再制奶(如复原乳)定义、指标、专业参考

再制奶 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 UHT 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。 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 SMP 中并加入乳脂使达到要求乳脂含量的液态奶。 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（SMP ）或全脂乳粉（ NMP）复原而获得的液态奶。再制奶是通过把水加入 到 SMP 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(MSNF)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 （DM）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（AMF）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 村吕油、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。 最常用的分类脱脂奶粉(SMP)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 25kg 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 200-1000kg 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（AMF），这种奶油无需冷藏，通常贮 于 19.5kg 的罐或 169kg 的桶中，该产品在生产中应加以注意，即在 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，AMF 即使在不适宜的环境温度 下如 30-40也可保持 6-12 个月。 把罐装的乳脂肪浸入 80的热水中，经 2-3 小时乳脂肪融化，常用的方法是将 AMF 桶放在 45-50的室中经 2428 小时后使用,或置桶于蒸汽通道中，则桶内 脂肪将于约 2h 内融化。一旦融化，AMF 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(CaCO 3)表示如100mg/L， 对 应约 5dh，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 UHT 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： Cu（铜） 0.05mg/L Fe（铁） 0.1mg/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（130150 m）也可使润湿 性能上升，良好润湿性应低于 30 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 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 50ml 再制乳中有不高于 0.25ml 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 50100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 4050条件下 至少需 20 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 24 小时，与 3540相比，在 1020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 26%。 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，AMF 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。 图 .18.1 袋装奶粉的处理设备 1 聚尘装置 2 筛分机 3 升运机 图.18.2 奶粉容器的可倾式装置 3 724 5 图.18.3 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 实验表明 1418%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 30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 5060%，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 20%，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 20 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 72下 15 秒进行巴氏杀菌并随之立即冷却到 4。 罐装灭菌牛乳需在约 110下经 3045 分钟灭菌，随后，在灭菌器内 冷却至 38 到 54。 通 过直接或间接 UHT 处理，把产品加热到 132149经几秒钟，随后 在无菌包装之前冷却至约 20。 脂肪直接供入混料罐的生产线 小批量生产 奶粉 水 脂肪 再制乳 加热介质 冷却介质 小批量生产操作中，如 10002000 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 4349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 20 分钟，最后重新启动搅拌，并将预先在 3854热室中过夜 已液化的乳脂加入并将温度升高至 5465，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。 图 .18.4 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 图.18.5 带有脂肪供入混料 缸的再制奶生产线 脂肪缸 脂肪保温管 脂肪称重漏斗 带有高速混料器的漏斗 循环泵 增压泵 混料缸 排料泵 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 图 .18.6 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 45kg 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 3545的条件下，这一过程需约 20 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 78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 4 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 1. 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。 2. 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