常溫長保質期酸牛奶生產工藝與生產設備

文∕李志才 姜竹茂 王 彬 孫志強 池紅玉 宋廣輝

（1山東青島市畜禽良種有限公司；2山東煙臺大學生命科學學院；3河北石家莊市兄弟伊蘭食品配料有限公司；4山東濰坊紫鳶乳業發展有限公司；5山東伊怡乳業有限公司）

酸牛奶營養豐富，含有益生菌和特殊生物因子，有助于改善人體胃腸消化功能，提高機體免疫力，是人們強身健體、延年益壽的營養佳品。但采用傳統的酸牛奶生產加工方法，其產品需要0～6℃低溫冷藏保存，且保質期一般為7～21天，時間比較短，成為影響產品質量和市場銷售的重要因素。

近些年來，國內有多家知名乳品企業，應用現代先進的酸牛奶生產技術，開發了不需要冷藏，可常溫保存，保質期在90～180 天，符合GB 19302標準的酸牛奶產品，受到了廣大消費者和銷售市場的青睞與歡迎。現將常溫長保質期酸牛奶的生產工藝與生產設備介紹如下。

1 常溫長保質期酸牛奶生產工藝

常溫長保質期酸牛奶生產工藝，主要由生產原料前處理、混合物料超高溫滅菌、酸牛奶發酵與發酵后熱處理和無菌灌裝等4個主要部分構成。

1.1 常溫長保質期酸牛奶生產工藝流程

常溫長保質期酸牛奶生產工藝流程示意圖如圖1所示。

1.2 常溫長保質期酸牛奶生產工藝說明

1.2.1 營養成分及配方

圖1 常溫長保質期酸牛奶工藝流程

每100 g產品中各營養素含量：蛋白質5%、脂肪5%、碳水化合物4%。生產配料配方為：生牛乳895 kg、乳清粉10 kg、白砂糖80 kg、復配穩定劑15 kg，凈化水加至1000 L。

1.2.2 生產工藝質量關鍵控制點基本要求

（1）配料溫度70～80℃，配料剪切乳化時間15～20 min。配料溫度過低或配料剪切乳化時間較短，物料混合時容易造成溶解不充分問題。

（2）物料均質溫度不低于60℃，均質壓力不低于20 MPa。物料均質溫度過低或物料均質壓力過低時，乳脂肪不易細化，產品易出現上浮或分層。

（3）物料超高溫滅菌溫度和時間要求為131℃/20 s。

（4）酸牛奶發酵必須是在潔凈夾套（可調節溫度）無菌罐體中進行；同時須做到無菌添加發酵菌種和無菌添加調味調色劑。

（5）酸牛奶發酵溫度要求恒溫并始終控制在43℃。發酵溫度過高或過低，易造成產品析水、質地粗糙和發酵緩慢等問題。

（6）酸牛奶發酵終止控制標準為pH值達到4.8，發酵時間一般在3～5 h。

（7）酸牛奶攪拌破乳，須應用框式大槳葉攪拌器慢速度（300 r/min）、短時間（8～10 min），進行攪拌破碎凝乳。

（8）酸牛奶發酵終止后須進行巴氏殺菌熱處理。巴氏殺菌熱處理的要求是：均質壓力15 MPa，殺菌溫度75℃，殺菌時間25 s。均質壓力、殺菌溫度和殺菌時間不可過高、過低和過長，否則會導致產品繼續發酵和產品質地粗糙、有砂澀稀薄感。

（9）酸牛奶巴氏殺菌熱處理后，須降溫至10℃以下，后熟10～12 h，pH值控制在4.5。酸牛奶后熟時須保證無菌環境和一定的后熟時間，防止有害細菌、霉菌污染和產品粘度不夠，口感不細膩。

（10）必須配置與總體生產能力相適應的無菌灌裝機、噴碼機、貼管機和產品外包裝機組。產品灌裝、物料輸送也同樣必須保證無菌環境，應用剪切力小的轉子泵和無菌空氣輸送無菌灌裝酸牛奶物料。

2 常溫長保質期酸牛奶生產所需設備及說明

2.1 常溫長保質期酸牛奶生產所需設備

常溫長保質期酸牛奶生產設備主要由生鮮乳收儲預處理設備、混料處理設備、超高溫滅菌設備、酸牛奶發酵設備、酸牛奶巴氏殺菌設備、酸牛奶無菌灌裝設備、CIP清洗設備和其它主要公用設備等8個部分生產設備組成。為便于介紹說明，以生產規模50 t/天標準為例，將常溫長保質期酸牛奶生產需用主要設備列于表1。

2.2 生產所需設備說明

2.2.1 生鮮乳收儲預處理設備

在生鮮乳收儲預處理設備運行的過程中需重點把握的設備主要是：（1）脫氣凈乳；（2）乳脂分離；（3）牛乳標準化；（4）過冷降溫；（5）奶倉儲存等5 類設備。生鮮乳收儲預處理設備選型與配置要合理配套，確保收儲的生鮮乳經預處理后符合GB 1930-2010生乳標準。

2.2.2 混料處理設備

混料處理設備要具備在線混料或批次混料的功能，最好能在一個罐體內完成高剪切和乳化溶解。各種物料能夠迅速溶解，沒有結團和白點，穩定性好；對暫存的物料須采取柔和的攪拌方式，保護產品穩定性不受破壞；混料罐體的罐頂和罐底須采取弧形設計，確保罐內料液能完全排放和有利于清洗；混料罐體須能處理不同粘稠度和不同干物質含量的物料；如條件具備，可采用真空混料技術，在罐內液面下負壓吸入物料。

2.2.3 超高溫滅菌設備

超高溫滅菌（UHT）設備須選用管式超高溫滅菌機組，在殺滅物料中微生物的同時，要求盡最大可能減少物料營養成分和有益物質的損失；超高溫滅菌（UHT）設備的物料滅菌性能須可靠、穩定、耐用、安全，要能連續較長時間對物料進行滅菌，一般連續工作時間須達12 h以上；設備運行高效節能，熱回收效率不低于90%，可全自動控制，操作簡單，容易掌握。

現在乳品生產中物料超高溫滅菌技術發展很快，有很多先進的技術應用在超高溫滅菌設備中。一是節省能源技術：采用全封閉式系統，在預殺菌過程中不再使用冷卻水，節約蒸汽和冷卻水；UHT預殺菌和無菌水循環時，均質機和脫氣罐可以不工作，減少電能的消耗；采用雙水路設計，一個熱水回路用于加熱，一個熱水回路用于熱回收，提高熱回收效率。二是提高生產效率技術：當均質機出現故障時，系統能自動旁通均質機，避免了UHT自動停機后排料、清洗和升溫等浪費物料、浪費時間、浪費能源的問題。

表1 常溫長保質期酸牛奶生產規模為50 t/天時所需主要生產設備

2.2.4 發酵設備

發酵設備作為常溫長保質期酸牛奶生產的核心設備，對產品的品質和生產安全非常關鍵。酸牛奶發酵設備由菌種無菌添加、無污染發酵、無菌空氣保護、物料冷卻、物料管道和泵送等設備組成。

在實際生產中，酸牛奶發酵設備須根據常溫長保質期酸牛奶生產工藝和衛生標準，保證酸牛奶的發酵過程實現高標準的安全潔凈要求，應用無菌生產技術生產出優質、沒有任何污染的產品。同時，酸牛奶發酵設備在生產中能夠實現節能降耗和具有兼容性和擴展性，即除了可生產酸牛奶外，還能滿足生產其它乳制品和擴大產能的需要。

2.2.5 巴氏殺菌設備

酸牛奶巴氏殺菌設備須選用寬間隙、長流道，利于濃稠物料通過的管式酸牛奶巴氏殺菌設備。可連接均質機和脫氣機，在采用全流量均質方式時，可利用均質機控制巴氏殺菌機工作流量。管式酸牛奶巴氏殺菌設備須采用PIC微電腦全自動程序控制，按設定的生產工藝要求，對巴氏殺菌全過程運行控制。管式酸牛奶巴氏殺菌設備應自帶CIP清洗設施，自行進行CIP自動清洗。經管式酸牛奶巴氏殺菌設備殺菌后的發酵酸牛奶須進入無菌罐儲存，以便無菌灌裝機進行產品包裝。

2.2.6 無菌灌裝設備

常溫長保質期酸牛奶必須采用無菌灌裝機和專用包材進行包裝。經處理的無菌發酵酸牛奶必須在沒有任何微生物污染的情況下無菌輸送至無菌灌裝機進行灌裝。無菌灌裝專用包材也必須經滅菌處理后達到無菌標準方能用于產品包裝。在無菌產品的包裝過程中無菌灌裝機必須始終保持無菌環境和無菌灌裝產品包材包裝的完整性，只有這樣才能保證無菌包裝產品的質量符合GB 19302—2010發酵乳標準。

續表

2.2.7 CIP自動清洗設備

CIP自動清洗設備的工作步驟為預沖洗、清洗、最終清洗。CIP自動清洗設備可根據生產實際需要自行選擇：堿-酸-堿+酸、堿+堿+酸、堿+酸+堿+酸等CIP自動清洗模式，以縮短自動清洗時間，提高自動清洗效果和效率。

CIP自動清洗應該采取全自動控制技術，通過操作面板PLC輸入或輸出控制CIP自動清洗，所有CIP設備清洗記錄都應自動保存，方便查看。

CIP設備清洗用水的水質關系到物理性能（設備損傷）、化學性能（腐蝕）和微生物學的無菌性能。所以CIP設備清洗用水非常重要。CIP設備清洗用水應使用凈化處理水。

2.2.8 其它主要公用設備

其它主要公用設備是指與常溫長保質期酸牛奶生產各個相關生產環節設備有密切聯系的，為這些設備所共需的一些設備設施的總稱。這些公用設備主要有：反滲透雙膜法純凈水機組和純凈水儲存罐、冰水制冷（蓄能）機組和儲冰水槽、無菌空壓機和供氣系統、燃氣或燃油供熱鍋爐等5 類。對這些公用設備的要求是：一要滿足生產需要；二要符合安全衛生要求；三要運行可靠，費用經濟。

在這里應特別指出的是：常溫長保質期酸牛奶生產的各個生產環節均需要冰水換熱降溫，制冷耗費電力比較多。如果采用“動態冰蓄冷”技術，以水的潛熱方式儲存冷量，利用谷段時間低價電力蓄冷，峰段時間避開高價電力制冷的經濟運行策略，能降低50%～70%的制冷電費，而且還能節約制冷設備投資，經濟效益顯著。

[1]Bernhard V B，Lrene V B.長保質期食品質量指南：熱處理－無菌包裝.中國奶業協會編譯.北京：中國農業出版社，2006.

[2]劉敏，李春國.攪拌酸奶創新工藝的研究.見：中國乳制品工業協會第十九次年會報告論文集，2013.

[3]谷鳴主編.乳品工程師實用技術手冊.北京：中國輕工業出版社，2009.