第四章 乳制品机械与设备

第四章乳制品机械与设备点此添加副标题LOGO1第一节乳制品生产概述2第二节牛奶净化分离设备3第三节均质机LOGO34第四节乳品杀菌机械设备5第五节液体软包装机械6第六节真空浓缩7第七节喷雾干燥设备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。•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•成品包装检验冷却喷雾干燥•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。•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。•（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。•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。•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”•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•（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•（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、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。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。•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。•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。（二）立式胶体磨转子位于垂直方向，转子转速为3000-10000r/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3000-15000r/min。使用于粘性相对较低的物料。•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。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。•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。•（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。•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。•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。•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。•板式换热器的流程组合形式有三种：•（1）串联流程。•（2）并联流程。•（3）混流流程。•组合流程•（四）板式换热器的特点（自学）•（五）板式换热器的操作与维护（自学）•（六）板式超高温瞬时杀菌UHT系统第五节液体软包装机械•一、袋装机械•将粉状、颗粒状、液体或半流体物料装入用柔性材料制成的包装袋，然后进行排气或充气、封口及切断以完成产品包装的机械，称为袋装机械。•袋装机械常用的是自动袋装填包装设备。袋装机可用于包装液体、固体和气体物料，是目前发展最为迅速、应用最为广泛的一种包装机。•常用的食品袋形有以下几种：•（1）枕形袋•（2）扁平袋•（3）自立袋•（一）立式袋装机•又分为制袋式袋装机和直移型给袋式袋装机•1.制袋式袋装机•适用于生产枕形袋、三面封口袋、四面封口袋、扁平袋和自立式袋。制袋式袋装机按袋形制作