令牛奶加工工艺与设备 ◇本课程要点 ■牛乳基本知识 牛乳的成分 牛乳的性质 牛乳在热处理中的变化 概 牛乳的巴氏杀菌及超高温灭菌 要 牛乳在加工过程中的各种处理方法 巴氏杀菌的目的及杀菌方法 超高温灭菌的目的及其加工的类型 巴氏杀菌及超高温灭菌技术原理 设备的清洗与杀菌 设备清洗的目的及定义 清洗的作用机理 影响清洗的五个要素 不同管路及设备条件下的清洗程序选择 食品伙伴网http://www.foodmate.net
本课程要点 牛乳基本知识 牛乳的巴氏杀菌及超高温灭菌 设备的清洗与杀菌 牛奶加工工艺与设备 内 容 概 要 ¾ 牛乳的性质 ¾ 牛乳在热处理中的变化 ¾ 巴氏杀菌的目的及杀菌方法 ¾ 超高温灭菌的目的及其加工的类型 ¾ 牛乳在加工过程中的各种处理方法 ¾ 牛乳的成分 ¾ 巴氏杀菌及超高温灭菌技术原理 ¾ 设备清洗的目的及定义 ¾ 清洗的作用机理 ¾ 影响清洗的五个要素 ¾ 不同管路及设备条件下的清洗程序选择 食品伙伴网http://www.foodmate.net
牛乳的基本知识 牛乳的成分 牛乳的成分 牛乳中含水分约88%左右,碳水化合物和矿物质 呈溶液状态,脂肪呈乳浊液状态,蛋白质呈胶体悬浮 液状态分散其中。一般将牛乳成分分为水分和乳固体 两大部分,而乳固体又分为脂质和非脂乳固体;另 种方法是将牛乳分为有机物和无机物,有机物又分为 含氮化合物和无氮化合物 食品伙伴网http://www.foodmate.net
牛乳的基本知识 牛 乳 的 成 分 ¾ 牛乳的成分 牛乳中含水分约88％左右，碳水化合物和矿物质 呈溶液状态，脂肪呈乳浊液状态，蛋白质呈胶体悬浮 液状态分散其中。一般将牛乳成分分为水分和乳固体 两大部分，而乳固体又分为脂质和非脂乳固体；另一 种方法是将牛乳分为有机物和无机物，有机物又分为 含氮化合物和无氮化合物。 食品伙伴网http://www.foodmate.net
牛乳的基本知识 水分 脂肪 磷脂质;卵磷脂、脑磷脂、神经磷脂 脂质{脂溶性维生素:维生素A维生素D维生素E、 牛乳 维生素K、胡萝卜素 牛乳成分图 胆固酵 蛋白质:乳蛋白、酪蛋白乳亡蛋白、乳球蛋白、 非蛋态氮化合物 总乳固体 糖类:乳糖、葡萄糖 矿物质;主要含钙、磷、钾、氯 少厭含钠、镁、硫、铁; 微量含锌、铝、钢、硅、碘; 痕量含锰、、锂、锯、硼、氟 非脂乳固体{色素:胡萝卜素、叶黄素 水溶性维生素:维生素B1、维生素B2、维生素B、 维生素B12、维生素C、烟酸、泛酸、 生物素、叶酸 酶;解脂酶、磷酸酶过氧化氢酶过氧化物酶、 还原、蛋白酶等 气体:二氧化碳、氮 细胞:乳房内部表皮细胞、白血球等 食品伙伴网http://www.foodmate.net
牛乳的基本知识 牛 乳 成 分 图 食品伙伴网http://www.foodmate.net
牛乳的基本知识 生乳的物理化学性质 1)牛乳的色泽:新鲜的牛乳一般呈乳白色或稍呈淡黄色,乳白 色是乳的基本色调,这是酪蛋白胶粒及脂肪球对光不规则反射 的结果。脂溶性的胡萝卜素和叶黄素使乳略带淡黄色,水溶性 的核黄素使乳清呈萤光性黄绿色 牛乳的物理化学性质 2)牛乳的热学性质:牛乳的热学性质主要有冰点、沸点及比热 容 a).冰点牛乳冰点的平均值为-0.53-0.55℃,平均为 0.542℃。作为溶质的乳糖与盐类是冰点下降的主要因素。 b).沸点乳的沸点在101kPa(1个大气压)下约为10.55℃。 c).比热容一般牛乳的比热容为3.89kJ/(kg.℃),乳制品 的比热容在乳品生产上有很重要的意义。 3).乳的电学性质乳的电学性质主要有电导与氧化还原电势 4)乳的相对密度与密度 相对密度:乳的相对密度以15℃为标准,正常乳的相对密 度平均为d515=1.093 密度:乳的密度系指乳在20℃时的质量与同容积水在4℃时 的质量之比。正常乳的密度平均为D204=1.030 食品伙伴网http://www.foodmate.net
牛乳的基本知识 牛 乳 的 物 理 化 学 性 质 牛乳的物理化学性质 1 ）牛乳的色泽：新鲜的牛乳一般呈乳白色或稍呈淡黄色，乳白 色是乳的基本色调，这是酪蛋白胶粒及脂肪球对光不规则反射 的结果。脂溶性的胡萝卜素和叶黄素使乳略带淡黄色，水溶性 的核黄素使乳清呈萤光性黄绿色。 2 ）牛乳的热学性质：牛乳的热学性质主要有冰点、沸点及比热 容。 a). 冰点 牛乳冰点的平均值为-0.53-0.55℃，平均为 - 0.542℃。作为溶质的乳糖与盐类是冰点下降的主要因素。 b). 沸点 乳的沸点在101kPa(1个大气压)下约为100.55℃。 c). 比热容 一般牛乳的比热容为3.89kJ/(kg. ℃), 乳制品 的比热容在乳品生产上有很重要的意义。 3). 乳的电学性质 乳的电学性质主要有电导与氧化还原电势 。 4 ）.乳的相对密度与密度 相对密度：乳的相对密度以15℃为标准，正常乳的相对密 度平均为 d1515 ＝1.032。 密度：乳的密度系指乳在20℃时的质量与同容积水在 4℃时 的质量之比。正常乳的密度平均为 D204=1.030。 食品伙伴网http://www.foodmate.net
牛乳的基本知识 牛乳的物理化学性质 5).乳的粘度与表面张力 粘度随温度的升高而降低,在乳的成分中脂肪及蛋白质对 牛乳的物理化学性质-续 其的影响最显著。 表面张力与牛乳的起泡性、乳浊液状态、微生物的生长、 热处理、均质作用、风味等有关 6)乳牛的酸度 乳蛋白质的分子中含有较多的酸性氨基酸和自由的羧基, 而且受磷酸盐等酸性物质的影响。所以乳是偏酸性的。 酸度有两方面来源,刚挤出的新鲜乳的酸度可称为固有酸 度或自然酸度。固有酸度来源于乳中固有的各种酸性物质。挤 出后的乳,在微生物作用下进行乳酸发酵,导致乳的酸度逐渐 升高,由于发酵产酸而升高的这部分酸度称为发酵酸度。固有 酸度和发酵酸度之和称为总酸度。一般情况下,乳品工业中所 测定的酸度就是总酸度。 原料乳的酸度越高,对热的稳定性越差。 食品伙伴网http://www.foodmate.net
牛乳的基本知识 牛 乳 的 物 理 化 学 性 质 - 续 牛乳的物理化学性质 5).乳的粘度与表面张力 粘度随温度的升高而降低，在乳的成分中脂肪及蛋白质对 其的影响最显著。 表面张力与牛乳的起泡性、乳浊液状态、微生物的生长、 热处理、均质作用、风味等有关。 6）乳牛的酸度 乳蛋白质的分子中含有较多的酸性氨基酸和自由的羧基， 而且受磷酸盐等酸性物质的影响。所以乳是偏酸性的。 酸度有两方面来源，刚挤出的新鲜乳的酸度可称为固有酸 度或自然酸度。固有酸度来源于乳中固有的各种酸性物质。挤 出后的乳，在微生物作用下进行乳酸发酵，导致乳的酸度逐渐 升高，由于发酵产酸而升高的这部分酸度称为发酵酸度。固有 酸度和发酵酸度之和称为总酸度。一般情况下，乳品工业中所 测定的酸度就是总酸度。 原料乳的酸度越高，对热的稳定性越差。 食品伙伴网http://www.foodmate.net
牛乳的基本知识 牛乳在热处理中的变化 牛乳在加热过程中有以下变化 形成薄膜牛乳在40℃以上加热时,液面会生成薄膜,这被称为拉 牛乳在热处理中的变化 姆斯( Ramsclen)现象。所以有这种现象,是由于水分从液面不断蒸发 在空气和乳液界面层的蛋白显著地受到浓缩的影响,从而导致胶体 凝结形成薄膜。这种薄膜的乳固体中含有70%以上的脂肪和20%—25 %的蛋白质,其中以乳白蛋白居多。为了防止形成薄膜,可在加热时 进行搅拌或采取措施减少液面的蒸发水量。 2.褐变反应牛乳经长时间高温加热则发生褐变反应。这类反应属于 非酶褐变,主要是碳—氨反应,其次是乳糖的焦糖化反应。在实际应 用中,褐变反应可利用减少加热处理过程的时间和温度、减少于燥制 品的水分含量及控制制品的贮存温度及时间等方法来防止。 3.形成乳石高温处理或煮沸时,在与牛乳接触的加热面上会形成乳 石。乳石的形成不仅影响传热,降低热效率,影响杀菌效果,而且造 成乳固体的损失。乳石的主要成分是蛋白质、脂肪与无机物。无机物 中主要是钙和磷,其次是镁和碗 4.乳蛋白的热变性5.乳糖的影响6.酶的钝化7.维生素的 损失 食品伙伴网http://www.foodmate.net
牛乳的基本知识 牛 乳 在 热 处 理 中 的 变 化 牛乳在热处理中的变化 牛乳在加热过程中有以下变化： 1．形成薄膜 牛乳在40℃以上加热时，液面会生成薄膜，这被称为拉 姆斯(Ramsclen)现象。所以有这种现象，是由于水分从液面不断蒸发 ，在空气和乳液界面层的蛋白显著地受到浓缩的影响，从而导致胶体 凝结形成薄膜。这种薄膜的乳固体中含有70％以上的脂肪和20％—25 ％的蛋白质，其中以乳白蛋白居多。为了防止形成薄膜，可在加热时 进行搅拌或采取措施减少液面的蒸发水量。 2．褐变反应 牛乳经长时间高温加热则发生褐变反应。这类反应属于 非酶褐变，主要是碳—氨反应，其次是乳糖的焦糖化反应。在实际应 用中，褐变反应可利用减少加热处理过程的时间和温度、减少于燥制 品的水分含量及控制制品的贮存温度及时间等方法来防止。 3．形成乳石 高温处理或煮沸时，在与牛乳接触的加热面上会形成乳 石。乳石的形成不仅影响传热，降低热效率，影响杀菌效果，而且造 成乳固体的损失。乳石的主要成分是蛋白质、脂肪与无机物。无机物 中主要是钙和磷，其次是镁和硫 4. 乳蛋白的热变性 5. 乳糖的影响 6. 酶的钝化 7. 维生素的 损失 食品伙伴网http://www.foodmate.net
牛乳的巴氏杀菌及超高温灭菌 牛乳的收集与贮存 牛乳 1).牛乳的冷却与收集牛乳被挤出后,必须马上冷却到4℃以下,并在 的此温度下进行保存,直至运到乳品厂。保证牛乳质量的第一步必须在牧场 收进行,即挤奶条件必须合乎卫生要求,挤奶设备的设计必须避免空气进入 ,冷却设备要符合要求。 集与贮存 2).牛乳的质量检验乳品厂收购鲜乳时的常规检测包括以下几个方面 ①感官评定:包括午乳的滋气味、清洁度、色泽等。 ②理化指标:包括含脂率、蛋白质含量、杂质度、冰点、酒精试验、酸 度、温度、相对密度、pH值、抗菌素残留量等。 ③微生物指标:主要是指细菌总数。其他如体细胞数、芽胞数、耐热芽 脑数及嗜冷菌数等。 食品伙伴网http://www.foodmate.net
牛乳的巴氏杀菌及超高温灭菌 牛 乳 的 收 集 与 贮 存 牛乳的收集与贮存 ¾ 1 ）.牛乳的冷却与收集 牛乳被挤出后，必须马上冷却到 4℃以下，并在 此温度下进行保存，直至运到乳品厂。保证牛乳质量的第一步必须在牧场 进行，即挤奶条件必须合乎卫生要求，挤奶设备的设计必须避免空气进入 ，冷却设备要符合要求。 ¾ 2 ）.牛乳的质量检验 乳品厂收购鲜乳时的常规检测包括以下几个方面 ： ① 感官评定：包括午乳的滋气味、清洁度、色泽等。 ② 理化指标：包括含脂率、蛋白质含量、杂质度、冰点、酒精试验、酸 度、温度、相对密度、pH值、抗菌素残留量等。 ③ 微生物指标：主要是指细菌总数。其他如体细胞数、芽胞数、耐热芽 脑数及嗜冷菌数等。 食品伙伴网http://www.foodmate.net
牛乳的巴氏杀菌及超高温灭菌 牛乳收购后的贮存 般来说,牛乳在运输途中温度上升到4℃以上是不可避免的,但不 牛乳收购后的贮存 容许高于10℃。因此,牛乳在进入大贮罐以前,通常用板式冷却器冷却到 4℃以下。 牛乳在贮罐中适当的搅拌既可使乳温均匀一致,又能避免脂肪上浮。 但是过度搅拌会严重破坏牛乳质量,因为一方面它会打碎相当一部分脂肪 球,使产生的游离脂肪凝结在一起,破坏其乳浊液体系;另一方面又会搅 入更多空气,影响牛乳的后续处理。 食品伙伴网http://www.foodmate.net
牛乳的巴氏杀菌及超高温灭菌 牛 乳 收 购 后 的 贮 存 牛乳收购后的贮存 一般来说，牛乳在运输途中温度上升到 4℃以上是不可避免的，但不 容许高于10℃。因此，牛乳在进入大贮罐以前，通常用板式冷却器冷却到 4℃以下。 牛乳在贮罐中适当的搅拌既可使乳温均匀一致，又能避免脂肪上浮。 但是过度搅拌会严重破坏牛乳质量，因为一方面它会打碎相当一部分脂肪 球，使产生的游离脂肪凝结在一起，破坏其乳浊液体系；另一方面又会搅 入更多空气，影响牛乳的后续处理。 食品伙伴网http://www.foodmate.net
牛乳的巴氏杀菌及超高温灭菌 牛乳的脱气 牛 牛乳刚刚被挤出后约含55%-7%的气体;经过贮存、运输和收购后, 乳一般其气体含量在10%以上,而且绝大多数为非结合的分散气体。这些气 的体对牛乳加工的破坏作用主要有:①影响牛乳计量的准确度。②使巴氏杀 脱菌机中结垢增加。③影响分离和分离效率。④影响牛乳标准化的准确度。 气③影响奶油的产量。⑧促使脂肪球聚合。⑦促使游离脂肪吸附于奶油包装 处的内层。@促使发酵乳中的乳清析出。 理 对牛乳进行脱气操作,包括在收奶间流量计之前安装脱气设备,如公 司现行的收奶设备。但是此方法对乳中细小的分散气泡是不起作用的。 因此在进 步处理牛乳的过程中 (如公司TBA/19超高温消毒机中),还应使用真空脱气罐,以除去细小的 分散气泡和溶解氧 食品伙伴网http://www.foodmate.net
牛乳的巴氏杀菌及超高温灭菌 牛 乳 的 脱 气 处 理 牛乳的脱气 牛乳刚刚被挤出后约含5.5 ％-7％的气体；经过贮存、运输和收购后， 一般其气体含量在10％以上，而且绝大多数为非结合的分散气体。这些气 体对牛乳加工的破坏作用主要有：①影响牛乳计量的准确度。②使巴氏杀 菌机中结垢增加。③影响分离和分离效率。④影响牛乳标准化的准确度。 ③影响奶油的产量。⑧促使脂肪球聚合。⑦促使游离脂肪吸附于奶油包装 的内层。⑧促使发酵乳中的乳清析出。 对牛乳进行脱气操作，包括在收奶间流量计之前安装脱气设备，如公 司现行的收奶设备。但是此方法 对乳中细小的分散气泡是不起作用的。 因此在进一步处理牛乳的过程中 （如公司TBA/19超高温消毒机中），还应使用真空脱气罐，以除去细小的 分散气泡和溶解氧 食品伙伴网http://www.foodmate.net
牛乳的巴氏杀菌及超高温灭菌 真空脱气罐的牛乳处理工艺流程: 牛乳的真空 工作时,将牛乳预热至68℃(超 高温灭菌设定为83℃)后,泵入真 空脱气罐.则牛乳温度立刻绛到 0℃(75℃),这时牛乳中空气和 脱部分牛乳蒸发到罐顶部,遇到罐冷 气凝器后,蒸发的牛乳冷凝回到罐底 部.而空气及一些非冷凝气体(异味) 由真空泵抽吸除去。 食品伙伴网http://www.foodmate.net
牛乳的巴氏杀菌及超高温灭菌 牛 乳 的 真 空 脱 气 真空脱气罐的牛乳处理工艺流程： 工作时，将牛乳预热至68℃（超 高温灭菌设定为83 ℃）后，泵入真 空脱气罐．则牛乳温度立刻绛到 60℃（75 ℃ ），这时牛乳中空气和 部分牛乳蒸发到罐顶部，遇到罐冷 凝器后．蒸发的牛乳冷凝回到罐底 部．而空气及一些非冷凝气体(异味) 由真空泵抽吸除去。 食品伙伴网http://www.foodmate.net