发酵酸羊乳冻干粉的生产方法

文/李志才 牟善波 姜竹茂 王利义 徐少同

（1 青岛市畜禽良种有限公司；2 山东宜品乳业集团；3 烟台大学生命科学学院；4 山东诸城华大机械科技有限公司；5 上海南华换热器制造有限公司）

真空冻干技术，可以把含有大量水分的液体物质，通过降温冻结成冰状固体，在真空条件下，冰状固体中的水分升华为水蒸气排出，以此去除液体物质中的水分。近年来，该技术广泛应用于食品加工业。

发酵酸羊乳经真空冻干后，能避免其他干燥方法对其营养成分和生物活性的破坏，不仅能保持发酵酸羊乳原有的色、香、味和营养成分，还具有较高的乳酸菌生物活性，常温条件下能保存较长时间，且速溶性好，食用方便，深受广大消费者的青睐。发酵酸羊乳冻干粉的生产方法如下。

1 生产工序流程

1.1 羊乳预处理工序

离心净乳—脱气除膻—闪蒸浓缩。

1.2 羊乳发酵工序

高压均质—杀菌消毒—接种发酵。

1.3 冻干制粉工序

低温预冻—真空升华—完全干燥。

1.4 包装质检工序

产品包装—质量检验—产品入库。

2 生产工艺

2.1 羊乳脱膻浓缩预处理

2.1.1 羊乳离心净乳

将新鲜生羊乳泵入存储罐后，开启净乳机，通过净乳机高速旋转的离心功能，去除生羊乳中的杂质。

2.1.2 羊乳脱气除膻

应用真空脱气机进行羊乳脱气除膻，可使产生羊乳膻味的绝大部分不凝性气体从羊乳中分离排出。

（1）开机准备

依次开启洁净压缩空气总阀、冷却水总阀、电源开关；确定脱气液位技术参数，开启液位调节阀开关；将真空脱气机组设备的开关转向设备消毒或生产清洗的指示位置，进行设备消毒或生产清洗。以上开机准备工作结束后，将设备开关置于自动运行位置，做好羊乳脱气除膻生产准备工作。

（2）消毒调试

每次脱气除膻生产前，均须对真空脱气设备进行消毒杀菌。具体方法是：用85～90 ℃洁净热水在管道和设备中循环15～20 min，杀灭管道和设备中的有害细菌。随后用洁净水，以水代料模拟生产，调试好冷却水流量和各种阀门自动开闭技术参数，做好真空脱气设备脱气除膻产前消毒工作。

（3）开机操作

真空脱气设备在自动生产模式下，会自动启动真空泵，能将真空度自动升至到预先设定的真空压力，即-0.05～-0.04 MPa。待整个真空脱气设备运转稳定后，就可以料顶水，将调试消毒设备用的洁净水排空，正式投料生产。

（4）脱气除膻

羊乳通过管式或板式换热器加热至70～75 ℃，进入真空脱气设备，以高压伞形雾状，喷入真空脱气罐中，在罐的内壁表面形成一层涡旋的乳液薄膜。在真空负压的作用下，羊乳中的微细气泡，突破液面张力，被迅速排出，顺沿着真空罐壁流至真空罐底，经料泵送至真空罐外储存罐。同时，真空脱气罐中的水蒸气、空气和膻味等不凝性气体，被真空泵吸入冷凝器中，冷却后排出罐外。

（5）生产后设备清洗

真空脱气机生产结束后，须按照就地清洗（Cleaning in Place，CIP）操作规程，进行设备清洗和整理环境卫生，并关闭电源开关和水、气等各种自动、半自动控制阀门，保证生产安全。

2.1.3 羊乳闪蒸浓缩

为提高发酵酸羊乳的品质，脱气除膻处理后的羊乳原料，需再应用真空闪蒸设备进行闪蒸浓缩处理。真空闪蒸设备能浓缩减少羊乳中10%～20%的水分，有利于提高发酵酸羊乳的品质。一般可根据不同产品的品质要求，设置闪蒸浓缩技术参数。

（1）闪蒸浓缩设备准备

真空闪蒸设备的开机准备工作和产前调试消毒，基本与真空脱气设备一样操作运转。但真空闪蒸罐的真空度，需调高至-0.09～-0.08 MPa。

（2）羊乳闪蒸浓缩

脱膻羊乳通过管式或板式换热器，加热至85～90 ℃进入闪蒸设备，以高压伞形雾状，喷入闪蒸浓缩罐中，在罐的内壁表面形成一层涡旋羊乳液体薄膜，在真空负压的作用下，羊乳中的水蒸气蒸发出来，羊乳顺着真空罐壁流向罐底，经料泵送至闪蒸浓缩罐外的换热器加热或冷却。同时，闪蒸罐中的水蒸气、空气和残留的膻味不凝性气体等，经真空泵吸入冷凝器中，冷却后排出罐外。

（3）生产后设备清洗

羊乳闪蒸浓缩设备生产结束后，须按照CIP清洗操作规程，进行设备清洗和整理环境卫生，关闭电源开关和水、气等各种自动、半自动等阀门开关，保证生产安全。

2.2 发酵酸羊乳接种发酵

2.2.1 羊乳高压均质

经脱气除膻和闪蒸浓缩处理的羊乳，通过管式或板式换热器，将温度调整为55～65 ℃，泵入双级高压均质机，进行高压均质。第一级均质压力为25.00 MPa，第二级均质压力为20.00 MPa。通过高压均质使羊乳的脂肪球更加细微，口感更加滑润，品质进步改善，更有益于消化吸收。

2.2.2 羊乳杀菌消毒

羊乳经高压均质后，采用95 ℃，300 s的杀菌工艺，进行杀菌消毒。之后经换热器换热，将温度降至43 ℃，泵入密闭型洁净不锈钢发酵罐，接入乳酸菌发酵菌种，进行羊乳发酵。

2.2.3 羊乳接种发酵

（1）发酵菌种制备直投式发酵菌粉，不仅生产成本高，而且不能生产独具特色风味酸羊乳。现在一般先用一代冻干发酵菌粉，自制复合发酵菌种，不仅发酵效果好，而且降低生产成本。具体方法为：①活化冻干菌粉。取适量乳酸菌菌冻干粉，接种至含3%葡萄糖粉的灭菌羊乳培养基中，经充分混合后至42 ℃恒温培养箱内进行培养，发酵凝固后，反复进行3 次活化，制成活力稳定的酸羊乳二代发酵菌种。②制备复合乳酸菌三代生产发酵菌种。根据酸羊乳风味品质发酵菌种配方，按标准剂量量取各种乳酸菌发酵菌种，接种至含6%蔗糖的灭菌羊乳中，混合均匀后置42 ℃恒温发酵箱内培养发酵，制成可应用于生产，活力稳定的酸羊乳复合乳酸菌发酵菌种。

（2）发酵酸羊乳接种发酵

开启不锈钢发酵罐搅拌机，将消毒杀菌后的羊乳原料温度调整至43 ℃，一边搅拌，一边用转子泵将生产数量3%～5%的酸羊乳发酵菌种，泵入羊乳原料中并搅拌混合均匀，然后将搅拌速度由120～150 r/min调减至30～40 r/min缓慢搅拌，保持43 ℃恒温发酵温度。发酵后1.0～2.0 h后，当羊乳中出现颗粒絮状物时停止搅拌，再继续保温发酵3.0～4.0 h。当pH值达到4.2～4.5 或吉尔涅尔滴定酸度数值达到90～100 °T，发酵羊乳凝结呈软膏状时，启动搅拌机，将其搅拌呈黏稠糊状，同时向不锈钢发酵罐夹层，泵入0 ℃循环冰水，使搅拌型发酵羊乳的温度降至2～4 ℃，停止发酵备用。

2.3 发酵酸羊乳冻干制粉

2.3.1 冻干设备开机准备

（1）预热检查

冻干机需安装在清洁干燥，空气流通，散热良好的生产车间内。生产使用启动前，应先开启冻干机电源进行机体预热，预热时间不少于2.0 h；检查制冷压缩装置的高压仪表显示的数值是否稳定保持在1.00～1.60 Mpa正常范围内。

（2）确定运行模式

打开自动控制显示器，设置冻干机运行模式。根据冻干机生产与维修需要，确定冻干机运行自动运行模式或手动运行模式。

（3）设置技术参数

根据冻干机生产需要，设置和确定冻干机生产运行各工序阶段的自动控制技术参数，保证冻干机自动正常生产运行。

（4）设备运行监控

正式开机生产后，将自动控制显示器的显示界面，切换成生产运行自动监控界面，以便监控冻干机生产运行工况。

2.3.2 发酵羊乳预冻

发酵酸羊乳物料，随着冻干机料仓温度的下降至物料冰晶点以下，一般为-20～-10 ℃，保证发酵酸羊乳物料完全冻结成冰固体。

（1）物料仓板调温

冻干机物料仓和物料隔板在投料前，要将其温度下降至4～6 ℃，与发酵酸羊乳的储存温度一致，方可投放物料，否则会影响发酵酸羊乳的质量和导致制冷压缩机压力过高，影响冻干机使用寿命。

（2）快速均匀投料

将发酵酸羊乳，按每平方米冻干隔板投料5 kg的标准数量，均匀快速的将发酵酸羊乳，平摊在物料冻干隔板上，其厚度控制在5 mm左右。一般20 m2冻干面积的冻干机料仓要求在10 min以内完成投放工作。

（3）立即快速降温

冻干机物料投放完毕后，要求在40～45 min的时间内，将冻干机物料隔板的温度，从4～6 ℃快速降温至-40～-35 ℃。降温速度越快越好，突破和减弱冰晶障碍，即发酵酸羊乳冰晶点的温度范围，减少其对生物活性的不利影响。

（4）物料预冻时间

发酵酸羊乳物料达到冻干机设定的最低温度后，须继续保持-40～-35 ℃低温1.5～2.0 h，确保在抽真空之前，冻干机料仓隔板上的所有发酵酸羊乳，均已完全冻结成冰状固体。

2.3.3 真空升华干燥

发酵酸羊乳物料在真空低温下进行加热，使结成冰的“自由水”升华成水蒸气并经冷凝后排出冻干机外。

（1）升华开始时间

预冻结束启动真空机，冻干机料仓开始抽真空的时间，即为发酵酸羊乳物料升华的开始时间。要求冻干机料仓在0.5 h以内，真空度快速达到10.00 Mpa。

（2）物料低温加热

发酵酸羊乳物料在冻干升华干燥时，每克物料冻结成固体冰，需要吸收2.8 kJ左右的能量。因此，须启动冻干机的加热装置，在真空度10～30 Pa的条件下进行加热。一般将发酵酸羊乳冻干升华干燥温度控制在0～3 ℃为宜。

（3）真空升华时间

发酵酸羊乳物料在冻干升华干燥阶段，一般冻干物料的水分蒸发90%左右时，即可结束升华干燥阶段工序，通常需22.0～24.0 h。

2.3.4 除水完全干燥

发酵酸羊乳物料经冻干升华干燥后，还约有10%的水分吸附在冻干的物料中，会影响其生物活性。如除去这部分与物料结合的水分，需要提供和增加更多的能量。

（1）提温标准

在保证冻干机料仓真空压力10～30 Pa的基础上，将其温度提高至保持稳定至25 ℃以下（发酵酸羊乳生物活性允许的最高温度25～28 ℃）。

（2）除水完全干燥标准

完全干燥约需时间4.0～6.0 h，待发酵酸羊乳物料残留的水分含量低于3%时，即达到发酵酸羊乳物料安全干燥标准，可结束除水完全干燥工序。

（3）真空压力试验

为保证发酵酸羊乳的冻干质量，在其冻干全过程结束前，进行真空压力试验，可监测冻干物料的含水率。具体方法是：关闭冻干机料仓与冻干机冷凝器之间的阀门。一般关闭阀门30～60 s后，如压力升高，说明还有水分逸出；如无压力上升或压力上升在3～8 Pa，说明此时含水率在2%～3%，物料冻干效果良好。

（4）冻干物料出仓

发酵酸羊乳经冻干后，在出仓前，一要将冻干机料仓的温度先调整至与室温一致，避免发酵酸羊乳冻干粉出仓后冷却吸湿。二要保证发酵酸羊乳冻干粉出仓环境卫生达到百级净化标准，（指食品生产环境洁净空气应达到的标准，一般有100级、1万级、10万级和30万级等）百度洁净标准，防止杂菌污染，影响产品质量。

2.4 发酵酸羊乳冻干粉包装和检验

2.4.1 包装

目前发酵酸羊乳冻干粉常见的包装有塑铝袋粉剂包装、塑铝胶囊粉剂包装和塑铝片剂包装3 种。要根据发酵酸羊乳冻干粉市场消费需求状况，选择相应的制剂包装形式。

2.4.2 质量检验

（1）发酵酸羊乳质量检验

按照《GB19302—2010 食品安全国家标准 发酵乳》的规定，进行发酵酸羊乳质量检验。

（2）发酵酸羊乳冻干粉活性乳酸菌数量检验

按照《GB19302—2010 食品安全国家标准 发酵乳》和《GB4789.35—2016食品安全国家标准 食品微生物学检验 乳酸菌检验》检验方法，进行发酵酸羊乳冻干粉活性乳酸菌数量检验。

3 注意事项

3.1 绘制生产运行曲线

发酵酸羊乳在冻干的过程中，冻干机内的温度、压力，随着冻干时间、阶段和操作时序不同而不同。为了确保发酵酸羊乳的冻干质量，绘制发酵酸羊乳冻干过程的温度、压力和操作时序的曲线，对于全过程掌控发酵酸羊乳冻干粉的安全生产运行和冻干质量非常必要。

绘制生产运行曲线须重点标注好物料隔板冻干温度、料仓真空压力、水蒸气凝结和操作时序4 个主要技术参数的曲线点。同时，还要根据发酵酸羊乳不同产品种类、冻干数量、冻干容器和冻干机性能等因素，调整冻干生产运行曲线的技术参数。

3.2 严格操作规程

3.2.1 开机检查

重点做好冻干机供电、供水、供油、真空、制冷、开关、阀门等八项检查。

3.2.2 装载物料

装载冻干物料要求布料均匀、厚度一致，按要求放置温度自动感应探头。

3.2.3 设置参数

根据冻干品种和生产经验设置冻干机自动运行技术参数。

3.2.4 冻干取料

冻品完成冻干取料前，必须将压力调整至零压力后，方可开启冻干仓门取料。

3.2.5 融冰化霜

冻干机生产完毕后，须将制冷系统盘管完全浸泡在洁净水中，使盘管上的冰霜全部融化后，把融冰化霜的水全部排空排净。

3.2.6 清洁消毒

冻干机须用洁净抹布，对冻干机内外进行清洁，并用75%的酒精对冻干仓，进行全方位，无死角卫生消毒。严禁用水冲洗冻干机，防止损坏设备。

3.2.7 维修保养

冻干机每次生产结束后和生产运行每200.0 h都要进行日常和定时维修保养。重点对冻干机的制冷、真空、电器和循环水系统维修保养，发现存在问题，及时维修保养。

3.2.8 提高乳酸菌生物活性

为提高发酵酸羊乳冻干粉的生物活性，可在发酵酸羊乳的原料中，适量添加乳酸菌冻干保护剂，如麦芽糖浆等可食用物料，能提高发酵酸羊乳冻干粉乳酸菌的生物活性。