乳飲料線熱灌裝生產(chǎn)殺菌型濃縮酸奶關(guān)鍵加工技術(shù)

徐顯睿 ，楊洪來 ，李翠鳳 ，夏文洋，陳政言，張?zhí)m威

1.青島根源生物技術(shù)集團(tuán)有限公司食品實(shí)驗(yàn)室（青島 266000）；2.青島諾和諾康實(shí)業(yè)有限公司（青島 266000）；3.中國(guó)海洋大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院（青島 266000）

酸奶營(yíng)養(yǎng)豐富，具有促進(jìn)消化、緩解乳糖不耐癥、抑制腸道致病菌、增強(qiáng)免疫力等健康功效[1-3]。但低溫酸奶保質(zhì)期短，需冷鏈運(yùn)輸，而殺菌型酸奶不受冷鏈限制，口感與低溫酸奶相近，保質(zhì)期可在180 d，銷售半徑大，因此近年殺菌型酸奶市場(chǎng)得到快速的發(fā)展[4-5]。殺菌型酸奶，如光明莫斯利安、蒙牛純甄等長(zhǎng)期作為快消品直接面對(duì)終端的消費(fèi)群體，同時(shí)最近幾年以喜茶、奈雪茶為代表的高端、時(shí)尚、享受型新式茶飲連鎖體系的崛起，殺菌型酸奶逐漸作為中間配料與各類濃縮果汁、果醬、糖漿等調(diào)配使用，這就對(duì)生產(chǎn)殺菌型酸奶的普遍性、穩(wěn)定性和成本有更高的需求。

傳統(tǒng)殺菌型酸奶采用一次配料，經(jīng)發(fā)酵、低溫?zé)o菌灌裝制成利樂包或鉆石包的產(chǎn)品形式，因此對(duì)無菌罐、無菌灌裝機(jī)、潔凈環(huán)境要求極高，在此設(shè)備條件其穩(wěn)定體系破壞小，酸奶具有較好的質(zhì)量保證，并且有研究人員持續(xù)對(duì)殺菌型酸奶的技術(shù)和工藝進(jìn)行改進(jìn)。劉媛等[6]采用二次復(fù)配穩(wěn)定劑方式延長(zhǎng)酸奶貨架期，沈玲[7]對(duì)酸奶后殺菌工藝進(jìn)行優(yōu)化來提高產(chǎn)品質(zhì)量，康曉靜等[8]在缺少無菌罐配備條件下通過二次混料工藝提高酸奶品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本。但以上均基于在酸奶生產(chǎn)線或乳飲料線配備無菌罐或無菌灌裝機(jī)條件下進(jìn)行技術(shù)工藝優(yōu)化，且為低溫灌裝，包材需無菌，因此生產(chǎn)設(shè)備投資大，產(chǎn)品成本高，限制殺菌型酸奶作為原料在茶飲連鎖和餐飲體系等新消費(fèi)渠道中的應(yīng)用。

殺菌型濃縮酸奶糖酸度是傳統(tǒng)酸奶的2～3倍，酸度140～200 °T，為凝固型酸奶形式，保質(zhì)期150 d，稀釋飲用或直接調(diào)配可顯著降低成本，適應(yīng)新渠道產(chǎn)品訴求。此外生產(chǎn)全部采用乳飲料線，無需無菌罐和無菌灌裝機(jī)，熱灌裝成PET瓶再采用隧道噴淋殺菌，因此需更高標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品穩(wěn)定體系。試驗(yàn)重點(diǎn)研究采用乳飲料線生產(chǎn)殺菌型濃縮酸奶的技術(shù)和工藝，以期為中小型乳企和飲料企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

脫脂奶粉，新西蘭恒天然公司；稀奶油，上海雀巢有限公司；乙?；矸哿姿狨?，法國(guó)羅蓋特公司；羧甲基纖維素鈉、果膠、瓊脂、白砂糖、雙乙酰酒石酸單雙甘油酯、乳酸、檸檬酸鈉，食品級(jí)，市售；菌種，丹尼斯克（中國(guó)）有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TAX-XT2i質(zhì)構(gòu)分析儀，英國(guó)Stable Micro Systems公司；DV-Ⅱ黏度計(jì)，美國(guó)BROOKFIELD公司；CX31雙筒電光顯微鏡，日本OLYMPUS公司；AH-BASIC高壓均質(zhì)機(jī)，加拿大ATS公司；1-7離心機(jī)，德國(guó)Sigma公司。

1.3 方法

1.3.1 一次配料工藝產(chǎn)品狀態(tài)測(cè)試

按配方稱取脫脂奶粉、稀奶油、乙?；矸哿姿狨ィ铀芙猓?5 ℃，20 min）。按配方稱取果膠、瓊脂、白砂糖、雙乙酰酒石酸單雙甘油酯、檸檬酸鈉，加水溶解（85 ℃），剪切40 min后與還原奶混合、定容，均質(zhì)（60～62 ℃，18～20 MPa），殺菌（95 ℃，5 min），冷卻接種，發(fā)酵酸度至140 °T，破乳，熱灌裝至PET瓶，經(jīng)隧道噴淋殺菌（80～85 ℃，≥16 min），25 ℃放置24 h后按1.3.7中方法測(cè)定黏度、持水性、質(zhì)構(gòu)和感官評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.3.2 二次配料工藝產(chǎn)品狀態(tài)測(cè)試

按配方稱取脫脂奶粉、部分白砂糖、稀奶油，加水溶解（55 ℃，20 min），均質(zhì)（60～65 ℃，20～25 MPa），殺菌（95 ℃，5 min），冷卻接種，發(fā)酵至160～180 °T破乳待用。按配方稱取羧甲基纖維素鈉（CMC）、果膠、瓊脂、剩余白砂糖、雙乙酰酒石酸單雙甘油酯，加水溶解（85 ℃，40 min），再將乙?；矸哿姿狨ト芙猓?5 ℃，15 min），與酸奶混合均勻后加入乳酸調(diào)整酸度至140 °T，均質(zhì)，熱灌裝至PET瓶，經(jīng)隧道噴淋殺菌（80～85 ℃，≥16 min），25℃放置24 h后按1.3.7中方法測(cè)定黏度、持水性、質(zhì)構(gòu)和感官評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.3.3 不同均質(zhì)溫度對(duì)穩(wěn)定體系影響

按1.3.2中工藝，均質(zhì)溫度分別為58，60，62和65℃，均質(zhì)壓力為20 MPa，按1.3.7中方法測(cè)定淀粉顆粒狀態(tài)。

1.3.4 不同均質(zhì)壓力對(duì)穩(wěn)定體系影響

按1.3.2中工藝，均質(zhì)溫度為60 ℃，均質(zhì)壓力分別為15，20和25 MPa，按1.3.7中方法測(cè)定淀粉顆粒狀態(tài)。

1.3.5 不同熱灌裝殺菌溫度對(duì)穩(wěn)定體系影響

按1.3.2中工藝，均質(zhì)條件為60 ℃，15 MPa，巴氏殺菌溫度分別為80，85，90和95 ℃，按1.3.7中方法測(cè)定1.3.7中黏度、持水性。

1.3.6 不同隧道噴淋殺菌參數(shù)對(duì)質(zhì)構(gòu)的影響

按1.3.2中工藝，均質(zhì)條件為60 ℃，15 MPa，巴氏殺菌溫度為90～95 ℃，不同隧道噴淋殺菌參數(shù)如表1所示。按1.3.7中方法分別測(cè)定放置0 h和24 h（25 ℃）產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)。

表1 隧道噴淋殺菌工藝參數(shù)

1.3.7 產(chǎn)品狀態(tài)測(cè)定

1) 黏度測(cè)定。采用BROOKFIELD DV-Ⅱ黏度計(jì)測(cè)定產(chǎn)品黏度。測(cè)定條件：63 s轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速5 r/min，測(cè)定時(shí)間10 s。

2) 持水率測(cè)定。測(cè)定方法按參考文獻(xiàn)[9]方法。持水率按式（1）計(jì)算。

3) 淀粉顆粒狀態(tài)測(cè)定。測(cè)定方法按參考文獻(xiàn)[10-11]方法。

4) 質(zhì)構(gòu)測(cè)定。采用TAX-XT2i質(zhì)構(gòu)分析儀測(cè)定產(chǎn)品硬度、稠度、黏聚性。測(cè)定條件：選用A/BE探頭，壓力盤直徑35 mm。設(shè)置參數(shù)：下降速度1.0 mm/s，測(cè)試速度1.0 mm/s，提升速度10.0 mm/s，測(cè)試深度30 mm，記錄整個(gè)過程中所需應(yīng)力。探入過程中的最大峰值為硬度，探頭上行的負(fù)峰值為黏聚性，曲線正峰面積為稠度。

5) 感官評(píng)定。25 ℃放置24 h和150 d，選擇10名具有感官評(píng)定經(jīng)驗(yàn)的食品專業(yè)人員進(jìn)行評(píng)分，方法如表2中所示。

表2 感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用OriginPro 8.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配料工藝產(chǎn)品狀態(tài)測(cè)試結(jié)果

由表3可知，采用乳飲料線按一次配料和二次配料兩種工藝加工產(chǎn)品的狀態(tài)在黏度、持水率、質(zhì)構(gòu)特性和感官評(píng)定方面具有顯著的差異性。在黏度、硬度、稠度和黏聚性方面，二次配料酸奶黏度為4 760 mPa·s、硬度為101.31 g、稠度為2 846.18 g·s、黏聚性為65.87 g，其狀態(tài)趨近于攪拌型酸奶，具有較高的黏稠度，各指標(biāo)均顯著高于一次配料工藝。經(jīng)感官評(píng)價(jià)，一次配料加工產(chǎn)品表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)分層、析水嚴(yán)重、風(fēng)味平淡、口感粗糙，存在質(zhì)量問題。二次配料產(chǎn)品結(jié)構(gòu)均勻，細(xì)膩，黏稠度高，風(fēng)味濃郁，穩(wěn)定性好。此外，兩者的持水率指標(biāo)分別為65.7%和81.6%，差異性顯著。持水率代表產(chǎn)品凝膠的強(qiáng)度，持水率低說明乳清析出敏感程度高，穩(wěn)定的凝膠體系易破碎[12]。

表3 不同配料工藝產(chǎn)品狀態(tài)測(cè)試結(jié)果

影響濃縮酸奶質(zhì)量與品質(zhì)差異性的主要因素為殺菌強(qiáng)度和穩(wěn)定劑。傳統(tǒng)殺菌酸奶主要以果膠為穩(wěn)定體系，配備無菌回流罐或無菌灌裝機(jī)的條件，殺菌強(qiáng)度一般為64～80 ℃，20～30 s[13-14]。劉媛等[6]研究表明在果膠體系，殺菌強(qiáng)度≥90 ℃，30 s使酸奶粗糙甚至蛋白變性?？禃造o等[8]在沒有無菌回流罐情況下，以果膠-CMC為穩(wěn)定體系采用二次配料工藝將殺菌強(qiáng)度提高至115 ℃，5 s無菌灌裝可以保證酸奶品質(zhì)。研究表明果膠-CMC體系對(duì)酸奶黏稠度和持水率貢獻(xiàn)最大，熱穩(wěn)定性更好，可降低高溫處理產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)的損失[15-16]，與試驗(yàn)結(jié)果一致。但用乳飲料線熱灌裝酸奶，殺菌強(qiáng)度高于現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道水平，因此需進(jìn)一步優(yōu)化對(duì)穩(wěn)定體系有關(guān)鍵影響的均質(zhì)、殺菌工藝并考察酸奶狀態(tài)。

2.2 不同均質(zhì)溫度對(duì)穩(wěn)定體系影響測(cè)試結(jié)果

由圖1可知，58 ℃、60 ℃均質(zhì)前有少量淀粉膨脹，顏色較深，說明其沒有充分糊化，均質(zhì)后顆粒大小變化不大；62 ℃時(shí)多數(shù)淀粉顆粒顏色變淺，顆粒變大，均質(zhì)后破碎的顆粒顯著增多；65 ℃時(shí)更多的淀粉顆粒進(jìn)一步膨脹變大，均質(zhì)后淀粉顆?；径计扑椤Ｒ虼嗽?0～65 ℃，溫度越高，均質(zhì)后淀粉破碎越多，58～60 ℃淀粉完整性較好。淀粉結(jié)構(gòu)完整經(jīng)殺菌后充分糊化，顯著增加酸奶黏度，防止乳清析出，提高穩(wěn)定性[17]。

圖1 不同均質(zhì)溫度均質(zhì)前后淀粉顆粒狀態(tài)

2.3 不同均質(zhì)壓力對(duì)穩(wěn)定體系影響測(cè)試結(jié)果

由圖2可知，隨著均質(zhì)壓力逐漸增大，淀粉碎片顯著增多。20～25 MPa，淀粉顆粒破碎較多，因此均質(zhì)壓力控制在15 MPa，淀粉完整性好。

圖2 不同均質(zhì)壓力淀粉顆粒狀態(tài)

2.4 不同熱灌裝殺菌溫度對(duì)穩(wěn)定體系影響測(cè)試結(jié)果

由圖3可知，隨著殺菌強(qiáng)度增加，黏度和持水率指標(biāo)均呈下降趨勢(shì)。殺菌溫度80 ℃，黏度和持水率達(dá)到最大值，分別為5 230 mPa·s和86.5%。殺菌溫度85～95 ℃，持水率變化不顯著，在79.2%～81%，說明穩(wěn)定體系均較好；黏度損失顯著，在4 193～5 183 mPa·s范圍，但在90～95 ℃，黏度變化不明顯。

圖3 不同殺菌溫度對(duì)黏度和持水率影響結(jié)果

不同強(qiáng)度熱殺菌處理使酸奶的黏度和結(jié)構(gòu)性質(zhì)不同。徐夢(mèng)夢(mèng)等[18]研究發(fā)現(xiàn)采用85 ℃熱處理的酸奶質(zhì)地堅(jiān)硬，而95 ℃熱處理酸奶的觸變現(xiàn)象更明顯，表現(xiàn)為口感柔和細(xì)膩，流變性好，且儲(chǔ)存期黏度變化量最小，穩(wěn)定性及復(fù)合黏度均高于其他殺菌強(qiáng)度處理的酸奶。因此從乳飲料線生產(chǎn)的染菌風(fēng)險(xiǎn)、調(diào)配應(yīng)用的便利性方面考慮，90～95 ℃熱處理使酸奶呈現(xiàn)中等黏度，為最優(yōu)參數(shù)。

2.5 不同隧道噴淋殺菌參數(shù)對(duì)質(zhì)構(gòu)影響的測(cè)試結(jié)果

由表4可以看出，殺菌條件50 Hz和35 Hz，放置0 h和24 h酸奶在硬度、稠度、黏聚性方面差異性不明顯，但相同殺菌條件下，放置0 h和24 h酸奶質(zhì)構(gòu)差異顯著。50 Hz條件放置24 h，酸奶硬度、稠度和黏聚性指標(biāo)顯著升高，與30 Hz條件放置24 h質(zhì)構(gòu)變化趨勢(shì)一致，這是由殺菌強(qiáng)度和降溫段的時(shí)間差異導(dǎo)致的。

表4 不同隧道噴淋殺菌參數(shù)對(duì)質(zhì)構(gòu)影響的測(cè)試結(jié)果

由表1可知，殺菌條件50 Hz（80～85 ℃，19.3 min）的殺菌強(qiáng)度高于35 Hz（80 ℃，22 min），而降溫段的時(shí)間（60～25 ℃）分別為22.8和26 min。兩者在隧道噴淋殺菌完成后產(chǎn)品溫度均在35～40 ℃，在此溫度范圍內(nèi)，果膠-瓊脂體系沒有完全形成凝膠結(jié)構(gòu)，酸奶呈流體性狀，而25 ℃放置24 h體系全部轉(zhuǎn)化為凝膠結(jié)構(gòu)，使酸奶形成特有的堆砌感，但50 Hz殺菌強(qiáng)度使酸奶稠厚度損失變大，質(zhì)構(gòu)指標(biāo)略低于30 Hz水平。

25 Hz條件在0 h和24 h硬度、稠度和黏聚性差異不顯著，這是因?yàn)?5 Hz降溫段時(shí)間（60～25 ℃）為49 min，從開始降溫至結(jié)束的時(shí)間，可充分將產(chǎn)品溫度降至25 ℃，果膠和瓊脂在此溫度下全部形成凝膠，后熟24 h前后質(zhì)構(gòu)指標(biāo)基本一致，也表明25 Hz殺菌條件可使酸奶快速形成穩(wěn)定的凝膠狀態(tài)。

2.6 酸奶25 ℃放置穩(wěn)定性觀察

由表5可以看出，熱灌裝后酸奶在25 ℃放置150 d的黏度、風(fēng)味、口感、結(jié)構(gòu)狀態(tài)無明顯變化，末期有輕微的析水，但口感細(xì)膩，無不良風(fēng)味產(chǎn)生。

表5 25 ℃放置穩(wěn)定性觀察結(jié)果

3 結(jié)論

以果膠-CMC穩(wěn)定體系通過二次配料，均質(zhì)溫度60～62 ℃，均質(zhì)壓力15 MPa，殺菌溫度90～95 ℃，隧道噴淋殺菌降溫段60—30—25 ℃時(shí)間分別為6.2，20.6和14.1 min，按上述工藝熱灌裝生產(chǎn)酸奶可快速形成凝膠結(jié)構(gòu)，酸奶狀態(tài)細(xì)膩、黏度適中、奶香濃郁，25℃下放置5個(gè)月酸奶結(jié)構(gòu)及口感相對(duì)穩(wěn)定。

與酸奶短時(shí)間內(nèi)形成凝膠狀有關(guān)的因素為高酯果膠和瓊脂。除穩(wěn)定蛋白的作用，凝膠性是高酯果膠重要的性質(zhì)。濃縮酸奶pH在3.3±0.1范圍，有研究表明高脂果膠在2.8≤pH≤3.5體系下，凝膠硬度、黏稠性受果膠鏈間、鏈上酰胺基團(tuán)靜電相互作用而顯著提高[19]，并且其蔗糖濃度較高，低pH也符合高酯果膠快速凝膠的條件[20-21]。此外，瓊脂最重要的作用是僅通過降低水溶液的溫度就能形成可逆的凝膠狀態(tài)，且凝膠具有滯后性，這是其優(yōu)于其他凝膠劑的顯著特性[22]。瓊脂凝膠溫度在32～43 ℃[23]，當(dāng)溫度降低時(shí)，瓊脂溶液中交替延展的螺旋結(jié)構(gòu)相連形成緊湊有序的螺旋狀，并快速聚合形成凝膠結(jié)構(gòu)[24]。

研究采用乳飲料線熱灌裝加工殺菌型濃縮酸奶，并在隧道降溫段使料液快速形成凝膠狀態(tài)，在生產(chǎn)技術(shù)和酸奶新品形式方面進(jìn)行創(chuàng)新，填補(bǔ)了行業(yè)空白，降低了生產(chǎn)成本，具有較大市場(chǎng)應(yīng)用潛力。