嬰幼兒配方乳粉殺菌工藝的探討

文 / 孔慶偉 龍丹乳業科技股份有限公司

2010年，國家公布66項乳品安全國家標準，旨在統一標準，規范生產，保證食品安全，為消費者提供安全、健康的食品。其中嬰兒配方食品、較大嬰兒和幼兒配方食品標準于2011年4月1日起正式實施。標準中，嬰兒配方乳粉、較大嬰兒和幼兒配方乳粉菌落總數的要求較之前的標準大幅提高，由原來的不超過30 000 CFU/g，提高至少于10 000 CFU/g。此標準推出后，對嬰幼兒配方乳粉生產企業提出了新要求，尤其是濕法生產工藝的企業，其殺菌器的殺菌能力必須滿足新標準的要求。在此前提下，各乳粉企業紛紛采取不同的措施對原有不達標的殺菌設備進行改造和更新。

1 乳粉殺菌工藝簡介

乳粉殺菌溫度和保持時間對乳粉的品質，尤其是溶解度和貯藏性有很大影響，所以傳統上，國內采用的主要殺菌工藝是88～90 ℃、保持15～30 s，而且多采用間接加熱的管式或片式熱交換器。此殺菌溫度和時間的組合既能達到原國家標準的微生物指標要求，對乳粉溶解度的影響又比較小。但隨著乳粉生產技術的發展以及廣大消費者對乳粉質量、安全性需求的不斷提高，超高溫瞬時殺菌和蒸汽直接噴入式殺菌等殺菌形式，也在逐漸被一些乳粉生產企業采用。尤其是新興的嬰幼兒配方乳粉生產企業，應用部分國外的生產技術或直接引進國外的設備，其殺菌能力強，同時又能保證產品的各種特性不受影響。特別是此次新國標頒布實施后，超高溫瞬時殺菌和蒸汽直接噴入式殺菌工藝能完全保證產品菌落總數指標符合要求，在很大程度上表現出其優越性。其中，超高溫瞬時殺菌工藝因其便于改造等特點，更是被較多乳粉生產企業所應用[1]。

2 乳粉殺菌工藝特點及選擇

新國標頒布后，嬰幼兒配方乳粉生產企業根據自身原有的工藝條件以及企業發展的現狀，對殺菌設備進行了改造。濕法工藝生產企業，其殺菌設備改造主要采用以下幾種方式。

2.1 原有殺菌器保溫管加長

在原有殺菌溫度保持不變的情況下，通過加長殺菌器保溫管以延長保溫時間。此種方式雖然具有設備改造簡單，資金投入少的優點，但同時也存在較大的弊病。因保溫時間不能過分延長，容易造成產品明顯的蛋白質變性問題，影響產品的消化吸收，所以在保溫時間延長的有限范圍內，殺菌器的殺菌效果無法達到理想的程度，即此種方式不能完全保證產品的菌落總數達到國家標準的要求。如果前端控制不到位，如生牛乳、添加的各種原料的菌落總數偏高，則可能導致成品乳粉的菌落總數超標，而造成企業損失。

2.2 蒸汽直接噴入式殺菌

部分新建的較大規模的嬰幼兒配方乳粉企業，全方位采用較先進的工藝和設備，資金投入大，生產能力強。其濕法工藝乳粉生產采用蒸汽直接噴入式的滅菌方式，殺菌效率高，一般可將產品的菌落總數控制在100 CFU/g以內。此種方式雖可保證產品的菌落總數遠低于國家標準，但由于殺菌過程是通過將蒸汽直接噴入到物料中，與物料進行接觸，從而起到高效的殺菌作用，所以對蒸汽的質量要求非常高，需要相應配備1 套蒸汽發生、凈化處理的系統，設備資金投入大，且需要占有一定空間，生產過程中維護、消耗等費用均比較高。所以，對于一些早期建立的工廠或新建的較小規模的工廠來說，蒸汽直接噴入式殺菌可能不是最理想的選擇。

2.3 超高溫殺菌

超高溫殺菌方式是目前國內較多企業普遍采用的殺菌方式。此殺菌方式設備占地面積小，一次性投入少，在原有工藝布局下改造方便，操作簡單，并且在節能方面也具有有利的條件，所以在此次新國標實施前，較多企業首選的改造方案即為超高溫殺菌。

2.3.1 超高溫殺菌設備原理及參數

目前，普遍采用的超高溫殺菌設備為管式換熱器，此換熱器屬于非直接接觸式換熱器。其主體結構由換熱段和加熱段2 部分組成。換熱段為套管式換熱器，加熱段由加熱筒和其中的加熱盤管構成[1]。

物料經前期的熱交換等過程后，首先進入超高溫殺菌器的換熱段，與加熱段出來的物料進行換熱以提升溫度。這也是殺菌器節能的一個方面。然后物料再進入到加熱段，完成物料的殺菌過程。加熱段出來的物料與進入殺菌器的物料換熱之后，進入后序的蒸發濃縮工序[2]。如果采用殺菌溫度115 ℃進行殺菌，當進入殺菌器的物料溫度在72～74 ℃時，經超高溫完成換熱、殺菌后，出口溫度一般在90～94 ℃之間?？刂莆锪狭髁吭?～8.2 t/h，可保證物料在超高溫加熱段的停留時間為4～8 s，在整個超高溫設備內停留時間為22～28 s。停留時間隨著流量的變化而變化，所以超高溫設備的清洗尤為重要。當連續生產時，CIP清洗和AIC清洗都要制定合理的清洗規程，以保證清洗效果，否則管壁掛垢將造成管徑變化而影響物料流量，同時影響熱傳遞的效果。

2.3.2 超高溫殺菌工藝參數選擇

超高溫殺菌工藝一般采用的殺菌時間為4～8 s，但殺菌溫度在不同的企業之間存在一定差異。因殺菌溫度一方面決定最終產品的菌落總數情況，另一方面也直接影響產品蛋白質變性的程度，同時也要符合盡量節能的要求，所以選擇最佳的殺菌溫度，對乳粉生產企業來說至關重要。本文在一定的限定條件下，進行了不同殺菌溫度的實驗，確定了超高溫殺菌工藝的參數。

（1）限制條件

生牛乳菌落總數為2×106CFU/mL；生牛乳用量為4.0～4.5 t/t奶粉；其它原料菌落總數<1 000 CFU/g；殺菌段物料流量不7.0～8.2 t/h（保證殺菌時間4～8 s）。

（2）實驗結論

殺菌溫度在103～108 ℃之間時，產品蛋白質變性程度較小，沖調后肉眼可看到個別蛋白質變性后的白點，產品菌落總數平均值在500～900 CFU/g之間。但在實驗的多組數據中，約10%的幾率出現產品菌落總數>1 000 CFU/g的情況，也就是說此殺菌溫度范圍不能保證產品的菌落總數完全達到國家標準的要求。

殺菌溫度在110～115 ℃之間時，部分產品存在蛋白質變性的問題，但經過配方改良，此問題可以得到解決，不會影響最終產品的質量。產品菌落總數平均值在300～700 CFU/g之間，未出現超過1 000 CFU/g的情況，可以保證最終產品菌落總數達到國家標準的要求。

殺菌溫度在120 ℃時，產品蛋白質變性的程度增大，菌落總數基本可以控制在200 CFU/g以內，數值較低，但蒸汽消耗量增大，成本升高。

從以上實驗數據可以得出，企業可根據本企業的技術要求和產品定位，選擇殺菌溫度范圍在110～115 ℃之間，以保證產品菌落總數達到國家標準的要求，同時又兼顧產品溶解性和耗能等方面的因素，既保證產品質量，又達到節約成本的目的。

3 結語

當前，食品安全問題已越來越受到廣大消費者的關注。生產安全、健康、優質的產品是食品生產企業賴以生存的基礎。對于嬰幼兒配方乳粉生產企業來說，這一點更是尤為重要。對于濕法工藝的嬰幼兒配方乳粉生產企業來說，殺菌工序更是重中之重，這是保證終產品合格的一個關鍵工序。選擇適合生產條件的殺菌方式對產品感官指標、微生物指標、資金投入、成本控制等多方面都有重要的影響。本文是筆者在多年從事嬰幼兒配方乳粉的生產管理過程中總結出來的經驗，僅供同行業者參考和借鑒。

[1]張和平，張列兵.現代乳品工業手冊. 北京：中國輕工業出版社，2005.

[2]楊同舟，于殿宇.食品工程原理. 北京：中國農業出版社，2001.

[3]陸振曦，陸守道.食品機械原理與設計. 北京：中國農業出版社，1996.