)量；②均質(zhì)設(shè)備要在生產(chǎn)前進(jìn)行檢查；③人員要嚴(yán)格按照生產(chǎn)要求進(jìn)行操作；④進(jìn)行必要的質(zhì)量人員監(jiān)督。工藝流程操作要點(diǎn)常見質(zhì)量缺陷及防止方法質(zhì)量要求5.乳風(fēng)味的改變

除了微生物、酶及加工引起的風(fēng)味的改變外，還有由于環(huán)境、包裝膜等因素引起的乳風(fēng)味的變化。乳是一種非常容易吸味的物質(zhì)，如果包裝容器隔味效果不好或其本