乳品工艺

乳粉工艺及加工原理伊利武汉分公司冷候喜乳粉工艺及加工原理•第一部分牛乳基础知识•第二部分乳粉基础知识•第三部分乳粉工艺流程牛乳基础知识乳•乳是哺乳动物为哺育后代而由乳腺分泌的一种白色或稍带黄色含有幼畜生长发育所需全部营养成分的状态稳定的特殊液体，它是幼畜生长发育的最理想食物。•牛乳中的主要成分牛乳的成分十分复杂，至少含有上百种的化学成分，但主要成分是水分、脂肪、蛋白质、乳糖、盐类、维生素、酶类、气体等。乳中除去水和气体之外的物质称为干物质（TS）或乳的总固形物含量。牛乳基础知识•一般牛乳的主要化学成分及平均含量：成分变量范围（%）平均值（%）水分85.5~89.587.0总固体10.5~14.513.0脂肪2.5~6.04.0蛋白质2.9~5.03.4乳糖3.6~5.54.8无机盐0.6~0.90.8牛乳中的各种成分、含量受多种因素的影响:如：季节，饲喂条件，牛的品种等乳粉工艺及加工原理•第一部分牛乳基础知识•第二部分乳粉基础知识•第三部分乳粉工艺流程乳粉的简史•乳粉的由来•乳粉起源于13世纪，在马可波罗的游记中曾记载成吉思汗的军队中，作为军粮携带。•乳粉的研究始于19世纪，法国人阿波特于1810年将牛乳用干燥的空气流浓缩并干燥制成锭剂，但未能商业化。直到1855年英国人哥利姆威特曾发明饼状乳粉干燥法，并获得英国专利。•1872年坡希和1899年伊肯博分别获得喷雾法和滚筒法的第一个专利。乳粉的分类•乳粉•以乳为主要原料经过加热或冷冻等措施处理后得到的固态粉末状产品。•乳粉的优点1.营养价值高；2.使用方便；3.体积小，便于运输；4.易储存•乳粉之所以能长期储存并保持乳中的营养成分主要是由于乳粉中的水分很低，所以乳粉中的微生物不仅不能繁殖，而且还会死亡。（微生物生长繁殖的基本要素：营养物质，水分，温度）•乳粉的分类全脂乳粉，脱脂乳粉，调味乳粉，配方乳粉乳粉的分类•乳粉的分类•全脂乳粉（淡粉）以乳为唯一原料经干燥处理后得到的脂肪含量≥26%，蛋白质含量≥非脂乳固体的34%的固态粉末状乳制品。•脱脂乳粉以乳为唯一原料经脱脂和干燥处理后得到的脂肪含量≤2%，蛋白质含量≥非脂乳固体的34%的固态粉末状乳制品。•调味乳粉为满足不同人群的需要以乳为主要原料添加调味料等辅料，经过干燥处理后得到的乳固体含量不低于70%的固态粉末状产品。•配方乳粉为满足某一特定人群的特定需要而以乳为主要原料添加其他辅料经过干燥处理后得到的固态粉末状乳制品。婴幼儿奶粉配方原则•普通牛奶，奶粉是否适合婴幼儿饮用？•婴幼儿配方奶粉配方原则•1.调整蛋白比例，牛奶中的酪蛋白是母乳的5倍，且酪蛋白和乳清蛋白的比例为5：1，而母乳中的酪蛋白和乳清蛋白的比例接近为1：1。因此母乳蛋白在消化过程中在胃中形成细小凝块易于婴幼儿的消化吸收，牛乳凝块大，易导致婴儿消化不良。•调整方法为（1）.人为添加脱盐的干酪乳清（脱盐乳清粉），增加乳清蛋白的含量，调整酪蛋白和乳清蛋白的含量使之近于母乳的比例。（2）.对酪蛋白进行分解。婴幼儿奶粉配方原则•2.不饱和脂肪酸含量的调整牛乳和母乳的脂肪含量无大差别，但构成甘油脂的脂肪酸含量不同，牛乳脂肪中饱和脂肪酸多，不饱和脂肪酸少尤其是亚油酸、亚麻酸类的必需脂肪酸少（牛乳为占脂肪酸总量的2.2%，母乳为占脂肪酸总量的12.8%），所以牛乳脂肪的吸收率比母乳脂肪低20%以上。•调整方法为：(1).强化亚油酸(添加植物脂肪），以提高乳脂肪的消化率。(2).改善乳脂肪的结构。(3).改善脂肪的分子排列。婴幼儿奶粉配方原则•3.糖类的调整牛乳和母乳中糖类绝大部分是乳糖，只是牛乳中乳糖含量比母乳少得多（牛乳约为4.5%，母乳约为7.1%），且主要是α型，母乳主要是β型乳糖。β型乳糖对双歧杆菌的发育有刺激作用，抑制大肠杆菌的生长发育。•调整措施（1）添加可溶性多糖如葡萄糖、麦芽糖、糊精等（2）直接添加β型乳糖•4.无机成分的调整牛乳中的无机盐类含量比母乳高3倍，盐类含量高，增加肾脏负担，婴儿肾脏机能未健全，易患高电解质病。同时母乳中的铁的含量比牛乳中含量高，可根据婴儿需要适量补充一部分铁。•调整方法：采用脱盐的办法除掉部分盐类成分和添加含铁的营养素（硫酸亚铁）。•5.维生素的调整牛乳中的部分维生素含量低于母乳为保证婴幼儿的正常生长发育需要，需要人为的添加部分维生素。•调整方法：强化维生素，一般需要强化的维生素有，维生素A,B1，B6，B12,C,D和叶酸等乳粉工艺及加工原理•第一部分牛乳基础知识•第二部分乳粉基础知识•第三部分乳粉工艺流程乳粉的工艺流程•乳粉的工艺流程原料乳验收—冷却贮存—巴氏杀菌—冷却储存—混料—冷却贮存—浓缩杀菌—喷雾干燥—出粉—包装—检验—分销奶粉厂的实际生产工艺是什么样的？可能会带来什么样的危害？SteamHW/IWHT/IWCondIWIWSteamCondMFMMFMMFMIWIWSteamCondIWIWSteamCondIWFMFMIWFMFMMFMMFMMFMIWIWSteamCondIWIWSteamCondIWFMFMIWFMFM鲜奶接收预处理净乳冷却到4度以下储存罐在线标准化分离奶油脱脂奶工艺流程图一去热处理热处理DSI真空蒸发浓缩均质高压泵喷雾干燥干混、包装自标准化工艺流程图二旋风分离原料乳验收•是否所有的牛奶我们都收购？什么样的牛奶我们才使用？国家生鲜牛乳收购标准（GB19301-2010)中对生鲜牛乳的要求如下：1.由正常饲养的，无传染病和乳房炎的健康母牛分泌的正常乳。2.产犊后7天内的初乳及泌乳期末乳不得收购。3.不含肉眼可见的机械杂质。4.具有纯粹的新鲜牛乳的滋气味，不能有苦、咸的滋味和饲料、青贮、霉味等其他异常气味。5.牛乳的色泽应为乳白色或微带黄色，不得有红色、绿色或其他异色。原料乳验收6.牛乳应为均匀的，无沉淀的流体，呈浓厚粘性者不予收纳。7.牛乳中不得掺水、掺杂。•原奶的基本检验项目原料乳的验收内容包括感官评定，酒精试验，理化指标检验，菌落总数，掺假检验，三聚氰胺检测，抗生素检测，抗生素分解酶检测等原料乳验收•理化指标检测：确定原料奶中的各种成分含量是否达到要求，如蛋白质含量，脂肪含量，乳糖含量，冰点检测等•掺假检测：确定牛奶中是否有因某种原因而人为添加的非正常新鲜牛奶应有的物质。•微生物指标检测：确定牛奶是否新鲜是否受到微生物的污染，检验方法有美兰实验，平板计数等原料乳验收•牛奶中添加三聚氰胺的目的和原理•目的：人为的提高牛奶中的蛋白质检出量•原理：蛋白质是由氮、氧、碳、氢等元素构成的，各种蛋白质的含氮量都接近16%，而且由于直接检测分子形态的蛋白质十分困难，所以目前牛奶中蛋白质含量的检测是通过检测牛奶中的氮元素含量来确定蛋白质的含量。原料乳验收•三聚氰胺的分子式是C3N6H6也可以写成C3N3(NH2)3,从分子式可以看出三聚氰胺也是由大量的氮元素构成的，所以现在普遍采用的蛋白质检测方法会将三聚氰胺中的氮元素误认为是蛋白质中的氮，从而使蛋白质的检测结果偏高。乳的预处理•原料乳验收:•工厂按生鲜牛乳收购标准检验接收、计量;•粗过滤：•原奶经过滤网过滤，去除原奶中的机械杂质。•冷却、贮存：•原奶冷却到4-6℃贮存在原奶贮罐，贮存时间24-36小时。搅拌器按设定参数自动运行，防止脂肪上浮。乳的预处理•冷却贮存：•巴氏杀菌后的原料奶经板换冷却到6℃以下，贮存在巴氏奶贮藏罐冷却贮存乳的预处理•贮存温度时间及微生物的变化贮存温度℃刚挤出的牛奶24小时后48小时后72小时后4．44000400050008000154000160000033000000326000000乳的预处理预热杀菌：杀菌条件：85℃/15s热杀菌;杀菌目的：杀死所有引起人类疾病的微生物；延长原料奶的保存时间。破坏和钝化牛奶中的酶活性（影响产品味道和保存期）乳的预处理•预热：原料奶经过板式换热器进行热交换，使原料奶预热到50℃左右。•分离：利用高速旋转的离心机所产生的离心力,把牛奶中的杂质摔向离心机分离钵的周壁,并将杂质定时排除,从而达到净乳的目的.乳的预处理•分离和净乳的区别•净乳机用于除去鲜乳中的机械杂质并降低乳中的体细胞、白细胞及细菌。•把乳分成稀奶油和脱脂奶的过程叫做乳的分离。•共同点都是利用不同物质的密度差异利用离心分离时离心力的作用，通过离心分离将不同物质按需要分离开来•净乳机结构与乳的分离机相似，只是杯盘上无孔，分离钵的沉渣间隙较大，杯盘间隙也较大，只有一个净乳的出口。乳的标准化•均质•均质目的：对牛乳中的脂肪球进行机械处理，使脂肪变成较小的颗粒，均匀的分布在牛乳中。均质头中的均质过程均质前的产品均质后的产品乳的标准化2019/10/3奶粉基础知识291.均质头2.均质环3.阀坐4.传动系统二级均质脂肪状态一级均质脂肪状态乳的浓缩•什么叫浓缩？•牛奶浓缩指用浓缩装置（蒸发器）通过加热，使牛奶中的水分沸腾由液态变成气态并不断的将气态的水分排出,得到浓缩液即浓奶的过程。乳的浓缩•牛奶浓缩的目的是:(1)除去水分，缩小体积，提高保存性。(2)提高产品质量。浓缩后的牛奶，经喷雾干燥后，乳粉颗粒直径增大，色泽正常，速溶性冲调也有所提高乳的浓缩•为什么要先浓缩再喷雾干燥•原料乳在干燥之前，先经真空浓缩除去乳中约70~80%的水分。•同样是为了减少牛奶中的水分，蒸发浓缩和喷雾干燥的区别在与同样蒸发掉一定量的水分，蒸发浓缩比喷雾干燥用的热能少也就是更节约能源。•喷雾干燥是利用热空气对物料进行干燥，一般真空浓缩1Kg水分需要消耗1.1Kg的加热蒸汽，若采用带热压泵的双效降膜蒸发器，只需要消耗0.39Kg的加热蒸汽，而在喷雾干燥室内每蒸发1Kg的水分需要消耗2.5~3.0Kg蒸汽，因此喷雾干燥前预先真空浓缩经济上更合理。能量消耗=1.25KW/KgH2O能量消耗=0.07KW/KgH2O干燥塔鲜奶:1000kgEnergyUse=4.2KW/KgH2O能量消耗=4.2KW/KgH2O蒸发3.1kg的水蒸发121kg的水蒸发747kg的水为什么蒸发器是首选的浓缩设备(以速溶粉为例)time:12-15minTime:1/4-1minTime:5-15min12.5%97.3%95%49.5%蒸发器干燥塔二次干燥乳的浓缩乳的浓缩•图中：红色——生蒸汽•绿色——冷凝液•黄色——处理液（牛奶）•灰色——二次蒸汽降膜形成二次蒸汽乳的浓缩•真空浓缩有哪些特点？•（1）、液体的沸点随压力的变化而变化，真空浓缩可降低牛奶的沸点，避免了牛奶经高温长时间处理，所以真空浓缩适用于热敏性物料的蒸发。•（2）、由于沸点的降低，加大了加热介质和牛奶间的温度差，提高了传热量，提高了生产能力。•（3）、真空浓缩可极大的减少牛奶中的空气含量，这对奶粉保存时避免发生脂肪氧化极为有利。•(4)、采用真空浓缩降低物料沸腾温度一般不超过70℃（小于乳清蛋白变性温度).•（5）、在浓缩前进行杀菌（87~90℃）有助节能。为超沸点进料提供了条件。乳的浓缩•真空浓缩对奶粉的颗粒的物理性状有明显的影响，乳经过浓缩后，喷雾干燥时粉的颗粒比较粗大，具有良好的分散性和冲调性，能迅速复水溶解。反之，如原料乳不经浓缩直接喷雾干燥，颗粒轻细，降低了冲调性，而且粉粒的色泽灰白，感官质量差。•真空浓缩可以改善乳粉的保藏性。由于真空浓缩排除了乳中的空气和氧气，使粉粒的气泡大为减少，从而降低了奶粉中脂肪氧化的发生，增加了奶粉的保藏性。•经过浓缩后喷雾干燥的奶粉颗粒致密，结实利于包装。喷雾干燥1升奶可雾化约为20亿个直径小于100微米的液滴所有液滴的表面积总和大于60平方米。大大增加热传导速度。水分瞬间蒸发，保护营养成分12345678DEquals1/2D1个大液滴分解为8个一半直径小液滴，表面积增大为两倍。喷雾干燥SwirlChamberMilkInletPlanViewCrossSectionofNozzleOrificediskChamberendplateMilkSpray2θ喷雾干燥喷雾干燥(LHPN技术)喷雾干燥喷雾干燥喷雾干燥•干•燥•过•程•塔•内•示•意•图喷雾干燥•流化床的作用•二次