乳品工業(yè)手冊(cè)1
1 牛乳的生產(chǎn)始于6000 年前或更早。現(xiàn)在的乳業(yè)用畜是野生動(dòng)物經(jīng)馴化而來(lái)。 在幾千年的歷史長(zhǎng)河中，未馴化的動(dòng)物分布在不同緯度和經(jīng)度的自然界中， 數(shù)度經(jīng)歷了自然界嚴(yán)酷的環(huán)境。 事實(shí)上，世界各處都有人們起始飼養(yǎng)動(dòng)物，通常是選擇多用途的草食性動(dòng)物， 從動(dòng)物身上，人們獲取乳、肉及服裝等以滿足自己的需要。 選擇草食動(dòng)物是因?yàn)樗鼈儽仁橙鈩?dòng)物更安全并易于飼養(yǎng)。草食動(dòng)物也不與人 類直接爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)源，因?yàn)樗鼈兂圆?，而人類自己不能?第一章第一章 第一章 牛乳的生產(chǎn) 乳品加工手冊(cè)/ 第1 章 2 馴養(yǎng)的草食動(dòng)物除了馬和驢之外都是反芻動(dòng)物。反芻動(dòng)物食量很大，進(jìn)食速 度也很快，之后再反芻已食入的食物?，F(xiàn)在，這樣的動(dòng)物一直保留下來(lái)用于 乳的生產(chǎn)，而乳一直是人類食物的基礎(chǔ)組成部分。 世界上最廣泛用于生產(chǎn)乳的動(dòng)物是乳牛，它們分布在各大洲并幾乎在所有的 國(guó)家都能見到。 然而，還有一些動(dòng)物是不能被忘的，它們所產(chǎn)的乳是當(dāng)?shù)鼐用裰匾膭?dòng)物蛋 白及其它營(yíng)養(yǎng)的重要來(lái)源。其中綿羊是重要的產(chǎn)乳動(dòng)物，尤其對(duì)于地中海地 區(qū)國(guó)家和亞洲的很多地區(qū)顯得尤為重要。世界上綿羊總數(shù)超過十億頭，它們 是乳及肉類生產(chǎn)的主要來(lái)源。 有綿羊往往就有山羊。在一些乳、肉生產(chǎn)缺乏地區(qū)，山羊的作用是不容忽視 的。綿羊和山羊是廉價(jià)、高質(zhì)量蛋白質(zhì)的重要來(lái)源，并主要生存在因氣候、 （地形）、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)或社會(huì)的因素所限，不能開發(fā)更為精細(xì)的蛋白質(zhì)生產(chǎn)系 統(tǒng)的地區(qū)。 表1-1所示為不同品種的動(dòng)物所產(chǎn)乳的組成成份，然而表上所繪數(shù)據(jù)為平均 值，因?yàn)槿魏纹贩N的乳的組份受許多因素諸如品種、飼養(yǎng)和氣候等等的影響。 ● 青年牛在兩歲齡前配種 (自然或人工受精) ● 孕期為九個(gè)月 ● 產(chǎn)犢后乳牛有10 個(gè)月的產(chǎn)乳期 ● 產(chǎn)犢后1～2 個(gè)月乳牛再次配種 ● 經(jīng)產(chǎn)犢5 次后，乳牛被淘汰 表1-1 不同品種的動(dòng)物所產(chǎn)乳的組成成份 動(dòng)物蛋白質(zhì)酪乳清脂肪％ 碳水灰分％ 總量％ 蛋白％ 蛋白％ 化合物％ 人1.2 0.5 0.7 3.8 7.0 0.2 馬2.2 1.3 0.9 1.7 6.2 0.5 乳牛3.5 2.8 0.7 3.7 4.8 0.7 水牛4.0 3.5 0.5 7.5 4.8 0.7 山羊3.6 2.7 0.9 4.1 4.7 0.8 綿羊5.8 4.9 0.9 4.9 4.5 0.8 牛乳 乳是幼小哺乳動(dòng)物出生后最初階段的唯一食物。乳中的物質(zhì)既提供能量，又 提供了生長(zhǎng)所需的基礎(chǔ)營(yíng)養(yǎng)。乳中還含有保護(hù)幼小動(dòng)物免受感染的多種抗體。 哺育一頭小牛約需1000 升牛乳，這是以前母牛為哺育每頭小牛的產(chǎn)乳量。 自從人類使用乳牛為自己服務(wù)以來(lái)，情況發(fā)生了巨變。乳牛育種的結(jié)果，是 每一次產(chǎn)犢后，乳牛產(chǎn)奶量平均可達(dá)6000 升或更高，是早期產(chǎn)奶量的6 倍， 有些乳牛產(chǎn)奶量可高達(dá)14，000 升或更高。 乳牛必須在產(chǎn)犢后才開始泌乳。青年牛在7~8 月齡達(dá)到性成熟，但通常要到 15~18 月齡才開始配種。母牛孕期為265~300 天，隨不同牛的品種各有差異， 因此，一個(gè)青年牛在2~2.5 歲時(shí)才能產(chǎn)第一胎。 乳品加工手冊(cè)/ 第1 章 3 乳腺乳池延伸到乳頭部分稱為乳頭乳池，乳頭的末端是一條1~1.5cm 長(zhǎng)的乳 道，在擠乳間歇期間，乳道由括約肌控制閉合，以防止乳汁外溢及外界細(xì)菌 的侵入。 整個(gè)乳房交織著血管和淋巴管，分布在腺泡周圍的毛細(xì)血管將來(lái)自心臟的血 液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)提供給乳房的泌乳細(xì)胞, 用于乳的合成。輸送完?duì)I養(yǎng)物質(zhì)的 血液經(jīng)毛細(xì)血管流入靜脈，并回流到心臟。每天流經(jīng)乳房的血液有90000升， 每800~900 升血液生成1 升牛乳。 當(dāng)乳腺泡泌乳時(shí)，其內(nèi)壓上升。如果乳沒有被擠出，內(nèi)壓達(dá)到一定程度時(shí)， 泌乳就會(huì)停止。壓力的增加迫使少量乳進(jìn)入較大的乳導(dǎo)管，并進(jìn)入乳腺乳池。 然而大部分乳依然貯存在腺泡內(nèi)和細(xì)小的乳導(dǎo)管內(nèi)。由于這些毛細(xì)乳導(dǎo)管太 細(xì)，所以乳無(wú)法自流通過。在擠奶時(shí)，腺泡周圍的肌細(xì)胞能起到擠壓作用， 使乳進(jìn)入較大的乳導(dǎo)管中。見圖1.2。 1 4 3 2 圖.1.1 乳房的剖面圖 1 乳腺乳池 2 乳頭乳池 3 乳頭管 4 乳腺泡 在黑水的愛爾蘭村一頭名叫Big Bertha 的乳牛死于1993 年12 月 13 日，它可能是世界上壽命最 長(zhǎng)的乳牛，它活了49 歲。其主 人Mr.Jerome O’learg聲稱若其不 死，1994 年3 月15 日將是該母 牛50 歲的生日。 每天有90000 升血液流經(jīng)乳房， 每合成1升乳約需流經(jīng)800~900升 血液。 圖.1.2 腺泡中乳的排出 乳的分泌 乳是從母牛乳房中分泌出來(lái)的。母牛的乳房是一個(gè)由縱隔分成左右兩部分的 半球狀器官；每半部分又由一條較淺的橫隔一分為二，每四分之一的乳房有 一個(gè)乳頭和單獨(dú)的乳腺，從理論上講，每一頭乳?？梢援a(chǎn)生四種不同質(zhì)量的 牛乳。圖1.1 所示為乳房的剖面圖。 乳房由含有泌乳細(xì)胞的乳腺組成。乳腺被包圍在肌肉組織中，并與乳房結(jié)成 一體，使乳房在受到踢動(dòng)或撞擊時(shí)得到保護(hù)、免受傷害。 乳腺含有大量被稱為腺泡的微小囊狀組織（約二十億個(gè)）。真正的泌乳細(xì)胞位 于腺泡的內(nèi)壁上，8~120個(gè)腺泡結(jié)為一組，通過細(xì)微的乳導(dǎo)管送到較大的乳導(dǎo) 管，然后輸入位于乳頭上方的乳腺乳池，乳腺乳池能貯存乳房中30%的乳。 乳品加工手冊(cè)/ 第1 章 4 手工擠奶 世界上的很多農(nóng)場(chǎng)至今仍如幾千年前一樣進(jìn)行手工擠奶。通常每天母牛都由 同一擠奶員擠奶，母牛聽到熟悉的準(zhǔn)備擠奶的聲音就會(huì)迅速受到刺激和排乳。 當(dāng)母牛有了排乳反射后，擠奶開始，最初從乳頭中排出的一些奶應(yīng)倒掉，因 為這些乳中含有大量的細(xì)菌。擠奶員通過肉眼仔細(xì)觀察這一部分乳是否有變 化來(lái)判定母牛有否病變。 擠奶時(shí)要同時(shí)擠對(duì)角線兩側(cè)的乳頭，用一只手?jǐn)D出一個(gè)乳頭的乳汁，然后放 松壓力使乳汁流入乳池，此時(shí)另一只手可擠壓另一個(gè)乳頭。這樣兩個(gè)乳頭可 交替地?cái)D奶。用此方法將乳擠干后，擠奶員可以再擠另外的兩個(gè)乳頭，直至 全部乳房被擠完為止。 奶被擠進(jìn)奶桶中，通過濾網(wǎng)除去雜質(zhì)，倒入容量為30~50 升的奶桶存放。隨 后將奶桶冷卻，并低溫貯存以備運(yùn)到乳品廠。冷卻通常要采用冷水浸沒或冷 水噴淋的方式。 圖.1.3 擠奶需5～8 分鐘 圖.1.4 乳經(jīng)過濾并冷卻 擠奶 為了引起乳房排奶，乳牛首先要釋放一種稱為催產(chǎn)素（Oxytocin）的激素到血 液中去。這種激素分泌并貯存于腦下部的腦下垂體腺里。當(dāng)母牛在適當(dāng)?shù)拇?激下預(yù)備擠奶時(shí)，一個(gè)刺激信號(hào)送到垂體腺，并使貯存于垂體中的催產(chǎn)素釋 放出來(lái)。現(xiàn)代化牛場(chǎng)的奶牛沒有隨身的犢牛，但習(xí)慣于擠奶時(shí)其它刺激如聲 音、氣味和感覺等。 在開始準(zhǔn)備擠奶前1 分鐘，催產(chǎn)素開始起作用，引起肌細(xì)胞壓迫腺泡。在乳 房中產(chǎn)生用手可以感覺得到的壓力—這被認(rèn)為是排乳反射。在此壓力作用下， 乳被排送到乳池，再經(jīng)擠奶機(jī)的吸乳杯或手工擠壓排出乳汁。 排乳反射隨著催產(chǎn)素在血液中的不斷稀釋、減弱而逐漸消失，在5~8 分鐘后 徹底結(jié)束。因此擠奶要在這一時(shí)間段內(nèi)完成，如果想延長(zhǎng)擠奶“擠干”乳汁， 就會(huì)造成對(duì)乳房不必要的扭拉，從而激怒母牛，導(dǎo)致擠奶困難。 泌乳周期 小牛在剛出生前，母牛的乳房就開始泌乳，因此小牛一降生，母牛就可以哺 乳。整個(gè)哺乳期約300 天，這一時(shí)間周期稱為泌乳期。 母牛一般在產(chǎn)犢后1~2 月又進(jìn)入發(fā)情期。在整個(gè)泌乳期，牛乳的生產(chǎn)量逐漸 下降并在約300 天后，產(chǎn)量下降至高峰產(chǎn)奶量的15~25%。在此階段，擠奶停 止，進(jìn)入非泌乳期。母牛產(chǎn)后最初分泌的乳汁稱為初乳，初乳與常規(guī)牛乳在 組成成份和性質(zhì)上均存在較大差異。詳細(xì)內(nèi)容見第二章。 通常一頭母牛可連續(xù)五年產(chǎn)乳，在第一個(gè)泌乳期產(chǎn)奶量多少要略低一些。 乳品加工手冊(cè)/ 第1 章 5 農(nóng)場(chǎng)牛乳的冷卻 牛乳離開乳房時(shí)的溫度約為37℃，健康母牛擠出的鮮奶事實(shí)上是無(wú)菌的，但 是當(dāng)乳一離開乳房就必須防止細(xì)菌污染。能使牛乳腐敗的微生物到處都是— 乳房上、擠奶員手上、空氣的灰塵顆粒和水滴中，褥草和谷殼上、牛毛上和 土壤中。由此污染的牛乳必須經(jīng)過過濾。 機(jī)械擠奶 在中型以上的農(nóng)場(chǎng)通常使用類似圖1.5 所示的擠奶機(jī)擠奶。擠奶機(jī)利用真空 原理把乳從乳頭中吸出。該設(shè)備由一個(gè)真空泵，一個(gè)作為乳采集器的真空容 器、與真空容器由軟管連接的吸乳杯和一個(gè)交替地對(duì)吸杯施以真空和常壓的 脈沖器組成。 吸乳杯由一個(gè)被稱為吸杯套筒的橡皮內(nèi)管和一個(gè)不銹鋼外管組成。在吸奶過 程中，吸乳杯的吸杯套筒內(nèi)維持0.5bar（50% 真空）的壓力。 　 脈沖室（在套管和外管之間）通過脈沖器的作用交替地接受真空和大氣壓， 由此在吸奶階段，乳從乳頭中吸出，進(jìn)入真空容器，然后壓力轉(zhuǎn)為常壓，進(jìn) 入按摩階段，原奶線被擠壓停止吸奶，乳從腺胞流入乳池，隨后進(jìn)行另一吸 奶階段，反復(fù)如此，見圖1.6 所示。 　　 在按摩階段使乳頭放松是必要的，這樣可避免乳頭充血和充液。充血和充液 引起的疼痛，可導(dǎo)致奶牛停止排奶，擠奶和按摩間的脈沖變化每分鐘約為 40-60 次。 與爪形集流器聯(lián)接的4 個(gè)吸奶杯套在乳頭上。在擠奶時(shí)，吸奶動(dòng)作交替出現(xiàn) 于左、右乳頭，或者有時(shí)為前側(cè)乳頭和遠(yuǎn)側(cè)乳頭。乳從乳頭吸到真空容器或 到一個(gè)真空輸送管道。在擠奶中如果一個(gè)吸奶杯脫落，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉閥門 以防止污物被吸入系統(tǒng)中。擠奶完畢后，將奶桶（真空容器）送到貯奶室， 倒入貯奶罐內(nèi)或特殊貯奶罐中冷卻。 為了減輕繁重的送奶勞動(dòng)，可以安裝一管道系統(tǒng)用真空直接把奶從吸奶杯送 到貯奶室，如圖1.8，在大、中型農(nóng)場(chǎng)普遍采用這種系統(tǒng)。采用這一系統(tǒng)，牛 奶擠出后沿著一個(gè)封閉的系統(tǒng)將乳直接從母牛身上收集到貯奶室的奶罐中。 從細(xì)菌學(xué)角度出發(fā)，這是一大優(yōu)點(diǎn)。然而，管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要避免因空氣泄 漏而導(dǎo)致對(duì)牛奶有損害的攪動(dòng)。 機(jī)械擠奶系統(tǒng)也可以使用CIP 清洗系統(tǒng)。 圖.1.7 在將吸乳杯套上乳頭前，對(duì)牛乳房進(jìn)行清洗和按摩使牛準(zhǔn)備排乳 圖1.5. 機(jī)械擠奶設(shè)備 圖.1.6 一個(gè)吸奶杯的機(jī)械擠奶過程 a a 乳品加工手冊(cè)/ 第1 章 6 要生產(chǎn)高質(zhì)量的牛乳，應(yīng)特別注意衛(wèi)生。然而，盡管采取各種預(yù)防措施仍不 可能使牛乳中完全無(wú)菌。事實(shí)上乳是細(xì)菌繁殖的最好培養(yǎng)基——它含有細(xì)菌 所需的各種營(yíng)養(yǎng)物。所以細(xì)菌一旦進(jìn)入牛乳，它們就立刻開始繁殖。但另一 方面，天然乳中含有一些天然抑菌物質(zhì)，這些物質(zhì)保護(hù)牛乳在離開乳房的一 段時(shí)間內(nèi)免受細(xì)菌干擾，同時(shí)使乳中已感染的微生物需要一段時(shí)間去適應(yīng)新 的環(huán)境，然后才開始生長(zhǎng)。 除非把牛乳迅速冷卻，否則牛乳會(huì)很快由微生物導(dǎo)致腐敗，這些微生物在37℃ 左右生長(zhǎng)繁殖旺盛。因此，乳擠出后應(yīng)迅速冷卻至4℃左右。在此溫度下微生 物活力很低。但在貯存過程中如果溫度回升，細(xì)菌又會(huì)開始繁殖，因此良好的 冷卻條件是很重要的。 圖1.9 顯示了不同溫度下細(xì)菌的繁殖速度 在一定環(huán)境條件下，如農(nóng)場(chǎng)水/電不足或乳量太小不值得投資時(shí)，乳應(yīng)集中 送到收奶中心。 農(nóng)場(chǎng)冷卻設(shè)備 用奶桶向乳品廠送奶的農(nóng)場(chǎng)使用噴淋式或浸入式冷卻器，在噴淋式冷卻器中， 不斷循環(huán)的冷卻水噴淋在奶桶外側(cè)以保持牛乳冷卻。浸入式冷卻器由一個(gè)置 于奶桶中下部的盤管組成。冷卻水通過盤管循環(huán)，使乳降溫到所需溫度。 （可見圖1.9 和圖1.20） 　 在使用機(jī)械擠奶的農(nóng)場(chǎng)，乳收集在特制的罐中，見圖1.11，這些大小不同的 奶罐內(nèi)部都設(shè)有冷卻設(shè)備，保證乳在規(guī)定時(shí)間要求內(nèi)冷卻到冷卻溫度。這些 奶罐通常也備有自動(dòng)清洗設(shè)備以確保高標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)生狀態(tài)。 在特大型農(nóng)場(chǎng)及收奶中心，大量的乳（超過5000L）必須從37℃快速冷卻到4℃， 在貯罐內(nèi)的冷卻的方式已不適用。在此情況，這些罐主要用來(lái)保持要求的貯存溫 度；冷卻主要由與輸送管道相連接的熱交換器完成。圖1.12所示為這樣一個(gè)系統(tǒng)。 圖.1.9 鮮奶中不同溫度下細(xì)菌的繁殖率 圖.1.10牛乳離開牛體后應(yīng)立即冷卻至 4℃或4℃以下 百萬(wàn)細(xì)菌/ml 小時(shí) 圖.1.8管道式擠奶系統(tǒng)的一般流程 1 真空泵 2 真空管線 3 牛奶冷卻罐 4 牛奶管線 圖.1.11用于牛奶冷卻和貯存的直冷罐 乳品加工手冊(cè)/ 第1 章 7 圖.1.12 大型農(nóng)場(chǎng)備有從37℃速冷到4℃的帶有換熱器的擠奶設(shè)備。 圖.1.13 4℃下鮮奶中細(xì)菌生長(zhǎng) 當(dāng)手工擠奶時(shí)，所有的用具一定要用合適的洗滌劑和毛刷進(jìn)行人工清洗。 機(jī)械擠奶裝置通常配有循環(huán)清洗系統(tǒng)(CIP)，系統(tǒng)帶有操作說明以及關(guān)于合適 清洗劑和消毒劑的推薦。 Mo/ml 日 乳品加工手冊(cè)/ 第1 章 往乳品廠送奶的頻率 在以前，農(nóng)場(chǎng)早、晚兩次將乳送到乳品廠。那時(shí)乳品廠和農(nóng)場(chǎng)的距離不遠(yuǎn)。 但隨著乳品廠規(guī)模擴(kuò)大和數(shù)量的減少，它們的收奶范圍增大，并且從農(nóng)場(chǎng)到 乳品廠的平均距離增加，這意味著收奶間隔時(shí)間越長(zhǎng)了。 隔日收一次奶的情況很常見，每隔三或四天收一次奶的情況也存在。 乳應(yīng)在封閉系統(tǒng)中被良好處理以減少被污染的危險(xiǎn)，乳擠出后就應(yīng)立即冷卻 到4℃，并保持在此溫度直到加工。所有與乳接觸的設(shè)備需徹底清洗與消毒。 兩次收奶的間隔時(shí)間太長(zhǎng)，乳會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題，一些微生物 如嗜冷菌在７℃下能夠生長(zhǎng)和繁殖。這些微生物主要存在于 土壤和水中，因此保證清洗用水的高衛(wèi)生質(zhì)量是很重要的。 嗜冷菌可以在4℃貯存的乳中生長(zhǎng)。經(jīng)過48～72 小時(shí)的馴化 期，生長(zhǎng)...
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