郭瑞雪，郭 儉

1 四川省攀枝花學(xué)院外國語學(xué)院，四川攀枝花 617067

2 新郎中（山西）生物工程有限公司，山西臨汾 041600

0 引言

國內(nèi)乳品行業(yè)有三大痛點，一是液態(tài)奶保質(zhì)期短。二是液態(tài)奶產(chǎn)品缺少功能創(chuàng)新，無法滿足大健康產(chǎn)業(yè)的需求。三是乳制品加工領(lǐng)域長期依賴進(jìn)口設(shè)備，缺少自主創(chuàng)新。針對以上問題，筆者申報了發(fā)明專利“一種能延長液態(tài)奶保質(zhì)期的生產(chǎn)方法”，發(fā)明專利申請?zhí)?02110748330.9；公布號CN113749150A。一種能使液體隔離空氣的無菌罐體，實用新型專利號ZL201920845235.9，發(fā)明專利公布號CN111661501A；超高含氫量的牛羊奶飲品及其生產(chǎn)方法，發(fā)明專利公布號CN113615733A，以為乳品行業(yè)的發(fā)展提供參考。

1 液態(tài)奶的殺菌工藝現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)液態(tài)奶的殺菌工藝是熱處理法，即將液態(tài)奶加熱到一定溫度，并在此溫度下保持一定時間再降溫冷卻。溫度和時間組合決定了熱處理的強(qiáng)度。從殺（滅）致病微生物的角度，液態(tài)奶的熱處理強(qiáng)度越高越好。但高強(qiáng)度的熱處理會對液態(tài)奶的外觀、味道、營養(yǎng)成分產(chǎn)生不良的影響。因此，溫度與時間組合的選擇需要考慮在保證液態(tài)奶質(zhì)量的前提下進(jìn)行。目前為乳制品工業(yè)中主要的熱處理工藝包括巴氏殺菌、超巴氏殺菌、超高溫瞬時滅菌等[1～3]。

1.1 巴氏殺菌

巴氏殺菌是由法國著名化學(xué)家路易斯·巴斯德在19世紀(jì)中期發(fā)明的一項熱處理防腐技術(shù)，通?？梢苑譃榈蜏亻L時巴氏殺菌（63 ℃，30 min）、高溫短時巴氏殺菌（72～75，15～20 s）。該方法可以在盡可能不破壞液態(tài)乳中的營養(yǎng)成分和活性物質(zhì)的情況下，殺死其中的致病微生物，如結(jié)核桿菌等[1]，但只能使芽孢處于休眠狀態(tài)[1～3]。

1.2 超巴氏殺菌

超巴氏殺菌是為了延長產(chǎn)品的保質(zhì)期而設(shè)計的殺菌工藝（125～135 ℃，2～4 s）。經(jīng)過超巴氏殺菌的產(chǎn)品在7 ℃以下貯存和分銷的條件下，可延長保質(zhì)期至40 天甚至更長。但超巴氏殺菌產(chǎn)品并非無菌灌裝產(chǎn)品，也不是商業(yè)無菌產(chǎn)品，不能在常溫下貯存和分銷[1～3]。

1.3 超高溫瞬時滅菌

超高溫瞬時滅菌是指通過熱交換器將其中的液體加熱至135～150 ℃，并保持一定時間以使產(chǎn)品達(dá)到商業(yè)無菌水平。目前超高溫滅菌乳產(chǎn)品仍有一定的壞包率[1～3]。

2 熱處理工藝存在的問題

目前熱處理工藝可以最大程度地降低致病菌的存活率，但無法徹底殺滅其中的耐熱芽孢。殘留的耐熱芽孢經(jīng)過高強(qiáng)度的殺菌，在產(chǎn)品中處于休眠體狀態(tài)，一般的微生物檢驗方法無法立刻檢測出，但如果將產(chǎn)品放置于芽孢最適生長溫度下7～10 天，芽孢即會復(fù)蘇、變成繁殖體，可在培養(yǎng)皿上觀察到菌落[1]。

而芽孢之所以能夠復(fù)蘇和液態(tài)奶中存在過多的溶解氧相關(guān)。很多人認(rèn)為，在液態(tài)奶生產(chǎn)的工藝流程中已經(jīng)多次使用了真空脫氣機(jī)，已經(jīng)沒有氧氣，但其實在流量計前安裝的真空脫氣機(jī)，是為了防止計量誤差太大難于獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。在巴氏殺菌機(jī)和超高溫瞬時滅菌機(jī)中安裝真空脫氣機(jī)是為了減少牛奶在管道中的結(jié)垢而影響傳熱效果，避免牛奶氧化、質(zhì)量下降，提高自動化、標(biāo)準(zhǔn)化和生產(chǎn)線的精確度。事實是，經(jīng)過殺菌后的液態(tài)奶在后期是和空氣有接觸的，尤其是超高溫瞬時滅菌后的液態(tài)奶灌注到無菌罐中暫存這一環(huán)節(jié)，即使能做到無菌，但隔離不了空氣，液態(tài)奶對氣體具有超強(qiáng)的親合力，從牛身體內(nèi)剛擠出時就含有5%～7%的氧氣，經(jīng)過貯存、運(yùn)輸、泵送等操作，含氣量就會增大到其體積的10%以上，且罐內(nèi)液態(tài)奶的進(jìn)出都是在高壓空氣下進(jìn)行，這就造成了液態(tài)奶始終與空氣混合在一起，致使液態(tài)奶產(chǎn)品中含有氧氣。隨著時間和外界溫度變化休眠芽孢創(chuàng)造了復(fù)蘇的條件，使得液態(tài)奶質(zhì)量不穩(wěn)定、保質(zhì)期難以延長[4，5]。

以上是液態(tài)奶“保質(zhì)期”問題面臨的現(xiàn)狀，更是提高、推廣低溫奶的瓶頸，而不是業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為的“二次污染是造成的液態(tài)奶質(zhì)量不穩(wěn)定、保質(zhì)期短的主要原因”，二次污染在生產(chǎn)管理上可通過加強(qiáng)監(jiān)控、強(qiáng)化規(guī)章執(zhí)度而得以解決。

3 解決措施

3.1 使液體隔離空氣的無菌罐體

3.1.1 工作原理

“一種能使液體隔離空氣的無菌罐體”其原理跟打針的注射器類似，使用時將針頭插入藥液中、抽動注射器活塞吸入藥液，給病人注射時《排出空氣》按壓活塞將不含空氣的藥液注射到病人體內(nèi)。在乳制品工業(yè)中，即可以將液態(tài)奶由“能使液體隔離空氣的無菌罐”下端的進(jìn)出料口打入，將與罐體下封頭同弧度的“活塞”頂起，活塞將上封頭與其之間的空氣通過上封頭上的排氣口擠出。滅菌脫氣后的液態(tài)奶由“能使液體隔離空氣的無菌罐”下端的進(jìn)出料口泵出時，“活塞”與液態(tài)奶液面同步下降，“活塞”與上封頭行成的空間通過多級過濾后的空氣從上封頭上進(jìn)氣口吸入占據(jù)由活塞下降形成的空間。這些過程都是在常壓下進(jìn)行的。殺滅菌脫氣后的液態(tài)奶在“能使液體隔離空氣的無菌罐”暫存、調(diào)控是由液態(tài)奶的進(jìn)出量和無菌罐中的活塞同步上下運(yùn)動控制的。這樣能使殺（滅）菌脫氣后的液態(tài)奶既不會產(chǎn)生二次污染又能隔離空氣[6]。

3.1.2 真空脫氣機(jī)生產(chǎn)流程

在巴氏殺菌和UHT超高溫瞬時滅菌系統(tǒng)中將液態(tài)奶加熱到68～66 ℃后打入到真空脫氣機(jī)的配接板，然后通過壓差式液位控制的氣動流量調(diào)節(jié)閥或浮球液位控制閥，并以較寬的入口以正切線方向進(jìn)入到真空脫氣機(jī)的真空罐從而在罐壁形成薄膜。在罐內(nèi)由于真空壓力的作用，使薄膜內(nèi)的廢氣和部分蒸汽向上蒸發(fā)，并通過罐內(nèi)的高位冷凝器絕大部分的蒸汽冷凝液滴入到罐體底部奶液中，而不凝氣體和奶液中的溶解氧、異味被真空泵抽出罐外。在罐內(nèi)的奶液薄膜隨著重力和阻力的作用逐漸形成液滴、落入罐體下端的奶液中。奶液液位應(yīng)控制在出料口下方，浮球式液位控制液位在浮球水平中心，壓差式液位控制液位最高在罐底。浮球式和壓差式液位控制兩者取一，可在動態(tài)工作中改變二位三通球閥流向來實現(xiàn)[7，8]。

3.2.3 技術(shù)參數(shù)

真空脫氣機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：（1）生產(chǎn)能力：2 000～20 000 kg/h；（2）高位冷凝器面積：3 ㎡；（3）進(jìn)料溫度66～68 ℃；（4）出料溫度：60～62 ℃；（5）真空壓力：-0.08～-0.078 MPa；（6）冷卻水：1 000～1 500 ㎏/h；（7）裝機(jī)容量：10.35～35 kw[7，8]。

3.2.4 生產(chǎn)工藝

經(jīng)過殺滅菌脫氣后的不含氣無菌液態(tài)奶，通過吸料泵抽入到巴氏殺菌和UHT超高溫瞬時滅菌系統(tǒng)中經(jīng)熱回收降溫至20℃左右再打入到能使液體隔離空氣的無菌罐內(nèi)。經(jīng)“能使液體隔離空氣的無菌罐”暫存、調(diào)控再無菌灌裝到無菌包裝中，脫除了蒸煮味、焦煳味，提高了液態(tài)奶品質(zhì)、脫除了溶解氧，延長了液態(tài)奶的保質(zhì)期。

3.2.5 創(chuàng)新改造設(shè)備及工藝

采用的無菌灌裝機(jī)是根據(jù)啤酒灌裝機(jī)和含氣飲料灌裝機(jī)的部分機(jī)理改制而成的。在無菌灌裝間，灌裝頭注液前須用高溫飽和蒸汽將無菌容器（瓶或罐）中的空氣趕出、并做為屏障、注液、封蓋完成的、確保殺滅菌脫氣后的液態(tài)奶不與空氣接觸、不產(chǎn)生二次污染?；蚪?jīng)殺滅菌被抽成真空的鋁箔袋、鋁塑紙復(fù)合袋再無菌灌裝的液態(tài)奶。

3.2 利用氫分子醫(yī)學(xué)開發(fā)新產(chǎn)品

3.2.1 氫分子醫(yī)學(xué)

氫分子醫(yī)學(xué)2007年進(jìn)入我國，受到國家各級領(lǐng)導(dǎo)及院士、專家、研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注與參與。是因為氫分子有六大特性：（1）有選擇性的抗氧化；（2）抗炎癥；（3）抗細(xì)胞凋亡；（4）清除人體內(nèi)的羥自由基；（5）清除人體內(nèi)的亞硝酸陰離子；（6）提高免疫力、對人體無毒、無害、無殘留。這些特性造就了氫分子在人體內(nèi)產(chǎn)生的氫分子醫(yī)學(xué)效應(yīng)：防病、治病、控制特殊病[9，10]。

人體內(nèi)要獲得氫目前有3 種方法：（1）呼吸含氫氣體；（2）注射含氫鹽水；（3）喝含氫水。喝含氫水是易推廣、效果好、價格低的項目。但氫分子在水中的飽和溶解度只有1.6 mg/kg，且易逃逸、難保存。但以黏稠的、對氣體具有超強(qiáng)親合力的液態(tài)奶做為氫氣的載體，可生產(chǎn)出含氫量大于10.mg/kg的含氫乳制品等?！禛B 31633—2014 食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑 氫氣》已于2015年5月24日實施[4，5]。

3.2.2 含氫奶簡要制作過程

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《GB25191—2010食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 調(diào)制乳》中“3.1調(diào)制乳、以不低于80%的牛（羊）乳或復(fù)原乳為主要原料，添加其他原料或食品添加劑或營養(yǎng)強(qiáng)化劑，采用適當(dāng)?shù)臍⒕驕缇裙に囍瞥傻囊后w產(chǎn)品。將“能隔離空氣的無菌罐”內(nèi)的殺滅菌脫氣后的液態(tài)奶通過氣液混合機(jī)或其他方法加注食品添加劑“氫氣”。然后再打入另一臺“能隔離空氣的無菌罐”暫存。通過這臺“能隔離空氣的無菌罐”暫存、調(diào)控再進(jìn)入到無菌包裝系統(tǒng)中。這樣加工出來的液態(tài)奶不但提高了液態(tài)奶的品質(zhì)、延長了保質(zhì)期，還能使飲用者獲得奶品營養(yǎng)的同時也取得氫分子醫(yī)學(xué)效應(yīng)。

4 小結(jié)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展、廣大消費者對健康的認(rèn)知逐漸加強(qiáng)，隨著“新冠肺炎疫情”的發(fā)生，對乳制品功能的認(rèn)知得到提升，對液態(tài)奶的選購、營養(yǎng)功能、口感、保質(zhì)期有了更高的要求?！耙环N能使液體隔離空氣的無菌罐體”的發(fā)明和含氫奶的制作為產(chǎn)業(yè)增加了助力，拓寬了思路。