人造奶油的加工方法及组织结构细腻处理

（一）加工工艺

最初制造人造奶油是采用搅乳法，如今采用激冷捏合法。由于冷却迅速避免人造奶油脂晶体粗粒化，使其组织结构细腻。当初欧洲各国普遍采用冷却滚筒实施人造奶油乳液的迅速冷却，那时为了让脂晶体熟化，从冷却滚筒上刮下的屑片述需在12～15℃放置24～48h，为了改变这种需长时间熟化的缺陷，研发了连续式真空捏合装置。

1935年，美国Girdler公司发明了被称为Votator的连续式管道激冷捏合装置（图8-1）。继后，出现了德国的Kombinator，丹麦的Perfector，瑞典的Ze-nator，荷兰的Merksrtor，日本的Onlator，虽然这些装置都有各自特点，但原理上基本一致。现在人们将这种连续式管道激冷捏合装置通称为Votator。Vatator装置常由激冷机-A单元、捏合增塑器-B单元、休止管等组成。有时在A单元之间加接结晶器C单元。

图8-1 Votator刮板换热器装置

以Votator装置为代表，来说明人造奶油制品的加工方法。

（1）餐用塑性人造奶油制品的基本生产过程 餐用人造奶油制品的基本生产过程包括五个工序：乳化、冷却、捏合、静置、包装。

（2）行业用塑性人造奶油制品的基本生产过程 行业用塑性人造奶油制品的基本生产过程包括五个工序：乳化、冷却、捏合、灌装、熟成。

（3）行业用流态人造奶油制品的基本生产过程 行业用流态人造奶油制品的基本生产过程包括五个工序：均质、乳化、冷却、熟成、灌装。

（二）技术要求

1.水相灭菌

为了避免产品因细菌、酵母菌、霉菌等滋生而腐败，人造奶油制品用的水相一般必须采用有效的方法灭菌。目前常用的灭菌方法有：

（1）巴氏消毒法 即在63℃保温0.5h的灭菌法。假如人造奶油制品水相为牛奶的话，采用此法灭菌不会产生不良气味。巴氏杀菌后的水相通常保温于4.4～10℃。

（2）高温瞬间消毒法 即水相在82℃以上温度持续高温15～40s的灭菌法。

无论采用哪种方法灭菌，所施加的热量必须足以破坏致病菌和达到减少细菌、霉菌、非致病菌的目的，并且不能引起牛奶或其他蛋白质成分的化学/胶体化学性质的改变。

水相pH为4.3～4.5时，人造奶油制品一般不会发生新的细菌感染。当人造奶油制品中分散水相的水滴直径小于3μm时，发生微生物（除脂肪酶外）滋生的可能性极低。

2.乳化

通常人造奶油制品油相是用两种以上油脂复配而成。一般将亲油性乳化剂、香精、色素、维生素溶解在油相中，将蛋白质或乳成分、盐、有机酸、亲水性乳化剂溶于水相中。然后可采用间歇式或连续式工艺进行混合和初步乳化。

（1）间歇式工艺 把油和油溶性配料分别计量或熔化后注入一带搅拌装置的乳化罐中，经过消毒的水相计量后，在搅拌下注入乳化罐内。通常，乳状液温度应保持在42.8～43.3℃。

（2）连续式工艺 存在多种连续式乳化方法：

①将所有油相配料加到主要原料油的料罐中并混合均匀，将所有水相配料加到水相的料罐中混合均匀。水、油相分别计量后进入供料罐或用计量泵或流量计进行管道内的简单混合。

②采用多路配比泵来输送构成水相的各种成分，如盐水、水、蛋白浓缩液、防腐剂溶液、水溶性风味液等，和构成油相的各种成分，如原料油脂、乳化剂、着色剂和风味剂等。采用在线静态混合器，将油、水两相混合，然后注入在线静态混合器进行乳化。

③在上述方法中述可以采用均质机对初步乳化的、并已经预冷到刚好能产生0.5%～2.5%固体脂肪的物料进行均质，以求分散相液滴的尺寸更为精细，并且粒度分布更均匀，这样的乳状物更为稳定，甚至可不添加防腐剂也能经得住存放。此工艺常应用在生产O/W/O型双重乳化产品和O/W型涂抹脂制品方面。

（3）冷却 已初步乳化的乳液通过管道过滤器，被一台高压塞泵送入管道式刮板换热器中，通常称这种换热器为A单元。在A单元中，物料走转动轴和外壳体之间所构成的环状空隙（一般为2～25mm），而冷媒走隔热性外夹套内部，一般为液氨。可采用调节致冷剂吸入压力来控制温度。

在A单元中物流滞留的时间为5～10s。当物料走转动轴和外壳体之间所构成的环状空隙设计得过大时，将影响物流被迅速冷却的速度，从而影响产品品质。A单元的首要任务是将乳液急剧冷却到α晶型体结晶的温度，为进一步的结晶提供实质性的固态微晶中心。A单元器壁上产生的α晶型体被刮擦下来，有些会再次熔融在大量的液油中，逐渐整个物料达到以α晶型体结晶的温度。

A单元的输入料温是一个很重要的加工变量，出于微生物安全性的考虑，入料温度一般不应低于产品熔点5～6℃，特殊情况例外。

A单元出口处的料温同样是一个很重要的加工变量，它与多个因素有关。但是当A单元出口料温达到较低温度时，即意味着α晶型体结晶过程所需的诱导时间较短，并且α晶型体进一步重结晶为β'晶型体的时间也较短。在A单元中物料中产生一定量的α晶型体是十分重要的。由于各种油脂结晶速度各异，并且人造奶油油相配方的不同，在A单元出口处的物料中α晶型体的数量的保证，取决于物料适宜的流量和A单元致冷能力。

A单元出口处的料温可以通过固脂相能量衡算、结晶热的释放、剪切和摩擦造成的机械能消耗、冷媒移走的热量等方面的计算获得。一般A单元出口料温在15～28℃内，必须保证物料已产生晶核。

在A单元中物料几乎不含有较高熔点的β'晶型体，这归因于：物料在A单元中很容易被过冷以及物料在此滞留时间很短。

A单元的压力一般在（2～5）×10³kPa，若有必要述可更高。一般情况下，A单元变异轴的转速的可调范围为300～800r/min，刮擦筒内壁表面的次数可达1500次/min。当物料在A单元中被混发/刮擦的强度达1000～1200次/min时，就可以被过冷到一个较低的温度，并且形成的脂晶体迅速微粒化，这样的结果是所期望的。

A单元可以按不同次序连接，一般两个A单元中连接一个C单元（结晶器），在C单元中释放出结晶热，从而使一部分晶体熔化，这一部分晶体必须在继后的A单元中被补偿。

（4）捏合增塑 从A单元流出的物体将进入B单元，在此过冷物体产生大量晶体，因而料温因结晶热和机械捏合热而升高。在捏合作用下，脂晶体自由扩散到水相液滴表面，从而形成一种晶体微粒构成的壳体，对乳状物的稳定起到很好的作用。

在B单元中物体黏度上升，乳液会发生某些絮凝，导致乳状物失稳，这种情况大多与配方和生产工艺参数的合理性有关。

在捏制过程中物料的结晶程度取决于：物料在B单元滞留时间、轴转速和脂肪结晶速度。物料在B单元滞留时间一般为2～3min。

在B单元中，已产生的α晶型体转化为较为稳定的β'晶型体，并且过冷物料直接产生较为稳定的β'晶型体。在机械捏制过程中，不仅破坏了晶体间相互粘联的“桥”，而且对人造奶油的结构起决定作用的基本连接也可能受到破坏。旋转机械部件的剪切作用，将影响乳状物的流动性，摩擦热也会使物系产生不可逆的变化。一般B单元转速在20～300r/min范围内可调。

（5）静置 产品要达到包装机械要求的包装硬度或稠度时，可以采用休止管。物料在休止管内滞留过程中，进一步结晶达到平衡。物料在休止管中挺进将通过多个孔板，使过大的脂晶体破碎，并使物料均匀化。结晶释放出的结晶热，将导致脂晶体的晶型从热力学稳定性较低的向更高的转化，产品晶型的变化将影响产品的物性和功能性。

物料在休止管中的滞留时间取决于配方、结晶工艺、包装机要求和休止管长度。一般至少要120～150s。烘焙用特殊的人造奶油制品，例如酥皮用人造奶油等，物料在休止管中滞留时间至少10min。

（6）包装和灌装 影响人造奶油制品包装硬度的相关因素是：

①配方中脂相组成；

②生产设备类型与性能；

③进料温度；

④在A单元过冷的速度；

⑤在各个单元中滞留时间和总滞留时间；

⑥生产能力；

⑦循环回料的速度。

行业用人造奶油产品的灌装温度一般比B单元出口料温高0.5℃是合理的，太高的温差显示结晶工艺过程的缺陷。产品应流态灌装。入箱后，产品温度的回升幅度应控制在1.1℃之内，过高的回升温度意味着产品会发生有实质意义的后结晶现象，将影响熟成效果及产品品质。

烘焙用特殊的人造奶油制品，例如酥皮用人造奶油等，是以1～5kg的片状包装的，需要特殊的连续成片和单片包装的设备。

（7）熟成 刚从人造奶油生产线上下来的、已包装好的产品常需经过熟成处理才允许出厂。尤其是烘焙行业用人造奶油制品。所谓熟成，是指应将已包装的产品放在较包装料温高几度的恒温室中静置24～72h。熟成温度和时间取决产品配方、加工条件和包装尺寸。(www.xing528.com)

假如已包装好或灌装好的人造奶油产品放在低于灌装或包装温度处，就会发生产品的可塑性变差或变硬的现象，这可以从产品在低、中温范围内的固体脂肪含量明显上升得到说明，这种现象与发生了后结晶有关。后结晶现象是指产品在无捏合的情况下结晶固化。是否发生后结晶取决于产品配方所用油脂的结晶习性，以及物料在静置管或包装机中残留的过饱和度大小。

假如把包装好或灌装好的人造奶油产品放在高于灌装或包装温度几度处，就会发生产品的固体脂肪含量几乎不变，但产品塑性和酪化性得到改善的现象。这种现象与发生重结晶有关。重结晶现象就是高、低熔点的固脂组分的混合物经历了低熔点馏分重新熔化，然后重结晶为一种更为稳定的熔点更高的晶型体的过程。重结晶过程取决于产品配方所用油脂的结晶习性和产品包装大小。

（8）成品储存 储存条件对人造奶油产品的总体质量有相当重要的作用。不充分或不正确的储存条件将导致产品缺陷，如起粒、析油、缺乏塑性、易碎或腐败。

行业用人造奶油产品通常需在熟成之后，转入15～20℃成品库房2～4d，以使晶体结构完全形成并稳定。流态产品需在5～10℃下存放。特种产品的最佳存放温度应有特殊要求。

（三）加工设备

1.原料油脂暂存和混合罐

按配方进行人造奶油脂相掺和物的制备既可以由精炼车间来做，也可由人造奶油生产车间来实施。

如由精炼车间实施，将刚脱色的油脂按配方进行计量混合，并立即去脱臭，脱臭后直接供应给人造奶油生产车间，人造奶油生产车间只需为这些已脱臭的油相掺和物提供有限的暂存缸（常为20t容量），这种混合方式使人造奶油加工十分便利。并且假如暂存罐始终能保证在下一批已脱臭好的油相掺和物流入人造奶油生产车间之前完全用完，则可以确保产品所用的原料油脂具有最佳的质量，以及保证产品品质的一致性。这种混合方式对那些生产规模很大，单个产品订单量十分大的企业是十分适用的。

如由人造奶油生产车间实施混合，则需要有宽大的地方去安装多个储缸去储存各种脱臭后的油脂。这种混合方式的优势是：可以根据生产情况，按各种不同配方用量去确定不同的暂存期和储存温度。不足之处是：车间暂存罐内的存料品质不能保证。这种方法对那些产品品种易变的加工企业或自身不具备油脂精炼能力的单位是适宜的。

应采用不锈钢制造成密闭式的储罐，其容量应大到足以容纳整批原料，进料管应通到罐底，以免进料飞溅及空气混入。装有加热部件和温度计，以及便于内部清洗的装备。如料储存时间较长，应有充氮覆盖或抽真空的装置。

2.组分计量系统

通常人造奶油制品是由多种原辅料配方而成，组分计量的准确性常常影响产品的品质，因此选用适宜的组分计量装置是十分必要的。适用于人造奶油生产用的组分计量装置有以下几种：

（1）计量罐和自动计量装置：计量罐容量应根据配方中必要量去设定大小。用安装电子传感器去装满和放空这些计量罐中的料。电子传感器与程序控制器连接，并与储罐输料泵相接来运作。

（2）采用耦合泵加上根据温度校正、容积式流量计，来进行组分计量混合。通常述在储罐中安装压力探测器或液面传感器，通过计算机程序控制软件，确保混合准确。

（3）采用机械活塞泵或隔膜式计量泵进行组分计量和初步混合。计量泵有多种：普通的容积式配比泵（适合恒温工作，计量精度在冲程容积的0.05%～0.1%），特殊的多头配料泵，低压式配比泵，高压式配比泵等。

3.管道过滤器

在高压泵吸入管端通常装有过滤器，以保护泵和A、B单元，并防止人造奶油产品受到污染。

4.预乳化装置

常根据生产能力配备多个乳化罐交替使用，乳化罐通常装有夹套，夹套内走热水或冷水，以使罐内料温控制在必要的温度范围内。乳化罐内装有搅拌器，使物料混合均匀，达到初步乳化的效果。

5.高压进料泵

流态灌装的行业用人造奶油生产线通常采用齿轮泵作为高压正向位移泵，齿轮泵通常能产生最大的出料压力为2.6～3.3MPa。而生产酥皮用人造奶油生产线用的高压正向位移泵常为多级柱塞泵，为了减少可能产生的压力波动，在泵出口处安装了脉冲式阻尼器（气压式或弹簧式）。并且为了避免堵料，泵系统常安有压力安全阀和相关的保护系统。

6.激冷单元（A单元）

A单元是一种管道、刮板式换热器，如图8-2所示。用于人造奶油生产的刮板式换热器有：美国的Votator装置，英国的Chemetator，丹麦的Perfector，德国的Kombinator，日本的Onlator。这些A单元的筒体常用镀铬镍合金或不锈钢加工而成，有很高的换热系数。

图8-2 刮板换热器单元的结构（A单元)

在A单元的空心轴上安有2、4、6排自由浮动的刮刀，因离心力作用而连续不断刮擦夹套管内壁，从而使物料得到最有效的冷却。在高速刮擦下，脂晶体迅速细微化。而刮板和支撑销轴产生很高的管内压和剪切力。空心轴内循环热水，以免固脂附着在转轴上。采用碳化钨加工的密封垫圈来确保在高压操作条件下物料的零渗漏。

7.结晶和增塑单元（B单元）

B单元装有变速轴，在变异轴上装有排成螺旋状的销轴，这些销轴与安装在B单元圆筒体内壁上的固定销轴相互啮合。轴的驱动电机上安有变速驱动装置，从而具有很大的加工灵活性。为了有效控制料温，B单元圆筒体上装有用于调节温度用的加热水夹套和水加热和循环装置。如图8-3所示。

图8-3 结晶和增塑单元（B单元)

8.休止管

人造奶油物料借助高压进料泵的压力强制通过休止管，休止管中安有筛板或孔板。餐用硬质人造奶油的休止管长度450～900mm，直径通常为150～180mm，带有凸轮部件。而酥皮人造奶油的休止管直径为300～400mm，其中带凸轮的长度约为1000mm。必须要使物料在休止管中有足够的滞留时间来达到必需的稠硬度。一般采用两个休止管来交替使用，二者并列由旋转阀自动切换。休止管的外夹套内可通温水循环，以免物料与部件的不锈钢表面之间的摩擦力过大，并有利于防止产品沟流现象的发生，减少高压泵进行物料高压输送所需的负荷总量。

9.包装机

根据人造奶油制品的物性和形态，选择适当的包装机。可将餐用人造奶油制品包装成块状或管状，食品加工用人造奶油可采用纸箱、金属桶的包装形式。

10.制冷机组

生产人造奶油用的制冷机组的最大致冷能力必须满足设备设计的最大生产能力的要求。制冷机组的工作原理通常为直接膨胀汽化制冷。为了使油脂迅速过冷，物料在冷却单元中滞留的时间必须控制在20s之内，为此势必需要用高效的换热器，和能有效传递热量并物性适宜的冷媒，氨和含氟氯烃可满足以上要求。由于氨泄漏易检测，虽然氨有毒，但氨在空气中的可燃极限为16%～25%，不易点燃，所以氨作为冷媒被广泛用在人造奶油、起酥油冷却机组中。这类制冷机组常由低压氨气的压缩机、蒸发冷凝器、液氨接受器、高效润滑油分离器等组成。采用液氨制冷机组要求车间具有良好的通风条件，并且在车间要安装氨气泄漏报警器，其灵敏度应为：氨含量达1000mg/kg报警。

11.熟成室

熟成室或库的墙壁必须绝热处理，并且在室顶要安装冷热风调节和供应系统。为了保证熟成室内温度均匀，应安装适宜的气流导向传热装置。在熟成室的适当位置上应安装温度和湿度表。

（四）产品品质测评

人造奶油制品的品质评价常包括感官、理化、功能、卫生四方面指标的测评。具体内容如下：

（1）外观评价包括外形（坍陷或垛堆）、外观（光泽度、色泽、细腻度）、渗油性等方面的测评。

（2）稠度测评可通过涂抹性、针入度、固体脂肪含量（SFC）或固体脂肪指数（SFI）等测定进行评估。

（3）乳液稳定性评价可包括分散相滴度分析、破乳温度和时间。

（4）功能性评价项目常包含酪化性（含打发度和挺立度二方面）、专项或多项具体应用性能。

（5）理化指标分析有：酸值、过氧化值、AOM值、比热容、水含量以及国家相关规定内容。

（6）微生物评价应包括霉菌、酵母、致病细菌分析检验。

世界卫生组织（WHO）推荐HAACP（Hazard Analysis and Critical Control Points，危害分析和关键控制点）作为确保食品食用安全的方法。HAACP是一种管理工具，它提供了主动鉴别潜在危害和预防性控制的程序，以确保产品的安全性。根据人造奶油制品的定义，人造奶油制品归属于食品类，所以采用HAACP管理是十分必要的。