嬰幼兒配方乳粉殺菌工藝的探討

文 / 孔慶偉 龍丹乳業(yè)科技股份有限公司

2010年，國(guó)家公布66項(xiàng)乳品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，旨在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范生產(chǎn)，保證食品安全，為消費(fèi)者提供安全、健康的食品。其中嬰兒配方食品、較大嬰兒和幼兒配方食品標(biāo)準(zhǔn)于2011年4月1日起正式實(shí)施。標(biāo)準(zhǔn)中，嬰兒配方乳粉、較大嬰兒和幼兒配方乳粉菌落總數(shù)的要求較之前的標(biāo)準(zhǔn)大幅提高，由原來(lái)的不超過(guò)30 000 CFU/g，提高至少于10 000 CFU/g。此標(biāo)準(zhǔn)推出后，對(duì)嬰幼兒配方乳粉生產(chǎn)企業(yè)提出了新要求，尤其是濕法生產(chǎn)工藝的企業(yè)，其殺菌器的殺菌能力必須滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求。在此前提下，各乳粉企業(yè)紛紛采取不同的措施對(duì)原有不達(dá)標(biāo)的殺菌設(shè)備進(jìn)行改造和更新。

1 乳粉殺菌工藝簡(jiǎn)介

乳粉殺菌溫度和保持時(shí)間對(duì)乳粉的品質(zhì)，尤其是溶解度和貯藏性有很大影響，所以傳統(tǒng)上，國(guó)內(nèi)采用的主要?dú)⒕に囀?8～90 ℃、保持15～30 s，而且多采用間接加熱的管式或片式熱交換器。此殺菌溫度和時(shí)間的組合既能達(dá)到原國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的微生物指標(biāo)要求，對(duì)乳粉溶解度的影響又比較小。但隨著乳粉生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展以及廣大消費(fèi)者對(duì)乳粉質(zhì)量、安全性需求的不斷提高，超高溫瞬時(shí)殺菌和蒸汽直接噴入式殺菌等殺菌形式，也在逐漸被一些乳粉生產(chǎn)企業(yè)采用。尤其是新興的嬰幼兒配方乳粉生產(chǎn)企業(yè)，應(yīng)用部分國(guó)外的生產(chǎn)技術(shù)或直接引進(jìn)國(guó)外的設(shè)備，其殺菌能力強(qiáng)，同時(shí)又能保證產(chǎn)品的各種特性不受影響。特別是此次新國(guó)標(biāo)頒布實(shí)施后，超高溫瞬時(shí)殺菌和蒸汽直接噴入式殺菌工藝能完全保證產(chǎn)品菌落總數(shù)指標(biāo)符合要求，在很大程度上表現(xiàn)出其優(yōu)越性。其中，超高溫瞬時(shí)殺菌工藝因其便于改造等特點(diǎn)，更是被較多乳粉生產(chǎn)企業(yè)所應(yīng)用[1]。

2 乳粉殺菌工藝特點(diǎn)及選擇

新國(guó)標(biāo)頒布后，嬰幼兒配方乳粉生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)自身原有的工藝條件以及企業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，對(duì)殺菌設(shè)備進(jìn)行了改造。濕法工藝生產(chǎn)企業(yè)，其殺菌設(shè)備改造主要采用以下幾種方式。

2.1 原有殺菌器保溫管加長(zhǎng)

在原有殺菌溫度保持不變的情況下，通過(guò)加長(zhǎng)殺菌器保溫管以延長(zhǎng)保溫時(shí)間。此種方式雖然具有設(shè)備改造簡(jiǎn)單，資金投入少的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在較大的弊病。因保溫時(shí)間不能過(guò)分延長(zhǎng)，容易造成產(chǎn)品明顯的蛋白質(zhì)變性問(wèn)題，影響產(chǎn)品的消化吸收，所以在保溫時(shí)間延長(zhǎng)的有限范圍內(nèi)，殺菌器的殺菌效果無(wú)法達(dá)到理想的程度，即此種方式不能完全保證產(chǎn)品的菌落總數(shù)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。如果前端控制不到位，如生牛乳、添加的各種原料的菌落總數(shù)偏高，則可能導(dǎo)致成品乳粉的菌落總數(shù)超標(biāo)，而造成企業(yè)損失。

2.2 蒸汽直接噴入式殺菌

部分新建的較大規(guī)模的嬰幼兒配方乳粉企業(yè)，全方位采用較先進(jìn)的工藝和設(shè)備，資金投入大，生產(chǎn)能力強(qiáng)。其濕法工藝乳粉生產(chǎn)采用蒸汽直接噴入式的滅菌方式，殺菌效率高，一般可將產(chǎn)品的菌落總數(shù)控制在100 CFU/g以?xún)?nèi)。此種方式雖可保證產(chǎn)品的菌落總數(shù)遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但由于殺菌過(guò)程是通過(guò)將蒸汽直接噴入到物料中，與物料進(jìn)行接觸，從而起到高效的殺菌作用，所以對(duì)蒸汽的質(zhì)量要求非常高，需要相應(yīng)配備1 套蒸汽發(fā)生、凈化處理的系統(tǒng)，設(shè)備資金投入大，且需要占有一定空間，生產(chǎn)過(guò)程中維護(hù)、消耗等費(fèi)用均比較高。所以，對(duì)于一些早期建立的工廠或新建的較小規(guī)模的工廠來(lái)說(shuō)，蒸汽直接噴入式殺菌可能不是最理想的選擇。

2.3 超高溫殺菌

超高溫殺菌方式是目前國(guó)內(nèi)較多企業(yè)普遍采用的殺菌方式。此殺菌方式設(shè)備占地面積小，一次性投入少，在原有工藝布局下改造方便，操作簡(jiǎn)單，并且在節(jié)能方面也具有有利的條件，所以在此次新國(guó)標(biāo)實(shí)施前，較多企業(yè)首選的改造方案即為超高溫殺菌。

2.3.1 超高溫殺菌設(shè)備原理及參數(shù)

目前，普遍采用的超高溫殺菌設(shè)備為管式換熱器，此換熱器屬于非直接接觸式換熱器。其主體結(jié)構(gòu)由換熱段和加熱段2 部分組成。換熱段為套管式換熱器，加熱段由加熱筒和其中的加熱盤(pán)管構(gòu)成[1]。

物料經(jīng)前期的熱交換等過(guò)程后，首先進(jìn)入超高溫殺菌器的換熱段，與加熱段出來(lái)的物料進(jìn)行換熱以提升溫度。這也是殺菌器節(jié)能的一個(gè)方面。然后物料再進(jìn)入到加熱段，完成物料的殺菌過(guò)程。加熱段出來(lái)的物料與進(jìn)入殺菌器的物料換熱之后，進(jìn)入后序的蒸發(fā)濃縮工序[2]。如果采用殺菌溫度115 ℃進(jìn)行殺菌，當(dāng)進(jìn)入殺菌器的物料溫度在72～74 ℃時(shí)，經(jīng)超高溫完成換熱、殺菌后，出口溫度一般在90～94 ℃之間。控制物料流量在7～8.2 t/h，可保證物料在超高溫加熱段的停留時(shí)間為4～8 s，在整個(gè)超高溫設(shè)備內(nèi)停留時(shí)間為22～28 s。停留時(shí)間隨著流量的變化而變化，所以超高溫設(shè)備的清洗尤為重要。當(dāng)連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，CIP清洗和AIC清洗都要制定合理的清洗規(guī)程，以保證清洗效果，否則管壁掛垢將造成管徑變化而影響物料流量，同時(shí)影響熱傳遞的效果。

2.3.2 超高溫殺菌工藝參數(shù)選擇

超高溫殺菌工藝一般采用的殺菌時(shí)間為4～8 s，但殺菌溫度在不同的企業(yè)之間存在一定差異。因殺菌溫度一方面決定最終產(chǎn)品的菌落總數(shù)情況，另一方面也直接影響產(chǎn)品蛋白質(zhì)變性的程度，同時(shí)也要符合盡量節(jié)能的要求，所以選擇最佳的殺菌溫度，對(duì)乳粉生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。本文在一定的限定條件下，進(jìn)行了不同殺菌溫度的實(shí)驗(yàn)，確定了超高溫殺菌工藝的參數(shù)。

（1）限制條件

生牛乳菌落總數(shù)為2×106CFU/mL；生牛乳用量為4.0～4.5 t/t奶粉；其它原料菌落總數(shù)<1 000 CFU/g；殺菌段物料流量不7.0～8.2 t/h（保證殺菌時(shí)間4～8 s）。

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)論

殺菌溫度在103～108 ℃之間時(shí)，產(chǎn)品蛋白質(zhì)變性程度較小，沖調(diào)后肉眼可看到個(gè)別蛋白質(zhì)變性后的白點(diǎn)，產(chǎn)品菌落總數(shù)平均值在500～900 CFU/g之間。但在實(shí)驗(yàn)的多組數(shù)據(jù)中，約10%的幾率出現(xiàn)產(chǎn)品菌落總數(shù)>1 000 CFU/g的情況，也就是說(shuō)此殺菌溫度范圍不能保證產(chǎn)品的菌落總數(shù)完全達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

殺菌溫度在110～115 ℃之間時(shí)，部分產(chǎn)品存在蛋白質(zhì)變性的問(wèn)題，但經(jīng)過(guò)配方改良，此問(wèn)題可以得到解決，不會(huì)影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。產(chǎn)品菌落總數(shù)平均值在300～700 CFU/g之間，未出現(xiàn)超過(guò)1 000 CFU/g的情況，可以保證最終產(chǎn)品菌落總數(shù)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

殺菌溫度在120 ℃時(shí)，產(chǎn)品蛋白質(zhì)變性的程度增大，菌落總數(shù)基本可以控制在200 CFU/g以?xún)?nèi)，數(shù)值較低，但蒸汽消耗量增大，成本升高。

從以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出，企業(yè)可根據(jù)本企業(yè)的技術(shù)要求和產(chǎn)品定位，選擇殺菌溫度范圍在110～115 ℃之間，以保證產(chǎn)品菌落總數(shù)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)又兼顧產(chǎn)品溶解性和耗能等方面的因素，既保證產(chǎn)品質(zhì)量，又達(dá)到節(jié)約成本的目的。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，食品安全問(wèn)題已越來(lái)越受到廣大消費(fèi)者的關(guān)注。生產(chǎn)安全、健康、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品是食品生產(chǎn)企業(yè)賴(lài)以生存的基礎(chǔ)。對(duì)于嬰幼兒配方乳粉生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)更是尤為重要。對(duì)于濕法工藝的嬰幼兒配方乳粉生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，殺菌工序更是重中之重，這是保證終產(chǎn)品合格的一個(gè)關(guān)鍵工序。選擇適合生產(chǎn)條件的殺菌方式對(duì)產(chǎn)品感官指標(biāo)、微生物指標(biāo)、資金投入、成本控制等多方面都有重要的影響。本文是筆者在多年從事嬰幼兒配方乳粉的生產(chǎn)管理過(guò)程中總結(jié)出來(lái)的經(jīng)驗(yàn)，僅供同行業(yè)者參考和借鑒。

[1]張和平，張列兵.現(xiàn)代乳品工業(yè)手冊(cè). 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2005.

[2]楊同舟，于殿宇.食品工程原理. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2001.

[3]陸振曦，陸守道.食品機(jī)械原理與設(shè)計(jì). 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，1996.