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奶油类产品的处理工艺优化方法

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:分离后稀奶油,经过板式杀菌器处理,条件为72~77℃处理15s。真空处理是将稀奶油预热,然后输送至压力相当于62℃沸点的真空室,压力的降低使挥发性风味物质和不良风味以气体形式逸出。此工艺中的机械剪切作用,能够进一步减低脂肪球粒径,赋予奶油产品较好的质地,所形成的较小奶油颗粒,在后续搅打工艺中会流失至酪乳中。质地较软的奶油产品中,液态脂肪含量较高。

奶油类产品的处理工艺优化方法

(一)奶油

EC 1308/2013和欧盟(EC)No.452/2009规定奶油是指脂肪含量为80%~90%,水分不超过16%,非脂乳固形物含量不超过2%的产品,且奶油中脂肪含量只能来源于牛乳。《食品安全国家标准 稀奶油、奶油和无水奶油》(GB 19646—2010)中关于奶油(奶油)定义为:以乳和(或)稀奶油(经发酵或者不发酵)为原料,添加或者不添加其他原料、食品添加剂和营养强化剂,经加工制成的脂肪含量不小于80%的产品。

奶油生产工艺已经较为成熟,可批量或者连续生产,工艺流程包括:离心分离生牛乳,制备脂肪含量约为40%的稀奶油;调节不同温度范围,促进稀奶油成熟结晶;机械搅拌以破坏稀奶油的乳状液稳定性,使水包油型体系转化为油包水型;物理压炼,较小奶油颗粒聚集,压炼挤压形成均一的奶油质地,排去酪乳和多余水分。图6-1给出了奶油的物理变化图示。

图6-1 奶油形成的阶段简图

黑色代表液相;白色代表脂肪

资料来源:H. Mulder和P. Walstra乳脂肪球,Pudoc瓦根宁大学1974。

1. 稀奶油预处理

乳脂肪球有不同的粒径范围,粒径为2~10μm的脂肪球只需要静置处理,即可自动上浮与液相分离,但是<2μm的脂肪球则需要较长的时间才能与液相分开。酸化过程中乳蛋白沉淀并形成网状结构,部分脂肪球包裹其中难于分离。

现代工业化生产中,使用离心机分离,制得脂肪含量为38%~42%的稀奶油。温度高于40℃时,乳脂肪全部为液态,且在63℃时乳脂肪和牛乳其他液相的密度差最大,因此最佳分离温度约为63℃。工业中还可在低温条件下分离,如<10℃(50℉)。低温分离优点是:脱脂乳中脂肪含量较低;分离得到稀奶油中磷脂含量较高,稀奶油打发性质较好。

分离后稀奶油,经过板式杀菌器处理,条件为72~77℃处理15s。热处理强度不能过高,尤其是在甜性奶油的生产中,过高的杀菌温度会产生不良的风味,还会促进脂肪球膜从牛乳液相中吸附铜离子。其中铜是较强的助氧化剂,牛乳液相中含量约为20μg/L,通常10μg/L即可以发挥促氧化作用。

稀奶油杀菌前,可用真空脱气处理,以除去稀奶油中的不良风味。真空处理是将稀奶油预热,然后输送至压力相当于62℃沸点的真空室,压力的降低使挥发性风味物质和不良风味以气体形式逸出。真空条件下,部分脂肪进入酪乳且随之排走,造成脂肪的损失。现代工业中,已采用闪蒸来取代多效真空脱气,前者不会对产品的风味造成不良影响,工艺流程为:首先加热稀奶油至90℃,然后将样品喷雾至压力为20kPa的腔体闪蒸冷却,风味物质此阶段随着水蒸气冷凝一并逸出。此工艺中的机械剪切作用,能够进一步减低脂肪球粒径,赋予奶油产品较好的质地,所形成的较小奶油颗粒,在后续搅打工艺中会流失至酪乳中。

2. 稀奶油的老化成熟结晶

稀奶油的冷却和老化工艺,决定脂肪结晶的数量和形成晶体的大小,从而影响奶油的延展和涂抹性质。图6-2为稀奶油采用“冷—热—冷”成熟工艺,不同温度下结晶时间的变化。

第一阶段冷却至5~8℃,迅速形成大量较小脂肪球结晶,大量的液态脂肪包裹于结晶的网络结构或吸附于结晶体的表面,此时产品中固态脂肪含量较高,液态脂肪较少。第二阶段升温至14~21℃时,第一阶段形成的部分结晶开始溶解,高熔点的脂肪重排形成较大的晶体结构。第三阶段的冷却过程中,低熔点脂肪形成结晶体,同时晶体中包裹的液态脂肪含量降低。质地较软的奶油产品中,液态脂肪含量较高。可根据乳脂肪的融化、凝结曲线或者碘值,来选择稀奶油合适的成熟温度范围。

图6-2 稀奶油成熟过程冷—热—冷处理温度-时间曲线

乳脂肪晶体结构随加工工艺的变化而变化。Wright等定量描述了乳脂肪结晶体的微观几何结构和大小,并研究了其与奶油质地的关系,结果发现冷却速率会影响晶体的结构和大小,并影响奶油硬度。

工业生产中,稀奶油成熟工艺在稀奶油成熟槽中进行,在加热和冷却过程中,需要缓慢或者间歇的搅拌以防止分层,但也应当控制搅拌速率,避免空气进入或者脂肪球膜的破坏。

如果生产酸性稀奶油,稀奶油原料杀菌强度大于甜性奶油,通常90~95℃、15s或者105~110℃数秒。较高的热处理强度,可提高乳清蛋白变性程度,降低氧化还原反应风险,且有助于发酵剂的生长。常用发酵剂为嗜乳酸乳球菌乳酸亚种(Lactococcus lactis subsp.lactis)和乳酸乳球菌乳脂亚种(Lactococcus lactis cremoris),最佳发酵温度为20~27℃,这两株菌发酵产生乳酸。还可加入乳酸乳球菌双乙酰亚种(Lactococcus lactis diacety-lactis subsp.),生成风味物质,pH低于5.3时才能够产生双乙酰及其前体物乙偶姻等风味物质,发酵终点pH为5.3~4.7。通过冷却工艺终止发酵,冷却过程不仅能够避免较强风味物质的产生,还能在后续搅打工艺之前促使脂肪球完全结晶。

19世纪70年代中期,荷兰乳品研究中心发明了NIZO方法,即在甜性稀奶油中加入发酵乳清浓缩物,可根据生产需求调节乳清浓缩物的成分,如乳酸和风味物质等。这种生产方式省时省力,不会产生酸性酪乳,且工厂无需制备和保藏发酵剂。

饲料成分、奶牛泌乳阶段等都会影响乳脂肪中固态脂肪含量,从而影响奶油的硬度。乳脂中的主要脂肪酸种类如表6-2所示,主要有两种来源:乳腺合成,包括C4~C14以及一部分的C16脂肪酸;直接来源于饮食,由乳腺通过血液循环至全身,如部分C16和长链C18脂肪酸。当牛摄入新鲜牧草时,脂肪中不饱和脂肪酸(如C1)6和单不饱和脂肪酸(如C18:1)数量增加,产生乳脂质地较软。而冬季奶牛摄入青储饲料,牛乳中饱和脂肪酸含量较高,乳脂肪质地较硬。Samuelsson和Petersson采用调节温度,控制稀奶油成熟工艺,即为Alnarp方式,这种方法能够避免脂肪酸种类差异性对于奶油质地的影响。如使用冬季的稀奶油原料,巴氏杀菌后迅速冷却至8℃保持1~2h,促进脂肪结晶。加入发酵剂后,接着升温至19℃保持2h,然后再次冷却至16℃,并在此温度下发酵14~20h,达到发酵终点继续冷却至12℃保持至少4h,最后进行搅打。夏季稀奶油中饱和脂肪酸含量较低,巴氏杀菌后冷却至19℃保持2h,此阶段加入发酵剂,接着降温至16℃保持3h,最后冷却至8℃保持过夜。为缩短发酵时间,可以适量提高发酵剂添加量。

表6-2 乳脂肪中主要脂肪酸种类 单位:g/100g

注:∗冬季奶牛主要摄入青储饲料,夏季为新鲜牧草;

∗∗共轭亚油酸总量,包括C18:2(c9,t11)同分异构体。

Frede等采用差示扫描量热仪(Differential Scanning Calorimetry,DSC)测定乳脂肪的融化和凝固曲线,并据此设定脂肪结晶温度-时间条件。除了采用DSC,还可使用更为简便的核磁共振技术(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)测定乳脂肪的融化曲线。根据核磁共振曲线差异性,调节发酵剂的添加量(1%~7%),避免乳脂肪成分及其含量的差异影响发酵时间。

3. 搅打形成奶油

批量式生产奶油的搅打设备如图6-3所示,图6-4为连续生产奶油设备(德国APV公司)示意图。与批量生产工艺比较,连续式生产工艺制得奶油质地均一,空气含量低,水滴粒径且均匀分布货架期内的微生物状况良好。Fearon和Golding详细描述了奶油加工工艺对产品微观结构的影响。APV连续加工奶油设备的生产能力为500~12000kg/h,生产方式灵活,可生产不同脂肪含量的甜性奶油、发酵奶油或者乳清奶油,以及乳脂和植物油的混合物。

图6-3 批量式奶油生产搅打设备

1—控制面板 2—紧急制停装置 3—成角挡板

图6-4 APV连续生产奶油设备示意图

资料来源:Fearon和Golding,2008。

瑞典利乐公司的奶油生产设备见图6-5,酸性奶油的生产能力为200~5000kg/h,甜性奶油生产能力为200~10000kg/h,其基本构造类似于APV生产设备,都包括搅打、分离和压炼工艺。

图6-5 瑞典利乐公司奶油连续式生产设备示意图

1—搅打圆筒 2—分离段 3—加压干燥段 4—二次压炼段 5—注入段6—真空压炼段 7—最终压炼段 8—水分控制单元

(1)搅打工艺 批量生产中,搅打装置由卧式缸和多桨搅拌器组成,搅拌器桨叶距离缸壁空隙仅为几毫米。成熟后的稀奶油通过板片式热交换器冷却至合适搅打温度,即可泵入搅打缸。搅拌速率为1000~1500r/min,搅拌过程中空气充入稀奶油,脂肪球膜受到破坏,脂肪球发生聚集。搅打速率会影响奶油粒的大小和水分含量,合适的奶油粒大小有助于酪乳排出,过大或者过小都会导致形成的奶油产品中水分含量过高。连续式生产工艺中,在搅打圆筒中搅拌数秒,紧接着奶油粒和酪乳的混合物直接一起进入分离舱。

搅拌期间,空气搅打进稀奶油中,破碎成小气泡。脂肪球接触到这些气泡,经常会铺散开部分膜物质和液态脂肪在空气-水界面上,粘附到这些气泡;一个气泡接触多个脂肪球。这有点像漂浮,虽然在真的漂浮中可以收集到泡沫。在搅拌工序,气泡保持移动穿过液相层,彼此碰撞,发生聚合,其表面积减小。因此,黏附的脂肪球趋向于接近另一个。现在液态脂肪作为黏合剂,脂肪球聚集在一起,会形成很多小的脂肪球团。图6-6说明了这些变化。

图6-6 搅拌期间脂肪球和空气泡之间的相互作用示意图

注:如果这种脂肪是液态的,脂肪球会被搅打进的空气破碎(上);如果脂肪球包含固态脂肪,会形成很多团块(下)。

接着这些团块参与了搅拌过程,形成了更大的团块。当团块变得更大的时候,团块之间的直接碰撞增加;没有气泡,团块也继续变大。开始的时候漂浮占主要方面,后来开始机械式结团(出现部分聚合)。另外,释放了越来越多的液态脂肪和膜物质(开始的时候,它们铺散在气泡上;当气泡聚合的时候,发生解吸);这称为胶态脂肪,它是由很小的液态脂肪滴和膜残余物组成。在搅拌末期,几乎没有泡沫;可以推测出几乎没有脂肪球覆盖在气泡上,来稳定这些气泡。图6-7显示了这些变化。

图6-7 传统搅拌过程中参数的变化示意图

注:显示了稀奶油中包裹的空气量;上浮率(脂肪球接触空气泡的程度);结团的速率;团块或奶油粒的大小;胶体状态的脂肪含量(即经离心不可恢复的)。断裂线显示“断裂”点(形成清晰可见的奶油粒)。

资料来源:H. Mulder和P. Walstra,乳脂肪球,Pudoc,瓦根宁大学,1974。

几个因素也影响了搅拌过程的速率和有效性,图6-8给出了这些关系的事例。搅拌的类型和装填水平、搅拌器的转动速度都自然影响着搅拌过程。随着脂肪含量增加,搅拌时间减少;但是比期望的要慢,考虑到增加脂肪球之间碰撞的几率。搅拌时间与脂肪含量的平方成反比。很明显,漂浮搅拌是很有效的工艺;即使牛奶很有效地被搅拌,只有使用了高脂肪含量的稀奶油,酪乳的脂肪含量才会增加。脂肪球的大小也会影响搅拌工序。均质后的牛奶不能被搅拌。

固态脂肪的比例是很关键的。如果脂肪完全是液态,会出现某种程度的均质而不是搅拌(图6-6,上排)。如果球体内含有极少的固态脂肪,稀奶油不易被搅拌;形成的团块不久就会变成碎片。固态脂肪比例越高,搅拌越慢,酪乳中的脂肪含量越低。相对来讲,如果脂肪球不含有液态脂肪,脂肪球仍然会吸附到空气泡上,在搅拌的第一阶段,上浮占主要方面;但是几乎不发生机械结团,需要提升温度使得形成奶油粒。

因此,温度对搅拌有明显影响;热处理过程也有影响。如果预冷不是足够充分,就会存在未经充分冷却的(液态的)脂肪球,酪乳中的脂肪含量明显升高。稀奶油是否酸化的确影响着搅拌工艺,但是原因并不清楚。

图6-8 在传统搅拌中某些因素对搅拌时间(t)和效率(酪乳中的脂肪含量, Gb)的影响

r为旋转式搅拌机的搅拌;c为搅拌前保持冷却状态的稀奶油;w为达到搅拌温度前保温的稀奶油

注:因素是搅拌器的转动速率、稀奶油的脂肪含量、平均脂肪球大小和搅拌温度。

资料来源:H. Mulder和P. Walstra,乳脂肪球,Pudoc,瓦根宁大学,1974。

如图6-8所示,快速的搅拌多数情况下伴随着酪乳中的高脂肪含量(除了考虑到脂肪球大小的影响)。如果更多的液态脂肪球铺散在气泡上,就会出现脂肪球的破碎。进一步说,如果搅拌进行得很快,最小的脂肪球容易从搅拌工序中流失。甜型稀奶油的酪乳可以经过离心分离,而酸性酪乳不能经过离心分离;但是因为胶态脂肪的原因,其脂肪含量相当高(如达到0.2%)。

在连续式奶油制造机中,因为搅打器转速很高,搅拌很快。因此,如果稀奶油没有深度冷却(4℃)和在低温下搅拌(8~12℃),酪乳中的脂肪含量高。高脂稀奶油需要足够快的搅拌。可以推测,与传统搅拌相比,浮选搅拌的重要性稍低。高脂稀奶油也可以通过快速的旋转浆搅拌,不会搅打进空气;但搅拌时间通常会变长,酪乳中的脂肪含量有点高。

(2)分离工艺 连续式工艺中分离舱为带有搅拌桨的水平圆筒,酪乳和奶油粒在其中进行分离,分离过程包括两步:不断搅拌奶油粒和酪乳,形成较大的奶油颗粒,便于排出更多的酪乳;接着为分离过程,使用带孔的过滤器,或者分离鼓,将酪乳从奶油中分离出去。通过控制搅拌和分离工艺参数,如分离温度和搅拌速率可制成符合要求的产品。

(3)压炼工艺 典型奶油压炼工艺分为两个压炼区,且两者通过真空腔连接。压炼区1包括输送奶油的螺旋钻、叶片和带孔的圆盘。压炼区1主要对奶油进行揉捏,在加入水或者盐水之前排出酪乳。如果螺旋钻速度太慢,那么酪乳将不能彻底的从奶油颗粒中排出。

通过调节阀门奶油颗粒从压炼区1进入压炼区2,可通过调节阀门空隙,来调节施加到奶油颗粒的作用力,控制排出的酪乳量。奶油颗粒通过调节阀门空隙后,表面积显著增加。压炼区1和2之间的真空脱气处理,能够将奶油中空气含量由5%~6%降低至0.5%以下,脱气处理有助于延长产品货架期,改善产品的质地。

压炼区2装置与压炼区1类似,包括螺旋钻和相关压炼装置,但是螺旋钻的转速较高,为压炼区1的2~3倍。压炼区2是奶油加工的最后一步工艺,应确保水分和盐分均匀分散至整个产品中,奶油中水分的液滴粒径接近5μm,防止保藏期间微生物的繁殖。如果压炼过度,产品黏度较高,不便于包装。现代连续式生产中,采用自动化加盐工艺。所选择的食盐为超精细盐颗粒,粒径小于20μm,与饮用水以1:1的比例混合。如果盐颗粒在压炼工艺中未充分溶解,会对产品色泽、风味和质地造成不良影响。

压炼期间的确发生了部分相转换;在奶油粒中出现了连续的脂肪相。但在整个奶油粒中,液相仍然是连续的。压炼进一步进行了相转换。在此阶段,过量的水分挤压出来,剩余的水滴破碎成更小的水滴。压炼不会涉及到残留在独立的、聚集的脂肪球之间的很小的水滴;这些水滴太小(一般约为2μm),不会被压炼工艺破碎。

压炼期间,奶油发生变形,因此会出现速度梯度ψ)。形变(流动)导致剪切应力ψ×η,这里η是黏度。流体大致是液态脂肪和聚集晶体的混合物,没有真正的黏度,但是由于存在晶体,有高的有效黏度(ηeff)。流动也会对水滴实施一定的应力,接着使之变形。如果这种应力超过水滴的拉普拉斯力(Laplace Pressure)[4γ/dd是液滴的直径,γ是油-基质的界面张力,达到15/(mN/m)],水滴就会破碎,如图6-9(1)和图6-9(2)所示。与简单的剪切力相比,集束流的破碎作用更有效。

压炼期间总是会出现集束流。很明显,在较高的速率梯度(更强烈的压炼)或奶油的更高的有效黏度(固态脂肪量更高,较低的温度)下,会产生较小的液滴。(注意在某些情况下,并不是所有情况下应用了给定的应力。较高的黏度不会导致较高的剪切应力,因为速率梯度成比例降低)。

在奶油压炼期间,速率梯度因地域不同差别很大,因时间不同差别也很大。图6-9(4-左)显示了在真泊肃叶流动情况下的速率图谱。这显示与cotα成比例,速率梯度与位置密切相关。差别明显增大,因为以下事实:油和晶体显示出活塞式流动[见图6-9(4-右)]。这是因为团块混合物有屈服应力(Yield Stress);当奶油沿壁流动时(如通过一个孔洞),在壁附近剪切应力是最大的,以致在壁附近结团(Mass),因此有效黏度降低。换句话说,在强的速度梯度伴随下,小比例的奶油发生形变;更大比例的伴随着很弱的梯度。

因为速率梯度,液滴彼此碰撞而聚合,假定剪切力足够的小,以阻止再破碎,如图6-9(3)所示。一个液滴(直径d1)与其他液滴(每单位体积的数目N2,直径d2)的碰撞频率约等于(d1+d2)3N2ψ/6。聚结的可能性对大液滴而言会更大,但是这种液滴更易破碎。当前破碎和聚结的稳定状态发展了(假定ψηeff保持恒定),这反映在特定的液滴大小。但是将出现宽范围的液滴分布,ψ变化很宽,以致在压炼期间,破碎在某些方面起主要作用,在其他方面聚合起主要作用。图6-10给出了实例。

上述考虑有助于找出实际的加工条件,可获得具有适宜特性的产品。尤其在低温时,存在更多的固态脂肪,出现了(部分的)活塞式流动;以致获得了带有大量大液滴的、更宽范围的大小分布图,尽管存在高的有效黏度。增加压炼速度使得液滴变得更小;奶油变得“干燥”。另外,水分可以结合进奶油中。在很低速度下压炼,再次出现大液滴,尤其在低温时;奶油会变得更“湿”,即会出现可见的液滴。按这种方式,更多的水滴会从奶油中压炼出来。在零售包装的再包装期间,奶油会变湿,弱的速率梯度占主要方面。

图6-9 奶油(或人造奶油)压炼期间水滴的破碎和聚结

(1)简单剪切力作用下的破碎,即与流动方向同向的速率梯度;(2)集束流作用下液滴的破碎,即与流动方向同向的速率梯度;(3)流体中(小)液滴的相遇和破碎;(4)泊肃叶流动(左)和部分活塞式流动(右)的速率图谱

图6-10 压炼良好的奶油中水滴的大小分布频率

N为数目频率(每μm的宽度);%指每μm宽度的液滴体积;d为液滴直径

资料来源:H. Mulder和P. Walstra,乳脂肪球,Pudoc,Wageningen,1974。

水分分布,也就是说液滴的细腻程度,对保存质量有极端重要性。不可能完全避免微生物的污染,所以奶油会出现腐败。如果奶油中存在103个微生物/mL和1010个液滴/mL,那么水滴中只有可忽略的部分被污染,因为微生物不能在液滴之间传递,腐败是忽略不计的。自然主要是大液滴的污染。被污染的液滴部分是与菌落数成比例,也与液滴的体积-平均体积成比例。如果在奶油中存在一些大液滴(如“游离水分”),可能会出现微生物生长,如图6-11所示。

图6-11 17℃保存的奶油其基质酸度(ΔA)的增加

a为压炼奶油,直至干燥;b为压炼较差的奶油;c为如果所有的液滴变酸,最终可能的ΔA

注:搅拌之前,在甜型稀奶油中添加10%的发酵剂。资料来源:由Mulder和Zegger提供的数据,未经出版。

液滴越小,因为强烈的光散射作用奶油的色泽越暗。除了这种情况,色泽主要是由β-胡萝卜素的含量决定。有时可以添加色素物质。

液滴越小,奶油的滋味越平淡:如果奶油有点湿,盐和奶油味会感觉更好。因此,应该避免过度压炼。尤其是在连续式奶油制造机中,压炼(挤压通过一套孔板)是很强的。通过这种类型的压炼,许多脂肪球也被割碎开来,奶油在组织状态上会变得有点“多油”。

图6-12说明了平均液滴大小对奶油质量的影响,即存在一个优化的液滴大小。

图6-12 不同的平均液滴大小对风味强度(发酵稀奶油制作的奶油)、外观(色泽和光泽)、微生物的变质率的影响

注:该图仅表示趋势。

4. 新西兰生产奶油的两种方法

乳脂主要是由脂肪酸的甘油三酯组成,天然存在于乳和稀奶油等水包油型乳化液中。从稀奶油生产黄油必须发生相变;因为黄油是W/O乳化液,其中油相发生部分结晶(呈塑性)。新西兰主要有两种商业化的奶油制造工艺:一种是Fritz法,从传统的结晶稀奶油批处理搅拌工艺发展而来;另一种是Ammix法,将新鲜的乳脂肪与稀奶油、盐混合,经速冷快速形成结晶,基于刮擦式板式换热器(SSHE)技术。尽管Fritz和Ammix奶油生产技术包含相似的工序,但这些工序出现的次序不同(表6-3)。

表6-3 奶油生产的主要单元

5. 奶油质构的影响因素

乳脂中发现了大约500种不同的脂肪酸,所以也有可能有大量不同的甘油三脂。因此,乳脂是甘油三脂的复杂混合物。许多甘油三脂以极低的浓度存在,超过200种已被分离和鉴定。

化学组分不是影响黄油质构的唯一因素。纯甘油三酯的一个复杂特性是它们具有多熔点,由于三种不同的晶型(多态性)。乳脂中这些晶型含量的变化取决于结晶的方法。多态性对于用于巧克力生产的黄油是重要的。花斑是由于从β1′-2型转变为结晶的β-3型的转变,产生的结块刺破了巧克力表面。巧克力生产者花费了相当大的精力试图阻止或减缓这种转化。多态性在人造黄油生产中也是重要的,因为人造黄油中甘油三酯的数量比乳脂中少。β′型适用于延展性好的产品,β型产生的大结晶适用于沙质口感的产品。

由于乳脂有许多不同的甘油三酯,它们不形成纯的结晶,但倾向于在相似大小和结构的组织中结晶。所以,不仅多态性的形式是重要的,混合结晶的组成也是重要的。混合结晶的存在意味着其熔点不同于单一的纯甘油三酯,因为它将降低整个熔点范围。混合结晶中的甘油三酯通常是含有6个碳。乳脂中三个主要组分已经被区分出来:低熔点组分、中熔点组分和高熔点组分能够在DSC跟踪中被发现。对于乳脂,这些混合结晶的形成是重要的。因为混合结晶的组分受到冷冻情况的影响。结晶的越快,共同结晶形成的甘油三酯的种类越多,产品越硬,因为更多的低熔点甘油三酯在晶核中被捕捉。此外,晶核变得更小,1~2μm。如果结晶变慢,就会有更多的选择性,晶核变得更大。结晶的过程在黄油生产中是重要的,它会随着乳季的变化而弥补乳脂化学成分的变化。

由于乳脂结晶的重要性,因此,在不同条件下溶解和再结晶能够产生不同的特性就不足为奇。例如,在餐桌上已经溶化的黄油,当把它再放进冰箱,通常会变的比开始的黄油更硬。这是因为不同的结晶条件导致了结构的变化。

6. 产品包装

奶油成品通常采用聚乙烯包材包装,大包装为每包25kg,冷冻保存(-18或-25℃)。零售产品采用羊皮纸铝箔或者挤压塑料管包装,规格为250或500g。大包装奶油如需要分装为零售产品,需要进行如下操作:奶油常温放置软化或者微波隧道加热至5~8℃切片,或在0~2℃将冷冻的奶油切成薄片,真空脱气处理后包装。(www.xing528.com)

刚加工好的奶油,质地较软,冷藏4周逐渐成型后再进行冷冻。如果直接冷冻,会影响产品质地。

7. 奶油的坚固性

奶油是一种塑性(或软质、有延展性的)物料:奶油可能永久变形,而不会失去奶油的一致性和固态特性。这种物料的一致性被定义为对永久变性的抗性。奶油在其重力作用下,应坚实而不会塌陷。奶油塌陷也会伴随着油析,这是非常不好的现象。奶油应该保持良好的涂抹性,而不会太“短”或易碎。奶油在口中易于变形,而不会感觉多脂;后者意味着脂肪在35℃应完全融化。

奶油的坚固性主要是由脂肪结晶网络的特性决定。塑性脂肪主要是由中等均匀的结晶网络构成,充满了油。这些晶体小,是血小板形状的。起初,这种晶体是依靠范德华力结合在一起,但是它们很快因为烧结而强烈地黏结在一起。

当对塑性脂肪样品施加很小的应力(σ),就会表现出弹性形变:当释放应力,样品会恢复原有形状。应力对应变(ε)的比率称为相对形变,称为弹性模数。许多流变学家测定模数,因为模数被认为是确定固态物质特性的重要参数。对塑性脂肪,在一个很小的应变值之上,σ/ε的比值开始减少,形变变得持久。对奶油而言,临界应变大约为1%;对于人造奶油,则更小。当涂抹产品时,这种差别是可以感觉到的;奶油表现出更多特性。解释假定是与人造奶油的晶体相比,乳脂肪晶体相对细小,因此更易弯曲。

当对塑性脂肪应用缓慢增加的压力,晶体网络的键破坏增加,这意味着结构的不可逆变化。如果应力变得足够大,这种材料将会表现出屈服,意味着它开始流动;这种应力称为屈服应力(σy),如图6-13(1)所示(因为σy值与使用的仪器的敏感性有关,有些工人宁愿使用外推的宾汉屈服应力σB)。几乎塑性脂肪所有的、重要的坚实性都与屈服应力有关,而不是模数。多数在实际上使用的确定奶油“硬度”的方法与屈服应力关联的很好。这种方法包括确定样品中锥形物的穿入距离,或者用金属丝切割施加的力或在样品中推入探针。

如图6-13(2)所示,屈服应力值随固态脂肪含量的增加而明显增加。出现凝块(Sintering)的程度有明显效果。对于相似的固态脂肪含量而言,如果形成网络的晶体更小,屈服应力趋向更大。压炼这种脂肪,意味着明显形变,明显降低了它的硬度。这称为压炼软化。压炼后,σy值再次增加,因为网络片段的聚集形成充满空间的结构,源于凝块。图6-13(3)列出了这种变化。

图6-13 (1)不同应力对奶油变形速率的影响(σy=屈服应力);(2)固态脂肪的比例对宾汉屈服应力(σB)硬度的影响;(3)压炼和压炼后时间对σB的影响

a为塑性脂肪或人造奶油;b为奶油

资料来源:P. Walstra和R. Jenness,乳品化学和物理学,Wiley,纽约,1984。

与塑性脂肪相比,奶油有另外的结构元素。部分脂肪是以脂肪球状态存在,这些球中的晶体不能参与到脂肪晶体网络。如果这是固态脂肪的实质部分,奶油的硬度将降低。这可能是原因之一,与具有相似的固态脂肪含量的人造奶油相比[图6-13(2)],奶油有更小的硬度。另外一种原因可能是脂肪球破坏了晶体网络,使它更缺乏均匀化;后者趋向于降低一种物料的屈服应力。液滴也会破坏晶体网络。但是,硬度和水分含量或液滴大小的明确关系还不能确定;假定这些参数的变化是很小的。

现在的问题是:实际上采取什么措施来影响奶油的硬度?重要的变量是:

(1)温度 如图6-14所示,温度有明显影响,多数是由温度对固态脂肪含量的影响。虽然在一种温度下,数值可能以到达3的因素发生变化,所有的曲线显示当温度从10℃升高到20℃硬度降低30。这会引起重要的问题:在冷藏温度,奶油实际上是不可涂抹的;而在室温下,奶油可能出现油析现象。

(2)脂肪组成 脂肪组成也有明显影响,因此应根据产区选择用于制造奶油的原料奶。另外,在另外季节的稀奶油可以冷冻,与新鲜稀奶油一起搅拌。同样地,坚实、软质的奶油可以一起压炼。脂肪组成会受到奶牛饲料的影响,但这还没有进入实际生产。

(3)生产方法 生产方法有明显影响,尤其是稀奶油处理的温度(如果必要的话,是奶油粒的处理温度)。图6-14给出了一些趋势;硬度对温度的依赖性也受到影响(注意:稀奶油的处理温度通常以a/b/c表示,这里a、b、c是连续的温度)。

图6-14 不同测量温度对奶油硬度的影响

以相同稀奶油为原料生产的奶油,采用了不同的处理温度

资料来源:经H. Mulder允许。

稀奶油的处理温度受到特定条件的限制:

①酸化应充分(足够高的温度、足够长的时间)。

②因为热传导系数很低,酸化的高脂稀奶油冷却缓慢。

③搅拌必须进行得很完美,在相对狭窄的温度范围才可以达到。

④酪乳的脂肪含量不应太高,意味着在搅拌期间液态脂肪含量不应太高。

另外一个例子是用于获得坚实奶油的恒定温度组合,即13/13/13℃。结果酪乳中的脂肪含量经常较高。为了生产软质奶油,使用了冷却工艺;采用短时深度预冷以获得足够的晶核,采用的温度组合为8/20/14℃,这称为Alnarp法。因为冷却步骤,根据复合晶体理论,出现较少的固态脂肪,但差异很小。一般来说,晶体也会变得更大,更大比例的固态脂肪将存在于脂肪球。这缺乏定量解释。在由甜型稀奶油连续生产奶油的工序中,使用了4/4/12℃的温度处理;分离后冷却稀奶油,在大罐中保持冷却状态,通过热交换器提升到搅拌温度,接着搅拌。

脂肪球中的脂肪含量越高,硬度越低。很强烈的或延长压炼时间可以降低脂肪球的数量。

(4)贮存条件对奶油硬度的影响 开始的时候,奶油总是要静置,在较高的温度下硬度出现的更快(图6-15)。原因是因为结晶的变化引起另外聚集(Sintering),如复合物晶体的重排和多态形的重排;如果存在较少的脂肪(低温),这些变化进行得更缓慢。这种静置可能持续很长时间,以一种减速的形式进行。如果奶油的温度临时提高,这将会加速。接着固态脂肪融化,在此后的冷却中缓慢固化,形成更坚实的结构。在此状况下,硬度可能提升70%。尤其根据Alnarp法制作的奶油对温度的变化敏感。因为在奶油的购买和使用期间,稀奶油特定温度的处理对奶油的涂抹性在实际上效果不佳。

图6-15 温度和贮存时间对奶油硬度的影响(透度计测量,任意单位)

注:16℃测量,该点显示了新鲜奶油的硬度。

资料来源:H. Mulder,Zuivelonderzoek,卷2,海牙,Algemeene Nederlandsche Zuivelbond FNZ,1947。

(5)因为奶油固态结构的破坏[图6-13(3)],奶油的压炼引起其硬度明显降低。奶油再次静置,则不会恢复其原有的硬度。因此,为了获得坚实的奶油,在奶油很软的时候,生产后应立即包装(包装本身包含强烈的压炼);包装后的奶油接着充分静置,尤其是不能贮存在太冷的地方。如果要生产软质奶油(可涂抹性的),最好的方法是首先让奶油在生产后静置一段时间,然后进行包装。为了包装,奶油首先要在奶油均质机中压炼得较软。

8. 冷藏缺陷

为了长期保存奶油,奶油应该保存在-20℃。如果奶油生产过程控制良好,如果原料奶没有含产热抗性脂肪酶的很多菌,奶油可以在冷藏条件下保存很长时间。随着自动氧化作用的进行,奶油会变质,在1个月到2年期间会引起风味缺陷。

冷藏期间的保存质量与生产方法有关。加工因素的影响如下:

(1)即使很微量的铜污染也应该严格阻止。

(2)在使用之前冷却牛奶(通常在5℃至少2h),脂肪球上的部分铜会转移到乳浆中,这可能限制了自动乳化作用。另外,这种冷却会引起蛋白质转移到乳浆中,正是这种蛋白质在热处理期间释放出H2S。按这种方式,热处理后的蒸煮味是有限的。在许多地区,多数牛奶在农场的大罐中要冷藏一段时间。

(3)加热牛奶或稀奶油会引起铜从乳浆转移到脂肪球。因为更多的铜在牛奶中转移的比在稀奶油的更多,牛奶的巴氏杀菌应该避免。即使在预热期间,温度也不能太高。

(4)因为稀奶油(或牛奶)的酸化,大部分“添加”的铜(即通过污染进入的铜)(30%~40%)会转移到脂肪球。因此,来自酸性稀奶油的奶油比来自甜型稀奶油的奶油更容易受到自动氧化的影响。

(5)参照前两款提出的转移现象,调整稀奶油的脂肪含量到高含量是重要的,因为这导致奶油中的铜含量较低。

图6-16 巴氏杀菌温度(加热时间15s)对产品的铜分布的影响

(1)在脱脂之前加热牛乳:高含量铜的牛乳(A)和低含量铜的牛乳(B);(2)稀奶油的加热以及预估酸化和搅拌之后的预估量

(6)在(4)提及的酸化期间[图6-16(2)],稀奶油的加热很大程度上阻止了转移。铜吸附在低分子质量的硫化物上,尤其是加热处理形成的H2S。在酸性稀奶油制作的奶油中,这会引起自动氧化作用的明显降低。因此,强烈地对稀奶油进行巴氏杀菌是有利的,但是形成多量的H2S,生产出的奶油带有产气缺陷或蒸煮风味。虽然这种风味缺陷在贮存期间轻微降低,但也不能接受。这种巴氏杀菌条件应该优化(不能太高,也不能太低);当然,保存期间涂抹越小,质量越好。

(7)在酸性稀奶油中,加盐明显加速了自动氧化作用。在甜型稀奶油制作的奶油中,高含量的盐会有氧化递减作用。

(8)贮存温度越低,保存质量越好。

(二)浓缩奶油

CODEX STAN 280—1973中规定,无水乳脂肪是直接由牛乳和其他乳配料为原料制成的,其加工工艺中应去除几乎所有水分和非脂乳固形物。典型的浓缩奶油类产品包括无水奶油、无水酥油(Ghee)、酥油(Ghee)和传统酥油(Ghee);各种产品的基本成分如表6-4所示。

浓缩奶油产品广泛用于乳品加工,也可用于如糖果和焙烤食品生产。与奶油比较,此类产品体积小,货架期长,有较好的乳脂风味,还可通过分离、混合或者简单的修饰来形成特定的风味和均一质地。除了传统酥油外,其余浓缩奶油产品工艺和产品特性相似,颜色较浅,风味柔和,成分接近。传统酥油成分与其他浓缩奶油产品相似,但是其工艺中的高温处理,赋予产品特有色泽、质构和风味,是一种具有地域性特色的传统产品。

表6-4 Codex Stan 280—1973规定的乳脂肪产品基本成分、污染物限量和质量控制因素

注:1meq O2/kg脂肪=0.0127g O2/kg。

1. 无水奶油(Anhydrous Milk Fat,AMF)

《食品安全国家标准 稀奶油、奶油和无水奶油》(GB 19646—2010)规定,无水奶油是以乳和(或)奶油或稀奶油(经发酵或不发酵)为原料,添加或不添加食品添加剂和营养强化剂,经加工制成的脂肪含量不小于99.8%的产品。

制备AMF的原料为新鲜稀奶油或者奶油(甜性和酸性奶油、含盐或者不含盐)为原料制得,两种原料生产AMF工艺流程见图6-17。需要注意的是,为生产出质量和风味都良好的AMF,首先确保原料稀奶油或者奶油本身无化学和微生物等污染,而导致产品缺陷。稀奶油原料至少采用85℃处理,以杀灭有害微生物,钝化脂肪酶,防止脂肪酶分解脂肪形成游离脂肪酸(Free Fatty Acid,FFA)。FFA是造成产品不良风味的主要因素。

奶油是以脂肪含量为40%新鲜稀奶油为原料制成的,而如果制备AMF,需要进行二次分离工艺,提高稀奶油脂肪含量达75%~80%。相转化是把水包油性稀奶油乳状液,转化成油包水性乳状液,其工艺设备同上述奶油加工。

以奶油为原料生产AMF,首先升温至60~70℃融化奶油。加热方式可用板式热交换器,避免空气进入。蒸汽注入加热方式,会使得融化后奶油乳状液中分散过多的小气泡,后续难以除去。熔融奶油通过一系列的分离器进行浓缩,同时去除沉淀物。浓缩后,继续加热至90~95℃,最后经真空干燥后并包装。

AMF精炼工艺包括抛光、中和与分级。抛光处理是在浓缩的油脂中加入20%~30%的饮用水进行水洗,排掉水分及其溶解其中的水溶性物质,使产品呈现较好的光泽。适量的FFA能为产品提供特征风味,但过量储藏期间不良风味产生。中和工艺是在AMF中加入8%~10%氢氧化钠溶液,以中和产品中的FFA,并加入20%~30%的热水来溶解皂化脂肪酸,最后离心去除水分和溶解其中的皂化脂肪酸。此工艺虽然简单有效,但是某些国家标准中不允许采用中和工艺处理。

图6-17 以稀奶油(方式1)和奶油(方式2)为原料制作无水奶油的工艺流程

资料来源:《利乐乳加工手册》。

焙烤和糖果加工中,常使用硬度较高的的乳脂肪。分级工艺能够制备不同熔点和硬度的乳脂,以满足实际应用。脂肪分级方法有干燥分离法和添加溶剂结晶分离。

干燥分离法,是控制冷却温度,使熔融奶油缓慢结晶,得到所需的硬脂酸和油酸比例。此方法不需要添加其他溶剂,对产品风味无影响。在冷却过程中,不同熔点脂肪酸不断结晶,同时通过特殊的过滤设备去除结晶部分。透过液进一步冷却形成结晶体,不断分离晶体。初始分离温度为33℃,即乳脂肪开始软化温度。分离过程中冷却和搅拌速率以及分离工艺等,都会影响产品性质。

添加溶剂结晶分离,与干法比较,分离效率高,晶体选择性强。加工过程中,应当严格控制各个阶段甘油三酯的含量,甘油三酯熔点较低,易于凝固,会降低产品分离效率。结晶的第一步是形成晶核,应控制结晶温度、降低搅拌速率,保证结晶体的缓慢增长。结晶过程中,应避免二次晶核形成,二次形成晶核会导致大量小结晶体形成,增加产品黏度。冷却过程中,形成乳脂肪晶体大小适中,易于在过滤工艺中除去。第二步为分离工艺,为提高晶体分离效率,可使用真空或者加压处理。分离过程中,应当注意分离温度、结晶时间和搅拌速率等参数。Vanhoutte等研究表明,结晶时间过长,晶体的增长速率缓慢,延长过滤时间,但并不会影响产品得率。搅拌速率过高,会降低油脂分离质量,如高熔点的油脂含量增加。

包装时先在包装底部充入氮气,可防止产品氧化。AMF产品灌入后,包装底部氮气上浮并在产品的表面隔绝氧气。1~20kg规格包装供家庭和餐厅使用,200kg左右规格用于工业生产。

2. 酥油(Ghee)

酥油为印度饮食中不可或缺的食材,广泛用于各种烹饪中,如油炸食品、甜品和肉类的料理等。据统计印度本地居民中,平均每家每年约消费60kg的酥油。

酥油加工工艺 全脂乳、Malai(一种浓缩稀奶油产品)、稀奶油或者奶油都可以作为酥油原料。根据生产酥油所用原料不同,其生产工艺也有差异(图6-18),概括为:①传统加工工艺以原料乳为原料,加工制成奶油后,再制备酥油(The Indigenous Milk Butter Method,MB);②稀奶油为原料(The Direct Cream Method,DC);③奶油为原料(The Creamy Butter Method,CB);④预先分层法(The Pre-stratification Method,PS)。为丰富酥油风味,还可使用发酵稀奶油为原料。

印度酥油的加工多为批量化生产,首先使用带有蒸汽夹套的容器(500~1000kg容量)加热融化奶油,接着油脂分离器来分离乳清和脂肪相,不仅能降低能耗,且形成产品质地致密等。

Warner详细介绍了熔化奶油或者稀奶油制备酥油的工艺,首先升温至100℃,升温同时缓慢搅拌,防止大量泡沫产生;第二阶段为大量除去水分阶段,此阶段加热强度较大,应当控制加热速率和温度,防止非脂乳固形物非脂肪乳固体焦化。焦化后产品呈现深棕色,并有苦味,且过度加热会影响产品风味,妨碍冷却阶段形成合适大小的颗粒;最后阶段升温至105~118℃,不断搅拌除去与非脂肪乳固体结合的水分,形成产品特有风味,较佳的为110~120℃。印度北部通常用110℃或者略低,南部为120℃左右。如果温度过低,虽然一定程度可改善产品色泽,但产品中残留的水分含量较高,会影响产品的保质期;温度过高,不仅会导致热敏性营养素的损失,还会形成不良的色泽,但是产品的保质期却较长。

①MB方式:MB工艺中,原料处理方式有四种,包括方式一,直接发酵原料乳;方式二,原料乳杀菌后冷却至室温发酵;方式三,原料乳杀菌冷却至室温后,除去上浮稀奶油层,再进行发酵;方式四,撇去上浮奶油层后,不再进行发酵工艺。其中发酵后制成产生称为Dahi,为一种印度传统发酵乳制品。

印度传统家庭制作酥油,工艺为将生牛乳在陶瓷罐中自然酸化形成奶油层(Makkhan),再用手持式木棒进行搅打实现奶油层分离,收集多次分离得到奶油并置于金属盘子或者陶瓷罐中敞口进行加热,直至几乎所有的水分挥发为止。初始加热阶段,有大量泡沫产生,应防止暴沸造成样品逸出。随着水分不断蒸发,泡沫消失,温度开始逐渐升高至100℃,并在此温度下会发生焦糖化反应。可以根据起泡情况来判断是否达到加热终点,终点处凝乳颗粒呈现金黄色或者棕色。加热结束后,静置以形成分层,倾斜倒出分层的脂肪,将分层脂肪包装即为酥油。传统方式生产的产品具有较好的风味和质构,但是会产生大量的副产物,且脂肪回收率较低,为88%~90%。

工业化生产为连续工艺,稀奶油或者熔融后奶油泵入刮板式热处理器(蒸汽加热方式),并经闪蒸蒸发器分离出大量的水分。通常采用多重闪蒸分离,以尽可能多的除去水分。工业化加工工艺不仅产量高,能耗低,且产品风味、色泽较好,货架期较长。酥油的质量还与原料牛乳、稀奶油或者奶油的质量、分级的温度有关。110℃条件处理产品风味温和,一旦高于120℃,产品有较强的蒸煮风味。

图6-18 不同加工方式生产酥油的流程图

MB:传统工艺;CB:奶油为原料;DC:稀奶油为原料;PS:预分层法

②CB方式:印度大部分乳品工厂采用CB方式生产酥油。CB加工方式中部分流程与发酵奶油产品相似,后续再进行热处理分级、过滤、包装,最后形成颗粒。

热处理分级工艺是将奶油置于专用设备,加热至60℃融化,继续升温至90℃并保温,直至水分完全挥发。加热过程中需不断进行搅拌,一方面防止受热不均匀导致焦化,另一方面有助于奶油向酥油转化。搅拌过程中,采用漏勺不断撇去样品表面的泡沫,加热前期有大量的泡沫形成,随着水分的挥发,泡沫减少,此时样品升温速率较快,应当严格控制好加热温度。加热终点处,样品表面开始形成均匀致密的小气泡,凝乳颗粒呈现棕色色泽,没有大泡沫出现,同时形成酥油特有的风味。接着110~120℃条件下过滤分离,过滤得到物料在夹层罐子中冷却至60℃,最后进行造粒和包装即得成品。采用CB方法生产酥油的脂肪回收率为88%~92%。

③DC方式:DC方式是直接以稀奶油或者发酵稀奶油为原料生产酥油,而不用将其转化成奶油。发酵稀奶油为原料产品,风味较为特别。将原料稀奶油在不锈钢容器中加热至115℃,不锈钢容器为隔层蒸汽加热,且有搅拌桨。一旦物料颜色变为金黄色或者浅棕色,即可停止加热。DC工艺的缺陷是,需要较长的加热时间来除去水分,且所制得的产品质地较为油腻。Pal和Rajorhia研究发现,稀奶油的非脂肪乳固体含量与酥油的回收率为负相关(r=-0.44),但是与脂肪的损失率呈现正相关关系(r=0.64)。

④PS方法:PS法又称为奶油分级法或者分层法,是利用静置过程中,重力的差异性来除去奶油中大部分的水分。首先先将奶油在80~85℃融化,泵入立式储存罐中静置30min,奶油冷却过程中会分为三层,最顶层为凝结层,中间层为脂肪层,最下层为酪乳部分。其中,最底部的酪乳层中的水分含量和非脂肪乳固体分别约占奶油原料的80%和70%,可从罐子底部将酪乳排出。将凝结层和中间的脂肪层置于夹套蒸汽罐中,加热至105~110℃以进一步除去多余的水分,最后形成酥油的典型风味。由于预先排放出含有大量水分的酪乳,大大缩短去除水分的时间,降低脂肪的损失,赋予产品良好风味。PS方式能够节能35%~50%。

⑤酥油连续生产工艺:P unjra描述了两种酥油的连续生产工艺,一种是物料连续三次进行刮板式热处理,再进入立式蒸汽分离器,最后离心分离以去除残渣,分离出的酥油置于暂存罐中,进一步包装即可;另一种使用浓缩器或者离心分离器浓缩稀奶油,同时通过机械作用力破坏水包油型乳状液,转化成油包水型产品。连续式工艺能耗低,便于大规模化生产,且非脂肪乳固体损失较少,脂肪回收率较高。浓缩稀奶油制得的非脂肪乳固体,可在脱脂乳粉生产中用于标准化原料乳。Abichandani等改进了奶油融化设备,融化后奶油经卧式薄膜刮板式杀菌器处理,并转化为酥油。奶油融化装置为夹套加热融化锅,夹套中通入蒸汽加热,融化锅内搅拌器不断搅拌,增加传热速率。后续采用薄膜刮板式热交换器,处理过程中蒸汽直接与样品接触,搅拌桨的离心力使得样品形成薄膜,均匀分布在刮板的表面,有助于水分迅速蒸发。水蒸气通常可以重新回收利用,如用于加热融化奶油。如果生产100kg的酥油,整条生产线需要用到32kg的蒸汽和0.45kW·h的电能。

Patel等改良酥油生产工艺,可降低脂肪和非脂肪乳固体的损失。印度潘奇马哈斯县(Panchmahal)乳品厂Godhra和India已经商业化使用此工艺,工艺设备包括乳清分离器,盘管式加热器和奶油连续生产设备等。具体工艺为:加热稀奶油(30%~40%脂肪含量)至90~92℃保持15s,冷却至10~12℃并存储在隔热的带夹套罐中。使用连续奶油生产设备冷却稀奶油,制成“白色”奶油,其中排出的酪乳和分离出乳清经板式换热器冷却后,可重新用于标准化原料乳。“白色”奶油通过螺旋输送器输送至盘管式加热器中,其中盘管式加热器通过循环热水加热。融化后奶油置于带有搅拌器的罐中继续加热搅拌,进行乳清分离。分离后乳清采用板式换热器冷却,与甜酪乳混合后可再用于牛乳标准化。熔融的奶油及其分离过程中搜集的乳清固形物,分别泵入不同的蒸煮锅中,加热至113℃蒸发水分直至达到所需水分含量,接着高温离心分离净化,得到的产品冷却至50℃包装即可。此工艺能耗低,卫生条件良好,能够节省250%~300%的蒸汽,酥油产量高,可降低脂肪和非脂肪乳固体的损失。

Mehta和Wadhwa用微波技术加工酥油,产品货架期较长,风味较好。产品中脂肪酸含量和风味与传统加工工艺相似,且产品的水分含量,FFA等都符合法规要求。微波工艺不会影响产品中维生素A、E、磷酸、共轭亚油酸(CLA)和多不饱和脂肪酸(PUFA)的含量,同时产生一定量的自由基,能够防止脂肪氧化。

酥油的连续式生产工艺,归纳起来主要为达到以下几个目的:较高的热转移效率和紧凑的设计;提高产品在加工过程中的流动性;整个系统易于自动化和CIP清洗;热处理时间较短,与传统工艺比较,热敏性成分保留较好;产品批次之间质量均一。

(三)低脂类奶油产品

低脂类奶油产品脂肪含量约为60%~62%,是将融化后奶油与牛乳或者酪乳、稳定剂、乳化剂、色素、香精和抗氧化剂混合制成。APV已有商业化生产此类产品的工艺和设备,且受专利保护,工艺流程见图6-19。首先,奶油在真空压炼室内进行压炼和脱气,并加热软化,接着与巴氏杀菌酪蛋白酸钠溶液进行混合,制成低脂肪含量奶油,最后均质处理使脂肪和蛋白质分散成均一相。均质后体系液滴粒径为5μm左右,均质的效果与脂肪的成分、均质温度和终产品的脂肪含量相关。均质后混合物泵入暂存缸中,采用片式热交换器冷却后包装。

图6-19 低脂奶油加工流程图(APV加工系统,丹麦)

资料来源:Fearon和Golding,2008。

低脂肪奶油中水分含量较高,在产品中容易形成较大的水滴,当液相的体积达脂肪相的1/3时,难于形成稳定的乳状液,需要添加单甘酯等表面活性剂,还可以加入增稠剂、乳蛋白、胶体、淀粉和海藻酸钠等降低液相的流动性。

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