乳品工业手册1
1 牛乳的生产始于6000 年前或更早。现在的乳业用畜是野生动物经驯化而来。 在几千年的历史长河中，未驯化的动物分布在不同纬度和经度的自然界中， 数度经历了自然界严酷的环境。 事实上，世界各处都有人们起始饲养动物，通常是选择多用途的草食性动物， 从动物身上，人们获取乳、肉及服装等以满足自己的需要。 选择草食动物是因为它们比食肉动物更安全并易于饲养。草食动物也不与人 类直接争夺营养源，因为它们吃草，而人类自己不能。 第一章第一章 第一章 牛乳的生产 乳品加工手册/ 第1 章 2 驯养的草食动物除了马和驴之外都是反刍动物。反刍动物食量很大，进食速 度也很快，之后再反刍已食入的食物。现在，这样的动物一直保留下来用于 乳的生产，而乳一直是人类食物的基础组成部分。 世界上最广泛用于生产乳的动物是乳牛，它们分布在各大洲并几乎在所有的 国家都能见到。 然而，还有一些动物是不能被忘的，它们所产的乳是当地居民重要的动物蛋 白及其它营养的重要来源。其中绵羊是重要的产乳动物，尤其对于地中海地 区国家和亚洲的很多地区显得尤为重要。世界上绵羊总数超过十亿头，它们 是乳及肉类生产的主要来源。 有绵羊往往就有山羊。在一些乳、肉生产缺乏地区，山羊的作用是不容忽视 的。绵羊和山羊是廉价、高质量蛋白质的重要来源，并主要生存在因气候、 （地形）、经济、技术或社会的因素所限，不能开发更为精细的蛋白质生产系 统的地区。 表1-1所示为不同品种的动物所产乳的组成成份，然而表上所绘数据为平均 值，因为任何品种的乳的组份受许多因素诸如品种、饲养和气候等等的影响。 ● 青年牛在两岁龄前配种 (自然或人工受精) ● 孕期为九个月 ● 产犊后乳牛有10 个月的产乳期 ● 产犊后1～2 个月乳牛再次配种 ● 经产犊5 次后，乳牛被淘汰 表1-1 不同品种的动物所产乳的组成成份 动物蛋白质酪乳清脂肪％ 碳水灰分％ 总量％ 蛋白％ 蛋白％ 化合物％ 人1.2 0.5 0.7 3.8 7.0 0.2 马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 绵羊5.8 4.9 0.9 4.9 4.5 0.8 牛乳 乳是幼小哺乳动物出生后最初阶段的唯一食物。乳中的物质既提供能量，又 提供了生长所需的基础营养。乳中还含有保护幼小动物免受感染的多种抗体。 哺育一头小牛约需1000 升牛乳，这是以前母牛为哺育每头小牛的产乳量。 自从人类使用乳牛为自己服务以来，情况发生了巨变。乳牛育种的结果，是 每一次产犊后，乳牛产奶量平均可达6000 升或更高，是早期产奶量的6 倍， 有些乳牛产奶量可高达14，000 升或更高。 乳牛必须在产犊后才开始泌乳。青年牛在7~8 月龄达到性成熟，但通常要到 15~18 月龄才开始配种。母牛孕期为265~300 天，随不同牛的品种各有差异， 因此，一个青年牛在2~2.5 岁时才能产第一胎。 乳品加工手册/ 第1 章 3 乳腺乳池延伸到乳头部分称为乳头乳池，乳头的末端是一条1~1.5cm 长的乳 道，在挤乳间歇期间，乳道由括约肌控制闭合，以防止乳汁外溢及外界细菌 的侵入。 整个乳房交织着血管和淋巴管，分布在腺泡周围的毛细血管将来自心脏的血 液中的营养物质提供给乳房的泌乳细胞, 用于乳的合成。输送完营养物质的 血液经毛细血管流入静脉，并回流到心脏。每天流经乳房的血液有90000升， 每800~900 升血液生成1 升牛乳。 当乳腺泡泌乳时，其内压上升。如果乳没有被挤出，内压达到一定程度时， 泌乳就会停止。压力的增加迫使少量乳进入较大的乳导管，并进入乳腺乳池。 然而大部分乳依然贮存在腺泡内和细小的乳导管内。由于这些毛细乳导管太 细，所以乳无法自流通过。在挤奶时，腺泡周围的肌细胞能起到挤压作用， 使乳进入较大的乳导管中。见图1.2。 1 4 3 2 图.1.1 乳房的剖面图 1 乳腺乳池 2 乳头乳池 3 乳头管 4 乳腺泡 在黑水的爱尔兰村一头名叫Big Bertha 的乳牛死于1993 年12 月 13 日，它可能是世界上寿命最 长的乳牛，它活了49 岁。其主 人Mr.Jerome O’learg声称若其不 死，1994 年3 月15 日将是该母 牛50 岁的生日。 每天有90000 升血液流经乳房， 每合成1升乳约需流经800~900升 血液。 图.1.2 腺泡中乳的排出 乳的分泌 乳是从母牛乳房中分泌出来的。母牛的乳房是一个由纵隔分成左右两部分的 半球状器官；每半部分又由一条较浅的横隔一分为二，每四分之一的乳房有 一个乳头和单独的乳腺，从理论上讲，每一头乳牛可以产生四种不同质量的 牛乳。图1.1 所示为乳房的剖面图。 乳房由含有泌乳细胞的乳腺组成。乳腺被包围在肌肉组织中，并与乳房结成 一体，使乳房在受到踢动或撞击时得到保护、免受伤害。 乳腺含有大量被称为腺泡的微小囊状组织（约二十亿个）。真正的泌乳细胞位 于腺泡的内壁上，8~120个腺泡结为一组，通过细微的乳导管送到较大的乳导 管，然后输入位于乳头上方的乳腺乳池，乳腺乳池能贮存乳房中30%的乳。 乳品加工手册/ 第1 章 4 手工挤奶 世界上的很多农场至今仍如几千年前一样进行手工挤奶。通常每天母牛都由 同一挤奶员挤奶，母牛听到熟悉的准备挤奶的声音就会迅速受到刺激和排乳。 当母牛有了排乳反射后，挤奶开始，最初从乳头中排出的一些奶应倒掉，因 为这些乳中含有大量的细菌。挤奶员通过肉眼仔细观察这一部分乳是否有变 化来判定母牛有否病变。 挤奶时要同时挤对角线两侧的乳头，用一只手挤出一个乳头的乳汁，然后放 松压力使乳汁流入乳池，此时另一只手可挤压另一个乳头。这样两个乳头可 交替地挤奶。用此方法将乳挤干后，挤奶员可以再挤另外的两个乳头，直至 全部乳房被挤完为止。 奶被挤进奶桶中，通过滤网除去杂质，倒入容量为30~50 升的奶桶存放。随 后将奶桶冷却，并低温贮存以备运到乳品厂。冷却通常要采用冷水浸没或冷 水喷淋的方式。 图.1.3 挤奶需5～8 分钟 图.1.4 乳经过滤并冷却 挤奶 为了引起乳房排奶，乳牛首先要释放一种称为催产素（Oxytocin）的激素到血 液中去。这种激素分泌并贮存于脑下部的脑下垂体腺里。当母牛在适当的刺 激下预备挤奶时，一个刺激信号送到垂体腺，并使贮存于垂体中的催产素释 放出来。现代化牛场的奶牛没有随身的犊牛，但习惯于挤奶时其它刺激如声 音、气味和感觉等。 在开始准备挤奶前1 分钟，催产素开始起作用，引起肌细胞压迫腺泡。在乳 房中产生用手可以感觉得到的压力—这被认为是排乳反射。在此压力作用下， 乳被排送到乳池，再经挤奶机的吸乳杯或手工挤压排出乳汁。 排乳反射随着催产素在血液中的不断稀释、减弱而逐渐消失，在5~8 分钟后 彻底结束。因此挤奶要在这一时间段内完成，如果想延长挤奶“挤干”乳汁， 就会造成对乳房不必要的扭拉，从而激怒母牛，导致挤奶困难。 泌乳周期 小牛在刚出生前，母牛的乳房就开始泌乳，因此小牛一降生，母牛就可以哺 乳。整个哺乳期约300 天，这一时间周期称为泌乳期。 母牛一般在产犊后1~2 月又进入发情期。在整个泌乳期，牛乳的生产量逐渐 下降并在约300 天后，产量下降至高峰产奶量的15~25%。在此阶段，挤奶停 止，进入非泌乳期。母牛产后最初分泌的乳汁称为初乳，初乳与常规牛乳在 组成成份和性质上均存在较大差异。详细内容见第二章。 通常一头母牛可连续五年产乳，在第一个泌乳期产奶量多少要略低一些。 乳品加工手册/ 第1 章 5 农场牛乳的冷却 牛乳离开乳房时的温度约为37℃，健康母牛挤出的鲜奶事实上是无菌的，但 是当乳一离开乳房就必须防止细菌污染。能使牛乳腐败的微生物到处都是— 乳房上、挤奶员手上、空气的灰尘颗粒和水滴中，褥草和谷壳上、牛毛上和 土壤中。由此污染的牛乳必须经过过滤。 机械挤奶 在中型以上的农场通常使用类似图1.5 所示的挤奶机挤奶。挤奶机利用真空 原理把乳从乳头中吸出。该设备由一个真空泵，一个作为乳采集器的真空容 器、与真空容器由软管连接的吸乳杯和一个交替地对吸杯施以真空和常压的 脉冲器组成。 吸乳杯由一个被称为吸杯套筒的橡皮内管和一个不锈钢外管组成。在吸奶过 程中，吸乳杯的吸杯套筒内维持0.5bar（50% 真空）的压力。 　 脉冲室（在套管和外管之间）通过脉冲器的作用交替地接受真空和大气压， 由此在吸奶阶段，乳从乳头中吸出，进入真空容器，然后压力转为常压，进 入按摩阶段，原奶线被挤压停止吸奶，乳从腺胞流入乳池，随后进行另一吸 奶阶段，反复如此，见图1.6 所示。 　　 在按摩阶段使乳头放松是必要的，这样可避免乳头充血和充液。充血和充液 引起的疼痛，可导致奶牛停止排奶，挤奶和按摩间的脉冲变化每分钟约为 40-60 次。 与爪形集流器联接的4 个吸奶杯套在乳头上。在挤奶时，吸奶动作交替出现 于左、右乳头，或者有时为前侧乳头和远侧乳头。乳从乳头吸到真空容器或 到一个真空输送管道。在挤奶中如果一个吸奶杯脱落，系统会自动关闭阀门 以防止污物被吸入系统中。挤奶完毕后，将奶桶（真空容器）送到贮奶室， 倒入贮奶罐内或特殊贮奶罐中冷却。 为了减轻繁重的送奶劳动，可以安装一管道系统用真空直接把奶从吸奶杯送 到贮奶室，如图1.8，在大、中型农场普遍采用这种系统。采用这一系统，牛 奶挤出后沿着一个封闭的系统将乳直接从母牛身上收集到贮奶室的奶罐中。 从细菌学角度出发，这是一大优点。然而，管道系统的设计要避免因空气泄 漏而导致对牛奶有损害的搅动。 机械挤奶系统也可以使用CIP 清洗系统。 图.1.7 在将吸乳杯套上乳头前，对牛乳房进行清洗和按摩使牛准备排乳 图1.5. 机械挤奶设备 图.1.6 一个吸奶杯的机械挤奶过程 a a 乳品加工手册/ 第1 章 6 要生产高质量的牛乳，应特别注意卫生。然而，尽管采取各种预防措施仍不 可能使牛乳中完全无菌。事实上乳是细菌繁殖的最好培养基——它含有细菌 所需的各种营养物。所以细菌一旦进入牛乳，它们就立刻开始繁殖。但另一 方面，天然乳中含有一些天然抑菌物质，这些物质保护牛乳在离开乳房的一 段时间内免受细菌干扰，同时使乳中已感染的微生物需要一段时间去适应新 的环境，然后才开始生长。 除非把牛乳迅速冷却，否则牛乳会很快由微生物导致腐败，这些微生物在37℃ 左右生长繁殖旺盛。因此，乳挤出后应迅速冷却至4℃左右。在此温度下微生 物活力很低。但在贮存过程中如果温度回升，细菌又会开始繁殖，因此良好的 冷却条件是很重要的。 图1.9 显示了不同温度下细菌的繁殖速度 在一定环境条件下，如农场水/电不足或乳量太小不值得投资时，乳应集中 送到收奶中心。 农场冷却设备 用奶桶向乳品厂送奶的农场使用喷淋式或浸入式冷却器，在喷淋式冷却器中， 不断循环的冷却水喷淋在奶桶外侧以保持牛乳冷却。浸入式冷却器由一个置 于奶桶中下部的盘管组成。冷却水通过盘管循环，使乳降温到所需温度。 （可见图1.9 和图1.20） 　 在使用机械挤奶的农场，乳收集在特制的罐中，见图1.11，这些大小不同的 奶罐内部都设有冷却设备，保证乳在规定时间要求内冷却到冷却温度。这些 奶罐通常也备有自动清洗设备以确保高标准的卫生状态。 在特大型农场及收奶中心，大量的乳（超过5000L）必须从37℃快速冷却到4℃， 在贮罐内的冷却的方式已不适用。在此情况，这些罐主要用来保持要求的贮存温 度；冷却主要由与输送管道相连接的热交换器完成。图1.12所示为这样一个系统。 图.1.9 鲜奶中不同温度下细菌的繁殖率 图.1.10牛乳离开牛体后应立即冷却至 4℃或4℃以下 百万细菌/ml 小时 图.1.8管道式挤奶系统的一般流程 1 真空泵 2 真空管线 3 牛奶冷却罐 4 牛奶管线 图.1.11用于牛奶冷却和贮存的直冷罐 乳品加工手册/ 第1 章 7 图.1.12 大型农场备有从37℃速冷到4℃的带有换热器的挤奶设备。 图.1.13 4℃下鲜奶中细菌生长 当手工挤奶时，所有的用具一定要用合适的洗涤剂和毛刷进行人工清洗。 机械挤奶装置通常配有循环清洗系统(CIP)，系统带有操作说明以及关于合适 清洗剂和消毒剂的推荐。 Mo/ml 日 乳品加工手册/ 第1 章 往乳品厂送奶的频率 在以前，农场早、晚两次将乳送到乳品厂。那时乳品厂和农场的距离不远。 但随着乳品厂规模扩大和数量的减少，它们的收奶范围增大，并且从农场到 乳品厂的平均距离增加，这意味着收奶间隔时间越长了。 隔日收一次奶的情况很常见，每隔三或四天收一次奶的情况也存在。 乳应在封闭系统中被良好处理以减少被污染的危险，乳挤出后就应立即冷却 到4℃，并保持在此温度直到加工。所有与乳接触的设备需彻底清洗与消毒。 两次收奶的间隔时间太长，乳会出现质量问题，一些微生物 如嗜冷菌在７℃下能够生长和繁殖。这些微生物主要存在于 土壤和水中，因此保证清洗用水的高卫生质量是很重要的。 嗜冷菌可以在4℃贮存的乳中生长。经过48～72 小时的驯化 期，生长...
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