液态奶技术专题讲座 [复制链接]

10．CMC在酸性奶饮料中的应用。 

　　酸性奶饮料是一种调配型的奶饮料，口味表现为甜酸，是一种以水、牛奶（或者奶粉、发酵灭活后的酸奶）、乳化稳定剂、柠檬酸、果味香精、合成色素等为原料，加工而成的饮品。有些酸性奶饮料生产企业，为了增加卖点、吸引消费者购买，还在产品配料中添加少量的果汁、天然色素。果奶饮料就是一种酸性奶饮料，其消费对象主要是广大的儿童和青少年，从改革开放到今天，我国诞生过许多生产果奶饮料的食品企业，其中包括一些大型知名企业。 

　　在酸性奶饮料中使用CMC，可以起到稳定饮料组织状态的作用，具有防止饮料沉淀分层、改善口感、提高耐高温能力等特性。在生产过程中，有些酸性奶饮料企业采用单一的CMC作为增稠稳定剂；有些企业则将CMC和其他的增稠稳定剂、乳化剂复合在一起，用于酸性奶饮料的生产之中。 

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在酸性奶饮料中使用CMC，可以选用耐酸型的CMC，型号为FM9、FFH9，使用量按照物料总量的0．4％～0．5％计算。在投料过程中，先将CMC水溶液与配料缸中的原料混合，然后，在不断搅拌的情况下，缓缓加入柠檬酸溶液，目的是为了防止柠檬酸和CMC发生絮凝沉淀。 

　　CMC的使用方法及禁忌 

　　在食品生产过程中使用CMC，先要对CMC进行溶解，通常的方法有两种： 

　　1．将CMC直接与水混合，配制成糊状胶液后，备用。在配置CMC糊胶时，先在带有搅拌装置的配料缸内加入一定量的干净的水，在开启搅拌装置的情况下，将CMC缓慢均匀地撒到配料缸内，不停搅拌，使CMC和水完全融合、CMC能够充分溶化。在溶化CMC时，之所以要均匀撒放、并不断搅拌，目的是“为了防止CMC与水相遇时，发生结团、结块、降低CMC溶解量的问题”，并提高CMC的溶解速度。搅拌的时间和CMC完全溶化的时间并不一致，是两个概念，一般来说，搅拌的时间要比CMC完全溶化所需的时间短得多，二者所需的时间视具体情况而定。 

确定搅拌时间的依据是：当CMC在水中均匀分散、没有明显的大的团块状物体存在时，便可以停止搅拌，让CMC和水在静置的状态下相互渗透、相互融合。确定CMC完全溶化所需时间的依据有这样几方面：（1）CMC和水完全粘合、二者之间不存在固－液分离现象；（2）混合糊胶呈均匀一致的状态，表面平整光滑；（3）混合糊胶色泽接近无色透明，糊胶中没有颗粒状物体。从CMC被投入到配料缸中与水混合开始，到CMC完全溶解，所需的时间在10～20小时之间。 

　　2．将CMC先与白砂糖等干燥的原料，以干法的形式混合，再投入水中溶解。操作时，先将CMC先与白砂糖等干燥的原料按照一定的比例，放在不锈钢搅拌机中，关上搅拌机的顶盖、使搅拌机内的物料处于密闭状态。接着，开启搅拌机，将CMC和其他原料充分拌和。然后，将拌和的CMC混合料缓慢均匀地撒到装有水的配料缸内，并不断搅拌，后面的操作则可以参照上述的第一种溶解方法进行。 

在液态或者浆状食品中使用CMC时，最好对混合物料进行均质处理，以便取得更加细腻的组织状态和稳定效果。均质时所采用的压力和温度，要根据物料的特性和产品质量要求而定。将CMC配制成水溶液之后，最好存放在陶瓷、玻璃、塑料、木制等类型的容器中，不宜用金属容器，特别是铁、铝、铜制容器存放。 

　　因为，CMC水溶液若与金属容器长期接触，容易引发变质和黏度降低的问题。当CMC水溶液与铅、铁、锡、银、铝、铜及某些金属物质共存时，会产生沉淀反应，降低溶液中CMC的实际数量和质量。如果不是生产需要，在CMC水溶液中，尽量不要混入钙、镁、食盐等物质。因为，CMC水溶液和钙、镁、食盐等物质共存时，会降低CMC溶液的黏度。　配置好的CMC水溶液，应尽快用完。CMC水溶液如果长时间存放，既会影响CMC的胶粘性能和稳定性，也会遭受微生物和虫鼠的侵害，从而影响原料的卫生质量。  

浅析乳酸菌乳饮料的分层:

 发酵型的酸性含乳饮料在国内通常称为“乳酸菌饮料”或“酸奶饮料”。发酵型的酸性含乳饮料为：通常以牛乳或乳粉、植物蛋白乳（粉）、果蔬汁或糖类为原料，添加或不添食品添加剂与辅料，经杀菌、冷却、接种乳酸菌发酵剂培养发酵，然后经稀释而制成的活性（非杀菌型）或非活性（杀菌型）的饮料。
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目前，市场上乳酸菌饮料的产品种类越来越多，它以清凉爽口、稀稠适中，有的配以各种果蔬汁，使营养更全面而倍受消费者的青睐。当含奶量足够高时的乳酸菌饮料即被称为“乳酸菌乳饮料”，而产品做到酸奶含量70%以上时，在保质期内就很容易出现沉淀分层、口感稀薄、有沙砾感等现象，而失去商业价值。

目前，市场上乳酸菌饮料的产品种类越来越多，它以清凉爽口、稀稠适中，有的配以各种果蔬汁，使营养更全面而倍受消费者的青睐。当含奶量足够高时的乳酸菌饮料即被称为“乳酸菌乳饮料”，而产品做到酸奶含量70%以上时，在保质期内就很容易出现沉淀分层、口感稀薄、有沙砾感等现象，而失去商业价值。
下面我们来分析一下造成此现象的原因，并提供相应的解决办法。             
1、   发酵过程控制不好，所产生的酪蛋白颗粒过大或大小不均匀。             
   所用配料的水质量未达标，水质过硬。             
3、   原辅料的使用不适合，如：稳定剂的选择、添加量及加工工艺等。

4、            选择的不合适的发酵剂，如：后酸化过重，使成品乳酸菌乳饮料的酸度难以控制。

5、   混合后，未充分均质好，稳定剂未起到相应的效果。             
2和5比较好控制。只要每天生产前检测一下软化水的硬度，不要超标准，酸奶与稳定剂混合后要搅拌均匀，均质前注意均质温度（在35℃—43℃间）和均质压力（18—20Mpa间），以保证稳定剂均匀地附着于酪蛋白颗粒表面，起到应有的稳定作用。下面重点讨论其他三个因素。             

一、    发酵过程对最终产品的影响         
由于酪蛋白颗粒的大小是由发酵过程所决定，因此发酵过程控制好坏，直接影响到产品的风味、粘稠度和稳定性。在牛奶发酵过程中，乳酸菌利用原料中乳糖作为其生长增殖的能量来源，在乳酸菌增殖过程中，其中的各种酶和酸将乳糖转化成乳酸。乳酸的形成使乳清蛋白和酪蛋白复合体越来越不稳定。当体系内的PH值达到酪蛋白的等电点时（PH4.6-4.7）,酪蛋白胶粒开始聚集沉降,逐渐形成一种蛋白质网络立体结构,其中包含乳清蛋白、脂肪和水溶液部分。这种变化使原料乳变成了半固体状态的凝胶体—酸乳。
由上可见，形成凝胶状的主要是酪蛋白和变性乳清蛋白的混合物，其中又以酪蛋白凝集为主要。一般PH值降至4.6-5.3时，酪蛋白就失去稳定性，酪蛋白粒子发生凝集，分子团变大,最后形成沉淀。整个发酵过程的好坏直接影响酪蛋白颗粒的大小，而乳酸菌乳饮料与酸奶粒子直径的大小有关。中性牛乳中的酪蛋白直径为0.01-0.05μm的胶粒状态存在，酸性乳是千百万个酪蛋白的胶粒聚集成直径为0.5-5μm的粒子（称为酸乳粒子）。应严格控制该酸性乳粒子的大小，粒子越小，表面积就越大，包覆的稳定剂分子也就越多，使酸乳粒子带的负电荷也就越多，酸乳粒子间的排斥力也就越大.所以必须使酸乳粒子减小到依靠电的排斥力能使保持分散状态的那样大小.另外,适宜的酸乳粒子的大小还因产品的非脂乳固体含量而不同,根据经验,非脂乳固体在8%时,粒子直径约为1μm;在3%时,粒径约为0.5μm.所以说发酵过程的好坏直接影响到乳酸菌乳饮料的风味、黏度和稳定性。         

二、    发酵剂对成品酸奶的影响             
 
现在很多菌种厂家建议使用直投式且黏度较低、酸度上升较快的菌种，而生产乳酸菌乳饮料。如果酸奶能达到预期酸度（一般90°T左右），使成品不调酸或尽量少调酸，对产品口味是很有好处的。所以我在试验初期也根据厂家的建议，使用相应的菌种，但结果并不理想。             
 
经研究发现，酸奶菌种一般含嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌，它们在共生中共存，形成酸奶理想特性，如PH值、风味、香味和稠度。大多数酸奶是球菌和杆菌的比例为1：1或2：1，杆菌永远不允许占优势。因为，杆菌分解蛋白质的活性强，产酸能力也强，使酸奶酸度上升过快，牛乳中的结合水就会减少，蛋白质粒子凝集过快，造成酸奶的组织结构粗糙，颗粒大小不均匀
 
另外，菌种厂家还建议酸奶要冷却至20℃以下再破碎凝乳，而生产上在不搅拌的情况下，短时间内使酸奶降至20℃是不可能的，且这种菌种的后酸化都较强，温度下来时酸奶酸度已很高了，甚至出现严重的乳清析出；如果热搅拌，则使本来黏度就低的酸奶组织状态受到破坏，因为这种状态下的酸奶蛋白质纤维结构较脆弱，凝固体不结实，很容易出现乳清分离和结构粗糙现象，甚至均质也做不到均匀、细腻了，这样作成的乳酸菌乳饮料，即使稳定剂选择的很好，酪蛋白颗粒间的反应力小于稳定剂粒子间的引力和重力，放置时间稍长，就会重新凝集，形成沉淀、分层。而且成品乳酸菌乳饮料过快的后酸化，使本来平衡稳定的体系逐渐驱于不稳定，出现分层现象。             
 
解决此现象的方法，可改用产粘中等，甚至黏稠度较高的菌种，至发酵终点时进行热搅拌，只在搅拌强度适中，组织状态仍然良好，与稳定剂混合，再经均质工艺，保证稳定剂均匀分布于整个体系，且将蛋白质的负电荷包围起来，使之成为稳定的胶体分散系；另外这种菌种后酸化弱，成品在保质期内酸度不会上升过快（一般以保质期2-6℃21天计算，酸度仅上升5.5-10°T）,即可得到稳定性好的产品.但此时又有一个问题困扰着生产厂家,那就是/span>这类菌种大都产酸不强,为了达到预期的酸度往往要经过长时间发酵,造成人力、物力的过多损耗及成品酸奶口味的下降（长时间发酵可形成很强的蒸煮味）。

所以建议：             
1、   将菌种活化，传一代（不可传代过多，否则，易造成球、杆菌比例失调，很难控制好终点酸度）来缩短发酵时间。             

2、   可用少量调酸来使乳酸菌乳饮料来达到我们设置的酸度，调酸时要注意调酸温度、搅拌速度、酸液浓度，并按比例添加一些缓冲剂，如柠檬酸钠，因为，尽管调酸量少，如果不注意以上因素，同样会对终端产品的稳定性造成不良影响。

3、   当产品到达我们设置的酸度，即糖酸比适中时，可适量添加乳酸链球菌素来抑制成品的后酸化（乳酸链球菌素的量也不可过多，否则会影响乳酸菌的活菌数，使产品在营养上打折扣）。

稳定剂的作用         
乳蛋白的等电点为PH值4.6-5.2间，在这个范围内乳蛋白会凝集沉淀，而乳酸菌乳饮料酸味和风味感良好的范围是PH值4.5-4.8，正好在等电点左右，这会使产品很容易发生蛋白质变性，引起沉淀。所以生产厂家通常以添加稳定剂来解决，用于酸奶和乳酸菌乳饮料的稳定剂，大都是一些耐酸的，而且要在冷水是可溶又能耐热的亲水胶体，它们能与乳很好结合（乳中含有87%-89%的水份），来增加其稳定性。但使用稳定剂必须注意它们的添加量，如果采用借助静电力实现稳定化的稳定剂时，过高添加量反倒会使黏度下降。         

根据静电作用学说：在等电点以下，酪蛋白颗粒带正电荷，如果带负电荷的稳定剂附着在这种酪蛋白粒子上，粒子正电荷就减少，所以粒子间的排斥力也就减小，黏度就增大，如果再继续添加稳定剂，则粒子表面上的负电荷反会增加，于是粒子间的排斥力又增加，所以黏度下降。那么要保持乳酸菌乳饮料的长期稳定的组织状态，必须添加适量的稳定剂，以便使酪蛋白粒子间的反应力超过粒子间的引力和重力，达到防止乳蛋白的沉淀，调整成品黏度、防止乳清分离、改善组织状态、防止沉淀和分层的作用。         
一般常用的稳定剂是为果胶，它能覆盖住酪蛋白等粒子表面，使粒子均带负电荷，相互排斥；而且当存在钙、镁等二价金属离子时，由于在果胶的羧基之间形成交联，故可不受PH值影响，从而稳定整个体系。但考虑到果胶的成本过高，商家往往采用果胶与其他稳定剂的复合物，也能起到同样的效果，仅口感上比纯果胶的稍差一点。另外，值得一提的还有耐酸的羧甲基纤维素钠（CMC），它在酪蛋白等电点附近，借助少量的静电作用与酪蛋白结合形成被膜，使蛋白质不能凝聚而可保持稳定，因此，CMC使用的地方也较为广泛。在使用这些稳定剂时，要注意根据厂家提供的化料时间、温度、水合时间、均质温度、压力等，以便稳定剂发挥最佳稳定效果。         

三、            此外，做酸奶的原料奶必须通过90-95℃，5min的热处理，使乳清蛋白变性70-80%，尤其是主要的乳清蛋白、乳球蛋白会与k-酪蛋白相互作用，使酸奶成为一个稳定的凝固体；同时有必要对原料奶的蛋白质和乳固体含量进行标准化，这样可使最终成品在组织状态及风味上均得到良好保障。

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四、    总结             
 
以上结果经实验室反复试验，又用于生产，均达到理想效果。所以说成品酸奶质量是制作乳酸菌乳饮料的核心，而稳定剂的使用是沉淀与分层的关键，只有把这些因素控制好（一些具体参数，应由生产厂家结合自己的原料奶、水质等进行实地应用），才能生产出稳定性及风味俱佳的乳酸菌乳饮料，同时也会为厂家带来可观的效益。
一般调配型酸奶配方为：奶粉＋白糖＋稳定剂＋酸味剂＋香味剂调配而成；

工艺：原料溶解、混合→调酸→均质→调香→灌装→灭菌→成品；
经过以上配方和工艺生产的产品保质期一般只有一个月左右，超过一个月以后就会产生分层或沉淀等现象。

如何保证果汁乳酸菌饮料质量稳定

 

众所周知，乳酸菌饮料的产品质量很不稳定，其产品往往出现沉淀过多的问题。而果汁乳酸菌饮料也属于乳酸菌饮料一类，必须也会出现诸如沉淀量过多的问题。
果汁乳酸菌饮料属于乳酸菌饮料一类，而乳酸菌饮料和调酸乳饮料是两个完全不同的品种。所谓调酸乳饮料就是一种以牛乳或还原乳为原料添加酸味剂，把pH值调至人们所喜爱的酸度(一般在3.8—4.2左右)，其酸味主要来源于酸味剂如柠檬酸、苹果酸等有机酸；而乳酸菌饮料则是用发酵乳稀释而成的酸性饮料，其酸味主要来源于发酵剂所产生的乳酸，相对于前者其酸味更柔和，更符合人们的口味。果汁乳酸菌饮料可以说是当前乳酸菌产品中的新产品，它是一种在乳酸菌饮料中添加果汁的新型乳酸菌饮料，其蛋白质的含量在0.7%—1.0%之间，而原果汁量一般在5%—20%。

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目前果汁乳酸菌饮料产品的稳定性还没有一个比较完美的解决方案。导致果汁乳酸菌饮料产品质量不够稳定的原因有很多，这主要是因为果汁乳酸菌饮料是由发酵乳加工的，因此其沉淀多的质量问题是与生俱来的，加上果汁的加入，使沉淀更多，原因也更复杂，处理起来也更难。

以下方法供读者参考。
　　首先，牛乳中的蛋白质80%是酪蛋白，其等电点在4.6左右。牛乳本身是一种稳定的胶体体系，各胶粒间主要的相互作用力是范德华力和静电斥力，当胶粒斥力位能大于引力的绝对值时，胶体溶液是稳定的，反之，蛋白质彼此接近，发生凝聚出现絮状物或沉淀，因此当果汁乳酸菌菌饮料将其pH值调整到酪蛋白等电点附近，酪蛋白即会因失去同性的电荷斥力，胶粒间的静电力减少，导致其凝聚形成大分子，最终产生沉淀。同时酪蛋白微粒团本身具有畏水的表面，使得微粒团彼此黏合成串形成凝胶，该凝胶在均质处理时，又被转化成悬浮的微粒，加热处理使得微粒失去水分而变硬，导致饮品口感粗糙或发生沉淀。

第二，酪蛋白的溶解分散性也显著受盐类浓度的影响，一般在低浓度的中性盐类中容易溶解，但当盐类的浓度高，其溶解度下降也容易产生凝聚而发生沉淀。
第三，牛乳中含有较多的钙，而在调整果汁乳酸菌饮料的pH值至酪蛋白等电点以下时，酪蛋白质的结构发生变化并产生凝絮，机械搅拌会破坏这种胶的结构而形成凝絮悬浮液，而此时钙是以游离钙的状态存在，它易与酪蛋白之间发生凝聚，经长时间放置混合物发生分层现象，当果汁乳酸菌饮料被加热时，蛋白质颗粒会因水膜破坏而相互接触，形成一种沙质结构沉淀。而且生产发酵乳时由于牛乳经过加热处理，菌种作用等使k—酪蛋白与Ca发生聚合，生成了许多细小的颗粒，而颗粒是很容易失去平衡而发生沉淀的。

　　第四，果汁本身也是一类水和细小微粒组成的混合物，在一定的条件下，也容易沉淀。
　　第五，果汁添加到乳酸菌饮料中，乳中的蛋白质很容易与各类果汁中的果酸、果胶、单宁等物质发生凝聚而沉定。