全脂乳粉

全脂乳粉和全脂加糖乳粉都是采用喷雾干燥法制得。其生产工艺流程如图5 -1所示。

白砂糖

喷雾干燥

检验

过筛

检验

出粉冷却

装箱

乳的标准化

真空浓缩

包装

成品

原料乳验收

预处理

杀菌

④操作中，未能严格执行工艺条件及操作规程，严重影响杀菌效果。

⑤杀菌器的传热效果不良，如板式杀菌器水垢增厚，使传热系数降低，影响杀菌效果。

⑥杀菌器本身的故障。保温杀菌罐的大小与搅拌器大小及转速配合不当，使罐的下部形成冷乳层，使杀菌温度不够；牛乳起泡时造成受热温度不匀；杀菌器保温层绝缘不良；自动控制系统发生故障；板式杀菌器的预热段胶垫破损时，造成生乳的混入，等等。

4. 乳粉的加糖及杀菌

乳粉的加糖须按照我国部颁标准规定，所使用的蔗糖必须符合相应国家标准。

（1）加糖量的计算为保证乳粉含糖量符合国家规定标准，需预先经过计算。根据标准化乳中蔗糖含量与标准化中干物质含量之比，必须等于加糖乳粉中蔗糖含量与乳粉中乳干物质含量之比，则牛乳中加糖量可按下述公式计算

(5-1)

（2）加糖方法及杀菌常用的加糖方法有以下三种

①将糖投入原料乳中溶解加热，同牛乳一起杀菌。

②将糖投入水中溶解，制成浓度约为65％的糖浆溶液进行杀菌，再与杀菌过的牛乳混合。

③将糖粉碎杀菌后，再与喷雾干燥好的乳粉混匀。

前两种属于先加糖法，制成的产品能明显改善乳粉的溶解度，提高产品的冲调性。第三种为后加糖法，采用该方法生产的乳粉体积小，从而节省了包装费用。由于蔗糖具有热熔性，在喷雾干燥塔中流动性较差，所以当生产含糖35％的加糖乳粉时一般采用后加糖法，生产含糖20％以下的加糖乳粉采用先加糖法。

三、蒸发（浓缩）

为了节约能源和保证产品质量，喷雾干燥前对杀菌乳必须进行浓缩。乳浓缩是利用设备的加热作用，使乳中的水分在沸腾时蒸发汽化，并将汽化产生的二次蒸汽不当排除，从而使制品的浓度不当提高，直至达到要求的浓度的工艺过程。浓缩技术对其工艺流程的设计、设备的选型、制造加工和具体操作提出了较高要求，随着科学技术及生产的发展，浓缩已趋向低温、快速、连续的发方向发展。

1．浓缩的目的

①作为干燥的预处理，以降低产品的加工热耗，节约能源。例如鲜乳中含有

87.5％～89％的水分，要制成含水量为3％的乳粉，需要去除大量水分。若采用真空浓缩，每蒸发1kg水分，需要消耗1.1kg的加热蒸汽，而用喷雾干燥，每蒸发1kg水分需要消耗3～4kg蒸汽，故先浓缩后干燥，可以大大节约热能。

②提高乳中干物质的含量，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，减少损失。

③由于乳粉的品质和贮藏性，使其密度提高，可减少粉尘飞扬，便于包装。

④改善乳粉的品质和贮藏性。经过真空浓缩，使存在于乳中的空气和氧气的含量降低，一方面可除去不良气味，另一方面可减少对乳脂肪的氧化，因而可提高产品的品质及贮藏性。

2. 浓缩的基本原理

乳的蒸发操作经常在减压下进行，这种操作称为真空浓缩。它是利用真空状态下，液体的沸点随环境压力降低而下降的原理，使牛乳温度保持在40～70℃之间沸腾，因此可将加热过程中的损失降到最小程度。当牛乳中的某些水分子获得的动能超过其分子间的引力时，就在牛乳液面汽化，而牛乳中的干物质数量保持不变，汽化的分子不断移去并使汽化过程持续进行，最终牛乳的干物质含量不断提高达到预定的浓度。

3. 乳浓缩的方法

（1）自然蒸发溶液中的溶剂（通常为水）在低于其沸点的状态下进行蒸发，溶剂的汽化只能在溶液的表面进行，蒸发速率较低，乳品工业上几乎不采用。

（2）沸腾蒸发将溶液加热使其达到某一压力下的沸点，溶剂的汽化不但在液面进行，而几乎在溶液的各部分同时产生现象，蒸发速率高。工业生产上普遍采用沸腾蒸发。根据液面上方压力的不同，沸腾蒸发又可分以下两种。

①常压蒸发。蒸发过程是在大气压力状态下进行，溶液的沸点就是某种物质本身的沸点，蒸发速度慢。乳品工业上最早使用的平锅浓缩就是常压浓缩，但目前该蒸发方法几乎已不采用。

②减压蒸发。即真空浓缩，是利用抽真空设备使蒸发过程在一定的负压状态下进行，溶液的沸点低，蒸发速率高。由于压力越低溶液的沸点就越低，所以整个蒸发过程都是在较低的温度下进行的，特别适合热敏性物料的浓缩，目前在乳品工业生产上得到广泛应用。

牛乳浓缩的程度如何将直接影响到乳粉的质量，牛乳浓缩的程度视各厂的干燥设备、浓缩设备、原料乳的性状、成品乳粉的要求等而异，一般浓缩到原料乳的1/4，即乳固体含量为40％～50％。通常，当浓缩终了时，测其相对密度或粘度以确定浓缩终点。此时的相对密度、粘度(50℃)在下述范围：

相对密度粘度(莫球尼尔粘度)

全脂浓缩乳 1.110～1.125 70以下

脱脂浓缩乳 1.160～1.180 60 以下

这里的相对密度和粘度并不一定成正比例关系，但喷雾干燥一般与粘度有密切关系，所以，有的工厂以测粘度为主，相对密度为辅。在相同粘度下，乳固体含量高者对喷雾干燥有利，所以都在研究如何在浓缩中不使粘度显著增高。

4. 牛乳真空浓缩的特点

由于牛乳属于热敏性物料，浓缩宜采用减压浓缩法。减压浓缩法的优点如下：

①牛乳的沸点随压力的升高或下降而增高或降低，真空浓缩可降低牛乳的沸点，避免了牛乳高温处理，减少了蛋白质的变性及维生素的损失，对保全牛乳的营养成分，提高乳粉的色、香、味及溶解度有益。

②真空浓缩可极大地减少牛乳中空气及其他气体的含量，起到一定的脱臭作用，这对改善乳粉的品质及提高乳粉的保存期有利。

③真空浓缩加大了加热蒸汽与牛乳间的温度差，提过了设备在单位面积单位时间内的传热量，加快了浓缩进程，提过了生产能力。

④真空浓缩味使用多效浓缩设备及配置热泵创造了条件，可部分地利用二次蒸汽，节省了热能及冷却水的耗量。

⑤真空浓缩操作是在低温下进行的，设备与室温间的温差小，设备的热量损失少。

⑥牛乳自行吸入浓缩设备中，无需进行料泵。

真空浓缩的不足之处一是真空浓缩必须设真空系统，增加了附属设备和动力消耗，工程投资增加。二是液体的蒸发潜热随沸点降低而增加，因此真空浓缩的耗热量较大。

5. 牛乳的真空浓缩设备

真空浓缩的设备和种类较多，按照加热器构造一般有盘管式、直管式和板式浓缩设备三种。再按蒸发过程是否利用二次蒸气又分为单效、多效浓缩设备和带有热泵的浓缩设备。

（1）盘管式浓缩设备这种设备由盘管式加热室、蒸发室、冷凝器、真空泵、除沫器、进出料口等组成。其结构见图5-4所示。

该设备的工作原理是：当乳由进料口进入浓缩锅时，盘管内的热蒸气对通过盘管的乳进行加热，乳受热膨胀，比重降低，使乳上浮到液面时发生汽化，从而使浓度增加，比重变大，从温度较低的盘管中心处下降，形成乳沿锅壁及盘管处上升，从盘管中心下落的循环状态。产生的二次蒸气通入冷凝器中凝结后排出，加热蒸气使用后通过汽水分离器排出。这种设备的特点是能连续进料，不能连续出料，效率较低，适用于小型加工厂。

盘管式浓缩设备的操作方法如下。

①使用前须用热水冲洗干净，然后用直接蒸汽进行杀菌，使锅体及各部的温度达95℃以上，并保持此温度5min以上。

②密闭后进行抽真空试验。

a.若使用水力喷射器，先开起冷却水的进水阀及多级水泵，使进水压力（表压）维持在0.3MPa左右。

b.若使用大气式混合冷凝器，首先开启干式真空泵，随后开启冷却水的进水阀，并调整至所需的流量。

c.若使用低位冷凝器，先开启真空泵，然后开启低位冷凝器的抽水泵及冷却水的进水阀，并及时调整抽水泵的流量及冷却水的流量，使冷凝器的气压腿内维持一定的液位。正式操作时尚需进一步调整。

图5-4 盘臂式真空浓缩设备的结构