马苏里拉干酪关键加工工艺技术参数的优化和设备的研发

文∕王雪梅 张 轶

（1甘肃兰州理工大学机电工程学院；2甘肃兰州理工大学生命科学与工程学院）

马苏里拉干酪（Mozzarella Cheese）起源于意大利南部地区，是一种采用揉捏拉伸特殊工艺加工的高档干酪制品，是目前国外产量最大、应用最广的软质干酪，常用于鲜食、配料和再制干酪。特别的工艺过程赋予了产品一定的弹性、咀嚼性和热融性，因其特殊的口感而被用于比萨饼制作，在世界范围内得到广泛使用。此外，由于马苏里拉干酪口味淡且与酸奶的风味相似，因此容易被我国消费者接受。随着西式快餐在我国的流行，马苏里拉干酪也成为我国市场目前接受性最好的品种。

1 我国干酪加工技术现状

目前，中国干酪生产企业少，总产量很低，生产主要沿袭国外技术。在国内市场中，国产干酪品牌则更少，进口干酪占据着主要市场地位。因此，发展我国干酪产业，扭转大量依赖进口的局面，具有十分重要的意义。与此同时，业界人士也指出：随着中国液态奶产品同质化日趋严重，开发技术含量相对较高的干酪会为竞争力较强的企业打破同质化僵局创造条件。2006年10月，中华人民共和国科技部设立了“奶业发展重大关键技术研究与示范”项目，其中围绕干酪的产业化设立了专项课题，而马苏里拉干酪关键技术产业化的研究则是其中的重要内容[1，2]。同时，相关行业协会也在为干酪的发展积极努力，通过召开国际研讨会，探讨干酪的加工工艺和技术方面的问题，引进国外先进的干酪产品并对其进行研究等形式，帮助中国乳品企业开发干酪产品。

而以西部地区奶源为原料，对马苏里拉干酪生产的关键加工工艺技术参数进行优化，研究其国产化生产技术，建立低成本、高效率的干酪机械化生产线具有十分重要的意义。

2 马苏里拉干酪加工工艺技术参数的优化

2.1 生产工艺参数的确定[3～6]

加工工艺条件的改变会导致干酪成分、酶活力和发酵剂存活的不同，从而影响干酪的结构和功能特性，如融化性、油脂析出性等。研究表明，在马苏里拉干酪生产过程中，热收缩温度，热烫拉伸条件（pH值、温度），CaCl2加入量等是干酪生产中的关键因素，对成品干酪的化学成分、功能特性以及风味都有重要影响。

在单因素分析的基础上，本文采用正交试验方法，确定了4 个因素，每个因素取3 个水平。试验选用L9（34）正交表，以感官评价值作为评价指标。因素水平表和试验结果见表1～2。

表1 马苏里拉干酪最佳工艺参数正交试验因素水平表L9（34）

表2 马苏里拉干酪最佳工艺参数正交试验结果

由以上结果可知，影响马苏里拉干酪品质的条件依次为CaCl2加入量、热收缩温度、拉伸pH值、热烫拉伸温度。最佳工艺条件为：CaCl2加入量0.03%，热收缩温度42 ℃，拉伸pH值5.25，热烫拉伸温度75 ℃。

2.2 生产工艺流程的确定

根据上述工作基础，确定了马苏里拉干酪生产工艺流程，同时，也考虑到副产物乳清的回收与利用，将其回收后通过一系列步骤加工成乳清饮料，实现了减排环保、提高资源利用率的目标。

生产工艺流程为：原料乳验收→预处理→标准化→杀菌→注入干酪槽→接种发酵剂→添加凝乳酶→搅拌→静置凝乳→切割→排乳清→堆酿→挤揉拉伸→装模预冷却→包装→贮藏→检验合格→出厂 。

3 双螺杆揉挤机的自主研发

小型试验或餐饮加工马苏里拉干酪时可以使用手工拉伸，机械化生产则必须使用机械设备拉伸升温的凝乳颗粒。马苏里拉干酪生产线设备包括牛奶前处理系统、干酪罐、揉挤拉伸机、奶酪槽、成型槽、冷却系统、真空包装系统、CIP清洗系统等，揉挤拉伸机是生产马苏里拉干酪的关键设备，本文设计制造了一种生产马苏里拉干酪的“双螺杆揉挤机”。

3.1 双螺杆揉挤机的工作原理

“双螺杆揉挤机”的工作原理是将凝乳颗粒放入加热后的揉挤箱内，凝乳颗粒在揉挤箱内被热水（纯净水经加热升温至65 ℃后通过水泵泵入）热烫，一侧螺杆搅拌器使凝乳颗粒与水充分混合加热，同时把经过加热混揉的凝乳颗粒运送至另一侧螺杆搅拌器，在螺杆搅拌器的搅拌下被拉伸提升至出口，由挤出板上的小孔挤出后被高速切割机切断（图1，图2）。螺杆搅拌器由调速电动机驱动，转速传感器可测定调速电动机的转速，经A/D模块转换为螺杆搅拌器的转速并在控制柜盘面上显示。热水箱的热水由离心泵送至加热机筒的进水口，热水箱通过进水阀和回水阀控制水位，达到预定水位时，热水自溢经回水口返回热水箱。拉伸操作完毕之后，热水箱的水通过排水口排空。利用热电耦传感器测量加热机筒的加热段热水及热水水箱中热水的温度，并在控制柜盘面上显示和设定。

图1 双螺杆揉挤机示意图

图2 双螺杆揉挤机外形图

所设计的双螺杆揉挤机进行了3 次10 kg凝乳颗粒的揉挤拉伸试验，凝乳颗粒水分含量为46%，pH值为5.1～5.4，热水温度（T）为85 ℃，螺杆转速为25 r/min，3 次平均物料排量（P）为41.2 kg/h，该数值与螺杆设计所确定的理论数值接近（理论值为40 kg/h）。

3.2 样品的拉伸性检测

将样品切分为（5.0×0.5×0.5）cm的条，放于面包片上，在210 ℃烤炉中烘烤10 min至完全熔化，熔化干酪被叉尖的挑起高度为7.65 cm，超过美国农业部标准要求的7.62 cm。试验结果说明，双螺杆揉挤机设计所采用的模型具有适应性，揉挤机拉伸产品的产量和质量符合设计要求。

4 结语

将CaCl2加入量、热收缩温度、拉伸pH值、热烫拉伸温度作为主要因素，采用4因素3水平的正交试验方案，并以感官评定综合得分为指标，确定马苏里拉干酪最优工艺参数为：CaCl2加入量0.03%，热收缩温度42 ℃，拉伸pH值5.25，热烫拉伸温度75 ℃；影响马苏里拉干酪品质的条件依次为CaCl2加入量、热收缩温度、拉伸pH值、热烫拉伸温度；根据上述结果，确定了马苏里拉干酪生产工艺流程。

在优化马苏里拉干酪生产工艺技术参数的同时，设计制造了一种生产马苏里拉干酪的“双螺杆揉挤机”。样品拉伸性检测结果证明，自主研发的双螺杆揉挤机拉伸产品的产量和质量符合设计要求。

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