调配型酸性含乳饮料工艺流程与装备研究

11 调配型酸性含乳饮料工艺流程与装备研究 —张开敏 ,唐 昆 ,唐 湛 调配型酸性含乳饮料工艺流程与装备研究 Ξ 张开敏 1 ,唐 昆 1 ,唐 湛 2 (11 合肥通用机械研究所 ,合肥 230031 ; 21 合肥美菱股份有限公司技术中心) 摘要 : 本文介绍了调配型酸性含乳饮料的最新生产工艺 , 加工与包装设备的选型 , 以及关 键的产品质量控制点。 关键词 :调配性酸性含乳饮料 ;工艺流程 ;加工与包装设备 ;质量控制点 中图分类号 : TS252 文献标识码 :B 文章编号 :1005 - 1295(2001) 06 - 0011 - 05 Study on Technological Process and Equipment for the Mixed Acidity Drink Including Milk ZHANG Kai-min et al Abstract : This paper introduces the new technological process of the mixed acidity drink including milk , the select way’ s of the processing and packaging equipment and the quality control points of the key products. Key words : the mixed acidity drink including milk ; technological process ; processing and packaging equipment ; the quality control points 1 国内外概况 调配型酸性含乳饮料是指用柠檬酸或果汁将 牛乳的 pH调整到酪蛋白的等酸点 (pH416) 以下 而制成的一种乳饮料。根据国家 , 这种饮料 的蛋白质含量应大于 1 % , 因此它属于乳制品的 一种。目前市场销量最大的为果味奶。 调配型酸性含乳饮料产品 , 几年前就已出现 在国内市场 ,而且这些年来 ,此类饮料的发展非常 迅速 , 每年的增长速度估计在 20 %以上。从目前 来看 , 大多数调配型酸性含乳饮料均采用小塑料 瓶包装 ,容量在 90～160ml 不等。由于这类包装产 品通常都含有防腐剂 , 故产品的保质期一般可达 六个月。适应人们对健康的要求 , 现在大都在产 品内强化了维生素 A、维生素 D 和钙 ,铁 ,锌 ,并将 此产品称之为 AD 钙奶或铁锌钙奶。国内现有多 个知名品牌 ,如娃哈哈、乐百氏、金义等。 从 1998 年开始 ,包装于砖形纸盒无菌包的调 配型酸性含乳饮料出现于国内市场 , 这类产品采 用超高温瞬间杀菌及无菌灌装设备 ,饮用方便、口 感好且不含防腐剂 , 因此一上市即受到消费者的 普遍欢迎。 调配型酸性含乳饮料在国外并不多见 , 只有 一些亚洲国家如日本能发现类似的产品。在欧美 国家 ,同类产品通常是牛乳与纯果汁的混合物 ,产 品的档次及质量要高得多。 2 生产原料及其对饮料质量的影响 饮料质量的好坏 , 除了配方的特点及工艺技 术和生产设备条件以外 , 主要决定于所使用的原 料的质量。调配型酸性含乳饮料 ,主要原料有水、 甜味剂、酸味剂、香料、乳化剂、防腐剂、乳粉或原 乳等。根据原料在饮料中的作用不同 , 各有相应 的质量要求 , 必须适合软饮料原辅材料的要求 GB10791 - 89。 211 水 在饮料中 , 水占总量的 80 % - 90 %左右 , 是 最主要的组分之一。水源的选用和处理是饮料生 产中最重要的一个环节。 212 原料乳及乳粉的质量 应符合 GB5408 , GB5410 , GB5411 要求。要生 产高品质的调配型酸性含乳饮料 , 必须使用高品 质的乳粉或原料乳。乳粉还原后应有好的蛋白稳 定性。 213 甜味剂Ξ 收稿日期 :2001 - 10 - 08 作者简介 :张开敏 (1968 - ) ,女 ,安徽合肥市人 , 1987 年大专毕业 ,现在合肥通用机械研究所从事包装 机械技术工作。 12 包装与食品机械 2001 年第 19 卷第 6 期 甜味剂是软饮料生产中的基本原料。使用甜 味剂的目的 ,是赋予软饮料甜味 ,调节口味以适应 不同人的喜好。同时考虑与其他成分混调后的味 道构成、物性的变化 ,以及营养功能。甜味剂一般 以天然甜味剂为主 ,如白砂糖 ,其次是合成甜味剂 等。 214 稳定剂 调配型酸性含乳饮料最适宜的稳定剂是果胶 或其与其他稳定剂的混合物。考虑到成本问题 , 国内厂家通常采用其他一些胶类为稳定剂 , 如耐 酸的羧甲基纤维素 (CMC) 、黄原胶等。在实际生产 中 , 二种或三种稳定剂混和使用比单一使用效果 好 ,使用量根据酸度、蛋白质含量的增加而增加。 在酸性含乳饮料中 , 稳定剂的用量一般在 1 %以 下 ,同时 ,必须充分溶解后再与乳混和 ,否则不易 混匀。目前 ,也有一些国内厂家生产复合稳定剂 , 主要用于调配型酸性含乳饮料 , 但这些复合稳定 剂通常不含果胶。总的来说 , 用不含果胶的复合 稳定剂生产出来的产品与用果胶为稳定剂生产出 来的产品 , 在稳定性及口感方面均存在明显的差 距。 215 乳化剂 乳化剂主要用于改善饮料的感官性质。它使 配制的饮料外观接近天然果汁 , 保持均匀、稳定 , 减少饮料分层、沉淀现象。在原料乳或乳粉的配 比较低时 ,使用乳化剂可改善果奶的品质。 216 酸味剂 酸味剂的主要功能有 : 提供爽快的酸味和可 口性能 ,增强解渴效果 ; 改善糖的甜度 ; 具有一定 的防腐作用 ; 有助于溶解纤维素及 Ca、P等物质 , 促进消化吸收。 调配型酸性含乳饮料可以使用柠檬酸、乳酸 和苹果酸作酸味料 , 且以用乳酸生产出的产品质 量最佳。但由于乳酸为液体 , 运输不便 , 价格较 高 , 国外一般采用柠檬酸与乳酸的混合酸溶液作 酸味剂。 我国软饮料目前使用的酸味剂几乎只有柠檬 酸 , 生产中预先配制成 50 %的溶液 , 贮放在不锈 钢或玻璃容器中 ,其他酸味剂还处于开发阶段。 217 香料香精 饮料的香味是很重要的感官性质 ,如果说水、 糖、酸是饮料的基本组成部分 ,那么香精就是饮料 的特征部分。 218 防腐剂 饮料中含有砂糖、果汁等营养丰富的物质 ,适 于微生物繁殖。为了控制饮料中微生物的繁殖 , 预防饮料腐败而加入防腐剂。国际上允许使用的 防腐剂有苯甲酸及其钠盐、山梨酸及山梨酸钾 等。防腐剂必须在饮料中均匀分散 , 在大量生产 时尤应注意。如果分散不均匀 , 有的部分过少达 不到防腐效果 , 有的部分过多甚至超过防腐剂使 用标准。 饮料使用的大多数是水溶性防腐剂 , 加料次 序的先后在工艺上必须严格掌握。苯甲酸钠应在 柠檬酸之前加入糖浆中 , 否则防腐剂会被酸排出 液外 ,而在溶液面形成极难再溶的浮渣。 3 调配型酸性含乳 饮料的加工工艺 311 配料及加工工艺流程 调配型酸性含乳饮料一般以原料乳或乳粉 , 柠檬酸 ,白砂糖 ,稳定剂 ,香精 ,色素等为原料 ,有 时根据产品需要也加入一些维生素和矿物质 , 如 维生素 A、维生素 D 和钙铁等。调配型酸性含乳饮 料的加工一般是先用酸溶液将牛乳的 p H 从 616～618 调整到 410～412 , 然后加入其他配料 , 再经混合搅拌均匀、灭菌 ,然后进行灌装 ,包装后 再二次灭菌。 典型的调配型酸性含乳饮料的配料成分如 下 : 乳粉 3 % 白砂糖 6 % 郎氏蛋白糖 0115 % 稳定剂 0135 %～016 % 防腐剂 0102 % 柠檬酸 013 % 果汁或果味香精 适量 色素 适量 典型的调配型酸性含乳饮料的成品标准如 下 : 脂肪 ≥110 % 蛋白质 ≥110 % 糖 6 % 13 调配型酸性含乳饮料工艺流程与装备研究 —张开敏 ,唐 昆 ,唐 湛 总固形物 9 % 调配型酸性含乳饮料具体的工艺流程如下 图。 312 加工过程中的质量控制点 31211 乳粉的还原 用大约一半的水来溶解乳粉 , 在保证乳粉能 很好还原的情况下水温应尽可能的低。因为高温 下不易控制 ,很难达到理想的酸化过程。 31212 稳定剂的溶解方法 (1) 在高速搅拌下 (2500～3000r/ min) 下 ,将稳 定剂慢慢地溶于 60～80 ℃的热水中。 (2) 将稳定剂与为其质量 5～10 倍的糖预先 混合 , 将稳定剂在正常搅拌速度下加入到饱和糖 溶液中 , 因为稳定剂不溶于饱和糖溶液中 , 因此 , 在正常搅拌情况下它可均匀地分散于溶液里。 (3) 然后在正常搅拌速度下将稳定剂和糖的 混合物加入到 70～80 ℃的热水中溶解。 31213 混合 将稳定剂溶液、糖溶液等加入巴氏杀菌乳中 , 混和均匀后 ,再冷却至 20 ℃以下。 31214 酸化 酸化过程是调配型酸性含乳饮料生产中最重 要的步骤 ,成品的品质取决于调酸过程。 (1) 为得到最佳的酸化效果 ,酸化前应将牛乳 的温度降至 20 ℃以下。 (2) 为保证酸溶液与牛乳充分均匀地混合 ,混 料罐应配备一只高速搅拌器 (2500～3000r/ min) 。 同时 ,酸液应缓慢地加入到配料罐内的湍流区域 , 以保证酸液能迅速、均匀地分散于牛乳中。加酸 过快会使酸化过程形成的酪蛋白颗粒粗大 , 产品 易产生沉淀。 (3) 为易于控制酸化过程 ,通常在使用前应先 将酸液稀释成 10 %或 20 %的溶液。同时为避免局 部酸度偏差过大 , 可在酸化前在酸液中加入一些 缓冲盐类如柠檬酸钠等。 (4) 为保证酪蛋白颗粒的稳定性 ,在升温及均 质前 ,应先将牛乳的 pH降至 410 以下。 31215 配料 酸化过程结束后 ,将香精、色素、有机酸等配 料加入到酸化的牛乳中 , 同时对产品进行标准 化。 31216 杀菌 由于调配型酸性含乳饮料的 pH 一般在 318～412 之间 , 其杀灭的对象菌为霉菌和酵母 菌 , 故采用高温瞬时的巴氏杀菌即可得到商业无 菌。通常大多数工厂以无菌包装的产品 , 均采用 105～115 ℃, 15～30s 的杀菌公式 , 也有一些厂家 采用 137 ℃,4s 的杀菌公式。对包装于塑料瓶中的 产品来说 ,通常在灌装后 ,再采用 95～98 ℃, 20～ 30min 的二次杀菌。 4 果奶加工与包装设备 411 生产线设备流程 ,见示意图 (图 2) 412 水处理设备 41211 砂棒过滤器 砂棒过滤器是一种初滤设备。当原水中的杂 质含量较少 ,尤其是机械杂质含量较少时 ,如自来 水 ,这时可采用砂棒过滤器。 41212 活性碳过滤器 有些水中含有余氯和异臭杂味 , 将极大地影 响饮料质量。为了保证水质无色、无臭、无味 ,必 须将水进行处理。活性碳过滤器是进行这种处理 的最好且最常用的设备。 41213 离子交换器 14 包装与食品机械 2001 年第 19 卷第 6 期 采用不同的树脂和流程 ,可以使水软化 ,也可 以除盐。离子交换脂是离子交换器的主要工作物 质。 不管是进行软化或是除盐 ,所用的阴、阳离子 交换器的结构基本相同。所不同的只是树脂种 类、水处理流程以及再生方式等。 41214 紫外线杀菌消毒设备 杀菌消毒速度快、工作效率高、性能稳定、效 果好、不改变水的理化指标、不产生有毒物质、且 操作简单、管理方便 ,已成为饮料厂的主要消毒设 备。 413 配料设备 41311 化糖锅与糖浆过滤器 化糖锅是一种结构较简单 , 并兼有加热和冷 却装置的溶糖设备。 41312 配料桶 不管是一次灌装 ,或是二次灌装 ,均需先配制 好糖浆 ,即将经溶解、过滤后的澄清糖液 ,按配方 加上其他原料 ,如稳定剂、香精、色素、果汁等 ,均 匀调和在一起。配料桶主要由桶身、搅拌装置 ,冷 却装置等组成。 41313 料液混合泵 料液混合泵是利用高速旋转的翼轮 , 将所需 混和的乳粉和水进行充分的拌和 , 以得到所需的 还原乳。本设备所吸料之最高温度为 80 ℃。 41314 强力搅拌桶 要求搅拌速度达到 2500～3000r/ min ,用于酸 化处理和配料。带外夹套 ,中通水冷却。 41315 冷热缸 该设备用于饮料的加热、冷却、保温、杀菌、老 化、贮存。新型冷热缸 ,均可与 CIP清洗系统配套 使用 ,具有以下优点。 A、设备进出口采用 I1D1F标准制作 ; B、锥底、封头经旋压滚边加工 ; C、保温采用 PU聚氨酯发泡工艺、保温性能 好 ,加热 (冷却)快 ; D、附带 CIP清洗头 ; E、全封闭 ,附防蝇、防尘透气孔。 414 高压均质机 常用的均质压力以 25MPa ,均质后脂肪、维生 素呈更均分分布 ,促进了乳脂肪在人体的吸收 ,使 乳饮料具有新鲜牛乳的芳香气味 , 视觉与口感更 图 2 生产线设备流程图 15 调配型酸性含乳饮料工艺流程与装备研究 —张开敏 ,唐 昆 ,唐 湛 好。 415 超高温瞬时灭菌机 广泛应用于豆奶、牛奶、果汁、饮料等流体饮 料的灭菌。由于受热时间极短 ,营养损失极小 ,是 现代最理想的灭菌设备。 416 自动包装线 可自动完成灌装 ,冲盖 ,封盖 ,二次杀菌。 设备组成 :1、灌装机 ;2、输送机 ;3、提升机 ; 4、杀菌机 ;5、冷却喷洗检验机 特点 :全线连续运行 ,自动控温。 5 安全与环保 511 成品稳定性的检查方法 (1) 在玻璃杯的内壁上倒少量饮料成品 ,若形 成了像牛乳似的、细的、均匀的薄膜 ,则证明产品 质量是稳定的 ; (2) 取少量产品放在载玻片上 , 用显微镜观 察。若视野中观察到的颗粒很小且分布均匀 , 表 明产品是稳定的 ;若观察到有大的颗粒 ,表明产品 的贮藏过程中是不稳定的 ; (3) 取 10ml 的成品放入带刻度的离心管内 , 经 2800r/ min 转速离心 10min。离心结束后 ,观察 离心管底部的沉淀量。若沉淀量低于 1 % ,证明该 产品是稳定的 ;否则产品是不稳定的。 512 生产中常见的质量问题及解决办法 51211 沉淀及分层 沉淀是调配型酸性含乳饮料生产中最为常见 的质量问题 ,主要原因为 : (1) 选用的稳定剂不合适 即所选稳定剂在 产品保质期内达不到应有的效果。为解决此问 题 , 可考虑采用果胶或与其他稳定剂复配使用。 一般采用纯果胶时 , 用量为 0135～016 % , 但具体 的用量和配比必须通过实验来确定 ; (2) 酸液浓度过高 调配时 ,就很难保证在局 部牛乳与酸液能良好的混合 , 从而使局部酸度偏 差太大 , 导致局部蛋白质沉淀。解决的办法是酸 化前 ,将酸稀释为 10 %或 20 %的溶液 ,同时 ,也可 在酸化前 , 将一些缓冲盐类如柠檬酸钠等加入到 酸液中 ; (3) 调配罐内的搅拌器的搅拌速度过低 很 难保证整个酸化过程中酸液与牛乳能均匀地混 合 ,从而导致局部 pH过低 ,产生蛋白质沉淀。因 此 ,为生产出高品质的调配型酸性含乳饮料 ,车间 内必须配备一台带高速搅拌器的配料罐 ; (4) 调酸过程加酸过快 可能导致局部牛乳 与酸液混合不均匀 ,从而形成酪蛋白颗粒的悬浮 , 因此整个调配过程加酸速度不易过快。 51212 产品口感过于稀薄 有时生产出来的酸性含乳饮料喝起来像淡水 一样。造成此类问题的原因为 , 乳粉的热处理不 当或最终产品的总固形物含量过低。因此 , 生产 前应确认是否采用了品质合适的乳粉及杀菌前检 测产品的固形物含量是否符合标准。 513 废水处理 含乳饮料生产中的废水主要是水处理、包装 容器与设备清洗、不合格饮料的倾倒环节中产生 的。没有废水处理设施的工厂 , 可以选择将废水 排放到下水道中 , 让城市污水工厂作进一步处 理。大型食品厂可兴建与城市污水处理类似的设 施 ,如废水净化用滴滤池、活性污泥废水净化系化 等。 514 废液固形物的处理 含乳饮料生产企业中的废旧包装膜与包装容 器 , 应尽可能将其加工或转换或更有用和更有价 值的物质 ,如通常用于再造粒。 对于食品生产和加工而言 , 废物处理总是个 难题和负担 , 随着时间的推移。这些问题大都变 得愈来愈严峻 , 对于大多数与食品相关的废物而 言 , 均有充足的控制办法 , 但通常都是极其昂贵 的。然而 ,为了保证环境和经济的协调发展 ,毫无 疑问应当对此制定相关法律并强制执行。这是我 们每个人的事情 , 因为环境影响着我们呼吸的空 气、饮用的水源以及其它人类赖以生存与发展的 条件。 参考文献 : [ 1] 谢继志 , 范立冬 , 赵平编 . 液态乳制品科学与技术 [ M] . 北京 :中国轻工业出版社 ,1999. 欢迎预订 2002 年广告版面 !联系电话 :0551 - 5311880