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近百年來人們研究采用超聲波、微波、高壓、輻照等多種手段來消毒牛奶,但實(shí)際得到應(yīng)用的還僅是“熱處理”一種方法。

巴氏殺菌：

    科學(xué)的熱處理牛奶加工技術(shù)的開發(fā),則始于19世紀(jì)中期微生物學(xué)奠基人路易·巴斯德發(fā)現(xiàn)了牛奶里存在著微生物之時(shí)。他發(fā)現(xiàn)加熱既可以殺傷殺滅微生物的活力同時(shí)也會(huì)破壞牛奶的風(fēng)味,因此他創(chuàng)立了巴氏殺菌。殺菌公式是:63℃,保持30min。目的是既保證殺滅奶中所有的致病菌以保證飲用安全,又能夠zui大程度地保留牛奶的固有風(fēng)味和感官。

    后來發(fā)展出新的巴氏消毒法,即72℃/15s的連續(xù)式巴氏消毒殺菌工藝趨向成熟并得到普遍認(rèn)同。為了加以區(qū)別,巴斯德當(dāng)年提出的殺菌工藝被稱之為“低溫長時(shí)(LTLT)巴氏消毒法”,而新工藝則被稱為“高溫短時(shí)(HTST)巴氏消毒法”;產(chǎn)品都被稱為“巴氏消毒奶”。

     后來更有人做了深入的研究,得出了一系列的不同溫度和時(shí)間的組合,例如今天上*的90℃/0·5s、94℃/0·1s、96℃/0·05s、100℃/0·01s等,它們也等效地屬于“巴氏消毒法”,但由于保溫時(shí)間均在1s以下,傳統(tǒng)的流量流速控制原理無法達(dá)到所需的時(shí)間控制精度,所以都借用“蒸汽注入奶料”或“奶料噴入蒸汽(infusion)”的直接式加熱時(shí)形成的“閃蒸”現(xiàn)象來控制保溫時(shí)間,因而享有另一個(gè)共有的名稱“高熱瞬時(shí)巴氏消毒法(HHST)”。

    經(jīng)過巴氏消毒處理后牛奶中所殘留的微生物主要是耐熱的非致病菌,某些酶的活性還未能*鈍化,經(jīng)過一定時(shí)間后還會(huì)在保存期內(nèi)繼續(xù)活動(dòng)使產(chǎn)品變質(zhì)。因此經(jīng)過巴氏消毒處理的產(chǎn)品一般都不必進(jìn)行昂貴的無菌灌裝,然而要小心防止產(chǎn)品的“二次污染”,以“大腸菌群zui近似數(shù)”為指標(biāo)所表達(dá)的控制值不得超過極限。因此即使在食品冷鏈(4~10℃)條件下,成品保質(zhì)期也只有數(shù)天。如何進(jìn)一步在巴斯德的基礎(chǔ)上降低牛奶的保存條件,成了奶業(yè)科技追求的目標(biāo)。

現(xiàn)代的技術(shù)發(fā)展

    雖然市場(chǎng)并不看好“保持法滅菌奶”,但是卻引起了部分研究人員的興趣。在大批研究者分別研究的基礎(chǔ)上,至上世紀(jì)60年代實(shí)現(xiàn)了牛奶熱處理兩個(gè)基礎(chǔ)理論的突破。*個(gè)是牛奶蛋白質(zhì)體系熱穩(wěn)定性的動(dòng)力學(xué)原理。第二個(gè)是不同熱處理溫度變化率所引發(fā)的殺菌作用和化學(xué)反應(yīng)兩種效應(yīng)的變化率差異原理。

20世紀(jì)中期,超高溫瞬間滅菌(UHT)技術(shù)隨同直接加熱法和間接加熱法設(shè)備的成熟而進(jìn)入了商業(yè)應(yīng)用。而由荷蘭斯托克(StorkBrabantB·V·)公司、英國APV公司等開發(fā)的間接法加熱的套管式滅菌器,在20世紀(jì)70-90年代的競爭中獲得了商業(yè)上的成功。

在上世紀(jì)80年代初,奶業(yè)聯(lián)合會(huì)(IDF)頒布了一系列有關(guān)UHT技術(shù)和產(chǎn)品的文件,標(biāo)志著這一新技術(shù)的zui終成熟。值得指出的是,IDF在定義常溫下保質(zhì)期至少為六個(gè)月的UHT產(chǎn)品時(shí)提了兩個(gè)方面的技術(shù)要求,一是從“罐頭食品”衛(wèi)生學(xué)引進(jìn)的“商業(yè)無菌”概念,這已為我國奶業(yè)普遍接受并寫入了國家標(biāo)準(zhǔn)。另一個(gè)是理化方面的“改良的濁度鑒定”,至今國內(nèi)討論得還不多。這個(gè)指標(biāo)其實(shí)是為了防止過度加熱破壞牛奶的營養(yǎng)成分和可能產(chǎn)生新的不明物質(zhì)而設(shè)定的。鑒定的客觀結(jié)果告訴我們,經(jīng)UHT技術(shù)處理的牛奶,蛋白質(zhì)的變性程度必須控制在巴氏消毒奶和保持法滅菌奶兩者之間的一個(gè)適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?/span>UHT奶從產(chǎn)品的色、香、味和營養(yǎng)保留以及不明物質(zhì)的產(chǎn)生來看,與巴氏消毒奶相比還是明顯不同的。因此在成熟的奶品市場(chǎng)里很難爭得大的份額,只是在缺奶和冷鏈不普及的地方,以及某些“快節(jié)奏”生活的特殊場(chǎng)合,才受到青睞。

   針對(duì)UHT產(chǎn)品的不盡如人意處,奶業(yè)科技人員依然在不斷研究并且有了的進(jìn)展。這就是被國外同行譽(yù)為“新一代消毒奶”的“延長保存期奶”。它是使用傳熱速度要快于間接加熱法100倍左右的直接加熱法,在0·2s時(shí)間內(nèi)迅速將生奶的溫度自75℃提升到殺菌所需溫度133℃?？焖偕郎匾膊焕跔I養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng);在地控制保溫時(shí)間0·5s之后,緊接著利用“閃蒸”手段,即釋放壓力使奶溫在0·2s內(nèi)迅速下降到75℃,同時(shí)蒸發(fā)掉原先由高溫高壓蒸汽帶入到奶

中的水分。在應(yīng)用ESL時(shí),如果要控制奶的營養(yǎng)保留程度與巴氏殺菌奶相當(dāng)?shù)脑?/span>,則對(duì)微生物的殺滅程度可以比巴氏殺菌奶更為*;雖未達(dá)到滅菌程度,但在同樣的冷鏈條件下可以延長產(chǎn)品的保質(zhì)期,一般為20~45d;顯著降低了殺菌引起的化學(xué)反應(yīng)。

IDF在2002年專題討論了有關(guān)ESL產(chǎn)品技術(shù),標(biāo)志著又一個(gè)新技術(shù)即將誕生。在此之前,直接加熱法在奶粉生產(chǎn)的領(lǐng)域里已經(jīng)得到應(yīng)用并取得了良好的效果。由于物料在整個(gè)加工過程中的受熱強(qiáng)度低,體現(xiàn)在zui終產(chǎn)品奶粉的功能性指標(biāo)明顯得到提高,其根本原因是乳蛋白質(zhì)變性程度得到了有效控制,就是商業(yè)上稱之為“低溫奶粉”的產(chǎn)品。進(jìn)入21世紀(jì)后,幾乎所有國外生產(chǎn)的配方奶粉(尤其是嬰兒奶粉)的生產(chǎn)線(不包括設(shè)在中國境內(nèi)的),都已經(jīng)改造為直接加熱法了,而且所用的水蒸汽大多利用濃縮牛奶時(shí)來自于牛奶本身的“二次蒸汽”,經(jīng)“熱泵”升溫后回用。既避免了水處理的麻煩,又節(jié)省了能源,可惜的是我國至今尚無此類技術(shù)的應(yīng)用。