第5章 发酵乳制品生产技术

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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 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
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。
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
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)
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
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%.
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。
1 培养罐 2 片式热交换器 3 加香 4 管道混合器 5 包装
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。 * 饮用型——类似搅拌型,但包装前凝块被“分
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 ℃ 。
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。
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%。
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。
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) 果料酸乳 (yoghurt with fruit) 复合型或营养健康型酸乳
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 : 酸乳就是在保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的作用
常用的稳定剂有:
明胶
果胶
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 琼脂
变性淀粉
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。
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)。
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
1 生产发酵剂罐 2 缓冲罐 3 香料罐 4 混合罐器 5 包装 6 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。
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)
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
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、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:
6.发酵
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。
混合培养室和冷却隧道
发酵终点的判断
• 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。
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。
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
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。
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。
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。
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
(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
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
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
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。
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
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
3)按原料中脂肪含量分类 据 GB2746-1999 规定 :
纯酸牛奶
调味酸牛奶、果料酸牛奶
全脂 部分脱脂 脱脂 全脂 部分脱脂 脱脂
≥3.1 1.0-2.0 ≤0.5 ≥2.5 0.8-1.6 ≤0.4
4)按发酵后的加工工艺分类
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
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
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。
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