美國奶酪生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)簡介

文/徐 麗 王 睦 齊海龍 張雅惠 曹 燁 張書義＊

（1 全國畜牧總站；2 香港科技大學(xué)）

奶酪標(biāo)準(zhǔn)化，是指調(diào)整奶酪原料奶中的脂肪與酪蛋白的比例（F/C），確保奶酪成品能達(dá)到某一特定的脂肪和干物質(zhì)（DM）含量。如美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定切達(dá)（Cheddar）奶酪是用全脂奶制作，其脂肪占干物質(zhì)含量的比例（干基脂肪，F(xiàn)DM）不得低于50.0%，水分不得大于39.0%，即DM含量≥61.0%，脂肪含量≥30.5%。為保證每批成品奶酪均符合指標(biāo)要求，通常要將FDM含量提高到51.0%～52.0%，水分達(dá)36.0%～38.0%。若奶酪含有37.5%的水分及32.5%的脂肪，則其FDM含量為（35.5×100%）/62.5=52%。

奶酪標(biāo)準(zhǔn)化對維持產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性有重要的作用。若不實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化，奶酪成品的主要成分指標(biāo)就會出現(xiàn)波動，可能造成奶酪成品質(zhì)量的不穩(wěn)定，甚至不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。精準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)化工作離不開熟練的控制技能以及對原料奶和奶酪的準(zhǔn)確檢測及計(jì)算方法。而只完成了奶酪制造的完整工藝過程，把標(biāo)準(zhǔn)化工作省去的想法是不切實(shí)際的。（全文磅、美元等單位換算公式為：1.00 磅=0.45 千克；1 美元=7.09 元人民幣。）

1 實(shí)施奶酪原料奶的標(biāo)準(zhǔn)化

1.1 標(biāo)準(zhǔn)化參變量

實(shí)施奶酪原料奶的標(biāo)準(zhǔn)化工作，所依據(jù)的主要參變量包括六個(gè)方面：一是盡可能準(zhǔn)確地計(jì)算原料奶的用量；二是準(zhǔn)確測定原料奶的乳脂率；三是準(zhǔn)確測定原料奶的酪蛋白含量；四是按照預(yù)期的脂肪與酪蛋白比例，計(jì)算所需脫脂奶的添加量或所需分離出的稀奶油量；五是檢測經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后奶的含脂率；六是在奶酪上市前，檢測分析每批奶酪的脂肪和DM含量，并加以驗(yàn)證與評估。

1.2 控制 F/C 值

按照標(biāo)準(zhǔn)，若使奶酪具有指定的FDM含量，標(biāo)準(zhǔn)化奶中F/C值應(yīng)為1∶0.68、1∶0.69或1∶0.70。嚴(yán)格來說，1∶0.71或1∶0.72更為理想。

1.3 配備專用設(shè)備設(shè)施

如果乳品企業(yè)沒有配備專用貯奶罐，將定量脫脂奶加入至定量的原料奶中的，則至少需要具有精確定量脫脂奶和原料奶的其他措施。若乳品企業(yè)配備有能從全脂奶中分離出定量稀奶油的離心裝置，則應(yīng)每日定時(shí)對分離出的稀奶油重量和含脂率進(jìn)行測定。

1.4 脫脂奶量的計(jì)算

1.4.1 脫脂奶量的計(jì)算公式

為使F/C值達(dá)到特定值，如1∶0.70，可以采用公式1計(jì)算脫脂奶的添加量。

1.4.2 范例

采用范例進(jìn)行說明。1 000 磅全脂奶脂肪含量為4.5%，酪蛋白含量為2.7%，F(xiàn)/C值為1∶0.60。需要添加脫脂奶，使其比例標(biāo)準(zhǔn)化為1∶0.70。當(dāng)乳脂率4.5%的全脂奶脫去脂肪后，脫脂奶的酪蛋白含量為：

添加的脫脂奶量可根據(jù)公式2進(jìn)行計(jì)算（設(shè)X=脂肪重量），得出需要159.0 磅脫脂奶。

對范例進(jìn)行復(fù)查計(jì)算。1 000磅含脂4.5%的全脂奶，其脂肪量為45.0 磅，酪蛋白量為27.0 磅，添加的159.0 磅脫脂奶中含酪蛋白4.5磅，則總計(jì)1 159.0 磅標(biāo)準(zhǔn)化奶含脂肪45.0 磅，含酪蛋白31.5 磅，F(xiàn)/C值為：

可以采用另一種簡便的計(jì)算方法。設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化奶中的酪蛋白設(shè)為X，要求比例為：，即。計(jì)算得出，X=3 1.5（磅），即標(biāo)準(zhǔn)化奶中酪蛋白量為31.5 磅。則應(yīng)加入的酪蛋白量為31.5-27=4.5（磅），而由于脫脂奶的酪蛋白率為2.83%，則脫脂奶量為：=159.0(磅)。

總之，對于不同脂肪和酪蛋白含量的奶樣，以及不同F(xiàn)/C值的要求，均可根據(jù)上述方法進(jìn)行計(jì)算。

1.5 從奶中分離稀奶油

由范例可以得出，含脂率4.5%的全脂奶量1 000 磅，其脂肪含量45 磅，酪蛋白量27 磅，F(xiàn)/C=1∶0.6。若要求其比例為1∶0.7，且提取得稀奶油含脂率為40%，則應(yīng)分離多少稀奶油呢？

若最終標(biāo)準(zhǔn)化奶乳脂率為3.9%，應(yīng)用皮爾遜法進(jìn)行計(jì)算，方法如圖1。假設(shè)含脂率40%的稀奶油提取量為X磅。計(jì)算得出，X=16.62（磅），即為所需提取的含脂率40%稀奶油量。

復(fù)核計(jì)算精確度，方法如圖2所示。

圖1 皮爾遜法計(jì)算（正方形圖解法）稀奶油提取量

圖2 稀奶油提取量的精確度計(jì)算

1.6 添加脫脂乳粉進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化

添加低溫脫脂粉可增加原料奶中的酪蛋白含量。乳脂率為4.5%的原料奶，其酪蛋白含量為2.7%，而脫脂粉的酪蛋白含量約為28%。

1.6.1 特級脫脂粉指標(biāo)

在標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)，需要采用高質(zhì)量的低溫脫脂乳粉。美國乳粉研究所（ADMI）的特級脫脂粉指標(biāo)如表1所示。

優(yōu)質(zhì)脫脂乳粉具有正常的焦粉粒、滋氣味，應(yīng)嚴(yán)格管控貯存條件，而不能含有任何硬塊。

1.6.2 脫脂乳粉添加量的計(jì)算

在范例中，1 000 磅含脂率為4.5%的原料奶，含有45.0 磅脂肪和27.0 磅酪蛋白，即每0.6 磅酪蛋白對應(yīng)1.0 磅脂肪。為使F/C值達(dá)到1∶0.7，需要添加4.5 磅酪蛋白，則應(yīng)加入的脫脂乳粉量按照下述方法進(jìn)行計(jì)算。設(shè)脫脂粉為X磅。則有：X=16.07（磅）。

復(fù)核計(jì)算精度，方法如圖3所示。

加入脫脂乳粉的工藝比較簡單，但應(yīng)使用具有良好溶解性的低溫脫脂乳粉，避免含有棕色焦粒及硬塊等不溶物。需要說明的是：化粉設(shè)施通常由不銹鋼材質(zhì)的楔形料斗及底部T型三通、管道和物料泵、貯奶罐等組成。料斗底部所連接的T型三通應(yīng)有適宜口徑，其內(nèi)芯具有特異型設(shè)計(jì)，即三通徑向的中部口徑迅速變細(xì)，且變細(xì)處經(jīng)垂直的出口與料斗的底部緊密連接，三通徑向的2 個(gè)出口與管道呈水平連接?；鄄僮魇峭ㄟ^原料奶在管道中的連續(xù)、快速流動，在三通內(nèi)部變細(xì)處形成真空吸力，將料斗中脫脂乳粉混入原料奶中。

根據(jù)表2，可計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化奶的脫脂粉添加量。

例如：7 500 磅含脂率4.3%的原料奶，擬標(biāo)準(zhǔn)化成為乳脂率3.8%的奶。由表2可知，每1 000 磅原料奶應(yīng)添加脫脂粉132 磅，則7 500磅原料奶應(yīng)添加 磅脫脂乳粉，即可使其脂肪含量達(dá)到3.8%。

表1 美國乳粉研究所（ADMI）的特級脫脂粉指標(biāo)

1.7 重新實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化

在生產(chǎn)中，存在原料奶的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果不準(zhǔn)確、不理想的情況，原因可能是其乳脂率偏低，需要重新添加稀奶油。假設(shè)7 500 磅奶乳脂率3.5%，預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)化為3.6%，則需要添加的含脂率40%的稀奶油量，可以根據(jù)圖4顯示的方法進(jìn)行計(jì)算，即將原料奶與稀奶油按36.4磅比0.1 磅比例進(jìn)行混合。結(jié)果顯示，需要添加20.6 磅含脂率為40%的稀奶油。

驗(yàn)證計(jì)算方法如圖5所示。結(jié)果顯示，7520.6×3.6%=270.74（磅）脂肪，結(jié)果相同，表明添加量計(jì)算正確。

圖3 脫脂粉添加量的復(fù)核計(jì)算

圖4 皮爾遜法計(jì)算（正方形圖解法）稀奶油提取量

圖5 脂肪量的驗(yàn)證計(jì)算

1.8 預(yù)估標(biāo)準(zhǔn)化后奶酪的產(chǎn)量

原料奶進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)，計(jì)算奶酪的預(yù)估產(chǎn)量見表3。

2 F/C值及奶酪標(biāo)準(zhǔn)化的經(jīng)濟(jì)性

2.1 奶酪原料奶標(biāo)準(zhǔn)化的經(jīng)濟(jì)性

為了通過分離原料奶中的稀奶油來調(diào)整奶中脂肪含量，進(jìn)而判斷奶酪加工是否具有經(jīng)濟(jì)性，需要從實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化方面分析奶酪的產(chǎn)量，以及稀奶油、乳清、脂肪的得率。

美國威斯康星農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)中心通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)解決了上述問題。假設(shè)原料奶的平均含脂率為4.31%，平均酪蛋白率為2.62%，F(xiàn)/C值為1∶0.608，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化，原料奶的平均含脂率為3.82%，平均酪蛋白率2.64%，F(xiàn)/C值為1∶0.691。

表2 標(biāo)準(zhǔn)化奶添加脫脂乳粉量表

1 000 磅未標(biāo)準(zhǔn)化的奶，可提取109.2 磅奶酪和6.06 磅可售脂肪；而986.46 磅標(biāo)準(zhǔn)化奶（其中，從1 000 磅原料奶中分離出13.54磅脂肪含量為40%的稀奶油），可提取103.6 磅奶酪，以及5.42 磅可售脂肪。另外，隨乳清分離的稀奶油中還含有5.66 磅脂肪。

因此，如果實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化，雖然奶酪產(chǎn)量減少了5.66 磅，但可售脂肪卻至少增加了5.42 磅。同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)化奶生產(chǎn)的奶酪與未標(biāo)準(zhǔn)化奶生產(chǎn)奶酪相比，其產(chǎn)品指標(biāo)更趨穩(wěn)定。當(dāng)未標(biāo)準(zhǔn)化奶制造的奶酪干基脂肪含量為54.3%，而被標(biāo)準(zhǔn)化至F/C值為1∶0.7后生產(chǎn)的奶酪，其FDM含量為51.7 %。

圖6 利潤折算方法

假如奶酪每磅售價(jià)30 美分，稀奶油售價(jià)為每磅50 美分，利潤折算方法如圖6所示。

因此，實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化后，每100磅奶增加利潤值為0.83 美元。

由上述例子可以看出，奶酪生產(chǎn)中的原料奶標(biāo)準(zhǔn)化利潤取決于奶酪和脂肪（黃油）的市場價(jià)格。從事產(chǎn)品銷售和研究標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)濟(jì)性的業(yè)務(wù)人員與決策者，須對標(biāo)準(zhǔn)化成本和純利潤問題進(jìn)行綜合統(tǒng)籌考慮。

表3 標(biāo)準(zhǔn)化后奶酪產(chǎn)量的計(jì)算

2.2 奶酪原料奶不同方標(biāo)準(zhǔn)化法的經(jīng)濟(jì)性分析

美國威斯康星大學(xué)研究了如何實(shí)施奶酪原料奶標(biāo)準(zhǔn)化的經(jīng)濟(jì)性，從三個(gè)方面進(jìn)行了對比，包括分離出40%的稀奶油，添加脫脂奶以及添加低溫脫脂乳粉三種情況。

2.2.1 分離稀奶油

通過從100 磅奶中分離出含脂率40%的稀奶油，使其標(biāo)準(zhǔn)化F/C值達(dá)到1∶0.681，方法如下所示。

首先，每磅奶酪價(jià)格為0.36 美元，稀奶油中每磅脂肪的價(jià)格為0.72 美元，原料奶所測含脂率為3.6%。則每100 磅原料奶，可獲利潤通過公式3進(jìn)行計(jì)算。

將數(shù)值代入公式3中，得出：[（0.72-0.36）×1.3] ×（3.6-3.2）×0.439=0.082（美元）。因此，對100 磅含脂率3.6%的原料奶進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后，可得利潤為0.82美元。

2.2.2 添加脫脂奶

100 磅奶中加入脫脂奶，使其標(biāo)準(zhǔn)化至F/C值為1∶0.681，其計(jì)算方法如下所示。

假設(shè)每磅奶酪價(jià)格為0.36 美元，每磅脫脂奶價(jià)格為0.009 美分。每增加1 磅脫脂奶，其奶酪產(chǎn)量值為0.065 磅。原料奶含脂率測定值為3.6%。其利潤計(jì)算方法如公式4。

代入公式4后，其增加的利潤值為：（0.36×0.065-0.009）×（3.6-3.2）×11.72=0.068（美元）。

需要注意的是，2.2.1和2.2.2中的計(jì)算均不包括人工制造成本。

2.2.3 添加脫脂奶粉

100 磅奶中加入含酪蛋白28%的脫脂粉，將奶標(biāo)準(zhǔn)化至F/C值為1∶0.681，其計(jì)算方法如下所示。

假設(shè)每磅奶酪價(jià)格為0.36 美元，每磅脫脂粉價(jià)格為0.17 美元，原料奶含脂率測定值為3.6%，則其利潤計(jì)算公式如公式5。由公式5得出，利潤值=[（0.36×0.7）-0.17]×（3.6-3.2）×1.004=0.033（美分）。結(jié)果顯示，100 磅含脂率3.6%的原料奶，添加脫脂粉標(biāo)準(zhǔn)化到3.2%后，其利潤值為0.033 美分。

綜上所述，基于幾種假設(shè)的前提條件，上述三種方法中，分離稀奶油方法的經(jīng)濟(jì)性最佳。