全脂乳粉加工工艺流程与操作要点(精)

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 • 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 • 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
• 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， 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130～180℃(有的装置达200℃)后，送 人喷雾干燥塔。与此同时，温度为45～50℃的浓乳 ，经雾化器雾化成直径为100～200um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。
图5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、黏度、。表面张力 等)。
• 离心喷雾法生产乳粉，工艺条件通ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ按表 4来控制。
• 表4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。
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4～6℃，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。
• (2)真空浓缩的特点 ①受热时间短，对产品色泽 、风味、溶解度等都有好处。②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 加了换热器的热交换速度，提高了浓缩效率。③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；④真空浓缩是在密 闭容器内进行，避免了外界污染；⑤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3～4kg，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
图2 单效蒸发器
• 随着效数的增加，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40％～45％。浓缩后的乳温 为47～50℃。不同的产品浓缩程度如下：
• ①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。
• 压力喷雾是由高压泵将浓乳以10～12MPa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
• 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物料， 则应该进行均质。均质时压力一般控制在14～ 21MPa，温度控制在60～65℃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：
• 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2.5％～5.0％， 以固体状态存在。
• 压力喷雾法生产乳粉，工艺条件通常按表3来控制 。
• 表3压力喷雾干燥法生产乳粉的工艺条件
• ②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。
• 全脂乳粉浓度为11.5～13波美度，相应乳固体含量 为38％～42％。
• 脱脂乳粉浓度为20~22波美度，相应乳固体含量 为35％～40％。
• 全脂甜乳粉浓度为15~20波美度，相应乳固体含 量为45％～50％，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。
• 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％。
• 3．杀菌
• 乳粉生产中的预热杀菌，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86～94℃、24s或80～ 85*(3、15s。后者采用UHT灭菌机，杀菌条件为125 ～150℃、1～2s。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。
• (1)真空浓缩的作用 ①原料乳经过真空浓缩，除 去70％～80％的水分，可以提高干燥设备的生产 能力，降低成本；②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； ③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。
• 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，：ir~lil回至包装 乳粉中，而除去乳粉的空气则由风扇排出厂外。
• 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，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
• 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①或②前加糖法；当糖含 量高于20％时，应采用③或④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③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。
• 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。
• 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。
• 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：①将糖投入原料乳中加 热溶解后，再同牛乳一起杀菌；②将杀菌过滤的 糖浆(含糖约65％)加入浓缩乳中；③将糖粉碎杀菌 后，在包装前与喷雾干燥好的乳粉混合；④预处 理加一部分蔗糖，包装前再加一部分蔗糖细粉。
• (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40％～ 50％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： ①将浓缩乳分散成非常细小的乳滴；②将分散的细 小乳滴与热气流混合，使水分迅速蒸发；③将干的 牛
• 乳颗粒从干燥空气中分离出来。
• 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、密度和润湿 性等。
• ①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)。