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1、乳粉加工技术 1 了解乳粉的概念 分类和质量标准 2 掌握全脂乳粉的加工工艺 3 重点掌握真空浓缩和喷雾干燥的原理 方法和相关设备 第一节乳粉概述 一 乳粉的定义乳粉是以新鲜乳为原料 或以新鲜乳为主要原料 添加一定数量的植物或动物蛋白质 脂肪 维生素 矿物质等配料 经杀菌 浓缩 干燥等加工工艺除去乳中几乎所有的水分 干燥而制成的粉末 二 乳粉的特点1 耐储藏2 方便运输3 使用方便4 作为其他产品的辅料 第一节乳粉概述 三 乳粉的种类根据所用的原料 原料处理及加工方法不同分全脂乳粉脱脂乳粉加糖乳粉调制乳粉速溶乳粉乳清粉酪乳粉乳油粉冰激淋粉麦精乳粉 第一节乳粉概述 四 乳粉的生产方法 一 冷冻法
2、 二 加热法 第一节乳粉概述 一 冷冻法1 离心冷冻法 即采用离心法 先将牛乳在冰点以下浇盘凉结 并经常揽拌 使其形成薄片或碎片 冻成像雪花一样 而后放入高速离心机中将乳固体呈胶状分出 在真空下加微热 使之干燥成粉 2 升华法 低温冷冻升华法是将牛乳在高度真空下 绝对压力67Pa 使乳中的水分冻结成极细冰结晶 而后在此压力下加微热 使乳中的冰屑升华 乳中固体物质便成为干燥粉末 二 加热法1 平锅法将鲜乳放于开口的平底锅中 加热浓缩成浆糊状 而后平铺于干燥架上 吹热风使其干燥 最后粉碎过筛制成乳粉 2 滚筒干燥法又称薄膜干燥法 用经过浓缩或未浓缩的鲜乳 均匀地淌在用蒸汽加热的滚筒上成为薄膜状 滚
3、筒转到一定位置 薄膜被干燥 而后转到刮刀处时被自动削落 再经过粉碎过筛即得乳粉 3 喷雾干燥法借助于离心力或压力的作用 使预先浓缩的鲜乳在特制的干燥室内喷成雾滴 而后用热空气干燥成粉末 第二节乳粉理化性质 一 乳粉的物理组织结构乳粉的物理组织结构指乳粉的化学成分的分布和结合的方式滚筒干燥乳粉致密 形状不规则 无包裹空气 喷雾干燥乳粉颗粒呈球形 表面光滑 有包裹空气 一 乳粉中的脂肪脂肪的状态对乳粉的保藏性影响很大 滚筒干燥直径范围较大游离脂肪多不耐储藏喷雾干燥直径较小游离脂肪少耐储藏减少游离脂肪的措施 1 二级均质2 出粉避免高速气流3 出粉后储藏温度 4 水分过多 8 5 9 二 蛋白质蛋白
4、质的状态 特别是酪蛋白的状态 决定于乳粉复原性的好坏 由于蛋白质变性而产生的不溶解性 主要是因为牛乳加热而引起的 为了获得溶解度高的乳粉 必须控制加热条件 三 乳糖乳糖具有很强的吸湿性 吸潮后变成结晶乳糖 使乳粉颗粒表面产生很多微小的裂纹 这时 脂肪会渗出 引起氧化变质 喷雾干燥乳粉3 5 乳糖不易结晶 若水分含量达到7 6 以上 易结晶 四 维生素喷雾干燥对乳粉的维生素含量影响很小 影响最明显的有维生素B12 损失20 30 维生素C 约20 和维生素B1 约10 二 乳粉的粒径分布乳粉粒径影响着产品感官 复原性和流动性 影响粒径大小的因素有浓缩乳的黏度和乳化方式 采用较高的压力和较低的乳黏
5、度 可以减少粒径尺寸 当乳粉粒径在150 200 m时 复原过程中分散速度最快 压力式喷雾干燥的乳粉较离心式的颗粒小 三 乳粉的密度 1 表观密度 或称松密度 指单位体积内乳粉的质量 g m1 包括乳粉颗粒空隙中的空气在内 2 颗粒密度表示乳粉颗粒的密度 仅包括颗粒本身内部的空气在内 3 真密度表示乳粉除空气外本身真正的密度 四 气体 影响乳粉中气体量的因素 进料时混入的气体 浓缩液喷入干燥器所选用的喷雾干燥的类型 雾化前或雾化过程中的搅拌 混入产品中的空气量一部分取决于喷雾搅打的强烈程度 物料的特性 五 流动性即乳粉的自由流动性质 颗粒大且均匀表面光滑的乳粉 其流动性良好 颗粒大小 均匀度
6、密度 游离脂肪含量 粒温 水分含量和表面的光洁度 六 复原性复原性描述了乳粉与水再结合的总现象 是表征乳粉的一个重要特性 包括乳粉的溶解性 分散性 可湿性 沉降性 一 溶解性乳粉的溶解度是指乳粉与水按一定的比例混合 使其复原为均一的鲜乳状态的性能 影响因素 1 原料乳的质量热稳定性差 酸度高2 牛乳消毒时温度过高 保温时间过长 3 直接蒸汽加热 局部蛋白质变性 4 牛乳浓缩时温度高且在浓缩设备内停留时间过长 5 浓缩乳浓度高或粘度大 雾化时形成液滴大 采用较高的干燥温度干燥 6 干燥方法 滚筒干燥溶解度差 喷雾干燥溶解度可达99 7 包装形式 储存条件及时间 二 分散性分散性是指吸湿的聚集乳粉
7、颗粒均匀分散于水中的能力 通过富聚的大颗粒乳粉分散性提高 如果乳粉中细粉比例升高 分散性下降 影响分散性的因素 酪蛋白的变性程度 三 可湿性可湿性是指乳粉表面吸收水分而变湿的的能力 影响可湿性的因素 颗粒的表面积 颗粒大小 密度 脂肪含量 表面活性物质 四 沉降性沉降性是指乳粉颗粒表面克服水的表面张力以及通过表面而沉入水中的能力 影响因素 颗粒下沉倾向力 颗粒密度 七 吸湿性吸湿性是指乳粉吸收和保持水分的倾向 乳粉的吸湿性具有一定的现实意义 影响着干燥工艺的选择以及所选用的包装材料和适宜的储存条件 乳粉中蛋白质和乳糖对产品的吸湿性起主要作用 八 热稳定性影响热稳定性的因素 热处理程度 乳成分
8、PH 第三节全脂乳粉生产技术 一 全脂乳粉的质量指标1 感官指标2 理化指标3 卫生指标 第二节全脂乳粉的加工 二 全脂乳粉的加工工艺化糖糖浆原料乳的验收预处理标准化预热均质杀菌真空浓缩喷雾干燥出粉冷却过筛包装检验装箱检验成品 1 原料乳的验收我国规定生鲜牛乳收购的质量标准包括感官指标 理化指标及微生物指标 见课本99页 2 原料乳的预处理 1 脱气装置2 过滤器3 牛乳流量计4 中间贮存罐5 预杀菌和冷却或仅为冷却6 奶仓 1 脱气脱气的设备 脱气器脱气罐 真空脱气罐 牛乳和空气在空气分离器里的流动1 冷凝器2 牛乳进口3 牛乳出口 2 净乳常用设备 双联过滤器离心净乳机 双联过滤器 离心净
9、乳机 3 冷却设备 板式换热器 在生产线上 板式热交换器中液体流动和热传递的原理 4 贮存设备 储乳罐 卧式贮奶缸 立式 蒙牛的室外贮奶缸 贮乳缸应有 1 奶仓的搅拌2 罐内温度指示3液位指示低液位保护溢流保护空罐指示 带有搅拌的贮奶缸 贮奶缸中的搅拌器 4 原料乳的标准化 1 乳脂肪的标准化目的 调整脂肪和非脂乳固体之间的比例关系 使之符合产品要求 方法 直接标准化设备 离心分离机 2 蔗糖的标准化 加糖量的计算 根据比值不变的原则 蔗糖和干物质含量的比值 按下式计算 Q E FQ 蔗糖加入量 E 原料乳中干物质含量 F 甜乳粉中蔗糖与干物质之比 例 今有原料乳2680kg 其干物质含量为1
10、1 5 用其制成甜乳粉 要求成品中蔗糖含量为19 8 水分为2 5 要求原料乳中应加入蔗糖多少 Q E FQ 蔗糖加入量 E 原料乳中干物质含量 F 甜乳粉中蔗糖与干物质之比 加糖的方法A净乳前加糖B将杀菌过滤的糖浆加入浓乳中C包装前加蔗糖细粉与干粉中D预处理前加一部分 包装前加一部分糖含量小于20 用前两种方法糖含量大于20 用后两种方法注意 无论那种加糖方法 均应做到不影响乳粉的微生物指标和杂质度指标 5 均质均质的目的 使混合原料形成一个均匀的分散体系设备 均质机条件 60 左右 均质头中的均质过程 PSD TPPC TetraAlex MRNo 16 JI05 均质后的产品压力5 80
11、bar 75 1200psi 均质前的产品压力可达400bar 5800psi 6 杀菌目的 杀死微生物钝化酶提高浓缩设备的生产能力方法 高温短时杀菌法80 85 30s或95 20s超高温瞬间灭菌法120 140 2 4s设备 板式或管式杀菌器 板式换热器 8 真空浓缩 浓缩的目的 作为干燥的预处理 降低产品的加工热耗 节约能源 提高乳中干物质含量 喷雾后使乳粉颗粒粗大 具有良好的分散性和冲调性 同时能提高乳粉的回收率 可以大大节约能源 使乳粉密度提高 减少粉尘飞扬 便于包装 改善乳粉的品质和储藏性 使乳中空气和氧气含量减低 可除去异味 减少乳脂肪的氧化 真空浓缩的原理真空状态下 液体的沸点
12、随环境压力降低而下降的原理 牛乳在40 70之间沸腾 水分子汽化 汽化的水分子不断被移去使汽化过程持续进行 使牛乳中干物质含量不断提高 真空浓缩的设备根据二次蒸汽被利用的次数分类单效浓缩装置多单效浓缩装置带有热泵的浓缩装置 蒸发器实质上是一个换热器 如图所示 由加热室1和汽液分离器4两部分组成 加热室使用的加热介质应用最多的是水蒸汽 通过换热 使间壁另一侧的物料加热 沸腾 蒸发浓缩 料液蒸发出的水蒸汽在分离室4中与溶液分离后从蒸发器上部引出 为防止液滴随蒸汽带出 一般在分离器上都设有除沫装置5 从蒸发器抽出的蒸汽称为二次蒸汽 便于同加热蒸汽相区别 二次蒸汽进入冷凝器6冷凝 冷凝水从下部排出 二
13、次蒸汽中的不凝性气体由真空泵抽出 浓缩后的完成液由蒸发器底部排出 1 加热器2 加热列管3 中间管4 分离室5 捕沫器6 冷凝器 加热蒸汽乳及乳制品生产过程中浓缩所需要的不断供给的热量都是来自锅炉房的饱和的水蒸汽 二次蒸汽物料中水分蒸发所形成的蒸汽 为提高热能利用率 除采用多效蒸发外 还可通过一种通称为热泵的装置 提高二次蒸汽的压力和温度 重新用作蒸发的加热蒸汽 称为热泵蒸发 或称为蒸汽再压缩蒸发 三效蒸发器 一效加热器 一效分离器 冷凝器 二效加热器 二效分离器 6 真空浓缩的特点 保全牛乳的营养成分 脱臭 提高生产力 为多效浓缩设备及配置热泵创造条件 节省了能源 牛乳自行吸入浓缩设备中 无
14、需进料泵 7 真空浓缩的技术条件 浓缩锅内的真空度应保持在81 90kPa 乳温为50 60 多效蒸发室末效内的真空度应保持在83 8 85kPa 乳温为40 45 加热蒸汽的压力应控制在0 1kg cm2 浓缩乳的浓度要求 全脂乳粉干物质含量为38 48 加糖全脂乳粉干物质含量为40 50 8 影响浓缩的因素 加热器的总加热面积 加热蒸汽的温度与物料间的温差 乳的翻动速度 乳的浓度和黏度 9 喷雾干燥 1 喷雾干燥原理浓乳在机械力的作用下 在干燥室内通过雾化器分散成极细小的雾状微滴 使牛乳表面积增大 雾状液滴与通入干燥室内的热空气直接接触 从而大大地增加了水分的蒸发速率 在瞬间 0 01 0
15、 04s 使微滴中的水分蒸发 乳滴干燥成乳粉 降落在干燥室底部 2 喷雾干燥的特点 优点 干燥迅速 营养破坏少 乳粉溶解度高工艺参数可以方便调节 产品质量易控制 密闭状态进行 不易受污染 操作简单 机械化 自动化程度高 劳动强度低 生产能力大 缺点干燥设备占地面积大 投资大 热效率低干燥室内壁粘有乳粉 清除困难 劳动强度大 3 喷雾干燥设备 压力喷雾干燥设备 离心喷雾干燥设备 压力喷雾干燥原理 主要采用高压泵 以0 7 20MPa的压力 将浓缩后的浓溶液通过喷枪使之克服浓奶的表面能力而雾化成直径在10 20 m的雾状微粒喷入干燥室 由于同热空气直接接触 进行热交换和水分的传递 其表面水分迅速蒸
16、发 在很短的时间内即被干燥成球状颗粒 沉降于塔底 离心喷雾原理 浓乳在高速旋转的离心盘上雾化时 受到两种力的作用 一种是离心盘旋转产生的离心力 另一种是与周围空气摩擦产生的摩擦力 浓乳在排到热空气之前被离心力作用加速到很高速度 从离心盘的边缘甩出时呈薄膜状 与周围空气接触受摩擦力作用力即分散成为微细的乳滴 达到雾化的目的 液滴随转盘旋转而产生的切线速度与离心力作用而产生的径向速度被甩出 其运动轨迹是一螺旋形 电动机 离心盘 离心盘 多叶 16条叶槽离心盘直径210mm 转速15 000r min 物料处理量500kg h 4个小孔直径3mm 保证物料均匀进入离心盘 直沟槽弯曲沟槽 减少成品中的空气 减少了氧化的可能 提高了单位容量 有利于包装 喷枪 喷雾干燥系统组成 1 空气过滤器2 风机3 空气减湿器4 空气加热器5 热风分布器6 浓缩乳雾化器7 干燥室8 细粉回收装置9 产品输送设备 一 空气过滤器 二 空气减湿器 当进入干燥塔的空气中水分含量较大时 特别是进入流化床的空气含湿量较大时会造成奶粉返潮 所以必须除湿 除湿的原理 将空气冷却到零点以下 使其中的水蒸汽凝结 减湿器实际上就
