黄油
黄油是一种广为人知的乳制品，仅由畜乳加工制成。黄油主要是一种油包水型乳化物，其中乳脂含量超过80%。黄油是一种用途广泛的食材，常被用作涂抹酱、烹饪用油或烘焙配料。
定义
根据《国际食品法典标准CXS 279》，黄油是一种完全以乳和/或乳制品为原料制成的脂肪类产品，呈现为典型的油包水型乳状液。
黄油的成分构成表述如下：
- 乳脂含量不低于80%（m/m）
- 水分含量不高于16%（m/m）
- 非脂乳固体含量不高于2%（m/m）
黄油
黄油通常分为两大类：
- 甜奶油黄油
- 发酵/酸奶油黄油（原料为微生物发酵制成的酸性稀奶油）
*黄油还可按含盐量分为：无盐、含盐和特咸三种。
直到19世纪中后期，人们仍沿用自然发酵稀奶油的方式来制作黄油。先从牛奶表层撇取稀奶油，注入木桶，然后在奶油桶中通过手工搅拌生产黄油。
自然发酵的过程极不稳定，杂菌污染常导致制作失败。
随着制冷技术的进步，人们得以在奶油变酸前进行撇取，从而用甜性稀奶油制作黄油。黄油制作工艺逐步完善，产品质量与经济收益持续提升。后来发现可通过添加自然发酵的酸乳或酸性酪乳对甜性奶油进行发酵，由此实现了在可控条件下生产发酵型黄油。
分离机的发明（1878年）使稀奶油能高效快速地从牛奶中分离，标志着大规模黄油生产的开端。19世纪80年代采用的巴氏杀菌技术、90年代纯菌种发酵技术的应用，以及世纪之交黄油制作机的出现，显著提升了产品质量与生产经济效益。
如今的工业化黄油生产工艺，是多年来在卫生控制，菌种酸化和热处理工艺等多个领域积累的知识和实际经验的结晶，同时也离不开技术飞速发展催生的先进设备的应用。
甜性与发酵型（酸性）黄油
黄油天然含有维生素A和D。其颜色随类胡萝卜素含量而变化，该类胡萝卜素占牛奶总维生素A活性的11%至50%。由于牛奶中的类胡萝卜素含量通常在冬季和夏季之间波动，因此冬季生产的黄油颜色较浅。在此需要注意的是，由水牛奶脂肪制成的黄油是白色的，因为水牛奶不含类胡萝卜素。黄油还应质地紧实致密、口感新鲜。其水分应以细小液滴形式均匀分散，从而使外观干爽不油腻。其质地应细腻顺滑，易于涂抹，入口即化。
发酵型黄油（酸奶油黄油）应有丁二酮的香气，而甜性黄油则应具有奶油的风味。甜性黄油允许带有轻微的“蒸煮味”。
与甜性黄油相比，酸奶油黄油具有以下优点：其芳香味更浓，黄油得率更高，且由于发酵菌种抑制了不良微生物，在热处理后二次污染的风险更低。
然而，酸奶油黄油也有其缺点。来自它的酪乳pH值远低于来自甜性黄油的酪乳，这在一定程度上使其比甜性酪乳更难处理。酸奶油黄油的另一个缺点是它对氧化缺陷更敏感，从而产生金属味。如果存在微量铜或其他重金属，这一趋势会加剧，从而显著降低黄油保存的化学特性。
黄油制作
图14.1 传统手摇搅拌桶，曾用于家庭黄油制作
黄油最初在农场中制作，供家庭使用。当时采用手摇黄油的搅拌器（图14.1）进行生产。经过搅拌和排除酪乳得到的奶油颗粒被收集在一个浅槽中，通过手工揉压使其达到适宜的干燥度和结构。
大规模工业化黄油生产工艺通常包含多个阶段。图14.2分别展示了采用搅拌罐的批次式生产和黄油制作机中的连续生产工艺。虽然搅打罐仍在使用，但正迅速被连续式黄油制作机取代。
稀奶油的供应可来自液态奶乳品厂（剩余奶油）或在奶油厂从全脂奶中分离获得。前者应由供应商完成巴氏杀菌。储存和运输至奶油厂的过程中需避免二次污染、充气或起泡。接收后经过称重和分析，稀奶油储存于储罐中。
若稀奶油由奶油厂自行生产，则全脂奶需先在巴氏杀菌机中预热至分离温度，再分离出稀奶油，然后温热稀奶油被导入中间储罐，继而泵送至稀奶油巴氏杀菌工段。关于稀奶油的温和处理工艺，请参见第9章斯堪的纳维亚法（Scania method）的说明。
图14.2 发酵黄油批次式及连续生产的通用工艺流程
1. 收奶
2. 脱脂奶的预热和巴氏杀菌
3. 乳脂分离
4. 稀奶油巴氏杀菌
5. 真空脱气（若使用）
6. 发酵剂制备（若使用）
7. 稀奶油的成熟和酸化（若使用）
8. 温度调控
9. 搅拌/压炼（批次式）
10. 搅拌/压炼（连续式）
11. 酪乳收集
12. 带有螺杆输送器的黄油仓
13. 包装机
稀奶油从中间储罐出来后，继续以85℃、持续15秒或更高的参数进行巴氏杀菌。高温旨在灭活可能损害黄油保质期的酶和微生物。
对于酸性奶油黄油而言，杀灭有害微生物同样有利，因为这为发酵剂创造了更理想的生长条件。该热处理还会释放强抗氧化性的巯基化合物，进一步降低氧化风险。
如果稀奶油带有不良风味或气味（如洋葱味），生产线可配置真空脱气装置。这些风味物质会与脂肪结合并传递至黄油中，除非被提前去除。巴氏杀菌前的真空处理需将奶油预热至要求温度，再闪蒸冷却以释放残留的气体和挥发性物质。之后返回巴氏杀菌机进行后续处理——加热、保温与冷却——最后进入成熟罐。
在成熟罐中，稀奶油按设定温度程序处理，使脂肪在冷却凝固时形成所需的晶体结构。程序的制定需考虑乳脂成分等因素，例如以碘值（衡量不饱和脂肪含量的指标）为参考。即便碘值较低（如脂肪中不饱和比例低），也可通过调整处理程序生产出硬度良好的黄油。
成熟通常需要12-15小时。可能的情况下，产酸细菌发酵剂应在温度处理前添加。添加量根据碘值对应的温度处理程序来选择（参见表14.1）。
成熟后，稀奶油被泵送至连续式黄油机或搅拌罐；有时需经板式换热器调整至所需温度。在搅拌过程中，稀奶油经剧烈翻搅打破脂肪球，使脂肪聚结为黄油粒。剩余液体（即酪乳）的脂肪含量随之下降。
稀奶油被分离为两种产物：黄油粒与酪乳。在传统法搅拌过程中，当黄油粒达到特定大小时便会停止设备运行，随后排出酪乳。而在连续式黄油制作机中，酪乳的排出是连续进行的。
排乳完毕后，对黄油进行压炼，使其形成包含细微分散水相的连续脂肪相。过去普遍采用水洗法在搅拌后清洗黄油，以去除残留酪乳和乳固体，但现今这一工艺已较少使用。若需生产加盐黄油，在批次式生产中盐会被撒于黄油表面，而在连续化生产中则于压炼阶段以盐浆形式添加。
加盐后需进一步压炼黄油以确保盐分分布均匀。压炼工艺还会直接影响产品的多项评价特性——香味、口感、储存质量、外观及色泽。成品黄油被输送至包装单元，随后进入冷藏库贮存。
原料
所用稀奶油必须具有良好的微生物质量，且无风味或气味缺陷。碘值是决定生产工艺参数的关键因素。若未经调整，高碘值脂肪（不饱和脂肪含量高）会生产出质地油腻的黄油。通过根据碘值调整熟化工艺，无论是硬质脂肪（碘值低至28）还是软质脂肪（碘值高达42），均可制得硬度合格的黄油。
含抗菌素或消毒剂的稀奶油不适于生产酸性奶油。若有害微生物已大量繁殖，即使可通过热处理使其失活，此类奶油也不可再用于生产。因此，在生产全过程的所有环节中，严格保持卫生至关重要。
在拥有原奶冷藏分销系统链的国家，一个常见问题是冷藏会导致微生物群落构成发生变化。原本占主导的乳酸菌被耐冷性极强的细菌——嗜冷菌所取代。这些嗜冷菌通常在巴氏杀菌过程中被杀死，因此不影响黄油品质。然而，部分嗜冷菌菌株会产生可分解脂肪的脂解酶。这类酶能够耐受100℃以上的高温，因此严防嗜冷菌繁殖极其重要。解决方案之一是在原料抵厂后立即将其冷却至2-4℃，并在此温度下贮存直至巴氏杀菌；更佳方法是先对牛奶进行63-65℃、持续15秒的热处理（预杀菌），然后再冷却至2-4℃。巴氏杀菌应尽快进行，最迟不超过原料到厂后24小时。含抗生素或消毒剂的奶油不适用于发酵黄油的生产。
巴氏杀菌
稀奶油需经高温巴氏杀菌，通常为85℃保持15秒或更高参数。热处理强度应确保过氧化物酶试验呈阴性。
强烈的热处理不仅杀死了致病菌，还可灭活影响保质期的其他细菌和酶类。但热处理强度不宜过高，以免产生蒸煮味等缺陷。热处理的程度应达到使过氧化物酶试验结果为阴性，同时避免因过度加热导致诸如蒸煮味等缺陷。
真空脱气
若存在挥发性不良风味物质，可通过真空处理去除。奶油先加热至59℃，然后泵入对应沸点为55℃的真空室。压力降低使挥发性风味物质和芳香物在奶油闪蒸冷却时以气体形式逸出。脱气处理后，奶油返回换热器进行巴氏杀菌和冷却，随后进入成熟罐。
夏季牧场中多种葱属植物生长，因此葱味是夏季常见风味缺陷。有时需对稀奶油进行分拣处理以避免异味过于浓烈。当稀奶油存在明显风味或香气缺陷（如洋葱味）时，推荐采用真空脱气。但真空处理可能对黄油得率和硬度产生不利影响。
细菌发酵酸化
在成熟罐中，稀奶油的酸化过程与形成所需晶体结构（以获得最佳黄油硬度）的温度调节过程同时发生。这些成熟罐通常为带保温夹套的三层结构不锈钢罐体，加热和冷却介质在夹套之间循环。罐内配备可换向刮板搅拌器，即使稀奶油凝固后仍能进行高效搅拌。升温和降温过程均非常缓慢，这种平稳的温度特性有利于形成理想的黄油硬度。
为使黄油达到所需硬度，需对稀奶油处理进行温度控制。温度程序取决于稀奶油的碘值。由于熟化与酸化同步进行，酸化温度也由该温度程序确定。可根据发酵剂特性对硬度相关的温度程序进行适度调整。
温控处理
在搅拌前，稀奶油需经过温度调节处理，该步骤将控制脂肪的结晶过程，从而使黄油获得所需的硬度。黄油的硬度是其最重要的质量特性之一，既产生直接影响，也通过影响其他特性（主要是风味和香气）产生间接影响。硬度是一个复杂的概念，涉及硬度、粘度、可塑性及涂抹性等多种性质。
乳脂中的脂肪酸已在第2章《乳品化学》中阐述。高熔点脂肪酸的相对含量决定了脂肪质地的软硬程度。软质脂肪富含低熔点脂肪酸，在室温下呈现大量连续相的液态脂肪，即液态对固态脂肪比率较高；而硬脂肪的液态对固态脂肪比率较低。
在黄油生产过程中，若始终对稀奶油采用相同的温度处理，则乳脂的化学成分将决定黄油硬度。软乳脂会生产出软腻的黄油，而硬乳脂则会生产出硬实、缺乏塑性的黄油。若根据脂肪的碘值调整温度处理程序，则可优化黄油的硬度。温控处理可在一定程度上调节固体脂肪的含量——这是决定黄油硬度的主要因素。
乳脂结晶
脂肪球中的脂肪经巴氏杀菌后呈液态。当奶油被冷却到40℃以下时，脂肪开始结晶。若冷却过程缓慢，不同熔点的脂肪将分别在相应温度下结晶。这一过程有利于减少固体脂肪含量——即便使用低碘值的硬乳脂，也可制得质地柔软的黄油。脂肪含量为40%的稀奶油的结晶过程，在第9章内稀奶油的生产部分已有讨论。缓慢冷却时晶体形成速度极慢，整个结晶过程需数日才能完成。从微生物学角度看，长时间处于适宜细菌生长的温度范围十分危险，且从经济角度考虑也缺乏可行性。
加速结晶过程的一种方法是将奶油快速冷却至低温，此时晶体迅速形成。这种方法的缺点是低熔点的甘油三酯会被“包裹”于晶体中，形成混合晶体。若不加以控制，大部分脂肪将发生结晶，导致液固脂肪比率降低，进而使所得黄油质地过硬。
为避免该问题，可将奶油小心加热至较高温度，使低熔点甘油三酯从晶体中熔出，随后在略低温度下进行重结晶。此举可提高“纯”晶体比例，减少混合晶体，从而获得更高的液固脂肪比和较软的脂肪。
通过选择加热温度（用于熔化冷却结晶后形成的脂肪晶体）和再结晶温度，可以在一定程度上决定混合晶体的含量，从而决定液固脂肪的比例。温度需根据脂肪硬度（碘值）确定。
目前已有多种方法可测定样品中液固脂肪比率，其中NMR脉冲光谱仪法是一种快速且准确的检测技术。其原理是基于脂肪中质子（氢核）在液态与固态下具有不同磁性特征。
表14.1列举了不同碘值对应的温度程序示例。第一个数值为巴氏杀菌后奶油的冷却温度，第二个为加热/酸化温度，第三个为成熟温度。
硬脂肪的处理
当碘值较低（即乳脂较硬）时，为获得最佳黄油硬度，必须最大限度地减少混合晶体、增加“纯”脂肪晶体，以提高稀奶油中液态脂肪与固态脂肪的比率。此举可使脂肪球中的液态脂肪相最大化，并在搅拌和压炼过程中被大量挤出，最终形成液态脂肪连续相占比较大、固相最少的高品质黄油。
为得到这一结果所需要的处理程序包括：
- 迅速冷却到约8℃，并在此温度下保持大约2小时。
- 用不超过27℃的介质水缓慢加热奶油至20-21℃，并在此温度下至少保持2小时。
- 冷却到16℃左右，达到搅拌温度。
冷却到8℃左右开始形成混合晶体，混合结晶从液态连续相中捕获脂肪。
当稀奶油被徐徐加热到20-21℃，大量的混合结晶熔化，仅留下高熔点的纯脂肪晶体。在20-21℃贮存期间，熔化的脂肪晶体开始重结晶，形成纯晶体。
1-2小时之后，其中较高熔点的脂肪开始重结晶。当温度降低到大约16℃，熔化的脂肪持续结晶并且形成结晶体。在16℃的保温期间，所有熔点不低于16℃的脂肪均将结晶。该处理促使高熔点脂肪形成纯晶体，从而减少混合晶体含量，提高了液固脂肪比率，因此由此类奶油制成的黄油质地会更软。
中硬度脂肪的处理
随着碘值升高，温和加热的终止温度需相应降低。此时会形成更多混合晶体，比起处理硬脂肪的温度程序能吸附更多液态脂肪。对于碘值高达39的情况，加热温度可低至15℃。较低温度下需延长酸化时间。
软脂肪的处理
当碘值大于39-40时，使用“夏季处理方法”。巴氏杀菌后，奶油冷却到20℃并在此温度下酸化约5小时，当酸度达到约22°SH时开始冷却。如果碘值在39-40左右，则奶油冷却到约8℃；若碘值为41或更高，则冷却至6℃。一般认为，酸化温度低于20℃会导致黄油质地偏软。酸化后采用较高冷却温度也可达到同样效果。
搅拌
图14.3 用于批次式生产的黄油搅拌罐
1. 控制面板
2. 急停装置
3. 斜角挡板
批次式生产
稀奶油经温度程序处理步骤及酸化（若适用）后，进行搅拌。传统黄油在圆柱形、圆锥形、立方体或四面体形搅拌罐中制作，其转速可调。搅拌罐内部装有轴向搅打条和挡板。挡板的形状、安装角度及尺寸与搅拌罐转速的配合，对最终产品品质具有重要影响。现代搅拌罐具有较宽的调速范围，可根据黄油的生产参数选择最适宜的工作转速。
近年来，黄油搅拌罐容量显著增大。大型中心化稀奶油厂采用的搅拌罐容量可达8000-14000升或更高。稀奶油在输送至搅拌罐前需进行搅拌并调整至适宜温度。搅拌罐装填量通常为40%-50%，以便为起泡预留空间。
黄油的形成
稀奶油中的脂肪球同时含有结晶脂肪与液态脂肪（乳脂）。脂肪晶体已在某种程度上形成有序结构，在最靠近脂肪球膜处形成一个脆弱的外壳。
搅拌稀奶油时，会形成由大量蛋白质气泡构成的泡沫。由于脂肪球膜具有表面活性，会被吸附到气/水界面处，脂肪球因此富集于泡沫中。
继续搅拌时，蛋白质析出水分，气泡逐渐变小，泡沫变得更加致密，从而对脂肪球施加了压力，这部分压力促使部分液态脂肪从脂肪球中被挤出，并导致部分脂肪球膜破裂。
含有脂肪晶体的液态脂肪以薄层形式铺展在气泡表面及脂肪球上。随着泡沫密度不断增加，更多液态脂肪被挤出，泡沫很快变得不稳定并坍塌。脂肪球凝结形成黄油粒。初始时这些颗粒肉眼不可见，但随着持续压炼逐渐变大。
搅拌回收率
搅拌回收率（产出率）是测定稀奶油中有多少脂肪已转化成黄油的指标。它以酪乳中残留脂肪占稀奶油中总脂肪的百分比表示。例如，0.5%的搅拌回收率表示稀奶油中0.5%的脂肪残留于酪乳，99.5%的脂肪转化为黄油。若该值低于0.70%，则认为搅拌产出率合格。
图14.4曲线展示了搅拌回收率在全年的变化情况。夏季期间酪乳的脂肪含量最高。
图14.4 搅拌产出率的全年变化（瑞典）
压炼
酪乳排出后即开始压炼。通过挤压黄油粒去除颗粒间水分，脂肪球在高压作用下释放液态脂肪与脂肪晶体。通过压炼工艺，水分被充分分散在脂肪团块（最终形成的连续相）中，这一过程持续进行，直至达到所需含水量。成品奶油应是干燥的，即水相须高度分散，肉眼无可视水滴。
压炼期间需定期检查水分含量，并根据成品黄油的规格要求进行调整。
真空压炼
低压环境下的压炼是常用方法，可减少黄油中空气含量，因此成品较常规黄油稍硬。经真空压炼的黄油的空气含量约为体积的1%，而常规黄油则为5–7%。
连续式生产
连续式黄油生产方法于19世纪末问世，但其应用最初十分有限。直至20世纪40年代，相关研究重新启动，并衍生出三种基于传统工艺的不同技术：搅拌法、离心分离、浓缩法或乳化法。其中以传统搅拌为基础的工艺是弗里茨（Fritz）法，目前在西欧占主导地位。采用该方法的设备生产黄油的过程与传统方式基本相同，成品黄油也基本一致，但由于水分分散均匀细微，其外观略粗糙且质地更为致密。
生产工艺
稀奶油的预处理与传统搅拌法相同，随后从成熟罐连续进料至黄油制作机。
图14.5和14.6为一台黄油制作机的截面图。稀奶油首先进入双冷却搅拌筒（1），筒内装有由变速电机驱动的搅打装置。
图14.5 连续式黄油制作机
1. 搅拌筒
2. 酪乳分离段
3. 挤压脱水段
4. 第二压炼段
图14.6 真空压炼工段
5. 注入段
6. 真空压炼段
7. 最终压炼段
8. 水分控制单元
在此筒内完成快速转化后，黄油粒与酪乳一同进入分离段（2）（亦称第一压炼段），在此黄油与酪乳分离。黄油粒在输送过程中使用循环冷却酪乳进行初次洗涤。分离段配备螺旋输送器，在输送黄油至下一阶段的同时初步进行压炼。
离开分离段后，黄油通过锥形通道和多孔板组成的榨干段（3），去除残余酪乳。随后黄油粒进入第二压炼段（4）。各压炼段均配有独立电机，可分别以不同转速运行以达到最佳效果。通常第一段的螺旋转速为第二段的两倍。
终段压炼后，可通过高压注入器在注入室（5）中添加盐。
后续的真空压炼段（6）连接真空泵，可在此将黄油的空气含量降至与传统搅拌黄油相同的水平。
最终压炼段（7）由四个小腔室组成，各腔室间均以多孔板分隔。通过不同尺寸的孔板与不同形状的压炼叶轮组合，实现对黄油处理效果的优化。首个腔室设有用于最终水分含量调节的注入器。一旦调整完成，只要奶油特性保持稳定，黄油的水分含量偏差可控制在±0.1%以内。
设备出口处可安装水分、盐分、密度及温度的传感器（8），其信号可用于这些参数的自动控制。
成品黄油以连续带状从末端喷嘴排出，进入黄油暂存仓，随后输送至包装机。
用酸性稀奶油生产黄油时，连续式黄油制作机的产能为每小时200-5000kg，用甜性稀奶油生产黄油时，其产能为每小时200-10000kg。
包装
从制造设备到包装工段，黄油主要有三种输送方式：
- 产品排出至带底部螺旋输送器的暂存仓,再由输送器送至包装机。
- 产品直接泵入包装机。
- 采用推车装满产品后转运，推车上通常配备螺旋输送器。
这些方法也可组合使用。
黄油的包装形式可分为大包装（5公斤以上）和小包装（10克至5公斤）。根据包装类型的不同，需采用各类专用包装机。这些设备通常为全自动型，其分切与包装单元常可调整以适应不同规格，如250克与500克，或10克与15克。
包装材料需具备防油脂、避光、阻隔异味及芳香物质散逸的特性，同时应具有低透湿性，否则黄油表面会因失水干燥且外层颜色较内部更黄。
目前普遍采用铝箔作为包装材料。早年，羊皮纸是最常用的包装材料，虽然现在仍有使用，但已大多被渗透性更低的铝箔替代。
包装完成后，小块或条状黄油由自动装盒机装入纸箱，随后码放于托盘并输送至冷库贮存。
图14.2展示了黄油从搅拌设备到包装机的输送流程。
冷藏
为保持黄油硬度与外观，包装后应置于+5℃的冷库中贮存。
黄油生产的替代工艺
为生产无不良特性的黄油，业界已多次尝试开发新方法，其中源于荷兰的NIZO法便是其一。该方法以甜性稀奶油为原料，其优势之一在于所产生的甜性酪乳更易被利用。该工艺中，搅拌后产生的甜性黄油粒与高芳香度发酵剂、浓缩发酵剂渗透液（本质为乳酸溶液）混合。高芳香度发酵剂由脱脂乳制备而成，其干物质含量需通过蒸发或添加脱脂乳粉提高。发酵剂渗透液的制备过程如下：采用瑞士乳杆菌对部分脱乳糖乳清进行酸化发酵，发酵后液体经超滤处理，得到的渗透液再通过蒸发浓缩使乳酸浓度达到约16%。
随后将高芳香度发酵剂与浓缩发酵剂渗透液混合，并对混合物进行通气处理，以促进丁二酮生成。在黄油制作的最终阶段，使用两种菌种培养物制备两种发酵剂：
发酵剂1（高芳香度）与渗透液混合后作通气处理；
发酵剂2按传统方式发酵。两种发酵剂在黄油制作过程中均与黄油粒相互作用。
这样，便可制得芳香浓郁且抗氧化稳定性极佳的黄油。
若当前试验结果达到预期，未来很可能采用这几种方法作为替代工艺。但此类工艺在禁止向乳制品添加外来物质（如乳酸）的国家将无法应用。