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全脂乳粉加工工艺流程与操作要点•一、全脂乳粉加工工艺流程•将新鲜原料乳经标准化后，直接加工成干燥的粉末状制品即为全脂乳粉，经添加蔗糖后所制成的乳粉称为加糖全脂乳粉或甜乳粉。•采用喷雾干燥法生产全脂乳粉，其工艺流程如图1所示。图l全脂乳粉的生产工艺流程•二、全脂乳粉生产操作要点•1．原料乳的验收及处理•只有优质的原料才能生产出高质量的产品，加工乳粉所需的原料乳，必须符合国家标准中规定的各项要求。原料乳进人工厂后应立即进行检验，将符合感官、理化、微生物标准的优质牛乳进入收乳工序。•原料乳经过验收后应及时进行过滤、净化、冷却和贮存等预处理。•原料乳验收后如不能立即加工，需贮存一段时间，必须净化后经冷却器冷却到4～6℃，再打入贮槽进行贮存。牛乳在贮存期间要定期搅拌和检查温度和酸度。•原料乳一粗滤一称量记录一离心净乳一冷却至4℃以下一注入贮藏罐贮存一取样检验并做标准化一贮存或使用•2．标准化•现代的净乳机通过离心作用把乳中难以过滤去除的细小污染及芽孢分离的同时，还能够对乳中的脂肪进行标准化，离心净乳同时进行。如果净乳机没有分离乳油的功能，只好用稀奶油分离机分离后再对脂肪进行标准化。为使成品中含有26％的脂肪，一般工厂将成品的脂肪控制在27％左右，全脂加糖乳粉中脂肪含量应控制在2咪以三E0常用的标准化方法是皮尔逊法。•3．杀菌•乳粉生产中的预热杀菌，目前几乎全部采用高温短时(HTST)杀菌法和UHT瞬间灭菌法。前者用管式或板式杀菌器，杀菌条件为86～94℃、24s或80～85*(3、15s。后者采用UHT灭菌机，杀菌条件为125～150℃、1～2s。目前最常见的是采用高温短时杀菌法，因为该法可减少蛋白质的热变性，有利于提高乳粉的溶解性能。•乳粉成品不是绝对无菌的。乳粉之所以能长期保持乳的营养成分，主要是因为成品的含水量很低，使残存的微生物细胞和周围环境的渗透压差值增大，从而发生所谓的“生理干燥现象”。乳粉中残存的微生物不仅不能繁殖，甚至还会死亡。•4．均质•生产全脂乳粉时，一般不经过均质，但如果进行标准化时添加了稀乳油或其他不易混匀的物料，则应该进行均质。均质时压力一般控制在14～21MPa，温度控制在60～65℃为宜。未经过标准化但经过均质处理的全脂乳粉的质量优于未经过均质处理的乳粉。均质后脂肪球变小，冲调后复原性更好，易于消化吸收。•5．加糖•在生产加糖或某些配方乳粉时，需要向乳中加糖，所使用的蔗糖必须符合国家标准。根据标准化乳中蔗糖加入量与标准化乳干物质含量的比值必须等于加糖乳粉中蔗糖含量与该成品中的乳总干物质含量的比值，故加糖量按下述公式计算：•式中A——加糖量(kg)；•A。——标准化要求的含糖量(％)；•W——乳粉中干物质含量(％)；•T——乳的总干物质含量(％)；•C——原料乳的总量(kg)。•常用的加糖方法有四种：①将糖投入原料乳中加热溶解后，再同牛乳一起杀菌；②将杀菌过滤的糖浆(含糖约65％)加入浓缩乳中；③将糖粉碎杀菌后，在包装前与喷雾干燥好的乳粉混合；④预处理加一部分蔗糖，包装前再加一部分蔗糖细粉。•根据产品配方和设备选择加糖方式，当产品中含糖低于20％时，采用①或②前加糖法；当糖含量高于20％时，应采用③或④法，原因是蔗糖具有热熔性，在喷雾干燥塔中流动性较差，容易粘壁和形成团块，所以采用后加糖法。带有流化床干燥的设备≯采用③法为宜。•6．真空浓缩•浓缩是在称作蒸发器的特制容器内用加热的方法使牛乳中的一部分水汽化，并不断排除，使牛乳中的干物质含量提高的加工处理过程。在乳品工业中，目前应用最多的是减压加热浓缩，即所谓真空浓缩。•(1)真空浓缩的作用①原料乳经过真空浓缩，除去70％～80％的水分，可以提高干燥设备的生产能力，降低成本；②影响乳粉颗粒的物理性状。浓缩乳经喷雾干燥成乳粉后，其粒子较粗大，具有良好的分散性、冲调性，能够迅速复水溶解；③改善乳粉的保藏性。真空浓缩可排除溶解在乳中的空气和氧气，使乳粉颗粒中的气泡大大减少。颗粒内存在的氧气容易与全脂乳粉中的脂肪起化学反应，给制品带来不良的影响，降低保藏性能。浓缩乳的浓度愈高，制成的乳粉气体含量愈低，愈有利于保藏。•(2)真空浓缩的特点①受热时间短，对产品色泽、风味、溶解度等都有好处。②在减压条件下，乳的沸点降低(如当真空度为20kPa时，其沸点为56.7℃)，提高了加热蒸汽和牛乳的温差，从而增加了换热器的热交换速度，提高了浓缩效率。③由于沸点降低，在热交换器壁上结焦现象大为减少，便于清洗，利于提高传热效率；④真空浓缩是在密闭容器内进行，避免了外界污染；⑤真空浓缩除水要比直接干燥除水节约能源；、如乳喷雾干燥每蒸发lkg水需消耗蒸汽3～4kg，在单效真空蒸发器中消耗蒸汽1.1kg，由于单效蒸发产生的水蒸气可作为下一效的热源，故在双效真空蒸发器中仅消耗蒸汽•0.4kg，三效仅需0.333kg蒸汽。•(3)真空浓缩的蒸发过程以单效降膜蒸发器为例，如图2所示。其主体是垂直列管换热器，加热管长度和管径之比(L/D)需大于100，以保证蒸发在管中有效地进行，并保持较高的传热系数。•牛乳经预热后从顶部垂直进入蒸发器，沿加热表面向下流，加热面由不锈钢管或不锈钢板片组成，牛乳沿管的内壁形成一层薄膜，沿着管的内壁向下流，而管的四周是蒸汽。流动中，薄膜状牛乳中的水分很快蒸发掉。蒸发器下端安装有蒸汽分离器，经蒸汽分离器将浓缩牛乳与蒸汽分开。由于同时流过蒸发管进行蒸发的牛乳很少，降膜式蒸发器中的牛乳停留时间非常短(约lmin)，这对于浓缩热敏感的乳制品相当有益。为了减少蒸汽消耗量，蒸发设备通常设计成多效。多效蒸发器是将两台或匿两台以上蒸发器串联起来，其中第一效蒸发器的真空度低于第二效的(这样做}可降低二次蒸汽的温度)。从第一效蒸发器出来的二次蒸汽可用作第二效的加热介质，第二效的真空度高，蒸发温度低。图2单效蒸发器•随着效数的增加，两个或更多个单；元在较低的压力下操作，从而获得较低的沸点。较大规模的工厂多采用双效或多效等真空蒸发器。•国外还有列管式、板式、离心式、刮板式蒸发器，选择何种蒸发器，应视生产规模、产品品种、经济条件等决定。我国乳粉加工厂目前使用双效和三效者居多。•(4)真空浓缩的要求浓缩程度直接影响乳粉的质量，特别是溶解度。一般浓缩至原料乳体积的1/4左右，乳干物质达到40％～45％。浓缩后的乳温为47～50℃。不同的产品浓缩程度如下：•全脂乳粉浓度为11.5～13波美度，相应乳固体含量为38％～42％。•脱脂乳粉浓度为20~22波美度，相应乳固体含量为35％～40％。•全脂甜乳粉浓度为15~20波美度，相应乳固体含量为45％～50％，生产大颗粒乳粉时可将浓缩乳浓度提高。•浓度的控制一般以取样测定浓缩乳的密度或黏度来确定，也可以在浓缩设备上安装折光仪进行连续测定。•真空浓缩是生产优质乳粉的一个必要阶段。牛乳不先经过浓缩就进行喷雾干燥，则生产的乳粉颗粒非常细小，而且空气含量高，可湿性差，保存期短，在能源利用方面不经济。•7．喷雾干燥•牛乳经浓缩后再过滤，然后进行干燥，除去液态乳中的水分，使乳粉中的水分含量在2.5％～5.0％，以固体状态存在。•乳粉干燥常用的方法有加热干燥和冷冻干燥。•冷冻干燥法是乳中的水分在真空中蒸发，在较低的温度下进行，蛋白质不会受到任何损害，用于生产优质乳粉，但因其耗能太高，并没有广泛应用。•乳粉生产上常用的方法是加热干燥，水分以蒸汽形式被蒸出去，残留物即为乳粉。加热干燥方法有平锅法、滚筒法、喷雾法三种，乳品工业基本上使用的是喷雾干燥法。•(1)喷雾干燥的过程喷雾干燥分两个阶段进行。第一阶段，将预处理后的牛乳，蒸发浓缩至40％～50％的干物质含量；第二阶段，浓缩乳在干燥塔内进行最后的干燥。第二阶段又分成三个过程进行：①将浓缩乳分散成非常细小的乳滴；②将分散的细小乳滴与热气流混合，使水分迅速蒸发；③将干的牛•乳颗粒从干燥空气中分离出来。•喷雾干燥机的主要部分为雾化器。理想的雾化器应能将浓乳稳定地雾化成均匀的乳滴，并能散布于干燥塔的有效空间，而不喷到塔壁上，目的是使其能快速干燥。乳滴分散越微细，其比表面积越大，越能有效地干燥。其工艺流程图如图3所示。•首先将经过过滤器过滤的空气，由鼓风机送人加热器，加热至130～180℃(有的装置达200℃)后，送人喷雾干燥塔。与此同时，温度为45～50℃的浓乳，经雾化器雾化成直径为100～200um的乳滴液，在与热空气接触的瞬间，微细的乳滴干燥成粉末，沉降在干燥塔底部，并通过出粉装置连续卸出，经冷却、过筛后进行贮存。•水分的脱除使液滴的质量降低、体积缩小。在理想条件下，质量将会下降50％，容积缩小至原来的40％，颗粒大小降到从喷雾器中出来时的75％。•(2)喷雾干燥的雾化方法。目前国内常用的有两种：即压力喷雾法、离心喷雾法。雾化设备的设计取决于乳粉颗粒的大小、结构、溶解性、密度和润湿性等。•①压力喷雾法：压力式喷雾干燥中，浓乳雾化是通过一台高压泵和一个安装在干燥塔内部的喷嘴来完成的(图4)。•压力喷雾是由高压泵将浓乳以10～12MPa压力供给喷头，喷头将浓乳雾化后送入塔内，经热风对雾滴加热，使水分得以蒸发，浓乳雾滴在由塔顶沉降到塔底过程中干燥成粉粒。•雾化状态的优劣取决于雾化器的结构、喷雾压力(浓乳的流量)、浓乳的物理性(浓度、黏度、表面张力•图4压力喷雾干燥室中的喷嘴•A．逆流喷雾＆顺流喷雾等)。一般情况下，雾滴的平均直径与浓乳的表面张力、黏度及喷嘴孔径成正比，与流量成反比，浓乳流量则与喷雾压力成正比。•采用这种喷雾器雾化浓缩乳，压力越高，喷嘴孔径越小，所得乳滴微粒越细；压力越低，喷嘴孔径越大，乳滴微粒越粗。•雾滴在理想的干燥条件下干燥后，直径减小到最初乳滴的75％，质量约减少至50％，体积约减少至40％。•压力喷雾法生产乳粉，工艺条件通常按表3来控制。•表3压力喷雾干燥法生产乳粉的工艺条件•②离心式喷雾法：浓乳的雾化是通过一个在水平方向做高速旋转的圆盘来完成的。•离心喷雾是由塔顶的电场变速器带动离心盘(图5)将浓乳从离心盘的流道中甩出，被甩出的浓乳膜片在离心力被雾化成乳滴，乳滴在热风风速的作用下，沉降干燥成粉粒。图5离心喷物盘•雾化状态的优劣取决于转盘的结构及其圆周速度(直径与转速)、浓乳的流量与流速、浓乳的物理性质(浓度、黏度、。表面张力等)。•离心喷雾法生产乳粉，工艺条件通常按表4来控制。•表4离心喷雾干燥法生产乳粉的工艺条件•(3)干燥设备。完整的喷雾干燥设备包括干燥机和辅助设备，采用连续出粉机构，实现了机械化、连续化生产。•①干燥机的类型：通常压力喷雾干燥可使用并流型卧式和立式干燥机，离心喷雾只能使用并流立式干燥机(图6)。图6喷雾干燥机的形式a．并流卧式压力喷雾b．并流立式压力喷雾c．并流立式离心喷霎•目前我国和世界上采用的干燥工艺都经历了一段干燥、两段干燥、三段干燥等多个不同阶段。本节只介绍一段和二段干燥工艺。•A．一段干燥生产乳粉的设备是由一个具有风力传送系统的喷雾干燥器来完成的(图7-7)。雾滴干燥成球形颗粒后落人干燥室的底部，由风扇送至输送管道的冷风冷却，并传送到包装段，同时相应的风力传送系统收集一些小的、轻的乳辗炳．粒(乳粉末)与空~ilii：E--起离开干燥塔，这些乳粉末经过—个或多个旋风分离滞的分离后，：ir~lil回至包装乳粉中，而除去乳粉的空气则由风扇排出厂外。图7一段喷雾干燥法生产乳粉工艺流程图1．干燥室2．蒸汽加热器3．乳浓缩罐4．高压泵5．喷雾器6．主旋风分离器7．旋风分离器运输系统8．排风机•B．二段干燥在一段干燥中，即使提高干燥塔出口排风温度，也很难将乳粉中的最后一小部分水分除去，提高出口干燥温度对乳粉质量有不利影响。现在常使用--D：干燥，又称为二次干燥，包括喷雾干燥第一段和流化床干燥第二段。即降低排风温度，提高乳粉离开干燥塔时的水分含量，再在二次干燥流化床中干燥到所要求的水分含量。全脂乳粉进入二次干燥流化床的含水量可以达到6％～7％；含糖15％左右的全脂甜乳粉含水量可以达到4％～5％。此时，乳粉离开喷雾干燥第一段的湿度比最终要求高2％～3％，第二段流化床干燥器的作用就是除去