一種快速冷卻凝固型酸奶的裝置及其應(yīng)用效果

馬勇，吳娟，陳寶軍，宋立華

(1.大連冰山菱設(shè)速凍設(shè)備有限公司，遼寧 大連 116033；2.上海交通大學(xué) 食品科學(xué)與工程系；上海 200240 )

0 引 言

由于乳酸菌可使蛋白質(zhì)發(fā)生部分降解，形成預(yù)消化狀態(tài)，且能抑制腸道內(nèi)有害菌，促進(jìn)有益菌的活動(dòng)，解決乳糖不耐癥等作用。因此，酸奶深受廣大群眾喜愛。

酸奶分為凝固型和攪拌型，其中凝固型酸奶是發(fā)酵過程直接在零售容器中進(jìn)行的酸乳制品。在凝固型酸奶的加工工藝中，若各環(huán)節(jié)工藝條件控制不當(dāng)，將會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題。目前，就凝固型酸奶的品質(zhì)管理和質(zhì)量控制方面，針對(duì)配方及發(fā)酵工藝的研究較多[1,2]，發(fā)酵后冷卻速度對(duì)酸奶品質(zhì)的影響研究較少。事實(shí)上，酸奶發(fā)酵后的溫度仍適合于乳酸菌生長(zhǎng),若不及時(shí)降溫，會(huì)影響成品的酸度與口感。目前，凝固型酸奶發(fā)酵后冷卻大多是在冷藏庫(kù)中完成[3-4]。本研究主要對(duì)比普通冷藏庫(kù)及快速冷卻裝置對(duì)酸奶品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

供試凝固型酸奶為上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院食品工程與質(zhì)量研究室自制酸奶。

產(chǎn)品1,125 g/杯裝 (包裝采用塑料杯)；產(chǎn)品2,480 g/盒裝 (包裝采用紙盒)；全脂乳粉(雀巢奶粉)、白砂糖市購(gòu)、乳酸菌市購(gòu)。

超凈工作臺(tái)(BHC-1300IIB2)；恒溫干燥箱(DGG-9140A)；培養(yǎng)箱(FYL-YS-280L)；高壓蒸汽消毒器(DYML-S50A-3)；pH計(jì)(METTLER-SG2)。

1.2 方法

1.2.1 乳酸菌的活化

脫脂乳、蔗糖+蒸餾水→攪拌均勻后煮沸并降溫至42℃→115℃煮沸30 min→過濾→降溫至42℃→迅速接種乳酸菌液→42℃水浴保持→冷卻至室溫后迅速移人冰箱備用。

1.2.2 凝固型酸奶的生產(chǎn)工藝

原料乳→預(yù)處理→配料(加糖、穩(wěn)定劑)→預(yù)熱(55～65 ℃)→均質(zhì)(15.0～16.0 MPa)→殺菌→冷卻(42 ℃左右)→接種發(fā)酵劑→灌裝→發(fā)酵→冷卻→冷藏。

1.2.2 冷卻方法

將杯裝及盒裝凝固型酸奶分別置于-1～0℃冷藏庫(kù)及快速冷卻裝置中完成冷卻過程。

1.2.3 各指標(biāo)檢測(cè)方法

降溫曲線測(cè)定采用熱電偶進(jìn)行 (T&D，TR-52)；凝固型酸乳酸度用酸度計(jì)直接測(cè)定；乳酸菌計(jì)數(shù)按照國(guó)標(biāo)GB19302-2003進(jìn)行操作。

1.2.4 組織試味

對(duì)不同冷卻方式處理后冷藏24 h的酸奶進(jìn)行分組編號(hào)。組織具有代表性和品嘗經(jīng)驗(yàn)的員工、專業(yè)人員(n=30)進(jìn)行口味喜好度測(cè)試。試味時(shí)要求品評(píng)人員對(duì)產(chǎn)品的酸味進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)詞為“較甜”、“酸度適當(dāng)”及“較酸”，然后對(duì)30名評(píng)價(jià)員的結(jié)果進(jìn)行頻數(shù)統(tǒng)計(jì)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用EXCEL 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié) 果

圖1所示為實(shí)驗(yàn)所使用吹風(fēng)式冷卻裝置外形及結(jié)構(gòu)圖，裝置由蒸發(fā)器、風(fēng)機(jī)、密封外罩、卷簾門、架體、風(fēng)道、溫度傳感器、電控柜等零部件組成。蒸發(fā)器置于架體上方，蒸發(fā)器的作用是帶走待冷卻品的熱量，空氣密封外罩的作用是密封貨箱與風(fēng)道間的縫隙。冷卻設(shè)備運(yùn)行時(shí)空氣流經(jīng)蒸發(fā)器與載冷劑進(jìn)行充分換熱后降溫，利用密封裝置，強(qiáng)制冷空氣以高速流經(jīng)帶孔紙箱或塑料箱中的待冷卻產(chǎn)品，產(chǎn)品與冷空氣得到充分換熱，使產(chǎn)品快速冷卻降溫(如圖2所示)。卷簾門的作用是當(dāng)貨箱高度不足時(shí)起密封作用，避免產(chǎn)品只裝一部分時(shí)冷卻效率降低。裝置適合酸奶等箱裝小包裝食品以多箱貨物排列成整排或半排等方式進(jìn)行快速冷卻，分為三個(gè)冷卻單元，每個(gè)冷卻單元一次處理酸奶量550～950 kg，可獨(dú)立工作。風(fēng)機(jī)共同作用強(qiáng)制冷卻單元和庫(kù)房?jī)?nèi)的空氣充分循環(huán)。在一個(gè)冷卻車間內(nèi)，可以根據(jù)產(chǎn)量需要，將多個(gè)裝置進(jìn)行排列。

圖1 酸奶冷卻裝置的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)

實(shí)驗(yàn)分別將杯裝酸奶和盒裝酸奶分別置于冷卻裝置和普通冷藏庫(kù)中，熱電偶埋放于酸奶中心進(jìn)行測(cè)溫，如圖3所示，使用冷風(fēng)設(shè)備后，酸奶的降溫速度均快于普通冷庫(kù)，其中由于杯裝酸奶由于體積較小，降溫速度快于盒裝酸奶，40 min即可將溫度降至13度，2 h即降至5℃左右；盒裝酸奶也可以在100～120 min內(nèi)溫度可降至10℃左右，可以較好地終止發(fā)酵過程，防止酸奶的過度酸化。

圖2 冷卻裝置工作原理

圖3 發(fā)酵后不同冷卻方式下酸奶溫度的變化

圖4 不同冷卻方式對(duì)發(fā)酵后酸奶中乳酸菌數(shù)的影響

圖4 為不同冷卻方式對(duì)發(fā)酵后酸奶中乳酸菌數(shù)的影響。由圖中可以看出發(fā)酵后冷卻前，乳酸菌數(shù)為(19～23)×109mL-1，不同方式冷卻后24 h，冷風(fēng)設(shè)備冷卻后酸奶中乳酸均屬為(22～24)×109mL-1，其中冷風(fēng)裝置冷卻后杯裝酸奶中乳酸菌數(shù)為24×109mL-1，而普通冷庫(kù)冷卻后24 h，杯裝酸奶的乳酸菌數(shù)為33×109mL-1。這是由于發(fā)酵后冷風(fēng)裝置中酸奶的溫度短時(shí)間內(nèi)(1 h)內(nèi)即下降至5～12℃，而保加利亞乳桿菌與嗜熱鏈球菌的最低生長(zhǎng)溫度分別為22℃和20℃，當(dāng)溫度降至10℃以下時(shí)，乳酸菌的生長(zhǎng)活力很低，5℃左右時(shí)，酸奶的酸度變化就已經(jīng)很微小了[5]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明凝固型酸奶發(fā)酵后在冷風(fēng)裝置中快速冷卻可及時(shí)有效終止發(fā)酵過程。

酸奶的酸度是評(píng)價(jià)酸奶品質(zhì)的重要指標(biāo)。圖5為不同方式冷卻后酸奶pH值的變化，由圖中可以看出發(fā)酵結(jié)束后酸奶的pH值為4.6～4.65，置于冷風(fēng)裝置中快速冷卻的杯裝酸奶和盒裝酸奶24 h的pH值分別為4.57和4.55；而普通冷庫(kù)中冷卻的杯裝酸奶及盒裝酸奶的pH值分別為4.40和4.39，低于快速冷卻裝置中酸奶的pH值，表明由于發(fā)酵溫度相對(duì)較高，在普通冷藏庫(kù)中冷卻降溫速度較慢，乳酸菌在短時(shí)間內(nèi)會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，導(dǎo)致發(fā)酵后酸奶的過度酸化。冷風(fēng)裝置中迅速冷卻酸奶,可及時(shí)防止產(chǎn)酸過度。

圖5 不同方式冷卻后酸奶pH值的變化

圖6 不同方式冷卻后酸奶酸度的感官評(píng)價(jià)

圖6為30名評(píng)判員對(duì)發(fā)酵后不同冷卻方式處理的酸奶的酸度進(jìn)行評(píng)價(jià)的感官實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由圖中可以看出，冷風(fēng)冷卻的杯裝及盒裝酸奶獲得“酸度適當(dāng)”的評(píng)價(jià)人數(shù)多于普通冷庫(kù)冷卻，與pH值的檢測(cè)結(jié)果相一致。說明冷卻速度的快慢對(duì)酸奶的食用品質(zhì)有一定的影響。

3 討 論

凝固型酸奶除了要求有良好的凝固狀態(tài)外,酸甜適口是其主要的風(fēng)味要求和重要的感官質(zhì)量指標(biāo)。酸度過高的產(chǎn)品,其風(fēng)味和口感往往不佳,很難被消費(fèi)者接受。因此，酸度控制是酸奶生產(chǎn)企業(yè)最為關(guān)注的問題之一[6]。

酸度過高除降低接種量，降低發(fā)酵溫度外，及時(shí)終止發(fā)酵，控制發(fā)酵時(shí)產(chǎn)酸過度，并及時(shí)冷藏使其產(chǎn)香也是重要的措施之一。事實(shí)上，冷卻速度與貯存溫度對(duì)酸奶質(zhì)量的影響是酸奶生產(chǎn)的重要工序之一。

發(fā)酵后的冷卻過程可分為四個(gè)階段：第一階段是從40～43℃下降到33～37℃，這是為了有效降低乳酸菌的增殖速度；第二階段從33～37℃降低到18～20℃，主要目的是阻止乳酸菌的生長(zhǎng)；第三階段從18～20℃降低到10～12℃，可有效降低乳酸發(fā)酵的速度；第四階段是指從10～12℃降低到0～5℃。酸奶中所含的保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌最低生長(zhǎng)溫度分別是22℃和20℃，因此，發(fā)酵結(jié)束，將酸奶從發(fā)酵室中取出，需盡快將其冷卻到10℃以下，使酸奶中的乳酸菌停止生長(zhǎng)，以避免后發(fā)酵過程造成酸奶酸度過高而影響口感。

本實(shí)驗(yàn)所使用的冷卻裝置可在高品質(zhì)酸奶生產(chǎn)工藝中的快速冷卻階段使用，其能夠在120到180 min內(nèi)將裝箱后不同規(guī)格的酸奶，均勻地從40℃左右降低到(5±2)℃，不但可以穩(wěn)定酸奶中活性乳酸菌數(shù)量，保持酸奶的營(yíng)養(yǎng)，提高酸奶的食用品質(zhì)，還能有效提高酸奶冷卻加工的效率，大幅縮短加工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。該裝置在達(dá)能公司的酸奶工廠得到實(shí)際應(yīng)用，效果良好。

[1]余飛，陳云霞.凝固型酸奶的發(fā)酵制作工藝研究[J].糧油食品科技，2013，21(1)：70-74.

[2]單春會(huì)，肖睿，金德勇，等.普通凝固型酸奶的工藝及質(zhì)量控制[J].食品研究與開發(fā)，2004，25(2)：62-64.

[3]劉敦艷，李雙霞.酸奶的生產(chǎn)現(xiàn)狀及影響酸奶質(zhì)量的主要因素[J].中國(guó)乳業(yè)，2005(8)：50-53.

[4]潘越博.凝固型酸奶質(zhì)量控制措施[J].中國(guó)乳業(yè)，2010(4)：96-97.

[5]閻軍勝.生產(chǎn)凝固型酸奶的質(zhì)量控制[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2006(5)：36-37.

[6]肖英.酸奶制品的酸度控制[J].中國(guó)食品添加劑，2009(4)：150-154.