页数:71页文件大小:553.0 KB来源: 乳品工艺学ppt课件
本课件先讲原料乳的质量标准与验收,包括滴定酸度、比重、酒精试验等项目的测定与判定,随后进入乳制品生产常用的加工处理,分别说明牛奶分离的目的与原理、热处理目的与加热引起的变化、加热强度,以及均质的原理与影响。
第三节原料乳的质量标准及验收
本节内容见后续各页。
读数是以鲜乳液面的最上端所示刻度为准,在读取数值时应迅速,在比重计放入后静止即刻进行读数。如果放置时间过长,由于脂肪球上浮,使鲜乳上层中脂肪增多,而下层脂肪减少,使比重计球部的比重增大,所测数值也偏高。测定最好在10—20℃范围内进行,倒入鲜乳时不要泡沫过多,否则密度变小,比重降低。
(1)细菌检查
该法除可间接迅速地查明细菌数外,对白血球及其它细胞的还原作用也敏感。因此,还可检验异常乳(乳房炎乳及初乳或末乳)。
稀释倾注平板法
平板培养计数是取样稀释后,接种于琼脂培养基上,培养24h后计数,测定样品的细菌总数。该法测定样品中的活菌数,测定需要时间较长。
直接镜检法(费里德氏法)
(2)细胞数检验
正常乳中的体细胞,多数来源于上皮组织的单核细胞,如有明显的多核细胞出现,可判断为异常乳。常用的方法有直接镜检法(同细菌检验)或加利福尼亚细胞数测定法(GMT法)。GMT法是根据细胞表面活性剂的表面张力,细胞在遇到表面活性剂时,会收缩凝固。细胞越多,凝集状态越强,出现的凝集片越多。
(3)抗生物质残留量检验
乳成份的测定
近年来随着分析仪器的发展,乳品检测方法出现了很多高效率的检验仪器。采用光学法来测定乳脂肪、乳蛋白、乳糖及总干物质,并已开发使用各种微波仪器。
(1)微波干燥法测定总干物质(TMS检验)
通过2450MHZ的微波干燥牛奶,并自动称量、记录乳总干物质的重量,测定速度快,测定准确,便于指导生产。
(2)红外线牛奶全成分测定
通过红外线分光光度计,自动测出牛奶中的脂肪、蛋白质、乳糖三种成份。红外线通过牛奶后,牛奶中的脂肪、蛋白质、乳糖的不同浓度,减弱了红外线的波长,通过红外线波长的减弱率反应出三种成份的含量。该法测定速度快,但设备造价较高。
第七章乳制品生产常用的加工处理
第一节乳的离心
一、牛奶分离的目的
在乳制品生产中离心(Centrifugation)分离的目的主要是得到稀奶油和/或甜酪乳、分离出甜奶油或乳清、对乳或乳制品进行标准化以得到要求的脂肪含量。另一个目的是清除乳中杂质,主要是脏的颗粒、白细胞等。离心分离也用于除去细菌和它们的芽孢(“除菌”)。
二、分离
图7-1 不同大小脂肪球的上浮速度
(4)脂肪球的大小分布根据分离机的构造、操作条件、乳的性质,通过离心而保持不分离的脂肪球的临界直径约0.7μm。所以,以小脂肪球存在的量对分离效果至关重要。另外,乳中还有一些非球状脂肪(约0.025%)。总之,45℃时,通常分离乳中脂肪含量为0.04%~0.05%。
(5)温度温度会影响ηp,也影响ρf,ρp,并对d稍微有些影响。这些变量一起成为一个有效的因素。如果乳要在低温下如4℃分离,需要使用特殊构造的分离机,经分离机得到的脱脂乳脂肪含量多数在0.07%~0.1%。
从经济的角度来看,最好是连续标准化(见图7-2):混浊度和密度的测定法可用于确定脂肪含量、密度;折射指数可用于干物质含量,也可用红外线测量,例如确定乳粉中水分含量。在连续标准化中,大多数测量信号放大可控制调节阀的位置,例如在稀奶油或蒸汽供应管道中的阀;用这种方法调节所要求的含量。为了完成标准化,必须掌握原料乳中混浊度和脂肪含量之间的关系、密度和干物质含量之间的关系,这是因为这些关系并不总是相同的。因为调整时极易出现巨大波动,所以在线调节起来很困难。根据体积流量以及浓度变化的测量,经常采取双重调节。
图7-2 脂肪标准化过程
第二节乳的热处理
所有液体乳和乳制品的生产都需要热处理。这种处理主要目的在于杀死微生物和使酶失活,或获得一些变化,主要为化学变化。这些变化依赖热处理的强度,即加热温度和受热时间。但热处理也会带来不好的变化,例如褐变、风味变化、营养物质损失、菌抑制剂失活和对凝乳力的损害,因此必须谨慎使用热处理。
一、热处理目的
1.保证消费者的安全热处理主要杀死如结核杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、李斯特菌等病原菌,及进入乳中的潜在病原菌、腐败菌,其中很多菌耐高温。
形成产品的特性
如(1)乳蒸发前加热可提高炼乳杀菌期间的凝固稳定性;(2)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;(3)获得酸奶的理想粘度;(4)促进乳在酸化过程中乳清蛋白和酪蛋白凝集。
二、加热引起的变化
加热处理综合变化
乳中一些微生物在热处理过的乳中生长较快,这是因为细菌抑制剂如乳过氧化物酶-H202-CNS和免疫球蛋白钝化失活。此外,一定条件下热处理可以产生某些物质促进一些菌生长,相反抑制另一些菌生长。所有这些变化很大在程度上都取决于加热的强度。
乳的热凝固是一个非常复杂的现象,这是因为一些互相作用和条件起了作用。最重要的因素就是pH值,乳的初始pH值对热凝固时间有相当大的影响,即pH值越低,发生凝固的温度越低。在温度保持不变的条件下,凝结速率随pH值的降低而增加。凝聚往往不可逆,即pH值增加不能使形成的凝聚再分散。加热过程中乳pH值的最初降低主要是由磷酸钙沉淀引起的,进一步的降低是由于乳糖产生甲酸。
实际上,乳很少产生热凝固问题,但浓缩乳如炼乳在杀菌过程中会凝固。尽管乳与炼乳在热处理过程中大部分的反应机制相同,但二者之间的结果有很大区别。在原料奶没经预热的炼乳中,乳清蛋白处于自然状态,经过120℃加热,乳清蛋白开始变性并且在酸性范围内强烈聚合,因为乳清蛋白浓度高(它们已被浓缩),酪蛋白胶束与乳清蛋白形成胶体结合。在用预热过的乳制成的炼乳中,乳清蛋白已经变性并与酪蛋白胶束结合,在乳预热过程中,不形成胶体化是因为乳清蛋白浓度太低,而在炼乳中不发生胶化是因为乳清蛋白已经变性了。
此外,在炼乳中pH值由6.2上升到6.5,稳定性也随之增加,原因与鲜乳一样是因Ca2+活性降低的缘故。在pH值>7.6时,炼乳稳定性降低,其原因是由于酪蛋白胶粒к-酪蛋白脱落引起的,结果没有к-酪蛋白的胶束对Ca2+敏感性增加,而炼乳中盐浓度比液态乳的要高,因此造成炼乳的不稳定。
三、加热强度
1、加热强度对乳的影响加热强度取决于加热的持续时间和温度。根据微生物的杀死和酶的钝化将热处理划分不同强度(如图7-3)。
(1)预热杀菌(Thermalizatio
(2)低温巴氏杀菌(Low pasteur
(4)灭菌(Sterilization)
这种热处理能杀死所有微生物包括芽胞,通常采用110℃,30min(在瓶中灭菌),130℃,2~4s或145℃,1s。后两种热处理条件被称为UHT(超高温瞬时灭菌)。热处理条件不同产生的效果是不一样的,110℃,30min加热可钝化所有乳固有酶,但是不能钝化所有细菌脂酶和蛋白酶;产生严重的美拉德反应,导致棕色化;形成灭菌乳气味;损失一些赖氨酸;维生素含量降低;引起包括酪蛋白在内的蛋白质相当大的变化;使乳pH值大约降低了0.2个单位;而UHT处理则对乳没有破坏。
灭菌范围热处理时间温度图7-3热处理强度对乳的影响
⑴微生物即便是一个菌株的抗热性也会改变,这可能是因为活菌的基因改变了。除此之外,还可能因为单细胞在不同条件下生长。一般来说,在加热时对热最敏感的细胞将首先被杀死,因此剩下的在抗热性上就提高了。
⑵短时加热牛奶有时会增加菌落数。注意菌落数被定义为每毫升中形成的菌落单位是很重要的。因为加热器中的对流作用,以聚集状态存在的微生物会被分散成单细胞,因此菌落数增加。
⑶能杀死一种微生物的繁殖体的热处理并不一定使其芽胞的死亡,甚至能促使产生芽胞。例如,污染了芽胞杆菌的牛乳在70℃下保持30min,可使所有微生物繁殖体被杀死,但不包括芽胞,仍能使乳腐败。
抵抗乳中酶活性的有效方法是进行足够的热处理。而多数细菌的酶因为有很强的抗热性不能通过一般热处理而被充分地灭活。因此,切实可行的方法是去阻止有关细菌的生长。
第三节乳的均质
二、稳定脂肪的均质原理
图7-4 乳的均质均质后产品均质后产品均质前原料
均质后的脂肪形成细小的球体,新形成的表面膜主要由胶体酪蛋白和乳清蛋白质组成,其中一些酪蛋白胶束存在于层内,而大多数或多或少延伸出来形成胶束断层或次级胶束层。因均质后脂肪球的大部分表面被酪蛋白覆盖(大约90%,在还原乳中占100%),使脂肪球具有象酪蛋白胶束一样的性质。任何使酪蛋白胶束凝聚的反应因素如凝乳、酸化或高温加热都将使均质后脂肪球凝集。
二段均质后脂肪分布一段均质后脂肪分布均质前脂肪分布图7-5 均质前后乳中脂肪球的变化
(2)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。
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。
目前生产中采用二段均质机,其中第一段均质压力大(占总均质压力的2/3),形成的湍流强度高是为了打破脂肪球;第二段的压力小(占总均质压力的1/3),形成的湍流强度很小不足以打破脂肪球,因此不能再形成新的团块,但可打破第一段均质形成的均质团块。
图7-6 不同均质条件下脂肪球的分布脂肪球的半径(μm)脂肪球的含量(%)均质压力为250bar均质压力为100bar未均质
可以通过测定均质指数来检查牛奶的均质效果,把奶样在4℃和6℃的温度下保持48h。然后测定在上层(容量的1/10)和下层(容量的9/10)中的含脂率。上层与下层含脂率的百分比差数,除以上层含脂率数即为均质指数。例如,上层的含脂率为3.3%,下层为3.0%均质指数将为:
均质奶的均质指数应在1~10的范围之内。均质后的脂肪球,大部分在1.0 μm以下。均质的效果,也可以用显微镜、离心、静置等方法来检查,通常用显微镜检查比较简便。
四、均质对乳其它方面的影响
含有解脂酶的均质乳大大增加了脂肪分解,均质后原料乳在几分钟内就可酸败,这可以解释为解脂酶能够渗透由于均质而形成的膜,但不能渗透天然(乳脂肪球)膜中。因此应避免均质生牛奶,或者把均质后的乳迅速巴氏杀菌以使解脂酶失活。
由于在均质机中乳可能被细菌污染,因此常在巴氏杀菌前均质。此外,应避免均质后的乳与原料乳的混合,以防脂肪被分解。另外,均质乳还表现出如下特性:颜色变白、易于形成泡沫、易于脂肪自然氧化、脂肪球失去冷却条件下凝固起来的能力。这是由于均质(在非常低的压力——1MPa就足够了)后凝集素失活而非脂肪球变化引起,。细菌(如乳酸菌等)的凝集素也能失活,但需更高的压力如10MPa。
为节约能源和机械有时采用部分均质(生产能力大的均质机非常昂贵而且耗能多),即乳先被分成脱脂乳和稀奶油,稀奶油被均质后再与分离出的乳混合。
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