乳粉生产工艺

6. 喷雾干燥
6.1 特点及原理 ① 喷雾干燥是喷雾和干燥的密切结合，用 单独一次工序将浓缩乳干燥成乳粉。 ② 采用机械力量，通过雾化器将浓缩乳在 干燥室内喷成极细小的雾状乳滴，使比 表面积大大增加，同时与热空气接触， 水分瞬间大量蒸发。 ③ 可将物料中含有50-70%水分迅速干燥成 为水分为2.0% 左右的粉状成品
5. 加糖
1. 加糖方法 ① 预热杀菌前加糖 ② 包装前添加蔗糖细粉 ③ 将灭菌糖浆加入浓缩奶中(真空浓缩后) ④ 预热时加一部分，包装前再加一部分
2.加糖方法取决于产品配方和设备条件： 产品中含蔗糖20%以下(最好15%)可采 用①和③法，产品中含蔗糖20%以上时， 采用②和④法为宜 3.原因：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加 蔗糖均应符合国家特级品的要求。 溶解加糖法制造的加糖乳粉，冲调性优 于加干糖法的乳粉
7.2 冷却设备
① 凉粉箱 30-50kg ② 气流输粉 ③ 流化床出粉冷却装置——普遍采用
8. 称量与包装
8.1 称量 自动称量机，容量法和重量法 8.2 包装 包装室：18-20℃，空气相对湿度75%以下 包装过程中影响产品质量的因素 ① 乳粉的温度——28 ℃以下 ② 包装室内湿度的影响 ③ 包装时除去空气的重要性 • 包装形式：金属罐、塑料袋、复合薄膜袋
9. 乳粉的理化性质与工艺分析 1）乳粉的密度
① 表观密度：单位容积中乳粉的重量 ② 容积密度：也叫颗粒密度，反映颗粒组
织的松紧状态，包括颗粒内的气泡，不 包括颗粒之间空隙的空气 ③ 真密度：完全不包括空气的乳粉本身的 重量。全脂乳粉<脱脂乳粉 表观密度越大对包装越有利；调整浓缩乳 的温度和浓度，以调整乳粉的容积密度， 容积密度 ，冲调性 ，但贮藏性 。
3. 杀菌
3.1 主要目的 1）病原菌全部杀灭，腐败菌大部分被杀 死 2) 破坏蛋白酶、解脂酶、过氧化物酶等 3) 在热工学方面，还起到把乳温提高到蒸 发器内沸点以上的作用（自蒸发）
3.2 杀菌依据 1) 以钝化解脂酶为确定工艺的依据 2) 考虑杀菌工艺对成品溶解度的影响 3.3 杀菌时间 列管式杀菌器：80-85℃，5-15min 双效和多效降膜蒸发器：逐层预热， 90-95 ℃，保温10-15sec
6) 乳粉中乳糖的状态与乳粉的吸湿性
全脂淡乳粉，约38%的乳糖，呈非结晶
型的玻璃态存在，其中-和-乳糖呈平 衡状态，比例为1:1.6 玻璃态乳粉具有很强的吸湿性，乳粉易 结块 乳粉中无水乳糖→吸水→ -含水乳糖 （结晶乳糖） →导致乳粉颗粒表面裂缝 →氧气渗入，脂肪渗出→脂肪氧化
7) 乳粉中脂肪的状态
6.5 工艺条件与喷雾方法 • 离心喷雾盘的线速度（高压泵的压力） 越高→雾滴越小→乳粉颗粒越小→比 表面积越大→热效率越高→但颗粒小 冲调性越差 • 离心喷雾的工艺条件 • 压力喷雾的工艺条件
7. 后处理阶段——出粉、凉粉、筛粉
7.1 乳粉要求迅速卸出、及时冷却（30℃ 以下），其原因 ① 受热过久导致游离脂肪过多，易氧化 ② 还会影响乳粉的溶解度和色泽 ③ 乳粉在高温状态下放置，水分含量高
1. 颗粒粗大，均匀 2. 颗粒表面加以处理，当用水冲调复原 时，能迅速溶解，即使在冷水中也能 速溶
二、速溶乳粉的生产方法
1. 再润湿法：用一般喷雾干燥的粉粒作为基 粉，通过喷入湿空气或雾滴使其吸湿附聚 成较大团粒，再行干燥、冷却形成速溶产 品（干燥——吸湿——干燥） 2. 直通法：干燥室下部连接一个直通式速溶 奶粉瞬时形成机，连续地进行吸潮并用流 化床附聚造粒，再干燥而成速溶奶粉。
6.2 喷雾干燥的优、缺点
优点 ① 干燥速度快，物料受热时间短 ② 干燥过程温度低，乳粉品质好 ③ 调节工艺参数，可以控制成品的质量指标 ④ 在密闭空间内干燥，产品不易受污染，产品 杂质度很低 ⑤ 操作控制方便，适合于连续化、自动化、大 型化生产 缺点 ① 热效率低 ② 干燥室体积较庞大，粉尘回收装置比较复杂 ③ 设备清扫工作量大
（二）工艺关键
1. 附聚，增大颗粒和颗粒的均匀度，改 善乳粉颗粒的下沉性 2. 涂布卵磷脂以改善乳粉颗粒的可湿性， 达到速溶要求。 3. 卵磷脂制备：60%卵磷脂+ 40%无水 脂肪 喷涂量：0.2-0.3%厚度：0.1 – 0.15 m
四、设备
• 振动流化床：一般分为三个阶段 1. 第一区段（温风）：从喷雾塔内出来的潮 湿的乳粉附聚团粒，继续附聚成为稳定化 的团粒 2. 第二区段（热风）：将乳粉用热空气干燥 到要求的成品水分含量 3. 第三区段（冷风）：将成品及时冷却、过 筛 • 喷涂锥
此外还有婴儿乳粉、高蛋白低脂肪乳 粉、低苯丙氨酸奶粉、蛋白分解奶粉、 乳糖分解奶粉等
四、生产方法
冷冻法与加热法两类 1. 冷冻法：离心冷冻法和冷冻升华法 2. 加热法：平锅法、滚筒法和喷雾法三种
五、发展方向
机械化 连续化 自动化 大型化发展
第二节 全脂加糖乳粉的生产工艺 工艺流程
4. 真空浓缩
问：原料乳能否直接喷雾干燥？ 答：能. 1）成品质量不好 2）经济效益差
真空浓缩的优点
1）经济效益好，成本低 真空浓缩锅中，蒸发1kg 水分需要消耗约1.1kg 加热蒸汽；双效降膜蒸发器需0.39kg加热蒸汽； 喷雾干燥室内每蒸发1 kg 水分，需要2.5-3.0kg加 热蒸汽 2) 真空浓缩对乳粉的物理性状有显著影响 浓缩后乳粉粒子粗大，有良好的分散性和冲调 性 3) 真空浓缩可改善乳粉的保藏性 4) 浓缩后，乳粉颗粒致密，密度大对包装有利

原料乳的验收 乳的预处理和标准化 乳的杀菌 浓缩 喷雾干燥 冷却与贮存 包装 成品
1. 原料乳的验收
酸度，比重，脂肪，酒精试验，细菌检验
2. 乳的预处理和标准化
• 净化：离心净乳机 • 冷却：当天10℃以内；隔天5 ℃以内 • （贮存：5t，10t，20t） • 标准化：R2=R1，成品 F=25-30%，一般 F=26% • 均质和冷却：脂肪球变小，形成均一的乳 浊液；形成均匀分散的体系
浓奶40-45℃
喷雾器
空气加热器 150-180 ℃
热风
干燥室
出风口80℃
旋风分离机 或袋滤器
鼓风机
集粉装置
56-60 ℃
排风机 废气
空气过滤
新鲜空气<30℃
奶粉
图 5 喷雾干燥的流程
6.3 喷雾干燥设备
1.排风机 2.搅龙 3.股型阀 4.袋滤器 5.干燥室 6.喷头 7.分风箱 8. 加热器 9. 进风口 10. 滤尘器
Hale Waihona Puke Baidu
五、成品质量
• 水分：低于2.5% • 溶解度指数（ADMI法):小于0.1ml • 分散度：85-95% • 可湿性：小于30sec • 松密度：0.45g/cm2 • 颗粒密度：1.2g/cm3 • 游离脂肪含量（CCl4萃取）：占乳脂肪 2-4%，乳总干物质的0.5-1.0%
第四章 乳粉生产工艺
•概述 •全脂加糖奶粉 •全脂速溶奶粉
第一节 概述
一、定义
用加热或冷冻等方法除去乳与乳制品 中绝大部分的水分，干制成粉末状的制 品，统称为乳粉。
二、乳粉加工的目的
缩小体积，减轻重量，保存营养素， 耐保藏，使用方便等
三、乳粉的种类
全脂乳粉、脱脂乳粉、加糖乳粉、调 制 乳粉、酪乳粉、乳清粉、速溶奶粉、 冰淇淋粉等
1.再润湿法（二段法）
图8 二段法生产速溶奶粉流程图
2. 直通法
图9 直通法生产全脂速溶奶粉流程图
1.空气加热系统 2.浓奶 4.排开 5.冷风 6.热风 3.细粉返回 7.湿风
三、全脂速溶乳粉的工艺流程
（一）工艺流程
原料乳的验收和预处理→杀菌→真 空浓缩→直通法附聚成大颗粒→卵磷 脂处理→充氮包装
5) 乳粉的颗粒状态与冲调性能（速溶度）
乳粉的复水过程
乳粉颗粒→下沉→润湿→崩解→分散 冲调性：即速溶度，在一定温度下，将一定量 的乳粉与水（100ml）混合，加以一定强度的 搅拌，一定时间后，将未溶解部分 分离出去， 测定乳液浓度。 冲调性与颗粒大小 冲调性随着乳粉颗粒平均直径的增大而提高，工 艺上采取增大粒经或细粉回喷复聚等途径 冲调性和溶解度 相同：都是表示乳粉遇水复原性能的优劣的指标 不同：溶解度，乳粉的最终溶解程度；冲调性， 表示乳粉的溶解速度
图6 立式顺流压力喷雾干燥流程示意图
6.4 喷雾干燥机理
图7 气流和微粒温度在干燥过程中的变化
喷雾干燥机理
① 喷雾干燥具有恒速干燥和降速干燥两个阶 段，但均很短暂（10-15sec) ② 恒速干燥阶段，乳滴温度只能达到周围空 气的湿球温度 ③ 恒速干燥的速度取决于热空气的温度和乳 滴之间的温差 ④ 由恒速干燥阶段转入降速干燥阶段的转折 点，称为临界点，在水分为３０－４０％ 发生 ⑤ 降速干燥阶段乳滴中结合水将部分地不被 排除，平衡水分是干燥阶段的极限水分
3）乳粉的色泽 正常，淡黄色
4）乳粉的“溶解度”与蛋白质状态
溶解度：表示乳粉当用水冲调时复原性能是否
良好，借以反映原料乳的质量及其在热处理过程 中蛋白质变性的程度 若在加工过程中乳固体基本未受损害，则可达 99.9%；若受损严重，溶解度小于95% 不溶性成分——变性的酪蛋白酸钙 影响溶解度的因素： 1.原料乳的新鲜程度（酸度，异常乳） 2.加工方法及操作条件：主要是加热条件 3.成品水分含量：水分含量高，则溶解度下降 4.成品保藏时间和保藏条件（温、湿度）
2）乳粉水分及其控制
GB 特级 I级 II级 水分含量 2.25% 2.5% 3.0% 水分的控制：控制干燥室的排风温度或 排风的相对湿度 Log Wp =0.014452+log(1.43-0.005432) Wp——干燥室内乳粉的平衡水分（%） 2——干燥室排风的相对湿度（%） 2——乳粉的温度（℃） 2 <10%-12%; 2 : 60-65 ℃ ， Wp =2
全脂乳粉中含有26%以上的乳脂肪，一
般以脂肪球形式存在于乳粉颗粒内部。 如果游离脂肪酸增加，容易凝集于颗粒 表面，致使乳粉容易氧化变质，冲调性 能也差。 滚筒式干燥乳粉游离脂肪可达91-96%； 喷雾式乳粉为3-14% 温度（高）、摩擦会增加游离脂肪含量。
第三节 全脂速溶乳粉
一、速溶乳粉的特点