【文章內容簡介】 等于該溫度下的飽和蒸汽壓。由于產品中水分含量很高，因此這一飽和蒸汽壓必須等于滅菌溫度下的飽和蒸汽壓， 135℃ 下需保持 的背壓以避免料液沸騰， 150℃ 則需 的背壓。經驗介紹，加工中背壓設置至少要比飽和蒸汽壓高 。所以，在超高溫板式熱交換器的滅菌段就需要保持 的背壓。圖 210 所示為以板式熱交換器為基礎的典型流程圖。圖 211 為以管式熱交換器為基礎的典型流程圖。 間接加熱類型的超高溫滅 菌設備加工能力可高達 30000L/h，標準化后的牛乳由儲存罐泵送至超高溫滅菌系統(tǒng)的平衡槽 1，由此經供料泵 2 送至板式熱交換器的熱回收段。在此段中，標準乳被已經 UHT 處理過的乳加熱至 75℃ ，同時， UHT乳被冷卻。預熱后的標準乳隨即在 18～ 25MPa 的壓力下均質（均質機 4）。均質后的標準乳繼續(xù)到板式熱交換器的加熱段被加熱至 137℃ ，加熱介質為一封閉的熱水循環(huán)，通過蒸汽噴射頭 5將蒸汽噴入循環(huán)水中控制溫度。加熱后，標準乳流經保溫管 6，保溫管的容量保證保溫時間為 4s。最后，進入冷卻段，首先與循環(huán)熱水的換熱，隨后與進入系 統(tǒng)的冷標準乳換熱，離開熱回收段后，標準乳完全變成 UHT 乳，直接連續(xù)流到無菌包裝機或流向一個無菌罐作中間儲存。 以管式熱交換器為基礎的間接超高溫滅菌設備其加工遠離與板式熱交換器超高溫滅菌設備基本相同。管式熱交換器可以串聯(lián)或并聯(lián)連接，形成一完整的最佳系統(tǒng)，以完成加熱和冷卻的任務。 三、無菌灌裝 UHT 滅菌乳多采用無菌包裝。經過超高溫滅菌加工出的商業(yè)無菌產品，是以整體形式存在的。必須分裝于單個的包裝中才能進行儲存、運輸和銷售，使產品具有商業(yè)價值。因此，無菌灌裝系統(tǒng)是加工超高溫滅菌乳不可缺少的。 所謂的無菌包裝是將 殺菌后的牛乳，在無菌條件下裝入事先殺過菌的容器內，該過程包括包裝材料或包裝容器的滅菌。由于產品要求在非冷藏條件下具有長貨架期，所以包裝也必須提供完全防光和隔氧的保護。這樣長期保存鮮奶的包裝需要有一個薄鋁夾層，其夾在聚乙烯塑料層之間。無菌包裝的 UHT 滅菌乳在室溫下可儲藏 6個月以上。 1. 包裝容器的滅菌方法 用于滅菌乳包裝的材料較多，但加工中常用的有復合硬質塑料包裝紙、復合擠出薄膜和聚乙烯（ PE）吹塑瓶。 容器滅菌的方法也有很多，包括物理法（紫外線輻射、飽和蒸汽）和化學試劑法（過氧化氫 H2O2）。 （ 1）紫外 線輻射滅菌 波長 2537nm 的紫外線，具有很強的殺菌力。殺菌原理是細菌細胞中的 DNA 直接吸收紫外線而被殺死。因此，紫外線殺菌燈在乳品工廠被廣泛采用。主要用于空氣殺菌。其缺點為只對照射的表面有殺菌效果。 紫外線對牛乳的透過力低，照射后與可見光線接觸時部分菌體細胞有復活，所以，紫外線對牛乳的殺菌，一直沒有成功。 紫外線也可對包裝材料表面進行殺菌，但結果不令人滿意，原因是如何保證輻射強度在整個中均勻一致，如何對不同形狀的包裝容器進行良好的滅菌，如何排除滅菌過程中灰塵及贓物對細菌的保護作用等。若將紫外線與 H2O2結 合起來使用，滅菌效果會更好。 （ 2）飽和蒸汽滅菌 飽和蒸汽滅菌是一種比較可靠、安全的滅菌方法。 （ 3）雙氧水（ H2O2）滅菌 由于雙氧水的強氧化作用，使微生物（包括芽孢）破壞，而且處理后容易排除。因此，這種方法被廣泛采用。與熱滅菌過程一樣，H2O2滅菌的主要影響因素也是時間和溫度?？傮w來說，目前雙氧水滅菌系統(tǒng)主要有兩種，一種是將 H2O2加熱到一定溫度，然后對包裝盒或包裝材料進行滅菌。這種滅菌一般在 H2O2水槽中進行。另一種是將 H2O2均勻地涂布或噴灑于包裝材料表面，然后通過電加熱器或輻射或熱空氣加熱蒸發(fā) H2O2，從而完成滅菌過程。用于這種滅菌的 H2O2中一般要加入表面活性劑以降低聚乙烯的表面張力，使 H2O2均勻分布于包裝材料表面。真正的滅菌過程是在 H2O2加熱和蒸發(fā)的過程中進行的。由于水的沸點低于 H2O2的，因此滅菌是在高溫、高濃度的 H2O2中和很短時間內完成的。在實際生產中， H2O2的濃度一般為 30%～ 35%。 無菌灌裝系統(tǒng)形式多樣，但究其本質不外乎包裝容器形狀的不同、包裝材料的不同和灌裝前是否預成型。無菌紙包裝系統(tǒng)廣泛應用于液態(tài)乳制品，紙包裝系統(tǒng)主要分為兩種類型，即包裝過程中的成型 和預成型。 包裝所用的材料通常是紙板內外都覆以聚乙烯，這樣包裝材料能有效地阻擋液體的滲透，并能良好地進行內、外表面的封合。為了延長產品的保質期，包裝材料中要增加一層氧氣屏障，通常要復合一層很薄的鋁箔，如聚乙烯 /紙 /聚乙烯/鋁箔 /聚乙烯 /聚乙烯等復合包裝材料。 紙卷成型包裝系統(tǒng)是目前使用最廣泛的包裝系統(tǒng)。包裝材料由紙卷連續(xù)供給包裝機，經過一系列成型過程進行灌裝、封合和切割。紙卷成型包裝系統(tǒng)典型的包裝機為 TBA/3 型（圖 212）、 TBA/1 TBA/2 TBA/22 型（圖 213）。 和儲藏過程中的質量變化 合適的滅菌工藝主要需考慮從微生物和酶的角度來達到理想的商業(yè)無菌，同時要盡量減輕對產品及其質量特性的不良影響。加工滅菌牛乳采用的高溫處理，會使產品產生一系列的物理化學變化（見表 27）。 滅菌牛乳的穩(wěn)定性主要受產品在儲藏過程中發(fā)生的一些物理變化的影響，這些物理的變化主要包括：蛋白質的沉積、脂肪的分離、膠凝作用等。這些變化可能會明顯地影響產品的感官質量特性，但影響的程度可以通過調整加工工藝和儲藏條件來控制。脂肪分離可通過均質條件和熱處理條件來控制；蛋白質的沉積可通過改善加工的單元操作來減少。大量的研究結果表明，對超高溫滅菌牛乳來說，產品中的物理變化，尤其是產品在儲藏過程中的膠凝化是產品儲藏穩(wěn)定性的決定性因素。 表 27 滅菌牛乳在熱處理及儲藏過程中發(fā)生的理化變化 化學成分或特性 產生的變化 蛋白質 礦物質 乳糖 凝乳酶凝結時間 對酒精的敏感性 對鈣的敏感性 脂類 發(fā)生變性（ 50%～ 85%）、在酪蛋白膠粒表面與 к 酪蛋白形成復合物、酪蛋白膠粒發(fā)生一定的分解，形成單個的酪蛋白；在儲藏過程中發(fā)生水解、非蛋白態(tài)氨增加、聚合作用。 由于在加工過程中形成磷 酸鹽沉積，鈣和鎂的含量會降低 美拉德反應、異構化形成乳果糖 在超高溫滅菌和保持式滅菌過程中增加，而 UHT 乳在儲藏過程中減少 超高溫滅菌乳：在儲藏過程中增加 保持式滅菌乳：在儲藏過程中沒有變化 超高溫滅菌乳：在儲藏過程中顯著增加 保持式滅菌乳：一定程度的增加 在儲藏過程中會發(fā)生氧化分解（被耐熱性或重新激活的脂酶） （ 1）物理化學變化 牛乳在加熱滅菌的過程中會發(fā)生一系列的變化，這些變化會直接影響產品的貨架期和感官特性。在加熱滅菌的過程中乳清蛋白的變性以及乳清蛋白與酪蛋白的結合，變性 的比例為 50%～ 85%。在滅菌過程中，乳球蛋白和 к 酪蛋白在酪蛋白膠粒表面形成不可逆轉的含二硫鍵的產物，這些產物會改變酪蛋白膠粒的凝集性能。在滅菌過程中酪蛋白還會發(fā)生分解作用并使酪蛋白膠粒分散。會影響產品的感官和物理化學特性。 （ 2）乳糖的變化 在滅菌過程中乳糖會發(fā)生褐變反應，同時也會發(fā)生異構化。乳糖的異構化使滅菌乳聚集了乳果糖。乳糖的異構化是可逆的，可能會發(fā)生一些其他方面的異構化，乳糖與蛋白質的殘留氨基酸通過美拉德反應結合，同時還會發(fā)生異構化。 （ 3）沉積物的形成 在加工滅菌乳的過程中存在污染就會形成沉 積物。間接加熱法加工的滅菌乳沉積物較少。對超高溫滅菌乳而言，形成沉淀物也是很常見的現(xiàn)象，但并不一定表示產品質量有很大的問題。如果在產品中形成了沉積物表明在加工過程中有污染。如果產品中有少量的沉積物可能與加熱的程度以及牛乳中鈣離子的比例有關。 （ 4）滅菌牛乳產品的老化膠凝作用 滅菌乳在儲藏過程中黏度會明顯的變化，發(fā)生老化凝膠現(xiàn)象，最終使產品變成凝膠狀。這是滅菌乳一個重要的質量問題，同時也是滅菌乳保質期結束的信號。一般來說，超高溫滅菌乳在最初的儲藏階段產品會一定程度地變稀，隨后會在很長一段時間內保持穩(wěn)定，在此階 段產品的黏度沒有明顯的變化。然后，在儲藏過程中會發(fā)生脫水作用，產品的黏度會急劇增加，形成不可逆的凝膠。 影響滅菌牛乳的老化凝膠因素很多，而且是這些因素綜合影響的結果，這些因素主要是牛乳的化學成分、加工和儲藏的條件等。 品種三 超高溫滅菌含乳飲料 一、 超高溫滅菌中性含乳飲料 1．風味乳飲料 乳飲料是指以新鮮牛乳為原料（含乳 30%以上），加入水與適量輔料如可可、咖啡、果汁和蔗糖等物質，經有效殺菌制成的具有相應風味的含乳飲料。根據(jù)國家標準，乳飲料中的蛋白質及脂肪含量均應大于 1%。 市場上常見的風 味飲料有草毒乳、香蕉乳、巧克力乳、咖啡乳等產品，所采用的包裝形式主要有無菌包裝和塑料瓶包裝。與無菌包裝產品相比，塑料瓶包裝的產品均采用二次滅菌，因此產品的風味較無菌包裝產品要差，營養(yǎng)成分損失也較多。但塑料瓶包裝產品也有其優(yōu)點，即產品在運輸時的抗機械損傷能力較強。 （ 1）超高溫滅菌風味乳飲料的加工工藝流程 風味乳飲料一般以原料乳或乳粉為主要原料，然后加入水、糖、穩(wěn)定劑、香精色素等。經熱處理而制得。風味乳飲料原料乳的含量從 50%～ 95%不等，常見的風味有草莓味、香蕉味、橙味、哈密瓜味等，原因是這些香味能與乳香味 融為一體。 （ 2）加工過程的質量控制點 ① 驗收。一般原料乳酸度應小于 18186。T，細菌總數(shù)最好應控制在 20萬 cfu／ ml以內。對超高溫產品來說，還應控制乳的芽抱數(shù)及耐熱芽抱數(shù)。若采用乳粉還原來加工風味乳飲料，乳粉也必須符合標準后方可使用。 ② 還原。首先將軟化的水加熱到指 45～ 50℃ ，然后通過乳粉還原設備進行乳粉的還原，待乳粉完全溶解后，停止罐內的攪拌器，在此溫度下水合 20～ 30min。 ③ 巴氏殺菌。待原料乳檢驗完畢或乳粉還原后，先進行巴氏殺菌，同時將乳液冷卻至 4℃ 。 ④ 配料。根據(jù)配方，準確稱取各種原輔料。糖處理 ，一種方法是用奶溶糖進行凈乳，另一種是先將糖溶解于熱水中， 95℃ 下保持 15～ 20min，冷卻再經過濾后泵入乳中。蔗糖酯溶于水后加入。若采用優(yōu)質鮮乳為原料，可不加穩(wěn)定劑。但大多數(shù)情況下采用乳粉還原時，則必須使用穩(wěn)定劑。最后加入香精，充分攪拌均勻。 ⑤ 均質。各種原料在調和罐內調和后，用過濾器除去雜物，進行高壓均質，均質壓力 10～ 15MPa。 ⑥ 超高溫滅菌。與 UHT 乳一樣，通常采用 137℃ ， 4s。 在超高溫滅菌設備內應包括脫氣和均質處理裝置。通常均質首先進行脫氣，脫氣后溫度一般為 70～ 75℃ ，然后再均質。 2．巧 克力風味乳飲料 （ 1）巧克力風味乳飲料的加工工藝 ① 配方 全脂乳 80 kg 脫脂奶粉 kg 蔗 糖 kg 可 可 kg 穩(wěn)定劑 kg 色 素 kg 水 kg ② 巧克力奶的加工方法。加工含可可粉 1%、蔗糖 5%、海藻酸鈉 %的巧克力奶時，首先需要制備糖漿，其調制方法為： 份的海藻酸鈉與 5 倍的蔗糖混合，然后將 1份可可粉與剩余的 4 份蔗糖混合，在此混合物中，邊攪拌邊徐徐加入 4 份脫脂乳，攪拌至組織均勻光滑為止。然后加熱到 66℃ ，并加入海藻酸鈉與蔗糖的混合物。將此糖漿進行 82～ 88℃ ， 15min 加熱，并在 10℃ 以下冷卻保存。此液體巧克力代替可可粉時，先用脫脂乳徐徐稀釋使成光滑的糊狀物，然后將海藻酸鈉和蔗糖加至糊狀物中，進行殺菌、冷卻。取糖漿 10 份加均質后的全脂乳或脫脂乳 90 份，殺菌、冷卻后進行灌裝。 巧克力風味乳飲料具體工藝流程如 圖 215 所示。 ③ 工藝過程的質量控制。 。 ：由于可可粉中含有大量的芽孢，同時含有許多顆粒，因此為保證滅菌效果和改進產品的口感，在加入到牛乳中時可可粉必須經過預處理。在生產中，一般先將可可粉溶于熱水中，然后將可可漿加熱到 85～ 95℃ ，并在此溫度下保持 20～ 30min，最后冷卻，再加入到牛乳中。 ：一般將穩(wěn)定劑與其 5～ 10 倍的糖混合，然后溶解于 80～ 90℃ 的軟化水中。 d．配料：將所有的原輔料加入到配料罐中后，低速攪拌 15～ 25min，以保證所 有的物料混合均勻，尤其是穩(wěn)定劑能均勻分散于乳中。 e．滅菌：巧克力乳飲料的滅菌條件為 139～ 142℃ ， 4s。 （ 2）影響巧克力風味乳飲料質量的因素 ① 乳粉質量。 ② 可可粉質量。 ③ 穩(wěn)定劑的種類及質量。懸浮可可粉顆粒最佳的穩(wěn)定劑是卡拉膠，這是因為一方面它能與牛乳蛋白相結合成網狀結構，另一方面它能形成水凝膠。由于此性質，卡拉膠在巧克力風味乳飲料中可形成觸變性的凝膠結構，從而達到懸浮可可粉的效果?？ɡz形成觸變性凝膠結構的原理為： a 當各種原料如可可粉、糖、穩(wěn)定劑和乳化劑混合在一起，受熱和均質時，蛋白質將附著于可可 粉的顆粒上。均質過程中脂肪球表面被蛋白質所包圍，當溫度超過 60℃ 時，穩(wěn)定劑溶解且其中的卡拉膠會與可