CN113133483A - 一种欧姆杀菌工艺生产酸奶的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种欧姆杀菌工艺生产酸奶的方法，特别涉及一种采用欧姆杀菌工艺生产常温酸奶的方法。本发明的方法解决了发酵后传统杀菌方式导致的杀菌强度高、受热时间长、稳定性变差、稳定剂添加量高等问题。具体来说，本发明改进了酸奶生产工艺，采用欧姆杀菌工艺代替传统列管式或板式杀菌机热交换的杀菌工艺，在保证食品安全的前提下降低了热处理强度和受热时间，最大程度保证了产品体系稳定，同时减少传统杀菌方式带来的机械损失，降低了杀菌工艺对酸奶组织结构体系的破坏，保证产品的口感和营养品质。

Description

一种欧姆杀菌工艺生产酸奶的方法

技术领域

本发明涉及一种欧姆杀菌工艺生产酸奶的方法，特别涉及一种采用欧姆杀菌工艺生产常温酸奶的方法。

背景技术

目前，常温酸奶由于储存携带方便、货架期长等特点，在市场上广受欢迎。与短保质期低温储存酸奶不同，常温酸奶在发酵后需要进行杀菌处理，将酸奶中微生物去除，实现常温条件下长货架期的目的。与牛奶相比，酸奶的体系稳定性更敏感，生产加工过程中如果机械外力作用不当或受热时间过长，很可能对酸奶的组织状态造成破坏。尤其是发酵后的杀菌工艺环节对酸奶组织体系的影响更大，因此，常温酸奶对于稳定体系的要求与构建都更加严苛。

传统的杀菌处理方式主要有列管式、单管式、盘管式、刮板式等，其杀菌原理均为间接的热交换，通过蒸汽或热水作为媒介，将热量首先传递到设备壁面，进而传递到基料直至达到杀菌温度。由于传统杀菌方式原理及设备结构特性的原因，因此存在的主要缺陷就是升温速率较慢，通常会造成对酸奶等料液的过热处理、破损度偏高，同时营养损失严重。

由于发酵后的传统杀菌工艺对发酵酸奶及其稳定剂破坏严重，需要加入大量的稳定剂保护酸奶并维持货架期内的体系稳定，造成产品粘稠、添加剂(如变性淀粉)用量高、营养品质下降等问题，严重影响消费者体验及产品品质的进一步升级。

本发明针对这一情况，采用发酵后欧姆杀菌的工艺，解决发酵酸奶受热严重、稳定性变差、稳定剂添加量高等问题，最大程度保证常温酸奶的品质。欧姆杀菌是一种新型的电物理体积加热杀菌法，无需借助传热面和介质间的温度差作为传热动力，加热程度和速率由被加热物料的电导率决定，热量渗透深度不受食品物料大小、形状的限制。该工艺克服了传统杀菌方式中物料内部的传热速度取决于传热方向上的温度梯度等不足，实现了物料的均匀快速加热。

主要有以下几方面优势：不需要热交换表面，不存在温度梯度，加热均匀；能量利用率高，对产品机械损伤小；加热速度快，易于控制。发酵后的酸奶采用欧姆杀菌方法进行杀菌处理，可以有效降低过度热处理对酸奶体系的影响，同时降低稳定剂的添加量，提升产品口感以及营养品质。

本发明改进了常温酸奶的生产工艺，通过欧姆杀菌工艺代替传统的列管式或板式杀菌工艺，在保证食品安全的前提下降低热处理强度和受热时间，最大程度保证了产品体系稳定，同时减少传统杀菌方式带来的机械损失，降低杀菌工艺对酸奶组织结构体系的破坏，保证口感和营养品质。

发明内容

为了解决现有技术中存在的所述缺陷，本发明提供了一种欧姆杀菌工艺生产酸奶的方法，特别涉及一种采用一种欧姆杀菌工艺处理酸奶基料的方法。解决了酸奶发酵后传统杀菌方式导致的杀菌强度高、受热时间长、稳定性变差、稳定剂添加量高等问题。

牛奶是一种营养丰富的复杂体系，由蛋白质、脂肪、乳糖、维生素、矿物质、微量活性成分等构成。牛奶中蛋白质和维生素以及活性成分对热比较敏感，受热后容易变性、失去活性甚至损失。然而，酸奶发酵过程中，部分营养成分被发酵菌利用分解产生乳酸，随着酸度的提高牛奶中部分蛋白质也随之变性。因此，酸奶组织体系相较牛奶体系更不稳定，对外界作用力(如机械作用力、热处理等)更加敏感。

由于传统酸奶杀菌方式以及相关设备结构特性的原因，升温速度较慢，造成产品受热时间过长；这样，通常会造成杀菌后的酸奶粘度降低、稳定性变差，同时营养损失严重。通过非热传递及热对流原理的杀菌方式(即欧姆杀菌)，管内料液同时受热、不存在传热梯度以及达到中心温度所需要的长时间加热，可以有效降低酸奶的过热处理程度，同时避免了变性淀粉的过度糊化甚至破碎(淀粉只有完全糊化后可以发挥提高酸奶粘度，增强酸奶组织体系稳定性和增加酸奶口感等作用，但是，当淀粉过度糊化和破碎后就不再具备上述作用)，进而有效降低酸奶的营养损失及组织体系的破坏。

本申请涉及以下内容：

一种采用欧姆杀菌工艺生产酸奶的方法，包括以下步骤：

1)配料：将乳、稳定剂和甜味剂混合；

2)初次杀菌：将混合后的基料进行杀菌，杀菌温度控制在85-142℃，杀菌时间为4-300s；

3)发酵：在32-55℃的温度范围内，使初次杀菌后的基料发酵4-10h；

4)欧姆杀菌：将发酵后的产物进行欧姆杀菌，杀菌温度为62℃-98℃，杀菌时间为2-120s。

一方面，所述酸奶为常温酸奶。

一方面，在所述欧姆杀菌的步骤中，杀菌温度为65℃-95℃，杀菌时间为4-60s。

另一方面，在欧姆杀菌的过程中，升温速度为1.5-7.5℃/s(优选2.5-5.5℃/s)，杀菌后迅速冷却至7-40℃(优选15℃-30℃)。

一方面，所述配料步骤包括：将牛奶、适量的稳定剂和白砂糖在30℃-70℃下剪切混合10-30min。

一方面，在所述初次杀菌的步骤中，温度为90-135℃，时间为60-300s。

另一方面，所述发酵步骤中，发酵温度为37-48℃，发酵时间为3-15h(更优选4-10h)。

一方面，发酵步骤后，欧姆杀菌步骤前，还包括预热步骤；优选地，所述预热步骤包括：将发酵后的产物在加热釜内加热至30℃以上。

一方面，在欧姆杀菌步骤后，还包括无菌灌装步骤。

另一方面，所述无菌灌装步骤包括：将欧姆杀菌后的酸奶打入无菌罐中，暂存后无菌灌装(更优选，无菌灌装的温度为30℃以下)。

一方面，所述稳定剂包括变性淀粉、果胶、明胶和结冷胶的一种或多种(优选果胶、结冷胶和/或变性淀粉，更优选变性淀粉)。

一方面，所述乳包括全脂乳粉、脱脂乳粉、乳清蛋白粉、牛奶浓缩蛋白、炼乳和牛奶中的一种或多种(优选包括牛奶、全脂乳粉、脱脂乳粉和/或乳清蛋白粉，更优选牛奶)。

另一方面，所述甜味剂包括白砂糖、结晶果糖、果葡糖浆、麦芽糖、乳糖、糖醇类甜味剂、三氯蔗糖、安赛蜜、阿斯巴甜和甜蜜素中的一种或多种(优选包括白砂糖、果葡糖浆和/或糖醇类甜味剂，更优选白砂糖)。

上面所述的方法所制备的酸奶，其特征在于：所述酸奶为常温酸奶。

所述酸奶的原料包括乳、稳定剂、甜味剂和发酵菌种；所述乳优选为牛奶；所述甜味剂优选为白砂糖。

典型的具体方案包括：

提供一种常温长货架期发酵酸奶及其工艺。所述的酸奶包括牛奶、白砂糖、稳定剂和发酵菌种；所述稳定剂包括选自变性淀粉、果胶、明胶和结冷胶的至少一种。添加稳定剂，可以保证酸奶的组织架构体系稳定，并且延长其保质期，还可以在生产加工过程中及货架期内保护基料中牛乳蛋白，使其在产品保质期内保持稳定。

优选牛奶作为乳成分的来源，还可以使用全脂乳粉、脱脂乳粉、乳清蛋白粉、牛奶浓缩蛋白、炼乳作为乳成分的来源，但由于这些配料经过加工处理，对终产品的风味将产生影响；使用牛奶作为乳成分来源的产品更优质、天然、健康和美味。

优选白砂糖作为甜味剂，还可以选择结晶果糖、果葡糖浆、麦芽糖、乳糖、糖醇类甜味剂、三氯蔗糖、安赛蜜、阿斯巴甜和甜蜜素中的一种或多种作为甜味剂；使用白砂糖可以明显提升酸奶的电导率，有利于提高欧姆杀菌的效率和效果。

生产工艺如下：

配料→杀菌→发酵→预热→欧姆杀菌→无菌灌装

配料：牛奶中将适量稳定剂和白砂糖在30℃-70℃下加入并剪切混合10-30min。

杀菌：杀菌温度控制在90-135℃，杀菌时间范围为4-300s。

发酵：在37-48℃温度范围内，发酵4-10h。

预热：在加热釜内加热至30℃以上。

欧姆杀菌：设定杀菌温度为65℃-95℃，杀菌时间为4-60s，其中升温速度2.5-5.5℃/s；杀菌后迅速冷却至15℃-30℃。

无菌灌装：杀菌后的酸奶打入无菌罐中，暂存后无菌灌装，优选灌装温度为30℃以下。

优选的发酵前杀菌参数为：温度≤100℃，时间≥60s；合适的温度和时间组合可以保证酸奶在发酵后达到最佳质构。

附图说明

图1示出了实施例2和对比例2成品显微照片的对比图。

图2示出了实施例2和对比例3成品显微照片的对比图。

有益效果

与短保质期的低温储存酸奶不同，常温酸奶在发酵后需要进行杀菌处理，将酸奶中微生物去除，从而实现常温条件下长货架期的目的。与牛奶相比，酸奶的体系稳定性更敏感，在酸奶生产加工过程中，如果机械外力作用不当或受热时间过长，很可能对酸奶的组织状态造成破坏。尤其是发酵后的杀菌工艺环节对酸奶组织体系的影响更大，因此常温酸奶对于稳定体系的要求与构建都更加严苛。

传统的杀菌处理方式主要有列管式、单管式、盘管式、刮板式等，其杀菌原理均为间接的热交换，通过蒸汽或热水作为媒介，将热量首先传递到设备壁面，进而传递到基料直至达到杀菌温度。由于传统杀菌方式原理及设备结构特性的原因，因此存在的主要缺陷就是升温速率较慢，通常会造成对酸奶等料液的过热处理、破损度偏高，同时营养损失严重。

由于发酵后传统的杀菌工艺对发酵酸奶及稳定剂的破坏严重，需要加入大量的稳定剂保护酸奶并维持货架期内的体系稳定，造成产品粘稠、添加剂(如变性淀粉)用量高、营养品质下降等问题，严重影响消费者体验及产品品质的进一步升级。本专利针对这一情况，提供一种欧姆杀菌工艺，解决发酵酸奶受热严重、稳定性变差、稳定剂添加量高等问题，最大程度保证常温酸奶的品质。

相比于传统板式或列管式热杀菌方式，欧姆杀菌工艺的优势在于独特的加热方式，其不同于传统热杀菌工艺依靠温差传递热量；欧姆杀菌将基料作为导体的一部分，依靠其自身阻抗产生热量，以达到快速受热的效果。

对发酵后酸奶引入欧姆杀菌工艺，在保证微生物安全的前提下，可以最大限度降低杀菌强度，有效降低对酸奶的过热处理时间和强度，同时避免了对稳定剂造成的破坏和负面影响(如变性淀粉的过度糊化和破碎)，进而有效降低酸奶的营养损失及稳定剂的添加量，最大程度的保证酸奶品质。

具体实施方式

生牛乳蛋白质含量要求≥3.0％。

白砂糖推荐使用一级及以上等级。

稳定剂须符合产品所需粘度、口感的性能要求。

发酵菌种需满足发酵温度和发酵时间要求。

实施例1

1、酸奶配方

生牛乳：900重量份

白砂糖：90重量份

稳定剂：10重量份(其中稳定剂组成为果胶和明胶，且果胶：明胶＝2：7)

发酵菌种适量

2、制备方法

a、配料：牛奶升温至70℃，加入白砂糖和稳定剂，剪切混合15min，冷却；

b、杀菌：135℃杀菌4s，冷却至42℃；

c、发酵：42℃条件下接种，发酵6h，破乳，冷却；

d、预热：预热至35℃；

e、欧姆杀菌：75℃杀菌30s，升温速度2.9℃/s，达到杀菌温度所用时间13.8s；冷却至20℃；

f、无菌灌装。

本实施例酸奶蛋白质含量2.7％，产品质构均匀细腻、口感顺滑饱满，无颗粒和析水现象发生。

实施例2

1、酸奶配方

生牛乳：900重量份

白砂糖：90重量份

稳定剂：13重量份(其中稳定剂组成为果胶和变性淀粉，且果胶：变性淀粉＝1：9)

发酵菌种适量

2、制备方法

a、配料：牛奶升温至45℃，加入白砂糖和稳定剂，剪切混合20min，冷却；

b、杀菌：95℃杀菌300s，冷却至45℃；

c、发酵：45℃条件下接种，发酵5.5h，破乳，冷却；

d、预热：预热至33℃；

e、欧姆杀菌：80℃杀菌25s，升温速度4.2℃/s，达到杀菌温度所用时间11.2s；冷却至26℃；

f、无菌灌装。

本实施例酸奶蛋白质含量2.7％，产品质构均匀细腻、口感顺滑饱满，无颗粒和析水现象发生。

实施例3

1、酸奶配方

生牛乳：900重量份

白砂糖：95重量份

稳定剂：9重量份(其中稳定剂组成为结冷胶和变性淀粉，且结冷胶：变性淀粉＝1：30)

发酵菌种适量

2、制备方法

a、配料：牛奶升温至30℃，加入白砂糖和稳定剂，剪切混合30min，冷却；

b、杀菌：90℃杀菌240s，冷却至37℃；

c、发酵：37℃条件下接种，发酵10h，破乳，冷却；

d、预热：预热至36℃；

e、欧姆杀菌：65℃杀菌60s，升温速度2.5℃/s，达到杀菌温度所用时间11.6s；冷却至25℃；

f、无菌灌装。

本实施例酸奶蛋白质含量2.7％，产品质构均匀细腻、口感顺滑饱满，无颗粒和析水现象发生。

实施例4

1、酸奶配方

生牛乳：880重量份

白砂糖：100重量份

稳定剂：12重量份(其中稳定剂组成为果胶、明胶和变性淀粉，且果胶：明胶：变性淀粉＝1：3：7)

发酵菌种适量

2、制备方法

a、配料：牛奶升温至55℃，加入白砂糖和稳定剂，剪切混合10min，冷却；

b、杀菌：121℃杀菌15s，冷却至48℃；

c、发酵：48℃条件下接种，发酵4h，破乳，冷却；

d、预热：预热至38℃；

e、欧姆杀菌：95℃杀菌4s，升温速度5.5℃/s，达到杀菌温度所用时间10.4s；冷却至22℃；

f、无菌灌装。

本实施例酸奶蛋白质含量2.6％，产品质构均匀细腻、口感顺滑饱满，无颗粒和析水现象发生。

对比例1

产品配方用量及生产工艺同实施例1。不同之处在于，乳发酵冷却后的步骤e采用传统的板式换热器进行加热和杀菌，杀菌参数与实施例1相同，仍是75℃杀菌30s，但实际的升温速度为0.8℃/s，达到杀菌温度所用时间50s。

与实施例1相比，产品在品尝后段的涩感更加突出，而实施例1整体表现出好的风味和口感，在后段的酸涩感控制较理想；此外，对比例1在后期表现出更多的乳清析出。

对比例2

产品配方用量及生产工艺同实施例2。不同之处在于，乳发酵冷却后的步骤e采用传统的列管式换热器进行加热和杀菌，杀菌参数与实施例2相同，仍是80℃杀菌25s，但实际的升温速度为0.5℃/s，达到杀菌温度所用时间94s。

与实施例2相比，产品在顺滑度上表现不足，在品尝后段的涩感更加突出，而实施例2整体口感更顺滑细腻，表现较理想。

此外，对比例2在后期表现出更多的乳清析出，通过显微镜对产品淀粉糊化状态的观察发现。实施例2的淀粉呈现出完全的糊化状态，基本没有糊化过度、淀粉颗粒破碎的现象。对比例2中的淀粉也均呈现糊化状态，但可以观察到相当比例的淀粉颗粒已经糊化过度、淀粉碎片较多、颗粒破损较严重，对产品的直接表现就是持水性变差，产品后期有乳清析出现象(具体情况参见图1)。

对比例3

产品配方用量及生产工艺基本同实施例2。不同之处在于：1、稳定剂变更为17.5重量份(其中稳定剂组成为果胶和变性淀粉，且果胶：变性淀粉＝1：12)；2、乳发酵冷却后的步骤e采用传统的列管式换热器进行加热和杀菌，杀菌参数仍采用80℃杀菌25s，但实际的升温速度为0.5℃/s，达到杀菌温度所用时间94s。

与实施例2相比，产品口感更加粘稠，而实施例2整体口感更顺滑细腻，表现更理想。此外，对比例3在组织状态上也表现出粘稠体系，通过显微镜对产品淀粉糊化状态的观察发现，对比例3中的淀粉也均呈现糊化状态，与对比例2类似，相当比例的淀粉颗粒已经糊化过度，颗粒破损较严重，但由于更多的添加量，因此淀粉颗粒密度明显大于实施例2，对产品的直接表现就是产品更加粘稠(具体情况参见图2)。

感官品评：以实施例1-4以及对比例1-3生产的产品为试验样品，对其进行口感、顺滑度、喜好度等测试，方法为：随机选取300人组成测试人群，品尝前对其进行相关评定指标打分的培训，使每个品评员都了解各个指标的给分范围、指标出现差异时给分的间距。品尝后用不记名打分的方式对其风味(1-10分)、口感(1-10分)、顺滑度(1-10分)、酸涩感(1-10分)、稠厚度(1-10分)和总体喜好度(1-10分)进行打分，除酸涩感外，分数越高，效果越好。

对品尝结果进行统计分析，结果如表1所示。

表1各实施例产品的感官品评结果汇总

结果表明：由本发明实施例的酸奶产品在风味、口感、顺滑度、稠厚度和总体喜好度方面明显优于采用传统板式或列管式换热器杀菌的酸奶产品。分析原因，可能是由于欧姆杀菌由于更快的升温速度和更短的热处理时间，保证了酸奶本身蛋白质等物质的稳定以及组织体系的完整，又使变性淀粉等外来稳定剂成分不受热处理强度过大造成的破坏和损失。

产品体系稳定性测试

对于常温长货架期酸奶产品，产品稳定性是重要的指标。实施例生产的产品为试验样品，对其进行体系稳定性测试，方法为：在常温(25℃)、低温(4℃)和保温(37℃)条件下，静置观察180天，每隔一段时间剪开包装倾倒样品观察其组织状态、有无颗粒、有无乳清析出情况。

关于颗粒的程度表述：“微量”代表产品倾倒后包装内壁偶尔可见颗粒；“少量”代表产品倾倒后包装内壁可见少量颗粒，每平方厘米约2-3个。

关于乳清析出(析水)的程度表述：“极微量”代表仅可以肉眼观察到上表面有很少析水现象，但仅限观察到；“微量”代表可观察到析水现象，且倾斜后析水可流动，但仍然不能与产品有效分离开；“较少”代表析水可见但仍不能用高度来衡量，倾斜后可用注射器将乳清吸出；“少”代表表面析水高度约1毫米；“较多”代表表面析水高度约1-2毫米；“明显”代表表面析水高度约2-3毫米。

结果见表2、表3、表4。

表2各实施例产品的稳定性观察结果汇总(常温)

表3各实施例产品的稳定性观察结果汇总(低温)

表4各实施例产品的稳定性观察结果汇总(保温)

由上述结果可以看出，实施例1-4的产品在180天内组织状态完好，没有颗粒，只有很微量的乳清析出现象；对比例1-4的产品则表现出少量甚至较多的乳清析出，并伴有颗粒现象，组织状态基本完好。上述结果说明，与传统杀菌方式相比，欧姆杀菌的确对酸奶体系的破坏更小。

Claims (15)

1.一种采用欧姆杀菌工艺生产酸奶的方法，包括以下步骤：

1)配料：将乳、稳定剂和甜味剂混合；

2)初次杀菌：将混合后的基料进行杀菌，杀菌温度控制在85-142℃，杀菌时间为4-300s；

3)发酵：在32-55℃的温度范围内，使初次杀菌后的基料发酵4-10h；

4)欧姆杀菌：将发酵后的产物进行欧姆杀菌，杀菌温度为62℃-98℃，杀菌时间为2-120s。

2.根据权利要求1所述的方法，所述酸奶为常温酸奶。

3.根据权利要求1所述的方法，在所述欧姆杀菌的步骤中，杀菌温度为65-95℃，杀菌时间为4-60s；优选地，在欧姆杀菌的过程中，升温速度为1.5-7.5℃/s(优选2.5-5.5℃/s)，杀菌后迅速冷却至7-40℃(优选15-30℃)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，所述配料步骤包括：将牛奶、适量的稳定剂和白砂糖在30-70℃下剪切混合10-30min。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，在所述初次杀菌的步骤中，温度为90-135℃，时间为60-300s。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，所述发酵步骤中，发酵温度为37-48℃，发酵时间3-15h(更优选4-10h)。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，发酵步骤后，欧姆杀菌步骤前，还包括预热步骤；优选地，所述预热步骤包括：将发酵后的产物在加热釜内加热至30℃以上。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，在欧姆杀菌步骤后，还包括无菌灌装步骤；优选地，所述无菌灌装步骤包括：将欧姆杀菌后的酸奶打入无菌罐中，暂存后无菌灌装(更优选，无菌灌装的温度为30℃以下)。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，所述稳定剂包括变性淀粉、果胶、明胶和结冷胶的一种或多种(优选果胶、结冷胶和/或变性淀粉，更优选变性淀粉)。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，所述稳定剂在原料中所占的重量百分比为0.5-3％，更优选0.8-1.5％。

11.根据权利要求9所述的方法，所述稳定剂由结冷胶与变性淀粉组成，其中结冷胶与变性淀粉的重量比为1：10-50，更优选1：20-40。

12.根据权利要求9所述的方法，所述稳定剂由变性淀粉和/或明胶、与果胶组成；其中变性淀粉和/或明胶与果胶的重量比为1-15：1；更优选3-10：1。

13.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，所述乳包括全脂乳粉、脱脂乳粉、乳清蛋白粉、牛奶浓缩蛋白、炼乳和牛奶中的一种或多种(优选包括牛奶、全脂乳粉、脱脂乳粉和/或乳清蛋白粉，更优选牛奶)。

14.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，所述甜味剂包括白砂糖、结晶果糖、果葡糖浆、麦芽糖、乳糖、糖醇类甜味剂、三氯蔗糖、安赛蜜、阿斯巴甜和甜蜜素中的一种或多种(优选包括白砂糖、果葡糖浆和/或糖醇类甜味剂，更优选白砂糖)。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法所制备的酸奶，其特征在于：所述酸奶为常温酸奶；所述酸奶的原料包括乳、稳定剂、甜味剂和发酵菌种；所述乳优选为牛奶；所述甜味剂优选为白砂糖。

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