超高温(UHT)灭菌(2)

图 15-4 牛乳灭菌过程中时间与温度的关系

从图15-4中可以看出，150℃的灭菌温度实际上保持的时间不到1S。若按流速计算，其最小的保持时间仅0.6S。因此，温度超过150℃时，则在工艺上要求如此短暂时间内达到准确控制是困难的。因为牛乳的流速稍微波动就会产生相应影响，所以目前超高温灭菌工艺是以150℃为最高点，一般采用135~150℃的灭菌温度。 二. 超高温灭菌乳发展历程

超高温灭菌方式的出现，大大改善了灭菌乳的特性，不仅使产品从颜色和味道上得到了改善，而且还提高了产品的营养价值。然而超高温系统的发明远远早于人们对超高温加工技术优点的认识。早在19世纪末，就已发明了连续流动式的超高温（130~140℃）灭菌机。更实用性的超高温系统分别由Jonas Nielsen和Toat在1908年和1912年发明出来。据报道Nielsen，在1921年发明了无菌灌装系统，同一年，南非生产的无菌灌装牛乳在伦敦的乳品展示会上获得了成功。

UHT加工在乳品工业中的应用始于40年代末。当时，有两种超高温灭菌系统，一种是由荷兰Gebr.stork和Co’s Apparafenfabriek所制造的中心管式灭菌机，另一种是由瑞士的Alpure AG和Sulzer AG所制造的Uperisation蒸汽喷射式灭菌机。Stork的UHT灭菌机应用于瓶装保持灭菌乳的预杀菌上。

Uperisation蒸汽喷射式杀菌机是与无菌灌装系统结合使用的，它们于1953年将超高温无菌灌装牛乳投放于瑞士市场。然而这种系统所用包装罐的成本高，因此很不经济。Alpure继续与瑞典的利乐公司（Tetra Pak）合作，于1961年研制出无菌包装系统，使UHT系统与无菌包装系统有效地结合起来。现在UHT灭菌系统已得到了良好发展。

UHT乳通常采取的灭菌条件为137℃ ，4s。

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第十六章 典型的UHT乳的加工工艺

超高温灭菌在乳制品中的应用，大大地延长了牛乳的保质期，拓宽了牛乳的销售市场，缓解了我国牛乳的地域分布不均衡，而且在外观、营养价值等方面也得到了很大的改善和提高。

第一节 超高温（UHT）灭菌

UHT乳的工艺流程

原料乳验收 预处理 贮 存 配 料 巴氏杀菌 分 销 保温实验 无菌灌装 超高温杀菌 半成品贮存

图16-1 UHT乳的工艺流程图

UHT乳的工艺流程如图16-1所示，原料乳首先经过验收、预处理、配料（也称标准化）、巴氏杀菌等过程。UHT乳的加工工艺通常包含巴氏杀菌过程，尤其在现有条件下更为重要。巴氏杀菌可有效地提高生产的灵活性，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，同时，在巴氏杀菌的温度下，能有效地激活耐热芽孢菌，为超高温灭菌提供条件。经过巴氏杀菌后的乳预热至83℃左右进入脱气罐，在一定真空度下脱气，以75℃左右的温度离开脱气罐后进入均质机。均质机通常采用二级均质。第一级均质压力为15~20MPa，第二级均质压力为5~7MPa。均质后的牛乳进入加热段，在这里牛乳被加热至灭菌温度（通常为137℃），在保温管中保持4秒，然后进入热回收管。在这里牛乳被水初步冷却，然后进入奶—奶换热段，最终被冷却介质冷却至灌装温度。冷却后的牛乳直接进入灌装机或无菌罐贮存，若牛乳的灭菌温度低于设定值，则牛乳就返回平衡槽。灌装后的产品经7天的保温试验确保无质量问题后，进行市场分销。

第二节 操 作 要 点

一．原料乳的验收

制造优质的乳制品，必须选用优质的原料，乳是一种营养价值较高的食品，也非常适于各种微生物的生长繁殖。因此，为了获得优质的原料乳，保证乳制品的质量，加强牧场及运输过程的管理是非常重要的。具体方面如图16-2所示。

整个过程要尽可能地减少牛奶与空气接触。由于原料乳的好与坏直接关系到成品的好与坏，所以人们又把牧场称为“牛奶加工的第一车间”。

在乳品工业上，将未经任何处理加工的生鲜乳称为原料乳。为保证原料乳的质量，必须准确地掌握原料乳的质量标准和验收方法，了解影响原料乳质量的因素。

原料乳的理化性质、乳中微生物的种类及含量对UHT乳的品质影响很大，因此控制原料乳的质

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量是至关重要的。表16-1中所列是对灭菌乳的原料乳一般要求。

图16-2 牛奶在进入加工车间前的管理

此外，许多乳品收购单位还规定下述情况之一者不得收购： (1) 产犊前15天内的末乳和产后7天内的初乳 (2)牛乳颜色有变化，呈红色、绿色或显著黄色者 (3)牛乳中有肉眼可见杂质者 (4)牛乳中有凝块或絮状沉淀者

(5)牛乳中有畜舍味、苦味、霉味、臭味、涩味、煮沸味及其它异味者

(6)用抗菌素或其他对牛乳有影响的药物治疗期间的母牛所产生的乳和停药后3天内的乳 (7)添加有防腐剂、抗菌素和其他任何有碍食品卫生的乳 (8)酸度超过20oT，个别特殊者，可使用不高于22oT的鲜乳。

表16-1 对灭菌乳的原料乳的一般要求

加工车间 运 输 贮 存

1牛奶在贮存前要冷却到适当温度（视具体情况而定） 2贮存至加工的这段时间要尽可能的短 3贮存设备要及时的、经常的清洗消毒

4贮存过程中要避免与有异味的物品接触，最好是封闭贮存 1运输奶罐要有良好的保温性能 2长距离运输要采用带有制冷设备的奶罐 3奶罐要及时地清洗消毒

挤 奶 奶牛的饲养管理

1优良的奶牛品种 2天然的牧场 3优质的饲料

4洁净的牛舍环境和奶牛卫生 1尽量避免人工挤奶 2采用现代化挤奶设备

3对挤奶设备要及时地、定期地清洗消毒 4对接奶设备要进行灭菌处理

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项目 理化特性 脂肪含量1% 蛋白质含量1% 相对密度（20度/4度） 酸度（以乳酸计）1% PH 杂质度/（mg/kg） 汞含量/（mg/kg） 农药含量/（mg/kg） 蛋白质稳定性

指标 ≥3.10 ≥2.95 ≥1.028 ≤0.144 6.6~6.8 ≤4 ≤0.01 ≤0.1 项目 滴定酸度 冰点/℃抗生素含量ug/ml 抗青霉素 抗其他 体细胞数/（个/ml）微生物特效 细菌总数/（cfu/ml） 芽孢总数/（cfu/ml） 耐热芽孢数/（cfu/ml） 嗜冷菌数/（cfu/ml） 指标 ≤16 -0.54~ -0.59 <0.004 ≤500000 ≤100000 ≤100 ≤10 ≤1000 通过体积分数为75%的酒精试验 我国轻工业部颁布标准对原料乳的质量有具体规定。原料乳送到加工厂时，须立即进行逐车逐批验收，以便按质核价和分别加工，这是保证产品质量的有效措施。

验收时，对原料乳进行嗅觉、味觉、外观、尘埃、温度、酒精、酸度、比重、脂肪率和细菌数等严格检验后进行分级。

原料乳的品质不良，对乳制品的风味、保藏性能等都有直接的影响。质量优良的原料乳具有新鲜乳的风味和特有的香气。通过酒精试验可以检查乳中蛋白质的稳定性。新鲜牛乳具有相当的稳定性，故能对酒精的作用表现出相对稳定。而不新鲜的牛乳其中蛋白质胶粒已经呈不稳定状态，当受到酒精的脱水作用时，则加速其聚沉。酒精试验与酒精浓度有关，一般以72%容量浓度的中性酒精与原料乳等量相混合摇匀，无凝块出现为标准。这时正常牛乳的滴定酸度不高于18oT，但是影响乳中蛋白质稳定性因素较多，如乳中钙盐增高时，在酒精试验中，会由于酪蛋白胶粒脱水失去溶剂化层，使钙盐容易和酪蛋白结合，形成酪蛋白酸钙沉淀。

通过酸度测定可鉴别原料乳的新鲜度，了解乳中微生物的污染状况。新鲜牛乳存放过久或贮存不当，乳中微生物繁殖使营养成分被分解，则乳中的酸度升高，酒精试验易出现凝块。

新鲜牛乳的滴定酸度为16—18oT。为了合理利用原料乳和保证乳制品质量，用于制造淡炼乳的原料乳，用75%酒精试验；用于制造甜炼乳的原料乳，用72%酒精试验；用于制造乳粉的原料乳，用68%酒精试验（酸度不得超过20oT）。酸度不超过22oT的原料乳尚可用于制造奶油，但其风味较差。酸度超过22oT的原料乳只能供制造工业用的干酪素、乳糖等。工厂里进行刃天青试验和美兰试验也是检查原料乳新鲜度的有效而可行的方法。

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随着乳品加工技术的发展，每天需要分析检验大量的样品，快速检验技术也有显著的进步。例如使用一种商品名称为BuTro—Print的盖勃法自动测定仪测定乳脂肪，每小时可测1000个样品，结果数据可自动印出。采用红外光谱牛乳分析仪（Intra Red Milk Analyser，简称IRMA），可以同时测定脂肪，蛋白质，乳糖和非脂乳固体，标准误差都在±0.039%内。英国使用的IRMA-Ⅱ型红外光谱牛乳分析仪，可自动进样，自动测定，自动记录，并可以同时测定脂肪，蛋白质，乳糖和非脂乳固体，亦可单独测定某一成分。例如测定脂肪只需20s，测定脂肪，蛋白质需27s，测定脂肪、蛋白质和乳糖需34s。

我国原料乳的生产现场检验以感官检验为主，辅助以部分理化检验，如比重测定、煮沸试验、酒精试验、掺假检验，一般不作微生物检验。若原料乳量大而对其质量有疑问者，可定量采样后在实验室中进一步检验其他理化及微生物指标。 二．原料乳的预处理

（一） 工艺过程

·原料乳的过滤 · 乳的净化 ·冷却 （二） 工艺描述

1) 原料乳的过滤 在乳牛挤奶时，乳容易被大量粪屑、饲料、垫草、牛毛和蚊蝇所污染，因此挤下的乳必须及时进行过滤。另外，凡是将乳从一个地方送到另一个地方，从一个工序送到另一个工序，或者由一个容器送到另一个容器时，都应进行过滤。过滤方法有常压（自然）过滤、吸滤（减压过滤）和加压过滤等。由于牛乳是一种胶体，因此多用滤孔比较粗的纱布、滤纸、金属稠或人造纤维等做过滤材料，并用吸滤或加压过滤等方法。

牛奶在打入受奶槽前常用的过滤方法是纱布过滤。将消毒纱布折成3~4层，结扎在输奶管末端。即可达到过滤的目的。纱布必须保持清洁，否则反会造成微生物的再次污染。因此，要求纱布的一个过滤面不能超过50Kg乳。使用后的纱布，应立即用温水清洗，并用0.5%的碱水洗涤，然后再用清水洗，最后煮沸10~20min杀菌，并放在清洁干燥处备用。

乳品厂简单的过滤是在受乳槽上装不锈钢制金属网加多层纱布进行粗滤，进一步的过滤可采用管道过滤器。管道过滤器可设在受乳槽与乳泵之间，与牛乳输送管道连在一起。中型乳品厂也可采用双筒牛乳过滤器。这种过滤器使用滤布，可达到进一步过滤的目的。一般双筒过滤器，每个筒可在连续过滤5000~10000升牛乳后清洗一次滤布，具体要视原料乳的杂质而定。一般连续生产都设有二个过滤器交替使用。

使用过滤器时，为加快过滤速度，含脂率在4%以上时，须把牛乳温度提高到40℃左右，但不能超过70℃；含脂率在4%以下时，应采取4—15℃的低温过滤，但要降低流速，不易加压过大。在正常操作情况下，过滤器进口与出口之间压力差应保持在6.86×104Pa(0.7Kg/cm2)以内。如果压力差过大，易使杂质通过滤层。

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