美国奶酪生产标准化技术简介

文/徐 丽 王 睦 齐海龙 张雅惠 曹 烨 张书义＊

（1 全国畜牧总站；2 香港科技大学）

奶酪标准化，是指调整奶酪原料奶中的脂肪与酪蛋白的比例（F/C），确保奶酪成品能达到某一特定的脂肪和干物质（DM）含量。如美国联邦标准规定切达（Cheddar）奶酪是用全脂奶制作，其脂肪占干物质含量的比例（干基脂肪，FDM）不得低于50.0%，水分不得大于39.0%，即DM含量≥61.0%，脂肪含量≥30.5%。为保证每批成品奶酪均符合指标要求，通常要将FDM含量提高到51.0%～52.0%，水分达36.0%～38.0%。若奶酪含有37.5%的水分及32.5%的脂肪，则其FDM含量为（35.5×100%）/62.5=52%。

奶酪标准化对维持产品质量的稳定性有重要的作用。若不实施标准化，奶酪成品的主要成分指标就会出现波动，可能造成奶酪成品质量的不稳定，甚至不符合标准要求。精准的标准化工作离不开熟练的控制技能以及对原料奶和奶酪的准确检测及计算方法。而只完成了奶酪制造的完整工艺过程，把标准化工作省去的想法是不切实际的。（全文磅、美元等单位换算公式为：1.00 磅=0.45 千克；1 美元=7.09 元人民币。）

1 实施奶酪原料奶的标准化

1.1 标准化参变量

实施奶酪原料奶的标准化工作，所依据的主要参变量包括六个方面：一是尽可能准确地计算原料奶的用量；二是准确测定原料奶的乳脂率；三是准确测定原料奶的酪蛋白含量；四是按照预期的脂肪与酪蛋白比例，计算所需脱脂奶的添加量或所需分离出的稀奶油量；五是检测经标准化后奶的含脂率；六是在奶酪上市前，检测分析每批奶酪的脂肪和DM含量，并加以验证与评估。

1.2 控制 F/C 值

按照标准，若使奶酪具有指定的FDM含量，标准化奶中F/C值应为1∶0.68、1∶0.69或1∶0.70。严格来说，1∶0.71或1∶0.72更为理想。

1.3 配备专用设备设施

如果乳品企业没有配备专用贮奶罐，将定量脱脂奶加入至定量的原料奶中的，则至少需要具有精确定量脱脂奶和原料奶的其他措施。若乳品企业配备有能从全脂奶中分离出定量稀奶油的离心装置，则应每日定时对分离出的稀奶油重量和含脂率进行测定。

1.4 脱脂奶量的计算

1.4.1 脱脂奶量的计算公式

为使F/C值达到特定值，如1∶0.70，可以采用公式1计算脱脂奶的添加量。

1.4.2 范例

采用范例进行说明。1 000 磅全脂奶脂肪含量为4.5%，酪蛋白含量为2.7%，F/C值为1∶0.60。需要添加脱脂奶，使其比例标准化为1∶0.70。当乳脂率4.5%的全脂奶脱去脂肪后，脱脂奶的酪蛋白含量为：

添加的脱脂奶量可根据公式2进行计算（设X=脂肪重量），得出需要159.0 磅脱脂奶。

对范例进行复查计算。1 000磅含脂4.5%的全脂奶，其脂肪量为45.0 磅，酪蛋白量为27.0 磅，添加的159.0 磅脱脂奶中含酪蛋白4.5磅，则总计1 159.0 磅标准化奶含脂肪45.0 磅，含酪蛋白31.5 磅，F/C值为：

可以采用另一种简便的计算方法。设标准化奶中的酪蛋白设为X，要求比例为：，即。计算得出，X=3 1.5（磅），即标准化奶中酪蛋白量为31.5 磅。则应加入的酪蛋白量为31.5-27=4.5（磅），而由于脱脂奶的酪蛋白率为2.83%，则脱脂奶量为：=159.0(磅)。

总之，对于不同脂肪和酪蛋白含量的奶样，以及不同F/C值的要求，均可根据上述方法进行计算。

1.5 从奶中分离稀奶油

由范例可以得出，含脂率4.5%的全脂奶量1 000 磅，其脂肪含量45 磅，酪蛋白量27 磅，F/C=1∶0.6。若要求其比例为1∶0.7，且提取得稀奶油含脂率为40%，则应分离多少稀奶油呢？

若最终标准化奶乳脂率为3.9%，应用皮尔逊法进行计算，方法如图1。假设含脂率40%的稀奶油提取量为X磅。计算得出，X=16.62（磅），即为所需提取的含脂率40%稀奶油量。

复核计算精确度，方法如图2所示。

图1 皮尔逊法计算（正方形图解法）稀奶油提取量

图2 稀奶油提取量的精确度计算

1.6 添加脱脂乳粉进行标准化

添加低温脱脂粉可增加原料奶中的酪蛋白含量。乳脂率为4.5%的原料奶，其酪蛋白含量为2.7%，而脱脂粉的酪蛋白含量约为28%。

1.6.1 特级脱脂粉指标

在标准化时，需要采用高质量的低温脱脂乳粉。美国乳粉研究所（ADMI）的特级脱脂粉指标如表1所示。

优质脱脂乳粉具有正常的焦粉粒、滋气味，应严格管控贮存条件，而不能含有任何硬块。

1.6.2 脱脂乳粉添加量的计算

在范例中，1 000 磅含脂率为4.5%的原料奶，含有45.0 磅脂肪和27.0 磅酪蛋白，即每0.6 磅酪蛋白对应1.0 磅脂肪。为使F/C值达到1∶0.7，需要添加4.5 磅酪蛋白，则应加入的脱脂乳粉量按照下述方法进行计算。设脱脂粉为X磅。则有：X=16.07（磅）。

复核计算精度，方法如图3所示。

加入脱脂乳粉的工艺比较简单，但应使用具有良好溶解性的低温脱脂乳粉，避免含有棕色焦粒及硬块等不溶物。需要说明的是：化粉设施通常由不锈钢材质的楔形料斗及底部T型三通、管道和物料泵、贮奶罐等组成。料斗底部所连接的T型三通应有适宜口径，其内芯具有特异型设计，即三通径向的中部口径迅速变细，且变细处经垂直的出口与料斗的底部紧密连接，三通径向的2 个出口与管道呈水平连接。化粉操作是通过原料奶在管道中的连续、快速流动，在三通内部变细处形成真空吸力，将料斗中脱脂乳粉混入原料奶中。

根据表2，可计算标准化奶的脱脂粉添加量。

例如：7 500 磅含脂率4.3%的原料奶，拟标准化成为乳脂率3.8%的奶。由表2可知，每1 000 磅原料奶应添加脱脂粉132 磅，则7 500磅原料奶应添加 磅脱脂乳粉，即可使其脂肪含量达到3.8%。

表1 美国乳粉研究所（ADMI）的特级脱脂粉指标

1.7 重新实施标准化

在生产中，存在原料奶的标准化结果不准确、不理想的情况，原因可能是其乳脂率偏低，需要重新添加稀奶油。假设7 500 磅奶乳脂率3.5%，预期标准化为3.6%，则需要添加的含脂率40%的稀奶油量，可以根据图4显示的方法进行计算，即将原料奶与稀奶油按36.4磅比0.1 磅比例进行混合。结果显示，需要添加20.6 磅含脂率为40%的稀奶油。

验证计算方法如图5所示。结果显示，7520.6×3.6%=270.74（磅）脂肪，结果相同，表明添加量计算正确。

图3 脱脂粉添加量的复核计算

图4 皮尔逊法计算（正方形图解法）稀奶油提取量

图5 脂肪量的验证计算

1.8 预估标准化后奶酪的产量

原料奶进行标准化时，计算奶酪的预估产量见表3。

2 F/C值及奶酪标准化的经济性

2.1 奶酪原料奶标准化的经济性

为了通过分离原料奶中的稀奶油来调整奶中脂肪含量，进而判断奶酪加工是否具有经济性，需要从实施标准化方面分析奶酪的产量，以及稀奶油、乳清、脂肪的得率。

美国威斯康星农业实验中心通过实验数据解决了上述问题。假设原料奶的平均含脂率为4.31%，平均酪蛋白率为2.62%，F/C值为1∶0.608，经过标准化，原料奶的平均含脂率为3.82%，平均酪蛋白率2.64%，F/C值为1∶0.691。

表2 标准化奶添加脱脂乳粉量表

1 000 磅未标准化的奶，可提取109.2 磅奶酪和6.06 磅可售脂肪；而986.46 磅标准化奶（其中，从1 000 磅原料奶中分离出13.54磅脂肪含量为40%的稀奶油），可提取103.6 磅奶酪，以及5.42 磅可售脂肪。另外，随乳清分离的稀奶油中还含有5.66 磅脂肪。

因此，如果实施标准化，虽然奶酪产量减少了5.66 磅，但可售脂肪却至少增加了5.42 磅。同时，标准化奶生产的奶酪与未标准化奶生产奶酪相比，其产品指标更趋稳定。当未标准化奶制造的奶酪干基脂肪含量为54.3%，而被标准化至F/C值为1∶0.7后生产的奶酪，其FDM含量为51.7 %。

图6 利润折算方法

假如奶酪每磅售价30 美分，稀奶油售价为每磅50 美分，利润折算方法如图6所示。

因此，实施标准化后，每100磅奶增加利润值为0.83 美元。

由上述例子可以看出，奶酪生产中的原料奶标准化利润取决于奶酪和脂肪（黄油）的市场价格。从事产品销售和研究标准化经济性的业务人员与决策者，须对标准化成本和纯利润问题进行综合统筹考虑。

表3 标准化后奶酪产量的计算

2.2 奶酪原料奶不同方标准化法的经济性分析

美国威斯康星大学研究了如何实施奶酪原料奶标准化的经济性，从三个方面进行了对比，包括分离出40%的稀奶油，添加脱脂奶以及添加低温脱脂乳粉三种情况。

2.2.1 分离稀奶油

通过从100 磅奶中分离出含脂率40%的稀奶油，使其标准化F/C值达到1∶0.681，方法如下所示。

首先，每磅奶酪价格为0.36 美元，稀奶油中每磅脂肪的价格为0.72 美元，原料奶所测含脂率为3.6%。则每100 磅原料奶，可获利润通过公式3进行计算。

将数值代入公式3中，得出：[（0.72-0.36）×1.3] ×（3.6-3.2）×0.439=0.082（美元）。因此，对100 磅含脂率3.6%的原料奶进行标准化后，可得利润为0.82美元。

2.2.2 添加脱脂奶

100 磅奶中加入脱脂奶，使其标准化至F/C值为1∶0.681，其计算方法如下所示。

假设每磅奶酪价格为0.36 美元，每磅脱脂奶价格为0.009 美分。每增加1 磅脱脂奶，其奶酪产量值为0.065 磅。原料奶含脂率测定值为3.6%。其利润计算方法如公式4。

代入公式4后，其增加的利润值为：（0.36×0.065-0.009）×（3.6-3.2）×11.72=0.068（美元）。

需要注意的是，2.2.1和2.2.2中的计算均不包括人工制造成本。

2.2.3 添加脱脂奶粉

100 磅奶中加入含酪蛋白28%的脱脂粉，将奶标准化至F/C值为1∶0.681，其计算方法如下所示。

假设每磅奶酪价格为0.36 美元，每磅脱脂粉价格为0.17 美元，原料奶含脂率测定值为3.6%，则其利润计算公式如公式5。由公式5得出，利润值=[（0.36×0.7）-0.17]×（3.6-3.2）×1.004=0.033（美分）。结果显示，100 磅含脂率3.6%的原料奶，添加脱脂粉标准化到3.2%后，其利润值为0.033 美分。

综上所述，基于几种假设的前提条件，上述三种方法中，分离稀奶油方法的经济性最佳。