乳制品设备（PPT134页)

乳制品生产设备1、乳是哺乳动物为维持其幼儿的生长发育，从乳腺中分泌出来的具有高度营养价值的天然食物。了解乳中包含水分、蛋白质、脂肪等化学成分，以及各成分的理化性质，是进行感官评价及质量鉴定的基础。2、消毒牛乳是以新鲜牛乳为原料，经净化、杀菌、均质，装入容器后，直接供消费者饮用的商品乳。消毒牛乳包括全脂消毒乳、强化消毒乳和花式消毒乳三类。3、鲜乳中含有有害微生物，需要经过处理杀菌以制得消毒牛乳。4、对消毒牛乳的质量鉴别应该从外观、滋味和气味、酒精试验、酸度、比重、脂肪含量等几个方面进行鉴定。5、以鲜乳为原料生产的除消毒牛乳外的产品称为乳制品。常见乳制品包括炼乳、乳粉、奶油、酸乳、干酪和冰淇淋。?原料乳预处理预热均质杀菌真空浓缩喷雾干燥筛粉冷却检验、包装、成品糖浆化糖乳粉加工工艺流程巴氏消毒奶加工一、巴氏消毒奶加工巴氏杀菌是指杀死引起人类疾病的所有微生物及最大限度破坏腐败菌和乳中酶的一种加热方法,以确保食用者的安全性。（一）工艺流程巴氏消毒奶工艺流程如下：原料乳的验收→过滤、净化→标准化→均质→杀菌→冷却→灌装→检验→冷藏生产工艺技术要求1.原料乳的验收和分级消毒乳的质量决定于原料乳。因此，对原料乳的质量必须严格管理，认真检验。只有符合标准的原料乳才能生产消毒乳。2.过滤或净化目的是除去乳中的尘埃、杂质。3.标准化标准化的目的是保证牛奶中含有规定的最低限度的脂肪。各国牛奶标准化的要求有所不同。一般说来低脂奶含脂率为0.5％，普通奶为3％。因而，在乳品厂中牛奶标准化要求非常精确，若产品中含脂率过高，乳品厂就浪费了高成本的脂肪，而含脂率太低又等于欺骗消费者。因此，每天进行分析含脂率是乳品厂的重要工作。我国规定消毒乳的含脂率为3.0％,凡不合乎标准的乳都必须进行标准化。4.均质在消毒奶生产中均质是将乳中脂肪球在强力的机械作用下破碎成小的脂肪球。目的是为了防止脂肪的上浮分离，并改善牛乳的消化、吸收程度。均质可以是全部的，也可以是部分均质。许多乳品厂仅使用部分均质，主要原因是因为部分均质只需一台小型均质机，这从经济和操作方面来看都有利；牛奶全部均质后，通常不发生脂肪球絮凝现象，脂肪球相互之间完全分离。相反地，将稀奶油部分均质时，如果含脂率过高，就有可能(粘滞化)。因此，在部分均质时稀奶油的含脂率不应超过12％。通常进行均质的温度为65℃，均质压力为10～20MPa。如果均质温度太低，也有可能发生粘滞现象。5．巴氏杀菌鲜乳处理过程中往往受许多微生物的污染(其中80％为乳酸菌)，因此，当利用牛乳生产消毒牛乳时，为了提高乳在贮存和运输中的稳定性、避免酸败、防止微生物传播造成危害，最简单而有效的方法就是利用加热进行杀菌或灭菌处理。杀菌或灭菌不仅影响消毒乳的质量，而且影响风味和色泽、保存期。因此，巴氏杀菌的温度和持续时间必须准确。加热杀菌形式很多，一般牛奶高温短时巴氏杀菌的温度通常为75℃，持续15～20s；或80～85℃，10～15s（图8-1）。如果巴氏杀菌太强烈，那么该牛奶就有蒸煮味和焦糊味，稀奶油也会产生结块或聚合。均质破坏了脂肪球膜并暴露出脂肪，与未加热的脱脂奶（含有活性的脂肪酶）重新混合后缺少防止脂肪酶侵袭的保护膜，因此混合物必须立即进行巴氏杀菌。6．冷却乳经杀菌后，就巴氏消毒奶、非无菌灌装产品讲虽然绝大部分或全部微生物都已消灭，但是在以后各项操作中还是有被污染的可能，为了抑制牛乳中细菌的发育，延长保存性，仍需及时进行冷却，通常将乳冷却至4℃左右。而超高温奶、灭菌奶则冷却至20℃以下即可。热处理时间温度（℃）热处理温度强度对乳中细菌和酶的影响7．灌装灌装的目的主要为便于零售，防止外界杂质混入成品中、防止微生物再污染、保存风味和防止吸收外界气味而产生异味以及防止维生素等成分受损失等。灌装容器主要为玻璃瓶、乙烯塑料瓶、塑料袋和涂塑复合纸袋包装。（1）玻璃瓶包装可以循环多次使用，破损率可以控制在0.3％左右。与牛乳接触不起化学反应，无毒，光洁度高，又易于清洗。缺点为重量大，运输成本高，易受日光照射，产生不良气味，造成营养成分损失。回收的空瓶微生物污染严重，清洗消毒很困难。（2）塑料瓶包装塑料奶瓶多用聚乙烯或聚丙烯塑料制成，其优点为重量轻，、可降低运输成本；破损率低，循环使用可达400～500次；除能耐碱液和次氯酸的处理。聚丙烯具有刚性，能耐酸碱外，还能耐150℃的高温。其缺点是旧瓶表面容易磨损，污染程度大，不易清洗和消毒。在较高的室温下，数小时后即产生异味，影响质量和合格率。（3）涂塑复合纸袋包装这种容器的优点为容器质轻，容积亦小，可降低送奶运费；不透光线使营养成分损失小；不回而减少污染。缺点为包材影响产品质量和合格率；一次性消耗，成本较高。二、生产线及生产过程生产普通消毒奶的各家乳品厂工艺流程的设计差别很大。例如：标准化可以采用预标准化、后标准化或者直接标准化，而均质也可以是全部的或者是部分的均质。最简单的工艺是生产巴氏杀菌全脂奶，这种加工线包括一台净乳机、巴氏杀菌器、缓冲罐和包装机。该过程中，牛奶通过平衡槽(1)进入巴氏杀菌器(4)，如果牛奶中含有大量的空气或异常气味物质就要脱气，脱气是在真空脱气机中进行。牛奶经脱气后进入分离机(5)，在这里受离心机作用分成稀奶油和脱脂乳。部分均质的消毒奶生产线1-平衡槽2-物料泵3-流量控制器4-板式热交换器5-离心机6-恒压阀7-流量传感器8-浓度传感器9-调节阀10-逆止阀11-检测阀12-均质机13-升压泵14-保温管15-回流阀离心分离原理：利用分离设备的高速旋转，使物料中具有不同比重的分散介质、分散相或其他杂质在离心力场中获得不同的离心力来达到分离的目的。也就是利用离心力来达到悬浮液及乳浊液中固－液、液－液分离的方法通称离心分离。实现离心分离操作的机械称为离心机。离心机用于淀粉、牛奶、酵母、啤酒、果汁、砂糖、桔油、食用动物油、米糠油等食品加工中，主要用于脱水、浓缩、分离、澄清、净化和固体分级等工艺过程。悬浮液是由液体和悬浮于其中的固体颗粒组成的系统。固体颗粒是由许多单个颗粒及聚集在一起的颗粒团组成的混合体。乳浊液是由液体和悬浮于其中的一种或数种其他液体所组成的系统，其中至少有一种液体是以液珠的形式，均匀地分散于一个不和它互溶的液体之中。乳浊液的稳定性低，当悬浮液珠达一定的大小时（临界的大小等于０.４～０.５μｍ）,组成它的两相会较快地分层。牛乳中含有脂肪、脱脂乳以及各种固体杂质，三者之间脂肪相对密度最小，脱脂乳次之，固体杂质相对密度最大。将其静止数小时后，将分成三层。如图所示。其分离速率遵循斯托克（Stoke）定律。其公式V=2/9g(ρ1-ρ2)r2/η(cm/s)式中v---球形颗粒的沉降速率，cm/sg----重力加速度，cm/s2ρ1----介质密度，g/cm3ρ2----颗粒密度，g/cm3r-----脂肪球半径，cmη----介质粘度，Pa.s根据斯托克定律，用离心力来代替重力加速度，可提高沉降速度如图所示。V=2/9a(ρ1-ρ2)r2/η(cm/s)式中a----离心加速度，cm/s2a=ω2r＝(6.28n)2R稀奶油在分离转鼓中心较近的出口流出，脱脂乳在转鼓较远的出口流出，杂质颗粒沉于四周底部。离心力场中颗粒在流体中的运动情况假定离心机转鼓内液体自由面为圆柱面，即重力影响忽略不计，颗粒被加速的时间忽略不计，颗粒在液体中的运动服从斯托克斯公式，由此，距中心轴为ｒ处的颗粒沉降速度为vr,，则18)(22gdgrdtdrssr（ｍ／ｓ）－颗粒直径（ｍ）；、－颗粒及液体密度（Ｋｇ／ｍ３）；－液体粘度（Ｐａ·ｓ）。颗粒离心沉降所经过的最长距离为，沉降时间sds12rr式中gr2－分离因素，12222200ln)(18)(18210rrdrdrddttssrrsst（ｓ）上式表明，颗粒愈细、粘度愈大，则沉降速度愈小，所需的沉降时间愈长。提高离心机分离因素是提高沉降速度、减少沉降时间的有力措施。颗粒在转鼓内的沉降乳浊液在离心场中的分层和两相的排出情况在离心机转鼓内乳浊液分离因混合物密度的不同而形成内外两层圆柱面，密度大的在外层。设混合液轻液体积V与重液体积Vn之比为ψ，分层界面的半径为ri，则)()(21222121rrrrVVih12122rrri为了从离心机转鼓内分别引出轻、重液体，转鼓内上方设有挡板，挡板上方设置轻、重液引出通道及溢流堰，溢流堰内径r3是设计离心机的重要参数。根据挡板上下离心力压力平衡原则可确定r3。即)rr()rr()rr(ihilh2222212223222212121)rr(rrihli21223mgGRmFc2离心力场重力场gRGFFcr2分离因数物理意义:分离因数越大，离心力越大，分离能力越大。因此，用提高离心机的转速来增大离心力，比增大转鼓的半径更为有效，但它将受到转鼓材料强度的限制，不能任意提高。所以转速高的离心机，其转鼓直径相对较小，而转速低的离心机，其转鼓直径相对较大，道理就在于此。衡量离心机的工作效能的主要特征是它的分离因数。分离因数是指离心加速度与重力加速度之比或离心力与重力之比。从而可知，分离因数大，意味着分离过程迅速，分离效果好，所能分离的微粒也越小；同时也意味着转速快，对制造转鼓及动平衡要求也相应提高。因此对那些分散度高、难分离的物料，要选用分离因数大的分离机。如牛奶和桔油的分离，均用高速离心机，其f3000。90090022RnGGRnGCf离心机分类(1)按分离因数的大小可分为常速离心机、高速离心机及超高速离心机。常速离心机：Fr＜3000，主要用于分离颗粒不大的悬浮液和物料的脱水。高速离心机：3000＜Fr＜50000，主要用于分离乳浊液和细粒悬浮液。超高速离心机：Fr＞50000，主要用于分离极不易分离的超微细粒悬浮液和高分子胶体悬浮液。（２）按操作原理的不同可分为过滤离心机、沉降离心机及分离离心机。过滤离心机：转鼓壁上有孔，鼓内壁附以滤布。借离心力实现过滤分离，分离因数不大，适用于易过滤的晶体悬浮液和较大颗粒悬浮液的分离以及物料的脱水。沉降离心机：鼓壁上无孔，借离心力实现沉降分离。分离离心机：鼓壁上无孔，分离因数在3000以上，主要用于乳浊液的分离和悬浮液的增浓或澄清。（３）按操作方式的不同可分为间歇式离心机和连续式离心机。离心机的振动与平衡离心机同其他回转件一样，在运行时都有振动问题。它是影响安全生产的主要因素。产生振动的原因很多，主要有下述三种：⑴回转件不平衡引起的振动⑵外力引起的振动⑶共振引起的振动第二节卧式螺旋离心机卧式螺旋离心机的基本结构和工作原理应用化工、轻工、食品和环保行业，适用对悬浮液的液体澄清、固体脱水及粒度分级和废水处理等，并进行有效的沉渣输送。具有可连续分离操作，对物料的适应性强。在选用时考虑的几个方面。（1）对于易分离物料的固相脱水，可以得到含液量较低的固体。（2）对于细粒级难分离的悬浮液,采用高分离因数，大长径比的螺旋离心机来完成。（3）对于固相浓度大的液—液—固三相悬浮液可采用特殊结构的螺旋离心机来完成。（4）对固相颗粒粒度分级，适当的分离因数和合理的结构来实现。卧式螺旋离心机的基本结构由三个部分组成：转筒部分、螺旋推料器和驱动装置。原理：转鼓带动差速器外壳旋转，螺旋推料器以一定的差速与转鼓同向旋转。悬浮液经初步加速后经料盒出口进入转鼓。由于离心力的作用，转鼓内的悬浮液很快分成两相：固相沉积在转鼓壁上形成沉渣层；液相则形成内环分离液层。在螺旋推料器的作用下，沉渣和分离液向相反的方向运动，沉渣被推送到锥段进一步脱水后经出渣口排出，分离液从大端溢流孔排出或采用向心泵排出。结构：无孔转鼓7，内部有螺旋输送器4。行星差速器9使7和4同向旋转，但有速差。原理：悬浮液从1进—经进料孔5到转鼓—离心力作用固体沉在转鼓内表面—由于速度差，被螺