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饮料颜色分层
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内容概述：
调配型酸乳饮料分层沉淀案例
&&& 产品：调配型酸乳饮料
&&& 背景：
&&& 牛奶含有大量人体所必须的营养物质，且价格较低。世界卫生组织已经把人均消费奶量列为衡量一个国家人民生活水平的重要指标。以牛奶为原料可以得到多种加工成品。其中酸乳饮料是近些年迅速发展的一种新型饮料。酸乳饮料的创新可以有效地满足广大消费者对于健康的追求。功能性酸乳饮料添加了功能性成分，如维生素、矿物质、植物精华等，降低被人们视为对健康不利的成份，如糖、脂肪等，将使其更具有吸引力。酸乳饮料由于其独特和多种的风味，而深受不同口味的消费者的喜好。
& & 酸乳饮料按照其加工工艺的不同，又可以分为两类，一类为配制型含乳饮料，是以鲜乳或乳制品为原料，加入水、糖液等调制而成的制品，如市场上的各种果汁乳饮料、咖啡乳饮料和巧克力乳饮料等；另一类为发酵型含乳饮料，是以鲜乳或乳制品为原料，经乳酸菌类培养发酵制得的乳液中加入水、糖液等调制而成。其中调制型酸乳饮料由于生产工艺简单，而且这种常温产品由于没有低温保鲜限制，因此得到了较快速的发展。
& & 调配型酸性乳饮料是含乳饮料的一种，具有饮料的特征，含有牛奶的营养，它不仅含有鲜乳中的蛋白质、脂肪、碳水化合物，而且口味酸甜可口，可以说是一种具有东方特色的蛋白饮料。根据国家标准，酸乳饮料的蛋白质含量应大于l％，这使得酸乳饮料固形物含量较低，夏季饮用十分爽口，所以受到消费者的青睐。
& & 本案例发生在某一乳制品的生产企业，产品销往全国各地。
& & 本案例涉及的产品是调配型酸乳饮料，其工艺流程为：
& & 水处理&料浆配制&UHT杀菌&洗瓶/灌装/封盖&倒瓶瓶盖杀菌&分段冷却&吹干&套标&缩标&喷码&装箱、封箱&叠包（成品）
质量事件：
& & 1.该企业自从生产调配型酸乳饮料以来，通过对留样及每月用户质量投诉分析都会出现几十起的质量投诉，质量投诉主要集中在产品有分层、白色沉淀等问题上。
& & 2.产品分层、沉淀现象描述：通过对分层及产生沉淀的产品进行观察分析，会发现成品上层出现水乳分离、浑浊的清液，瓶底出现白色沉淀的分层；有时也可能出现花状或豆腐花分层。
& & 3.同类问题也曾经在其他一些大型乳制品生产企业出现过。
调查分析：
& & 1.通过组织产品研发技术人员和质检人员对产品分层及沉淀现象进行分析确认，根据产品上清液颜色及沉淀物状态判断为蛋白质变性团聚。
& & 2.原料乳质量不佳：生产酸性乳饮料使用的原料乳为牛奶，含有丰富的营养物质，蛋白质含量为3.3%，其中80％为酪蛋白。酪蛋白不溶于水，在乳中以酪蛋白酸钙-磷酸钙的胶粒状态存在，其粒子直径在40～160nm之间，通常带负电荷，能均匀分布在乳中，但在酸性条件下，其电荷减少，胶粒结构破坏，稳定性变差。乳饮料出现的分层沉淀，几乎都是由于酪蛋白不稳定而形成的。
& & 3.添加的稳定剂使用的品种或用量不对，使产品的稳定性差，产品易沉淀。
& & 4.加酸工艺控制不当：生产酸性乳饮料时，添加了一些呈酸性的有机酸（柠檬酸、乳酸、苹果酸）、果汁（浓缩苹果汁，浓缩菠萝汁）等。这些物质由于酸性较强，不能直接加入，应配成较低浓度的溶液与蔗糖等混合以缓冲其酸度，并将混合液缓缓加入牛奶中快速搅拌，使其混合均匀。若将牛奶直接加入酸液中，就会因奶成分中局部与大量酸接触，使乳蛋白受高浓度酸的影响而凝聚加快。此外，稳定剂由于耐酸程度有限，也不宜大量酸液接触，否则会因酸的作用使其发生部分水解，降低其稳定效果。如果调酸过快活所加酸浓度较高，都会造成牛奶组织状态的不稳定，使产品易分层沉淀。
& & 5.均质压力不足：均质压力的不同影响产品的乳蛋白粒子的稳定性，如果由于均质压力不同，或者未达到均质的目的，不能使乳蛋白粒子充分乳化，均匀分布，在布朗运动的驱使下，产品中的乳蛋白粒子团聚，最终形成较大颗粒团沉淀下来。
& & 6.杀菌的作用是为了杀死成品中有害微生物，延长产品的保质期。从这个意义上讲，杀菌温度越高，时间越长，其卫生质量越有保证。但杀菌温度过高过长会使产品中的蛋白质受长时间高温作用发生变化。对酸性乳饮料来讲易产生沉淀，由于在较高温度下，乳蛋白粒子布朗运动加快，碰撞机会增加容易造成蛋白质变性而沉淀。一些稳定剂也会因高温发生部分解，也会减弱其稳定效果。
& & 7.微生物污染都有可能造成产品分层沉淀，如：瓶口扭矩达不到要求，高歪盖、嗽叭口盖均可以导致瓶口密封性未达到要求，引起二次污染；其次还原奶放置时间过长，导致本身酸度明显增加，微生物含量也明显升高，经过UHT杀菌后，蛋白质变得不稳定易导致分层，成品中微生物可能会有残留；再次灌装温度低于要求，或冲瓶口水冲入瓶内，料液对瓶子或盖子的杀菌不彻底，引起二次污染。
整改措施：
& & 1.公司从收到乳饮料产品有分层沉淀投诉，确定问题的情况后，为避免对公司产品造成不良影响，公司针对防止微生物污染造成产品分层沉淀，制定了一些针对性的改进方案：增加扭矩检测频率，提高冲洗瓶口余氯浓度；严格控制三位一体卫生等方法，来防止微生物污染对产品质量造成影响。
& & 2.根据研究分析的结果，制定了一系列的实验方案进行确认，并改变现有产品生产缺陷，处理方案如下：
& & 调整配方，使乳中干物质含量增加，特别是蛋白质含量提高，乳中干物质含量，特别是蛋白质含量对奶的质量起主要作用；用酪蛋白钠盐代替钙盐可改善乳蛋白的粘度和弥散性，有助于提高乳饮料的稳定性。
& & 调整CMCNa、黄原胶、果胶等稳定剂的用量来提高酸奶的黏度，可改善酸奶的口感，进一步提高乳饮料稳定性；
& & 调整工艺条件，控制均质温度，均质温度设在65～75℃，压力为15～20MPA，经常检查奶的均质效果，定期检查均质机部件，如有损伤应及时更换；
& & 3.调整加酸工艺：采用喷雾加酸的方式，防止奶成分中局部与大量酸接触，使乳蛋白受高浓度酸的影响而产生凝聚。
& & 4.调整酸奶调配的搅拌速度、加酸温度及搅拌时间，要求控制好加酸泵的速度，加酸温度控制在20～25之间，加酸搅拌时间必须充分；
& & 5.采用夹层走冰水冷却酸奶时提高夹套出口水的温度，如采用板换冷却酸奶时，将冷却温度设为20&1℃；
& & 6.控制杀菌温度及杀菌时间，设定在125&1℃，5s，这样即可杀死有害菌，又可保持产品的稳定状态。如果温度过高或过低都对产品质量有不同程度的影响。
& & 7.控制配料用水pH及硬度：调配型酸乳饮料中的水必须为软化水，不能用硬水，因为硬水中Ca2+、Mg2+等离子含量较高，能影响乳中混合体系的稳定，产生盐析作用，使酪蛋白乳糜球粒絮凝而沉淀。因此，配料用水必须经过离子交换或煮沸软化处理后，使水中Ca2+、Mg2+等离子沉淀下来而除去，改善酸乳饮料稳定性。
& & 8.形成留样检查制度，对所有的留样产品，确定半年的重点检查期，确保产品质量。
& & 通过进行如上调整后，产品出现分层沉淀现象得到了基本控制。
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乳酸菌饮料沉淀与分层解析及解决方案
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乳酸菌饮料，因其酸奶含量较高，在保质期内很容易出现沉淀，分层现象，实验证明，成品酸奶质量和稳定剂的使用，是造成乳酸菌乳饮料沉淀、分层的主要原因。
发酵型的酸性的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定义为：通常以牛乳或乳粉、植物蛋白乳（粉）、果蔬汁或糖类为原料，添加或不添加食品添加剂与辅料，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（活菌型）或非活性（非活菌型）饮料。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、口感稀薄等现象。
原因分析：
1.酸奶发酵过程控制不好，出现乳清析出；硬度不够，柔软呈烯粥状；
2.配料的水质未达标，水质过硬。
3.原料的使用不适合：如：稳定剂的选择，添加量及加工工艺等。
4.选择不合适的发酵剂，如：后酸化过重，使成品乳酸菌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。
解决方法：每天生产前检测一下软化水的温度，不要超标准，酸奶与稳定剂混合后搅拌均匀，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。
（注：均质：也称匀浆，是使悬浮液(或乳化液)体系中的分散物微粒化、均匀化的处理过程，这种处理同时起降低分散物尺度和提高分散物分布均匀性的作用。
均质是食品或化工行业生产中经常要运用的一项技术。食品加工中的均质就是指物料的料液在挤压，强冲击与失压膨胀的三重作用下使物料细化，从而使物料能更均匀的相互混合，比如奶制品加工中使用使牛奶中的脂肪破碎的更加细小，从而使整个产品体系更加稳定。牛奶会看起来更加洁白。均质主要通过来进行的。是食品、乳品、饮料的行业的重要加工设备。）
乳清析出：一个最主要的原因与原料奶有关。当原料乳固形物含量低于10%时，在不添加增稠剂的情况下就容易出现此现象；另外，如果原料乳不新鲜或掺假，也容易出现乳清析出。这是因为乳中的蛋白质发生变化，亲水力降低造成的。
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。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，酷我乳饮建议酸奶要冷却至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比较强，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，则合本来黏度就低的酸奶组织状态爱到破坏，因为这种状态下的酸奶蛋白质纤维结构比较脆弱，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，这样做成的乳酸菌饮料，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。而且成品酸菌饮料过快的后酸化，使本来平衡稳定的体系逐渐驱于不稳定，出现分层现象。
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，而乳酸菌饮料酸味和风味感良好的范围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。所以生产厂家通常添加稳定剂来解决，用于酸奶和乳酸菌饮料的稳定剂，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%的水分）来增加其稳定性。但使用稳定剂必须注意它们的添加量，如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，粘度就增大，如果再继续添加稳定剂，则粒子表面上的负电荷也会增加，于是粒子间的排斥力又增加，所以粘度下降，那么要保持乳酸菌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。一般常用的稳定剂为果胶。
磷酸盐的添加
牛乳中盐类失衡将导致酸奶容易出现乳清析出，而盐类在成品乳酸菌中也扮演着比较重要的角色。正常牛乳中的钙是以结合状态存在的。但在酸性条件下，钙离子呈游离状态，这样就成了不稳定的重要因素之一，并容易使蛋白质出现沉淀和分层。实验证明，添加一定量的磷酸盐，可以通过其螯合作用除去溶液中游离的钙离子，而且大量的磷酸根基团增加了蛋白质体系的电负性，提高了蛋白质他子之前的静电斥力使之在体系中更易分散，相互排斥，从而提高了溶解度和稳定性。磷酸盐以使用复合的为准，一般添加量不超过0.3%。
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,才能生产出稳定性及风味俱佳的乳酸菌饮料。
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