【食品课件】第三章蛋白饮料

第三章蛋白饮料 学习目的和要求：学习目的和要求： 通过本章的学习，应掌握植物蛋白通过本章的学习，应掌握植物蛋白 饮料和含乳饮料的基本概念与特点、生饮料和含乳饮料的基本概念与特点、生 产原理及关键技术问题、生产工艺，具产原理及关键技术问题、生产工艺，具 备开发新产品的能力。备开发新产品的能力。 参考书目 l l 1.1.邵长富邵长富. .软饮料工艺学软饮料工艺学. . 中国轻工业出版社中国轻工业出版社. 1997. 1997年年 l l 2.2.黄来发黄来发. .蛋白饮料加工工艺与配方蛋白饮料加工工艺与配方. . 中国轻工业出版社中国轻工业出版社.1996.1996年年 l l 3.3.石彦国石彦国. .大豆制品工艺学大豆制品工艺学. . 中国轻工业出版社中国轻工业出版社.1993.1993年年 第一节 蛋白饮料基本概 念 一、概念一、概念 蛋白饮料蛋白饮料: : 是由蛋白质是由蛋白质( (植物蛋白或动物蛋白植物蛋白或动物蛋白) )、脂肪、脂肪( ( 植物油脂或动物油脂植物油脂或动物油脂) )、糖类、食用纤维、糖类、食用纤维( (水溶水溶 性或水不溶性性或水不溶性) )、淀粉类、维生素类、淀粉类、维生素类( (水溶性或水溶性或 油溶性油溶性) )、矿物质类等物质组成的营养性饮料。、矿物质类等物质组成的营养性饮料。 特点：特点：客观不稳定的分散体系。客观不稳定的分散体系。 蛋白质及果肉、纤维素等微粒形成的悬浮液蛋白质及果肉、纤维素等微粒形成的悬浮液 “脂肪水乳化剂脂肪水乳化剂” ”的乳状液的乳状液 以糖类、盐类形成的真溶液以糖类、盐类形成的真溶液 质量问题：质量问题： 油层上浮油层上浮( (环斑现象环斑现象)油水分离油水分离 絮凝絮凝蛋白质部分聚集，可逆蛋白质部分聚集，可逆 凝结凝结蛋白质沉淀，油滴聚集，不可逆蛋白质沉淀，油滴聚集，不可逆 解决方法：适量乳化剂、增稠剂、品质改良剂等，解决方法：适量乳化剂、增稠剂、品质改良剂等， 保持稳定。保持稳定。 二、蛋白饮料分类 植物蛋白饮料植物蛋白饮料 ( (植物性植物性) ) 蛋白饮料蛋白饮料 乳饮料乳饮料 ( (动物性动物性) ) 果汁乳饮料果汁乳饮料 咖啡乳饮料咖啡乳饮料 巧克力乳饮料巧克力乳饮料 蛋奶饮料蛋奶饮料 ( (中性中性 ) ) 调制乳饮料调制乳饮料 乳酸发酵乳乳酸发酵乳: :酸奶酸奶( (凝固型、搅拌型凝固型、搅拌型) ) 双歧杆菌酸奶双歧杆菌酸奶 酒精发酵乳：酸奶酒酒精发酵乳：酸奶酒 乳酸菌饮料：活菌型、杀菌型乳酸菌饮料：活菌型、杀菌型 发酵乳饮料发酵乳饮料 ( (酸性酸性) ) 原汁饮料：纯豆浆原汁饮料：纯豆浆 调制饮料：果味豆奶、椰汁、杏仁露调制饮料：果味豆奶、椰汁、杏仁露 发酵型饮料：酸豆奶发酵型饮料：酸豆奶 植物蛋白饮料是以大豆、花生、核桃 、山杏仁、绿豆、椰子、芝麻等植物性原 料，经磨浆、浸提、过滤、均质等工序， 调配制成的蛋白饮品。 第二节第二节 植物蛋白饮料植物蛋白饮料 一、基本原理 特点：特点：客观不稳定的分散体系。客观不稳定的分散体系。 蛋白质及果肉微粒形成的悬浮液蛋白质及果肉微粒形成的悬浮液 “脂肪水乳化剂脂肪水乳化剂” ”的乳状液的乳状液 以糖类、盐类形成的真溶液以糖类、盐类形成的真溶液 油油+ +水水混合混合 油分散油分散界面能界面能自自 动降低动降低最小值最小值集集 合。合。 降低表面张力降低表面张力稳定均匀的乳状液稳定均匀的乳状液 存在于油水界面的乳化剂存在于油水界面的乳化剂 表面自由能取决于表面表面自由能取决于表面 积和表面张力。积和表面张力。 HLBHLB值值: : 亲水亲油平衡值亲水亲油平衡值 不同HLB值的乳化剂 在水中的分散性及主要用途 HLBHLB值值值值在水中的分散性在水中的分散性HLBHLB值值值值主要用途主要用途 1 13 3不溶于水不溶于水1 13 3消泡消泡剂剂剂剂 3 36 6分散性很差分散性很差3 38 8W/OW/O型型 6 68 8极力振极力振荡荡荡荡可形成乳液可形成乳液 7 79 9润润润润湿湿剂剂剂剂 8 81010稳稳稳稳定性乳液定性乳液8 81616O/WO/W型型 10101313半透明至透明溶液半透明至透明溶液13131515洗洗涤剂涤剂涤剂涤剂 1313溶解，透明溶液溶解，透明溶液1515增溶增溶剂剂剂剂 常用乳化剂的HLB值 乳化乳化剂剂剂剂名称名称HLBHLB值值值值 甘油甘油单单单单油酸油酸酯酯酯酯3.43.4 单单单单硬脂酸甘油硬脂酸甘油酯酯酯酯3.83.8 甘油甘油单单单单月桂酸月桂酸酯酯酯酯5.25.2 乙乙酰酰酰酰化甘油化甘油单单单单硬脂酸硬脂酸酯酯酯酯3.83.8 二乙二乙酰酰酰酰化酒石酸甘油化酒石酸甘油酯酯酯酯8.08.0 聚乙聚乙烯烯烯烯(20)(20)甘油甘油单单单单硬脂酸硬脂酸酯酯酯酯13.113.1 山梨醇山梨醇酐单酐单酐单酐单 油酸油酸酯酯酯酯( (Span80)Span80)4.34.3 山梨醇山梨醇酐单酐单酐单酐单 硬脂酸硬脂酸酯酯酯酯( (Span60)Span60)4.74.7 山梨醇山梨醇酐单酐单酐单酐单 月桂酸月桂酸酯酯酯酯( (Span20)Span20)8.98.9 聚乙聚乙烯烯烯烯(20)(20)山梨醇山梨醇酐单酐单酐单酐单 油酸油酸酯酯酯酯( (Tween80)Tween80)14.914.9 聚乙聚乙烯烯烯烯(20)(20)山梨醇山梨醇酐单酐单酐单酐单 硬脂酸硬脂酸酯酯酯酯( (Tween60)Tween60)15.015.0 聚乙聚乙烯烯烯烯(20)(20)山梨醇山梨醇酐单酐单酐单酐单 月桂酸月桂酸酯酯酯酯( (Tween20)Tween20)16.916.9 蔗糖脂肪酸蔗糖脂肪酸酯酯酯酯3.016.03.016.0 蔗糖甘油脂肪酸蔗糖甘油脂肪酸酯酯酯酯3.018.03.018.0 大豆磷脂大豆磷脂3.011.03.011.0 柠柠柠柠檬酸甘油檬酸甘油单单单单酸酸酯酯酯酯、柠柠柠柠檬酸甘油二酸檬酸甘油二酸酯酯酯酯4.012.04.012.0 聚甘油脂肪酸聚甘油脂肪酸酯酯酯酯6.015.06.015.0 式中wi乳化剂i 在混合乳化剂中的质量分数 HLBi 乳化剂i 的HLB值 混合乳化剂的混合乳化剂的HLBHLB值为：值为： 例：例： 乳化剂乳化剂1: 0.21: 0.2g g，HLB=3.8HLB=3.8 乳化剂乳化剂2: 0.52: 0.5g g，HLB=11HLB=11 乳化剂乳化剂2: 0.32: 0.3g g，HLB=15HLB=15 HLBHLB混 混=(0.23.8 =(0.23.80.5110.5110.315)/(0.20.315)/(0.2 0.50.50.3)0.3) =10.76 =10.76 pH值蛋白质等电点 碱性(或中性) 提高蛋白质溶解度和 提取率 pH=8.09.0 解决方法:电渗析、离子交换、反渗透等。 阳离子 H+: Ca2+、Mg2+等二价和其他多价阳离子 ： 二、工艺流程 大豆大豆 清洗清洗 脱皮脱皮 浸泡浸泡 磨浆磨浆 浆渣分离浆渣分离 真空脱臭真空脱臭调制调制 均质均质 杀菌杀菌 灌装灌装 包装包装 成品成品 普通豆乳生产工艺流程普通豆乳生产工艺流程 大豆大豆 预清理预清理 脱皮脱皮 后清理后清理 浸泡 浸泡 磨碎磨碎 分离分离 脱臭脱臭 调制调制 均质均质 冷却贮藏冷却贮藏 超高温杀菌超高温杀菌 包装包装 成品成品 丹麦奶制品承包公司丹麦奶制品承包公司 豆乳生产工艺流程图豆乳生产工艺流程图 大豆 大豆 脱皮 脱皮 酶钝化 酶钝化 磨碎 磨碎 分离 分离 调制 调制 杀菌脱臭杀菌脱臭均质均质冷却 冷却 包装 包装 成品成品 日本精研舍株式会社日本精研舍株式会社 豆乳生产工艺流程图豆乳生产工艺流程图 大豆 大豆 浸泡 浸泡 磨碎 磨碎 酶钝化 酶钝化 分离 分离 调制 调制 澄清 澄清 超高超高 温杀菌 温杀菌 包装 包装 成品成品 瑞典阿伐瑞典阿伐- -拉伐有限公司拉伐有限公司 豆乳生产工艺流程豆乳生产工艺流程 大豆大豆 加热加热 脱皮脱皮 蒸煮蒸煮 磨碎磨碎 均质均质 调制调制 超高温杀菌超高温杀菌 包装 包装 成品成品 美国伊利诺斯州豆乳生产工艺流程图美国伊利诺斯州豆乳生产工艺流程图 浸泡大豆(蛋白体膜松脆) 蛋白质溶出 机械破碎 细度 粗蛋白质不易溶出 细蛋白质易溶出纤维进入豆浆 产品粗糙，色泽灰暗。 堵塞筛孔，影响滤浆效果，产率降低。 实际生产:溶出与分离综合效果， 粉碎细度在100120目，颗粒直径为1012m 磨浆磨浆 三、工艺要点三、工艺要点 干豆干豆: :泡好豆泡好豆1:2.41:2.4 加水方式：研磨时与进料速度配合定量进 水。 流水带动大豆在磨内起润滑作用； 磨运转时会发热，加水可以起冷却作用， 防止大豆蛋白质热变性； 可使被磨碎的大豆中的蛋白质溶离出来， 形成良好的溶胶体。 一般磨的转速越高，水的流量越大。 石磨用水量要比砂轮磨少。磨豆时的加水 量，一般为每千克泡好的豆加25千克水 。 磨浆设备 石磨 ：大豆组织破碎效果 好，蛋白质溶出率高。但生产 效率比较低，磨片大而笨重， 占地面积大，易磨损，修复困 难且费用高。 钢磨：大豆组织破坏不彻底 ，蛋白质溶出率低。结构简单 ，占地面积小，效率高，维修 方便，高速研磨使豆糊升温快 ，易影响产品质量。 砂轮磨：是目前比较理想的 磨浆设备。磨碎程度均匀，豆 糊温升低，质量好，得率高， 有利于浆渣分离。磨的体积小 ，噪音低，生产能力大，耗电 少，使用方便。 提高蛋白质提取率的新技术超声波萃取法 用超声波处理经过热处理的大豆，是高效 率萃取蛋白质的方法。 用超声波处理8min ，可提取残留的蛋白质 。 去除杂色的主要途径 选用接近纯白的大豆原料品种。 用碱类、二氧化硫等微量试剂进行漂白。 添加防腐剂、稳定剂防止变质或解决引起白 色的变化。 减少生产过程中的污染。 豆乳的豆腥味及苦涩味去除 来源: 大豆生长中形成的豆腥味和苦味成分 脂肪酶降解不饱和脂肪酸产生豆腥味 磷脂类氧化产生苦味 解决方法: 干热处理 大豆脱皮入水前，热空气高温瞬时 加热大豆，一般干热处理温度为120200，处 理时间为 1030秒。 蒸汽法 大豆脱皮入水前，高温蒸汽高温瞬时 加热处理，一般用120200的高温蒸气加热7 8秒钟。 热水浸泡法与热磨法 适用于不脱皮生产工艺 。清洗过的大豆用80的水浸泡3060分钟，然 后磨碎制浆；浸泡好的大豆沥水后加沸水磨浆， 并在 80的条件下保温1015分钟。 热烫法 脱皮大豆迅速投入 80 的水中，保 持1030分钟，然后磨碎制浆。一般80以上脱 皮豆保温1820分钟，90以上脱皮豆保温13 15分钟，沸水保温1012分钟。 酸、碱处理法 调整溶液的pH值抑制脂肪氧 化酶活性。 柠檬酸调节pH值3.04.5 ，适合于热浸泡法 。 Na2CO3、 NaHCO3、Na0H、KOH等调节 pH值7.09.0之间。碱可在浸泡、热磨、热烫时 加。 加碱的突出效果是对苦涩味的消减明显，而且可 以提高蛋白质的溶出率。 微生物发酵法香料掩蔽法真空脱臭法 滤浆滤浆 工厂化机械滤浆方法主要有卧式离心筛滤浆、平工厂化机械滤浆方法主要有卧式离心筛滤浆、平 筛滤浆、圆筛滤浆以及挤渣滤浆等。卧式离心筛滤浆筛滤浆、圆筛滤浆以及挤渣滤浆等。卧式离心筛滤浆 是目前比较先进、比较理想和工业生产应用最广泛的是目前比较先进、比较理想和工业生产应用最广泛的 滤浆方法。它速度快、噪音低、动力小、分离效果好滤浆方法。它速度快、噪音低、动力小、分离效果好 。 1皮带罩 2轴承盒 3主轴 4进料管 5分离伞 6离心转子 7出渣口 8出浆口 9外套 10电机 11机座 12传动轮 单罐煮浆设备 1.排气阀 2.排 气管 3.排浆供汽管 4.三 通 5.煮浆供汽管 6.煮 浆罐 7.进浆管 8.电 磁阀门 9.注浆器 10.温 度计 11.排浆阀门 煮浆煮浆 溢流煮浆罐 脱气 ：消除泡沫对后续操作极为不利 煮浆时易出现假沸 现象 脱臭 消泡剂 消泡剂 （1 1）油脚）油脚 （2 2）油角膏）油角膏 （3 3）硅有机树脂）硅有机树脂 （4 4）脂肪酸甘油脂）脂肪酸甘油脂 分为蒸馏品分为蒸馏品( (纯度纯度9090以上以上) )和未蒸馏品和未蒸馏品( (纯度为纯度为4040 5050) )。蒸馏品的使用量为。蒸馏品的使用量为1.01.0，使用时均匀地加，使用时均匀地加 在豆糊中，一起加热即可。在豆糊中，一起加热即可。 脱气装置 1扩散泵 2脱气罐3电控箱 4出浆泵 5真空泵 调制 风味甜、酸、香 营养补充维生素无机盐 油脂改善口感和色泽 加热杀菌 常压杀菌820C 1210C下保温15min 高温短时间连续杀菌（UHT） 超高温瞬时杀菌(HTST) 均质 均质改善口感，提高 稳定性。 影响因素 均质压力：压力越高 效果越好，一般采用15 25MPa。 均质温度：均质温度 越高，均质效果越好。70 80之间比较适宜。根 据均质机性能而定。 均质次数： 增加均质次 数可提高均质效 果。普遍采用的 是两次均质。 包装 保温桶40C 瓶 塑料袋 复合蒸煮袋 无菌包装系统 四、豆奶饮料生产的HACCP 影响豆奶质量的物理化学因素 （1）大豆中残存的霉变粒，杂质等未能清除而对 豆奶色泽、稳定性、口感造成影响。 （2）浸泡时某些因素如水温浸泡时间、pH值控 制不当对蛋白质提取率、产品、稳定性、豆奶腥 味的影响。 （3）酶钝化时温度，pH值控制不准对豆奶质量 产生不良影响。 （4）脱臭工序中，真空度、温度、时间掌握不准 致使豆腥味残存或香味损失。 （5）豆奶调制中乳化剂，增稠剂，香料等添加量 的变化影响成品的稳定性，香味等。 （6）均质的压力，温度，次数的不同对成品口感 的细腻，乳化效果的影响。 （7）杀菌温度，时间掌握不当导致产品褐变，维 生素，糖类等营养成分损失。 影响豆奶质量的生物因素 （1）原料中残存霉变粒导致产品污染。 （2）黄豆因浸泡时间过长致使微生物大量繁殖污 染成品。 （3）半成品豆浆调配时间过长，不能及时杀菌导 致产酸菌生长，饮料pH值下降，蛋白质凝固变性 。 （4）杀菌温度偏低或时间偏短导致耐热芽孢菌在 饮料中残存，存放期间菌又大量繁殖而污染产品 。 （5）包装容器因消毒不彻底，残留微生物对产品 造成危害。 （6）无菌灌装环境中残存微生物进入饮料中导致 污染。 （7）包装材料密封性不好或包装时封口不严导致 细菌进入豆奶中造成二次污染。 五、配方设计 .设计依据：原料的蛋白质、脂肪、碳水 化合物含量，脂肪酸组成。 查阅相关数据 自行测定 .基础配方确定： 蛋白质、脂肪含量： 根据国家有关标准或行业、地方、企 业标准进行确定。 如普通豆奶的主要指标 蛋白质2.0% 脂肪1.0% 如学生豆奶的主要指标 蛋白质2.5% 脂肪2.0% 式中： G配方中原料的用量（ ） a成品中蛋白质含量（ ） b原料中蛋白质含量（ ） N原料蛋白质提取率（ ） 原料用量计算：原料用量计算： 示例： 已知大豆原料蛋白质含量为40.5%, 现有技术大豆蛋白质提取率为70% 80%，考虑生产过程可能有损失，故取 70% 。 设定成品中蛋白质含量为2.0%，脂肪 含量为1.0%。 以蛋白质含量计算，设配料误差为 10%，故实际蛋白质含量应为2.2%。 将上述数据代入公式，经计算可得： G=7.76% 考虑实际配料方便，大豆用量取8.0% 。 此时脂肪含量为1.6%,高于设定值。 甜度:一般植物蛋白饮料的甜度可设为 610% 强化剂:植物蛋白饮料虽然含有较丰富的 蛋白质和脂肪，但仍需强化维生素和微量 元素。可参照国家有关营养标准进行添加 ，但要考虑损失量。 3. 3. 乳化剂确定乳化剂确定: : 80ml水2g相应纯油脂，分别乳化，定容至 100ml。 组成比例10:08:26:44:62:80:10 HLB值HLB1HLB2HLB3HLB4HLB5HLB6 吸光度A1A2A3A4A5A6 最低HLB值乳化剂最高HLB值乳化剂组合 (亲油型) (亲水型) 取乳化后的溶液0.5ml，定容至100ml。 取定容后的溶液分别测定吸光度值。 Griffin提出“乳化某种油所需要的HLB值” HLB值 A值 最佳HLB值 亲油型乳化剂: Qy1、Qy2 Qym 亲水型乳化剂: Qs1、Qs2 Qsn 最佳HLB值 正交试验设计法 均匀设计法 混料试验设计法 回归正交试验设计法 响应曲面法 试验方法 最佳乳化剂组合确定: a.选择不同HLB值的乳化剂，分别按最佳 HLB值配制复合乳化剂。 b.定量水中加入2%相应的纯油脂，分别加 入不同组合的复合乳化剂进行乳化。 c.取乳化后的溶液0.5ml，用蒸馏水定容至 100ml d.取定容后的溶液分别测定吸光度A值。 e.以HLB值系列为横坐标，以吸光度A值为 纵坐标，作图。 f.由图中查找吸光度A值最大时对应的乳化 剂组合，即为最佳乳化剂组合。 组合1最佳乳化剂组合 A值 HLB值 最佳HLB值 组合2 组合3 组合4 组合5 最佳用量确定: 最佳用量确定的实验方法同前。 一般用量为原料重量的0.52.0%。 实际用量为0.1%左右。 .增稠剂确定: 增稠剂以黄原胶、羧甲基纤维素(CMC) 、海藻酸钠等使用最多，用量0.050.1% 为宜。 生产用量需进行实际探索。 可采用复合增稠剂 5.其它成分确定: 香精:果味等 分散剂:磷酸盐等 六、植物蛋白饮料的稳定性问题 植物蛋白饮料生产中经常出现分离沉 淀问题，大多数厂家都采用添加食品乳化 稳定剂的方法，因此纯天然的原料生产出 的却不是纯天然的产品。 按照胶体化学理论分析，植物蛋白饮料 是一个复杂的分散系。主体由三种互不相溶 的液相组成：其分散质为蛋白质和脂肪，分 散剂为水，外观呈乳状液态，属热力学不稳 定体系。 影响蛋白饮料稳定的因素主要有浓度、 粒度、pH值、电解质、温度等。这几因素 不是孤立存在的，互相之间有着紧密的联系 。受上述因素的影响，饮料中蛋白质会出现 集聚、絮凝和凝结几种现象，形成沉淀。脂 肪也会聚集上浮，饮料的稳定性由此被破坏 。下面分述各因素对饮料稳定性的影响及相 应的措施。 、蛋白质浓度对蛋白饮料稳定性影响 在植物蛋白饮料乳状液体系中，存在蛋 白质、脂肪两种微粒。在一定条件下，蛋白 质蛋白质相互作用，发生絮凝而产生沉淀 ；而蛋白质脂类相互作用，有利于乳状液 的稳定。这两种相互作用都与蛋白质浓度有 一定关系。 蛋白质浓度对范德华引力和静电斥力的 影响 在胶体溶液中，被分散的胶体粒子受 到两种方向相反的力，范德华引力与粒子 表面存在双电层而引起的静电斥力。蛋白 质蛋白质相互作用一般发生在蛋白质多 肽链间静电斥力受到抑制而范德华引力增 大的情况下。 范德华引力的大小与两个因素有关 ：粒子大小和粒子浓度。其中粒子浓度 是主要因素，粒子浓度越大，范德华引 力就越大。静电斥力不仅受粒子浓度的 影响，也受其他因素的影响。如：离子 浓度、绝对温度、双电层厚度、表面张 力等。可以认为，蛋白质浓度对范德华 引力的影响是重要的。因此，选择较稀 的蛋白质浓度，有利于防止蛋白质相互 吸引产生絮凝作用。因而，也有利于植 物蛋白饮料的稳定。 蛋白质浓度对油/水(O/W)型乳状液的 稳定作用 当把植物蛋白饮料看作是O/W型 乳状液时，脂肪是被分散的粒子，蛋 白质是大分子乳化剂。可溶性蛋白质 能够扩散并吸附在油水界面上，是决 定蛋白质乳化性质的最重要的特征。 当固体有足够大的界面的时候，大多 数蛋白分子广泛地展开和散布成一单 分子层，形成界面。 这种界面膜一旦破裂，将造成脂肪球粒 相联结和界面减少，发展到极端情况时 ，均匀的脂相与均匀的水相之间出现一 个流变性质和厚度的变化。由于蛋白质 从水溶液中主体相扩散到界面的速度是 低的，又由于蛋白质在主体相中的浓度 因吸附在油滴上而被降低，因此，必须 有一定的蛋白质浓度才能够形成足够厚 度和良好流变性质的蛋白质膜。 通常在蛋白质乳化的O/W型体系中 ，要求界面蛋白质浓度为0.520mg/cm3 ，体系蛋白质浓度在0.5%5%之间。在 理论上适宜的蛋白质浓度可由公式求出 ，而在实际生产中，计算的结果偏差过 大，需经多次选择实验，即可确定蛋白 质浓度。 、粒度对植物蛋白饮料稳定性的影响及高 压均质的作用 植物蛋白饮料在生产中应尽量经过过滤 。但其中含有微量的植物细胞碎片。脂肪球 粒和蛋白粒子也较大。在不考虑电荷的影响 时，其沉降速度符合斯托克斯定律。 v=2gr2(1-2)/92 式中 v 上浮或沉淀的速度 g 重力加速度 r 油滴半径 1油相密度 2 水相密度 2 水相黏度 要使饮料稳定，必须选择沉降速度 的最小值。保持植物蛋白饮料纯天然特 性时，除加一定比例的白砂糖外，不加 任何添加剂，因此介质粘度、介质密度 都为定值，无疑只有选择颗粒直径的最 小值。采用高压均质是使颗粒直径减小 ，粒子达到微粒化的一个重要措施。均 质的压力和温度是保证均质效果的两个 重要工艺参数。选择依据是即要避免蛋 白质变性，又要使粒子微粒化。 这两者之间存在对立，也存在统一 。据报道：高压均质增加了相界面，提 高了蛋白质脂类相互作用的程度，而 蛋白质和脂类的结合又能防止蛋白质的 热变性，主要原因是存在着高热容量的 基团和水的相对缺乏。因此，高压均质 对蛋白饮料的稳定性起到了重要作用。 0.1 m，悬浮液(商业乳状液0.52.5m) 1m，乳白色乳状液 0.11m，蓝白色乳状液 0.0010.10 m，胶体物质 0.001 m，分子或离子状态 无布朗运动 有布朗运动 直径10 m的分散油滴上浮速度为 2cm/h 直径 1 m的分散油滴上浮速度为0.01cm/h 颗粒大小平均粒径 粒径均匀化 避免大颗粒! 纳米食品乳状液 根据斯托克斯方程，液滴上浮或下降 的速度正比于两相的密度差。 若密度差为零，则乳状液不发生上浮或 下降。 密度调整剂 ： 油相 乙酸异丁酸蔗糖酯(简称糖酯) 松香酸甘油酯(酯胶) 、pH对稳定性的影响 在蛋白质乳状液中，pH值对其稳定 性的影响是极其重要的。从结构上讲，蛋 白质分子是由若干氨基酸分子以多肽链形 式联接而成的，而每一个氨基酸都有一个 独特的侧链，可以分为非极性或疏水性链 、极性链、带正电链和带负电侧链，此外 ，还含有一个羧基、一个氨基，这些可解 离基团都能参与酸、碱平衡，即在不同 pH值时，呈现酸性或碱性。 尽管两种形式都带有众多的电荷 ，但是存在一个使发生净电荷为零的 pH值即等电点。在水溶液中，大多 数离子化基团位于蛋白质的表面。由 于某一基团的离子化受附近的离子化 基团、疏水基或氢链的影响，因此， 蛋白质多肽链中的可解离基团的解离 程度会有较大变化。 就是说，溶液的pH值与蛋白质等电点 pH值相差越大，蛋白质分子的解离越 多，与溶液中的脂类、水分子作用的 机会就越大，即在远离蛋白质等电点 的pH下，蛋白质和分散剂之间产生最 高的相互作用，尤其是水化作用。 当pH值没有远离等电点时，蛋白 质同水的作用是很弱的，它们的净电 荷可以小到使多肽链能相互靠拢，有 的形成聚位体导致蛋白质沉淀。对于 种子蛋白质，在碱性（或中性）pH条 件下，通过增加蛋白质的净电荷，能 提高其溶解度和提取率。实际上受温 度、浓度、粒度和纯度等因素的影响 ，在pH35范围内都可产生絮凝沉淀， 而且在pH56之间，蛋白质溶解度产生 突变，生产中控制不好即发生沉淀。 因此，蛋白饮料的最终pH最好 控制在78之间，浸提液选择碱性缓 冲溶液pH控制在9.5左右。pH值的测 定方法应选用准确、快捷、方便的方 法，可用pH计测定。 、电解质对稳定性的影响 按胶体化学理论分析，该体系中 的分散质带有净电荷是保持胶体稳定 的主要因素。在pH值对该体系的影响 中，实际上是酸碱电解质对蛋白质所 带电荷的影响。 在胶体溶液中加入电解质溶液， 这样就增加了胶体中离子的总浓度， 而给带电荷的胶体粒子创造了吸引带 相反电荷离子的有利条件。于是，胶 体粒子所带的电荷部分地或全部地被 中和，从而失去了保持稳定性的主要 因素。电解质的种类和浓度对胶体稳 定性有较大影响。 在碱性pH时，种子蛋白带有许多 负电荷，此时，溶液中若含有大量阳 离子，如Ca2+、Mg2+等二价离子或多 价阳离子时，体系的稳定性将降低。 尤其是Ca2+的影响更大，因为钙离子 通过蛋白质电离的羧基能形成交联蛋 白质，而这种蛋白钙通常是难溶的， 当加热时还会形成凝胶。 电解质浓度的影响则反映在中性盐 的“盐溶效应” 和“盐析效应” 上。在 0.51mol/l浓度时，具有“盐析效应” 。 这是因为大多数水分子能同盐强烈结合 ，而降低了蛋白质的水化作用，使蛋白 质蛋白质相互作用比蛋白质水相互 作用更为强烈，这将导致蛋白质分子的 聚集和沉淀。 因此，在植物蛋白饮品的生产中， 应该避免高浓度的中性盐和含有Ca2+、 Mg2+等二价金属离子和其他多价离子的 存在。因此，采用电渗析、离子交换、 反渗透或超滤等方法将阳离子除去，能 提高蛋白质的溶解度。 、温度对稳定性的影响 温度对植物蛋白饮料稳定性的影 响主要表现在对蛋白质变性作用的影 响。低温和高温都可导致这种变性。 低温对原料作用较大。冬季贮存原料 温度低于0以下，将使蛋白变性，这 可能和蛋白质的疏水相互作用有关， 导致某些基团的解离和重排。 制做产品时蛋白质溶解度降低， 将产生凝结沉淀。高温使分子间产生 剧烈运动，易于打断稳定蛋白质二三 级结构的键，蛋白质的疏水基团暴露 ，使蛋白质与水分子间的作用减弱， 导致溶解度下降。因此，生产中在满 足生产工艺要求情况下，应尽量缩短 加热时间，增强蛋白质与脂类的相互 作用，杀菌后迅速冷却，这些都有利 于减小变性程度，从而提高产品的稳 定性。 七、植物蛋白饮料稳定性实验 有许多不同方法用于试验乳状液稳定 性，下面介绍测定乳状液稳定性常用的方 法： 1、冷冻后融化试验 这是普遍使用的方法，即使乳状液 在冰点(约-10)和融点(大约在 37或 40)循环几次，记录下其迹象。当采 用此方法时，制备出的乳状液在24h内 进行冷冻和融化试验，试验前让乳状液 在室温下保持温度恒定。56次冷冻和 融化试验可指出乳状液固有稳定性，但 并不等于有足够的贮存期。 2、老化 检查乳状液稳定性时进行恒定温 度贮存试验是必要的。贮存试验一般 在低温(5)、高温(40)和常温下进 行，在高、低温下，界面膜减弱或破 坏更容易。室温(025)试验一般连 续23年，根据温度每升高10后为 第一次反应双倍的原理。可在高温下 试验，以确定常温贮存稳定性，加果 乳状溶在40，6个月内是稳定的，则 在20它可以贮存2年。 3、离心力 分离因数: 物料所受的离心力与重力之比值。 Kc=R2/g=V2/R/g= 2Rn2/900g 式中 Kc分离因数; R转鼓半径(m) 转鼓回转角速度(rad/s); g 重力加速度(9.8m/s2) V转鼓回转线速度(m/s) V=2Rn/60 (m/s) n转鼓的转速(rpm/min) 可利用离心力检查乳状液的稳定性。如果乳 状液在超高速离心作用下，以30000- 40000rpm/min速度旋转10min而不分层，它将是 很稳定的。 粒子自然沉降的斯托克斯定律： vzr=2gr2(1-2)/92 式中 v 上浮或沉淀的速度；g 重力加速度 r 油滴半径； 1油相密度 2 水相密度； 2 水相黏度 离心时： vlx=2Kcgr2(1-2)/92 则有vlx / vzr = Kc 设粒子沉降的距离为S，则在自然情况下和 离心时离子的运动时间分别为： S = vzr tzr S = vlxtlx vzr tzr = vlxtlx tzr = vlxtlx / vzr = Kc tlx = (2Rn2/900g )tlx 若一台离心机的R=0.2m，则不同转数下的 对应参数为： n(rpm/min) Kc tlx(min) tzr(min/d) 5000 5595 10 55950/38.9 10000 22380 10 223800/155.4 15000 50355 10 503550/349.7 20000 89520 10 895200/621.7 30000 201420 10 2014200/1398.8 若设计一种可以储存2年的蛋白饮料(乳化 稳定性)，采用R=0.2m，30000 rpm/min的离心 机进行测定，达到分层的时间为： tlx = tzr /Kc=5.22min 若需要1min完成测定，应采用的离心机转 数为68535rpm/min。 4、观察 可以用显微镜或眼睛观察乳状液， 使用染色法，可以是油溶的或水溶的来 帮助测定分散相粒子大小，一般，粒子 分布越小，乳状液越稳定。 当可以测定粒子大小时，可以通过 斯托克斯方程计算出沉降速度，由此可 以推算出植物蛋白饮料的保质期。 5、低剪切力速度鉴定 在实验室中，使用搅拌器或振动器 加速乳状液相的分离，3天后，发现有 相分离情况，说明乳状液固有不稳定性 。 在检查乳状液稳定性时，还应注意 检查其特性，如光对乳状液的反射，乳 状液成分中化学不容性，乳状液的氧化 作用，以及抗微生物稳定性等。 6、物性测定法 生产设备与工艺 其他植物蛋白饮料生产工艺自学 。 第三节 含乳饮 料 种种 类类类类定定 义义义义成分成分规规规规格格 含乳含乳饮饮饮饮 料料 以牛乳以牛乳为为为为主要原料制造主要原料制造 的咖啡的咖啡 乳乳饮饮饮饮料料, ,水果乳水果乳 饮饮饮饮料料, , 巧克力乳巧克力乳饮饮饮饮料料, ,蛋蛋 乳乳饮饮饮饮料等料等 杂杂杂杂菌数菌数10001000万万/ /mlml 大大肠肠肠肠菌群阴性菌群阴性 乳酸菌乳酸菌 饮饮饮饮料料 将乳或乳制将乳或乳制经经经经乳酸菌或乳酸菌或 酵母以酵后所得的糊状酵母以酵后所得的糊状 或液状制品作或液状制品作为为为为主要原主要原 料而加水稀料而加水稀释释释释的的饮饮饮饮料料 无脂乳固形物无脂乳固形物3.0%3.0%以上以上( (乳乳 制品制品) ) 无脂固形物无脂固形物3.0% 3.0% 以下以下( (非乳非乳 制品制品) ) 乳酸菌数乳酸菌数: :乳制品乳制品10001000万万/ /mlml 非乳制品非乳制品100100万万/ /mlml 大大肠肠肠肠菌群阴性菌群阴性 乳饮料的分类乳饮料的分类 1.咖啡乳饮料：以乳 (全乳、脱脂乳、全脂或脱脂 乳粉等还原乳)，糖类，咖啡为主，另加香料等制 成。咖啡不使用带强酸者,多选用苦味类型,按对制 品0.6%2.5% 的量比配合。 2. 2. 水果乳饮料：以乳水果乳饮料：以乳( (主要是脱脂乳粉主要是脱脂乳粉) )，糖糖，果汁果汁( (加加 入量入量 5%)5%)，酸味剂酸味剂，稳定剂稳定剂，香精香精，色素等制成色素等制成。 3. 3. 酸乳酸乳：可分为软质酸乳可分为软质酸乳( (搅拌型酸乳搅拌型酸乳) )、硬质酸乳硬质酸乳( (凝凝 固型酸乳固型酸乳) )，调味和无味酸乳，调味和无味酸乳。 4. 4. 乳酸菌饮料乳酸菌饮料：可分为活菌型和杀菌型可分为活菌型和杀菌型。 5. 5. 非乳制品乳酸菌饮料：可分为两种类型非乳制品乳酸菌饮料：可分为两种类型: :一为将活菌一为将活菌 类型乳酸菌饮料稀释类型乳酸菌饮料稀释; ;另一为将果汁杀菌冷却后进行乳另一为将果汁杀菌冷却后进行乳 酸发酵酸发酵。 我国的几种主要乳饮料我国的几种主要乳饮料： 一、原料乳及乳制品 乳是哺乳动物产仔后母腺 分泌的,不透明微黄具有香甜味 的,包括真溶液,胶体浮液和乳 浊液的胶体物质。它的主要成 分包括脂肪,蛋白质(主要是酪 蛋白)，乳糖和灰分，见表3 2。 表32 乳的化学成分 总总总总固固 体含体含 量量/%/% 脂肪脂肪 含量含量 /%/% 蛋白蛋白 质质质质含含 量量/%/% 酪蛋酪蛋 白含白含 量量/%/% 乳糖乳糖 含量含量 /%/% 灰分灰分 含量含量 /%/% 乳中乳中12.6012.603.803.803.353.352.782.784.754.750.70.7 山羊山羊13.1813.184.244.243.703.702.802.804.514.510.780.78 绵绵绵绵羊羊17.0017.005.305.306.306.304.604.604.604.600.800.80 乳的性质包括物理性质和 化 学性质，物理性质主要包括下列 几点: 1. 1.乳的相对密度乳的相对密度 乳的相对密度以乳的相对密度以1515为标准为标准, , 平均平均 d=1.032d=1.032。乳的相对与乳中乳固体的含乳的相对与乳中乳固体的含 量有关量有关, ,可以通过巴布科克公式来计算可以通过巴布科克公式来计算： T=1.2F+0.25L+CT=1.2F+0.25L+C 式中式中: : T T乳固体乳固体% F F脂肪脂肪% L L牛乳密度计的读数牛乳密度计的读数 C C校正数校正数, ,通常取通常取0.140.14 2.酸度 正常的新鲜乳是偏酸性的。 我国 规定酸度试验以滴定酸度为标准, 通常以 “T”或乳酸百分率来表示 。测定滴定酸度(T),以酚酞为指示 剂，中和100ml乳消耗0.1mol/l氢 氧化钠溶液1ml，即为1 T。正常 新鲜牛乳的酸度应为1618 T， 若用乳酸百分率表示时，则滴定后 可按下列公式计算： 乳酸 (%) 正常新鲜乳的乳酸含量为正常新鲜乳的乳酸含量为0.150.15 0.16%0.16%。 二、水果乳饮料 工艺流程 工艺原理 乳蛋白的等电点为pH4.65.2 果汁酸味剂降低乳的pH到 4.5 4.8乳蛋白凝集沉淀 解决问题：乳蛋白凝集沉淀 解决方法： 均质：沉淀颗粒减小到 1m 稳定：加入稳定剂 制造方法 首先将稳定剂加热溶解制成 2% 3% 浓度的的溶液，将砂糖溶于 牛乳或脱脂乳中后将稳定剂溶液加 入，再添加果汁和有机酸。添加时 要使其浓度尽可能低，且边加边进 行强力搅拌，添加果汁和有机酸以 后再添加香精和色素，按市乳生产 进行均质、杀菌、冷却和装瓶。均 质操作可以使稳定剂效果充分发挥 。 水果乳饮料配方例: 果汁 10kg 牛乳 20kg 脱脂乳 40kg 砂糖 11kg 柠檬酸 0.2kg 耐酸性CMC 0.3kg 着色剂 0.001kg 香精 0.1kg 加水至 100kg 三、咖啡乳饮料 概述 咖啡饮料是以咖啡豆的提取物 制成的饮料。咖啡豆的提取物中含 有咖啡因，饮后兴奋神经，刺激胃 液分泌，消除疲劳，舒展血管，并 有利尿作用。但饮量过多，则会刺 激神经，使其过度兴奋而久久不能 抑制，并促使胃液分泌过多，影响 人体正常消化功能，特别是日久饮 用，会形成嗜好。 原料与配方 咖啡乳饮料的原料有咖啡、 糖、乳、豆乳、稳定剂、香料等。 1.咖啡 咖啡豆需经焙烤炒制，粉碎 提取，如有可能，可以浓缩干燥， 使用干粉。 2.糖 咖啡中常使用的糖有砂糖， 葡萄糖等。但与砂糖相比，葡萄糖 ，果葡糖浆用于咖啡乳饮料生产时 ,往往因在杀菌、储存时pH值下降 而不如砂糖。 3.乳 乳有鲜乳，全脂乳粉，脱脂 乳粉，炼乳，加糖炼乳，奶油等 ，可单独使用，也可混合使用。 选用原料时，应尽可能选用菌数 少的原料，同时要注意是否存在D 值大的菌。 4.香料、菊苣和焦糖 常规饮用的咖啡，大约使用 8%左右的焙炒咖啡豆，而牛奶咖 啡饮料，在不同品种的规定含量分 别为: (1)清凉饮料含咖啡豆 1%2.5%(生豆汁,下同);(2)咖啡饮 料含2.5%5%;(3)咖啡含5%以上 。这样，咖啡豆的使用量远比常规 饮用的量少，这就使风味不足。为 使制品具有足够的风味，就需要用 香料，菊苣，焦糖来补充。使用菊 苣和焦糖要注意使用量，防止过量 而造成加热杀菌时由于其自身分解 而生成过量的酸。 5.其他原料 以下所列的几种原料对应其所 列目的加以使用： (1).碳酸氢钠、磷酸氢二钠:调整pH 值。 (2)焦糖:着色剂。 (3)食盐、植物油:改善风味。 (4)蔗糖酯: 防止生成豆腐状凝集 物; 防止硫化腐败菌引起的败坏;乳 化。 (5)食品用硅酮树脂制剂:消泡。 (6)羧甲基纤维素、藻酸钠:稳定剂 。 确定牛奶咖啡配方： 确定生产种类(加咖啡的清凉饮 料、咖啡饮料、咖啡乳饮料) 确定甜度 咖啡添加量 乳原料的种类及添加量 使用的容器 咖啡乳饮料工艺流程: 工艺要点 1. 咖啡汁的提取 将咖啡豆或代用品经焙炒粉碎 后用水作提取剂进行提取。提取通 常在90100的热水中进行，根据 应用的目的来控制抽提温度、时间 及加水量等，获得所需要的提取液 。由于抽提液在较高温度下，时间 延长会造成走味现象，所以，对抽 提后的抽提液应马上冷却至常温， 并进行过滤以除去不溶解的原料， 然后进行脱酸处理。 2.糖的溶解 可采用碳酸饮料的糖液制备 方法，但为了保证成品咖啡饮料的 稳定性，必须对糖液中可能引起产 酸的嗜热细菌进行灭菌处理，一般 采用紫外线杀菌机进行杀菌。 3.乳品的调制 4.调配 将咖啡提取液、糖液、乳液、 香料、稳定剂、pH值调整剂等原料 混合在调配缸内，加水调制成所需 要的浓度。为了避免咖啡提取液同 乳蛋白发生凝结现象，应考虑先在 调配缸中加入定量的溶解水，待水 温升至60时，先加入碳酸氢钠或 碳酸氢钠与磷酸二钠的混合液，经 搅拌均匀后再进行均质。使用脱酸 咖啡汁，无需加碱中和酸度。如果 使用的未脱酸咖啡汁，则应加入碳 酸氢钠来调酸度，以使pH值达6.57 为宜，否则将会引起蛋白质沉淀。 5.装填和杀菌 原料调配后经粗滤及均质处理 ，用板式热交换器加热至8595, 迅速密封。因本制品易起泡,故不 应装填过满。制品应保持 39.953.3kPa(300400 mmHg柱)的真空度。 为防止耐热性芽孢菌造成的牛 奶咖啡饮料败坏，通常要进行中心 温度达120、20min的杀菌处理 。杀菌中的温度管理是十分重要的 。要防止温度控制失当导致杀菌不 足或杀菌过度引起品质恶化。 杀菌后一般要冷却至70以 下再打开杀菌器。成品可以直接供 应市场，或再冷至40以下供应 市场。为了提高制品品质，缓和加 热杀菌条件，高桥化研究了一些天 然物对耐热芽孢菌的作用。研究发 现使用甘氨酸、月桂酸单甘油酯和 癸酸单甘酯，可以将杀菌条件缓和 为120,10min (当10ml饮料中菌 数为104 10 5时)，且对风味不会 带来大的影响。 咖啡汁的脱酸方法 咖啡汁中含有绿原酸、草酸 、柠檬酸、苹果酸、丙酮酸等有机 酸，能与乳蛋白形成沉淀。因此应 对咖啡汁先进行脱酸处理，才可保 证咖啡饮料的稳定性。然而在咖啡 汁中加入食用碱，虽可中和咖啡中 的酸度,但往往影响咖啡饮料的风 味。 咖啡饮料中易引起凝结沉淀 的部分是乳液中的蛋白质。在pH 值较低的情况下，蛋白质在等电 点结絮沉淀。引起咖啡饮料pH值 下降的原因除咖啡本身含酸外， 糖液中微生物的作用也使含酸量 增加。因此，除去咖啡汁中的有 机酸，则是保证咖啡饮料稳定性 的关键。 实践证明,采用壳聚糖吸附咖 啡汁的有机酸，方法简单易行，壳 聚糖可以再生循环使用。壳聚糖是 以甲壳类动物或节枝类动物的外壳 为原料，经过酸碱处理后制得甲壳 素，再脱去分子中的乙酰基，转变 成壳聚糖。壳聚糖不溶于水易溶于 酸性液体，故称可溶性甲壳素，其 为无毒白色粉末，是天然高分子聚 合物，系直链状的氨基多糖。而咖 啡因和其它非酸性物质则不被吸附 。 壳聚糖用于果蔬汁脱酸的效果 已被公认。因为壳聚糖具较强的吸 附作用，采用壳聚糖(或甲壳素)处 理咖啡汁饮料，则可防止由于单独 处理原糖液因粘度大而造成的工艺 上的麻烦。如此既可避免乳蛋白因 酸度增大而沉淀，又可避免因加碳 酸氢钠对饮料带来的异味。经过焙 炒的咖啡使用壳聚糖胶酸，是先将 壳聚糖经过55%异丙醇水溶液预处 理,烘干即可使用。 用壳聚糖处理咖啡时，将咖啡 汁的固形物控制在12%15%时效果 更好。壳聚糖对咖啡汁中酸的吸附 处理应考虑接触时间，接触温度以 及咖啡汁和壳聚糖的比例。接触时 间一般约30min，接触温度60， 咖啡汁与壳聚糖的接触比例要以咖 啡汁的浓度而定，一般采用 1:3050为宜，即1g壳聚糖可对 3050g 10%13% 的咖啡汁进行脱酸，脱 酸效果可达80%以上。处理后的咖 啡pH值可上升11.3单位。 如果咖啡汁的浓度增大，则壳 聚糖的脱酸能力有所降低。有资料 报道，咖啡汁先经过电渗析处理， 再采用壳聚糖脱酸，无论焙炒的咖 啡汁或生咖啡汁均可较大幅度地提 高pH值，制得中性咖啡汁。经过 电渗析或壳聚糖处理的咖啡汁，咖 啡中的有效成份咖啡因含量不变， 因此，咖啡汁的色、香、味不受影 响。 壳聚糖对咖啡汁脱酸的方法 ，是将壳聚糖混在咖啡汁中，经 充分搅拌，壳聚糖均匀地悬浮于 其中，约30min后离心过滤可得脱 酸咖啡汁。也可将壳聚糖装入吸 附柱中，咖啡汁经由装填壳聚糖 的吸附柱中通过，吸附咖啡汁中 的酸，在吸附柱下端收集脱酸咖 啡汁。 壳聚糖同样可用于糖液、果蔬 汁及其他液体饮料的脱酸处理。用 于脱酸后的壳聚糖，可用异丙醇和 1mol/l氢氧化钠的混合溶