当灭菌乳及无菌包装

灭菌乳及无菌包装

一、灭菌乳及无菌包装的概念

所谓灭菌乳是指牛乳在密闭系统连续流动中,受135～150 ℃的高温及不少于1 s的灭菌处理,杀灭乳中所有的微生物,然后在无菌条件下包装制得的乳制品。因为灭菌乳不含微生物,无需冷藏,可以在常温下长期保存。

所谓无菌包装(Aseptic Packge)是指将灭菌后的牛乳,在无菌条件下装入事先杀过菌的容器内的一种包装技术。其特点是牛乳可在常温下贮存而不会变质,色、香、味和营养素的损失少,而且无要是不知道连接的COM口的话论包装尺寸大小、产品质量都能保持一致。

二、灭菌乳的加工原理

细菌的热致死率随着温度的升高大大超过此间牛乳的化学变化的速率,例如维生素破坏、蛋白质变性及褐变速率等。研究表明在温度有效范围内,热处理温度每升高10℃,牛乳中所含幼稚菌孢子的破汽车零部件需要用到万能实验机主要有：汽车上的橡胶制品坏速率提高11～30倍,即:

(Qt+10)/Qt=10～30

而根据Vant、Hoff规则,温度每升高10℃,反应速率约增大2～4倍。即:

t=(Kt+10)/Kt=2～4

对牛乳加热过程中的化学变化,如褐变现象仅增大2.5～3.0倍,即r=2.5～3.0。意味着杀菌温度越高,其杀菌效果越好,而引起的化学变化却很小。

图 牛乳灭菌过程中时间与温度的关系

研究表明,100℃、600min的灭菌效果,相挡于150℃、0.36min的灭菌效果,但褐变程度前者为100000,而后者仅为97,显示出超高温灭菌的优越性。从理论上讲,温度升高并无限度,但如果温度升高,其时间须相应缩短,实践表明牛乳的良好杀菌条件如图所示。

从图中可以看出,150℃的灭菌温度实际上保持的时间不到1s。若按流速计算,其最小的保持时间仅0.6s。因此温度超过150℃时,则在工艺上要求如此短暂时间内达到准确控制是困难的。因为牛乳流速稍微波动就会产生相应影响,所以目前超高温灭菌工艺是以150℃为最高点,一般采用135～150℃的灭菌温度。

三、生产工艺及质量控制

(一) 生产工艺 原料乳→超高温灭菌→无菌平衡贮罐→无菌灌装

(二) 质量控制

1.原料乳

用于生产灭菌乳的牛乳必须新鲜,有极低的酸度,正常的盐类平衡及正常的乳清蛋白质含量(不得含初乳)。牛乳必须至少在75%的洒精浓度中保持稳定。

2.灭菌条件

灭菌工艺要今年国内动力电池延续增长求杀灭乳中全部的微生物,而且对产品的颜色、滋气味、组织状态及营养品质没有严重损害。因此可采用不同的加热温度与时间制度。其一为110～120℃ 、15～20min,一般为装瓶后在加压器加热灭菌;其二为140～150℃、2～5s,一般为先灭菌,然后在无菌条件下包装。

牛乳在高温下保持较长时间,可能产生一些化学反应,如蛋白质同乳糖发生美拉德反应;蛋白质发生某些分解产生不良气味,产生焦糖味;某些蛋白质变性而沉淀。这些都是生产灭菌乳所不许可的。

图实线为牛乳褐变之下限,虚线为完全灭菌之下限。因此选择灭菌条件必须在该两线之间。可以看出,选择110～120℃、 15～20min两线之间的距离甚短,而选择137～145℃、2～5s时,两线之间的距离较长,产生变色及其他缺陷的危险性较小,再加上控制及经济消耗等方面的因素,加工灭菌乳一般多采用137～145℃、2～5s的灭菌条件。

3.超高温灭菌

(1)直接蒸汽加热法 即牛乳先经预热后,将蒸汽直接喷射入牛乳中,使乳在瞬间被加热到140℃,然后进入真空室由于蒸发立即冷却,最后在无菌条件下进行均质、冷却。牛乳温度变化如下:

原料乳(5℃)→预热至75℃→蒸汽直接加热至140℃—保温4s—冷却至76℃→均质(压力15～25MPa)→冷却至20℃→无菌贮罐→无菌包装。

乳同加热蒸汽直接接触,蒸汽被冷凝于乳中,使乳中干物质减少;进入真空室进行闪蒸时,乳中的水分有一部分被蒸发。在工艺及设备设计时,控制冷凝水量与蒸发量相等,则乳中干物质含量可以保持不变。牛乳的预热和冷却可采用管式或片式热交换器。

(2)间接加热法 乳在板式热交换器内被高温灭菌乳预热至66℃(同时高温灭菌乳被冷却),然后经过均质机,在15～25MPa的压力下进行匀质。

牛乳经预热及均质后,进入板式热交换器的加热段,被热水系统加热至137℃,热水温度由喷入热水中的蒸汽量控制(热水温度为139℃)。然后,137℃的热乳进入保温管保温4s。

离开保温管后,灭菌乳进入无菌冷却段,被水冷却。从137℃降温至76℃,最后进入回收段,被5℃的进乳冷却至20℃。牛乳温度变化如下:

原料乳(5℃)→预热至66℃→加热至137℃→保温(4s)→水冷却至76℃→进乳冷却至20℃→无菌贮罐→无菌包装

用间接加热法灭菌时,牛乳的预热、加热灭菌及冷却在同一个板式热交热器的不同交换段内进行,牛乳不同加热或冷却介质接触,可以保证产品不受外来物质污染。进乳加热和出乳冷却进行换热,回收热量达85%,可大大节省能源及冷却用水。

间接法和直接法一样,工艺条件必须有严密的控制。在投入物料之前,先用水灌入物料系统进行循环加热,达到灭菌温度,将设备灭菌30min,操作时由定时器自动控制。如果灭菌进行过程中,温度达不到灭菌条件,定时器回到零,待达到温度后,再重新开始计时至30min,可保证投料前设备的无菌状态。

4.无菌贮罐

灭菌乳在无菌条件下被连续地从管道内送往包装机。为了平衡灭菌机及包装机生产能力的差异,并保证在灭菌机或包装机中间停车时不致产生相互影响,可在灭菌机和包装机之间装一个无菌贮罐,起缓冲作用。无菌乳进入贮罐,不允许被细菌污染,因此,进出贮罐的管道及阀、罐内同乳接触的任何部位,必须一直处于无菌状态。罐内空气必须是经过滤后的无菌空气。如果灭菌机及无菌包装机的生产能力选择恰当,亦可不装无菌贮罐,因为灭菌机的生产能力有一定伸缩性,且可调节少量灭菌乳从包装机返回灭菌机。无菌贮罐的能力一般为3.5～20m3。

5.无菌包装

(1)原理 要达到灭菌乳在包装过程中不再污染细菌,则灌乳管路、包装材料及周围空气都必须灭菌。牛乳管路同灭菌设备相连,有来路,还有回路,在灭菌设备进行灭菌时一同进行灭菌。包装材料为平展纸卷,先经过过氧化氢溶液(浓度为30%左右)槽,达到化学灭菌的目的。当包装纸形成纸筒后,再经一种由电器元件产生的热辐射,即可达到加热灭菌的目的。同时这一过程可将过氧化氢转换成向上排出的水蒸汽和氧气,使包装材料完全干燥。消毒空气系统采用压缩空气,从注料管周围进入纸卷,然后由纸卷内周向上排出,同时受电器元件加热,带走水蒸汽和氧气。

(2)包装设备 可供牛乳制品无菌包装的设备主要有以下几种:无菌菱形纸袋包装机;灭菌砖形盒包装机;无菌灌装系统。

来源: 西北农林科技大学食品科学与工程学院