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        美國奶酪生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)簡介

        2019-11-07 03:35:48齊海龍張雅惠張書義
        中國乳業(yè) 2019年10期
        關(guān)鍵詞:標(biāo)準(zhǔn)化

        文/徐 麗 王 睦 齊海龍 張雅惠 曹 燁 張書義*

        (1 全國畜牧總站;2 香港科技大學(xué))

        奶酪標(biāo)準(zhǔn)化,是指調(diào)整奶酪原料奶中的脂肪與酪蛋白的比例(F/C),確保奶酪成品能達(dá)到某一特定的脂肪和干物質(zhì)(DM)含量。如美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定切達(dá)(Cheddar)奶酪是用全脂奶制作,其脂肪占干物質(zhì)含量的比例(干基脂肪,F(xiàn)DM)不得低于50.0%,水分不得大于39.0%,即DM含量≥61.0%,脂肪含量≥30.5%。為保證每批成品奶酪均符合指標(biāo)要求,通常要將FDM含量提高到51.0%~52.0%,水分達(dá)36.0%~38.0%。若奶酪含有37.5%的水分及32.5%的脂肪,則其FDM含量為(35.5×100%)/62.5=52%。

        奶酪標(biāo)準(zhǔn)化對維持產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性有重要的作用。若不實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化,奶酪成品的主要成分指標(biāo)就會出現(xiàn)波動,可能造成奶酪成品質(zhì)量的不穩(wěn)定,甚至不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。精準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)化工作離不開熟練的控制技能以及對原料奶和奶酪的準(zhǔn)確檢測及計(jì)算方法。而只完成了奶酪制造的完整工藝過程,把標(biāo)準(zhǔn)化工作省去的想法是不切實(shí)際的。(全文磅、美元等單位換算公式為:1.00 磅=0.45 千克;1 美元=7.09 元人民幣。)

        1 實(shí)施奶酪原料奶的標(biāo)準(zhǔn)化

        1.1 標(biāo)準(zhǔn)化參變量

        實(shí)施奶酪原料奶的標(biāo)準(zhǔn)化工作,所依據(jù)的主要參變量包括六個方面:一是盡可能準(zhǔn)確地計(jì)算原料奶的用量;二是準(zhǔn)確測定原料奶的乳脂率;三是準(zhǔn)確測定原料奶的酪蛋白含量;四是按照預(yù)期的脂肪與酪蛋白比例,計(jì)算所需脫脂奶的添加量或所需分離出的稀奶油量;五是檢測經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后奶的含脂率;六是在奶酪上市前,檢測分析每批奶酪的脂肪和DM含量,并加以驗(yàn)證與評估。

        1.2 控制 F/C 值

        按照標(biāo)準(zhǔn),若使奶酪具有指定的FDM含量,標(biāo)準(zhǔn)化奶中F/C值應(yīng)為1∶0.68、1∶0.69或1∶0.70。嚴(yán)格來說,1∶0.71或1∶0.72更為理想。

        1.3 配備專用設(shè)備設(shè)施

        如果乳品企業(yè)沒有配備專用貯奶罐,將定量脫脂奶加入至定量的原料奶中的,則至少需要具有精確定量脫脂奶和原料奶的其他措施。若乳品企業(yè)配備有能從全脂奶中分離出定量稀奶油的離心裝置,則應(yīng)每日定時對分離出的稀奶油重量和含脂率進(jìn)行測定。

        1.4 脫脂奶量的計(jì)算

        1.4.1 脫脂奶量的計(jì)算公式

        為使F/C值達(dá)到特定值,如1∶0.70,可以采用公式1計(jì)算脫脂奶的添加量。

        1.4.2 范例

        采用范例進(jìn)行說明。1 000 磅全脂奶脂肪含量為4.5%,酪蛋白含量為2.7%,F(xiàn)/C值為1∶0.60。需要添加脫脂奶,使其比例標(biāo)準(zhǔn)化為1∶0.70。當(dāng)乳脂率4.5%的全脂奶脫去脂肪后,脫脂奶的酪蛋白含量為:

        添加的脫脂奶量可根據(jù)公式2進(jìn)行計(jì)算(設(shè)X=脂肪重量),得出需要159.0 磅脫脂奶。

        對范例進(jìn)行復(fù)查計(jì)算。1 000磅含脂4.5%的全脂奶,其脂肪量為45.0 磅,酪蛋白量為27.0 磅,添加的159.0 磅脫脂奶中含酪蛋白4.5磅,則總計(jì)1 159.0 磅標(biāo)準(zhǔn)化奶含脂肪45.0 磅,含酪蛋白31.5 磅,F(xiàn)/C值為:

        可以采用另一種簡便的計(jì)算方法。設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化奶中的酪蛋白設(shè)為X,要求比例為:,即。計(jì)算得出,X=3 1.5(磅),即標(biāo)準(zhǔn)化奶中酪蛋白量為31.5 磅。則應(yīng)加入的酪蛋白量為31.5-27=4.5(磅),而由于脫脂奶的酪蛋白率為2.83%,則脫脂奶量為:=159.0(磅)。

        總之,對于不同脂肪和酪蛋白含量的奶樣,以及不同F(xiàn)/C值的要求,均可根據(jù)上述方法進(jìn)行計(jì)算。

        1.5 從奶中分離稀奶油

        由范例可以得出,含脂率4.5%的全脂奶量1 000 磅,其脂肪含量45 磅,酪蛋白量27 磅,F(xiàn)/C=1∶0.6。若要求其比例為1∶0.7,且提取得稀奶油含脂率為40%,則應(yīng)分離多少稀奶油呢?

        若最終標(biāo)準(zhǔn)化奶乳脂率為3.9%,應(yīng)用皮爾遜法進(jìn)行計(jì)算,方法如圖1。假設(shè)含脂率40%的稀奶油提取量為X磅。計(jì)算得出,X=16.62(磅),即為所需提取的含脂率40%稀奶油量。

        復(fù)核計(jì)算精確度,方法如圖2所示。

        圖1 皮爾遜法計(jì)算(正方形圖解法)稀奶油提取量

        圖2 稀奶油提取量的精確度計(jì)算

        1.6 添加脫脂乳粉進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化

        添加低溫脫脂粉可增加原料奶中的酪蛋白含量。乳脂率為4.5%的原料奶,其酪蛋白含量為2.7%,而脫脂粉的酪蛋白含量約為28%。

        1.6.1 特級脫脂粉指標(biāo)

        在標(biāo)準(zhǔn)化時,需要采用高質(zhì)量的低溫脫脂乳粉。美國乳粉研究所(ADMI)的特級脫脂粉指標(biāo)如表1所示。

        優(yōu)質(zhì)脫脂乳粉具有正常的焦粉粒、滋氣味,應(yīng)嚴(yán)格管控貯存條件,而不能含有任何硬塊。

        1.6.2 脫脂乳粉添加量的計(jì)算

        在范例中,1 000 磅含脂率為4.5%的原料奶,含有45.0 磅脂肪和27.0 磅酪蛋白,即每0.6 磅酪蛋白對應(yīng)1.0 磅脂肪。為使F/C值達(dá)到1∶0.7,需要添加4.5 磅酪蛋白,則應(yīng)加入的脫脂乳粉量按照下述方法進(jìn)行計(jì)算。設(shè)脫脂粉為X磅。則有:X=16.07(磅)。

        復(fù)核計(jì)算精度,方法如圖3所示。

        加入脫脂乳粉的工藝比較簡單,但應(yīng)使用具有良好溶解性的低溫脫脂乳粉,避免含有棕色焦粒及硬塊等不溶物。需要說明的是:化粉設(shè)施通常由不銹鋼材質(zhì)的楔形料斗及底部T型三通、管道和物料泵、貯奶罐等組成。料斗底部所連接的T型三通應(yīng)有適宜口徑,其內(nèi)芯具有特異型設(shè)計(jì),即三通徑向的中部口徑迅速變細(xì),且變細(xì)處經(jīng)垂直的出口與料斗的底部緊密連接,三通徑向的2 個出口與管道呈水平連接?;鄄僮魇峭ㄟ^原料奶在管道中的連續(xù)、快速流動,在三通內(nèi)部變細(xì)處形成真空吸力,將料斗中脫脂乳粉混入原料奶中。

        根據(jù)表2,可計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化奶的脫脂粉添加量。

        例如:7 500 磅含脂率4.3%的原料奶,擬標(biāo)準(zhǔn)化成為乳脂率3.8%的奶。由表2可知,每1 000 磅原料奶應(yīng)添加脫脂粉132 磅,則7 500磅原料奶應(yīng)添加 磅脫脂乳粉,即可使其脂肪含量達(dá)到3.8%。

        表1 美國乳粉研究所(ADMI)的特級脫脂粉指標(biāo)

        1.7 重新實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化

        在生產(chǎn)中,存在原料奶的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果不準(zhǔn)確、不理想的情況,原因可能是其乳脂率偏低,需要重新添加稀奶油。假設(shè)7 500 磅奶乳脂率3.5%,預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)化為3.6%,則需要添加的含脂率40%的稀奶油量,可以根據(jù)圖4顯示的方法進(jìn)行計(jì)算,即將原料奶與稀奶油按36.4磅比0.1 磅比例進(jìn)行混合。結(jié)果顯示,需要添加20.6 磅含脂率為40%的稀奶油。

        驗(yàn)證計(jì)算方法如圖5所示。結(jié)果顯示,7520.6×3.6%=270.74(磅)脂肪,結(jié)果相同,表明添加量計(jì)算正確。

        圖3 脫脂粉添加量的復(fù)核計(jì)算

        圖4 皮爾遜法計(jì)算(正方形圖解法)稀奶油提取量

        圖5 脂肪量的驗(yàn)證計(jì)算

        1.8 預(yù)估標(biāo)準(zhǔn)化后奶酪的產(chǎn)量

        原料奶進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化時,計(jì)算奶酪的預(yù)估產(chǎn)量見表3。

        2 F/C值及奶酪標(biāo)準(zhǔn)化的經(jīng)濟(jì)性

        2.1 奶酪原料奶標(biāo)準(zhǔn)化的經(jīng)濟(jì)性

        為了通過分離原料奶中的稀奶油來調(diào)整奶中脂肪含量,進(jìn)而判斷奶酪加工是否具有經(jīng)濟(jì)性,需要從實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化方面分析奶酪的產(chǎn)量,以及稀奶油、乳清、脂肪的得率。

        美國威斯康星農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)中心通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)解決了上述問題。假設(shè)原料奶的平均含脂率為4.31%,平均酪蛋白率為2.62%,F(xiàn)/C值為1∶0.608,經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化,原料奶的平均含脂率為3.82%,平均酪蛋白率2.64%,F(xiàn)/C值為1∶0.691。

        表2 標(biāo)準(zhǔn)化奶添加脫脂乳粉量表

        1 000 磅未標(biāo)準(zhǔn)化的奶,可提取109.2 磅奶酪和6.06 磅可售脂肪;而986.46 磅標(biāo)準(zhǔn)化奶(其中,從1 000 磅原料奶中分離出13.54磅脂肪含量為40%的稀奶油),可提取103.6 磅奶酪,以及5.42 磅可售脂肪。另外,隨乳清分離的稀奶油中還含有5.66 磅脂肪。

        因此,如果實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化,雖然奶酪產(chǎn)量減少了5.66 磅,但可售脂肪卻至少增加了5.42 磅。同時,標(biāo)準(zhǔn)化奶生產(chǎn)的奶酪與未標(biāo)準(zhǔn)化奶生產(chǎn)奶酪相比,其產(chǎn)品指標(biāo)更趨穩(wěn)定。當(dāng)未標(biāo)準(zhǔn)化奶制造的奶酪干基脂肪含量為54.3%,而被標(biāo)準(zhǔn)化至F/C值為1∶0.7后生產(chǎn)的奶酪,其FDM含量為51.7 %。

        圖6 利潤折算方法

        假如奶酪每磅售價(jià)30 美分,稀奶油售價(jià)為每磅50 美分,利潤折算方法如圖6所示。

        因此,實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化后,每100磅奶增加利潤值為0.83 美元。

        由上述例子可以看出,奶酪生產(chǎn)中的原料奶標(biāo)準(zhǔn)化利潤取決于奶酪和脂肪(黃油)的市場價(jià)格。從事產(chǎn)品銷售和研究標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)濟(jì)性的業(yè)務(wù)人員與決策者,須對標(biāo)準(zhǔn)化成本和純利潤問題進(jìn)行綜合統(tǒng)籌考慮。

        表3 標(biāo)準(zhǔn)化后奶酪產(chǎn)量的計(jì)算

        2.2 奶酪原料奶不同方標(biāo)準(zhǔn)化法的經(jīng)濟(jì)性分析

        美國威斯康星大學(xué)研究了如何實(shí)施奶酪原料奶標(biāo)準(zhǔn)化的經(jīng)濟(jì)性,從三個方面進(jìn)行了對比,包括分離出40%的稀奶油,添加脫脂奶以及添加低溫脫脂乳粉三種情況。

        2.2.1 分離稀奶油

        通過從100 磅奶中分離出含脂率40%的稀奶油,使其標(biāo)準(zhǔn)化F/C值達(dá)到1∶0.681,方法如下所示。

        首先,每磅奶酪價(jià)格為0.36 美元,稀奶油中每磅脂肪的價(jià)格為0.72 美元,原料奶所測含脂率為3.6%。則每100 磅原料奶,可獲利潤通過公式3進(jìn)行計(jì)算。

        將數(shù)值代入公式3中,得出:[(0.72-0.36)×1.3] ×(3.6-3.2)×0.439=0.082(美元)。因此,對100 磅含脂率3.6%的原料奶進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后,可得利潤為0.82美元。

        2.2.2 添加脫脂奶

        100 磅奶中加入脫脂奶,使其標(biāo)準(zhǔn)化至F/C值為1∶0.681,其計(jì)算方法如下所示。

        假設(shè)每磅奶酪價(jià)格為0.36 美元,每磅脫脂奶價(jià)格為0.009 美分。每增加1 磅脫脂奶,其奶酪產(chǎn)量值為0.065 磅。原料奶含脂率測定值為3.6%。其利潤計(jì)算方法如公式4。

        代入公式4后,其增加的利潤值為:(0.36×0.065-0.009)×(3.6-3.2)×11.72=0.068(美元)。

        需要注意的是,2.2.1和2.2.2中的計(jì)算均不包括人工制造成本。

        2.2.3 添加脫脂奶粉

        100 磅奶中加入含酪蛋白28%的脫脂粉,將奶標(biāo)準(zhǔn)化至F/C值為1∶0.681,其計(jì)算方法如下所示。

        假設(shè)每磅奶酪價(jià)格為0.36 美元,每磅脫脂粉價(jià)格為0.17 美元,原料奶含脂率測定值為3.6%,則其利潤計(jì)算公式如公式5。由公式5得出,利潤值=[(0.36×0.7)-0.17]×(3.6-3.2)×1.004=0.033(美分)。結(jié)果顯示,100 磅含脂率3.6%的原料奶,添加脫脂粉標(biāo)準(zhǔn)化到3.2%后,其利潤值為0.033 美分。

        綜上所述,基于幾種假設(shè)的前提條件,上述三種方法中,分離稀奶油方法的經(jīng)濟(jì)性最佳。

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