乳制品的常规加工处理

2、乳分离的原理
• 乳的分离主要利用乳脂肪、非脂乳固体、杂质 密度的不同，用重力或离心力作用使其分离。
• 一般牛乳脂肪的密度为0.93，脱脂乳的相对密度 为1.043，牛乳在静置时由于重力作用，脂肪球 会上浮，上层主要是脂肪，中层为脱脂乳，下 层为固体杂质。
• 乳经分离后，上层为稀奶油（cream），主要成 分是脂肪，可直接食用，也可用于加工奶油、 冰淇淋。下层为脱脂乳（skim），可用于生产 脱脂乳粉、干酪素、酸乳等。
均质后产品 均质后产品
均质前原料
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三、均质团现象
• 稀奶油的均质通常引起粘度增加，在显微镜 下可以看到在均质的稀奶油中有大量的脂肪 球聚集物，含有大约10５个脂肪球而非单一 的脂肪球，即均质团。
• 因为均质团间隙含有液体使稀奶油中颗粒的 有效体积增加，因此增加了它的粘度。
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二、均质的原理
• 均质作用主要由均质机完成。 • 均质机是由一个高压泵和均质阀组成。操作
原理是在一个适合的均质压力下，料液通过 窄小的均质伐阀而获得很高的速度，这导致 了剧烈的湍流，形成的小涡流中产生了较高 的料液流速梯度引起压力波动，这会打散许 多颗粒，尤其是液滴。
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• 乳制品的浓缩一般采用真空浓缩。主要让其 在低温下沸腾以避免由加热造成的（成分） 损失。
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1、浓缩的目的
• 生产浓缩产品，如炼乳、甜炼乳、浓缩酸奶。 乳、脱脂乳、乳清和其它乳产品可以蒸发除 水浓缩，以减少体积并提高保存质量。
• 干燥乳制品的一个生产步骤，真空蒸发除水 要比干燥除水节约能源和节省冷却用水。
• 间接加热法：间接加热法是指通过热交换器 器壁之间的介质间接加热的方法，其冷却也 可间接通过各种冷却剂来实现。
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四、加热方式及设备
2、热交换设备
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第五节 乳的浓缩、干燥和分离
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一、浓缩
• 所谓浓缩就是用加热的方法使牛乳中的一部 分水汽化，并不断排出，从而使牛乳中的干 物质含量提高的加工处理过程。
第二段5MPa
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五、均质后乳的特点
• 颜色：由于脂肪球变小，数量增加，在光线 照射下折射和反射机会大，使乳的颜色变白。
• 风味：脂肪球变小后，增加了比表面积，容 易氧化产生异味。
• 黏度：均质后黏度变大，如混入空气会使乳 泡沫增多。
• 缺点：均质后不能有效分离脂肪；均质后乳 热稳定性降低；由于脂肪球结构改变，使其 容易被脂肪酶氧化。
• 在73℃左右时，处理两次会使菌数减少三个数 量级，得到芽孢数量很少的乳，但有少部分乳 固体进入杂质中，为了降低费用，对排除的杂 质经常采用杀菌再加入到乳中。该除菌机已被 用来减少干酪原料乳中丁酸梭状芽孢杆菌的芽 孢数量，建议这种方法也用于清除UHT奶巴氏 杀菌乳及饮料中的蜡样芽孢杆菌的芽孢。
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• 室温条件下，超高温灭菌乳的微生物特性是稳 定的。但是，由酶引起的生物化学腐败反应是 可以进行的，这也是室温下保存会缩短超高温 灭菌乳货架寿命的原因。
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四、加热方式及设备
1、热交换方式：以蒸汽或水为加热介质，通 过传导、对流等方式使乳温度升高。
• 直接加热法：直接加热法是乳先用蒸汽直接 加热，然后进行急剧冷却。此法包括喷射法 (蒸汽喷入制品中)和注入法(制品注入蒸汽中) 两种方式。
均质团成因及影响因素
• 在均质过程中当部分裸露的脂肪球与其它已 经覆有酪蛋白胶束的脂肪球相碰时，这种酪 蛋白胶束也能够附着在裸露的脂肪球表面。 因此两个脂肪球由酪蛋白胶束这个“桥”连 接着，从而形成均质团，该团块会很快被随 后的湍流旋涡打散。
• 然而，如果蛋白质太少以至于不能完全覆盖 在新形成的脂肪表面，部分裸核脂肪球恰好 在均质机的阀缝之外会形成均质团，在那动 力太小以致不能再次打破。
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干燥方法比较
• 冷冻干燥：真空条件下，将水直接升华而去 除，对蛋白质影响小，产品质量好，但设备 成本高。
• 喷雾干燥：将浓缩的乳通过雾化器，使之被 分散成雾状的乳滴，极大地增加了蒸发表面 积。此时在干燥室中与热风接触，浓乳表面 的水分在0.01-0.04s内瞬间蒸发完毕，雾滴被 干燥成粉粒落入干燥室底部。乳品工业常用。
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配有压缩机的三效蒸发器
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二、干燥
• 干燥是通过水分蒸发直到使物质变成固体状 的过程。
• 干燥通常用来生产易于保存，加水后可还原 其性质与原始状态相似的食品——乳粉。
➢ 乳粉的特点：体积小，便于运输；水分含量 低，保质期长；产品加水可还原。
• 液体干燥有许多方法如筒式干燥 、发泡干燥、 冷冻干燥 ，但最为常用的是喷雾干燥。
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三、加热处理方法
3、高温短时杀菌（HTST）
• 通常采用72～75℃、15s杀菌，或采用80～85℃、 10～15s的加热杀菌。由于受热时间短，热变性 现象很少，风味有浓厚感，无蒸煮味。
4、超高温灭菌(UHT)
• 超高温灭菌法是将奶加热到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。
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Βιβλιοθήκη Baidu2020/11/7
乳制品的常规加工处理
第一节 乳的分离
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一、乳分离目的、原理及方法
1、乳分离的目的 • 在乳制品生产中主要采用离心的方法对乳进行
分离，其目的是： ①得到稀奶油（cream），制作奶油（butter）。 ②去除乳中杂质和体细胞。
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一、标准化的原理
• 乳制品中脂肪与无脂干物质间的比值取决于 标准化后乳中脂肪与无脂干物质之间的比值， 而标准化后乳中的脂肪与无脂干物质之间的 比值取决于原料乳中脂肪与无脂干物质之间 的比例。
• 若原料乳中脂肪与无脂干物质之间的比值不 符合要求，则对其进行调整，使其比值符合 要求。
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二、加热引起的变化
• 自学内容，但需掌握。
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三、加热处理方法
1、预热杀菌 • 通常为60～69℃、15～20s。其目的在于杀
死细菌，尤其是嗜冷菌。加热处理除了能杀 死许多活菌外，在乳中几乎不引起不可逆变 化。 2、低温长时巴氏杀菌（LTLT） • 牛乳经62～65℃、30min保温杀菌。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。
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均质团成因及影响因素
• 高脂肪含量、低蛋白含量、高均质压力及表 面蛋白相对过剩，均质温度低（酪蛋白胶束 扩散慢），强烈预热（几乎没有乳清蛋白吸 附）等促进了均质团的形成。
• 在实际操作中，当稀奶油含量小于9%时，均 质团块不产生；在含有高于18%脂肪的稀奶 油通常产生均质团；在脂肪含量9%～18%范 围内的，产生的团块主要与均质压力和温度 有关。
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二、标准化方法
• F—原料乳中的含脂率(%) SNF—原料乳中无脂干物质含量(%)； F1—标准化后乳中的含脂率(%) SNF1—标准化后乳中无脂干物质含量(%) F2—乳制品中的含脂率(%)； SNF2—乳制品中无脂干物质含量(%)。 • 则：F1/SNF1=F2/SNF2=R
pX+qY=r(X+Y)
则X(p-r)=Y(r-q)，或X/Y=（r-q）/（p-r）
q<r，p>r时，添加脱脂乳
q>r，p<r时，添加稀奶油
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• 例题：1000kg含脂率3.5%的原料乳，需将其 标 准 化 ， 标 准 化 后 含 脂 3.2% ， 需 添 加 含 脂 0.2%的脱脂乳还是含脂量35%的稀奶油，添 加多少千克？
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第二节 乳的标准化
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• 原料乳中脂肪与无脂干物质的含量随乳牛品种、 地区、季节和饲养管理等因素不同而有较大的 差别。
• 因此，必须调整原料乳中脂肪和无脂干物质之 间的比例关系，使其符合制品的要求。一般把 该过程称为原料乳标准化。
• 如果原料乳中脂肪含量不足时，应添加稀奶油 或分离一部分脱脂乳，当原料乳中脂肪含量过 高时,则可添加脱脂乳或提取一部分稀奶油。
4、影响牛乳分离的因素
• v=Rω2(ρp-ρf)d2/18ηp ① 分离机转数：转数越高，奋力效果越好，但由
于制造工艺的原因，一般4000-6000rpm。 ② 牛乳温度：温度主要是对乳黏度的影响，降低
黏度有利于分离，另外，温度提高使乳的相对 密度降低，脂肪与脱脂乳比较密度降低较大， 因此使密度差变大，利于分离。
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• 在生产上通常用比较简便的皮尔逊法进行计 算,其原理是设原料中的含脂率为p%，脱脂乳 或稀奶油的含脂率为q%，按比例混合后乳(标 准化乳)的含脂率为r％，原料乳的数量为X， 脱脂乳或稀奶油量Y时，原料乳和稀奶油(或 脱脂乳)的脂肪总量等于混合乳的脂肪总量， 对脂肪进行物料衡算，则形成下列关系式：
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第四节 乳的热处理
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一、热处理的目的
• 保证消费者的食用安全性 • 延长货架期：杀菌和灭酶 • 形成产品的特性：失活细菌抑制剂如免疫球
蛋白和乳过氧化氢酶系统来提高发酵剂菌的 生长；获得酸奶的理想粘度；促进乳在酸化 过程中乳清蛋白和酪蛋白凝集；乳蒸发前加 热可提高炼乳杀菌期间的凝固稳定性。
• 提高微粒聚集物的稳定性，通过均质脂肪球的 直径减小使表面积增大增加了脂肪球的稳定性。 此外，微粒聚沉尤其在稀奶油层中易发生，经 均质过的制品中形成的微粒聚沉非常缓慢。
• 获得要求的流变性质：均质后酸化的乳（如酸 奶）比未被均质的酸化乳的粘度要高。这是由 于被酪蛋白覆盖的脂肪球参与酪蛋白胶束的凝 聚。
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四、影响均质效果的因素
1、压力——14-21Mpa • 压力越大，脂肪球直径越小，但压力过大，
会降低酪蛋白的热稳定性，对高温灭菌不利。 2、温度——55-80℃ • 温度过低，均质效果不好，因脂肪球聚集形
成奶油粒。 • 温度过高，影响酪蛋白的稳定性。 3、均质方式 • 二段均质：均质机分两段，第一段14-21MPa，
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3、乳的分离方法
（1）静置法 • 没有分离机之前，采用将牛乳倒入深罐中，静
置于低温的地方24-36h，使乳分离成表面含脂 率15-20%的稀奶油。但分离时间长，脂肪分 离不彻底，损失较大。 （2）离心法 • 采用牛乳分离机，利用离心力使乳中的脂肪与 蛋白质分离。
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解：p=3.5，r=3.2，p>r，需添加脱脂乳 X=1000，q=0.2% X/Y=（r-q）/（p-r）代入数据： 1000/Y=（3.2-0.2）/（3.5-3.2） Y=100kg，需添加脱脂乳100kg
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第三节 乳的均质
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一、均质的目的
• 防止脂肪上浮或其它成分沉淀而造成的分层。 为了做到这一点，脂肪球的大小应被大幅度地 降低到1μm。均质能减少酪蛋白在酸性条件下 的凝胶沉淀。
• 通过浓缩结晶从乳清中生产乳糖（α-乳糖水 化合物）。
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2、真空浓缩原理和条件
• 在21～8kPa减压条件下， 采用蒸汽直接或间接法对 牛乳进行加热，使其在低 温条件下沸腾，乳中一部 分水分汽化并不断地排除。
• 特点：速度快、低温对乳 的影响小、低温对设备污 染小，结块少易清洗。
③ 乳中杂质的含量：杂质含量高时，分离机内壁 容易污染堵塞，使分离机有效半径降低。
④ 脂肪球直径：脂肪球越大，越容易分离。
⑤ 乳的流量：乳的流量小，乳在分离机内停留时 间长，分离效果好，但生产效率低。
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二、离心除菌
• 细菌特别是芽孢可以通过专门设计的离心机即 除菌机，在高离心力和高温下分离除去。
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干燥对产品可能产生的影响
• 香味保持：除水分之外，雾滴也失去其它的 挥发性成分，包括香气成分。香气保持随小 滴大小和干燥温度增加而增加。
• 高干燥温度可导致不理想的变化：包括乳清 蛋白的变性、粉末不溶解等。
• 干燥液滴的大小和粉粒的大小对于制造方式 和得到粉末性质很重要：微粒越大，不完全 干燥的液滴接触机器壁的危险也越大，微粒 越小，从干空气中分离它们就越困难。