第六章 植物蛋白飲料

第六章含乳飲料

學(xué)習(xí)目的和要求通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握植物蛋白飲料和含乳飲料的基本概念與特點、生產(chǎn)原理及關(guān)鍵技術(shù)問題、生產(chǎn)工藝，具備開發(fā)新產(chǎn)品的能力。了解其他植物飲料的生產(chǎn)工藝。

第一節(jié)蛋白飲料基本概念一、概念蛋白飲料由蛋白質(zhì)(植物蛋白或動物蛋白)、脂肪(植物油脂或動物油脂)、糖類、食用纖維(水溶性或水不溶性)、淀粉類、維生素類(水溶性或油溶性)、礦物質(zhì)類等物質(zhì)組成的營養(yǎng)性飲料。蛋白飲料特點：客觀不穩(wěn)定的分散體系。蛋白質(zhì)及果肉、纖維素等微粒形成的懸浮液；“脂肪＋水＋乳化劑”的乳狀液；以糖類、鹽類形成的真溶液；質(zhì)量問題：油層上浮(環(huán)斑現(xiàn)象)──油水分離絮凝──蛋白質(zhì)部分聚集，可逆凝結(jié)──蛋白質(zhì)沉淀，油滴聚集，不可逆解決方法：適量乳化劑、增稠劑、品質(zhì)改良劑等，保持穩(wěn)定。二、蛋白飲料分類植物蛋白飲料

(植物性)

蛋白飲料乳飲料

(動物性)果汁乳飲料

咖啡乳飲料

巧克力乳飲料

蛋奶飲料(中性)調(diào)制乳飲料乳酸發(fā)酵乳:酸奶(凝固型、攪拌型)

雙歧桿菌酸奶

酒精發(fā)酵乳：酸奶酒

乳酸菌飲料：活菌型、殺菌型發(fā)酵乳飲料(酸性)原汁飲料：純豆?jié){

調(diào)制飲料：果味豆奶、椰汁、杏仁露

發(fā)酵型飲料：酸豆奶第二節(jié)植物蛋白飲料

植物蛋白飲料是以大豆、花生、核桃、山杏仁、綠豆、椰子、芝麻等植物性原料，經(jīng)磨漿、浸提、過濾、均質(zhì)等工序，調(diào)配制成的蛋白飲品。產(chǎn)品口味鮮香獨特，富含蛋白質(zhì)和氨基酸，適量的不飽和脂肪酸，且藥食兼?zhèn)?，因而深受消費者歡迎和喜愛。一、基本原理特點：客觀不穩(wěn)定的分散體系。

●蛋白質(zhì)及果肉微粒形成的懸浮液；

●“脂肪＋水＋乳化劑”的乳狀液；

●以糖類、鹽類形成的真溶液。油+水→混合降低表面張力→穩(wěn)定均勻的乳狀液

↑乳化劑

表面自由能取決于表面積和表面張力。一、基本原理常用乳化劑的HLB值

二、工藝流程（以大豆為例）

大豆→清洗→脫皮→浸泡→磨漿→漿渣分離→真空脫臭→調(diào)制→均質(zhì)→殺菌→灌裝→包裝→成品丹麥奶制品承包公司—豆乳生產(chǎn)工藝流程大豆→預(yù)清理→脫皮→后清理→浸泡→磨碎→分離→脫臭→調(diào)制→均質(zhì)→冷卻貯藏→超高溫殺菌→包裝→成品日本精研舍株式會社—豆乳生產(chǎn)工藝流程大豆→脫皮→酶鈍化→磨碎→分離→調(diào)制→殺菌脫臭→均質(zhì)→冷卻→包裝→成品

瑞典阿伐-拉伐有限公司—豆乳生產(chǎn)工藝流程大豆→浸泡→磨碎→酶鈍化→分離→調(diào)制→澄清→超高溫殺菌→包裝→成品美國伊利諾斯州豆乳生產(chǎn)工藝流程圖大豆→加熱→脫皮→蒸煮→磨碎→均質(zhì)→調(diào)制→超高溫殺菌→包裝→成品

三、工藝要點

浸泡大豆(蛋白體膜松脆)

↓蛋白質(zhì)溶出

機械破碎

↓

細(xì)度

粗──蛋白質(zhì)不易溶出

細(xì)──蛋白質(zhì)易溶出→纖維進(jìn)入豆?jié){

●產(chǎn)品粗糙，色澤灰暗。

●堵塞篩孔，影響濾漿效果，產(chǎn)率降低。

實際生產(chǎn):粉碎細(xì)度在100～120目，顆粒直徑為10～12μm

干豆:泡好豆≈1:2.41、磨漿浸泡浸泡目的軟化細(xì)胞組織，有利于蛋白質(zhì)等可溶性成分的提取和便于磨漿。浸泡用水量一般為大豆的3-4倍；浸泡時適量加入（0.5%-1.0%）碳酸氫鈉，可縮短浸泡時間和護(hù)色。浸泡水溫多用常溫，也可用不超過90℃的熱水浸泡。生產(chǎn)中常用熱磨豆?jié){法，即用82℃以上的熱水磨漿，或?qū)⒔莺蟮拇蠖褂梅兴蛘羝幚?-3min，以鈍化脂肪氧化酶活性后，再行常溫磨漿。三、工藝要點⑴、加水方式：研磨時與進(jìn)料速度配合定量進(jìn)水。

●流水帶動大豆在磨內(nèi)起潤滑作用；

●磨運轉(zhuǎn)時會發(fā)熱，加水可以起冷卻作用，防止大豆蛋白質(zhì)熱變性；

●可使被磨碎的大豆中的蛋白質(zhì)溶離出來，形成良好的溶膠體。一般磨的轉(zhuǎn)速越高，水的流量越大。石磨用水量要比砂輪磨少。磨豆時的加水量，一般為每千克泡好的豆加2～5㎏水。

三、工藝要點⑵、磨漿設(shè)備

●石磨：大豆組織破碎效果好，蛋白質(zhì)溶出率高。但生產(chǎn)效率比較低，磨片大而笨重，占地面積大，易磨損，修復(fù)困難且費用高。

●鋼磨：大豆組織破壞不徹底，蛋白質(zhì)溶出率低。結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，效率高，維修方便，高速研磨使豆糊升溫快，易影響產(chǎn)品質(zhì)量。

●砂輪磨：是目前比較理想的磨漿設(shè)備。磨碎程度均勻，豆糊溫升低，質(zhì)量好，得率高，有利于漿渣分離。磨的體積小，噪音低，生產(chǎn)能力大，耗電少，使用方便。

三、工藝要點三、工藝要點⑶、提高蛋白質(zhì)提取率的新技術(shù)──超聲波萃取法用超聲波處理經(jīng)過熱處理的大豆，是高效率萃取蛋白質(zhì)的方法。用超聲波處理8min，可提取殘留的蛋白質(zhì)。

⑷、去除雜色的主要途徑①、選用接近純白的大豆原料品種。②、用堿類、二氧化硫等微量試劑進(jìn)行漂白。③、添加防腐劑、穩(wěn)定劑防止變質(zhì)或解決引起白色的變化。④、減少生產(chǎn)過程中的污染。

⑸、豆乳的豆腥味及苦澀味去除來源:

●大豆生長中形成的豆腥味和苦味成分；

●脂肪酶降解不飽和脂肪酸產(chǎn)生豆腥味；

●磷脂類氧化產(chǎn)生苦味。三、工藝要點⑹、解決方法:干熱處理──大豆脫皮入水前，熱空氣高溫瞬時加熱大豆，一般干熱處理溫度為120～200℃，處理時間為10～30s。蒸汽法──大豆脫皮入水前，高溫蒸汽高溫瞬時加熱處理，一般用120～200℃的高溫蒸氣加熱7～8s。熱水浸泡法與熱磨法適用于不脫皮生產(chǎn)工藝。清洗過的大豆用≥80℃的水浸泡30～60min，然后磨碎制漿；浸泡好的大豆瀝水后加沸水磨漿，并在≥80℃的條件下保溫10～15min。熱燙法──脫皮大豆迅速投入≥80℃的水中，保持10～30min，然后磨碎制漿。一般80℃以上脫皮豆保溫18～20min，90℃以上脫皮豆保溫13～15min，沸水保溫10～12min。酸、堿處理法──調(diào)整溶液的pH值抑制脂肪氧化酶活性。

▲檸檬酸調(diào)節(jié)pH值3.0～4.5，適合于熱浸泡法。

▲Na2CO3、NaHCO3、Na0H、KOH等調(diào)節(jié)pH值7.0～9.0之間。堿可在浸泡、熱磨、熱燙時加。

加堿的突出效果是對苦澀味的消減明顯，而且可以提高蛋白質(zhì)的溶出率。

●微生物發(fā)酵法●香料掩蔽法●真空脫臭法

三、工藝要點2、濾漿工廠化機械濾漿方法主要有臥式離心篩濾漿、平篩濾漿、圓篩濾漿以及擠渣濾漿等。臥式離心篩濾漿是目前比較先進(jìn)、比較理想和工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用最廣泛的濾漿方法。它速度快、噪音低、動力小、分離效果好。

1皮帶罩2軸承盒3主軸4進(jìn)料管

5分離傘6離心轉(zhuǎn)子7出渣口8出漿口

9外套10電機11機座12傳動輪

單罐煮漿設(shè)備

1.排氣閥2.排氣管

3.排漿供汽管4.三通

5.煮漿供汽管6.煮漿罐

7.進(jìn)漿管8.電磁閥門

9.注漿器10.溫度計

11.排漿閥門

★3、煮漿溢流煮漿罐

★4、脫氣

：消除泡沫──對后續(xù)操作極為不利，

煮漿時易出現(xiàn)假沸現(xiàn)象

脫臭●消泡劑

（1）、油腳

（2）、油角膏

（3）、硅有機樹脂

（4）、脂肪酸甘油脂

分為蒸餾品(純度90％以上)和未蒸餾品(純度為40～50％)。蒸餾品的使用量為1.0％，使用時均勻地加在豆糊中，一起加熱即可。

●脫氣裝置1.擴散泵2.脫氣罐3.電控箱4.出漿泵5.真空泵

三、工藝要點5、調(diào)制風(fēng)味──甜、酸、香；營養(yǎng)──補充維生素?zé)o機鹽；油脂──改善口感和色澤。6、加熱殺菌常壓殺菌:82℃~121℃下保溫15min；高溫短時間連續(xù)殺菌（UHT）；超高溫瞬時殺菌(HTST)

★7、均質(zhì)

●均質(zhì)──改善口感，提高穩(wěn)定性。

●影響因素

▲均質(zhì)壓力：壓力越高效果越好，一般采用15～25MPa。

▲均質(zhì)溫度：均質(zhì)溫度越高，均質(zhì)效果越好。70～80℃之間比較適宜。根據(jù)均質(zhì)機性能而定。

▲均質(zhì)次數(shù)：

增加均質(zhì)次

數(shù)可提高均質(zhì)效

果。普遍采用的

是兩次均質(zhì)。

生產(chǎn)中一般22.56～

24.52MPa，

60～80℃兩次均質(zhì)。

8、包裝

●保溫桶──4℃

●瓶

●塑料袋

●復(fù)合蒸煮袋

●無菌包裝系統(tǒng)

四、豆奶飲料生產(chǎn)的HACCP

1、影響豆奶質(zhì)量的物理化學(xué)因素（1）、大豆中殘存的霉變粒，雜質(zhì)等未能清除而對豆奶色澤、穩(wěn)定性、口感造成影響。（2）、浸泡時某些因素如水溫浸泡時間、pH值控制不當(dāng)對蛋白質(zhì)提取率、產(chǎn)品、穩(wěn)定性、豆奶腥味的影響。（3）、酶鈍化時溫度，pH值控制不準(zhǔn)對豆奶質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。（4）、脫臭工序中，真空度、溫度、時間掌握不準(zhǔn)致使豆腥味殘存或香味損失。（5）、豆奶調(diào)制中乳化劑，增稠劑，香料等添加量的變化影響成品的穩(wěn)定性，香味等。（6）、均質(zhì)的壓力，溫度，次數(shù)的不同對成品口感的細(xì)膩，乳化效果的影響。（7）、殺菌溫度，時間掌握不當(dāng)導(dǎo)致產(chǎn)品褐變，維生素，糖類等營養(yǎng)成分損失。

四、豆奶飲料生產(chǎn)的HACCP2、影響豆奶質(zhì)量的生物因素（1）、原料中殘存霉變粒導(dǎo)致產(chǎn)品污染。（2）、黃豆因浸泡時間過長致使微生物大量繁殖污染成品。（3）、半成品豆?jié){調(diào)配時間過長，不能及時殺菌導(dǎo)致產(chǎn)酸菌生長，飲料pH值下降，蛋白質(zhì)凝固變性。（4）、殺菌溫度偏低或時間偏短導(dǎo)致耐熱芽孢菌在飲料中殘存，存放期間菌又大量繁殖而污染產(chǎn)品。（5）、包裝容器因消毒不徹底，殘留微生物對產(chǎn)品造成危害。（6）、無菌灌裝環(huán)境中殘存微生物進(jìn)入飲料中導(dǎo)致污染。（7）、包裝材料密封性不好或包裝時封口不嚴(yán)導(dǎo)致細(xì)菌進(jìn)入豆奶中造成二次污染。

五、配方設(shè)計１.設(shè)計依據(jù)：原料的蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物含量，脂肪酸組成。⑴、查閱相關(guān)數(shù)據(jù)；⑵、自行測定。

２.基礎(chǔ)配方確定：⑴、蛋白質(zhì)、脂肪含量：根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)、地方、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定。普通豆奶的主要指標(biāo)

蛋白質(zhì)≥2.0%

脂肪≥1.0%學(xué)生豆奶的主要指標(biāo)

蛋白質(zhì)≥2.5%

脂肪≥2.0%

式中：G─配方中原料的用量（％）

a─成品中蛋白質(zhì)含量（％）

b─原料中蛋白質(zhì)含量（％）

N─原料蛋白質(zhì)提取率（％）

原料用量計算：五、配方設(shè)計示例：已知大豆原料蛋白質(zhì)含量為40.5%,現(xiàn)有技術(shù)大豆蛋白質(zhì)提取率為70%～80%，考慮生產(chǎn)過程可能有損失，故取70%。設(shè)定成品中蛋白質(zhì)含量為2.0%，脂肪含量為1.0%。以蛋白質(zhì)含量計算，設(shè)配料誤差為10%，故實際蛋白質(zhì)含量應(yīng)為2.2%。將上述數(shù)據(jù)代入公式，經(jīng)計算可得：G=7.76%考慮實際配料方便，大豆用量取8.0%。此時脂肪含量為1.6%,高于設(shè)定值。

五、配方設(shè)計⑵、甜度:一般植物蛋白飲料的甜度可設(shè)為6~10%。⑶、強化劑:植物蛋白飲料雖然含有較豐富的蛋白質(zhì)和脂肪，但仍需強化維生素和微量元素?？蓞⒄諊矣嘘P(guān)營養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行添加；考慮損失量。

3.乳化劑最佳用量的確定:一般用量為原料重量的0.5~2.0%。實際用量為0.1%左右。

４.增稠劑確定:

●增稠劑以黃原膠、羧甲基纖維素(CMC)、海藻酸鈉等使用最多，用量0.05~0.1%為宜。

●生產(chǎn)用量需進(jìn)行實際探索。

●可采用復(fù)合增稠劑

六、植物蛋白飲料的穩(wěn)定性植物蛋白飲料生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)分離沉淀問題，大多數(shù)廠家都采用添加食品乳化穩(wěn)定劑的方法，因此純天然的原料生產(chǎn)出的卻不是純天然的產(chǎn)品。按照膠體化學(xué)理論分析，植物蛋白飲料是一個復(fù)雜的分散系。主體由三種互不相溶的液相組成：其分散質(zhì)為蛋白質(zhì)和脂肪，分散劑為水，外觀呈乳狀液態(tài)，屬熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。

影響蛋白飲料穩(wěn)定的因素主要有濃度、粒度、pH值、電解質(zhì)、溫度等。飲料中蛋白質(zhì)會出現(xiàn)集聚、絮凝和凝結(jié)幾種現(xiàn)象，形成沉淀。脂肪也會聚集上浮，飲料的穩(wěn)定性由此被破壞。六、植物蛋白飲料的穩(wěn)定性１、蛋白質(zhì)濃度對蛋白飲料穩(wěn)定性影響在植物蛋白飲料乳狀液體系中，存在蛋白質(zhì)、脂肪兩種微粒。在一定條件下，蛋白質(zhì)－蛋白質(zhì)相互作用，發(fā)生絮凝而產(chǎn)生沉淀；而蛋白質(zhì)－脂類相互作用，有利于乳狀液的穩(wěn)定。這兩種相互作用都與蛋白質(zhì)濃度有一定關(guān)系。

蛋白質(zhì)濃度對范德華引力和靜電斥力的影響在膠體溶液中，被分散的膠體粒子受到兩種方向相反的力，范德華引力與粒子表面存在雙電層而引起的靜電斥力。蛋白質(zhì)－蛋白質(zhì)相互作用，一般是發(fā)生在蛋白質(zhì)多肽鏈間，靜電斥力受到抑制而范德華引力增大的情況下。

范德華引力的大小與兩個因素有關(guān)：粒子大小和粒子濃度。其中粒子濃度是主要因素，粒子濃度越大，范德華引力就越大。靜電斥力不僅受粒子濃度的影響，也受其他因素的影響。如：離子濃度、絕對溫度、雙電層厚度、表面張力等。蛋白質(zhì)濃度對范德華引力的影響是重要的。因此，選擇較稀的蛋白質(zhì)濃度，有利于防止蛋白質(zhì)相互吸引產(chǎn)生絮凝作用。因而，也有利于植物蛋白飲料的穩(wěn)定。

六、植物蛋白飲料的穩(wěn)定性２、粒度對植物蛋白飲料穩(wěn)定性的影響及高壓均質(zhì)的作用植物蛋白飲料在生產(chǎn)中應(yīng)盡量經(jīng)過過濾。但其中含有微量的植物細(xì)胞碎片。脂肪球粒和蛋白粒子也較大。在不考慮電荷的影響時，其沉降速度符合斯托克斯定律。

v=2gr2(ρ1-ρ2)/9η2

式中：v－上浮或沉淀的速度

g－重力加速度

r－油滴半徑

ρ1－油相密度

ρ2－水相密度

η2－水相黏度

六、植物蛋白飲料的穩(wěn)定性要使飲料穩(wěn)定，必須選擇沉降速度的最小值。保持植物蛋白飲料純天然特性時，除加一定比例的白砂糖外，不加任何添加劑，因此介質(zhì)粘度、介質(zhì)密度都為定值，無疑只有選擇顆粒直徑的最小值。采用高壓均質(zhì)是使顆粒直徑減小，粒子達(dá)到微?；囊粋€重要措施。均質(zhì)的壓力和溫度是保證均質(zhì)效果的兩個重要工藝參數(shù)。選擇依據(jù)是即要避免蛋白質(zhì)變性，又要使粒子微?；?/p>

據(jù)報道：高壓均質(zhì)增加了相界面，提高了蛋白質(zhì)―脂類相互作用的程度；而蛋白質(zhì)和脂類的結(jié)合又能防止蛋白質(zhì)的熱變性，主要原因是存在著高熱容量的基團(tuán)和水的相對缺乏。因此，高壓均質(zhì)對蛋白飲料的穩(wěn)定性起到了重要作用。六、植物蛋白飲料的穩(wěn)定性３、pH對穩(wěn)定性的影響在蛋白質(zhì)乳狀液中，pH值對其穩(wěn)定性的影響是極其重要的。從結(jié)構(gòu)上講，蛋白質(zhì)分子是由若干氨基酸分子以多肽鏈形式聯(lián)接而成的，而每一個氨基酸都有一個獨特的側(cè)鏈，可以分為非極性或疏水性鏈、極性鏈、帶正電鏈和帶負(fù)電側(cè)鏈；此外，還含有一個羧基、一個氨基，這些可解離基團(tuán)都能參與酸、堿平衡，即在不同pH值時，呈現(xiàn)酸性或堿性。

六、植物蛋白飲料的穩(wěn)定性盡管兩種形式都帶有眾多的電荷，但是存在一個使發(fā)生凈電荷為零的pH值即等電點。在水溶液中，大多數(shù)離子化基團(tuán)位于蛋白質(zhì)的表面。由于某一基團(tuán)的離子化受附近的離子化基團(tuán)、疏水基或氫鏈的影響，因此，蛋白質(zhì)多肽鏈中的可解離基團(tuán)的解離程度會有較大變化。即，溶液的pH值與蛋白質(zhì)等電點pH值相差越大，蛋白質(zhì)分子的解離越多，與溶液中的脂類、水分子作用的機會就越大，即在遠(yuǎn)離蛋白質(zhì)等電點的pH下，蛋白質(zhì)和分散劑之間產(chǎn)生最高的相互作用，尤其是水化作用。

六、植物蛋白飲料的穩(wěn)定性當(dāng)pH值沒有遠(yuǎn)離等電點時，蛋白質(zhì)同水的作用是很弱的。它們的凈電荷可以小到使多肽鏈能相互靠攏，有的形成聚位體導(dǎo)致蛋白質(zhì)沉淀。對于種子蛋白質(zhì)，在堿性（或中性）pH條件下，通過增加蛋白質(zhì)的凈電荷，能提高其溶解度和提取率。實際上受溫度、濃度、粒度和純度等因素的影響，在pH3~5范圍內(nèi)都可產(chǎn)生絮凝沉淀，而且在pH5~6之間，蛋白質(zhì)溶解度產(chǎn)生突變，生產(chǎn)中控制不好即發(fā)生沉淀。

六、植物蛋白飲料的穩(wěn)定性因此，蛋白飲料的最終pH最好控制在7~8之間；浸提液選擇堿性緩沖溶液pH控制在9.5左右。pH值的測定方法應(yīng)選用準(zhǔn)確、快捷、方便的方法，可用pH計測定。

六、植物蛋白飲料的穩(wěn)定性４、電解質(zhì)對穩(wěn)定性的影響按膠體化學(xué)理論分析，該體系中的分散質(zhì)帶有凈電荷是保持膠體穩(wěn)定的主要因素。在pH值對該體系的影響中，實際上是酸堿電解質(zhì)對蛋白質(zhì)所帶電荷的影響。

在膠體溶液中加入電解質(zhì)溶液，這樣就增加了膠體中離子的總濃度，而給帶電荷的膠體粒子創(chuàng)造了吸引帶相反電荷離子的有利條件。于是，膠體粒子所帶的電荷部分地或全部地被中和，從而失去了保持穩(wěn)定性的主要因素。電解質(zhì)的種類和濃度對膠體穩(wěn)定性有較大影響。在堿性pH時，種子蛋白帶有許多負(fù)電荷，此時，溶液中若含有大量陽離子，如Ca2+、Mg2+等二價離子或多價陽離子時，體系的穩(wěn)定性將降低。尤其是Ca2+的影響更大，因為鈣離子通過蛋白質(zhì)電離的羧基能形成交聯(lián)蛋白質(zhì)，而這種蛋白鈣通常是難溶的，當(dāng)加熱時還會形成凝膠。六、植物蛋白飲料的穩(wěn)定性因此，在植物蛋白飲品的生產(chǎn)中，應(yīng)該避免高濃度的中性鹽和含有Ca2+、Mg2+等二價金屬離子和其他多價離子的存在。采用電滲析、離子交換、反滲透或超濾等方法將陽離子除去，能提高蛋白質(zhì)的溶解度。

六、植物蛋白飲料的穩(wěn)定性５、溫度對穩(wěn)定性的影響溫度對植物蛋白飲料穩(wěn)定性的影響主要表現(xiàn)在對蛋白質(zhì)變性作用的影響。低溫對原料作用較大。冬季貯存原料溫度低于0℃以下，將使蛋白變性，這可能和蛋白質(zhì)的疏水相互作用有關(guān)，導(dǎo)致某些基團(tuán)的解離和重排。

制做產(chǎn)品時蛋白質(zhì)溶解度降低，將產(chǎn)生凝結(jié)沉淀。高溫使分子間