乳品检测与预处理技术优化

原料乳的选择是生产高质量产品的关键。为了保证原料乳的各项指标符合生产要求，生产企业在鲜乳收购时必须对原料进行严格检验。

GB 19301—2010《生乳》对乳的感官指标，理化指标，污染物限量，真菌毒素限量，微生物限量，农药残留和兽药残留限量做了规定。生乳生产现场检验以感官检验辅以部分理化检验，如相对密度测定、酒精试验、掺假试验、光学仪器测乳成分等。

1.感官指标检验

乳的感官检验主要进行外观、味觉、嗅觉和组织状态的鉴定。检验方法为：取适量试样置于50mL烧杯中，在自然光下观察色泽和组织状态，闻其气味，用温开水漱口，品尝滋味。

正常牛乳呈白色或微带黄色，具有乳固有的香味，无异味，呈均匀一致液体，无凝块，无沉淀，无正常视力可见的异物。

2.理化指标检验

乳中的理化指标应符合表6-4的规定。

表6-4 生乳理化指标

续表

注：a 挤出3h后检测；b 仅适用于荷斯坦奶牛。

（1）冰点（GB 5413.38—2010） 样品管中放入一定量的乳样，置于冷阱中，于冰点以下制冷。当被测乳样制冷到-3℃时，进行引晶，结冰后通过连续释放热量，使乳样温度回升至最高点，并在短时间内保持恒定，为冰点温度平台，该温度即为该乳样的冰点值。

（2）相对密度（GB 5413.33—2010） 相对密度常是评定乳成分是否正常的一个指标。相对密度可使用密度计检测试样，根据读数经查表可得相对密度的结果。

（3）蛋白质（GB 5009.5—2010） 凯氏定氮法：食品中的蛋白质在催化加热条件下被分解，产生的氨与硫酸结合生成硫酸铵。碱化蒸馏使氨游离，用硼酸吸收后以硫酸或盐酸标准滴定溶液滴定，根据酸的消耗量乘以换算系数，即为蛋白质的含量。

分光光度法：食品中的蛋白质在催化加热条件下被分解，分解产生的氨与硫酸结合生成硫酸铵，在pH 4.8的乙酸钠-乙酸缓冲溶液中与乙酰丙酮和甲醛反应生成黄色的3，5 -二乙酰-2，6-二甲基-1，4-二氢化吡啶化合物。在波长400nm下测定吸光度值，与标准系列比较定量，结果乘以换算系数，即为蛋白质含量。

（4）脂肪（GB 5413.3—2010） 检测方法一：乳中加入氨水进行碱水解，用乙醚和石油醚抽提样品的碱水解液，通过蒸馏或蒸发去除溶剂，测定溶于溶剂中的抽提物的质量。

检测方法二：在乳中加入H₂SO₄破坏乳胶质性和覆盖在脂肪球上的蛋白质外膜，离心分离脂肪后测量其体积。

（5）杂质度（GB 5413.30—2010） 试样经过滤板过滤、冲洗，根据残留于过滤板上的可见带色杂质的数量确定杂质量。

（6）非脂乳固体（GB 5413.39—2010） 先分别测定出乳中的总固体含量和脂肪含量（如添加了蔗糖等非乳成分含量，也应扣除），再用总固体减去脂肪和非乳成分含量，即为非脂乳固体。

（7）酸度（GB 5413.34—2010） 酸度是衡量牛乳新鲜度和热稳定性的重要指标。一般来说，酸度高则新鲜程度和热稳定性差，酸度低表示新鲜程度和热稳定性好。以酚酞为指示液，用0.1000mol/LNaOH标准溶液滴定100g试样至终点所消耗的NaOH溶液体积，经计算确定试样的酸度。

3.污染物限量

污染物限量应符合GB 2762—2012《食品中污染物限量》的规定。

4.真菌毒素限量

真菌毒素限量应符合GB 2761—2011《食品中真菌毒素限量》的规定。

5.微生物限量

GB 19301—2010《生乳》中规定：生乳中的菌落总数≤2 ×10⁶。取乳样稀释后，接种于琼脂培养基上，（36 ±1）℃培养（48h ±2）h后计数，计数方法按照GB 4789.2—2010《菌落总数测定》。

6.农药残留限量和兽药残留限量

农药残留量应符合GB 2763—2014及国家有关规定和公告，兽药残留量应符合国家有关规定和公告。

抗生素残留量检验是验收发酵乳制品原料乳的必检指标，可采用嗜热链球菌抑制法和嗜热脂肪芽孢杆菌抑制法检验GB/T 4789.27—2008《鲜乳中抗生素残留检验》。

嗜热链球菌抑制法：样品经过80℃杀菌后，添加嗜热链球菌菌液，培养一段时间后，嗜热链球菌开始增殖。加入代谢底物2，3，5-氯化三苯四氮唑（TTC），若该样品中不含抗生素或抗生素浓度低于检测限，嗜热链球菌将继续增殖，还原TTC成为红色物质。如果样品中含有高于检测限的抗生素，则嗜热链球菌受到抑制，指示剂TTC不被还原，保持原色。

嗜热脂肪芽孢杆菌抑制法：培养基预先混合嗜热脂肪芽孢杆菌，并含有pH指示剂（溴甲酚紫）。加入样品孵育后，若该样品中不含抗生素或抗生素浓度低于检测限，细菌芽孢将在培养基中生长并利用糖产酸，pH指示剂由紫色变为黄色。如果样品中含有高于检测限的抗生素，则细胞芽孢不会生长，pH指示剂的颜色保持不变，仍为紫色。

7.其他指标检测

细胞数检查：正常乳中的体细胞，多数来源于上皮组织的单核细胞，如有明显的多核细胞出现，可判断为异常乳。常用的方法有直接镜检法，即乳试样涂抹在载玻片上成样膜，干燥，染色，显微镜下对细胞核和被亚甲基蓝清晰染色的细胞计数（NY/T 800—2004）。

近年来，随着分析仪器的发展，乳品检测出现了很多新方法和高效率的检验仪器。如采用光学法来测定乳脂肪、乳蛋白、乳糖及总干物质，并已开发使用各种微波仪器，例如：微波干燥法测定总干物质（TMS检验），通过2450MHZ的微波干燥牛乳，并自动称量、记录乳总干物质的质量，速度快、测定准确、便于指导生产；红外线牛乳全成分测定，通过红外线分光光度计，自动测出牛乳中的脂肪、蛋白质、乳糖3种成分。

原料乳的预处理是乳制品生产中必不可少的环节，也是保证产品质量的关键工序。如图6-2所示，预处理工序包括净乳、脱气、分离、冷却和贮存等步骤。

1.脱气

乳中气体的含量一般为乳容积的5.7%～8.6%，在各阶段气体含量发生变化，且绝大多数为非结合的分散气体。这些气体影响牛乳计量的准确性；使杀菌器中结垢增加；促使脂肪球聚合，影响乳的分离效率；影响乳标准化的准确度；影响奶油产量；促使游离脂肪酸吸附于奶油包装的内层；促使发酵乳中的乳清析出。因此，对牛乳进行脱气处理非常必要，脱气一般分三步：

（1）需在乳槽车上安装脱气设备，以免泵送牛乳时影响流量计的准确度。

（2）在收乳间的流量计之前安装脱气设备。

（3）在进一步牛乳处理中使用真空脱气罐，以除去乳中细小的分散气泡及溶解氧。将牛乳预热至68℃，然后泵入真空脱气罐。此时牛乳的温度立刻降至60℃，部分牛乳和空气会蒸发至罐顶部，遇到罐冷凝器后，蒸发的牛乳冷凝回流到罐底部，而空气和一些不凝气体由真空泵抽出（图6-3）。

图6-2 乳的接收流程

1—乳槽车 2—过滤器 3—脱气器 4—贮存罐 5—离心分离机 6—冷却器 7—贮乳缸 8—乳泵

图6-3 带有冷凝器的真空脱气罐

1—安装在罐顶部的冷凝器 2—切线方向的牛乳进口

3—带水平控制系统的牛乳出口

2.过滤与净化

原料乳净化的目的是除去机械杂质并减少微生物数量，一般采用过滤净化和离心净化的方法。(www.xing528.com)

（1）过滤 若养殖的卫生条件不良，乳易被粪屑、垫草、饲料、牛毛和蚊蝇等所污染，因此挤出的乳须及时过滤。过滤方法有常压过滤、减压过滤及加压过滤，由于乳是一种胶体溶液，因此多用滤孔较粗的纱布、滤纸、金属绸或人造纤维等作为过滤材料。奶牛场常用的过滤方法是3～4层纱布过滤，牧场中要求纱布的一个过滤面不超过50kg乳，使用后的纱布，应立即用温水清洗，并用0.5%的碱水洗涤，再用清水漂洗，最后煮沸10～20min杀菌，放置于洁净干燥的通风处备用。乳品厂简单的过滤是在收乳槽上装不锈钢制金属网加多层纱布进行粗滤，进一步的过滤可采用管道过滤器。中型乳品厂也采用双筒牛乳过滤器，滤布或滤桶通常在连续过滤5000～10000L牛乳后，就应更换、清洗和灭菌。一般连续生产都设有两个过滤器交替使用。

（2）净化 原料乳经过数次过滤后，虽然除去了大部分杂质，但乳中污染物很多。极微小的细菌细胞、白细胞、红细胞和机械杂质等，不能用一般的过滤方法除去，需用离心式净乳机进一步净化。牛乳在离心作用下，不溶性的物质因为密度较大而被甩到分离机壳周围的污泥室（图6-4），从而达到净化的目的。大型乳品厂也采用三用分离机（奶油分离、净乳、标准化）来净乳。离心净乳一般设在粗滤之后、冷却之前，净乳时乳温以30～40℃为宜，在净乳过程中要防止泡沫的产生。

图6-4 离心净乳机转鼓示意图

1—牛乳入口 2—分离碟片组 3—转鼓盖 4—污泥室

5—转鼓底座 6—分布器 7—牛乳出口

3.冷却

刚挤出的牛乳温度约在36℃左右，是微生物最适宜生长的温度，虽然乳中含有乳烃素而具有抗菌特性，但它抑菌期的长短与原料乳温度的高低和细菌的污染程度有关。乳温与抗菌物质作用时间的关系见表6-5。从表中可以看出，原料乳应迅速冷却到低温，其抑菌特性才能保持较长甚至相当长的时间。

表6-5 乳温与抗菌作用的关系

乳经过净化后应直接加工，如果短期贮藏必须迅速冷却到4℃左右，以抑制乳中微生物的繁殖。可根据贮存时间的长短选择适宜的温度，见表6-6。

表6-6 乳的保存时间与冷却温度的关系

对原料乳的冷却，有水池冷却、冷却罐冷却及浸没式冷却器冷却、板式热交换器冷却。

（1）水池冷却 在水池中用冷水或者冰水使装乳桶冷却，并不断搅拌，可使乳温冷却至比冷却水温高3～4℃的水平。此方法的缺点是冷却慢、消耗水量多、劳动强度大、易被污染、不易管理，一般乳量少的农户使用较多。冷却时应注意：经常搅拌，池中冷却水应为乳量的4倍，按照水温排水换水，经常对水池清洗消毒。

（2）冷却罐冷却及浸没式冷却器冷却 这种冷却方式简单，方便，冷却速度快。浸没式冷却器可以插入储乳槽或奶桶中冷却乳，有的带有离心式搅拌器及自动开关，可定时自动进行搅拌。适用于较大规模的牧场和奶站。

（3）板式热交换器冷却 乳流过排管冷却器与冷剂进行热交换后流入储乳槽中，是目前乳品企业使用较普遍的一种冷却方法，热交换效率高、占地面积小、操作维修及清洗装拆方便。冷却用的冷媒可用水（20℃以下）、冰水或盐水（如NaCl、CaCl₂溶液）。在使用不锈钢制成的冷却设备时，宜使用冰水而不宜使用含有氯离子、硫酸根离子的溶液，以防止板片被腐蚀。冷盐水作冷媒，可使乳温迅速降至4℃左右。

4.贮存

为了保证工厂连续生产的需要，必须有一定原料乳的贮存量。一般工厂总的贮乳量应不小于1d的处理量。

冷却后的乳应尽可能保证质量，为防止乳在罐中升温，贮乳罐应保持低温，抑制微生物的繁殖，因此贮乳罐需有良好的绝热层及冷却夹套，并配有搅拌器、视孔、温度计、液位计及自动清洗装置等。搅拌的目的是使乳能上下循环流动，防止乳脂上浮而造成分布不均。

贮乳设备采用不锈钢并配有不同容量的贮乳缸以保证贮乳时每一缸能尽量装满，有卧式和立式两种，较小的贮乳罐常安装在室内，较大的则安装在室外，以减少厂房建筑费用。贮乳罐外有绝缘层（保温层）或冷却夹层，以防止乳罐温度上升。贮藏要求保温性能良好，一般乳经24h贮存后，乳温上升不得超过2～3℃。贮乳罐的总容量应根据乳品厂每天的总收乳量、收乳时间、运输时间及生产能力等因素决定。贮乳罐使用前应彻底清洗、杀菌，待冷却后贮入牛乳。每罐须加满，并加盖密封，如果装半罐，会加快乳温上升，不利于原料乳的贮存。贮存期间要开动搅拌机，但注意搅拌时不要混入空气。乳的温度变化应在24h内不超过1℃为宜。

5.运输

乳的运输在乳品生产中非常关键，运输不当会造成很大损失。目前我国乳源分散的地方采用乳桶运输，乳源集中的地区采用乳槽车运输。乳槽为不锈钢，车后有离心式乳泵，装卸方便，车外加绝缘层后可基本保证乳在运输中不升温。国外有塑料乳槽车，车体轻便，隔热效果良好，使用方便。一些先进地区还采用不锈钢的地下管道运输。无论采用哪种运输方式，应注意：所使用的容器保持清洁卫生，并经过严格杀菌；夏季须装满盖严，以防止震荡，冬季不可装太满，避免因冻结而使容器破裂；防止乳在运输途中升温，尤其在夏季，运输应在早晨或夜间，或用隔热材料盖好乳桶；尽量缩短中途停留时间，以保证乳的新鲜，长距离运送乳时，最好采用乳槽车。

6.均质

（1）均质的目的及方法 乳放置一段时间后，有时会出现一层淡黄色的脂肪层，称为“稀奶油层”。因为乳脂肪相对密度小于水，脂肪球直径大，脂肪球具有运动性和不均匀性，所以容易出现聚集和上浮等现象。乳中脂肪的上浮严重影响乳制品质量，所以一般乳品加工中多采用均质工艺。

均质的目的是通过均质机的强大压力对脂肪球进行机械处理，使脂肪球变小且均匀分布于乳中，从而防止脂肪上浮分层，并使添加成分均匀分布。

均质机由高压泵和均质阀组成。其原理是在一个适合的均质压力下，料液通过窄的均质阀而获得很高的速度，导致剧烈湍流，形成的小涡流中产生较高的料液流速梯度，引起压力波动，打散许多颗粒（图6-5）。目前生产中较多采用二段均质机，其中第一段均质压力大（占总均质压力的2/3）；第二段的压力小（占总均质压力的1/3）。一级均质后被破碎的小脂肪球具有聚集的倾向，而经过二级均质后重新聚集在—起的小脂肪球又被分开，大大提高了均质的效果。乳脂肪均质效果见图6-6。

图6-5 乳的均质图

较高温度下均质效果较好，但温度过高会引起乳脂肪、蛋白质变性。温度与脂肪球的结晶有关，固态的脂肪球不能在均质机内被打碎。牛乳的均质温度一般控制在50～65℃，均质压力采用10～25MPa为宜。

图6-6 均质前后乳中脂肪球的变化

（2）均质对乳的影响

①脂肪球数量和大小的变化：乳经均质后，大的脂肪球被破碎成均匀一致的小脂肪球并稳定地分散在乳中，乳脂肪球的数量和表面积都急剧增加。由于脂肪球表面积的增大，原来的脂肪球膜不足以包裹现有的脂肪球，所以还存在脂肪球聚集的现象。因此，在生产上通常需加入一定量的乳化剂来弥补膜的不足。此外，由于脂肪球数量增加、体积变小、均质后牛乳不能被有效地分离。

②脂肪球膜的变化：在均质过程中脂肪球膜被破坏，乳中的酪蛋白胶粒可被吸附到脂肪球表面修补受损的脂肪球膜，因此任何引起酪蛋白胶粒凝固的反应都能引起乳脂肪球的凝固。

③乳的稳定性的变化：乳均质后，脂肪球变小，而且有蛋白质等成分的包裹，使其能均匀分布于乳中，有效防止了脂肪上浮或其他成分沉淀而造成的分层，大大提高了产品的贮存稳定性，延长了产品的货架期。然而经均质处理后，乳蛋白质的热稳定性会有所降低，而且由于脂肪存在状态的变化以及一些酶类物质变化也导致均质后的牛乳对光更加敏感，易产生日晒味、氧化味、易受脂酶的水解等缺陷。由于解脂酶对热不稳定，均质前或均质后迅速进行热处理可促使解脂酶失活。

④乳的黏度变化：均质后乳脂肪球的数目增加，且酪蛋白附在脂肪球表面，使乳中颗粒物质的总体积增加，均质乳的黏度比均质前有所增加，可改善牛乳的稀薄口感。此外，脱脂乳在高压均质后会产生更多的泡沫，吸附更多的空气。

⑤乳的颜色变化：均质后乳中的脂肪球数量增加，增大了光线折射和反射的机会，使乳在均质后比均质前略有增白。

⑥乳的风味的变化：均质后由于脂肪球内部的脂肪成分被释放出来，更利于乳中具有芳香气味的脂类成分逸出，改善乳的风味。

⑦乳的营养性质的变化：均质后脂肪球变小，更利于人体消化吸收。

7.标准化

原料乳中脂肪与无脂干物质的含量随乳牛品种，地区，季节，饲养管理等因素不同而有较大差异。为使产品符合要求，乳制品中的脂肪与无脂干物质含量要求保持一定的比例，因此需调整原料乳中脂肪和无脂干物质之间的比例关系，使其达到产品要求，将这一过程称为原料乳的标准化。如果原料乳中脂肪含量不足时，应添加稀奶油或分离一部分脱脂乳，当原料乳中脂肪含量过高时，可添加脱脂乳或提取一部分稀奶油。标准化在贮乳缸的原料乳中进行或在标准化机中连续进行。

（1）标准化的计算 在生产上通常用比较简便的皮尔逊法进行计算，其原理是设原料中的脂肪含量为p%，脱脂乳或稀奶油的含脂率为q%，按比例混合后乳（标准化乳）的含脂率为r%，原料乳的数量为x，脱脂乳或稀奶油量为y时，对脂肪进行物料衡算，则形成下列关系式：

式中 如果q＜r，p＞r表示需要添加脱脂乳；如果q＞r，p＜r则表明应添加稀奶油。

例：今有1000kg含脂率为3.5%的原料乳，拟用脂肪含量为0.2%的脱脂乳调整，使标准化后的混合乳脂肪含量为3.2%，需添加脱脂乳多少？

已知x=1000kg

得y=100kg

即需要添加脂肪含量为0.2%的脱脂乳100kg。

（2）标准化方法 可以按计算比例在牛乳原料罐中添加乳脂肪或非脂乳固体的方法进行离线标准化。工厂化生产大多数是通过在线标准化与净化分离连在一起进行。将牛乳加热至55～65℃，然后按预先设定好的脂肪含量，分离出脱脂乳和稀奶油，并根据最终产品的脂肪含量，由设备自动控制回流到脱脂乳中的稀奶油的流量，多余的稀奶油会流向稀奶油巴式杀菌机。