CN114521587A - 一种超高温灭菌乳及提高其稳定性的牛乳加工方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超高温灭菌乳及提高其稳定性的牛乳加工方法和应用。该牛乳加工方法至少依次包括如下步骤：对原料乳进行除菌分离处理，将所述除菌分离处理产生的稀奶油回填至料液，以及超高温灭菌处理。该牛乳加工方法能够有效地将乳腺感染体细胞去除，从而提高了超高温灭菌乳的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于液态乳制品技术领域，具体涉及一种超高温灭菌乳及提高其稳定性的牛乳加工方法和应用。
背景技术
乳房或乳腺是哺乳动物滋养它们后代的器官。通过基因选择和挤奶技术的进步，奶牛乳腺生产的牛奶远远多于小牛可以消耗的数量，并且其数量超过原始器官的容纳能力。机器挤奶给牛乳房带来不自然的压力，增加了这些奶牛乳腺感染率，为了抵抗乳腺感染体细胞(Somatic cell,SC)被释放到牛奶中。所有发达国家都在使用牛奶体细胞计数(Somatic cell counts,SCC)作为监测奶牛群中乳腺炎患病率的标志物，作为生鲜乳质量和牛奶在农场生产卫生状况的一般指标。乳腺感染体细胞增高会对生鲜乳的成分产生不同程度的影响，在牛乳加工过程中，乳腺感染体细胞破裂释放出内源蛋白酶和脂肪酶，导致生鲜乳的总体质量下降，并对牛奶的保质期和风味产生不利影响。诸如牛奶生产量，泌乳期，季节和奶牛品种等许多因素都会影响牛奶中乳腺感染体细胞的释放。
目前降低牛乳中乳腺感染体细胞的方法体现在多方面：改善奶牛饲养环境条件，补充微量营养素和抗氧化剂，接种疫苗和增加奶牛体检频。尽管如此，也并不能完全消除乳腺感染体细胞对牛乳品质的影响。因此在牛乳加工过程中尽可能地去除乳腺感染体细胞显得尤为重要。
目前现有技术所采用的超高温灭菌乳的牛乳加工方法基本包括如下操作：原奶检验→收奶→过滤→冷却→贮存→标准化→第一次均质→预杀菌→冷却→贮存→超高温灭菌→真空脱气→第二次均质→冷却→灌装→装箱→抽检→上市。上述步骤中的一些操作参数为：收奶：收奶温度1-8℃。标准化：采用浓缩和分离(牛奶分离机)的技术对原奶进行标准化。预杀菌：要求75±5℃/15s或85±5℃/15s。超高温灭菌条件：137-139℃/4s。但现有的上述方法依旧无法有效地降低牛乳中乳腺感染体细胞的数量。从而更加迫切的需要一种行之有效地去除乳腺感染体细胞的方法。
发明内容
为了克服上述问题，本发明的目的在于提供一种提高超高温灭菌乳稳定性的牛乳加工方法。该牛乳加工方法能够有效地将乳腺感染体细胞去除，从而提高了超高温灭菌乳的稳定性。
为达到上述目的，本发明首先提供了一种提高超高温灭菌乳稳定性的牛乳加工方法，其中，该牛乳加工方法至少依次包括如下步骤：对原料乳进行除菌分离处理，将所述除菌分离处理产生的稀奶油回填至料液，以及超高温灭菌处理；所述除菌分离处理的离心速度为5000-5500r/min，排渣频次20-30min/次。该离心速度在保证最大化去除牛乳中乳腺感染体细胞的前提下，不影响牛乳其余成分并降低生产成本。
根据本发明的一些具体实施方案，所述原料乳通过原奶检验、收奶和过滤处理得到。
根据本发明的一些具体实施方案，在超高温灭菌处理之前，将除菌分离得到的料液进行标准化处理，并贮存。
上述对原料乳进行除菌分离处理在收奶、过滤处理结束后进行的原因在于：因为牛乳分离属于冷进料(温度为1-8℃)，因此牛乳首先过滤，牛乳中无杂质不会堵塞除菌分离机，体细胞去除效果优良。经过除菌分离去除体细胞的牛乳，再进行标准化(一定强度热处理)，牛乳中不存在体细胞破裂造成牛乳体系不稳定的现象。
上述将所述除菌分离处理产生的稀奶油回填至料液是在除菌分离处理时进行(即，边分离边回填)，并在牛乳进行标准化处理前完成。分离时牛乳从上部依靠重力进入分离机，密度较大的脱脂奶受到较大的离心力被甩到分离碟片外部，密度较小的稀奶油受到较小的离心力从碟片中部流出，体细胞等杂质被排出。分离出的稀奶油重新回填到脱脂奶中(稀奶油管线连接脱脂奶出料线)，从而保证了牛乳理化成分不受影响。
根据本发明的一些具体实施方案，所述收奶的温度为1-6℃，所述过滤处理采用的是30-60目的单联或双联过滤器；所述收奶的温度低于6℃能够降低微生物增殖速率，从而保证牛乳微生物质量；所述过滤处理的目的主要是为了剔除牛乳中的杂质(牛毛、石头)。
根据本发明的一些具体实施方案，所述标准化处理是通过采用浓缩方法对牛奶进行浓缩和分离，所述贮存的温度为1-8℃，保持该贮存的温度主要有两个目的，一是为了降低微生物增殖速率，二是为了给牛乳预留检测时间，在进超高温杀菌机之前，保证半成品的指标。
根据本发明的一些具体实施方案，在超高温灭菌处理后进行冷却和灌装，该冷却温度不高于25℃。
根据本发明的一些具体实施方案，所述超高温灭菌处理所采用的温度142-145℃，持续时间为4s。通过该处理使产品达到商业无菌要求。
根据本发明的一些具体实施方案，其中，所述超高温灭菌处理和冷却之间还依次包括：真空脱气和均质；优选地，所述真空脱气的真空度为-35～-80kPa；所述均质的条件为：温度65℃，压力220bar；进一步优选地，在所述灌装之后还进一步包括：装箱、抽检和上市；所述真空脱气的目的是为了去除牛乳中的不良气味(膻味、腥味)；所述均质是为了破碎化脂肪颗粒，保证牛乳体系的稳定性。
本发明还提供了根据上述牛乳加工方法所制备的超高温灭菌乳。
本发明还提供了上述牛乳加工方法在提高乳制品稳定性中的应用。
根据本发明的一些具体实施方案，所述乳制品包括酸奶、奶酪和其他以原料奶为原料的乳制品。
本发明的有益效果：
相比于背景技术中的牛乳加工方法，本发明所采用的牛乳加工方法极大的简化生产流程，并主要体现在以下几个方面：
(1)取消预杀菌和第一次均质步骤，从而加快原料奶处理速度，降低微生物滋生风险；取消该预杀菌步骤还能够产生节能的效果；并进一步避免牛奶在管路中流转，缩短流转时间降低微生物滋生风险；
(2)优化了分离工序，用除菌分离机替换牛奶分离机，提高牛乳的乳腺感染体细胞去除率；进一步由于对分离出的稀奶油在管道中进行了回填，因此不会降低牛乳的干物质含量；
(3)通过除菌分离步骤以及升高的超高温杀菌温度，对牛乳中耐热类蛋白酶和脂肪酶灭活效果均有提高，从而提高超高温灭菌乳的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例1的除菌分离机示意图。
图2为本发明实施例2实验设计以及除菌分离机转速与体细胞分离率关系。
图3为本发明实施例2不同处理组酒精梯度实验。
图4为本发明实施例2原料奶中关键指标展示。
图5为本发明实施例2超高温灭菌奶中关键指标展示。
具体实施方式
为了更加清楚地理解本发明的技术特征、目的和有益效果，现对本发明的技术方案进行进一步的详细说明。应理解，以下具体实施方式仅是示例性的，本发明的技术方案不限于以下所列举的具体实施方式。
根据本发明的优选具体实施方式，本发明提供的提高超高温灭菌乳稳定性的牛乳加工方法包括如下步骤：
(1)原奶检验；
(2)收奶；所述收奶操作的温度为1-6℃，优选2-3℃，该收奶温度低于6℃，能够降低微生物增殖速率，从而保证牛乳微生物质量；
(3)过滤；所述过滤处理采用的是30-60目的单联或双联过滤器，优选35-55目的单联或双联过滤器；该过滤操作的目的主要是为了剔除牛乳中的杂质(牛毛、石头)；
(4)除菌分离和稀奶油回填；所述除菌分离是通过除菌分离设备进行操作的；所述除菌分离设备的离心速度为5000-5500r/min，优选5200r/min，排渣频次20-30min/次，优选25min/次；该离心速度在保证最大化去除牛乳中乳腺感染体细胞的前提下，不影响牛乳其余成分并降低生产成本；
上述除菌分离处理在收奶、过滤结束后进行的原因在于：因为牛乳分离属于冷进料(温度为1-8℃)，因此牛乳首先过滤，牛乳中无杂质不会堵塞除菌分离设备，体细胞去除效果优良。经过除菌分离去除体细胞的牛乳，再进行标准化(一定强度热处理)，牛乳中不存在体细胞破裂造成牛乳体系不稳定的现象。
上述除菌分离设备优选为除菌分离机，在本发明中，优选使用利乐除菌分离机。
上述奶油回填操作在除菌分离处理时进行(即，边分离边回填)，并在牛乳进行标准化前完成。分离时牛乳从上部依靠重力进入分离机，密度较大的脱脂奶受到较大的离心力被甩到分离碟片外部，密度较小的稀奶油受到较小的离心力从碟片中部流出，体细胞等杂质被排出。分离出的稀奶油重新回填到脱脂奶中(稀奶油管线连接脱脂奶出料线)，从而保证了牛乳理化成分不受影响。
(5)标准化处理；所述标准化操作是通过采用浓缩方法对牛奶进行浓缩和分离；
(6)贮存；所述贮存的温度为1-8℃，优选为3-5℃；保持该贮存温度主要有两个目的，一是为了降低微生物增殖速率，二是为了给牛乳预留检测时间，在进超高温杀菌机之前，保证半成品的指标；
(7)超高温灭菌；所述超高温灭菌操作所采用的温度142-145℃，持续时间为4s；通过该操作使产品达到商业无菌要求；
(8)真空脱气；所述真空脱气操作的真空度为-35～-80kPa，优选为-50～-60kPa；所述真空脱气的目的是为了去除牛乳中的不良气味(膻味、腥味)；
(9)均质；所述均质的条件为：温度65℃，压力220bar；所述均质操作是为了破碎化脂肪颗粒，保证牛乳体系的稳定性；
(10)冷却，该冷却温度不高于25℃；
(11)灌装。
根据产品市场需求，上述方法还可进一步包括以下步骤：
(12)装箱；
(13)抽检；
(14)上市。
综上所述，根据本发明的上述牛乳加工方法能够很好地去除乳腺感染体细胞，使得处理后牛乳中的体细胞可被清除至5％以下，甚至能完全清除，并提高超高温灭菌乳的稳定性。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明作进一步的详细说明。
下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法，所用的试剂如无特别说明均为可商购的试剂。
实施例1
本实施例提供了一种提高超高温灭菌乳稳定性的牛乳加工方法，具体包括如下步骤：
(1)原奶检验；
(2)收奶：操作温度为1-6℃；
(3)过滤：采用30目的双联过滤器；
(4)除菌分离和稀奶油回填：采用除菌分离机(利乐除菌分离机)进行操作，除菌分离机的离心速度为5500r/min，排渣频次20min/次；该稀奶油回填操作在除菌分离时进行(即，边分离边回填)；
(5)标准化：采用膜过滤的浓缩方法对步骤(4)得到的牛奶进行浓缩和分离；
(6)贮存：贮存温度为1-8℃；
(7)超高温灭菌：温度145℃，持续时间为4s；
(8)真空脱气：真空度为-35kPa；
(9)均质：温度65℃，压力220bar；
(10)冷却，该冷却温度不高于25℃；
(11)灌装。
实施例2
本实施例对实施例1的牛乳加工方法中所采用的除菌分离机以及检验指标进行如下具体说明。
1、除菌分离机
本实施例所采用的除菌分离机基本原理是牛奶依靠重力作用从入口进料，同时使稀奶油和脱脂乳在常压下排出，再在管道中混合，控制一定量，达到标准化。包含乳腺感染体细胞的废液从排渣口排出(见图1)。
2、检验指标
(1)乳腺感染体细胞去除率：为了最大化乳腺感染体细胞去除率，本发明在设计之初开展了离心速度优化实验(见图2)，乳腺感染体细胞初始含量为4.8×105cells/mL，随着离心速度的提高，乳腺感染体细胞残留率逐渐降低，最后至5500r/min时，几乎被全部去除。
(2)蛋白质稳定性：酒精实验被用来检验牛乳中蛋白质的稳定性。本发明对经过超高温灭菌的牛乳(对照组和分离组)进行不同梯度酒精实验，该分离组为采用本申请牛乳加工方法加工后的牛乳，对照组与分离组的区别在于加工过程未采用除菌分离处理。牛乳与酒精1:1混合均匀，30s内观察牛乳絮凝程度并拍照记录(见图3)，图片显示随着酒精浓度的提高，蛋白的絮凝程度升高，且对照组的絮凝程度要明显高于分离组。当原料奶中乳腺感染体细胞增加，而随着乳腺感染体细胞增加，提高了相关酶的酶活，进而使原料奶中的乳脂、乳糖和酪蛋白等降低。本发明人分别检验了原料奶(见图4)和超高温灭菌奶(即，使用实施例1的牛乳加工方法加工后的超高温灭菌乳或UHT乳)(见图5)中蛋白酶活力、脂肪酶活力、不稳定指数和干物质含量。其中图4和图5中上标字母表示差异显著，P＜0.05，ANOVA，Tukey-HSD test。结果显示分离组的蛋白酶活力、脂肪酶活力相比对照组均显著降低(P＜0.05)，其中超高温灭菌奶分离组的不稳定性指数比对照组下降(P＞0.05)，两组干物质含量无显著变化。
综上，除菌分离机对乳腺感染体细胞去除效果显著，降低了原料奶及超高温灭菌奶中蛋白酶和脂肪酶的活力，提高了牛乳的稳定性。此外，由于对分离出的稀奶油在管道中进行了回填，因此不会降低牛乳的干物质含量。
以上所述仅仅是本发明的优选实施方式。应当指出的是，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，本领域技术人员可对本发明的细节和特征进行各种修改、组合、变更或替换。这些修改、组合、变更或替换也应理解为包括在本发明要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种提高超高温灭菌乳稳定性的牛乳加工方法，其中，该牛乳加工方法至少依次包括如下步骤：对原料乳进行除菌分离处理，将所述除菌分离处理产生的稀奶油回填至料液，以及超高温灭菌处理；
所述除菌分离处理的离心速度为5000-5500r/min，排渣频次20-30min/次。
2.根据权利要求1所述的牛乳加工方法，进一步包括，所述原料乳通过原奶检验、收奶和过滤处理得到。
3.根据权利要求1所述的牛乳加工方法，进一步包括，在超高温灭菌处理之前，将除菌分离得到的料液进行标准化处理，并贮存。
4.根据权利要求2所述的牛乳加工方法，其中，所述收奶的温度为1-6℃，所述过滤处理采用的是30-60目的单联或双联过滤器。
5.根据权利要求3所述的牛乳加工方法，其中，所述标准化处理采用的是浓缩方法，所述贮存的温度为1-8℃。
6.根据权利要求3所述的牛乳加工方法，进一步包括，在超高温灭菌处理后进行冷却和灌装，该冷却温度不高于25℃。
7.根据权利要求1-6任一项所述的牛乳加工方法，其中，所述超高温灭菌处理所采用的温度为142-145℃，持续时间为4s。
8.根据权利要求6所述的牛乳加工方法，其中，所述超高温灭菌处理和冷却之间还依次包括：真空脱气和均质；优选地，所述真空脱气的真空度为-35～-80kPa；所述均质的条件为：温度65℃，压力220bar；进一步优选地，在所述灌装之后还进一步包括：装箱、抽检和上市。
9.权利要求1-8任一项所述的牛乳加工方法所制备的超高温灭菌乳。
10.权利要求1-8任一项所述的牛乳加工方法在提高乳制品稳定性中的应用。
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