《鲜乳的加工处理》PPT课件.ppt

第六章 鲜乳的加工处理,本章重点： 鲜乳正常的色泽与滋气味特征； 鲜乳的pH、酸度及酸度表示方法； 鲜乳的密度与比重；乳的冰点与沸点； 加热处理对牛乳化学性质的影响。 讲授时数：6学时,第一节 原料乳的处理,一、概念与意义,概念：鲜乳采出以后到投入生产加工之前，为了保持原料乳的优良品质，对乳采取必要的处理，称为原料乳的处理，因其投产发生在生产鲜奶场，故又称初加工。,意义： 1 搞好原料乳处理以保证鲜奶优良品质，为乳品加工提供优质原料； 2 保证生产出优质产品； 3 减少经济损失，提高经济价值； 4 保证食品卫生，有利于消费者健康。,二、内容与方法,鲜奶验收 过滤与净化 冷却贮存 运输,第一步：感官检查 包括颜色、气味、外观、有无机械杂质、胶体态、有无沉淀等。 第二步：理化检查 包括酸度、密度、工艺要求测脂肪、干物质。,（一）鲜奶的验收,注意：（1）顺序，（2）测乳脂时摇匀,第四步：微生物检查 乳中含有还原酶（主要是脱氢酶），来自微生物代谢，故该酶的数量与微生物污染程度直接有关。该酶可以使美兰或刃天青还原成无色，据此可以测定乳的质量。,第三步：酒精实验 观察鲜乳的热抗性而广泛使用。酪蛋白稳定性判断。,美兰的褪色时间与乳中 细菌数目的关系,1 美兰实验：也称美兰还原实验 操作：取20ml乳样于灭菌试管中，水浴加热3840，再用灭菌吸管加入1ml美兰溶液，迅速塞紧棉塞，摇匀，置于3840 恒温箱中，计下放入时间，然后观察20min、2h、5.5h褪色，从而判断细菌数目大概范围。,2 刃天青实验（利色实验） 刃天青是一种氧化还原指示剂，加入到正常乳中呈青兰色，如果乳中的细菌数滋长活动，使乳的还原性增强，刃天青被还原，由青兰色 红紫色 粉红色 白色，因此，可根据变色程度和变化至一定颜色所需时间推断乳中的细菌数，借以判断乳的质量。 操作：基本同美兰 用灭菌吸管吸取10ml乳样于灭菌试管中，加1ml刃天青工作液，加棉塞（不要塞严）后混合，将试管置于37 左右的恒温箱中，计下放入时间，当试管内容物达到37 时，塞紧棉塞，慢慢转动试管（不必振荡），使受热均匀，以后继续保温，观察20min、60min试管内容物褪色的变化，记录结果，以判断乳的质量。,第五步：可疑异常奶抽样检查,第六步：按质定价 目前乳品厂定价方法有四种： 1 以密度和酒精实验作为标准，两者合格以重量定价； 2 以脂定价； 3 干物质定价； 4 以质定价。,第七步：称量,1 过滤,方法,常压过滤 减压过滤 加压过滤,（二）过滤与净化,（1）常压过滤 注意： 在牧场中要求纱布的一个过滤面不超过50kg乳； 使用后的纱布应立即用温水清洗，并用0.5%碱水洗涤,然后再用清洁水洗,最后煮沸1020min杀菌,存放在清洁干燥处备用; 凡是将乳从一个地方到另一个地方,从一个工序到另一个工序,或从一个容器到另一个容器,都应进行过滤。,(2)加压过滤,过滤器进口与出口的压差保持在0.7kg/cm2以内，如果过大产生“跑滤”，工厂常采用双联过滤器，每个筒可连续过滤500010000L牛乳后清洗一次过滤布。,（3）减压过滤,2 净化,目的：除去极微小的机械杂质和细菌细胞、白血球、红血球等。 原理： 温度：中温为40 ，可连续运转6h， 低温410 ，连续运转8h， 高温60 ，连续运转4h。 工厂一般设两台，交替使用。 注意：中高温净乳后，若不加工应迅速冷却到46 。,（三）乳的冷却,1 乳的冷却 冷却到510 （1）冷却的原因 牛乳挤出后微生物变化过程：,四个阶段,抗菌期 乳酸球菌期 乳酸杆菌期 真菌期,抗菌期 原因：,A：特异性抑菌或杀菌物质,B：非特异性抑菌物质,免疫性球蛋白 淋巴球 拉克特宁,溶菌酶 溶菌素 乳铁蛋白 VB12、叶酸和蛋白质结合形成的结合体,抑菌期长短影响因素（2个）：温度与污染度,乳温与抗菌特性作用时间的关系,抗菌特性与细菌污染程度的关系,乳酸链球期 乳酸杆菌期 真菌期 腐败期,（2）冷却的要求 短期贮存：510 长期贮存：5以下，最好23,牛乳贮存时间与冷却温度的关系,（3）冷却的方法（4种）,水池冷却：可以冷却比水温高34左右 优点：简易 缺点：速度慢，效果差；耗水量大 冷排冷却法（表面冷却器） 浸没式冷却器 版式热交换器,2 乳的贮存 3 乳的运输 设备：乳桶（要求：一是足够的强度和韧性，体轻耐用；二是内壁光滑，肩角小于45o；三是手柄长度和角度易于搬运）。乳槽车 运输注意事项：,（四）原料乳标准化 F原料乳的含脂率（%） SNF原料乳中非脂固体的含量（%） M原料乳的数量（kg） F1、SNF1稀奶油含脂率和无脂干物质（ % ） C稀奶油量（kg） F2、SNF2脱脂乳含脂率和无脂干物质（ % ） S脱脂乳的量（kg） R1成品中脂肪与SNF含量的比值 R2原料乳中脂肪与SNF含量的比值,2 原料乳中脂肪过高时的标准化,R1=（M*F+S*F2）/（M*SNF+S*SNF2）,S=（F/R1-SNF）/（SNF2-F2/R1）,C=（R1*SNF-F）/（F1-R1*SNF1）*M,1 原料乳中脂肪不足时的标准化,R1=（M*F+C*F1）/（M*SNF+C*SNF1）,3 用方块法进行标准化计算,p原料乳含脂率（%） q脱脂乳或稀奶油含脂率（%） r混合乳含脂率（%） x原料乳数量（kg） y脱脂乳或稀奶油数量（kg）,P*x+q*y=（x+y）*r,x r-q y p-r,=,p x q y p,r,pr 需要加脱脂乳 pr 需要加稀奶油,第二节 杀菌技术的应用,（一）热处理的目的 （l）保证安全热处理主要杀死致病菌，如结核杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、李斯特菌等病原菌，以及进人乳中的潜在病原菌、腐败菌，其中许多菌耐高温。 (2)延长保质期主要杀死腐败菌和它们的芽抱，灭活乳中固有的或由微生物分泌的酶。热处理抑制了脂肪自身的氧化引起的化学变质。 (3)使产品获得特有的性状例如：乳蒸发前加热可提高炼乳杀菌期间的凝固稳定性；使细菌的抑制剂免疫球蛋白和乳过氧化氢酶系统失活，促进发酵剂菌的生长；使酸乳具有一定的戮度；促进乳在酸化过程中乳清蛋白和酪蛋白凝集等等。,（二）加热处理引起乳的变化 1.乳蛋白的热凝聚（热凝固性） 乳的初始pH对热凝固时间有相当大的影响，即pH越低，发生凝固的温度越低。在温度保持不变的条件下，凝结速率随pH的降低而增加。凝聚往往不可逆，即pH增加不能使形成的凝聚再分散。实际上，乳很少产生热凝固问题，但浓缩乳如炼乳在杀菌过程中有时会凝固。炼乳热凝固主要有以下情况：(1)在没有经预热的原料乳生产的炼乳中，乳清蛋白处于自然状态，所以120加热，乳清蛋白开始变性并且在酸性范围内强烈聚合，因为炼乳中的乳清蛋白是被浓缩的，浓度高，所以酪蛋白胶束与乳清蛋白形成胶体结合。(2)用预热过的原料乳生产的炼乳中，乳清蛋白已经变性并与酪蛋白胶束结涪，在乳预热过程中，没有形成胶体化是因为乳清蛋白浓度太低，而在炼乳中不发生胶体化是因为乳清蛋白已经变性了。(3)炼乳中pH由6.2上升到6. 5，稳定性也随之增加，因为Ca2+活性降低的缘故。在pH7. 6时，炼乳稳定性降低，是由于酪蛋白胶粒的。酪蛋白脱落，导致酪蛋白胶束对Ca2+敏感性增加，而炼乳中盐浓度比液态乳的要高，因此造成炼乳钓不稳定。,2乳的其他物理及化学变化 1) 乳的颜色起初变得微白一些，随着加热强度的增加，颜色变为棕色；乳的私度增加。 2) CO,等气体在加热期间除去，特别是O：的除去对加热期间氧化反应速度湘细菌增长速度密切相关。 3）风味改变、营养价值降低 4)乳中的一些微生物在经热处理过的乳中生长较快，这是因为一些细菌抑制剂。 5)浓缩乳的热凝固和稠化趋势会降低，凝乳能力降低。 6)加热后乳脂上浮趋势降低，自动氧化趋势降低 7)加热会产生乳糖的同分异构体，如异构化乳糖； 8)加热会使乳的pH降低，并且滴定酸度增加。 9)加热后大部分的乳清蛋白变性，导致不溶,二、常用杀菌和灭菌的方法,（一）预热杀菌 这是一种比巴氏温度更低的热处理，通常为57 -68，15s。经热处理后的牛乳其磷酸酶试验应呈阳性。预热杀菌可以减少原料乳的细菌总数，尤其是嗜冷菌。因为它们中的一些菌会产生耐热的脂酶和蛋白酶，这些酶可以使乳产品变质。加热处理除了能杀死许多活菌外，在乳中引起的变化较小。若将牛乳冷却并保存在0 -1，贮存时间可以延长到7d，而其品质保持不变。,（二）低温巴氏杀菌,这种杀菌是采用63，30min或72，15-20s加热而完成。可钝化乳中的碱性磷酸酶，可杀死乳中所有的病原菌、酵母和霉菌以及大部分的细菌。而在乳中生长缓慢的某些种微生物不被杀死。此外，一些酶被钝化，乳的风味改变很大，几乎没有乳清蛋白变性、冷凝聚且抑菌特性不受损害。根据杀菌的方式可将低温巴氏杀菌分为两种：其中62-65，30min叫低温杀菌(LTLT)，也称保温杀菌乳。在这种温度下，乳中的病原菌，尤其是耐热性较强的结核菌都被杀死。7275，15s杀菌或采用7585，15-20s杀菌通常称为高温短时间(HTST)杀菌法，由于受热时间短，热变性现象很少，风味有浓厚感，无蒸煮味。,（三）高温巴氏杀菌,采用7075，20min或85，5-20s加热，可以破坏乳过氧化物酶的活性。然而，生产中有时采用更高温度，一直到100，使除芽抱外所有细菌生长体都被杀死；大部分的酶都被钝化，但乳蛋白酶和某些细菌蛋白酶与脂酶不被钝化或不完全被钝化；这种杀菌方法会使大部分抑菌特性被破坏；部分乳清蛋白发生变性，乳中产生明显的蒸煮味。除了损失维生素C之外，营养价值没有重大变化。,（四）超巴氏杀菌 这是目前生产延长货架期乳(ESL乳）的一种杀菌方法。温度为125-1380C，时间为2-4s,并冷却到7以下。 （五）灭菌 这种热处理能杀死所有微生物包括芽抱，通常采用115一120，20 - 30min加压灭菌（在瓶中灭菌），或采用135一150，054s，后一种热处理条件被称为UHT(超高温瞬时灭菌）。热处理条件不同产生的效果是不一样的。115-120，20-30min加热可钝化所有乳中固有酶，但是不能钝化所有细菌脂酶和蛋白酶；产生严重的美拉德反应，导致棕色化；形成灭菌乳气味；损失一些赖氨酸；维生素含量降低；引起包括酪蛋白在内的蛋白质相当大的变化；使乳pH大约降低了。2个单位；而UHT处理则对乳没有破坏。,三、加热强度对原料乳中微生物的影响,（一）微生物的耐热性 各种微生物在抗热性方面有很大不同。一般用特征参数D和Z来表示。加热杀菌时，要精确地确定杀死所有微生物的时间是不可能的，但可以确定在给定的温度下杀死90的微生物细胞（或芽抱）所需的时间。杀死一个对数循环即90的残存的活菌所需时间(min)称为指数递降时间（Decimal reduction time），即D值。对于不同的热处理时间所得的残存活菌数在半对数坐标图上就可画出相应的热力致死速率曲线。根据某种微生物在不同温度下相应的D值就可在半对数坐标图上画出热力致死时间(TDT)曲线，从曲线的斜率可得Z值。Z值的定义是热力致死时间下，降一个对数循环所需提高的温度（）。从某一微生物TDT曲线上可以选择在特定的条件下杀死该微生物的温度与时间关系组合。如果一种微生物（或芽抱）的D值和Z值已知，就可确定其耐热性。通过确定某种微生物的耐热性就可以确定将该微生物从原始菌数减少到安全范围所需的杀菌率，也就确定了对应的热处理工艺。牛乳在加热杀菌过程中要注意：短时加热牛乳有时会增加菌落数。因为加热器中的对流作用，以聚集状态存在的微生物会被分散成单细胞，因此菌落数增加。,(二）影响微生物耐热性的因素及加热强度对乳的影响,影响微生物耐热性的因素很多，杀死细菌的芽抱、酵母菌和霉菌的温度要比杀死细菌营养细胞要高得多。细菌营养细胞的耐热性受以下因素影响：(1)不同种类的微生物耐热性不同；(2)微生物的最适和最高生长温度，温度越高意味着耐热性越强；(3)细胞内脂类物质的含量，脂类会增强耐热性；(4)微生物所处生长期，处于对数生长期的细胞比衰退期的更耐热；(5)微生物生长环境的化学组成，脂肪类食品能保护微生物；(6)环境的pH,pH远离最适生长pH时，微生物的耐热性下降；(7)水分活度(Aw)减少，耐热性下降。,热处理强度对乳的影响,（三）酶的灭活,因为加热不会使脂酶完全失活，使乳中脂肪分解而带来酸败的气味。乳中残留的蛋白酶专一作用于户和asz一酪蛋白，将会产生苦味，并且使脱脂乳最后变得透明。而乳中残留的细菌蛋白酶主要作用于。酪蛋白，结果可能使乳产生苦味、形成凝胶、产生乳清。热处理虽然可以灭活乳中的酶，但多数细菌的酶因为有很强的抗热性，而不能用一般的热处理方法被充分地灭活。因此，最好的方法是去阻止乳中有关细菌的生长。,四、超高温灭菌牛巩的物理及化学变化,（一）物理变化 1.色泽变化当牛乳加热时可发生褐变和白变。 2沉淀在超高温杀菌处理过程中，加热器中的高热通常会引起牛乳蛋白质变性，甚至析出盐类，产生沉淀。 3.脂肪分离超高温杀菌乳中的脂肪产生分离，特别是在长期贮存之后。脂肪的分散稳定性可通过均质处理得到改善，其均质程度用均质指标(HI)来确定。,（二）化学变化,1.酸度变化经直接加热超高温杀菌法处理后，牛乳的酸度总是降低一些。托曼等人进行66个样品的试验结果为：平均酸度从14. 360T（处理前）下降到13. 280T（处理后），即减少了1080T。对于酸度变小的一种解释是因为真空闪蒸过程中牛乳内的某些挥发性酸逸出之故。,2.酶的复活 磷酸酶是牛乳中一种最常见的酶，一般在巴氏杀菌过程中就破坏了，但在长期贮存之后会重新恢复活性。这种现象在超高温杀菌的牛乳中比巴氏杀菌的牛乳中更为显著。超高温杀菌的牛乳，其在杀菌之后，磷酸酶的活性也马上降为零，但酶恢复活性的程度却依赖于贮存的时间和温度。超高温杀菌的产品贮存温度越高，酶的活性恢复得越快。同样，贮存的时间越长，酶活性恢复的程度也越高。酶复活的原因，可能是琉基释放的结果，已知琉基对磷酸酶试剂呈阳性反应。灭菌牛乳装在长颈瓶中，以棉絮塞起来作盖子，结果表明酶的复活较菱形袋灭菌牛乳少。这是因为棉絮比菱形袋更易渗透，因而多余的琉基由于空气透过棉花而被氧化了。,3.风味变化 当牛乳及其制品经受超高温杀菌处理时，常会产生焦煮味，特别采用缓慢冷却的工艺会使焦煮味更明显。牛乳经150左右热处理，就有焦煮味，该气味在5-10d之后逐渐减轻。一般认为“焦煮味”是因为超高温杀菌处理过程中深度热处理，琉基从含硫氨基酸中释放所引起的。,4维生素的分解,牛乳中的维生素A和维生素B,对热较为稳定，抗坏血酸（维生素C)对热很敏感，但超高温杀菌并不比高温短时巴氏杀菌对维生素C破坏更大。维生素C在贮存期间将逐渐减少，减少趋势主要决定于贮存温度。例如，在5所贮存的超高温杀菌牛乳中的维生素C，在贮存的9d内渐渐丧失。而37贮存同一超高温杀菌牛乳中的维生素C,只要2d时间就全部丧失。在B族维生素当中，维生素B；和维生素B：对热稳定，而维生素B6和维生素B,：经过超高温杀菌处理之后会发生显著的影响。损失量取决于超高温工艺的类型，一般用直接热处理比间接热处理法对维生素B6的损失更大；相反，维生素B12在间接热处理中损失比较显著。,五、冷杀菌技术,离心杀菌（除菌） 离心杀菌对芽抱特别有效，因为芽抱具有相对较高的自身密度，一般可高达1. 2-1. 3g/L,通常细菌密度远低于芽抱，一般细菌细胞是难以去除的。一般情况，密封离心机可去除98厌氧芽抱微生物、95好氧芽抱菌，降低总菌数约86左右。高速离心除菌应用于消毒乳时，可以降低巴氏杀菌温度，进而提高产品的风味，可以延长消毒牛乳保质期3-5d 。,离心除菌的热处理过程,离心除菌热处理过程包括上述两个处理过程以及把冷却后的经灭菌的细菌渣滓液与牛乳重新混合。在牛乳进人细菌热处理工艺之前，白细胞和许多其他粗杂质应在普通的净乳机中去掉。牛乳在一台板式热交换器中预热到所要求的温度。最佳分离温度约在70，可使细菌数减少90。温度较低，减少的程度也较低。在离心除菌机中，通过离心力的作用，细菌被向外甩到圆筒周壁上，并通过筒壁上的喷嘴被排出。剩余的乳在该机器的颈部排出并回到热交换器进行两级冷却。第一冷却阶段是交流冷却，可节省能量。而占加工总量200-3的细菌渣滓液通过一个真空容器脱气后进人浮子室。然后，由正压泵推到板式热交换器，在这里与经灭菌的细菌渣滓液的热量进行交流加热。再从热交换器进到蒸汽喷射器，加热到130140的灭菌温度。持续了4s后，经灭菌的细菌渣滓液在板式热交换器中进行交流冷却。冷却以后，细菌渣滓液与在管路中的乳重新混合，这样，牛乳离开和进人该工艺时的成分是一样的。唯一的区别是所有可能对以后加工具有不利影响的微生物都已被破坏。,高浓度二氧化碳杀菌,在许多食品中（包括乳制品），已经利用溶解在食品中的二氧化碳来抑制细菌的生长。二氧化碳加人到原料乳中能减少蛋白水解作用，至少有两种机理：由于微生物生长的减少导致微生物蛋白酶减少和由于乳的pH低可能导致血浆酶活性的降低；二氧化碳降低脂肪的分解作用是由于微生物生长的降低。,超声波杀菌,超声波是应用于乳品生产的一项新技术。目前，超声波在乳品加工中的应用研究主要集中在其作为清洗工具上，乳品工厂已能合理的利用该清洗技术。高强度超声波(10 - 1000 W / cm, )产生的压力和剪切力，可以破坏微生物细胞。它与其他方法如加热、氯化作用和极限pH联合使用时效果非常有效。与加热处理联合作用称为“热超声作用”工艺，据悉可在44灭菌。随着该工艺的完善，可作为UHT乳或乳制品杀菌的方法之一。研究表明，超声波通过液体时形成气泡或气孔（空化作用），气泡的崩溃将导致局部电震波过强而带来高温、高压，致使物质结构受到破坏，且在空化过程中形成的自由基（虽然量很少）能破坏如DNA之类的生物物质。 1钝化乳中细菌 2.钝化乳中酶的活力,高压杀菌,高压杀菌的原理及对乳中微生物的影响生物大分子如蛋白质、核酸等通常具有多级构象，其最高一级构象是由离子键、氢键、疏水性结合和二硫键等较弱的结合来维持。在超高压下，由于体积的缩小会使这些较弱的结合被打断，造成生物大分子的立体构象崩溃而导致变性。当压力不大时(100-200MPa)这种变性是短暂的、可逆的，一旦释压后则可恢复到未变性状态；而压力太大时，此种变化是永久性的、不可逆的。由于核酸、蛋白质、多糖类等物质或细胞膜在高压下都会受到影响，这样生物体的生命活动就会受到影响而停止，从而达到杀菌和钝化酶的目的。,高压对乳成分的影响,1.高压对乳蛋白质的影响 高压处理导致蛋白质构象结构的变化，增加了亲水基团的暴露，进而改变体系的功能特性，起泡性、乳化性、凝胶性、与水结合性都有改变。I-Iinrichs（1996年）认为在230MPa处理下酪蛋白微粒出现不可逆变化，并且微粒大小降低，这引起浑浊和白度的下降，同时牛乳的黏度上升。在100 -300MPa下，乳清蛋白打开天然分子结构，进行部分、但完全可逆的变化。乳球蛋白在150MPa下没有变性，但在230MPa下则明显变性。在30,750MPa, 30min条件下，绝大多数蛋白质变性。,2.高压对乳中酶的影响 高压对酶的影响较之温度要小得多。高压处理不仅影响酶本身，同时也对酶促反应产生明显影响。Kessler（ 1996年）发现牛乳中磷酸己糖异构酶、Q一谷氨酞基转移酶和碱性磷酸酶的活力分别在压力超过350、400、600MPa时降低，几乎完全丧失活力的压力分别为550、630、800MPa,这些酶的组合可以用作高压处理牛乳的内在加工指示计。,3.高压对乳脂肪的影响 由高压处理造成的相转变温度波动，可加速、强化或启动脂肪结晶。应用高压处理含脂肪的食品体系发现高压可促进脂肪结晶，缩短达到理想固态脂肪含量的时间。高压处理可以降低冰淇淋混合料的老化时间，提高生产奶油时稀奶油的物理成熟。巴氏消毒液态稀奶油的脂肪球大小分布和流动性经高压450MPa, 250C、15-v 30min或10 0C、30min后没有明显改善；经450MPa,40、30min处理，除了一些脂肪球聚集外，物理稳定性也没有变化。,五、微滤杀菌（除菌）,在乳品工业上应用膜分离技术的目的是：利用反渗透对乳清、超滤清液和超滤浓缩液的脱水；微滤用于乳清、超滤清液或超滤浓缩液部分脱盐；超滤用于牛乳蛋白的浓缩、乳清蛋白的浓缩和生产干酪，酸乳以及其他乳制品的牛乳的蛋白标准化方面；而微滤基本上是用于减少脱脂乳、乳清和盐溶液中的细菌，也用于准备生产乳清蛋白浓缩物的乳清的脱脂以及蛋白分馏方面。应用膜技术去除乳制品中细菌是近几年发展起来的。将巴氏杀菌和无机膜过滤相结合生产浓缩的巴氏杀菌牛乳的过程已实现工业化。膜分离技术通过微孔对细菌及孢子的截留，来实现乳品除菌，具有冷杀菌潜势。,第三节 鲜乳处理设备的清洗与消毒,一、目的 二、清洗