近百年来人们研究采用超声波、微波、高压、辐照等多种手段来消毒牛奶,但实际得到应用的还仅是“热处理”一种方法。
巴氏杀菌：
科学的热处理牛奶加工技术的开发,则始于19世纪中期微生物学奠基人路易·巴斯德发现了牛奶里存在着微生物之时。他发现加热既可以杀伤杀灭微生物的活力同时也会破坏牛奶的风味,因此他创立了巴氏杀菌。杀菌公式是:63℃,保持30min。目的是既保证杀灭奶中所有的致病菌以保证饮用安全,又能够zui大程度地保留牛奶的固有风味和感官。
后来发展出新的巴氏消毒法,即72℃/15s的连续式巴氏消毒杀菌工艺趋向成熟并得到普遍认同。为了加以区别,巴斯德当年提出的杀菌工艺被称之为“低温长时(LTLT)巴氏消毒法”,而新工艺则被称为“高温短时(HTST)巴氏消毒法”;产品都被称为“巴氏消毒奶”。
后来更有人做了深入的研究,得出了一系列的不同温度和时间的组合,例如今天上*的90℃/0·5s、94℃/0·1s、96℃/0·05s、100℃/0·01s等,它们也等效地属于“巴氏消毒法”,但由于保温时间均在1s以下,传统的流量流速控制原理无法达到所需的时间控制精度,所以都借用“蒸汽注入奶料”或“奶料喷入蒸汽(infusion)”的直接式加热时形成的“闪蒸”现象来控制保温时间,因而享有另一个共有的名称“高热瞬时巴氏消毒法(HHST)”。
经过巴氏消毒处理后牛奶中所残留的微生物主要是耐热的非致病菌,某些酶的活性还未能*钝化,经过一定时间后还会在保存期内继续活动使产品变质。因此经过巴氏消毒处理的产品一般都不必进行昂贵的无菌灌装,然而要小心防止产品的“二次污染”,以“大肠菌群zui近似数”为指标所表达的控制值不得超过极限。因此即使在食品冷链(4~10℃)条件下,成品保质期也只有数天。如何进一步在巴斯德的基础上降低牛奶的保存条件,成了奶业科技追求的目标。
现代的技术发展
虽然市场并不看好“保持法灭菌奶”,但是却引起了部分研究人员的兴趣。在大批研究者分别研究的基础上,至上世纪60年代实现了牛奶热处理两个基础理论的突破。*个是牛奶蛋白质体系热稳定性的动力学原理。第二个是不同热处理温度变化率所引发的杀菌作用和化学反应两种效应的变化率差异原理。
20世纪中期,超高温瞬间灭菌(UHT)技术随同直接加热法和间接加热法设备的成熟而进入了商业应用。而由荷兰斯托克(StorkBrabantB·V·)公司、英国APV公司等开发的间接法加热的套管式灭菌器,在20世纪70-90年代的竞争中获得了商业上的成功。
在上世纪80年代初,奶业联合会(IDF)颁布了一系列有关UHT技术和产品的文件,标志着这一新技术的zui终成熟。值得指出的是,IDF在定义常温下保质期至少为六个月的UHT产品时提了两个方面的技术要求,一是从“罐头食品”卫生学引进的“商业无菌”概念,这已为我国奶业普遍接受并写入了国家标准。另一个是理化方面的“改良的浊度鉴定”,至今国内讨论得还不多。这个指标其实是为了防止过度加热破坏牛奶的营养成分和可能产生新的不明物质而设定的。鉴定的客观结果告诉我们,经UHT技术处理的牛奶,蛋白质的变性程度必须控制在巴氏消毒奶和保持法灭菌奶两者之间的一个适当的位置上。UHT奶从产品的色、香、味和营养保留以及不明物质的产生来看,与巴氏消毒奶相比还是明显不同的。因此在成熟的奶品市场里很难争得大的份额,只是在缺奶和冷链不普及的地方,以及某些“快节奏”生活的特殊场合,才受到青睐。
针对UHT产品的不尽如人意处,奶业科技人员依然在不断研究并且有了的进展。这就是被国外同行誉为“新一代消毒奶”的“延长保存期奶”。它是使用传热速度要快于间接加热法100倍左右的直接加热法,在0·2s时间内迅速将生奶的温度自75℃提升到杀菌所需温度133℃。快速升温也不利于营养物质发生化学反应;在地控制保温时间0·5s之后,紧接着利用“闪蒸”手段,即释放压力使奶温在0·2s内迅速下降到75℃,同时蒸发掉原先由高温高压蒸汽带入到奶
中的水分。在应用ESL时,如果要控制奶的营养保留程度与巴氏杀菌奶相当的话,则对微生物的杀灭程度可以比巴氏杀菌奶更为*;虽未达到灭菌程度,但在同样的冷链条件下可以延长产品的保质期,一般为20~45d;显著降低了杀菌引起的化学反应。
IDF在2002年专题讨论了有关ESL产品技术,标志着又一个新技术即将诞生。在此之前,直接加热法在奶粉生产的领域里已经得到应用并取得了良好的效果。由于物料在整个加工过程中的受热强度低,体现在zui终产品奶粉的功能性指标明显得到提高,其根本原因是乳蛋白质变性程度得到了有效控制,就是商业上称之为“低温奶粉”的产品。进入21世纪后,几乎所有国外生产的配方奶粉(尤其是婴儿奶粉)的生产线(不包括设在中国境内的),都已经改造为直接加热法了,而且所用的水蒸汽大多利用浓缩牛奶时来自于牛奶本身的“二次蒸汽”,经“热泵”升温后回用。既避免了水处理的麻烦,又节省了能源,可惜的是我国至今尚无此类技术的应用。
