長時間發酵褐色乳飲料的工藝研究

長時間發酵褐色乳飲料是一種具有獨特風味的乳蛋白飲品，深受廣大消費者的喜愛。這種乳飲料的主要工藝是通過使脫脂奶粉還原乳與還原糖發生美拉德反應來產生獨特香氣，但由于生產過程比較復雜，任何一項工藝參數設置不當都會影響終產品的穩定性及風味。因此，要對關鍵控制點進行深入的研究，以達到風味和穩定性良好的目的。

1 材料與方法

1.1 原料

脫脂奶粉；白砂糖；果膠；葡萄糖；漢森Y350（菌種）。

1.2 主要設備和器材

高剪切攪拌機；恒溫水浴鍋；高壓鍋；超凈工作臺；精密PH計；離心機；分析天平；均質機；馬爾文粒徑分析儀。

1.3 工藝流程

1.3.1 發酵乳的制備

軟化水、脫脂奶粉→奶粉還原水合→添加葡萄糖→脫氣→均質→滅菌→冷卻至37℃→添加菌種0.05%→培養37℃/72h→冷卻至20℃以下→均質（待用）

1.3.2 調配

白砂糖+穩定劑→65～80℃熱水溶解→冷卻至20℃→加入發酵乳等輔料→混合20～30min→25 MPa均質→殺菌110～121℃/5～10s，冷卻至10℃→無菌灌裝→檢驗→出廠

2 關鍵控制點研究

2.1 脫脂奶粉還原

2.1.1 脫脂奶粉的水合溫度與時間

脫脂奶粉還原時水合的溫度與時間組合是奶粉還原的關鍵性參數。該試驗選擇不同的溫度與時間組合還原脫脂奶粉，然后通過相同的滅菌與發酵工藝進行發酵，對比發酵液的析水情況，以選擇較優的組合（該試驗省略了部分明顯較差的組合）。試驗數據如表1所示。

表1 不同的水合溫度與組合所得發酵液的析水情況 單位：mm

2.1.2 還原奶的脫氣

對還原奶進行脫氣處理是一項非常重要的工序，它將會影響到以下2個方面：①還原奶中的氣泡會影響均質機中的均質頭壽命；②還原奶中如果存在氣泡會影響發酵液的狀態。由于乳酸菌均為厭氧菌，氣泡周圍的乳酸菌會受到不同程度的抑制，使該區域不能有效地凝乳，從而出現較堅硬的顆粒，這種顆粒可以通過用較細的網篩過濾發酵液發現。

2.1.3 還原奶的均質

用全脂奶粉還原得到的還原奶必須進行均質，并且通過研究發現，脫脂奶粉還原得到的還原奶在發酵前進行均質也是很有必要的，因為均質能夠減少大顆粒的數量，使顆粒的分布更加均勻，有助于發酵過程的凝乳。未均質和均質的還原奶的粒徑分布如圖1～2所示，2種還原奶的粒徑分布對比如圖3所示。

2.2 還原奶殺菌溫度和時間

殺菌溫度與時間組合是影響發酵風味以及穩定性的又一重要因素。強度的大小直接影響到最終產品的風味以及穩定性；強度太小，不能發生美拉德反應，獨特香氣不能產生，達不到想要的效果；強度太高，則會產生焦糊味，原因是有部分蛋白發生了變性，進而發生糊化，這也是導致成品穩定性差的主要原因。因此，平衡滅菌溫度與時間是非常重要的，不同的滅菌溫度與時間組合所得發酵液的風味得分如表2所示，不同的滅菌溫度與時間組合所得成品的沉淀量如表3所示。

圖1 未經過均質的還原奶的粒徑分布圖

圖2 經過均質的還原奶的粒徑分布圖

圖3 經過均質與未經過均質的還原奶粒徑分布對比圖

表2 不同的滅菌溫度/時間組合所得發酵液的風味得分

表3 不同的滅菌溫度/時間組合所得成品的沉淀量 單位：%

2.3 發酵過程的控制

選用37℃和42℃對還原奶同時進行發酵，不同的發酵溫度產生析水的時間與發酵液風味如表4所示。

2.4 發酵液的均質溫度

由于較高的均質溫度會使發酵液產生較堅硬的顆粒，不利于成品的穩定，因此選擇先冷卻后均質的方式（均質壓力為250bar，溫度低于20℃）。

2.5 發酵液與膠體溶液的混合

發酵液經過均質后，遇熱會發生凝聚結塊，產生大顆粒，因此膠體溶液應該冷卻后再與發酵液混合，最高溫度不能超過20℃。

3 結果與分析

3.1 脫脂奶粉還原

3.1.1 脫脂奶粉的水合溫度與溫度

從表1可以看出，水合溫度與時間成反比關系，溫度越高需要的水合時間越短。但是水合的溫度有一定的上限，當水合溫度超過一定的程度，就會出現大顆粒，奶粉溶解不完全，最終導致發酵液出現析水，整個體系收縮，乳清蛋白析出。通過試驗得出，水合溫度不能超過55℃；在較高（如45℃）的溫度下水合脫脂奶粉輔助較柔和的攪拌，會使還原效果更佳，這樣有助于熱量的傳遞，蛋白質等干物質與水能夠充分融合；在低溫下水合比在高溫下水合的效果好，但需要較長的時間，如4℃的條件下需要保溫過夜，即需要大于12h，才能夠水合完全。

3.1.2 還原奶的均質

圖1出現了3個波峰，圖2只有2個波峰，通過經驗可以知道，第1個波峰為蛋白質等小體積顆粒波峰，而后面的峰則為脫脂奶粉中少量的脂肪波峰。未經過均質的還原奶的最大粒徑達到了30μm，而經過均質的還原奶的最大粒徑則小于2μm。由圖3可知，均質后還原奶的較小顆粒波峰的面積比未均質還原奶要大，也就是小顆粒比重大。所以，通過均質不僅減小了脂肪球的粒徑，還減小了部分蛋白的質顆粒的粒徑。因此，均質能使還原奶的粒徑分布更加均勻，平均粒徑更小，有助于改善發酵液狀態。

表4 不同的發酵溫度產生析水的時間與發酵液風味

3.2 還原奶殺菌溫度與時間

從表2可以看出，加熱強度過低雖然不會有不愉快的氣味，但也不會增加該產品特有的香氣；加熱強度過高就會產生不愉快的味道，影響整體的風味。從表3可以看出，加熱強度太低，不會影響成品的穩定性，但加熱強度太高會直接影響產品的穩定性，造成離心沉淀增加，產品體系不穩定。

因此，還原奶的殺菌條件應選擇柔和溫度與較長時間的組合方式，這樣既能發生美拉德反應，產生特殊香氣，又不會產生不愉快的氣味。此外，這種組合方式還能使成品保持較好的穩定性。

3.3 發酵過程的控制

從表4的結果可以確定，選擇較低的發酵溫度，較長發酵時間是發酵的最佳條件。低溫長時間發酵的原因是為了提升發酵液的香氣并避免出現乳體系收縮，而不是單純的提高酸度；另外，酸度的提高也省略了后期成品標準化時的調酸工序，保持了原有發酵香氣。

4 結論

還原脫脂奶粉應選用較低的溫度和較長的時間才能得到良好的效果，如果為了提高生產效率可以選擇相對高的溫度（小于55℃），較短的時間，在緩慢的攪拌條件下進行；還原奶在滅菌前應該進行脫氣和均質，以保證更加均勻的顆粒分布，較小的平均粒徑；還原奶的滅菌應該選擇相對較低的溫度和較長的時間，以得到較好的風味和穩定性；發酵過程選擇低溫長時間發酵，有助于香氣的產生；發酵液應該采用冷均質，這樣不會使發酵液產生堅硬顆粒；發酵液與膠體溶液應該采用冷混合，防止過熱蛋白凝聚。

通過以上的研究，工藝的改進大大提高了產品的穩定性和風味，保證生產的順利進行；另外，還可以在產品中添加多種營養輔料，如新鮮果汁、水果顆粒以及各種營養素，滿足更多消費者的需求。

[1]泰米邁，羅賓遜著，姜竹茂譯.酸乳科學與技術.北京：中國農業出版社，2003

[2]謝繼志.液態奶乳制品科學與技術.北京：中國輕工業出版社，2000