灭菌奶加工教案

第三节 灭菌奶加工
经过灭菌的乳制品，其中微生物已经达到商业无菌，因此具有极好的保存特性，可在较高的温度下长期贮藏。
因此，许多城市型乳业也能向农村市场或其他地区和热带地区的市场销售灭菌的乳制品。运输半径通常为800公里，从经济角度能和得上，距离如果在长，费用就和不上了。
国外灭菌乳制品主要包括：
　　　灭菌的牛奶、咖啡稀奶油；甩打奶油、冰淇淋和巧克力风味乳等。
　　　国内主要是：灭菌的牛奶、花色风味乳和乳酸饮料等。
我们以灭菌牛奶为例，其余产品的灭菌均用类似的方法处理，只是针对每种产品各自的性能，例如粘度、对处理的敏感性等，因此处理时略有不同。
一、灭菌方法
　1．二次灭菌
牛奶的二次灭菌有三种方法：一段灭菌、二段灭菌和连续灭菌。
（1）一段灭菌时，牛奶先预热到约80℃，然后灌装到干净的、加热的瓶子中。瓶子封盖后，放到杀菌器中，在110～120℃温度下灭菌10～40min，对奶的损害最大。
（2）二段灭菌时，牛奶在l30～140℃温度下预杀菌2～20s。这段处理可在一管式或板式热交换器中靠间接加热的办法进行，或者是用蒸汽直接喷射牛奶。
　　　当牛奶冷却到约80℃后，灌装到干净的、热处理过的瓶子中，封盖后，再放到灭菌器中进行灭菌。
　　　后一段处理不需要象前一段杀菌时那样强烈，因为第二阶段杀菌的主要目的只是为了消除第一阶段杀菌后重新染菌的危险。
（3）连续灭菌时，牛奶或者是装瓶后的奶在连续工作的灭菌器中处理，或者是在无菌条件下在一封闭的连续生产线中处理。
　　　在连续灭菌器中灭菌可以用一段灭菌，也可以用二段灭菌。
　　　奶瓶缓慢地通过杀菌器中的加热区和冷却区往前输送。这些区段的长短应与处理中各个阶段所要求的温度和停留时间相适应。
2．超高温（UHT）灭菌
超高温灭菌奶是在连续流动情况下，在l30℃杀菌ls或者更长的时间，然后在无菌条件下包装的牛奶。
系统中的所有设备和管件都是按无菌条件设计的，这就消除了重新染菌的危险性，因而也不需要二次灭菌。目前大多数都是这种灭菌方法。
（1）超高温灭菌方法
有两种主要的超高温处理方法——直接加热法和间接加热法。
在直接加热法中，牛奶通过直接与蒸汽接触被加热；或者是将蒸汽喷进牛奶中，或者是将牛奶喷入到充满蒸汽的容器中。
间接加热是在一热交换器中进行，加热介质的热能通过间隔物传递给牛奶。
（2）超高温灭菌运转时间
在超高温灭菌设备中对牛奶进行强烈的热处理，会引起牛奶在设备的热传递表面上形成一些蛋白质沉淀。
这些沉积物逐渐变厚，引起热传递表面的压降和热介质与间接杀菌设备中的产品之间的温度增加。增大的温度差对产品产生不利的影响，所以在经过一定的生产周期后，必须把设备停下来，清洗热传递表面。运转时间随设备的设计和产品对热处理的敏感性的不同而变化。
3．保存期
保存期是指产品质量保持在规定标准以上的贮存时间，这个概念可以说是主观的——如果产品的质量标准定得低一些，则贮存时间可以长一些。
贮存期测定物理和化学指标为：粘度增加、沉淀和形成乳脂层；
感官指标是：味道、气味和颜色的变质。
二、加工工艺
（一）原料质量和预处理
用于灭菌的牛奶必须是高质量，即牛乳中的蛋白质能经得起剧烈的热处理而不变性。
为了适应超高温处理，牛奶必须至少在75％的酒精浓度中保持稳定。一般正常为72%,否则将不稳定易沉淀。
下列牛奶不适宜于超高温处理：
（1）酸度偏高的牛奶；
（2）牛奶中盐类平衡不适当；
（3）牛奶中含有过多的乳清蛋白(白蛋白、球蛋白等)，即初乳。
另外牛奶的细菌数量，特别对热有很强抵抗力的芽孢及数目应该很低。
超高温灭菌工艺
1．蒸汽喷射直接超高温加热
（1）预热 经预处理的原料奶，在预热段预加热到80-90℃
（2）升压及灭菌 经预热的奶通过一台排液泵升压到0.4Mpa，提高压力的目的是为了防止当牛奶在加热时在管中产生沸腾。
通过蒸汽喷射头将过热蒸汽吹进牛奶中，使牛奶瞬间升高到l40℃灭菌，并在保温管中保持3～4s.
温度传感器安装在保温管中以监视和记录杀菌温度。
牛奶从保温管穿过偏流阀进入到膨胀管，瞬间膨胀引起瞬时蒸发乳温从140℃降到76℃。在此真空条件的保持是通过一台真空泵完成，并保持着相当于在约76℃时沸腾的绝对压力。通过对系统进行调节，使沸腾蒸发的水量相当于用于杀菌的喷射蒸汽量，因此牛奶中总固形物含量在杀菌前后是一样的。在膨胀管中的闪蒸可排除溶解在牛奶中的气体。
（3）回流
如果牛奶在进入保温管之前未达到正确的杀菌温度，在生产线上的传感器便把这个信号传给控制盘。然后回流阀开动，把产品回流到冷却器，在这里牛奶冷却到75℃再返回平衡槽。
（4）均质
牛奶从膨胀管用一台无菌泵送到均质机， 均质机通常在16～25MPa压力下运行均质。均质机是按无菌设计的，即通过将蒸汽稳定地送到活塞密封垫保持产品的无菌。
（5）无菌冷却
经过均质后，牛奶用泵送向无菌板式热交换器，冷却到包装温度。
2．间接超高温加热
在一些国家禁止直接用蒸汽喷射牛奶杀菌，另外直接加热法对用于这种用途的蒸汽的质量要求严格：蒸汽必须具有食品级纯度。因此，许多乳品厂宁愿使用间接加热设备，其生产线见图8-3。

图8-3 管式间接UHT奶生产线
1-平衡管 2-料泵 3-管式热交换器 4-保持管 5-间接蒸汽加热 6-缓冲罐 7-真空泵 8-均质机 9-无菌管 10-无菌灌装机
（1）预热和均质
牛奶从料罐泵送到超高温灭菌设备的平衡槽，由此进入到板式热交换器的预热段与高温奶热交换，使其加热到约66℃，同时无菌奶冷却，经预热的奶在15～25MPa的压力下均质。
在杀菌前均质可以使用普通的均质机，要比无菌均质便宜得多。
（2）杀菌
经预热和均质的牛奶进入板式热交换器的加热段，在此被加热到l37℃。
加热用热水温度由蒸汽喷射予以调节。
加热后，牛奶在保持管中流动4s。
（3）回流
如果牛奶在进入保温管之前未达到正确的杀菌温度，在生产线上的传感器便把这个信号传给控制盘。然后回流阀开动，把产品回流到冷却器，在这里牛奶冷却到75℃再返回平衡槽或流入一单独的收集罐。一旦回流阀移动到回流位置，杀菌操作便停下来。
（4）无菌冷却
离开保温管后，牛奶进入无菌预冷却段，用水从137℃冷却到76℃。进一步冷却是在冷却段靠与奶热交换完成，最后冷却温度要达到约20℃。
3．设备的操作过程
在生产前设备必须灭菌，通过蒸汽喷射头将蒸汽吹进生产系统，当杀菌温度达到140℃，30min。如果温度下降到低于140℃将重新杀菌过程。在灭菌以后，用水运转一段时间把它提高到稳定的运转温度，然后用物料代替无菌水而开始生产。
工作几个小时以后，在保温管里通常聚集一定数量的沉淀物。这时可以进行一次无菌中间清洗处理，在完全无菌条件下约清洗30 min。如果使用无菌罐，中间清洗可以规定在生产中进行而用不着停下包装线。
设备清洗完全是自动的，根据预先编成的程序进行，保证每次清洗都能达到同样结果。
（三）无菌包装
所谓无菌包装(Aseptic Package)是将杀菌后的牛乳，在无菌条件下装入事先杀过菌的容器内。可供牛乳制品无菌包装的设备主要有:①无菌菱形袋包装机；②无菌砖形盒包装机；②无菌纯包装机；④多尔无菌灌装系统；⑥安德逊成型密封机等。
牛奶从无菌冷却器流入包装线，包装线是在无菌条件下操作。为了补偿设备能力的差额或者包装机停顿时的不平衡状态，可在杀菌器和包装线之间安装一个无菌罐。
这样，如果包装线停了下来，产品便可贮存在无菌罐中。当然处理的奶也可以直接从杀菌器输送到无菌包装机，由于包装处理不了而出现的多余奶可通过安全阀回流到杀菌设备，这一设计可减少无菌罐的潜在污染。
 

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