常温长保质期酸牛奶生产工艺与生产设备

文∕李志才 姜竹茂 王 彬 孙志强 池红玉 宋广辉

（1山东青岛市畜禽良种有限公司；2山东烟台大学生命科学学院；3河北石家庄市兄弟伊兰食品配料有限公司；4山东潍坊紫鸢乳业发展有限公司；5山东伊怡乳业有限公司）

酸牛奶营养丰富，含有益生菌和特殊生物因子，有助于改善人体胃肠消化功能，提高机体免疫力，是人们强身健体、延年益寿的营养佳品。但采用传统的酸牛奶生产加工方法，其产品需要0～6℃低温冷藏保存，且保质期一般为7～21天，时间比较短，成为影响产品质量和市场销售的重要因素。

近些年来，国内有多家知名乳品企业，应用现代先进的酸牛奶生产技术，开发了不需要冷藏，可常温保存，保质期在90～180 天，符合GB 19302标准的酸牛奶产品，受到了广大消费者和销售市场的青睐与欢迎。现将常温长保质期酸牛奶的生产工艺与生产设备介绍如下。

1 常温长保质期酸牛奶生产工艺

常温长保质期酸牛奶生产工艺，主要由生产原料前处理、混合物料超高温灭菌、酸牛奶发酵与发酵后热处理和无菌灌装等4个主要部分构成。

1.1 常温长保质期酸牛奶生产工艺流程

常温长保质期酸牛奶生产工艺流程示意图如图1所示。

1.2 常温长保质期酸牛奶生产工艺说明

1.2.1 营养成分及配方

图1 常温长保质期酸牛奶工艺流程

每100 g产品中各营养素含量：蛋白质5%、脂肪5%、碳水化合物4%。生产配料配方为：生牛乳895 kg、乳清粉10 kg、白砂糖80 kg、复配稳定剂15 kg，净化水加至1000 L。

1.2.2 生产工艺质量关键控制点基本要求

（1）配料温度70～80℃，配料剪切乳化时间15～20 min。配料温度过低或配料剪切乳化时间较短，物料混合时容易造成溶解不充分问题。

（2）物料均质温度不低于60℃，均质压力不低于20 MPa。物料均质温度过低或物料均质压力过低时，乳脂肪不易细化，产品易出现上浮或分层。

（3）物料超高温灭菌温度和时间要求为131℃/20 s。

（4）酸牛奶发酵必须是在洁净夹套（可调节温度）无菌罐体中进行；同时须做到无菌添加发酵菌种和无菌添加调味调色剂。

（5）酸牛奶发酵温度要求恒温并始终控制在43℃。发酵温度过高或过低，易造成产品析水、质地粗糙和发酵缓慢等问题。

（6）酸牛奶发酵终止控制标准为pH值达到4.8，发酵时间一般在3～5 h。

（7）酸牛奶搅拌破乳，须应用框式大桨叶搅拌器慢速度（300 r/min）、短时间（8～10 min），进行搅拌破碎凝乳。

（8）酸牛奶发酵终止后须进行巴氏杀菌热处理。巴氏杀菌热处理的要求是：均质压力15 MPa，杀菌温度75℃，杀菌时间25 s。均质压力、杀菌温度和杀菌时间不可过高、过低和过长，否则会导致产品继续发酵和产品质地粗糙、有砂涩稀薄感。

（9）酸牛奶巴氏杀菌热处理后，须降温至10℃以下，后熟10～12 h，pH值控制在4.5。酸牛奶后熟时须保证无菌环境和一定的后熟时间，防止有害细菌、霉菌污染和产品粘度不够，口感不细腻。

（10）必须配置与总体生产能力相适应的无菌灌装机、喷码机、贴管机和产品外包装机组。产品灌装、物料输送也同样必须保证无菌环境，应用剪切力小的转子泵和无菌空气输送无菌灌装酸牛奶物料。

2 常温长保质期酸牛奶生产所需设备及说明

2.1 常温长保质期酸牛奶生产所需设备

常温长保质期酸牛奶生产设备主要由生鲜乳收储预处理设备、混料处理设备、超高温灭菌设备、酸牛奶发酵设备、酸牛奶巴氏杀菌设备、酸牛奶无菌灌装设备、CIP清洗设备和其它主要公用设备等8个部分生产设备组成。为便于介绍说明，以生产规模50 t/天标准为例，将常温长保质期酸牛奶生产需用主要设备列于表1。

2.2 生产所需设备说明

2.2.1 生鲜乳收储预处理设备

在生鲜乳收储预处理设备运行的过程中需重点把握的设备主要是：（1）脱气净乳；（2）乳脂分离；（3）牛乳标准化；（4）过冷降温；（5）奶仓储存等5 类设备。生鲜乳收储预处理设备选型与配置要合理配套，确保收储的生鲜乳经预处理后符合GB 1930-2010生乳标准。

2.2.2 混料处理设备

混料处理设备要具备在线混料或批次混料的功能，最好能在一个罐体内完成高剪切和乳化溶解。各种物料能够迅速溶解，没有结团和白点，稳定性好；对暂存的物料须采取柔和的搅拌方式，保护产品稳定性不受破坏；混料罐体的罐顶和罐底须采取弧形设计，确保罐内料液能完全排放和有利于清洗；混料罐体须能处理不同粘稠度和不同干物质含量的物料；如条件具备，可采用真空混料技术，在罐内液面下负压吸入物料。

2.2.3 超高温灭菌设备

超高温灭菌（UHT）设备须选用管式超高温灭菌机组，在杀灭物料中微生物的同时，要求尽最大可能减少物料营养成分和有益物质的损失；超高温灭菌（UHT）设备的物料灭菌性能须可靠、稳定、耐用、安全，要能连续较长时间对物料进行灭菌，一般连续工作时间须达12 h以上；设备运行高效节能，热回收效率不低于90%，可全自动控制，操作简单，容易掌握。

现在乳品生产中物料超高温灭菌技术发展很快，有很多先进的技术应用在超高温灭菌设备中。一是节省能源技术：采用全封闭式系统，在预杀菌过程中不再使用冷却水，节约蒸汽和冷却水；UHT预杀菌和无菌水循环时，均质机和脱气罐可以不工作，减少电能的消耗；采用双水路设计，一个热水回路用于加热，一个热水回路用于热回收，提高热回收效率。二是提高生产效率技术：当均质机出现故障时，系统能自动旁通均质机，避免了UHT自动停机后排料、清洗和升温等浪费物料、浪费时间、浪费能源的问题。

表1 常温长保质期酸牛奶生产规模为50 t/天时所需主要生产设备

2.2.4 发酵设备

发酵设备作为常温长保质期酸牛奶生产的核心设备，对产品的品质和生产安全非常关键。酸牛奶发酵设备由菌种无菌添加、无污染发酵、无菌空气保护、物料冷却、物料管道和泵送等设备组成。

在实际生产中，酸牛奶发酵设备须根据常温长保质期酸牛奶生产工艺和卫生标准，保证酸牛奶的发酵过程实现高标准的安全洁净要求，应用无菌生产技术生产出优质、没有任何污染的产品。同时，酸牛奶发酵设备在生产中能够实现节能降耗和具有兼容性和扩展性，即除了可生产酸牛奶外，还能满足生产其它乳制品和扩大产能的需要。

2.2.5 巴氏杀菌设备

酸牛奶巴氏杀菌设备须选用宽间隙、长流道，利于浓稠物料通过的管式酸牛奶巴氏杀菌设备。可连接均质机和脱气机，在采用全流量均质方式时，可利用均质机控制巴氏杀菌机工作流量。管式酸牛奶巴氏杀菌设备须采用PIC微电脑全自动程序控制，按设定的生产工艺要求，对巴氏杀菌全过程运行控制。管式酸牛奶巴氏杀菌设备应自带CIP清洗设施，自行进行CIP自动清洗。经管式酸牛奶巴氏杀菌设备杀菌后的发酵酸牛奶须进入无菌罐储存，以便无菌灌装机进行产品包装。

2.2.6 无菌灌装设备

常温长保质期酸牛奶必须采用无菌灌装机和专用包材进行包装。经处理的无菌发酵酸牛奶必须在没有任何微生物污染的情况下无菌输送至无菌灌装机进行灌装。无菌灌装专用包材也必须经灭菌处理后达到无菌标准方能用于产品包装。在无菌产品的包装过程中无菌灌装机必须始终保持无菌环境和无菌灌装产品包材包装的完整性，只有这样才能保证无菌包装产品的质量符合GB 19302—2010发酵乳标准。

续表

2.2.7 CIP自动清洗设备

CIP自动清洗设备的工作步骤为预冲洗、清洗、最终清洗。CIP自动清洗设备可根据生产实际需要自行选择：碱-酸-碱+酸、碱+碱+酸、碱+酸+碱+酸等CIP自动清洗模式，以缩短自动清洗时间，提高自动清洗效果和效率。

CIP自动清洗应该采取全自动控制技术，通过操作面板PLC输入或输出控制CIP自动清洗，所有CIP设备清洗记录都应自动保存，方便查看。

CIP设备清洗用水的水质关系到物理性能（设备损伤）、化学性能（腐蚀）和微生物学的无菌性能。所以CIP设备清洗用水非常重要。CIP设备清洗用水应使用净化处理水。

2.2.8 其它主要公用设备

其它主要公用设备是指与常温长保质期酸牛奶生产各个相关生产环节设备有密切联系的，为这些设备所共需的一些设备设施的总称。这些公用设备主要有：反渗透双膜法纯净水机组和纯净水储存罐、冰水制冷（蓄能）机组和储冰水槽、无菌空压机和供气系统、燃气或燃油供热锅炉等5 类。对这些公用设备的要求是：一要满足生产需要；二要符合安全卫生要求；三要运行可靠，费用经济。

在这里应特别指出的是：常温长保质期酸牛奶生产的各个生产环节均需要冰水换热降温，制冷耗费电力比较多。如果采用“动态冰蓄冷”技术，以水的潜热方式储存冷量，利用谷段时间低价电力蓄冷，峰段时间避开高价电力制冷的经济运行策略，能降低50%～70%的制冷电费，而且还能节约制冷设备投资，经济效益显著。

[1]Bernhard V B，Lrene V B.长保质期食品质量指南：热处理－无菌包装.中国奶业协会编译.北京：中国农业出版社，2006.

[2]刘敏，李春国.搅拌酸奶创新工艺的研究.见：中国乳制品工业协会第十九次年会报告论文集，2013.

[3]谷鸣主编.乳品工程师实用技术手册.北京：中国轻工业出版社，2009.