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1、全脂乳粉加工工艺流程与操作要点全脂乳粉加工工艺流程与操作要点 一、全脂乳粉加工工艺流程一、全脂乳粉加工工艺流程 将新鲜原料乳经标准化后，直接加工成干燥的粉末状制品即为全脂乳粉，经添加蔗糖后所制成的乳粉称为加糖全脂乳粉或甜乳粉。 采用喷雾干燥法生产全脂乳粉，其工艺流程如图1所示。图l全脂乳粉的生产工艺流程 二、全脂乳粉生产操作要点二、全脂乳粉生产操作要点 1原料乳的验收及处理 只有优质的原料才能生产出高质量的产品，加工乳粉所需的原料乳，必须符合国家标准中规定的各项要求。原料乳进人工厂后应立即进行检验，将符合感官、理化、微生物标准的优质牛乳进入收乳工序。 原料乳经过验收后应及时进行过滤、净化、冷却
2、和贮存等预处理。 原料乳验收后如不能立即加工，需贮存一段时间，必须净化后经冷却器冷却到46，再打入贮槽进行贮存。牛乳在贮存期间要定期搅拌和检查温度和酸度。 原料乳一粗滤一称量记录一离心净乳一冷却至4以下一注入贮藏罐贮存一取样检验并做标准化一贮存或使用 2标准化 现代的净乳机通过离心作用把乳中难以过滤去除的细小污染及芽孢分离的同时，还能够对乳中的脂肪进行标准化，离心净乳同时进行。如果净乳机没有分离乳油的功能，只好用稀奶油分离机分离后再对脂肪进行标准化。为使成品中含有26的脂肪，一般工厂将成品的脂肪控制在27左右，全脂加糖乳粉中脂肪含量应控制在2咪以三E0常用的标准化方法是皮尔逊法。 3杀菌 乳粉
3、生产中的预热杀菌，目前几乎全部采用高温短时(HTST)杀菌法和UHT瞬间灭菌法。前者用管式或板式杀菌器，杀菌条件为8694、24s或8085*(3、15s。后者采用UHT灭菌机，杀菌条件为125150、12s。目前最常见的是采用高温短时杀菌法，因为该法可减少蛋白质的热变性，有利于提高乳粉的溶解性能。 乳粉成品不是绝对无菌的。乳粉之所以能长期保持乳的营养成分，主要是因为成品的含水量很低，使残存的微生物细胞和周围环境的渗透压差值增大，从而发生所谓的“生理干燥现象”。乳粉中残存的微生物不仅不能繁殖，甚至还会死亡。 4均质 生产全脂乳粉时，一般不经过均质，但如果进行标准化时添加了稀乳油或其他不易混匀的
4、物料，则应该进行均质。均质时压力一般控制在1421MPa，温度控制在6065为宜。未经过标准化但经过均质处理的全脂乳粉的质量优于未经过均质处理的乳粉。均质后脂肪球变小，冲调后复原性更好，易于消化吸收。 5加糖 在生产加糖或某些配方乳粉时，需要向乳中加糖，所使用的蔗糖必须符合国家标准。根据标准化乳中蔗糖加入量与标准化乳干物质含量的比值必须等于加糖乳粉中蔗糖含量与该成品中的乳总干物质含量的比值，故加糖量按下述公式计算： 式中A加糖量(kg)； A。标准化要求的含糖量()； W乳粉中干物质含量()； T乳的总干物质含量()； C原料乳的总量(kg)。 常用的加糖方法有四种：将糖投入原料乳中加热溶解后
5、，再同牛乳一起杀菌；将杀菌过滤的糖浆(含糖约65)加入浓缩乳中；将糖粉碎杀菌后，在包装前与喷雾干燥好的乳粉混合；预处理加一部分蔗糖，包装前再加一部分蔗糖细粉。 根据产品配方和设备选择加糖方式，当产品中含糖低于20时，采用或前加糖法；当糖含量高于20时，应采用或法，原因是蔗糖具有热熔性，在喷雾干燥塔中流动性较差，容易粘壁和形成团块，所以采用后加糖法。带有流化床干燥的设备 采用法为宜。 6真空浓缩 浓缩是在称作蒸发器的特制容器内用加热的方法使牛乳中的一部分水汽化，并不断排除，使牛乳中的干物质含量提高的加工处理过程。在乳品工业中，目前应用最多的是减压加热浓缩，即所谓真空浓缩。 (1)真空浓缩的作用原
6、料乳经过真空浓缩，除去7080的水分，可以提高干燥设备的生产能力，降低成本；影响乳粉颗粒的物理性状。浓缩乳经喷雾干燥成乳粉后，其粒子较粗大，具有良好的分散性、冲调性，能够迅速复水溶解；改善乳粉的保藏性。真空浓缩可排除溶解在乳中的空气和氧气，使乳粉颗粒中的气泡大大减少。颗粒内存在的氧气容易与全脂乳粉中的脂肪起化学反应，给制品带来不良的影响，降低保藏性能。浓缩乳的浓度愈高，制成的乳粉气体含量愈低，愈有利于保藏。 (2)真空浓缩的特点受热时间短，对产品色泽、风味、溶解度等都有好处。在减压条件下，乳的沸点降低(如当真空度为20kPa时，其沸点为56.7)，提高了加热蒸汽和牛乳的温差，从而增加了换热器的
7、热交换速度，提高了浓缩效率。由于沸点降低，在热交换器壁上结焦现象大为减少，便于清洗，利于提高传热效率；真空浓缩是在密闭容器内进行，避免了外界污染；真空浓缩除水要比直接干燥除水节约能源；、如乳喷雾干燥每蒸发lkg水需消耗蒸汽34kg，在单效真空蒸发器中消耗蒸汽1.1kg，由于单效蒸发产生的水蒸气可作为下一效的热源，故在双效真空蒸发器中仅消耗蒸汽 0.4kg，三效仅需0.333kg蒸汽。 (3)真空浓缩的蒸发过程以单效降膜蒸发器为例，如图2所示。其主体是垂直列管换热器，加热管长度和管径之比(L/D)需大于100，以保证蒸发在管中有效地进行，并保持较高的传热系数。 牛乳经预热后从顶部垂直进入蒸发器，
8、沿加热表面向下流，加热面由不锈钢管或不锈钢板片组成，牛乳沿管的内壁形成一层薄膜，沿着管的内壁向下流，而管的四周是蒸汽。流动中，薄膜状牛乳中的水分很快蒸发掉。蒸发器下端安装有蒸汽分离器，经蒸汽分离器将浓缩牛乳与蒸汽分开。由于同时流过蒸发管进行蒸发的牛乳很少，降膜式蒸发器中的牛乳停留时间非常短(约lmin)，这对于浓缩热敏感的乳制品相当有益。为了减少蒸汽消耗量，蒸发设备通常设计成多效。多效蒸发器是将两台或匿两台以上蒸发器串联起来，其中第一效蒸发器的真空度低于第二效的(这样做可降低二次蒸汽的温度)。从第一效蒸发器出来的二次蒸汽可用作第二效的加热介质，第二效的真空度高，蒸发温度低。图2 单效蒸发器 随
9、着效数的增加，两个或更多个单；元在较低的压力下操作，从而获得较低的沸点。较大规模的工厂多采用双效或多效等真空蒸发器。 国外还有列管式、板式、离心式、刮板式蒸发器，选择何种蒸发器，应视生产规模、产品品种、经济条件等决定。我国乳粉加工厂目前使用双效和三效者居多。 (4)真空浓缩的要求 浓缩程度直接影响乳粉的质量，特别是溶解度。一般浓缩至原料乳体积的1/4左右，乳干物质达到4045。浓缩后的乳温为4750。不同的产品浓缩程度如下： 全脂乳粉浓度为11.513波美度，相应乳固体含量为3842。 脱脂乳粉浓度为2022波美度，相应乳固体含量为3540。 全脂甜乳粉浓度为1520波美度，相应乳固体含量为4
10、550，生产大颗粒乳粉时可将浓缩乳浓度提高。 浓度的控制一般以取样测定浓缩乳的密度或黏度来确定，也可以在浓缩设备上安装折光仪进行连续测定。 真空浓缩是生产优质乳粉的一个必要阶段。牛乳不先经过浓缩就进行喷雾干燥，则生产的乳粉颗粒非常细小，而且空气含量高，可湿性差，保存期短，在能源利用方面不经济。 7喷雾干燥 牛乳经浓缩后再过滤，然后进行干燥，除去液态乳中的水分，使乳粉中的水分含量在2.55.0，以固体状态存在。 乳粉干燥常用的方法有加热干燥和冷冻干燥。 冷冻干燥法是乳中的水分在真空中蒸发，在较低的温度下进行，蛋白质不会受到任何损害，用于生产优质乳粉，但因其耗能太高，并没有广泛应用。 乳粉生产上常
11、用的方法是加热干燥，水分以蒸汽形式被蒸出去，残留物即为乳粉。加热干燥方法有平锅法、滚筒法、喷雾法三种，乳品工业基本上使用的是喷雾干燥法。 (1)喷雾干燥的过程喷雾干燥分两个阶段进行。第一阶段，将预处理后的牛乳，蒸发浓缩至4050的干物质含量；第二阶段，浓缩乳在干燥塔内进行最后的干燥。第二阶段又分成三个过程进行：将浓缩乳分散成非常细小的乳滴；将分散的细小乳滴与热气流混合，使水分迅速蒸发；将干的牛 乳颗粒从干燥空气中分离出来。 喷雾干燥机的主要部分为雾化器。理想的雾化器应能将浓乳稳定地雾化成均匀的乳滴，并能散布于干燥塔的有效空间，而不喷到塔壁上，目的是使其能快速干燥。乳滴分散越微细，其比表面积越大
12、，越能有效地干燥。其工艺流程图如图3所示。 首先将经过过滤器过滤的空气，由鼓风机送人加热器，加热至130180(有的装置达200)后，送人喷雾干燥塔。与此同时，温度为4550的浓乳，经雾化器雾化成直径为100200um的乳滴液，在与热空气接触的瞬间，微细的乳滴干燥成粉末，沉降在干燥塔底部，并通过出粉装置连续卸出，经冷却、过筛后进行贮存。 水分的脱除使液滴的质量降低、体积缩小。在理想条件下，质量将会下降50，容积缩小至原来的40，颗粒大小降到从喷雾器中出来时的75。 (2)喷雾干燥的雾化方法。目前国内常用的有两种：即压力喷雾法、离心喷雾法。雾化设备的设计取决于乳粉颗粒的大小、结构、溶解性、密度和
13、润湿性等。 压力喷雾法：压力式喷雾干燥中，浓乳雾化是通过一台高压泵和一个安装在干燥塔内部的喷嘴来完成的(图4)。 压力喷雾是由高压泵将浓乳以1012MPa压力供给喷头，喷头将浓乳雾化后送入塔内，经热风对雾滴加热，使水分得以蒸发，浓乳雾滴在由塔顶沉降到塔底过程中干燥成粉粒。 雾化状态的优劣取决于雾化器的结构、喷雾压力(浓乳的流量)、浓乳的物理性(浓度、黏度、表面张力 图4压力喷雾干燥室中的喷嘴 A逆流喷雾顺流喷雾等)。一般情况下，雾滴的平均直径与浓乳的表面张力、黏度及喷嘴孔径成正比，与流量成反比，浓乳流量则与喷雾压力成正比。 采用这种喷雾器雾化浓缩乳，压力越高，喷嘴孔径越小，所得乳滴微粒越细；压
14、力越低，喷嘴孔径越大，乳滴微粒越粗。 雾滴在理想的干燥条件下干燥后，直径减小到最初乳滴的75，质量约减少至50，体积约减少至40。 压力喷雾法生产乳粉，工艺条件通常按表3来控制。 表表3压力喷雾干燥法生产乳粉的工艺条件压力喷雾干燥法生产乳粉的工艺条件 离心式喷雾法：浓乳的雾化是通过一个在水平方向做高速旋转的圆盘来完成的。 离心喷雾是由塔顶的电场变速器带动离心盘(图5)将浓乳从离心盘的流道中甩出，被甩出的浓乳膜片在离心力被雾化成乳滴，乳滴在热风风速的作用下，沉降干燥成粉粒。图图5离心喷物盘离心喷物盘 雾化状态的优劣取决于转盘的结构及其圆周速度(直径与转速)、浓乳的流量与流速、浓乳的物理性质(浓度
15、、黏度、。表面张力等)。 离心喷雾法生产乳粉，工艺条件通常按表4来控制。 表表4离心喷雾干燥法生产乳粉的工艺条件离心喷雾干燥法生产乳粉的工艺条件 (3)干燥设备。完整的喷雾干燥设备包括干燥机和辅助设备，采用连续出粉机构，实现了机械化、连续化生产。 干燥机的类型：通常压力喷雾干燥可使用并流型卧式和立式干燥机，离心喷雾只能使用并流立式干燥机(图6)。图6喷雾干燥机的形式a并流卧式压力喷雾b并流立式压力喷雾c并流立式离心喷霎 目前我国和世界上采用的干燥工艺都经历了一段干燥、两段干燥、三段干燥等多个不同阶段。本节只介绍一段和二段干燥工艺。 A一段干燥生产乳粉的设备是由一个具有风力传送系统的喷雾干燥器来
16、完成的(图7-7)。雾滴干燥成球形颗粒后落人干燥室的底部，由风扇送至输送管道的冷风冷却，并传送到包装段，同时相应的风力传送系统收集一些小的、轻的乳辗炳粒(乳粉末)与空ilii：E-起离开干燥塔，这些乳粉末经过个或多个旋风分离滞的分离后，：irlil回至包装乳粉中，而除去乳粉的空气则由风扇排出厂外。图7一段喷雾干燥法生产乳粉工艺流程图1干燥室2蒸汽加热器3乳浓缩罐4高压泵5喷雾器 6主旋风分离器7旋风分离器运输系统8排风机 B二段干燥在一段干燥中，即使提高干燥塔出口排风温度，也很难将乳粉中的最后一小部分水分除去，提高出口干燥温度对乳粉质量有不利影响。现在常使用-D：干燥，又称为二次干燥，包括喷雾
17、干燥第一段和流化床干燥第二段。即降低排风温度，提高乳粉离开干燥塔时的水分含量，再在二次干燥流化床中干燥到所要求的水分含量。全脂乳粉进入二次干燥流化床的含水量可以达到67；含糖15左右的全脂甜乳粉含水量可以达到45。此时，乳粉离开喷雾干燥第一段的湿度比最终要求高23，第二段流化床干燥器的作用就是除去这部分超量湿度并最后将乳粉冷却下来，具体工艺流程见图8所示。 辅助设备 A空气过滤器。喷雾干燥室所使用的热风必须是清洁的空气，所以由鼓风机吸进的空气必须经过滤除尘。空气过滤器性能约为l00m/(m2min)。图图8乳粉的二段喷雾干燥生产工艺流程图乳粉的二段喷雾干燥生产工艺流程图1空气加热器2干燥室3振
18、动流化床4用于流化床空气加热器 5用于流化床的冷却空气6流化床除湿冷却气7过滤筛 通过的过滤层的风压控制在147Pa，风速为2m/s。由于长时期运行，逐渐污染了过滤层时，会使进风阻力增大，所以应经常对其进行刷洗。 B空气加热器。作用是将通过空气过滤器的空气在进人干燥室之前加热到150160或160200。一般有蒸汽加热和燃油炉加热两种加热方式，前者可加热到150170，后者可加热到180200。空气加热器多用紫铜管或钢管制造，加热面积受管径、散热片及排列状态等因素的影响。 C进、排风机。进风机将热空气吸入干燥室内，与牛乳雾滴接触，达到干燥目的。同时，排风机将牛乳蒸发出去的水蒸气及时排掉，以保持
19、干燥室的干燥作用正常进行。 D捕粉装置。捕粉装置是将干燥室排出的废气中带的粉粒(占总乳粉量2545)与气流进行分离的装置。常用的有旋风分离器，布袋过滤器或两者结合使用。 旋风分离器将湿空气被抽出时所夹带的细小粉粒分离出来，并且收集起来。根据除尘要求，旋风分离器可两级串联使用。 布袋过滤器是将旋风分离器分离不掉的微小粉粒进行二次分离。 E气流调节装置。在热风进入干燥室分风室处安装有气流调节装置，目的是使进入的气流均匀无涡流，与雾滴进行良好接触，避免干燥室内出现局部 积粉、焦粉或潮粉现象。 综上所述，喷雾干燥器的工作基本上包括四个工序，即：浓缩乳雾化乳滴、孚喃与热空气混合、乳滴的干燥、产品的分离回
20、收。其设备流程如图9所示。图图9喷雾干燥塔的设备流程喷雾干燥塔的设备流程 8出粉、冷却、称量与包装 (1)出粉牛乳经喷雾干燥成乳粉后，应迅速从干燥室中排出并冷却，特别是全脂乳粉。因为干燥室的温度较高，底部一般为60-65，乳粉如在高温下停留时间过长，脂肪容易氧化，并会影响溶解度和色泽。此外，乳脂肪游离也会影响乳粉的保藏性。因此，迅速连续出粉和及时冷却是工艺的重要环节。 乳品工业常用的出粉机构有螺旋输送器、鼓型阀、涡旋气封阀和电磁振荡出粉装置等，这些出粉机构对于脱脂乳粉和全脂乳粉来说，出粉效果良好。 (2)冷却不论采用何种出粉形式，出粉之后均需立即晾粉和筛粉，使制品及时冷却。若出粉后乳粉不经过充
21、分冷却，仍保持较高温度，易引起蛋白质热变性。在高温下，全脂乳粉的游离脂肪增多，在乳粉颗粒表面渗出，暴露于空气中而被氧化，产生氧化臭味。同时乳粉在高温状态下放置还容易吸收大气中的水分。喷雾干燥乳粉要求及时冷却至30以下。 使用容量为3050kg的晾粉箱贮放进行自然晾粉效果较差，因为箱体中心部位的乳粉不易冷却。目前普遍采用流化床出粉冷却装置，可将乳粉冷却至18以下，同时还可使制品颗粒大小均匀。 (3)筛粉与晾粉筛粉一般采用机械振动筛，网眼为40-60目。过筛后可将粗粉细粉混合均匀，并除去团块和粉渣。新生产的乳粉经过12,24h的贮藏，其表观密度可提高15左右，有利于包装。无论使用大型粉仓还是小粉箱
22、，在贮存时严防受潮。包装前的乳粉存放场所必须保持干燥和清洁。 (4)称量与包装各国乳粉包装的形式和尺寸有较大差别，根据乳粉的用途，有大罐、小罐和小袋等包装形式，小包装称量要求精确迅速，通常的有容量法和重量法等称量机，手工称量劳动强度大，效率低，卫生条件差，逐步为自动包装所代替。 包装材料有马口铁罐、塑料袋、塑料复合纸带、塑料铝箔复合袋等。规格多为500g、454g，也有250g、150g。大包装容器有马口铁盒或软桶，1.5kg装；塑料袋套牛皮纸袋，25kg装。依不同客户的特殊需要，可以改变包装重量。 包装方式直接影响乳粉的贮存期，如塑料袋包装的贮存期规定为3个月，铝箔复合袋包装的贮存期规定为12个月，真空包装技术和充氮包装技术可使乳粉质量保存35年。任何一种包装都应标明出厂日期及其有效期。 由于全脂乳粉含有26以上的乳脂肪，易受日光、氧气等作用而变化，此外由于乳粉颗粒的多孔性，表面积很大，吸潮性强，所以，对称量包装操作和包装容器的种类都必须充分注意。包装室应对空气采取调湿降温措施，室温一般控制在1820，空气相对湿度为75为宜。