發(fā)酵酸羊乳凍干粉的生產(chǎn)方法

文/李志才 牟善波 姜竹茂 王利義 徐少同

（1 青島市畜禽良種有限公司；2 山東宜品乳業(yè)集團；3 煙臺大學生命科學學院；4 山東諸城華大機械科技有限公司；5 上海南華換熱器制造有限公司）

真空凍干技術(shù)，可以把含有大量水分的液體物質(zhì)，通過降溫凍結(jié)成冰狀固體，在真空條件下，冰狀固體中的水分升華為水蒸氣排出，以此去除液體物質(zhì)中的水分。近年來，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于食品加工業(yè)。

發(fā)酵酸羊乳經(jīng)真空凍干后，能避免其他干燥方法對其營養(yǎng)成分和生物活性的破壞，不僅能保持發(fā)酵酸羊乳原有的色、香、味和營養(yǎng)成分，還具有較高的乳酸菌生物活性，常溫條件下能保存較長時間，且速溶性好，食用方便，深受廣大消費者的青睞。發(fā)酵酸羊乳凍干粉的生產(chǎn)方法如下。

1 生產(chǎn)工序流程

1.1 羊乳預(yù)處理工序

離心凈乳—脫氣除膻—閃蒸濃縮。

1.2 羊乳發(fā)酵工序

高壓均質(zhì)—殺菌消毒—接種發(fā)酵。

1.3 凍干制粉工序

低溫預(yù)凍—真空升華—完全干燥。

1.4 包裝質(zhì)檢工序

產(chǎn)品包裝—質(zhì)量檢驗—產(chǎn)品入庫。

2 生產(chǎn)工藝

2.1 羊乳脫膻濃縮預(yù)處理

2.1.1 羊乳離心凈乳

將新鮮生羊乳泵入存儲罐后，開啟凈乳機，通過凈乳機高速旋轉(zhuǎn)的離心功能，去除生羊乳中的雜質(zhì)。

2.1.2 羊乳脫氣除膻

應(yīng)用真空脫氣機進行羊乳脫氣除膻，可使產(chǎn)生羊乳膻味的絕大部分不凝性氣體從羊乳中分離排出。

（1）開機準備

依次開啟潔凈壓縮空氣總閥、冷卻水總閥、電源開關(guān)；確定脫氣液位技術(shù)參數(shù)，開啟液位調(diào)節(jié)閥開關(guān)；將真空脫氣機組設(shè)備的開關(guān)轉(zhuǎn)向設(shè)備消毒或生產(chǎn)清洗的指示位置，進行設(shè)備消毒或生產(chǎn)清洗。以上開機準備工作結(jié)束后，將設(shè)備開關(guān)置于自動運行位置，做好羊乳脫氣除膻生產(chǎn)準備工作。

（2）消毒調(diào)試

每次脫氣除膻生產(chǎn)前，均須對真空脫氣設(shè)備進行消毒殺菌。具體方法是：用85～90 ℃潔凈熱水在管道和設(shè)備中循環(huán)15～20 min，殺滅管道和設(shè)備中的有害細菌。隨后用潔凈水，以水代料模擬生產(chǎn)，調(diào)試好冷卻水流量和各種閥門自動開閉技術(shù)參數(shù)，做好真空脫氣設(shè)備脫氣除膻產(chǎn)前消毒工作。

（3）開機操作

真空脫氣設(shè)備在自動生產(chǎn)模式下，會自動啟動真空泵，能將真空度自動升至到預(yù)先設(shè)定的真空壓力，即-0.05～-0.04 MPa。待整個真空脫氣設(shè)備運轉(zhuǎn)穩(wěn)定后，就可以料頂水，將調(diào)試消毒設(shè)備用的潔凈水排空，正式投料生產(chǎn)。

（4）脫氣除膻

羊乳通過管式或板式換熱器加熱至70～75 ℃，進入真空脫氣設(shè)備，以高壓傘形霧狀，噴入真空脫氣罐中，在罐的內(nèi)壁表面形成一層渦旋的乳液薄膜。在真空負壓的作用下，羊乳中的微細氣泡，突破液面張力，被迅速排出，順沿著真空罐壁流至真空罐底，經(jīng)料泵送至真空罐外儲存罐。同時，真空脫氣罐中的水蒸氣、空氣和膻味等不凝性氣體，被真空泵吸入冷凝器中，冷卻后排出罐外。

（5）生產(chǎn)后設(shè)備清洗

真空脫氣機生產(chǎn)結(jié)束后，須按照就地清洗（Cleaning in Place，CIP）操作規(guī)程，進行設(shè)備清洗和整理環(huán)境衛(wèi)生，并關(guān)閉電源開關(guān)和水、氣等各種自動、半自動控制閥門，保證生產(chǎn)安全。

2.1.3 羊乳閃蒸濃縮

為提高發(fā)酵酸羊乳的品質(zhì)，脫氣除膻處理后的羊乳原料，需再應(yīng)用真空閃蒸設(shè)備進行閃蒸濃縮處理。真空閃蒸設(shè)備能濃縮減少羊乳中10%～20%的水分，有利于提高發(fā)酵酸羊乳的品質(zhì)。一般可根據(jù)不同產(chǎn)品的品質(zhì)要求，設(shè)置閃蒸濃縮技術(shù)參數(shù)。

（1）閃蒸濃縮設(shè)備準備

真空閃蒸設(shè)備的開機準備工作和產(chǎn)前調(diào)試消毒，基本與真空脫氣設(shè)備一樣操作運轉(zhuǎn)。但真空閃蒸罐的真空度，需調(diào)高至-0.09～-0.08 MPa。

（2）羊乳閃蒸濃縮

脫膻羊乳通過管式或板式換熱器，加熱至85～90 ℃進入閃蒸設(shè)備，以高壓傘形霧狀，噴入閃蒸濃縮罐中，在罐的內(nèi)壁表面形成一層渦旋羊乳液體薄膜，在真空負壓的作用下，羊乳中的水蒸氣蒸發(fā)出來，羊乳順著真空罐壁流向罐底，經(jīng)料泵送至閃蒸濃縮罐外的換熱器加熱或冷卻。同時，閃蒸罐中的水蒸氣、空氣和殘留的膻味不凝性氣體等，經(jīng)真空泵吸入冷凝器中，冷卻后排出罐外。

（3）生產(chǎn)后設(shè)備清洗

羊乳閃蒸濃縮設(shè)備生產(chǎn)結(jié)束后，須按照CIP清洗操作規(guī)程，進行設(shè)備清洗和整理環(huán)境衛(wèi)生，關(guān)閉電源開關(guān)和水、氣等各種自動、半自動等閥門開關(guān)，保證生產(chǎn)安全。

2.2 發(fā)酵酸羊乳接種發(fā)酵

2.2.1 羊乳高壓均質(zhì)

經(jīng)脫氣除膻和閃蒸濃縮處理的羊乳，通過管式或板式換熱器，將溫度調(diào)整為55～65 ℃，泵入雙級高壓均質(zhì)機，進行高壓均質(zhì)。第一級均質(zhì)壓力為25.00 MPa，第二級均質(zhì)壓力為20.00 MPa。通過高壓均質(zhì)使羊乳的脂肪球更加細微，口感更加滑潤，品質(zhì)進步改善，更有益于消化吸收。

2.2.2 羊乳殺菌消毒

羊乳經(jīng)高壓均質(zhì)后，采用95 ℃，300 s的殺菌工藝，進行殺菌消毒。之后經(jīng)換熱器換熱，將溫度降至43 ℃，泵入密閉型潔凈不銹鋼發(fā)酵罐，接入乳酸菌發(fā)酵菌種，進行羊乳發(fā)酵。

2.2.3 羊乳接種發(fā)酵

（1）發(fā)酵菌種制備直投式發(fā)酵菌粉，不僅生產(chǎn)成本高，而且不能生產(chǎn)獨具特色風味酸羊乳?，F(xiàn)在一般先用一代凍干發(fā)酵菌粉，自制復(fù)合發(fā)酵菌種，不僅發(fā)酵效果好，而且降低生產(chǎn)成本。具體方法為：①活化凍干菌粉。取適量乳酸菌菌凍干粉，接種至含3%葡萄糖粉的滅菌羊乳培養(yǎng)基中，經(jīng)充分混合后至42 ℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)進行培養(yǎng)，發(fā)酵凝固后，反復(fù)進行3 次活化，制成活力穩(wěn)定的酸羊乳二代發(fā)酵菌種。②制備復(fù)合乳酸菌三代生產(chǎn)發(fā)酵菌種。根據(jù)酸羊乳風味品質(zhì)發(fā)酵菌種配方，按標準劑量量取各種乳酸菌發(fā)酵菌種，接種至含6%蔗糖的滅菌羊乳中，混合均勻后置42 ℃恒溫發(fā)酵箱內(nèi)培養(yǎng)發(fā)酵，制成可應(yīng)用于生產(chǎn)，活力穩(wěn)定的酸羊乳復(fù)合乳酸菌發(fā)酵菌種。

（2）發(fā)酵酸羊乳接種發(fā)酵

開啟不銹鋼發(fā)酵罐攪拌機，將消毒殺菌后的羊乳原料溫度調(diào)整至43 ℃，一邊攪拌，一邊用轉(zhuǎn)子泵將生產(chǎn)數(shù)量3%～5%的酸羊乳發(fā)酵菌種，泵入羊乳原料中并攪拌混合均勻，然后將攪拌速度由120～150 r/min調(diào)減至30～40 r/min緩慢攪拌，保持43 ℃恒溫發(fā)酵溫度。發(fā)酵后1.0～2.0 h后，當羊乳中出現(xiàn)顆粒絮狀物時停止攪拌，再繼續(xù)保溫發(fā)酵3.0～4.0 h。當pH值達到4.2～4.5 或吉爾涅爾滴定酸度數(shù)值達到90～100 °T，發(fā)酵羊乳凝結(jié)呈軟膏狀時，啟動攪拌機，將其攪拌呈黏稠糊狀，同時向不銹鋼發(fā)酵罐夾層，泵入0 ℃循環(huán)冰水，使攪拌型發(fā)酵羊乳的溫度降至2～4 ℃，停止發(fā)酵備用。

2.3 發(fā)酵酸羊乳凍干制粉

2.3.1 凍干設(shè)備開機準備

（1）預(yù)熱檢查

凍干機需安裝在清潔干燥，空氣流通，散熱良好的生產(chǎn)車間內(nèi)。生產(chǎn)使用啟動前，應(yīng)先開啟凍干機電源進行機體預(yù)熱，預(yù)熱時間不少于2.0 h；檢查制冷壓縮裝置的高壓儀表顯示的數(shù)值是否穩(wěn)定保持在1.00～1.60 Mpa正常范圍內(nèi)。

（2）確定運行模式

打開自動控制顯示器，設(shè)置凍干機運行模式。根據(jù)凍干機生產(chǎn)與維修需要，確定凍干機運行自動運行模式或手動運行模式。

（3）設(shè)置技術(shù)參數(shù)

根據(jù)凍干機生產(chǎn)需要，設(shè)置和確定凍干機生產(chǎn)運行各工序階段的自動控制技術(shù)參數(shù)，保證凍干機自動正常生產(chǎn)運行。

（4）設(shè)備運行監(jiān)控

正式開機生產(chǎn)后，將自動控制顯示器的顯示界面，切換成生產(chǎn)運行自動監(jiān)控界面，以便監(jiān)控凍干機生產(chǎn)運行工況。

2.3.2 發(fā)酵羊乳預(yù)凍

發(fā)酵酸羊乳物料，隨著凍干機料倉溫度的下降至物料冰晶點以下，一般為-20～-10 ℃，保證發(fā)酵酸羊乳物料完全凍結(jié)成冰固體。

（1）物料倉板調(diào)溫

凍干機物料倉和物料隔板在投料前，要將其溫度下降至4～6 ℃，與發(fā)酵酸羊乳的儲存溫度一致，方可投放物料，否則會影響發(fā)酵酸羊乳的質(zhì)量和導(dǎo)致制冷壓縮機壓力過高，影響凍干機使用壽命。

（2）快速均勻投料

將發(fā)酵酸羊乳，按每平方米凍干隔板投料5 kg的標準數(shù)量，均勻快速的將發(fā)酵酸羊乳，平攤在物料凍干隔板上，其厚度控制在5 mm左右。一般20 m2凍干面積的凍干機料倉要求在10 min以內(nèi)完成投放工作。

（3）立即快速降溫

凍干機物料投放完畢后，要求在40～45 min的時間內(nèi)，將凍干機物料隔板的溫度，從4～6 ℃快速降溫至-40～-35 ℃。降溫速度越快越好，突破和減弱冰晶障礙，即發(fā)酵酸羊乳冰晶點的溫度范圍，減少其對生物活性的不利影響。

（4）物料預(yù)凍時間

發(fā)酵酸羊乳物料達到凍干機設(shè)定的最低溫度后，須繼續(xù)保持-40～-35 ℃低溫1.5～2.0 h，確保在抽真空之前，凍干機料倉隔板上的所有發(fā)酵酸羊乳，均已完全凍結(jié)成冰狀固體。

2.3.3 真空升華干燥

發(fā)酵酸羊乳物料在真空低溫下進行加熱，使結(jié)成冰的“自由水”升華成水蒸氣并經(jīng)冷凝后排出凍干機外。

（1）升華開始時間

預(yù)凍結(jié)束啟動真空機，凍干機料倉開始抽真空的時間，即為發(fā)酵酸羊乳物料升華的開始時間。要求凍干機料倉在0.5 h以內(nèi)，真空度快速達到10.00 Mpa。

（2）物料低溫加熱

發(fā)酵酸羊乳物料在凍干升華干燥時，每克物料凍結(jié)成固體冰，需要吸收2.8 kJ左右的能量。因此，須啟動凍干機的加熱裝置，在真空度10～30 Pa的條件下進行加熱。一般將發(fā)酵酸羊乳凍干升華干燥溫度控制在0～3 ℃為宜。

（3）真空升華時間

發(fā)酵酸羊乳物料在凍干升華干燥階段，一般凍干物料的水分蒸發(fā)90%左右時，即可結(jié)束升華干燥階段工序，通常需22.0～24.0 h。

2.3.4 除水完全干燥

發(fā)酵酸羊乳物料經(jīng)凍干升華干燥后，還約有10%的水分吸附在凍干的物料中，會影響其生物活性。如除去這部分與物料結(jié)合的水分，需要提供和增加更多的能量。

（1）提溫標準

在保證凍干機料倉真空壓力10～30 Pa的基礎(chǔ)上，將其溫度提高至保持穩(wěn)定至25 ℃以下（發(fā)酵酸羊乳生物活性允許的最高溫度25～28 ℃）。

（2）除水完全干燥標準

完全干燥約需時間4.0～6.0 h，待發(fā)酵酸羊乳物料殘留的水分含量低于3%時，即達到發(fā)酵酸羊乳物料安全干燥標準，可結(jié)束除水完全干燥工序。

（3）真空壓力試驗

為保證發(fā)酵酸羊乳的凍干質(zhì)量，在其凍干全過程結(jié)束前，進行真空壓力試驗，可監(jiān)測凍干物料的含水率。具體方法是：關(guān)閉凍干機料倉與凍干機冷凝器之間的閥門。一般關(guān)閉閥門30～60 s后，如壓力升高，說明還有水分逸出；如無壓力上升或壓力上升在3～8 Pa，說明此時含水率在2%～3%，物料凍干效果良好。

（4）凍干物料出倉

發(fā)酵酸羊乳經(jīng)凍干后，在出倉前，一要將凍干機料倉的溫度先調(diào)整至與室溫一致，避免發(fā)酵酸羊乳凍干粉出倉后冷卻吸濕。二要保證發(fā)酵酸羊乳凍干粉出倉環(huán)境衛(wèi)生達到百級凈化標準，（指食品生產(chǎn)環(huán)境潔凈空氣應(yīng)達到的標準，一般有100級、1萬級、10萬級和30萬級等）百度潔凈標準，防止雜菌污染，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

2.4 發(fā)酵酸羊乳凍干粉包裝和檢驗

2.4.1 包裝

目前發(fā)酵酸羊乳凍干粉常見的包裝有塑鋁袋粉劑包裝、塑鋁膠囊粉劑包裝和塑鋁片劑包裝3 種。要根據(jù)發(fā)酵酸羊乳凍干粉市場消費需求狀況，選擇相應(yīng)的制劑包裝形式。

2.4.2 質(zhì)量檢驗

（1）發(fā)酵酸羊乳質(zhì)量檢驗

按照《GB19302—2010 食品安全國家標準 發(fā)酵乳》的規(guī)定，進行發(fā)酵酸羊乳質(zhì)量檢驗。

（2）發(fā)酵酸羊乳凍干粉活性乳酸菌數(shù)量檢驗

按照《GB19302—2010 食品安全國家標準 發(fā)酵乳》和《GB4789.35—2016食品安全國家標準 食品微生物學檢驗 乳酸菌檢驗》檢驗方法，進行發(fā)酵酸羊乳凍干粉活性乳酸菌數(shù)量檢驗。

3 注意事項

3.1 繪制生產(chǎn)運行曲線

發(fā)酵酸羊乳在凍干的過程中，凍干機內(nèi)的溫度、壓力，隨著凍干時間、階段和操作時序不同而不同。為了確保發(fā)酵酸羊乳的凍干質(zhì)量，繪制發(fā)酵酸羊乳凍干過程的溫度、壓力和操作時序的曲線，對于全過程掌控發(fā)酵酸羊乳凍干粉的安全生產(chǎn)運行和凍干質(zhì)量非常必要。

繪制生產(chǎn)運行曲線須重點標注好物料隔板凍干溫度、料倉真空壓力、水蒸氣凝結(jié)和操作時序4 個主要技術(shù)參數(shù)的曲線點。同時，還要根據(jù)發(fā)酵酸羊乳不同產(chǎn)品種類、凍干數(shù)量、凍干容器和凍干機性能等因素，調(diào)整凍干生產(chǎn)運行曲線的技術(shù)參數(shù)。

3.2 嚴格操作規(guī)程

3.2.1 開機檢查

重點做好凍干機供電、供水、供油、真空、制冷、開關(guān)、閥門等八項檢查。

3.2.2 裝載物料

裝載凍干物料要求布料均勻、厚度一致，按要求放置溫度自動感應(yīng)探頭。

3.2.3 設(shè)置參數(shù)

根據(jù)凍干品種和生產(chǎn)經(jīng)驗設(shè)置凍干機自動運行技術(shù)參數(shù)。

3.2.4 凍干取料

凍品完成凍干取料前，必須將壓力調(diào)整至零壓力后，方可開啟凍干倉門取料。

3.2.5 融冰化霜

凍干機生產(chǎn)完畢后，須將制冷系統(tǒng)盤管完全浸泡在潔凈水中，使盤管上的冰霜全部融化后，把融冰化霜的水全部排空排凈。

3.2.6 清潔消毒

凍干機須用潔凈抹布，對凍干機內(nèi)外進行清潔，并用75%的酒精對凍干倉，進行全方位，無死角衛(wèi)生消毒。嚴禁用水沖洗凍干機，防止損壞設(shè)備。

3.2.7 維修保養(yǎng)

凍干機每次生產(chǎn)結(jié)束后和生產(chǎn)運行每200.0 h都要進行日常和定時維修保養(yǎng)。重點對凍干機的制冷、真空、電器和循環(huán)水系統(tǒng)維修保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)存在問題，及時維修保養(yǎng)。

3.2.8 提高乳酸菌生物活性

為提高發(fā)酵酸羊乳凍干粉的生物活性，可在發(fā)酵酸羊乳的原料中，適量添加乳酸菌凍干保護劑，如麥芽糖漿等可食用物料，能提高發(fā)酵酸羊乳凍干粉乳酸菌的生物活性。