植物蛋白饮料

关于植物蛋白饮料第1页，课件共49页，创作于2023年2月学习目的和要求通过本章的学习，应掌握植物蛋白饮料和含乳饮料的基本概念与特点、生产原理及关键技术问题、生产工艺，具备开发新产品的能力。了解其他植物饮料的生产工艺。

第2页，课件共49页，创作于2023年2月第一节蛋白饮料基本概念一、概念蛋白饮料由蛋白质(植物蛋白或动物蛋白)、脂肪(植物油脂或动物油脂)、糖类、食用纤维(水溶性或水不溶性)、淀粉类、维生素类(水溶性或油溶性)、矿物质类等物质组成的营养性饮料。第3页，课件共49页，创作于2023年2月蛋白饮料特点：客观不稳定的分散体系。蛋白质及果肉、纤维素等微粒形成的悬浮液；“脂肪＋水＋乳化剂”的乳状液；以糖类、盐类形成的真溶液；质量问题：油层上浮(环斑现象)──油水分离絮凝──蛋白质部分聚集，可逆凝结──蛋白质沉淀，油滴聚集，不可逆解决方法：适量乳化剂、增稠剂、品质改良剂等，保持稳定。第4页，课件共49页，创作于2023年2月二、蛋白饮料分类植物蛋白饮料

(植物性)

蛋白饮料乳饮料

(动物性)果汁乳饮料

咖啡乳饮料

巧克力乳饮料

蛋奶饮料(中性)调制乳饮料乳酸发酵乳:酸奶(凝固型、搅拌型)

双歧杆菌酸奶

酒精发酵乳：酸奶酒

乳酸菌饮料：活菌型、杀菌型发酵乳饮料(酸性)原汁饮料：纯豆浆

调制饮料：果味豆奶、椰汁、杏仁露

发酵型饮料：酸豆奶第5页，课件共49页，创作于2023年2月第二节植物蛋白饮料

植物蛋白饮料是以大豆、花生、核桃、山杏仁、绿豆、椰子、芝麻等植物性原料，经磨浆、浸提、过滤、均质等工序，调配制成的蛋白饮品。产品口味鲜香独特，富含蛋白质和氨基酸，适量的不饱和脂肪酸，且药食兼备，因而深受消费者欢迎和喜爱。一、基本原理特点：客观不稳定的分散体系。

●蛋白质及果肉微粒形成的悬浮液；

●“脂肪＋水＋乳化剂”的乳状液；

●以糖类、盐类形成的真溶液。第6页，课件共49页，创作于2023年2月油+水→混合降低表面张力→稳定均匀的乳状液

↑乳化剂

表面自由能取决于表面积和表面张力。第7页，课件共49页，创作于2023年2月一、基本原理第8页，课件共49页，创作于2023年2月常用乳化剂的HLB值

第9页，课件共49页，创作于2023年2月二、工艺流程（以大豆为例）

大豆→清洗→脱皮→浸泡→磨浆→浆渣分离→真空脱臭→调制→均质→杀菌→灌装→包装→成品丹麦奶制品承包公司—豆乳生产工艺流程大豆→预清理→脱皮→后清理→浸泡→磨碎→分离→脱臭→调制→均质→冷却贮藏→超高温杀菌→包装→成品日本精研舍株式会社—豆乳生产工艺流程大豆→脱皮→酶钝化→磨碎→分离→调制→杀菌脱臭→均质→冷却→包装→成品

瑞典阿伐-拉伐有限公司—豆乳生产工艺流程大豆→浸泡→磨碎→酶钝化→分离→调制→澄清→超高温杀菌→包装→成品美国伊利诺斯州豆乳生产工艺流程图大豆→加热→脱皮→蒸煮→磨碎→均质→调制→超高温杀菌→包装→成品

第10页，课件共49页，创作于2023年2月第11页，课件共49页，创作于2023年2月第12页，课件共49页，创作于2023年2月第13页，课件共49页，创作于2023年2月三、工艺要点

浸泡大豆(蛋白体膜松脆)

↓蛋白质溶出

机械破碎

↓

细度

粗──蛋白质不易溶出

细──蛋白质易溶出→纤维进入豆浆

●产品粗糙，色泽灰暗。

●堵塞筛孔，影响滤浆效果，产率降低。

实际生产:粉碎细度在100～120目，颗粒直径为10～12μm

干豆:泡好豆≈1:2.41、磨浆第14页，课件共49页，创作于2023年2月浸泡浸泡目的软化细胞组织，有利于蛋白质等可溶性成分的提取和便于磨浆。浸泡用水量一般为大豆的3-4倍；浸泡时适量加入（0.5%-1.0%）碳酸氢钠，可缩短浸泡时间和护色。浸泡水温多用常温，也可用不超过90℃的热水浸泡。生产中常用热磨豆浆法，即用82℃以上的热水磨浆，或将浸泡后的大豆用沸水或蒸汽处理2-3min，以钝化脂肪氧化酶活性后，再行常温磨浆。第15页，课件共49页，创作于2023年2月三、工艺要点⑴、加水方式：研磨时与进料速度配合定量进水。

●流水带动大豆在磨内起润滑作用；

●磨运转时会发热，加水可以起冷却作用，防止大豆蛋白质热变性；

●可使被磨碎的大豆中的蛋白质溶离出来，形成良好的溶胶体。一般磨的转速越高，水的流量越大。石磨用水量要比砂轮磨少。磨豆时的加水量，一般为每千克泡好的豆加2～5㎏水。

第16页，课件共49页，创作于2023年2月三、工艺要点⑵、磨浆设备

●石磨：大豆组织破碎效果好，蛋白质溶出率高。但生产效率比较低，磨片大而笨重，占地面积大，易磨损，修复困难且费用高。

●钢磨：大豆组织破坏不彻底，蛋白质溶出率低。结构简单，占地面积小，效率高，维修方便，高速研磨使豆糊升温快，易影响产品质量。

●砂轮磨：是目前比较理想的磨浆设备。磨碎程度均匀，豆糊温升低，质量好，得率高，有利于浆渣分离。磨的体积小，噪音低，生产能力大，耗电少，使用方便。

第17页，课件共49页，创作于2023年2月三、工艺要点第18页，课件共49页，创作于2023年2月三、工艺要点⑶、提高蛋白质提取率的新技术──超声波萃取法用超声波处理经过热处理的大豆，是高效率萃取蛋白质的方法。用超声波处理8min，可提取残留的蛋白质。

⑷、去除杂色的主要途径①、选用接近纯白的大豆原料品种。②、用碱类、二氧化硫等微量试剂进行漂白。③、添加防腐剂、稳定剂防止变质或解决引起白色的变化。④、减少生产过程中的污染。

⑸、豆乳的豆腥味及苦涩味去除来源:

●大豆生长中形成的豆腥味和苦味成分；

●脂肪酶降解不饱和脂肪酸产生豆腥味；

●磷脂类氧化产生苦味。第19页，课件共49页，创作于2023年2月三、工艺要点⑹、解决方法:干热处理──大豆脱皮入水前，热空气高温瞬时加热大豆，一般干热处理温度为120～200℃，处理时间为10～30s。蒸汽法──大豆脱皮入水前，高温蒸汽高温瞬时加热处理，一般用120～200℃的高温蒸气加热7～8s。热水浸泡法与热磨法适用于不脱皮生产工艺。清洗过的大豆用≥80℃的水浸泡30～60min，然后磨碎制浆；浸泡好的大豆沥水后加沸水磨浆，并在≥80℃的条件下保温10～15min。热烫法──脱皮大豆迅速投入≥80℃的水中，保持10～30min，然后磨碎制浆。一般80℃以上脱皮豆保温18～20min，90℃以上脱皮豆保温13～15min，沸水保温10～12min。酸、碱处理法──调整溶液的pH值抑制脂肪氧化酶活性。

▲柠檬酸调节pH值3.0～4.5，适合于热浸泡法。

▲Na2CO3、NaHCO3、Na0H、KOH等调节pH值7.0～9.0之间。碱可在浸泡、热磨、热烫时加。

加碱的突出效果是对苦涩味的消减明显，而且可以提高蛋白质的溶出率。

●微生物发酵法●香料掩蔽法●真空脱臭法

第20页，课件共49页，创作于2023年2月三、工艺要点2、滤浆工厂化机械滤浆方法主要有卧式离心筛滤浆、平筛滤浆、圆筛滤浆以及挤渣滤浆等。卧式离心筛滤浆是目前比较先进、比较理想和工业生产应用最广泛的滤浆方法。它速度快、噪音低、动力小、分离效果好。

1皮带罩

2轴承盒

3主轴

4进料管

5分离伞

6离心转子

7出渣口

8出浆口

9外套

10电机

11机座

12传动轮

第21页，课件共49页，创作于2023年2月单罐煮浆设备

1.排气阀

2.排气管

3.排浆供汽管

4.三通

5.煮浆供汽管

6.煮浆罐

7.进浆管

8.电磁阀门

9.注浆器

10.温度计

11.排浆阀门

★3、煮浆溢流煮浆罐

第22页，课件共49页，创作于2023年2月★4、脱气

：消除泡沫──对后续操作极为不利，

煮浆时易出现假沸现象

脱臭●消泡剂

（1）、油脚

（2）、油角膏

（3）、硅有机树脂

（4）、脂肪酸甘油脂

分为蒸馏品(纯度90％以上)和未蒸馏品(纯度为40～50％)。蒸馏品的使用量为1.0％，使用时均匀地加在豆糊中，一起加热即可。

●脱气装置1.扩散泵

2.脱气罐3.电控箱

4.出浆泵

5.真空泵

第23页，课件共49页，创作于2023年2月三、工艺要点5、调制风味──甜、酸、香；营养──补充维生素无机盐；油脂──改善口感和色泽。6、加热杀菌常压杀菌:82℃~121℃下保温15min；高温短时间连续杀菌（UHT）；超高温瞬时杀菌(HTST)

第24页，课件共49页，创作于2023年2月★7、均质

●均质──改善口感，提高稳定性。

●影响因素

▲均质压力：压力越高效果越好，一般采用15～25MPa。

▲均质温度：均质温度越高，均质效果越好。70～80℃之间比较适宜。根据均质机性能而定。

▲均质次数：

增加均质次

数可提高均质效

果。普遍采用的

是两次均质。

生产中一般22.56～

24.52MPa，

60～80℃两次均质。

8、包装

●保温桶──4℃

●瓶

●塑料袋

●复合蒸煮袋

●无菌包装系统

第25页，课件共49页，创作于2023年2月四、豆奶饮料生产的HACCP

1、影响豆奶质量的物理化学因素（1）、大豆中残存的霉变粒，杂质等未能清除而对豆奶色泽、稳定性、口感造成影响。（2）、浸泡时某些因素如水温浸泡时间、pH值控制不当对蛋白质提取率、产品、稳定性、豆奶腥味的影响。（3）、酶钝化时温度，pH值控制不准对豆奶质量产生不良影响。（4）、脱臭工序中，真空度、温度、时间掌握不准致使豆腥味残存或香味损失。（5）、豆奶调制中乳化剂，增稠剂，香料等添加量的变化影响成品的稳定性，香味等。（6）、均质的压力，温度，次数的不同对成品口感的细腻，乳化效果的影响。（7）、杀菌温度，时间掌握不当导致产品褐变，维生素，糖类等营养成分损失。

第26页，课件共49页，创作于2023年2月四、豆奶饮料生产的HACCP2、影响豆奶质量的生物因素（1）、原料中残存霉变粒导致产品污染。（2）、黄豆因浸泡时间过长致使微生物大量繁殖污染成品。（3）、半成品豆浆调配时间过长，不能及时杀菌导致产酸菌生长，饮料pH值下降，蛋白质凝固变性。（4）、杀菌温度偏低或时间偏短导致耐热芽孢菌在饮料中残存，存放期间菌又大量繁殖而污染产品。（5）、包装容器因消毒不彻底，残留微生物对产品造成危害。（6）、无菌灌装环境中残存微生物进入饮料中导致污染。（7）、包装材料密封性不好或包装时封口不严导致细菌进入豆奶中造成二次污染。

第27页，课件共49页，创作于2023年2月第28页，课件共49页，创作于2023年2月五、配方设计１.设计依据：原料的蛋白质、脂肪、碳水化合物含量，脂肪酸组成。⑴、查阅相关数据；⑵、自行测定。

２.基础配方确定：⑴、蛋白质、脂肪含量：根据国家有关标准或行业、地方、企业标准进行确定。普通豆奶的主要指标

蛋白质≥2.0%

脂肪≥1.0%学生豆奶的主要指标

蛋白质≥2.5%

脂肪≥2.0%

第29页，课件共49页，创作于2023年2月式中：

G─配方中原料的用量（％）

a─成品中蛋白质含量（％）

b─原料中蛋白质含量（％）

N─原料蛋白质提取率（％）

原料用量计算：第30页，课件共49页，创作于2023年2月五、配方设计示例：已知大豆原料蛋白质含量为40.5%,现有技术大豆蛋白质提取率为70%～80%，考虑生产过程可能有损失，故取70%。设定成品中蛋白质含量为2.0%，脂肪含量为1.0%。以蛋白质含量计算，设配料误差为10%，故实际蛋白质含量应为2.2%。将上述数据代入公式，经计算可得：

G=7.76%考虑实际配料方便，大豆用量取8.0%。此时脂肪含量为1.6%,高于设定值。

第31页，课件共49页，创作于2023年2月五、配方设计⑵、甜度:一般植物蛋白饮料的甜度可设为6~10%。⑶、强化剂:植物蛋白饮料虽然含有较丰富的蛋白质和脂肪，但仍需强化维生素和微量元素。可参照国家有关营养标准进行添加；考虑损失量。

3.乳化剂最佳用量的确定:一般用量为原料重量的0.5~2.0%。实际用量为0.1%左右。

４.增稠剂确定:

●增稠剂以黄原胶、羧甲基纤维素(CMC)、海藻酸钠等使用最多，用量0.05~0.1%为宜。

●生产用量需进行实际探索。

●可采用复合增稠剂

第32页，课件共49页，创作于2023年2月六、植物蛋白饮料的稳定性植物蛋白饮料生产中经常出现分离沉淀问题，大多数厂家都采用添加食品乳化稳定剂的方法，因此纯天然的原料生产出的却不是纯天然的产品。按照胶体化学理论分析，植物蛋白饮料是一个复杂的分散系。主体由三种互不相溶的液相组成：其分散质为蛋白质和脂肪，分散剂为水，外观呈乳状液态，属热力学不稳定体系。

影响蛋白饮料稳定的因素主要有浓度、粒度、pH值、电解质、温度等。饮料中蛋白质会出现集聚、絮凝和凝结几种现象，形成沉淀。脂肪也会聚集上浮，饮料的稳定性由此被破坏。第33页，课件共49页，创作于2023年2月六、植物蛋白饮料的稳定性１、蛋白质浓度对蛋白饮料稳定性影响在植物蛋白饮料乳状液体系中，存在蛋白质、脂肪两种微粒。在一定条件下，蛋白质－蛋白质相互作用，发生絮凝而产生沉淀；而蛋白质－脂类相互作用，有利于乳状液的稳定。这两种相互作用都与蛋白质浓度有一定关系。

蛋白质浓度对范德华引力和静电斥力的影响在胶体溶液中，被分散的胶体粒子受到两种方向相反的力，范德华引力与粒子表面存在双电层而引起的静电斥力。蛋白质－蛋白质相互作用，一般是发生在蛋白质多肽链间，静电斥力受到抑制而范德华引力增大的情况下。

范德华引力的大小与两个因素有关：粒子大小和粒子浓度。其中粒子浓度是主要因素，粒子浓度越大，范德华引力就越大。静电斥力不仅受粒子浓度的影响，也受其他因素的影响。如：离子浓度、绝对温度、双电层厚度、表面张力等。蛋白质浓度对范德华引力的影响是重要的。因此，选择较稀的蛋白质浓度，有利于防止蛋白质相互吸引产生絮凝作用。因而，也有利于植物蛋白饮料的稳定。

第34页，课件共49页，创作于2023年2月六、植物蛋白饮料的稳定性２、粒度对植物蛋白饮料稳定性的影响及高压均质的作用植物蛋白饮料在生产中应尽量经过过滤。但其中含有微量的植物细胞碎片。脂肪球粒和蛋白粒子也较大。在不考虑电荷的影响时，其沉降速度符合斯托克斯定律。

v=2gr2(ρ1-ρ2)/9η2

式中：v

－上浮或沉淀的速度

g－重力加速度

r－油滴半径

ρ1－油相密度

ρ2

－水相密度

η2

－水相黏度

第35页，课件共49页，创作于2023年2月六、植物蛋白饮料的稳定性要使饮料稳定，必须选择沉降速度的最小值。保持植物蛋白饮料纯天然特性时，除加一定比例的白砂糖外，不加任何添加剂，因此介质粘度、介质密度都为定值，无疑只有选择颗粒直径的最小值。采用高压均质是使颗粒直径减小，粒子达到微粒化的一个重要措施。均质的压力和温度是保证均质效果的两个重要工艺参数。选择依据是即要避免蛋白质变性，又要使粒子微粒化。

据报道：高压均质增加了相界面，提高了蛋白质―脂类相互作用的程度；而蛋白质和脂类的结合又能防止蛋白质的热变性，主要原因是存在着高热容量的基团和水的相对缺乏。因此，高压均质对蛋白饮料的稳定性起到了重要作用。第36页，课件共49页，创作于2023年2月六、植物蛋白饮料的稳定性３、pH对稳定性的影响在蛋白质乳状液中，pH值对其稳定性的影响是极其重要的。从结构上讲，蛋白质分子是由若干氨基酸分子以多肽链形式联接而成的，而每一个氨基酸都有一个独特的侧链，可以分为非极性或疏水性链、极性链、带正电链和带负电侧链；此外，还含有一个羧基、一个氨基，这些可解离基团都能参与酸、碱平衡，即在不同pH值时，呈现酸性或碱性。

第37页，课件共49页，创作于2023年2月六、植物蛋白饮料的稳定性尽管两种形式都带有众多的电荷，但是存在一个使发生净电荷为零的pH值即等电点。在水溶液中，大多数离子化基团位于蛋白质的表面。由于某一基团的离子化受附近的离子化基团、疏水基或氢链的影响，因此，蛋白质多肽链中的可解离基团的解离程度会有较大变化。即，溶液的pH值与蛋白质等电点pH值相差越大，蛋白质分子的解离越多，与溶液中的脂类、水分子作用的机会就越大，即在远离蛋白质等电点的pH下，蛋白质和分散剂之间产生最高的相互作用，尤其是水化作用。

第38页，课件共49页，创作于2023年2月六、植物蛋白饮料的稳定性当pH值没有远离等电点时，蛋白质同水的作用是很弱的。它们的净电荷可以小到使多肽链能相互靠拢，有的形成聚位体导致蛋白质沉淀。对于种子蛋白质，在碱性（或中性）pH条件下，通过增加蛋白质的净电荷，能提高其溶解度和提取率。实际上受温度、浓度、粒度和纯度等因素的影响，在pH3~5范围内都可产生絮凝沉淀，而且在pH5~6之间，蛋白质溶解度产生突变，生产中控制不好即发生沉淀。

第39页，课件共49页，创作于2023年2月六、植物蛋白饮料的稳定性因此，蛋白饮料的最终pH最好控制在7~8之间；浸提液选择碱性缓冲溶液pH控制在9.5左右。pH值的测定方法应选用准确、快捷、方便的方法，可用pH计测定。

第40页，课件共49页，创作于2023年2月六、植物蛋白饮料的稳定性４、电解质对稳定性的影响按胶体化学理论分析，该体系中的分散质带有净电荷是保持胶体稳定的主要因素。在pH值对该体系的影响中，实际上是酸碱电解质对蛋白质所带电荷的影响。

在胶体溶液中加入电解质溶液，这样就增加了胶体中离子的总浓度，而给带电荷的胶体粒子创造了吸引带相反电荷离子的有利条件。于是，胶体粒子所带的电荷部分地或全部地被中和，从而失去了保持稳定性的主要因素。电解质的种类和浓度对胶体稳定性有较大影响。在碱性pH时，种子蛋白带有许多负电荷，此时，溶液中若含有大量阳离子，如Ca2+、Mg2+等二价离子或多价阳离子时，体系的稳定性将降低。尤其是Ca2+的影响更大，因为钙离子通过蛋白质电离的羧基能形成交联蛋白质，而这种蛋白钙通常是难溶的，当加热时还会形成凝胶。第41页，课件共49页，创作于2023年2月六、植物蛋白饮料的稳定性因此，在植物蛋白饮品的生产中，应该避免高浓度的中性盐和含有Ca2+、Mg2+等二价金属离子和其他多价离子的存在。采用电渗析、离子交换、反渗透或超滤等方法将阳离子除去，能提高蛋白质的溶解度。

第42页，课件共49页，创作于2023年2月六、植物蛋白饮料的稳定性５、温度对稳定性的影响温度对植物蛋白饮料稳定性的影响主要表现在对蛋白质变性作用的影响。低温对原料作用较大。冬季贮存原料温度低于0℃以下，将使蛋白变性，这可能和蛋白质的疏水相互作用有关，导致某些基团的解离和重排。

制做产品时蛋白质溶解度降低，将产生凝结沉淀。高温使分子间产生剧烈运动，易于打断稳定蛋白质二三级结构的键，蛋白