第四章 乳制品机械与设备

• （四）离心净乳机的特点
• 二、牛乳离心分离机 • 可以把牛乳分为乳脂肪，非脂乳固体和各种固体 杂质三部分。 • （一）工作原理 • 离心分离机和离心净乳机的结构和原理相同，不 同之处在牛乳净化机的碟片上没有孔，而牛乳分 离机的碟片上有孔。这些孔称为“中性孔”，开 在奶油和脱脂乳的分离界面上。
杀菌车杀菌笼与杀菌盘
• 当柱塞向右运动时，吸料过程； • 当柱塞向左运动时，排料过程。 • 高压泵柱塞的运动是由轴等速旋转通过连杆滑块 带动的。
• 现实中，活塞移动的速度不是匀速的； • 活塞与电动机之间的传动是依靠曲柄连杆机构进 行的。
• 曲轴等速旋转，通过连杆、滑块带动柱塞往复运动。
• （2）分离过程 • （3）分离结束
• 2.注意事项 • （1）在选择分离机时，要根据实际生产情况进 行选择。 • （2）分离机工作时由于高速运转，地基要坚实， 转动主轴要垂直于水平面，各部件应精确安装， 必要时，在地脚处配置橡皮垫起缓冲作用，同时， 对转动部分定期清除污油，并防止杂质混入。
• （3）开机前，必须检查传动机构及紧固体，检 查转动方向是否正常。 • （4）封闭压送式分离机启动和停车时，均要用 水代替牛乳，启动后2~3分钟取样鉴定分离情况， 牛奶分离前要进行预热，并经过过滤以免碟片堵 塞。 • （5）定期检查各紧固件的松紧情况和各封闭处 是否严密，防止空气进入和任何松动情况
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第四章 乳制品机械与设备
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第一节 乳制品生产概述
第二节 牛奶净化分离设备 第三节 均质机 3 第四节 乳品杀菌机械设备 第五节 液体软包装机械 第六节 真空浓缩 第七节 喷雾干燥设备
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第一节 乳制品机械与设备
• 一、乳品加工概述 • 乳品生产常用的设备主要有净化分离设备、均质 机、杀菌设备、浓缩设备以及凝冻机等。乳制品 的品种不同，所需要的工艺也不一样，其加工的 设备各异。下面就以全脂乳粉和填炼乳为例，简 单介绍一下生产设备流程。
• （6）各传动部件要润滑，皮带的松紧要适当。 • （7）密切注意机器的工作情况，发现异常应立 即停机排除。 • （8）工作完毕，把沉渣铲除干净，并清洗机器、 加注润滑油。
第三节 均质机
• 未经处理过的牛奶，久置之后会发生分层现象。
• 怎么做才能延缓牛乳分层甚至 避免呢？
• 一、均质的目的及原理 • （一）目的 • 在于将液体的混合物料中的粗大脂肪球或者较大 的颗粒破碎细化，提高食品的均细度，防止和延 缓物料分层，使其成为液体均相、稳定的混合物。 • 均质后的食品在口感、外观及消化吸收率等方面 均有提高。
（二）立式胶体磨 转子位于垂直方向，转 子转速为300010000r/min，适用于 粘性相对高的物料， 其卸料和清洗都很方 便。
• （二）卧式胶体磨 • 转子随水平轴转动， 定子和砖子的间隙 一般在50-150um， 依靠转子的水平位 移来调节。转子的 转速为300015000r/min。使 用于粘性相对较低 的物料。
• 胶体磨的原理： • 胶体磨由一固体表面（定盘）和一旋转的表面 （动盘）所组成，两表面间有可调节的微小间隙。 物料通过此微小间隙时，由于动盘高速旋转，附 于定盘上的物料速度为零。期间产生急剧的速度 梯度，物料受到强大的剪切摩擦和湍动搅动，使 物料乳化、粉碎、分散，从而达到均质目的。胶 体磨由卧式和立式两种结构形式。
• 四、高剪切乳化机 • （一）高剪切乳化机的原理 • 高速运动的转子产生强大的吸力将物料吸入工作 腔。强劲的离心力将物料甩入定子和转子之间狭 窄的间隙中。物料受到强烈的机械剪切、液压剪 切、液层摩擦、撞击撕裂，使物料充分分散、乳 化、均质、破碎。然后从定子槽中高速喷出，同 时新的物料被带入工作腔，进行循环剪切。
品和高粘度产品的生产。
• 二级均质是指让料液连续经过两个均质阀，被连 续均质两次。适用于高脂、高干物质和低粘度产
品的生产。
• 一级均质和二级均质 • 均质机上可以安装一个 均质装置或安装两个串 联的均质装置，因此得 名一级均质和二级均质，
• 3.高压均质机的使用 • （自学内容）
• 三、胶体磨 • 胶体磨是一种磨制胶体或近似胶体物料的均质机 械。它可以在极短的时间内对悬浮液中的固体进 行超微粉碎，同时兼有混合、搅拌、分散和乳化 作用。
• 内胆用不锈钢制造，并且表面抛光。外壳采用优 质碳素钢，外覆玻璃棉及镀锌皮保温层。内胆与 外壳间为传热夹层，热（冷）载体从此通过，对 贮存在内胆中的物料进行升温、降温和保温。
• 二、管式超高温瞬时杀菌装置 • 管式热交换杀菌系统是一种间接加热杀菌系统， 通常由供液泵、预热器、管式加热杀菌器和回流 管道管等构成。关键部件是管式热交换器，可由 多种管状组件构成，这些组件以串联和（或）并 联的方式组成一个能够完成换热功能的完整系统 。组件的管型主要有单管式、多管式和套管式。
• 改变垫圈的厚度，就可以改变板间流道的大小。 每块板的四角各开一个孔，借助垫圈的密封作用 ，使其中的两个孔与板面一侧的流道相同，另两 个孔与另一侧相通，冷热流体就在薄板的两侧流 动进行热交换。
• （二）板式换热器的主要部件 • 换热片是板式换热器的主要部件，是由1mm厚 的不锈钢用水压机冲压而成，其中表面为波纹管 状，以增加液体的湍动提高传热效果。
第四节 乳品杀菌机械设备
• 一、冷热缸 • 又叫老化缸，是一种间歇式杀菌设备，主要用来 对牛乳进行低温消毒，也可用来预热和冷却牛乳 。 • 按加热介质可以分为天然气冷热缸、蒸汽冷热缸 、电加热冷热缸；按物料进出可分为敞开式冷热 缸、封闭式冷热缸。
• 结构：由内胆、夹套、保温层、外包皮、减速器 、搅拌桨、温度计等组成。
• 形式不同的套管
肘管
安装肘管
• 三、板式换热器 • （一）板式换热器的结构原理 • 它由许多不锈钢薄板组合而成，这些金属薄板就 是 传热器的主要构件——传热板。传热板一次 悬挂在导杆上，前端有固定板，后端有压紧板。 旋转支架上的压紧螺杆，就可以使压紧板和各传 热板叠合在一起。板和板之间有板框橡胶垫圈进 行密封，并使两板间有一定的空隙。
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二、高压均质机 （一）高压均质机的工作原理 （1）剪切学说 （2）撞击学说 （3）空穴学说 均质机在工作时，三种作用力协同达到均质的目 的。
未均质牛乳在显微镜下
均质后牛乳在显微镜下
• 均质效果：
• （二）高压均质机的结构 • 主要有三柱塞往复泵、均质阀、传动机构和壳体。
• 二、全脂乳粉生产工艺流程 • （一）乳粉的定义及分类 • 乳粉是指以新鲜乳为原料，添加或不添加辅料， 经杀菌、浓缩、干燥等工艺制得的粉末装产品。 • 根据加工所需原料及加工工艺不同，一般可将乳 粉分为：全脂乳粉、脱脂乳粉、速溶奶粉、加糖 奶粉、配置奶粉、奶油粉、乳酪粉、冰淇淋粉、 麦精乳粉。其中全脂乳粉是乳粉加工中最简单和 最具代表性的产品。
• （二）全脂乳粉的机械设备加工工艺流程 • 1.全脂乳粉的生产工艺流程 • 原料乳的验收 净化 杀菌 真空浓缩
• 成品 燥
包装
检验
冷却
喷雾干
• 2.全脂乳粉的生产设备流程
• （二）甜炼乳的生产工艺流程 • 1.甜炼乳的工艺流程 原料乳的验收 预处理
标准化
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杀菌
糖浆
真空浓缩
成品
包装
检验
冷却结晶
• 2.甜炼乳的生产设备流程
第二节 牛奶净化分离
• 一、牛奶净化设备 • 乳在存储过程中容易受到污染，如牛毛、蚊蝇、 粉尘，因此要对乳进行过滤净化。 • 乳品厂简单的过滤是在受乳槽上装上不锈钢金属 网加多层纱布进行过滤。这种方法可以除去乳中 大部分杂质。
• 要使牛奶进一步净化则要使用离心净乳机。不单 可除去牛乳中细微的机械杂质和脱落的体细胞， 而且还可以去除乳中凝固的蛋白质、白细胞、血 红细胞以及一些细菌。
• （一）离心净乳机 • 当牛乳从中心管进入碟片中间时，随着碟片和转 鼓的选择，产生强大的离心力，把密度较大的杂 质沿碟片下表面甩至转鼓周壁，同时净乳沿碟片 上面流向中心，经净乳管排出，从而达到净化的 目的。
• （二）离心净乳机的结构
• 1.转鼓 • 工作时转鼓和碟片随着转轴高速旋转，产生很大
• 换热板的分类：根据流体通过板件的流动状态可 分为条流板和网流板，根据流动线路的不同可分 为单边流板和对角流板两种，根据板的结构分为 球面凸纹板和波纹板。目前用得最多的是波纹板 ，常用的有水平平直波纹板、人字形波纹板和斜 纹板等。
• （三）换热器流程 • 流体在板式换热器中每改变一次流动方向称为一 板程，通过增加板程数可以增加流动的时间。两 板间形成的通道称为一个流道。增加或减少每一 板程的流道数，可以增加或减少物料的流量，产 生不同的生产率。
• 此时活动底由于受牛奶的重力作用而下降，与转 鼓盖分开，随即闪出环装间隙，杂质便可在离心 力作用下迅速甩出。 • 压力水按工艺要求定期自动地进入和排出，使活 动底上升和下降，就可定时地将分离出的沉渣从 环状间隙排出转鼓。
• （三）离心净乳机的工作过程 • 过滤后的牛奶由上方中央管道进入转鼓，并充满 碟片间隙和整个转鼓。由于碟片的高速回转，产 生很大的离心力。密度较小的净乳沿碟片上升， 从排出管排出；密度大的杂质在离心力的作用下 由碟片锥面滑出并甩向四周。由于转鼓中间的结 合处直径最大，流速最小，沉降速度最大，因此 杂质便沉积于环形间隙3处，由自动排渣系统排 出。
• 净乳机和分离机同属于碟片式分离机，结构和原 理基本相同。不同之处在于：净乳机转鼓的转速 较低，处理量大，碟片的直径较小而且没有孔， 碟片的间距较大，沉渣溶剂较大。因此，净乳机 多用于分离效果要求不高的场合，而牛乳分离机 多用于分离效果要求较好的场合。
• （四）分离机操作及注意事项
• （1）操作前准备
• 为了保持排除液的连续性和均匀性，通常采用三 联泵。三联泵是由三个单动泵并联组成的，也就 是我们说的三柱塞往复泵，通过三柱塞往复泵加 压后的料液流向均质阀。
• 2.均质阀 • 均质阀一般由阀座、均质环、均质头（阀芯）和 调节阀柄组成。
• 在实际生产中，有一级均质和二级均质两种方式。 • 一级均质指料液通过一个均质阀，被均质了一次。 一级均质主要使脂肪球破碎，这些破碎后的小脂 肪球有聚集的倾向。通常，一级均质用于低脂产
的离心力。碟片的作用是减小沉降距离，增加沉
降面积，以提高分离效率。转鼓中间直径最大， 结合处有一环形间隙3用于排渣，活动底4可做 少量的轴向移动。
• 2.自动排渣机构 • 打开压力水进口阀门，使压力水进入活动底下面 的压力室6.此时，活动底就会在压力水作用下上 升，与转鼓盖闭合，从而整个转鼓成为一个封闭 体；关闭压力水进口阀门，压力水从压力室下的 排水口排水口排出。
• 2.半封闭式分离机
• 牛乳的入口是和大气相通的，依靠重力进料，脱脂乳
由于离心机本身形成的压力和压力盘的作用，能封闭 出料。
• 3.封闭式牛乳分离机 • 封闭式牛乳分离机具有封闭式牛乳的入口和封闭 式的脱脂乳和稀奶油的出口。牛乳依靠泵或者重 力进入钵体，到达碟片之间进行分离。由于牛乳 的高速旋转，并有压力盘的作用，造成封液，提 高了脱脂乳和稀奶油的排除压力。由于没有空气 进入，不会产生泡沫，所以又称“无泡沫分离”
• （一）结构和工作原理 • 管式热交换器的基本结构为：壳体内装有不锈钢 加热管，形成加热管束，壳体与加热管通过管板 连接。 • 工作过程为：物料用高压泵送入不锈钢加热管内 ，蒸汽通入壳体空间后将管内流动的物料加热， 物料在管内往返数次后达到杀菌所需的温度和保 持一定时间后成产品排出。若达不到要求，则由 回流管回流重新进行杀菌的操作。
• 孔与孔之间形成牛奶的通道，当牛乳通过这些孔时， 在离心力的作用下使奶油和脱脂乳分离。乳的离心 分离原理是根据乳脂肪、非脂乳固体和各种固体杂 质之间密度的不同，离心分离时所产生的离心力不 同，使三部分物质分离开来。
（二）工作过程
• （三）牛乳分离机的分类 • 1.开放式分离机 • 原料乳的入口和脱脂乳、稀奶油的出口均与大气 相通，为开放状态。 • 结构简单，但在操作过程中可能会混入空气，在 牛乳中形成泡沫，影响下一道工序的进行。