培训资料（教案）-05-项目五任务一普通UHT乳的生产工艺及

1、乳品加工工教案黑龙江农业经济职业学院 食品加工技术专业2014年07月制定项目五乳制品加工工艺及设备任务一 HUT乳的生产工艺及设备一、灭菌乳的概念及分类（一）概念UHT乳：即超高温灭菌乳，又称长久保鲜乳，系指以新鲜牛乳（羊乳）为原料，经净化、均质、灭菌和无菌包装或包装后再进行灭菌，从而具有较长保质期的可直接饮用的商品乳。巴氏灭菌乳与灭菌乳的区别：巴氏杀菌乳一般只杀灭乳中致病菌，而残留一定量的乳酸菌、酵母菌和霉菌；灭菌乳是杀死乳中一切微生物包括病原体、非病原体、芽孢等。（二）分类1. 按杀菌条件分类;（1）保持灭菌乳 是指物料经预先杀菌（或不杀菌）进行灌装后，在密闭容器内被加热至少110，保持

2、10min以上，然后经冷却制成的无菌产品。（2）超高温灭菌乳（UHT）是指物料在连续流动的状态下通过热交换器加热，经135以上不少于1s的超高温瞬时灭菌以达到商业无菌水平，然后在无菌状态下灌装于无菌包装容器中的产品。2. 按原辅料分（1）灭菌纯牛乳 以牛乳或复原乳为原料，脱脂或不脱脂，不添加辅料，经超高温瞬时灭菌、无菌包装或保持灭菌制成的产品。（2）灭菌调味乳 以牛乳或复原乳为原料，脱脂或不脱脂，添加辅料，经超高温瞬时灭菌、无菌包装或保持灭菌制成的产品。以上每类又分为全脂、部分脱脂、脱脂三种。二、UHT灭菌乳生产原理生产原理：是指对产品进行高温处理，以杀灭所用的微生物和耐热酶。灭菌后的产品能较

3、好的保持其中的营养成分，并能在室温下长期储存。绝对无菌在实际生产中是不可能的：并非所有的微都立即被杀死。相反：生物在受到灭菌或消毒处理时，在一定时间里仅有部分微生物被杀死，其余是则活了下来。灭菌过程每进行一次都会产生一定的灭菌效果，在加热灭菌的过程中，灭菌作用因加热时间和温度的不同而不同。例如在温度有效范围内，热处理温度每升高10，牛乳中所含细菌孢子的破坏性速度提高1130倍（枯草杆菌孢子致死Q1030，嗜热脂肪芽孢杆菌孢子致死Q1011），而牛乳中化学变化褐变速度仅提高3倍，Q103。这意味着温度越高，其灭菌效果越大，而引起的化学变化很小。温度上升对化学特性的影响及对芽孢失活的影响见图2-9

4、。当牛乳长时间处于高温下时，会形成一些化学反应产物，导致牛乳变色（褐变），并伴随产生蒸煮味和焦糖味，最终出现大量的沉淀。而在高温短时热处理中，牛乳的这些缺陷就可以在很大程度上得以避免。因此，选择正确的温度/时间组合使芽孢的失活达到满意的程度而乳中的化学变化保持在最低水平是非常重要的。 图5-1 温度上升对化学特性和芽孢失活影响的速度曲线 图5-1 牛乳加工效率和芽孢失活限制线图2-1示出了灭菌效率和褐变反应之间的关系。A线所示是能够引发牛乳褐变的时间/ 温度组合的低限；B 线所示是完全灭菌（杀灭耐热芽孢）所要求的时间/温度组合的低限。二次灭菌（罐内灭菌）和UHT 处理区域也在图中标示出来了。从

5、图中可以看出，两种加工方法在取得相同灭菌效率的同时，化学反应却存在着相当大的差别；褐变反应程度与维生素和氨基酸降解的程度差别很大。在较低的热负荷下，两种方法化学效应上的差别要小得多。所以UHT 乳比二次灭菌乳的滋味和营养价值要好。生产上超高温瞬时灭菌工艺是以150 、做为最高极限，一般都采用135150 、14s。括号内的数值（30和55）分别对应为芽孢生成菌的营养细胞的最适生长温度。一、工艺流程原料乳验收预处理超高温灭菌无菌平衡罐无菌包装贮存二、工艺要求1. 原料乳验收 用于灭菌的牛乳必须是高质量的，即牛乳中的蛋白质能经得起剧烈的热处理而不变性。为了适应超高温处理，牛乳必须至少在75的酒精浓

6、度中保持稳定，剔除由于下列原因而不适宜于超高温处理的牛乳：酸度偏高的牛乳；牛乳中盐类平衡不适当；牛乳中含有过多的乳清蛋白（白蛋白、球蛋白等），即初乳。另外，牛乳的细菌数量，特别对热有很强抵抗力的芽孢数目应该很低。2. 预处理 净乳、冷却、标准化等技术要求同巴氏杀菌乳。3. UHT灭菌 有直接加热法和间接加热法两种。（1）直接加热法 可分为直接喷射式（蒸汽喷入产品中，图2-3）和直接混注式（产品喷入蒸汽中，图2-3）。 图5-3 蒸汽喷射喷嘴 图5-4 蒸汽混注容器（2）间接加热法 热量从加热介质中通过一个间壁（板片或管壁）传送到产品中。间接加热法可分为板式加热、管式加热和刮板加热，见图2-4。

7、（3）直接加热法与间接加热法的比较 直接加热与间接加热最明显的区别是前者加热及冷却的速度较快，即UHT瞬时加热更容易通过直接加热系统来实现。图5-4 间接加热设备1. 板式换热器 2. 管式换热器 3. 刮板换热器 直接加热主要的优势在于它能加工黏度高的产品，特别是对那些不能通过板式交换器进行良好加工的产品，它不容易结垢。 直接加热的缺点是需要在灭菌后均质。无菌均质机成本高，维护要小心，尤其是要更换柱塞密封以避免其被微生物污染。 直接加热系统的结构相对较复杂。 直接加热系统的运转成本相对较高，是同等处理能力的间接加热系统的2倍，主要体现在热回收率低，水、电成本高。因此，近年来随着国家能源和水资

8、源成本的增加，间接加热法的使用更普遍。4. 无菌包装 无菌包装是生产UHT乳的一个重要过程，该过程包括包装材料或容器的灭菌，在无菌环境下灌入无菌容器中，并密封。UHT产品在非冷藏条件下具有长货架期，所以包装材料必须具有防光和防氧气作用。因此在聚乙烯塑料层之间需要有一个薄铝夹层。无菌包装系统有多种形式，可配无菌罐，也可不配无菌罐。（1）无菌罐 无菌罐用于UHT处理乳制品的中间贮存（图2-5）。无菌罐的作用主要有：如果包装机中有一台意外停机，无菌罐用于停机期间产品的贮存；几种产品同时包装，首先将一个产品贮满无菌罐，足以保证整批包装，随后，UHT设备转换生产另一种产品，并直接在包装机线上进行包装。因

9、此，在生产线上有一个或多个无菌罐，为灵活安排生产提供了方便。图5-5 配备无菌罐的无菌灌装系统（2）无菌灌装机 纸卷成型包装系统是目前使用最广泛的包装系统，包装材料由纸卷连续供给包装机，经过一系列成型过程进行灌装，封盒和切割。在这一过程中对包材的灭菌是获得无菌灌装的关键。包材的灭菌方式有多种，包括饱和蒸汽灭菌、双氧水灭菌、紫外线辐射灭菌以及双氧水与紫外线联合灭菌。对于纸或复合塑料包装系统最为广泛的是双氧水结合紫外线灭菌，一般双氧水浓度为3035。目前我国应用较多的包装形式有砖形包装（图2-6）、枕形包装和菱形包装。图5-6 无菌砖形盒制造原理示意图1. 双氧水池 2. 空气刮刀 3. 无菌腔

10、4. 空气净化装置A. 纸卷 B. 成型为纸筒 C. 灌装 D. 横向封口 E. 最后成型 F. 背缝贴上加强纸，打印日期5. 贮存 UHT灭菌乳的贮存期一般在36个月。三、典型UHT灭菌乳加工生产线1. 以管式热交换器为基础的间接加热的UHT 灭菌乳生产线 在图2-7中，原料乳首先经验收、标准化、巴氏杀菌等过程。UHT乳的加工工艺有时包含巴氏杀菌过程，因为巴氏杀菌可有效提高生产的灵活性，及时杀灭嗜冷菌，避免其繁殖代谢产生的酶类影响产品的保质期。巴氏杀菌后的乳（一般为4左右）由平衡槽经离心泵进入预热段(3a)，在这里牛乳被热水加热至75后进入均质机。通常采用二级均质，第二级均质压力为5MPa，

11、均质机合成均质效果为25MPa。均质后的牛乳进入加热段(3c)，在这里牛乳被加热至灭菌温度（通常为137），在保温管中保持4s，然后进入热回收段(3d)，在这里牛乳被盐水冷却至灌装温度。冷却后的牛乳直接进入灌装机或先进无菌贮存罐后，再进入灌装机。若牛乳的灭菌温度低于设定值，则牛乳就沿着启动冷却段(3e)返回平衡槽。加热循环热水的流程是这样的：首先热水经平衡槽、离心泵后进入预热段(3a)和热回收段(3d)，由蒸汽喷射阀注入蒸汽，调节至灭菌所需要的加热介质温度后进入加热段(3c)，热水温度通常高于产品的温度13，之后热水经中间冷却段(3b)冷却返回平衡槽。图5-7 以管式热交换器为基础的间接UHT

12、系统1. 平衡槽 2. 供料泵 3. 管式热交换器 3a. 预热段 3b. 中间冷却段 3c. 加热段 3d. 热回收冷却段 2. 3e. 启动冷却段 4. 均质机 5. 保持管 6. 蒸汽喷射类 7. 无菌缸 8. 无菌灌装在此过程中牛乳的温度变化大致如下：原料乳经巴氏杀菌后4预热至75均质75加热至137保温137盐水冷却至6（无菌贮罐6） 无菌包装6可以看出，在此灭菌过程中，牛乳不与加热或冷却介质直接接触，可以保证产品不受外界污染；另外，热回收操作可节省大量能量。2. 以板式热交换器为基础的直接蒸汽喷射加热的UHT 灭菌乳生产线，在图5-8中，由平衡槽提供的大约4的产品通过供料泵流至板式

13、热交换器的预热段，在预热至80时，产品经泵加压至约400kPa，并继续流动至环形喷嘴蒸汽注射器，蒸汽注入产品中，迅速将产品温度提升至140（400kPa的压力预防产品沸腾）。产品在UHT温度下于保持管中保温几秒钟，随后闪蒸冷却。闪蒸冷却在装有冷凝器的蒸发室中进行，由泵保持蒸发室部分真空状态。控制真空度，保证闪蒸出的蒸汽量等于蒸汽最早注入产品的量。一台离心泵将UHT 处理后的产品送入二段无菌均质机中。由板式热交换器将均质后的产品冷却至约20，并直接连续送至无菌灌装机灌装或一个无菌罐进行中间贮存以待包装。冷凝所需冷水循环由平衡槽提供，并在离开蒸发室后作经蒸汽加热器加热后预热介质。在预热中水温降至约

14、11，这样，此水可用作冷却剂，冷却从均质机流回的产品。图5-8 带有板式热交换器的直接蒸汽喷射加热的UHT 生产线1a. 牛乳平衡槽 1b. 水平衡槽 2. 供料泵 3. 板式热交换器 4. 正位移泵 5. 蒸汽喷射头6. 保持管 7. 蒸发室 8. 真空泵 9. 离心泵 10. 无菌均质机 11. 无菌罐 12. 无菌灌装图2-8 带有板式热交换器的直接蒸汽喷射加热的UHT 生产线1a. 牛乳平衡槽 1b. 水平衡槽 2. 供料泵 3. 板式热交换器 4. 正位移泵 5. 蒸汽喷射头6. 保持管 7. 蒸发室 8. 真空泵 9. 离心泵 10. 无菌均质机 11. 无菌罐 12. 无菌灌装将产品温度提升至140（400kPa的压力预防产品沸腾）。产品在UHT温度下于保持管中保温几