培训材料中级工项目五任务二巴氏杀菌乳生产工艺及设备课件

1、项目五 乳制品加工工艺及设备【教学目标】1. 通过本项目的学习，掌握常用乳品加工工艺及设备的使用方法。任务二Task巴士杀菌乳生产工艺及设备3*1 巴氏杀菌乳的概念及分类 巴氏杀菌乳（Pasteurised milk），又称巴氏消毒乳或市售乳（Marke milk），它是以新鲜牛乳为原料，经过净化、标准化、均质、杀菌、冷却、灌装，直接供给消费者饮用的液体产品。 分类：按杀菌条件可将巴氏杀菌乳分为两类：低温长时杀菌（LTLT）乳和高温短时杀菌（HTST）乳；按脂肪含量，可分为全脂乳、低脂乳、脱脂乳；按风味可分为，有草莓、巧克力、果汁等调味乳或强化乳。一 基础知识*2 乳的标准化 为了使产品符合要

2、求，乳品中脂肪与无脂干物质含量要求保持一定比例。但是原料乳中脂肪与无脂干物质的含量随乳牛品种、地区、季节和饲养管理等因素不同而有较大的差别。因此，必须调整原料乳中脂肪和无脂干物质之间的比例关系，使其符合制品的要求。一般把该过程称为标准化。 如果原料乳中脂肪含量不足时，应添加稀奶油或分离一部分脱脂乳；当原料乳中脂肪含量过高时，则可添加脱脂乳或提取一部分稀奶油。标准化在贮乳罐的原料乳中进行或在标准化机中连续进行。一 基础知识*2 乳的标准化（1）标准化的原理 以处理100kg，含脂率为4%的全脂乳的图例说明。要求是生产出脂肪含量为3%的标准化乳和脂肪含量为40%的多余奶油的最适宜量。 100kg的

3、全脂乳分离出含脂率0.05%的脱脂乳90.1kg，含脂率为40%的稀奶油9.9kg。在脱脂乳中必须加入含脂率为40%的稀奶油7.2kg，才能获得含脂率为3%的乳97.3kg，剩下9.9-7.22.7kg含脂率为40%的稀奶油。一 基础知识*2 乳的标准化（2）标准化的基本计算方法 乳制品中脂肪与无脂干物质间的比值，取决于标准化后乳中脂肪与无脂干物质之间的比值，而标准化后乳中的脂肪与无脂干物质之间的比值，取决于原料乳中脂肪与无脂干物质之间的比例。若原料乳中脂肪与无脂干物质之间的比值不符合要求，则对其进行调整，使其比值符合要求。一 基础知识*2 乳的标准化若设： F原料乳中的含脂率（）； SNF原

4、料乳中无脂干物质含量（）； F1标准化后乳中的含脂率（）； SNF1标准化后乳中无脂干物质含量（）； F2乳制品中的含脂率（）； SNF2乳制品中无脂干物质含量（）。一 基础知识*2 乳的标准化 在生产上，通常用比较简便的皮尔逊法进行计算，其原理是：设原料乳中的含脂率为F，脱脂乳或稀奶油的含脂率为q，按比例混合后乳（标准化乳）的含脂率为F1，原料乳的数量为X，脱脂乳或稀奶油量为Y时，对脂肪进行物料衡算，则形成下列关系式，即：原料乳和稀奶油（或脱脂乳）的脂肪总量等于混合乳的脂肪总量。一 基础知识*2 乳的标准化 在又因在标准化时添加的稀奶油（或脱脂乳）量很少，标准化后乳中干物质含量变化甚微，标准

5、化后乳中的无脂干物质含量大约等于原料乳中无脂干物质含量，即： 若F1F，则加稀奶油调整；若F1F，则加脱脂乳调整。一 基础知识*3 均质在强力的机械作用下（16.720.6MPa）将乳中大的脂肪球破碎成小的脂肪球，均匀一致地分散在乳中，这一过程称为均质。均质可防止脂肪球上浮。图2-2为均质前后脂肪球大小的变化。一 基础知识*3 均质（1）均质的意义 牛乳在放置一段时间后，有时上部分会出现一层淡黄色的脂肪层，称为“脂肪上浮”。就其原因主要是因为乳脂肪的相对密度小（0.945）、脂肪球直径大，容易聚结成团块。脂肪上浮影响乳的感官质量，所以原料乳在经过验收、净化、冷却、标准化等处理之后，必须进行均质

6、处理。均质后的脂肪呈数量更多的较小的脂肪球颗粒而均匀一致地分散在乳中，同时增加了光线在牛乳中折射和反射的机会，使得均质乳的颜色更白。一 基础知识*3 均质 自然状态的牛乳，其脂肪球大小不均匀，变动于12um之间，一般为25um。如经均质，脂肪球直径可控制在1um左右，这时乳脂肪表面积增大，浮力下降，乳可长时间保持不分层，且不易形成稀奶油层脂肪，也就不易附着在贮乳罐的内壁和盖上。另一方面，经均质后的牛乳脂肪球直径减小，脂肪均匀分布在牛乳中，其它的维生素A和维生素D也呈均匀分布，促进了乳脂肪在人体内的吸收和同化作用。 经过均质化处理的牛乳具有新鲜牛乳的芳香气味，同非均质化牛乳相比较，均质化以后的牛

7、乳防止了由于铜的催化作用而产生的臭味，这是因为均质作用增大了脂肪表面积所致。一 基础知识*3 均质 均质后的牛乳也呈现出一些不足：对阳光、解脂酶等敏感，有时会产生金属腥味；蛋白质的热稳定性降低。 在巴氏杀菌乳的生产中，一般均质机的位置处于杀菌机的第一热回收段；在间接加热的UHT灭菌乳生产中，均质机位于灭菌之前；在直接加热的UHT灭菌乳生产中，均质机位于灭菌之后，因此应使用无菌均质机。一 基础知识*3 均质（2）均质的原理 均质作用是由三个因素协调作用而产生的（图2-3）。 牛乳以高速度通过均质头中的窄缝对脂肪球产生巨大 的剪切力，此力使脂肪球变形、伸长和粉碎。 牛乳液体在间隙中加速的同时，静压

8、能下降，可能降 至脂肪的蒸汽压以下，这就产生了气穴现象，使脂肪 球受到非常强的爆破力。 当脂肪球以高速冲击均质环时会产生进一步的剪切一 基础知识*（一）工艺流程 原料乳的验收过滤、净化标准化均质杀菌冷却灌装冷藏（二）加工过程中的操作要求 1. 原料要求：原料乳的质量对产品的质量有很大的影响，乳品厂收购鲜乳时必须选用质量优良的原料乳。需经过感官指标、理化指标、微生物指标的检验。在巴氏杀菌乳的生产中不能用复原乳。 2. 预处理（过滤、净化、脱气） （1）过滤、净化 原料乳验收后必须过滤、净化，以去除乳中的机械杂质、上皮细胞等，并减少微生物数量。过滤法是在受乳槽上装过滤网并铺上多层纱布，也可在乳的输

9、送管道中连接一个过滤套或在管路的出口一端安放一布袋进行过滤。进一步过滤则使用双筒过滤器或双联过滤器。离心净乳法是利用离心净乳机进行净乳，同时还能除去乳中的乳腺体细胞和某些微生物。此方法可以显著提高净化效果，有利于提高制品质量，净化后的乳应迅速冷却到24贮存。二 加工工艺* （2）脱气 牛乳刚挤出时每升含有大约5056cm3的气体，经过贮存、运输、计量、泵送后，一般气体含量在10以上。对牛乳加工有不利的影响：影响牛乳计量的准确度，影响分离和分离效果，影响标准化的准确度，促使发酵乳中的乳清析出。 带有真空脱气罐（图2-4）的牛乳处理工艺是更合理的。工作时，将牛乳预热至68后，泵入真空脱气罐，则牛乳

10、温度立即降到60，这时牛乳中的空气和部分水分蒸发到罐顶部，遇到罐冷凝器后，蒸发的水分冷凝回到罐底部，而空气及一些非冷凝气体（异味）由真空泵抽吸排除。脱气后的牛乳在60条件下进行分离、标准化、均质，然后进入杀菌工序。二 加工工艺*3. 标准化 常用的标准化方法有三种：即预标准化、后标准化、直接标准化。这三种方法的共同点是：标准化之前的第一步必须把全脂乳分离成脱脂乳和稀奶油。 （1）预标准化 是指在杀菌之前进行标准化。 （2）后标准化 是指在巴氏杀菌后进行标准化。上述两种方法都需要使用大型的、笨重的混合罐，分析和调整都很费工，因此近年来越来越多地使用直接标准化。二 加工工艺* （3）直接标准化 是

11、将全脂乳加热至5565，然后，按预先设定好的含脂率，分离出脱脂乳和稀奶油，把来自分离机的定量稀奶油立即在管道系统内重新与脱脂乳定量混合，以得到所需含脂率的标准乳。多余的稀奶油会流向稀奶油巴氏杀菌机（图2-5）。二 加工工艺*二 加工工艺直接标准化的特点为：快速、稳定、精确、与分离机联合运作、单位时间处理量大。*4. 均质 均质是通过均质机来完成，均质机是带有背压装置的一个高压泵。均质机上可以安装一个均质装置或安装两个串联的均质装置，因此得名一级均质和二级均质。 一般采用二级均质（二段式），即第一级均质使用较高的压力（16.720.6MPa），目的是破碎脂肪球；第二级均质使用低压（3.44.9M

12、Pa），目的是分散已破碎的小脂肪球，防止黏连。脂肪球经一级和二级均质后破裂的情况见图2-6。均质前需要进行预热，达到6065，这是因为均质温度高，形成的黏化现象就少，而低温下均质产生黏化乳现象较多。二 加工工艺*5. 杀菌 巴氏杀菌的主要目的是杀死原料乳中病原性的微生物，确保产品食用过程中的安全性，同时使乳的营养成分破坏程度最小，保证乳的新鲜口感和营养价值高的特点。杀菌方法有低温长时杀菌法（LTLT法，6265，30mim）和高温短时杀菌法（HTST法，7275，15s杀菌，或经7585，1520s杀菌）。LTLT法无法实现连续化生产，而HTST法可以进行连续、大规模生产，目前广为使用。二 加

13、工工艺*HTST法杀菌 目前广泛使用的设备是板式热交换器，加热介质是蒸汽或热水。板式热交换器由许多薄的金属型板平行排列而成。型板（传热薄板）由水压机冲压成型，表面有波纹，如平行波纹、交叉波纹等。这样，增加了换热器的传热面积，也增加了液体的湍流作用，可减少堵塞。 加热介质和液体物料就在薄板两侧交替流动，因此，板式热交换器升温和降温速度都很决。加热介质和液体物料之间的温差小，适合于热敏感性产品。 板式热交换器的热量是可以回收的，因此能耗小。当牛乳进入热交换器，首先用已经受热的牛乳进行预热；接着进一步用热水加热，并在保温区流动，以保证足够的加热时间；然后用进入的冷牛乳进行冷却，最后经过冷水（或制冷剂

14、）再进一步冷却。图2-7给出了板式热交换器的结构和液体通过交换器的路径。由图2-7可见，板式热交换器是由不同区域组成，包括热回收区、加热区、保温区和冷却区，每一个区域由许多薄板组成。二 加工工艺*6. 冷却 杀菌后的牛乳虽然大部分微生物都已消灭，但在后续的操作中仍有被污染的可能，因此应尽快冷却至4，冷却速度越快越好，从而抑制残存细菌的生长繁殖，延长牛乳的保质期。另外还有一个原因是磷酸酶激活的问题。磷酸酶对热敏感，不耐热，易钝化（63、20min即可钝化），但其活力受抑制因子和活化因子的影响。 抑制因子在60、30min或72、15s的杀菌条件下不被破坏，所以能抑制磷酸酶恢复活力，而在82130

15、加热时抑制因子被破坏，而活化因子在82130能保持下来，因而能促进已钝化的磷酸酶再恢复活性。所以巴氏杀菌乳在杀菌灌装后必须立即置4以下冷藏。二 加工工艺*6. 冷却 当今广泛应用的有三种类型的热交换器：板式热交换器（见图5-7和5-8）、管式热交换器（图5-9和5-10）、刮板式热交换器（见图5-11）二 加工工艺*6. 冷却 当今广泛应用的有三种类型的热交换器：板式热交换器（见图5-7和5-8）、管式热交换器（图5-9和5-10）、刮板式热交换器（见图5-11）二 加工工艺*6. 冷却 当今广泛应用的有三种类型的热交换器：板式热交换器（见图5-7和5-8）、管式热交换器（图5-9和5-10）

16、、刮板式热交换器（见图5-11）二 加工工艺*6. 冷却 当今广泛应用的有三种类型的热交换器：板式热交换器（见图5-7和5-8）、管式热交换器（图5-9和5-10）、刮板式热交换器（见图5-11）二 加工工艺*7. 灌装 灌装的目的主要是为了便于销售，防止外界杂质混入成品中，防止微生物再污染，保存风味，防止吸收外界气味而产生异味，防止维生素等成分损失。目前市场上最常见的包装形式有以下几种：（1）玻璃瓶 玻璃瓶是传统的巴氏杀菌包装，具有环保、能重复使用、成本较低的特点。但是不便携带、分量重、易漏奶、易破碎，只能在乳品生产企业本地区附近使用。（2）塑料瓶 塑料瓶有多层共挤和单层材质两种结构的高密度

17、聚乙烯瓶以及聚丙烯瓶，易携带、保质期长、易贮存。（3）塑桶 塑桶是大容量包装，适合家庭消费。桶装奶档次较高，同时具有价格优势。巴氏杀菌保证了纯正口味，是一种有前景的包装。二 加工工艺*（4）复合塑膜袋 此种包装品种多，性能各异，占据了主要的中、低端乳品包装市场。百利包、芬包、万容包等均是此类产品。三层黑白膜包装袋，价格低，保质期短；五层黑白膜包装袋，价格较高，保质期达90d；K涂共挤膜包装袋，价格适中，保质期长；镀铝复合膜袋，价格较低，保质期长。（5）纸杯 纸杯（新鲜杯）包装与瓶装、袋装相比，产品更卫生。特点是美观时尚，容量较小，适合一次喝完；材料易吸收，撕去盖膜，可微波加热；10以下可保存5

18、d，是一种保鲜包装。（6）屋顶盒 典型产品为国际纸业生产的新鲜屋，为纸塑结构。屋顶型纸盒包装有其独到的设计、材质及结构，可防止氧气、水分的进出，对外来光线有良好的阻隔性；可保持盒内牛乳的鲜度，有效保存牛乳中丰富的维生素A和维生素B。近年来，在国内冷链系统不断完善的基础上，屋顶型保鲜包装系统在我国市场的销售量有了很大幅度的提升。屋顶盒保质期7d10d，需冷藏，可微波炉直接加热，卫生及环保性好，货架展示效果好，便于开启和倒取。二 加工工艺*8. 冷藏 巴氏杀菌产品的特点决定其在贮存和销售过程中必须保持冷链的连续性，尤其是从乳品厂到商店的运输过程及产品在商店的贮存过程是冷链两个最薄弱环节。在26条件

19、贮存时，巴氏杀菌乳的保质期可在1周左右。二 加工工艺*（三）CIP自动清洗 CIP清洗是指在不拆卸、不挪动机械装置的情况下，利用高浓度的清洗剂溶液，将与食品（牛奶等）能接触到的设备表面进行清洗的清洗方式。CIP清洗是乳品生产厂保证产品质量的重要一环。众所周知，在乳制品生产过程中，乳及其制品会不可避免地残留在设备表面及管壁上，由于乳及其制品是非常好的微生物营养物质，若不及时清洗，必然会导致微生物大量繁殖，形成生产中的污染源。如果使用被污染的设备进行生产必将给对产品质量带来严重后果，比如细菌数大量增加，残留腐败物进入产品中，直接影响产品质量，造成细菌超标，保质期缩短，风味残缺，感官指标下降等严重的

20、质量问题。 目前解决清洗问题的最佳方案就是使用CIP 清洗系统为了提高CIP的清洗效率，企业一般采用CIP自动清洗系统，自动CIP(cleaning in place)就地清洗系统是用来对乳品、饮料加工生产线和灌装设备进行自动清洗的专用设备，可提供酸洗，碱洗以及热洗三个程序，并且可自动设置酸液，碱液浓度以及热水的温度。二 加工工艺*（三）CIP自动清洗 CIP清洗是指在不拆卸、不挪动机械装置的情况下，利用高浓度的清洗剂溶液，将与食品（牛奶等）能接触到的设备表面进行清洗的清洗方式。CIP清洗是乳品生产厂保证产品质量的重要一环。众所周知，在乳制品生产过程中，乳及其制品会不可避免地残留在设备表面及管

21、壁上，由于乳及其制品是非常好的微生物营养物质，若不及时清洗，必然会导致微生物大量繁殖，形成生产中的污染源。如果使用被污染的设备进行生产必将给对产品质量带来严重后果，比如细菌数大量增加，残留腐败物进入产品中，直接影响产品质量，造成细菌超标，保质期缩短，风味残缺，感官指标下降等严重的质量问题。 目前解决清洗问题的最佳方案就是使用CIP 清洗系统为了提高CIP的清洗效率，企业一般采用CIP自动清洗系统，自动CIP(cleaning in place)就地清洗系统是用来对乳品、饮料加工生产线和灌装设备进行自动清洗的专用设备，可提供酸洗，碱洗以及热洗三个程序，并且可自动设置酸液，碱液浓度以及热水的温度。

22、二 加工工艺*1. CIP清洗的作用机理 利用大流量泵，泵以冷热水及酸碱液进行强烈循环，或由特殊的喷淋冲刷装置使洗液高速均匀喷淋或冲刷被清洗物的表面，使之达到物理、化学和微生物学的清洗。 常用的洗涤剂有酸、碱洗涤剂和灭菌洗涤剂。 酸、碱洗涤剂的优点有：能将微生物全部杀死；去除有机物效果较好。缺点有：对皮肤有较强的刺激性；水洗性差。 灭菌剂的优点有：杀菌效果迅速，对所有微生物有效；稀释后一般无毒；不受水硬度影响；在设备表面形成薄膜；浓度易测定；易计量；可去除恶臭。缺点有：有特殊味道；需要一定的储存条件；不同浓度杀菌效果区别大；气温低时易冻结；用法不当会产生副作用；混入污物杀菌效果明显下降；洒落时

23、易沾污环境并留有痕迹。 酸碱洗涤剂中的酸是指12硝酸溶液，碱指13氢氧化钠在6580使用。灭菌剂为经常使用的氯系杀菌剂，如次亚氯酸钠等。二 加工工艺*1. CIP清洗的作用机理 热能在一定流量下，温度越高，黏度系数越小，雷诺数（Re）越大。温度的上升通常可以改变污物的物理状态，加速化学反应速度，同时增大污物的溶解度，便于清洗时杂质溶液脱落，从而提高清洗效果、缩短清洗时间。 运动能的大小是由Re来衡量的。Re的一般标准为：从壁面流下的薄液，槽类Re200，管类Re3000，而Re30000效果最好。 水的溶解作用，水为极性化合物，对油脂性污物几乎无溶解作用，对碳水化合物、蛋白质、低级脂肪酸有一定的溶解作用，对电解质及有机或无机盐的溶解作用较强。机械作用由运动而产生的作用，如搅拌、喷射清洗液产生的压力和摩擦力等。二 加工工艺*2. 清洗效果的影响因素 采用CIP自动清洗要去除牛奶生产线中的污垢，并达到杀菌消毒的目的。要注意控制好如下几个操作条