乳制品的成分、特性与加工.doc

第三节 乳制品一、乳的成分和特性二、乳制品加工人均年占有奶量一、乳的成分和特性乳腺分泌的一种白色或微黄色的不透明液体。水分、脂肪、蛋白质、乳糖、盐类以及维生素、酶类、气体等。表8.1 牛乳主要化学成分及含量成份水分总乳固体脂肪蛋白质乳糖无机盐变化范围（%）85.5-89.510.5-14.52.5-6.02.9-5.03.6-5.50.6-0.9平均值（%）87.513.04.03.44.80.8 乳脂肪主要成分图8.1 脂肪球膜的结构图1-脂肪 2-结合水 3-蛋白质 4-乳浆甘油三酯，约占乳脂肪的97%98%含有短链脂肪酸（4、6、8、10个碳）乳脂肪球的直径通常为0.110m，平均为3m，其数量为每毫升中2040亿个。脂肪球的大小随乳牛的的品种、泌乳期、饲料及健康状况而异。呈乳状液存在于乳中。乳脂肪在乳与乳制品中具有以下四个方面的重要作用，即营养价值、风味、物理性质和经济价值。 脂肪球膜用电子显微镜观察脂肪球时，发现有510nm厚的膜覆盖着脂肪球。脂肪球膜的作用是可使脂肪球在乳中保持乳浊液的稳定性。这种膜乃是吸附于脂肪球与乳浆脱脂乳之界面间穿插排列的一群化合物，其中有蛋白质、磷脂、水不溶性高熔点甘油三酸酯、胆甾醇、维生素A、铜、铁和一些酶类(包括黄嘌呤氧化酶、醛缩酶、碱性磷酸酶等)。 乳蛋白质酪蛋白在温度20时调节脱脂乳的pH值至46时沉淀的一类蛋白质称为酪蛋白(casein)，占乳蛋白总量的8082。 s-酪蛋白-酪蛋白-酪蛋白-酪蛋白组成酪蛋白不是单一的蛋白质，而是由S，和酪蛋白组成，四种酪蛋白的区别就在于它们含磷量的多寡。-酪蛋白含磷多，故又称磷蛋白。含磷量对皱胃酶的凝乳作用影响很大。-酪蛋白含磷量极少，因此，-酪蛋白几乎不被皱胃酶凝固。在制造干酪时，有些乳常发生软凝块或不凝固现象，就是由于蛋白质中含磷量过少的缘故，酪蛋白虽是一种两性电解质，但其分子中含有的酸性氨基酸远多于碱性氨基酸，因此具有明显的酸性。 酪蛋白酸钙-磷酸钙复合体微胶粒大体上呈球形，据佩恩斯(Payens，1966)设想，胶粒内部由-酪蛋白构成网状结构，在其上附着s-酪蛋白，外面覆盖有-酪蛋白，并结合有胶体状的磷酸钙，见图1。化学性质 酸凝固酪蛋白檄胶粒对pH值的变化很敏感。当脱脂乳的pH值降低时， 酪蛋白微胶粒中的钙与磷酸盐就逐渐游离出采。当pH值达到酪蛋白的等电点46时，就会形成酪蛋白凝固干酪素生产就是依据这个原理。 酶促凝固。牛乳中的酪蛋白在皱胃酶等凝乳酶的作用下会发生凝固，工业上生产干酪就是利用此原理酪蛋白在皱胃酶的作用下水解为副酪蛋白(paracasem)，后者在钙离子等二价阳离子存在下形成不溶性的凝块，这种凝块叫做副酪蛋白钙。 盐类及离子对酪蛋白稳定性的影响。乳中的酪蛋白酸钙磷酸钙胶粒容易在氨化钠或硫酸铵等盐类饱和溶液或半饱和溶液中形成沉淀，这种沉淀是由于电荷的抵消与胶粒脱水而产生。 酪蛋白酸钙磷酸钙胶粒对其体系内二价阳高于含量的变化很敏感。钙或镁离子能与酪蛋白结合，使粒子发生凝集作用，故钙离子与镁离子的浓度影响着胶粒的稳定性。由于乳汁中的钙和磷呈平衡状态存在，所以鲜乳中酪蛋白微粒具有一定的稳定性。当向乳中加入氯化钙时，则能破坏这种平衡状态，在加热时酪蛋白发生凝固现象。试验证明，在90时加入012015的CaCl2，即可使乳凝固。 采用钙凝固时，乳蛋白质钓利用程度，一般要比酸凝固法高5，比皱胃酶凝固法约高10。 酪蛋白与糖的反应。具有还原性羰基的糖可与酪蛋白作用变成氨基糖而产生芳香味及颜色。蛋白质和乳糖的反应在乳品工业中的特殊意义在于：乳品(如乳粉、乳蛋白粉和其他乳制品)在长期储存中，由于乳糖与酪蛋白发生反应而产生颜色，风味及营养价值发生改变。工业用干酪素由于洗涤不干净，储存条件不佳，同样也能发生这种变化。 2. 乳清蛋白质（1）对热不稳定的乳清蛋白当乳清液煮沸20min，pH为4.64.7时，沉淀的蛋白质，约占乳清蛋白量的81。 乳白蛋白 乳球蛋白（2）对热稳定的乳清蛋白乳清液在pH为4.64.7时煮沸20min，不沉淀的蛋白属于对热稳定的乳清蛋白。主要物质为脲和胨，约占乳清蛋白的19。乳白蛋白 乳清在中性状态下，加饱和硫酸铵或饱和硫酸镁盐析时，呈溶解状态而不析出的蛋白质属于乳白蛋白，约占乳清蛋白质的68。乳白蛋白又分为：a.-乳白蛋白约占乳清蛋白质量的19.7，等电点pH为5.1。b.-乳球蛋白约占乳清蛋白质量的43.6，等电点pH为5.2。c.血清白蛋白约占乳清蛋白质量的4.7，等电点pH为4.9。-乳白蛋白相当稳定，70时仅有6变性；而-乳球蛋白32变性。-乳白蛋白含有4条二硫键，通过二硫键与-乳球蛋白结合。在乳制品加工过程中经常发生分子内或分子间的二硫键交换反应。-乳球蛋白在加热过程中，60时引起Cys119与芳香族氨基酸反应，使天然的-乳球蛋白二聚体解离。-乳球蛋白与s2-酪蛋白的二硫键的交换反应使-乳球蛋白与酪蛋白结合。-乳球蛋白还可以与一酪蛋白结合，这些分子之间的相互作用能够增加热稳定性，阻止-乳球蛋白的聚集。 乳球蛋白 乳清在中性状态下，加饱和硫酸钠或饱和硫酸镁盐析时，能析出不呈溶解状态的乳清蛋白质，其约占乳清蛋白质量的13。乳清蛋白因其氨基酸含量平衡，所以是一种营养价值较高的食品配料。与其他蛋白相比，其赖氨酸含量较高，而且容易消化。WPC80(80乳清蛋白浓缩物)可以用于软饮料、色拉调味料、低热量人造奶油、碎肉制品的加工，还可以用于婴儿配方奶粉、婴幼儿食品、老人食品、健康食品、特殊营养食品等的加工，起到提高营养价值、改善组织和风味等作用。乳清蛋白的胶凝性质在干酪加工中具有广泛的应用性，WPC60可用于重制干酪的配料中，以改善风味和保持良好的涂布性。WPC35一般作为脱脂乳粉的廉价代用品，用作饲料或用于冰淇淋等产品的加工中。全乳清加热90得到的变性部分称为乳白蛋白，它的主要用途足作为汤料、谷物和快餐食品的营养添加剂。 乳糖牛乳中含有4647的乳糖呈溶解状态。乳糖(1actose)为D-葡萄糖与D-半乳糖以-1，4糖苷键结合的又称为1，4半乳糖苷葡萄糖，属还原糖。乳糖有-乳糖和-乳糖2种异构体-乳糖很容易与一分子结晶水结合，变为-乳糖水合物(-lactose monohydrate)，所以乳糖实际上共有3种构型。甜炼乳中的乳糖大部分呈结晶状态，结晶的大小直接影响炼乳的口感，而结晶的大小可根据乳糖的溶解度与温度的关系加以控制。 -乳糖和-乳糖在水中的溶解度不同，并随温度不同而变化。在水溶液中两者可以相互转化。-乳糖溶解于水中时徐徐变成型。因为-型乳糖较-型乳糖易溶于水，所以乳糖最初溶解度并不稳定，而是逐渐增加，直至。型与-型平衡时为止。 乳中除了乳糖外还含有少量其他的碳水化台物例如在常乳中含有极少量的葡萄糖、半乳糖。另外，还含有微量的果糖、低聚糖(oligosaccharide)、己糖胺(hexosamine)等 一部分人随着年龄增长，消化道内缺乏乳糖酶不能分解和吸收乳糖，饮用牛乳后会出现呕吐、腹胀、腹泻等不适应症，称其为乳糖不耐症在乳晶加工中利用乳糖酶将乳中的乳糖分解为葡萄糖和半乳糖;或利用乳酸菌将乳糖转化成乳酸，可预防“乳糖不耐症”。（四）乳中的酶 还原酶：是微生物的代谢产物，因其数量与微生物污染的程度成正比，在微生物检验中常用来判断乳的新鲜程度。磷酸酶：碱性磷酸酶经62.8/30min或72/15s被钝化，检验巴氏杀菌乳杀菌是否彻底（磷酸酶试验）。过氧化物酶：主要来自白血球的细胞成分，是固有的乳酶。(三)牛乳的物理性质1.乳的色泽2.乳的相对密度3.乳的热学性质 冰点:-0.53-0.55，平均为-0.542。 沸点:在101KPa（1个大气压）下约为100.55。4.牛乳的酸度pH值为6.56.7 平均6.6乳的滴定酸度:我国滴定酸度用吉尔涅尔度表示，简称T；或用乳酸质量分数（乳酸%）来表示。滴定酸度（T）是以酚酞为指示剂，中和100ml乳所消耗0.1mol/L 氢氧化钠溶液的体积（ml）。正常的新鲜牛乳的滴定酸度为1420T，一般为1618T.乳酸质量分数 正常新鲜牛乳为 0.13%0.18%,一般为0.15%0.16%。二、乳制品加工液态乳（消毒乳）巴氏消毒乳灭菌乳乳中的病原菌，尤其是耐热性较强的结核菌都被杀死。加热到135或135以上并持续至少1秒种。不但可杀死细菌营养体，还可杀死芽孢。原料乳验收 预 处 理 预热均质 巴氏杀菌 冷 却 灌 装 加工工艺高脂乳全脂乳低脂乳脱脂乳按脂肪含量分按风味分麦芽味草莓味橙味巧克力味按杀菌及包装形式利乐枕屋顶包利乐砖巴氏杀菌奶榨奶人工机械加工工艺原料乳的验收感观检测正常牛乳白色或微带黄色不得含有肉眼可见的异物不得有红色 、绿色或其他异色不能有苦味、咸味、涩味和饲料味、青贮味、霉味和异常味。 加工工艺原料乳的理化指标项目指标密度(20/4)1.028(1.0281.032)脂肪(%)3.10(2.85.0)蛋白质(%)2.95酸度(以乳酸表示，%)0.162杂质度(mg/kg)4汞(mg/kg)0.01滴滴涕(mg/kg)0.1抗生素(IU/L)0.03加工工艺下列情况不得收购产犊前15d内的末乳和产犊后7d内的初乳用抗菌素或其他对牛乳有影响的药物治疗期间，母牛所产的乳和停药后3d内的乳添加有防腐剂、抗菌素和其他任何有碍食品卫生的乳加工工艺原料乳的预处理1、原料乳的净化过滤净化（过滤筛网或双联过滤器）离心净化（离心净乳机）原料乳的预处理2、原料乳的冷却冷却到4以下，目的：抑制微生物繁殖。 冷却设备：板式换热器 加工工艺原料乳的预处理3、原料乳的贮存图3.5贮乳罐加工工艺保温：防止温度上升搅拌：防止脂肪上浮原料乳的预处理目的：使乳制品中脂肪与非脂乳固体的比值符合产品规格要求。标准化计算：1.计算成品中 R1= F/SNF2.计算原料乳中 R2= F/SNF3.比较R2 和 R1： R2 R1, 添加 SNF R2 = R14、牛乳的标准化 加工工艺例：某厂用3800kg，含脂率为3.0%和非脂乳固体含量为8.3%的原料乳，制造脂肪含量为8.8%和非脂乳固体含量为22.7%的甜炼乳时，原料乳中应添加脂肪含量为40%，非脂乳固体含量为5.2%的稀奶油多少公斤？解：R1=8.8%/22.7%=0.3877R2=3.0%/8.3%=0.3614R1所以需要添加稀奶油设需添加x公斤稀奶油令R1=R2，则 x =21.79 kgpearson矩形图法P=3.0 x=3800 r=8.8 q=40 y=图中：q-r=31.2r-p=5.8需加然奶油的量为y公斤 px+qy=r(x+y) x/y=(r-q)/(p-r) 则:y=(p-r)x/(r-q)=5.83800/31.2 =706牛乳的均质目的：对脂肪球进行机械处理，使其呈较小的脂肪球（1m）均匀一致地分散在乳中 均质压力：10-25Mpa均质温度：5580 加工工艺牛乳的杀菌 表1-2-5 乳品加工中主要的热处理分类工艺名称温度/时 间初次杀菌（thermization）636515s低温长时巴氏杀菌（牛乳）（LTLT）6330min高温短时巴氏杀菌（牛乳）（HTST）72751520s高温短时巴氏杀菌（HTST）（稀奶油等）8015s超高温灭菌（连续式）（UHT）135140几秒保持灭菌1151202030min加工工艺图1-2-2 典型UHT乳的工艺流程1 平衡槽 2 离心泵 3a 预热段 3c加热段 3d 热回收段 4均质机 5 保温管 6 蒸汽喷射阀 7无菌罐 8 灌装机 9 平衡槽设备清洗 原位清洗(CIP Cleaning in Place) CIP是在设备、管道、阀件都不需要拆卸不需要易地的情况下，设备就在原地进行清洗的一种技术 带有分配器，可进行多路分别清洗。具有回流管道装置，洗液可循环使用，既节省洗液