牛乳的生产

图 .1.6 一个吸奶杯的机械挤奶过程
乳品加工手册 / 第 1 章
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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
百万细菌 /ml
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。
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。
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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 3
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。
1 乳腺乳池 2 乳头乳池 3 乳头管 4 乳腺泡
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。
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。
图.1.10牛乳离开牛体后应立即冷却至
4℃或 4℃以下
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）
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。
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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。
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。
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。
第一章
牛乳的生产
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。
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。
图 .1.3 挤奶需 5～8 分钟
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。
动物
人 马 乳牛 水牛 山羊 绵羊
蛋白质 总量％
1.2 2.2 3.5 4.0 3.6 5.8
酪 蛋白％
0.5 1.3 2.8 3.5 2.7 4.9
乳清 蛋白％
0.7 0.9 0.7 0.5 0.9 0.9
脂肪％
3.8 1.7 3.7 7.5 4.1 4.9
碳水 化合物％
7.0 6.2 4.8 4.8 4.7 4.5
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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。
表 1-1 不同品种的动物所产乳的组成成份
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。
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。
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。
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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。
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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。
清洗与消毒
由设备导致乳细菌污染的程度很大；与乳相接触的任何设备表面都可能是潜 在的污染源。因此对设备进行细致的清洗和消毒是非常重要的。
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。
图.1.11用于牛奶冷却和贮存的直冷罐
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。
机械挤奶系统也可以使用 CIP 清洗系统。
图 1.5. 机械挤奶设备
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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
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。
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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。
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。