1.概述

灭菌乳可分为保持灭菌乳和超高温灭菌乳,保持灭菌乳是指物料在密封容器内被加热到至少110℃,保持15~40 min,经冷却后制成的产品。为了进一步改善产品的感官质量,现采用二段式灭菌即二次灭菌方法生产保持灭菌乳。所谓二次灭菌,就是将牛乳先经过超高温瞬时处理之后再灌装、封合,然后在高压灭菌釜内进行保持灭菌。因为先进行了高温瞬时处理,保持灭菌的条件就可相对较温和,从而提高了产品的感官质量。超高温灭菌乳是指物料在连续流动的状态下通过热交换器加热,经135℃以上不少于1 s的超高温瞬时灭菌(以完全破坏其中可以生长的微生物和芽孢)以达到商业无菌水平,然后在无菌状态下灌装于无菌包装容器中的产品。超高温灭菌(UHT)的出现,大大改善了灭菌乳的特性,不仅使产品的色泽和风味得到了改善,而且提高了产品的营养价值。

灭菌乳并非指产品绝对无菌,而是指产品达到商业无菌状态,即不含危害公共健康的致病菌和毒素;不含任何在产品贮存运输及销售期间能繁殖的微生物;在产品有效期内保持质量稳定和良好的商业价值,不变质。

2.UHT灭菌乳加工的工艺及控制要求

UHT灭菌乳的生产工艺流程:

原料乳验收→预处理→超高温灭菌→无菌平衡贮罐→无菌灌装→灭菌乳

(1)原料乳的验收

乳蛋白的热稳定性对灭菌乳的加工相当重要,因为它直接影响到UHT系统的连续运转时间和灭菌情况。可通过酒精试验测定乳蛋白的热稳定性,一般具有良好热稳定性的牛乳至少要通过75%酒精试验。

(2)预处理

灭菌乳加工中的预处理,即净乳、冷却、贮乳、标准化等技术,要求同巴氏杀菌乳。

(3)超高温灭菌

UHT乳加热方式,有直接加热式、板式间接加热式和管式间接加热式几种。

①板式加热系统。

超高温灭菌板式加热系统应能承受较高的内压,所以系统中的垫圈必须能耐高温和高压,其造价比低温板式换热系统昂贵。垫圈材料的选择要使其与不锈钢板的黏合性越小越好,这样能防止垫圈与板片之间发生黏合,从而便于拆卸和更换。

每片传热面上制造多个突起的接触点,起到板片中间的相互机械支撑作用,同时形成流体通道,增加流体的湍动性和整个片组的强度。防止热交接器系统内的高压导致不锈钢板片的变形和弯曲。

②管式热交换器。(www.daowen.com)

超高温系统的管式热交换器包括两种类型,即中心套管式热交换器和壳管式热交换器。中心套管式热交换器是将2个或3个不锈钢管以同心的形式套在一起,管壁之间留有一定的空隙。通常情况下,套管以螺旋形式盘绕起来安装于圆柱形的筒内,这样有利于保持卫生和形成机械保护。生产时,产品在中心管内流动,加热或冷却介质在管间流动。在热量回收时,产品也在管间流动。

(4)无菌灌装

经过超高温灭菌及冷却后的灭菌乳,应立即进行无菌包装,无菌灌装系统是生产UHT产品所不可缺少的。无菌灌装是指用蒸汽、热风或化学试剂将包装材料灭菌后,再以蒸汽、热风或无菌空气等形成正压环境,在防止细菌污染的条件下进行的灭菌乳灌装。

高温灭菌工艺大致与巴氏杀菌工艺相近,主要区别如下:

①超高温灭菌前要对所有设备进行预灭菌,超高温灭菌热处理要求更严、强度更大。

②工艺流程中可使用无菌罐。

③最后采用无菌灌装。

无菌灌装系统形式多样。纸包装系统主要分为两种类型:包装过程中成型和预成型。包装所用的材料通常为内外覆以聚乙烯的纸板,它能有效阻挡液体的渗透,并能良好地进行内、外表面的封合。为了延长产品的保质期,包装材料中要增加一层氧气屏障,通常要复合一层很薄的铝箔。

①纸卷成型包装(利乐砖)系统。

是目前使用最广泛的包装系统。包装材料由纸卷连续供给包装机,经过一系列的成型过程进行流装、封合和切制。利乐3型无菌包装机是典型的敞开式无菌包装系统。此无菌包装环境的形成包括以下两步:

包装机的灭菌:在生产之前,包装机内与产品接触的表面必须用包装机本身产生的无菌热空气(280℃)灭菌,时间30 min。

包装纸的灭菌:纸包装系统应用双氧水灭菌。主要包括双氧水膜形成和加热灭菌(110~115℃)两个步骤。

②预成型纸包装(利乐屋顶包)系统。

这种系统中纸盒是经预先纵封的,每个纸盒上压有折痕线。纸盒一般平展叠放在箱子里,可直接装入包装机。若进行无菌操作,封合前要不断向盒内喷入乙烯气体进行预杀菌。生产时,空盒被叠放入无菌灌装机中,单个的包装盒被吸入,打开并置于心轴上,底部首先成型并热封。然后盒子进入传送带上特定位置进行顶部成型,所有过程都是在有菌环境下进行的。之后空盒经传送带进入灌装机的无菌区域。

无菌区内的无菌性是无菌空气保证的,无菌空气由过滤器产生。预成型无菌灌装机的第一功能区域(无菌区)是对包装盒内表面进行灭菌。灭菌时,首先向包装盒内喷洒双氧水膜,再用170~200℃的无菌热空气对包装盒内表面进行干燥,时间一般为4~8 s。双氧水去除后,包装盒进入灌装区域(第二无菌区域)。灌装机上必须装有能排泡沫的系统。最后,灌装后的纸盒进入封合区(最终无菌区),在这里进行无菌空气顶部热封产品。