长时间发酵褐色乳饮料的工艺研究

长时间发酵褐色乳饮料是一种具有独特风味的乳蛋白饮品，深受广大消费者的喜爱。这种乳饮料的主要工艺是通过使脱脂奶粉还原乳与还原糖发生美拉德反应来产生独特香气，但由于生产过程比较复杂，任何一项工艺参数设置不当都会影响终产品的稳定性及风味。因此，要对关键控制点进行深入的研究，以达到风味和稳定性良好的目的。

1 材料与方法

1.1 原料

脱脂奶粉；白砂糖；果胶；葡萄糖；汉森Y350（菌种）。

1.2 主要设备和器材

高剪切搅拌机；恒温水浴锅；高压锅；超净工作台；精密PH计；离心机；分析天平；均质机；马尔文粒径分析仪。

1.3 工艺流程

1.3.1 发酵乳的制备

软化水、脱脂奶粉→奶粉还原水合→添加葡萄糖→脱气→均质→灭菌→冷却至37℃→添加菌种0.05%→培养37℃/72h→冷却至20℃以下→均质（待用）

1.3.2 调配

白砂糖+稳定剂→65～80℃热水溶解→冷却至20℃→加入发酵乳等辅料→混合20～30min→25 MPa均质→杀菌110～121℃/5～10s，冷却至10℃→无菌灌装→检验→出厂

2 关键控制点研究

2.1 脱脂奶粉还原

2.1.1 脱脂奶粉的水合温度与时间

脱脂奶粉还原时水合的温度与时间组合是奶粉还原的关键性参数。该试验选择不同的温度与时间组合还原脱脂奶粉，然后通过相同的灭菌与发酵工艺进行发酵，对比发酵液的析水情况，以选择较优的组合（该试验省略了部分明显较差的组合）。试验数据如表1所示。

表1 不同的水合温度与组合所得发酵液的析水情况 单位：mm

2.1.2 还原奶的脱气

对还原奶进行脱气处理是一项非常重要的工序，它将会影响到以下2个方面：①还原奶中的气泡会影响均质机中的均质头寿命；②还原奶中如果存在气泡会影响发酵液的状态。由于乳酸菌均为厌氧菌，气泡周围的乳酸菌会受到不同程度的抑制，使该区域不能有效地凝乳，从而出现较坚硬的颗粒，这种颗粒可以通过用较细的网筛过滤发酵液发现。

2.1.3 还原奶的均质

用全脂奶粉还原得到的还原奶必须进行均质，并且通过研究发现，脱脂奶粉还原得到的还原奶在发酵前进行均质也是很有必要的，因为均质能够减少大颗粒的数量，使颗粒的分布更加均匀，有助于发酵过程的凝乳。未均质和均质的还原奶的粒径分布如图1～2所示，2种还原奶的粒径分布对比如图3所示。

2.2 还原奶杀菌温度和时间

杀菌温度与时间组合是影响发酵风味以及稳定性的又一重要因素。强度的大小直接影响到最终产品的风味以及稳定性；强度太小，不能发生美拉德反应，独特香气不能产生，达不到想要的效果；强度太高，则会产生焦糊味，原因是有部分蛋白发生了变性，进而发生糊化，这也是导致成品稳定性差的主要原因。因此，平衡灭菌温度与时间是非常重要的，不同的灭菌温度与时间组合所得发酵液的风味得分如表2所示，不同的灭菌温度与时间组合所得成品的沉淀量如表3所示。

图1 未经过均质的还原奶的粒径分布图

图2 经过均质的还原奶的粒径分布图

图3 经过均质与未经过均质的还原奶粒径分布对比图

表2 不同的灭菌温度/时间组合所得发酵液的风味得分

表3 不同的灭菌温度/时间组合所得成品的沉淀量 单位：%

2.3 发酵过程的控制

选用37℃和42℃对还原奶同时进行发酵，不同的发酵温度产生析水的时间与发酵液风味如表4所示。

2.4 发酵液的均质温度

由于较高的均质温度会使发酵液产生较坚硬的颗粒，不利于成品的稳定，因此选择先冷却后均质的方式（均质压力为250bar，温度低于20℃）。

2.5 发酵液与胶体溶液的混合

发酵液经过均质后，遇热会发生凝聚结块，产生大颗粒，因此胶体溶液应该冷却后再与发酵液混合，最高温度不能超过20℃。

3 结果与分析

3.1 脱脂奶粉还原

3.1.1 脱脂奶粉的水合温度与温度

从表1可以看出，水合温度与时间成反比关系，温度越高需要的水合时间越短。但是水合的温度有一定的上限，当水合温度超过一定的程度，就会出现大颗粒，奶粉溶解不完全，最终导致发酵液出现析水，整个体系收缩，乳清蛋白析出。通过试验得出，水合温度不能超过55℃；在较高（如45℃）的温度下水合脱脂奶粉辅助较柔和的搅拌，会使还原效果更佳，这样有助于热量的传递，蛋白质等干物质与水能够充分融合；在低温下水合比在高温下水合的效果好，但需要较长的时间，如4℃的条件下需要保温过夜，即需要大于12h，才能够水合完全。

3.1.2 还原奶的均质

图1出现了3个波峰，图2只有2个波峰，通过经验可以知道，第1个波峰为蛋白质等小体积颗粒波峰，而后面的峰则为脱脂奶粉中少量的脂肪波峰。未经过均质的还原奶的最大粒径达到了30μm，而经过均质的还原奶的最大粒径则小于2μm。由图3可知，均质后还原奶的较小颗粒波峰的面积比未均质还原奶要大，也就是小颗粒比重大。所以，通过均质不仅减小了脂肪球的粒径，还减小了部分蛋白的质颗粒的粒径。因此，均质能使还原奶的粒径分布更加均匀，平均粒径更小，有助于改善发酵液状态。

表4 不同的发酵温度产生析水的时间与发酵液风味

3.2 还原奶杀菌温度与时间

从表2可以看出，加热强度过低虽然不会有不愉快的气味，但也不会增加该产品特有的香气；加热强度过高就会产生不愉快的味道，影响整体的风味。从表3可以看出，加热强度太低，不会影响成品的稳定性，但加热强度太高会直接影响产品的稳定性，造成离心沉淀增加，产品体系不稳定。

因此，还原奶的杀菌条件应选择柔和温度与较长时间的组合方式，这样既能发生美拉德反应，产生特殊香气，又不会产生不愉快的气味。此外，这种组合方式还能使成品保持较好的稳定性。

3.3 发酵过程的控制

从表4的结果可以确定，选择较低的发酵温度，较长发酵时间是发酵的最佳条件。低温长时间发酵的原因是为了提升发酵液的香气并避免出现乳体系收缩，而不是单纯的提高酸度；另外，酸度的提高也省略了后期成品标准化时的调酸工序，保持了原有发酵香气。

4 结论

还原脱脂奶粉应选用较低的温度和较长的时间才能得到良好的效果，如果为了提高生产效率可以选择相对高的温度（小于55℃），较短的时间，在缓慢的搅拌条件下进行；还原奶在灭菌前应该进行脱气和均质，以保证更加均匀的颗粒分布，较小的平均粒径；还原奶的灭菌应该选择相对较低的温度和较长的时间，以得到较好的风味和稳定性；发酵过程选择低温长时间发酵，有助于香气的产生；发酵液应该采用冷均质，这样不会使发酵液产生坚硬颗粒；发酵液与胶体溶液应该采用冷混合，防止过热蛋白凝聚。

通过以上的研究，工艺的改进大大提高了产品的稳定性和风味，保证生产的顺利进行；另外，还可以在产品中添加多种营养辅料，如新鲜果汁、水果颗粒以及各种营养素，满足更多消费者的需求。

[1]泰米迈，罗宾逊著，姜竹茂译.酸乳科学与技术.北京：中国农业出版社，2003

[2]谢继志.液态奶乳制品科学与技术.北京：中国轻工业出版社，2000