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牛奶殺菌技術
近百年來人們研究采用超聲波、微波、高壓、輻照等多種手段來消毒牛奶,但實際得到應用的還僅是“熱處理”一種方法。
巴氏殺菌：
科學的熱處理牛奶加工技術的開發,則始于19世紀中期微生物學奠基人路易·巴斯德發現了牛奶里存在著微生物之時。他發現加熱既可以殺傷殺滅微生物的活力同時也會破壞牛奶的風味,因此他創立了巴氏殺菌。殺菌公式是:63℃,保持30min。目的是既保證殺滅奶中所有的致病菌以保證飲用安全,又能夠zui大程度地保留牛奶的固有風味和感官。
后來發展出新的巴氏消毒法,即72℃/15s的連續式巴氏消毒殺菌工藝趨向成熟并得到普遍認同。為了加以區別,巴斯德當年提出的殺菌工藝被稱之為“低溫長時(LTLT)巴氏消毒法”,而新工藝則被稱為“高溫短時(HTST)巴氏消毒法”;產品都被稱為“巴氏消毒奶”。
后來更有人做了深入的研究,得出了一系列的不同溫度和時間的組合,例如今天上*的90℃/0·5s、94℃/0·1s、96℃/0·05s、100℃/0·01s等,它們也等效地屬于“巴氏消毒法”,但由于保溫時間均在1s以下,傳統的流量流速控制原理無法達到所需的時間控制精度,所以都借用“蒸汽注入奶料”或“奶料噴入蒸汽(infusion)”的直接式加熱時形成的“閃蒸”現象來控制保溫時間,因而享有另一個共有的名稱“高熱瞬時巴氏消毒法(HHST)”。
經過巴氏消毒處理后牛奶中所殘留的微生物主要是耐熱的非致病菌,某些酶的活性還未能*鈍化,經過一定時間后還會在保存期內繼續活動使產品變質。因此經過巴氏消毒處理的產品一般都不必進行昂貴的無菌灌裝,然而要小心防止產品的“二次污染”,以“大腸菌群zui近似數”為指標所表達的控制值不得超過極限。因此即使在食品冷鏈(4~10℃)條件下,成品保質期也只有數天。如何進一步在巴斯德的基礎上降低牛奶的保存條件,成了奶業科技追求的目標。
現代的技術發展
雖然市場并不看好“保持法滅菌奶”,但是卻引起了部分研究人員的興趣。在大批研究者分別研究的基礎上,至上世紀60年代實現了牛奶熱處理兩個基礎理論的突破。*個是牛奶蛋白質體系熱穩定性的動力學原理。第二個是不同熱處理溫度變化率所引發的殺菌作用和化學反應兩種效應的變化率差異原理。
20世紀中期,超高溫瞬間滅菌(UHT)技術隨同直接加熱法和間接加熱法設備的成熟而進入了商業應用。而由荷蘭斯托克(StorkBrabantB·V·)公司、英國APV公司等開發的間接法加熱的套管式滅菌器,在20世紀70-90年代的競爭中獲得了商業上的成功。
在上世紀80年代初,奶業聯合會(IDF)頒布了一系列有關UHT技術和產品的文件,標志著這一新技術的zui終成熟。值得指出的是,IDF在定義常溫下保質期至少為六個月的UHT產品時提了兩個方面的技術要求,一是從“罐頭食品”衛生學引進的“商業無菌”概念,這已為我國奶業普遍接受并寫入了國家標準。另一個是理化方面的“改良的濁度鑒定”,至今國內討論得還不多。這個指標其實是為了防止過度加熱破壞牛奶的營養成分和可能產生新的不明物質而設定的。鑒定的客觀結果告訴我們,經UHT技術處理的牛奶,蛋白質的變性程度必須控制在巴氏消毒奶和保持法滅菌奶兩者之間的一個適當的位置上。UHT奶從產品的色、香、味和營養保留以及不明物質的產生來看,與巴氏消毒奶相比還是明顯不同的。因此在成熟的奶品市場里很難爭得大的份額,只是在缺奶和冷鏈不普及的地方,以及某些“快節奏”生活的特殊場合,才受到青睞。
針對UHT產品的不盡如人意處,奶業科技人員依然在不斷研究并且有了的進展。這就是被國外同行譽為“新一代消毒奶”的“延長保存期奶”。它是使用傳熱速度要快于間接加熱法100倍左右的直接加熱法,在0·2s時間內迅速將生奶的溫度自75℃提升到殺菌所需溫度133℃。快速升溫也不利于營養物質發生化學反應;在地控制保溫時間0·5s之后,緊接著利用“閃蒸”手段,即釋放壓力使奶溫在0·2s內迅速下降到75℃,同時蒸發掉原先由高溫高壓蒸汽帶入到奶
中的水分。在應用ESL時,如果要控制奶的營養保留程度與巴氏殺菌奶相當的話,則對微生物的殺滅程度可以比巴氏殺菌奶更為*;雖未達到滅菌程度,但在同樣的冷鏈條件下可以延長產品的保質期,一般為20~45d;顯著降低了殺菌引起的化學反應。
IDF在2002年專題討論了有關ESL產品技術,標志著又一個新技術即將誕生。在此之前,直接加熱法在奶粉生產的領域里已經得到應用并取得了良好的效果。由于物料在整個加工過程中的受熱強度低,體現在zui終產品奶粉的功能性指標明顯得到提高,其根本原因是乳蛋白質變性程度得到了有效控制,就是商業上稱之為“低溫奶粉”的產品。進入21世紀后,幾乎所有國外生產的配方奶粉(尤其是嬰兒奶粉)的生產線(不包括設在中國境內的),都已經改造為直接加熱法了,而且所用的水蒸汽大多利用濃縮牛奶時來自于牛奶本身的“二次蒸汽”,經“熱泵”升溫后回用。既避免了水處理的麻煩,又節省了能源,可惜的是我國至今尚無此類技術的應用。