第5章 发酵乳制品生产技术

均质的目的：控制脂肪上浮
均质原理
均质机原理图



4.3 杀菌：热处理 杀菌的目的和功能： 杀灭微生物，为发酵提供无菌的环境 改善作为培养基的牛奶的性能 保证成品酸奶的凝块结实 增加酸奶凝乳的黏度，防止成品乳清析出 通常工艺条件：90～95 ℃，5min 热处理过程中的生物化学变化： 乳清蛋白变性70％～80％，乳清蛋白与酪蛋白结合 得更好，使酸奶成为一个稳定的凝固体。
预热、均质、杀菌和冷却都是在由预 热段、杀菌段、保持段、冷却段组成的 板式换热器和外接的均质机联合完成的。
（参见样图）：预热、真空浓缩、均质、杀菌、 冷却的设备流程
1 平衡罐 2 片式热交换器 3 真空浓缩罐 4 均质机 5 保温管 图.发酵乳制品的一般预处理
各段的工艺参数



预热：第一段60～70℃，第二段90℃ 真空浓缩：对DM进行标准化，牛奶中有10-20%的水分被蒸发，总 DM 含量将增加1.5～3.0%，而牛乳温度下降至70℃左右。 均质：20～25 MPa 物料温度：60～70 ℃ 杀菌：保温式杀菌或UHT杀菌 90～95 ℃，5min 冷却：冷却至低于10℃，最好5℃，输送到一个、二个或更多的 罐里，接着进行接种，再彻底搅拌混匀，包装以前牛乳经过板式 热交换器加热至培养温度。生产发酵剂也可提前加入，然后加热 至培养温度45 ℃ 。
混合培养室和冷却隧道
发酵终点的判断
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发酵一定时间后,抽样观察,打开瓶盖,观察酸乳的凝乳 情况。若已基本凝乳 , 马上测定酸度 , 酸度达到 60 ～ 70ºT以上, 则可终止发酵。 最终酸度的高低还取决于当地消费者的喜好。 发酵时间的确定还应考虑冷却和后熟的过程,在此过程 中,酸乳的酸度还会继续上升。
杀菌
均质
发酵
冷却
搅拌
灌装
贮藏

为了减少设备的成本，凝固型酸奶和搅拌型酸 奶的生产可以使用同一加工线，从牛奶的预处 理到冷却至培养温度，工艺是一样的。
1 生产发酵剂罐 2 发酵罐 3 片式冷却器 4 缓冲罐 5 果料/ 香料 6 混合器 7 包装 图. 搅拌型酸奶的生产线
搅拌型酸乳生产中,从原料乳验收一 直到接种,基本与凝固型酸乳相同。两者 最大的区别在于 凝固型酸乳是先灌装后
1.发酵剂的定义及作用 酸奶生产中发酵剂(starter culture)是指生 产乳酸制品时所用的特定微生物培养物。
2、按使用方法分为 直投式：乳酸菌纯培养物
继代式：母发酵剂 中间发酵剂 生产发酵剂
3、按使用菌种分 传统的菌种：保加利亚杆菌(Streptococcus thermophilus)和嗜热链球菌(Lactobacillus bugaricus)1比1或者1比2的混合菌种。 益生菌：
4.脱气、预热、均质、杀菌、冷却
4.1脱气： 添加奶粉的标准化方法必须在随后进行脱气处 理，以减少牛奶中的空气。 脱气的目的： 改善均质机的工作条件 减少热处理过程中产生沉淀物 提高酸奶的粘稠性和稳定性 去除挥发性的异味

4.2均质：防止奶油上浮，并保持乳脂肪均匀 分布，改善酸奶的稳定性和稠度，获得良好的 质感。

* 饮用型——类似搅拌型，但包装前凝块被“分 解”成液体。 * 冷冻型——在罐里培养，象冰淇淋一样凝冻。
* 浓缩型——在罐里培养，包装以前浓缩和冷却。

2)按成品口味分类

天然纯酸乳 (natural yoghurt) 加糖酸乳 (sweeten yoghurt) 调味酸乳 (flavored yoghurt)
四.发酵过程中的生物化学变化
1. 分解乳糖产生乳酸 2. 产生挥发性的丁二酮、乙醛、醋酸、丙酸、乙醇、酯 类、脂肪酸等，使牛乳具有典型的风味； 3. 具有一定的降解蛋白质、脂肪的作用，从而使酸乳更 利于消化吸收； 4. 个别菌株能产生乳酸链球菌素等抗生素，能防止杂菌
的生长。
五 凝固型酸奶生产工艺流程

生产发酵剂罐（种子罐） 无菌设计、全密封、带冷热夹套（可以对进入 罐中的空气进行灭菌）、耐热的固定pH计
种子罐结构图
5.2 接种 投入DVS菌种或者接入已经扩大培养后的生产发酵剂 ①接种前应将发酵剂充分搅拌,使凝乳完全破坏。 ②严格注意操作卫生 。 ③发酵剂加入后,要充分搅拌10min,使菌体能与杀菌冷却 后的牛乳完全混匀。 ④注意保持乳温，不要过度降低。 ⑤发酵剂的用量主要根据发酵剂的活力而定，一般为原 料乳量的3%～5%.

酸乳就是在保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的作用 下,添加或不添加乳粉(全脂或脱脂)的乳进行乳酸 发酵而得到的凝固乳制品，最终产品中必须含有
大量的活菌。

乳酸菌的定义：
能分解乳糖产生乳酸的一大类细菌的总称。

2.酸乳分类 1)按成品的组织状态分类

酸奶可典型地分成以下几种： * 凝固型——在包装容器中发酵和冷却。 * 搅拌型——在罐中发酵，包装以前冷却。
7.冷却



当达到理想的pH值时（pH4.2～4.5）,酸奶必须迅 速降温至15～22 ℃。在30 分钟内温度应降至35℃左 右，在接着的30～40分钟内把温度降至18-20℃，最后 在冷库把温度降至5℃，产品贮存至发送。 冷却的目的是为了终止发酵过程,迅速而有效地抑 制酸乳中乳酸菌的生长,使酸乳的特征( 质地、口昧、 酸度等)达到所设定的要求。为确保成品具有理想的粘 稠度，冷却的条件需要柔和。 冷却方式有冷却室静止冷却和冷却隧道连续冷却两 种方式。
发酵,而搅拌型酸乳是先大罐发酵后灌装。
1.发酵
1.1、发酵设备：发酵罐 发酵在专门的发酵罐中进行。发酵罐带保温装置 , 并设有温度 计和 pH 计。 pH 计可控制罐中的酸度 , 当酸度达到一定值后 ,pH 计就传出信号。发酵罐利用罐体四周夹层里的热媒体来维持一定 的温度。 1.2、发酵过程工艺参数及控制： 典型的搅拌型酸奶生产的培养时间为2.5～3hr，42～43℃，使用 的是普通型生产发酵剂（接种量2.5%～3%），培养时间短，说明 增殖速度快。典型的酸奶菌种继代时间在20～30 分钟之间。 为了获得最佳产品，当pH 值达到理想的值时，必须终止发酵，产 品的温度应在30 分钟内从42～43℃冷却至15～22℃; 当浓缩，冷冻和冻干菌种直接加入酸奶培养罐时培养时间在43℃， 4～6hr（考虑到其迟滞期较长）。
8.冷藏后熟
冷藏温度一般在2～7℃,最佳为5℃，冷藏的作用 除达到冷却一项中所列举的目的外,还有促进香味物 质产生,改善酸乳硬度的作用。 一般将酸乳终止发酵后第12～24h小时称为后熟期。 在此期间香味物质的产生会达到高峰期。
六 搅拌型酸奶工艺流程
原料乳 预处理、 标准化
脱气、预热、浓缩
接种
冷却
第五章 发酵乳制品加工技术
5.1.1酸乳定义及分类
1.酸乳定义
发酵乳制品是一个综合名称。包括诸如：酸奶、欧默（Ymer）， 开菲尔，发酵酪乳，斯堪的纳维亚酸奶，酸奶油，乳酒（以马奶为主） 等。发酵乳的名称是由于牛奶中添加了发酵剂，使部分乳糖转化成乳 酸而来的。
发酵乳起源于近东，后来在东欧和中欧得以普及。最早的发酵乳可 能是放牧人偶然做成的，乳在一些微生物作用下“变酸”并凝结，恰 好这些细菌是无害的、产酸型的，而且不产毒素。阿尔卑斯山脉南岭 的喜欢40-45℃相对高温的微生物偶然落入到可能属于土耳其牧民的 牛乳中，因此土耳其人叫它“Yogurut”—酸奶，，直到公元11 世纪才 衍变成如今的“Yoghurt。

发酵乳的定义: 根据国际乳品联合会 (IDF)1992年颁布的标准 ,
发酵乳的定义为 :

乳或乳制品在特征菌的作用下发酵而成的酸性
凝乳状产品。在保质期内 , 该类产品中的特征
菌必须大量存在,并能继续存活和具有活性。

酸乳的定义: 联合国粮农组织 (FAO)、世界卫生组织 (WHO)与 IDF于 1977 年对酸乳做出如下定义 :


果料酸乳 (yoghurt with fruit)
复合型或营养健康型酸乳
3)按原料中脂肪含量分类 据 GB2746-1999 规定 : 纯酸牛奶 全脂 部分脱脂 脱脂 ≤0.5 调味酸牛奶、果料酸牛奶 全脂 部分脱脂 ≥2.5 0.8-1.6 脱脂 ≤0.4
≥3.1 1.0-2.0
4)按发酵后的加工工艺分类

1.4标准化的目的：原料乳DM可能存在着较大的差异 1.5常用的对DM的标准化最常用的方法是： 蒸发（经常蒸发掉占牛奶体积的10％～20％水分） 添加脱脂奶粉，通常为3％以上 添加炼乳 添加脱脂奶的超滤剩余物：乳清类物质

2.砂糖、葡萄糖和甜味剂
2.1国内生产的酸乳一般都要加糖,加量一般为 5%～9% 。 2.2 糖的添加方法： ①先将用于溶糖的原料乳加热到50℃左右,再加入砂糖, 待 完全溶解后,经过滤除去杂质,再加入到标准化乳罐中。 ②先溶糖，杀菌，过滤后按比例加入杀菌后的牛乳中。 2.3 在接种 / 培养期以前添加过多的糖（超过 10 ％）会对发 酵产生不利的影响，过多的糖会改变牛乳的渗透压。 2.4常用的添加物是糖浆状、加工过的或是成酱状的水果或 浆果。果料的添加量大约为15％～18％，其中含糖量为 50%。
4、酸奶中添加的益生菌
益生菌是指能促进人体健康且能在人体肠 道内繁殖的一类微生物。在酸奶中使用的有： 乳酸杆菌属: 嗜酸乳杆菌 双歧杆菌属：双歧（叉）双歧杆菌 婴儿双歧杆菌 青春双歧杆菌


5、酸奶发酵剂的要求： 目前，许多专制发酵剂的实验室使用高科技生 产出高质量的酸奶发酵剂，满足特殊风味和粘 度的需要。能达到的成品特性为： * 高粘度，低乙醛，高 pH 值。 * 低粘度，乙醛含量中等，适合于饮用酸奶等。

冷却阶段不是直接冷却至培养温度（45℃） 的原因？
凝固型酸奶，预处理的能力较大而与包装能力较小， 为了防止牛乳在较高的温度（45℃）下停留时间过 长，在那么应冷却到10℃以下，最好是5℃。待接 种后再加热至培养温度。

5.接种

5.1发酵剂的制备（适用于继代式培养菌种生 产酸奶，工厂利用几个连续的步骤将母发酵剂 培养繁殖成自己的生产发酵剂）

3.稳定剂：
稳定剂主要成分为亲水性胶体，能结合乳，它们 能增加酸奶的稠度，防止乳清析出。正常情况下，天 然酸奶不需要添加稳定剂，因为它会自然形成具有高 粘度的、结实的、稳定的胶体，在果料酸奶里可加稳 定剂，而发酵凝乳后需要巴氏杀菌的酸奶产品则必须 添加稳定剂。



常用的稳定剂有： 明胶 果胶 琼脂 变性淀粉
5.1.2. 酸乳的营养价值 1.与原料乳有关的营养价值 酸奶的生产是一个生物过程，有非常严格的 要求：原料乳、优良菌种、环境 2.酸乳特有的营养价值 (1) 减轻乳糖不耐受症 (2) 调节肠道微生物菌群平衡 (3) 降低胆固醇水平 (4) 酸乳与白内障 3.其它有待验证的特性
5.1.3 发酵剂的概念和种类
5.灌装、调味
接种后经充分搅拌的牛乳应立即连续地 灌装到零售容器中。速度要快，防止乳温的 降低。否则会延长发酵时间，并影响产品风 味。
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培养罐 片式热交换器 加香 管道混合器 包装
6.发酵
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生产型发酵剂的用量：2.5%～3% 发酵温度一般在42～43℃,这是嗜热链球菌 和保加利亚乳杆菌最适生长温度的折中值。发 酵时间一般在 3.0～3.5h。在最后的2-2.5hr 期间，产品不能遭受机械扰动，因为这时最容 易出现乳清分离。
浓缩酸乳
冷冻酸乳 充气酸乳 酸乳粉
5) 按菌种种类分类

普通酸乳 通常指仅用保加利亚乳杆菌和嗜热 链球菌发酵而得到的产品 ，除此还有 双歧杆菌酸乳 (yoghurt with bifidus)



嗜酸乳杆菌酸乳 (yoghurt with acidophilus)
干酪乳杆菌酸乳 (yoghurt with L. casei)
原料乳 预处理、 标准化
脱气、预热、浓缩
接种
冷却
杀菌
均质
灌装
发酵
冷却
后熟、贮藏
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生产发酵剂罐 缓冲罐 香料罐 混合罐器 包装 培养
1.原料乳的要求及标准化
1.1 原料乳：可使用鲜乳或乳粉（乳粉：水=1：9）复原 乳。 1.2 原料乳的卫生要求：用于酸奶生产的牛乳必须具有 最高卫生质量，细菌含量低，无阻碍酸奶发酵的物质， 牛乳不得含有抗生素，噬菌体，CIP 清洗剂残留物或 杀菌剂。不得使用患有乳房炎的牛乳,否则会影响酸乳 的风味和蛋白质的凝胶力。 1.3 原料乳的理化指标要求： 干物质含量（DM）：总乳固体不低于11.5%, 其中非脂 乳固体不低于 8.2%; 干物质的增加，尤其是蛋白质和 乳清蛋白比例的增加，将使酸奶凝固得更加结实，乳 清也不容易析出。