婴幼儿配方乳粉杀菌工艺的探讨

文 / 孔庆伟 龙丹乳业科技股份有限公司

2010年，国家公布66项乳品安全国家标准，旨在统一标准，规范生产，保证食品安全，为消费者提供安全、健康的食品。其中婴儿配方食品、较大婴儿和幼儿配方食品标准于2011年4月1日起正式实施。标准中，婴儿配方乳粉、较大婴儿和幼儿配方乳粉菌落总数的要求较之前的标准大幅提高，由原来的不超过30 000 CFU/g，提高至少于10 000 CFU/g。此标准推出后，对婴幼儿配方乳粉生产企业提出了新要求，尤其是湿法生产工艺的企业，其杀菌器的杀菌能力必须满足新标准的要求。在此前提下，各乳粉企业纷纷采取不同的措施对原有不达标的杀菌设备进行改造和更新。

1 乳粉杀菌工艺简介

乳粉杀菌温度和保持时间对乳粉的品质，尤其是溶解度和贮藏性有很大影响，所以传统上，国内采用的主要杀菌工艺是88～90 ℃、保持15～30 s，而且多采用间接加热的管式或片式热交换器。此杀菌温度和时间的组合既能达到原国家标准的微生物指标要求，对乳粉溶解度的影响又比较小。但随着乳粉生产技术的发展以及广大消费者对乳粉质量、安全性需求的不断提高，超高温瞬时杀菌和蒸汽直接喷入式杀菌等杀菌形式，也在逐渐被一些乳粉生产企业采用。尤其是新兴的婴幼儿配方乳粉生产企业，应用部分国外的生产技术或直接引进国外的设备，其杀菌能力强，同时又能保证产品的各种特性不受影响。特别是此次新国标颁布实施后，超高温瞬时杀菌和蒸汽直接喷入式杀菌工艺能完全保证产品菌落总数指标符合要求，在很大程度上表现出其优越性。其中，超高温瞬时杀菌工艺因其便于改造等特点，更是被较多乳粉生产企业所应用[1]。

2 乳粉杀菌工艺特点及选择

新国标颁布后，婴幼儿配方乳粉生产企业根据自身原有的工艺条件以及企业发展的现状，对杀菌设备进行了改造。湿法工艺生产企业，其杀菌设备改造主要采用以下几种方式。

2.1 原有杀菌器保温管加长

在原有杀菌温度保持不变的情况下，通过加长杀菌器保温管以延长保温时间。此种方式虽然具有设备改造简单，资金投入少的优点，但同时也存在较大的弊病。因保温时间不能过分延长，容易造成产品明显的蛋白质变性问题，影响产品的消化吸收，所以在保温时间延长的有限范围内，杀菌器的杀菌效果无法达到理想的程度，即此种方式不能完全保证产品的菌落总数达到国家标准的要求。如果前端控制不到位，如生牛乳、添加的各种原料的菌落总数偏高，则可能导致成品乳粉的菌落总数超标，而造成企业损失。

2.2 蒸汽直接喷入式杀菌

部分新建的较大规模的婴幼儿配方乳粉企业，全方位采用较先进的工艺和设备，资金投入大，生产能力强。其湿法工艺乳粉生产采用蒸汽直接喷入式的灭菌方式，杀菌效率高，一般可将产品的菌落总数控制在100 CFU/g以内。此种方式虽可保证产品的菌落总数远低于国家标准，但由于杀菌过程是通过将蒸汽直接喷入到物料中，与物料进行接触，从而起到高效的杀菌作用，所以对蒸汽的质量要求非常高，需要相应配备1 套蒸汽发生、净化处理的系统，设备资金投入大，且需要占有一定空间，生产过程中维护、消耗等费用均比较高。所以，对于一些早期建立的工厂或新建的较小规模的工厂来说，蒸汽直接喷入式杀菌可能不是最理想的选择。

2.3 超高温杀菌

超高温杀菌方式是目前国内较多企业普遍采用的杀菌方式。此杀菌方式设备占地面积小，一次性投入少，在原有工艺布局下改造方便，操作简单，并且在节能方面也具有有利的条件，所以在此次新国标实施前，较多企业首选的改造方案即为超高温杀菌。

2.3.1 超高温杀菌设备原理及参数

目前，普遍采用的超高温杀菌设备为管式换热器，此换热器属于非直接接触式换热器。其主体结构由换热段和加热段2 部分组成。换热段为套管式换热器，加热段由加热筒和其中的加热盘管构成[1]。

物料经前期的热交换等过程后，首先进入超高温杀菌器的换热段，与加热段出来的物料进行换热以提升温度。这也是杀菌器节能的一个方面。然后物料再进入到加热段，完成物料的杀菌过程。加热段出来的物料与进入杀菌器的物料换热之后，进入后序的蒸发浓缩工序[2]。如果采用杀菌温度115 ℃进行杀菌，当进入杀菌器的物料温度在72～74 ℃时，经超高温完成换热、杀菌后，出口温度一般在90～94 ℃之间。控制物料流量在7～8.2 t/h，可保证物料在超高温加热段的停留时间为4～8 s，在整个超高温设备内停留时间为22～28 s。停留时间随着流量的变化而变化，所以超高温设备的清洗尤为重要。当连续生产时，CIP清洗和AIC清洗都要制定合理的清洗规程，以保证清洗效果，否则管壁挂垢将造成管径变化而影响物料流量，同时影响热传递的效果。

2.3.2 超高温杀菌工艺参数选择

超高温杀菌工艺一般采用的杀菌时间为4～8 s，但杀菌温度在不同的企业之间存在一定差异。因杀菌温度一方面决定最终产品的菌落总数情况，另一方面也直接影响产品蛋白质变性的程度，同时也要符合尽量节能的要求，所以选择最佳的杀菌温度，对乳粉生产企业来说至关重要。本文在一定的限定条件下，进行了不同杀菌温度的实验，确定了超高温杀菌工艺的参数。

（1）限制条件

生牛乳菌落总数为2×106CFU/mL；生牛乳用量为4.0～4.5 t/t奶粉；其它原料菌落总数<1 000 CFU/g；杀菌段物料流量不7.0～8.2 t/h（保证杀菌时间4～8 s）。

（2）实验结论

杀菌温度在103～108 ℃之间时，产品蛋白质变性程度较小，冲调后肉眼可看到个别蛋白质变性后的白点，产品菌落总数平均值在500～900 CFU/g之间。但在实验的多组数据中，约10%的几率出现产品菌落总数>1 000 CFU/g的情况，也就是说此杀菌温度范围不能保证产品的菌落总数完全达到国家标准的要求。

杀菌温度在110～115 ℃之间时，部分产品存在蛋白质变性的问题，但经过配方改良，此问题可以得到解决，不会影响最终产品的质量。产品菌落总数平均值在300～700 CFU/g之间，未出现超过1 000 CFU/g的情况，可以保证最终产品菌落总数达到国家标准的要求。

杀菌温度在120 ℃时，产品蛋白质变性的程度增大，菌落总数基本可以控制在200 CFU/g以内，数值较低，但蒸汽消耗量增大，成本升高。

从以上实验数据可以得出，企业可根据本企业的技术要求和产品定位，选择杀菌温度范围在110～115 ℃之间，以保证产品菌落总数达到国家标准的要求，同时又兼顾产品溶解性和耗能等方面的因素，既保证产品质量，又达到节约成本的目的。

3 结语

当前，食品安全问题已越来越受到广大消费者的关注。生产安全、健康、优质的产品是食品生产企业赖以生存的基础。对于婴幼儿配方乳粉生产企业来说，这一点更是尤为重要。对于湿法工艺的婴幼儿配方乳粉生产企业来说，杀菌工序更是重中之重，这是保证终产品合格的一个关键工序。选择适合生产条件的杀菌方式对产品感官指标、微生物指标、资金投入、成本控制等多方面都有重要的影响。本文是笔者在多年从事婴幼儿配方乳粉的生产管理过程中总结出来的经验，仅供同行业者参考和借鉴。

[1]张和平，张列兵.现代乳品工业手册. 北京：中国轻工业出版社，2005.

[2]杨同舟，于殿宇.食品工程原理. 北京：中国农业出版社，2001.

[3]陆振曦，陆守道.食品机械原理与设计. 北京：中国农业出版社，1996.