乳粉生产工艺

•概述•全脂加糖奶粉•全脂速溶奶粉第四章乳粉生产工艺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。第一节概述一、定义缩小体积，减轻重量，保存营养素，耐保藏，使用方便等二、乳粉加工的目的全脂乳粉、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、乳糖分解奶粉等三、乳粉的种类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四、生产方法机械化连续化自动化大型化发展五、发展方向第二节全脂加糖乳粉的生产工艺工艺流程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成品酸度，比重，脂肪，酒精试验，细菌检验1.原料乳的验收•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2.乳的预处理和标准化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10-15sec4.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1kg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，密度大对包装有利真空浓缩的优点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150-180℃出风口80℃浓奶40-45℃喷雾器干燥室空气加热器鼓风机集粉装置空气过滤56-60℃奶粉旋风分离机或袋滤器排风机废气热风新鲜空气30℃图5喷雾干燥的流程图6立式顺流压力喷雾干燥流程示意图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6.3喷雾干燥设备图7气流和微粒温度在干燥过程中的变化6.4喷雾干燥机理喷雾干燥机理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7.2冷却设备①凉粉箱30-50kg②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。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LogWp=0.014452+log(1.43-0.005432)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（℃）210%-12%;2:60-65℃，Wp=22）乳粉水分及其控制3）乳粉的色泽正常，淡黄色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）4）乳粉的“溶解度”与蛋白质状态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5)乳粉的颗粒状态与冲调性能（速溶度）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6)乳粉中乳糖的状态与乳粉的吸湿性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。7)乳粉中脂肪的状态第三节全脂速溶乳粉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一、速溶乳粉的特点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。二、速溶乳粉的生产方法图8二段法生产速溶奶粉流程图1.再润湿法（二段法）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3.细粉返回4.排开5.冷风6.热风7.湿风2.直通法（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→充氮包装三、全脂速溶乳粉的工艺流程（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•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•喷涂锥四、设备•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%五、成品质量