乳粉加工

乳粉加工•它是以新鲜牛乳为原料，或以新鲜牛乳为主要原料,添加一定数量的植物或动物蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等配料，除去其中几乎全部水分而制成的粉末状乳制品。•乳粉中水分含量很低,重量减轻、体积变小为贮藏和运输带来了方便；同时微生物不能发育繁殖，有的甚至死亡，所以贮藏期长。这乳粉加工的目的之一。一、乳粉的种类及其化学组成•1．种类根据乳粉加工所用原料及加工工艺的不同可以将乳粉分为:•（1）全脂乳粉是新鲜牛乳标准化后，经杀菌、浓缩、干燥等工艺加工而成。由于脂肪含量高易被氧化，在室温可保藏三个月。•（2）脱脂乳粉用离心的方法将新鲜牛乳中的绝大部分脂肪分离去除后，再经杀菌、浓缩、干燥等工艺加工而成。由于脱去了脂肪，该产品保藏性好（通常达1年以上），用于制点心、面包、冰淇淋、复原乳等。•（3）速溶乳粉将全脂牛乳、脱脂牛乳经过特殊的工艺操作而制成的乳粉，对温水或冷水具有良好的润湿性、分散性及溶解性。•（4）配制乳粉在牛乳中添加某些必要的营养物质后再经杀菌、浓缩、干燥而制成。配制乳粉最初主要是针对婴儿营养需要而研制的，供给母乳不足的婴儿食用。目前，配制乳粉已呈现出系列化的发展势头，如中小学生乳粉、中老年乳粉、孕妇乳粉、降糖乳粉、营养强化乳粉等的生产对不同的人群具有一定的生理调节功能。•（5）加糖乳粉新鲜牛乳经标准化后，加入一定量的蔗糖，再经杀菌、浓缩、干燥等工艺加工而成。•（6）冰淇淋粉在牛乳中配以乳脂肪、香料、稳定剂、抗氧化剂、蔗糖或一部分植物油等物质经干燥而制成。•（7）奶油粉将稀奶油经干燥而制成的粉状物，易氧化。与稀奶油相比保藏期长，贮藏和运输方便。•（8）麦精乳粉在牛乳中添加可溶性麦芽糖、糊精、香料等经真空干燥而制成乳粉。•（9）乳清粉将制造干酪的副产品乳清进行干燥而制成的粉状物。乳清中含有易消化、有生理价值的乳蛋白、球蛋白及非蛋白态氮化合物、其它有效物质。根据用途分为普通乳清粉、脱盐乳清粉、浓缩乳清粉等。•（10）酪乳粉将酪乳干燥制成的粉状物。含有较多的卵磷脂，用于制造点心及复原乳之用。2．乳粉的化学组成•乳粉的化学组成依原料乳的种类和添加物不同而有所差别，表10-1中列举了几种主要乳粉的化学组成。表10-1主要种类乳粉的化学组成（%）种类水分脂肪蛋白质乳糖灰分乳酸全脂乳粉脱脂乳粉麦精乳粉婴儿乳粉母乳化乳粉乳油粉甜性酪乳粉2．003．233．292．602．500．663．9027．000．887．5520．0026．0065．154．6826．5036．8913．1919．0013．0013．4235．8838．0047．8472．40*54．0056．0017．8647．846．057．803．664．403．202．917．800．161．550．170．171．55注*包括蔗糖、麦精及糊精二、乳粉的一般生产工艺•乳粉的工艺流程如下：　　　　→　　　→　　　　→　　　→　　　→　　→原料乳的检收乳的预处理标准化浓缩喷雾干燥冷却晾粉包装成品•（一）原料乳的验收及预处理见第四、第五章相关内容。•（二）配料乳粉生产过程中，除了少数几个品种（如全脂乳粉、脱脂乳粉）外,都要经过配料工序，其配料比例按产品要求。配料时所用的设备主要有配料缸、水粉混合器和加热器。牛乳或水通过加热器后得以升温,其他配料加入到水粉混合器上方的料斗中,物料不断地被吸入并在水粉混合器内与牛乳或水相混合,然后又回流到配料缸内，周而复始,直到所有的配料溶解完毕并混合均匀为止。•对于生产加糖奶粉可按甜炼乳的方法加糖。•（三）均质生产全脂乳粉、全脂甜乳粉以及脱脂乳粉时，一般不必经过均质操作,但若乳粉的配料中加入了植物油或其他不易混匀的物料时,就需要进行均质操作。均质时的压力一般控制在14～21MPa,温度控制在60℃为宜。二级均质时,第一级均质压力为14～21Mpa,第二级均质压力为3.5MPa左右。均质后脂肪球变小,从而可以有效地防止脂肪上浮,并易于消化吸收。•（四）杀菌牛乳常用的杀菌方法见表10-2。具体应用时,不同的产品可根据本身的特性选择合适的杀菌方法。低温长时间杀菌方法的杀菌效果不理想，所以已经很少应用。目前最常见的是采用高温短时灭菌法,因为该方法可使牛乳的营养成分损失较小,乳粉的理化特性较好。表10-2牛乳常见的杀菌方法杀菌方法杀菌温度/时间杀菌效果所用设备低温长时间杀菌法60-65℃/30min70-72℃/15-20min可杀死全部病原菌，杀菌效果一般。容器式杀菌缸高温短时灭菌法85-87℃/15s94℃/24s杀菌效果好板式、列管式杀菌器超高温瞬时灭菌法120-140℃/2-4s杀菌效果最好板式、列管式蒸汽直接喷射式杀菌器（五）真空浓缩•牛乳经杀菌后立即泵入真空蒸发器进行减压（真空）浓缩，除去乳中大部分水分（65%），然后进入干燥塔中进行喷雾干燥,以利于产品质量和降低成本。1.真空浓缩条件•(1)真空浓缩的设备真空浓缩设备种类繁多,按加热部分的结构可分为直管式、板式和盘管式三种；按其二次蒸汽利用与否,可分为单效和多效浓缩设备。•(2）浓缩时的条件一般真空度为21～8kPa，温度为50～60℃。单效蒸发时间为40min，多效是连续进行的。•(3)影响浓缩的因素•①加热器总加热面积。加热面积越大,乳受热面积就越大，在相同时间内乳所接受的热量亦越大,浓缩速度就越快。•②蒸汽的温度与物料间的温差。温差越大,蒸发速度越快。•③乳的翻动速度。乳翻动速度越大,乳的对流越好,加热器传给乳的热量也越多,乳既受热均匀又不易发生焦管现象。另外,由于乳翻动速度大,在加热器表面不易形成液膜,而液膜能阻碍乳的热交换。乳的翻动速度还受乳与加热器之间的温差、乳的粘度等因素的影响。•④乳的浓度与粘度。随着浓缩的进行,浓度提高,比重增加,乳逐渐变得粘稠,流动性变差。2.浓缩终点的确定•牛乳浓缩的程度如何将直接影响到乳粉的质量。连续式蒸发器在稳定的操作条件下，可以正常连续出料，其浓度可通过检测而加以控制；间歇式浓缩锅需要逐锅测定浓缩终点。•在浓缩到接近要求浓度时，浓缩乳粘度升高，沸腾状态滞缓，微细的气泡集中在中心，表面稍呈光泽，根据经验观察即可判定浓缩的终点。但为准确起见，可迅速取样，测定其比重、粘度或折射率来确定浓缩终点。一般要求原料乳浓缩至原体积的1/4，乳干物质达到45%左右。浓缩后的乳温一般约47～50℃，不同的产品浓缩程度（1）全脂乳粉为11.5～13oBe,相应乳固体含量为38%～42%；（2）脱脂乳粉为20～22oBe,相应乳固体含量为35%～40%；（3）全脂甜乳粉为15～20oBe,相应乳固体含量为45%～50%；大颗粒奶粉可相应提高浓度。（六）喷雾干燥•浓缩乳中仍然含有较多的水分,必须经喷雾干燥（即浓奶经过雾化后再与热空气水分交换）后才能得到乳粉。目前国内外广泛采用压力式喷雾干燥和离心式喷雾干燥。•1．喷雾干燥条件压力式喷雾干燥法生产乳粉和离心式喷雾干燥法生产乳粉时,工艺条件通常分别控制在表10-3和表10-4所列出的范围。表10-3压力喷雾干燥法生产乳粉的工艺条件项目全脂乳粉全脂加糖粉浓缩乳浓度(0Be)11.5～13乳固体含量(%)38～42浓缩乳温度(℃)45～60高压泵工作压力(kpa)10000～20000喷嘴孔径(mm)2.0～3.5喷嘴数量(个)3～6喷嘴角度(rad)1.047～1.571进风温度(℃)140～180排风温度(℃)75～85排风相对湿度(%)10～13干燥室负压(Pa)98～19615～2045～5045～5010000～200002.0～3.53～61.222～1.394140～18075～8510～1398～196表10-4离心喷雾干燥法生产乳粉的工艺条件项目全脂乳粉全脂加糖乳粉浓乳浓度(0Be)浓乳干物质含量（%）浓乳温度(℃)转盘转速(rpm)转盘数量(只)进风温度(℃)干燥温度(℃)排风温度(℃)13-1545-5045-555000-200001200上下90上下85上下14-1645-5045-555000-200001200上下90上下85上下2．乳粉干燥过程•分为两个阶段:•第一阶段将预处理过的牛乳浓缩至乳固体含量40%左右。•第二阶段将浓缩乳泵入干燥塔中进行干燥,该阶段又可分为三个连续过程:•（1）将浓缩乳雾化成液滴；•（2）液滴与热空气流接触,牛乳中的水分迅速地蒸发,该过程又可细分为预热段、恒率干燥段和降速干燥段；•（3）将乳粉颗粒与热空气分开。•在干燥室内,整个干燥过程大约用时25s。由于微小液滴中水分不断蒸发,使乳粉的温度不超过75℃。•干燥的乳粉含水分2.5%左右，从塔底排出，而热空气经旋风分离器或袋滤器分离所携带的乳粉颗粒而净化，或排入大气或进入空气加热室再利用。3．二次干燥或两段干燥•为了提高喷雾干燥的热效率，可采用二次干燥法：•1、二段干燥能降低干燥塔的排风温度，使含水分较高（6%-7%）的乳粉颗粒再在流化床或干燥塔中二次干燥至含水量2.5%～5%；•２、直通法干燥，在塔底设置固定沸腾床，使奶粉颗粒在塔底低温条件下沸腾干燥。•乳粉在流化床干燥机中继续干燥，可生产优质的乳粉。因为可以提高喷雾干燥塔中空气进风温度，使粉末的停顿的时间短（仅几秒钟）；而在流床干燥中空气进风温度相对低130℃），粉末停留时间较长（几分钟）热空气消耗也很少。见图10-1。•传统干燥和两段式干燥将干物质含量48%的脱脂浓缩奶干燥到含水量3.5%所需条件见表10-5。表10-5传统干燥和两段式干燥条件方式传统干燥二段式干燥进风温度℃200250出风温度℃9487空气室出口aw0.090.17总消耗热KJ/kg水43303610能力kg粉末/h13002040物料图10-1配有流化床喷雾干燥1、4-空气加热器2-喷雾干燥塔3-流化床5-冷空气室6-冷却干空气室7-振动筛•由此可见，两段式干燥能耗低（20%）、生产能力更大（57%）、附加干燥仅耗5%热能、乳粉质量通常更好。但需要增加流化床。•流化床除干燥还可有其它功能，如简单地加入一个冷却部分流床也能用于粉粒附聚，附聚的主要原因是解决在冷水中分散性差的细粉，通常生产大颗粒乳粉。在流床中粉末之间相互碰撞强烈，如果粉末足够粘即在它们边缘有足够的含水量，则会发生附聚。•向粉末中吹入蒸汽（这是所谓再湿润多应用于生产脱脂乳粉中）可提高附聚。•此制造方式因为对乳成分几乎没有热破坏，粉末容易分散，可生产出高质量的奶粉。•速溶奶粉主要是通过该方法生产的（在附聚段喷涂卵磷脂）。（七）冷却•在不设置二次干燥的设备中，乳粉从塔底出来放入温度为65℃以上，需要冷却以防脂肪分离。•冷却是在粉箱中室温下过夜，然后过筛（20～30目）后即可包装。在设有二次干燥设备中，乳粉经二次干燥后进入冷却床被冷却到40℃以下，再经过粉筛送入奶粉仓，待包装。（八）计量包装•工业用粉采用25kg的大袋包装，家庭采用1kg以下小包装。•小包装一般为马口铁罐或朔料袋包装，包质期为3～18个月，若充氮可延长包质期。二、奶粉生产和贮藏过程中的品质变化•1.脂肪分解味（酸败味）由于乳中解脂酶的作用，使乳粉中的脂肪水解而产生游离•的挥发性脂肪酸。为了防止这一缺陷，必须严格控制原料乳的微生物数量，同时杀菌时将脂肪分解酶彻底灭活。2.氧化味（哈喇味）不饱和脂肪酸氧化产生的。空气、光线、重金属（特别是铜）、过氧化物酶和乳粉中的水分及游离脂肪酸含量。3.棕色化水分在5%以上的乳粉贮藏时会发生羰-氨基反应产生棕色化，温度高会加速这一变化。•4.吸嘲•乳粉中的乳糖呈无水的非结晶的玻璃态，易吸嘲。当乳糖吸水后使蛋白质彼此粘结而使乳粉结块，因此应保存在密封容器里。•5.细菌引起的变质•乳粉打开包装后会逐渐吸收水分，当水分超过5%以上时，细菌开始繁殖，而使乳粉变质。所以乳粉打开包装后不应放置过久。第三节配方乳粉的调制原则及生产•配方乳粉(modifiedmilkpowder)是指针对不同人的营养需要,在鲜乳中或乳粉中配以各种营养素经加工干燥而成的乳制品。•配方乳粉的种类包括婴儿乳粉、老人乳粉及其它特殊人群需要的乳粉。•下面以婴儿乳粉为例加以说明。一