项目发酵乳制品

项目一发酵乳饮料加工技术第一节发酵乳饮料生产技术发酵乳制品和酸奶的起源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。近代酸奶引起全球的关注和发展：保加利亚长寿村的科学发现乳酸菌保健作用的发现酸奶的特点及其营养保健作用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乳酸菌生长的要求：抗生素、乳糖利用酸奶产品的要求：凝乳、风味益生菌一发酵酸奶及乳酸菌饮料的概念1.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。2.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。3.乳酸菌的定义：能分解乳糖产生乳酸的一大类细菌的总称。二酸乳的分类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(naturalyoghurt)加糖酸乳(sweetenyoghurt)调味酸乳(flavoredyoghurt)果料酸乳(yoghurtwithfruit)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≥3.11.0-2.0≤0.5≥2.50.8-1.6≤0.44、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(yoghurtwithbifidus)嗜酸乳杆菌酸乳(yoghurtwithacidophilus)干酪乳杆菌酸乳(yoghurtwithL.casei)三发酵剂的概念和种类1.概念：酸奶生产中发酵剂(starterculture)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(Streptococcusthermophilus)和嗜热链球菌(Lactobacillusbugaricus)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：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。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原料乳预处理、标准化脱气、预热、浓缩均质杀菌冷却接种发酵冷却后熟、贮藏灌装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。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%。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。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：20～25MPa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℃。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）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%.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。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。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搅拌发酵贮藏灌装冷却原料乳预处理、标准化脱气、预热、浓缩均质杀菌冷却接种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）。2.冷却破乳2.1冷却目的：在培养的最后阶段，已达到所需的酸度时（pH4.2～4.5），酸奶必须迅速降温，这样可以暂时阻止酸度的进一步增加。同时为确保成品具有理想的粘稠度，对凝块的机械处理必须柔和。2.2冷却方法：搅拌型酸乳可以采用间隙冷却(用夹套)或连续冷却(管式或板式冷却器)。夹套冷却:利用发酵罐的搅拌桨搅拌，同时夹套中通入冷水冷却，搅拌速度不应超过48r/min,从而使凝乳组织结构的破坏减小到最低限度，以保持成品具有理想的粘稠度。连续冷却：冷却是在具有特殊板片的板式热交换