各類乳制品加工工藝

1、第四章 各類乳制品加工工藝第五章§4-1 概述 一、三類大宗乳制品的綜合工藝流程二、三類大宗乳制品的特征比較1耐藏性奶粉 聚乙烯薄膜塑料袋包裝，高頻電熱焊接封口，保藏期3-6月； 真空充氮包裝，包裝時抽真空，容器中充填氮氣，并采用馬口鐵罐，能貯藏3-5年之久；玻璃瓶裝，保藏期9個月。保藏原理：奶粉成品并不是絕對無菌，之所以能長期保存是因為成品所含的水分很低（W2.25-3%），使殘存微生物細(xì)胞和周圍環(huán)境的滲透壓差值很大，從而發(fā)生所謂“生理干燥現(xiàn)象”，此時奶粉中殘留的微生物不僅不能繁殖，甚至?xí)劳?。煉乳A：甜煉乳：部頒標(biāo)準(zhǔn)：T<20,t9個月，且開罐后還能保藏幾天。保藏原理：成品

2、中加入16%的蔗糖，濃縮到原體積的40%，成品中蔗糖含量為40-45%，增大了滲透壓。例成品中蔗糖含量43%時，其滲透壓為56.6atm ，所以只要包裝適宜，可以在室溫下長期保藏。B：淡煉乳：相當(dāng)于罐頭的保藏期，但開罐后不能久藏，1-2天內(nèi)必須用完。保藏原理：將殺菌的濃縮乳裝罐封罐后又經(jīng)高壓殺菌(滅菌)，其中的微生物及酶完全殺死、破壞，所以常溫下可長期保藏。消毒牛乳（市乳）A： 經(jīng)殺菌處理，以液體鮮乳狀態(tài)用瓶或其它型式的小包裝直接供消費者飲用。保藏期限：常溫下<12hr，巴氏殺菌原理。B：滅菌乳： 滅菌無菌包裝 成品呈無菌狀態(tài) 裝瓶封口滅菌 不冷藏條件下保藏3-6個月2營養(yǎng)特征消毒牛奶熱

3、處理程度最輕，營養(yǎng)成分保存最完全，不添加任何化學(xué)試劑，營養(yǎng)價值最接近鮮乳狀態(tài)。煉乳熱處理程度比消毒牛奶強，但低于奶粉。 A：甜煉乳含有大量的蔗糖，稀釋到常乳仍過高，所以不適宜喂養(yǎng)嬰幼兒，因長期食用易使嬰兒虛胖，對疾病抵抗力減弱。但對于早產(chǎn)兒、胃腸疾患者反而有良好的效果。因易消化，添加蔗糖使蛋白質(zhì)變性，甜煉乳的消化率有所改善，對酸的凝結(jié)性也有所改善。加熱處理主要破壞了VB1、VC，其它V影響不大。B：淡煉乳適合于嬰兒及病弱者飲用，若增補VB1、VC，其營養(yǎng)價值幾乎與新鮮牛乳相同。不易獲得鮮乳的地方可用之代替。淡煉乳經(jīng)高溫滅菌后具有以下特征：a易消化吸收：比普通牛乳易消化。形成了軟凝塊化，在人體內(nèi)

4、由胃酸或凝乳酶凝固的凝乳極為柔軟；脂肪經(jīng)均質(zhì)處理，脂肪球微細(xì)化更易于吸收。b降低了牛乳的芳香風(fēng)味。c VB1、VC損失大，長期飲用需強化VB VC VD(本來含量就少)。奶粉熱處理程度最強，蛋白質(zhì)易變性凝固，奶粉沖調(diào)時蛋白質(zhì)的分散狀態(tài)、脂肪的乳化狀態(tài)不能完全復(fù)原為鮮乳，沿用“溶解度”來表示其復(fù)原性。V的損失還低于淡煉乳，與甜煉乳差不多。3儲運性從乳制品縮小體積、減輕重量、節(jié)省包裝材料、運輸費用等方面：消毒牛乳：原狀；煉乳：只有原體積的40%，水分由86-87%27-28%；奶粉：水分由86-87%3%；思考題：1.試從保藏原理、保藏期限、營養(yǎng)特征及儲運性等方面比較消毒奶（或滅菌奶）、煉乳、奶粉

5、三大類產(chǎn)品有何不同。§4-2 乳品生產(chǎn)主過程一、預(yù)熱殺菌 乳制品預(yù)熱殺菌的主要目的在于殺死微生物、酶失活或獲得一些工藝特性；但熱處理也會帶來褐變、風(fēng)味變化、營養(yǎng)物質(zhì)損失、菌抑制劑失活和對凝乳力的損害等變化。（一）預(yù)熱殺菌的目的1.保證消費者的安全殺死如結(jié)核桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、李斯特菌等病原菌，及進(jìn)入乳中的潛在病原菌、腐敗菌，其中很多菌耐高溫。2.延長保質(zhì)期殺死腐敗菌及其芽胞，鈍化乳中天然存在的或由微生物分泌的酶。熱處理抑制了脂肪自身氧化帶來的化學(xué)變質(zhì)，“凝乳素”失活可避免迅速形成稀奶油。3.形成產(chǎn)品的特性（1）蒸發(fā)前加熱可提高煉乳殺菌期間的凝固穩(wěn)定性；（2）失活細(xì)菌抑制劑

6、如免疫球蛋白和乳過氧化氫酶系統(tǒng)來提高發(fā)酵劑菌的生長；（3）獲得酸奶的理想粘度；（4）促進(jìn)酸化過程中乳清蛋白和酪蛋白凝集。（二）加熱引起的變化1.物理化學(xué)變化乳中的的氣體可以在加熱期間除去,特別是O2的除去對加熱期間氧化反應(yīng)速度和隨后細(xì)菌增長速度有重要影響；膠體磷酸鹽增加，而Ca2+減少；產(chǎn)生乳糖同分異構(gòu)體如異構(gòu)化乳糖和乳糖的降解物，如乳酸等有機酸。酪蛋白中的磷酸根、磷脂會降解而無機磷增加；乳的pH值降低，滴定酸度增加，這些變化都依賴于條件的變化；大部分乳清蛋白變性由此導(dǎo)致不溶；許多酶被鈍化；蛋白質(zhì)與乳糖之間的美拉德反應(yīng)使得賴氨酸效價降低；蛋白中的二硫鍵斷裂，游離巰基的形成，致使氧化還原電勢的降

7、低；酪蛋白膠束發(fā)生聚集，最終會導(dǎo)致凝固；(11)脂肪球膜發(fā)生變化，如Cu2+含量變化；(12)甘油酯水解；(13)由脂肪形成內(nèi)酯和甲基酮；(14)一些維生素?fù)p失。2.加熱處理綜合變化加熱過程中乳起初變得稍白一些，隨著加熱強度的增加，顏色變?yōu)樽厣?；粘度增加；風(fēng)味改變；營養(yǎng)價值降低，如維生素?fù)p失、賴氨酸效價降低。某些微生物在熱處理過的乳中生長較快：其原因：因為細(xì)菌抑制劑如乳過氧化物酶和免疫球蛋白鈍化失活；產(chǎn)生的某些物質(zhì)促進(jìn)了一些菌生長，相反抑制另一些菌生長。濃縮乳的熱凝固和稠化趨勢會降低；凝乳能力降低；乳脂上浮趨勢降低；自動氧化趨勢降低；在均質(zhì)或復(fù)原過程形成的脂肪球表面層物質(zhì)組成受均質(zhì)前加熱強度的

8、影響，例如形成均質(zhì)團(tuán)的趨勢有所增加。3. 乳的熱凝固酪蛋白不像球蛋白那樣容易加熱變性。但在非常強烈的熱處理條件下，它能形成聚合，尤其在膠束內(nèi)部。酪蛋白在預(yù)熱殺菌過程中凝聚，當(dāng)凝聚大量出現(xiàn)時形成可見的凝膠體，出現(xiàn)這種現(xiàn)象所需時間被稱作熱凝固時間（HCT）。(1)影響乳熱凝固的因素初始pH值對熱凝固時間HCT有相當(dāng)大的影響，pH值越低，發(fā)生凝固的溫度越低。在溫度保持不變的條件下，凝結(jié)速率隨pH值的降低而增加；凝聚往往不可逆，即pH值增加不能使形成的凝聚再分散。pH 值降低的最初原因：磷酸鈣沉淀引起；進(jìn)一步降低的原因：乳糖產(chǎn)生甲酸。通常預(yù)熱殺菌很少產(chǎn)生熱凝固問題，但濃縮乳如煉乳在殺菌過程中會凝固。盡

9、管乳與煉乳在熱處理過程中大部分的反應(yīng)機制相同，但二者之間的結(jié)果有很大區(qū)別。原料奶沒經(jīng)預(yù)熱的煉乳中，乳清蛋白處于自然狀態(tài)，經(jīng)120加熱即開始變性并且在酸性范圍內(nèi)強烈聚合，因為乳清蛋白濃度高（濃縮），酪蛋白膠束與乳清蛋白形成膠體結(jié)合；預(yù)熱過的乳制成的煉乳中，乳清蛋白已經(jīng)變性并與酪蛋白膠束結(jié)合。預(yù)熱過程中不形成膠體化是因為乳清蛋白濃度太低；而煉乳中不形成膠化是因為乳清蛋白已經(jīng)變性了。(2)煉乳穩(wěn)定性與pH的關(guān)系pH值由6.2上升到6.5，穩(wěn)定性會隨之增加，因Ca2活性降低的緣故；在pH值7.6時，煉乳穩(wěn)定性降低的原因是由于酪蛋白膠粒酪蛋白脫落引起的，結(jié)果沒有酪蛋白的膠束對Ca2的敏感性增加，而煉乳中

10、鹽濃度比液態(tài)乳的要高，因此造成煉乳的不穩(wěn)定。（三）加熱強度加熱強度取決于加熱的持續(xù)時間和溫度1、預(yù)熱殺菌的工藝（1）預(yù)熱殺菌6069/1520s的處理。其目的殺死細(xì)菌，尤其是嗜冷菌。因為嗜冷菌能產(chǎn)生耐熱的脂酶和蛋白酶，這些酶可以使乳變質(zhì)。此加熱處理除了殺死許多活菌外，幾乎不引起乳的不可逆變化。（2）低溫巴氏殺菌63/30min或72/1520s的處理可鈍化乳中的堿性磷酸酶，殺死乳中所有的病原菌、酵母和霉菌以及大部分的細(xì)菌，而在乳中生長緩慢的某些種微生物不被殺死。一些酶被鈍化，乳的風(fēng)味改變很大，幾乎沒有乳清蛋白變性、冷凝聚，抑菌特性不受損害。（3）高溫巴氏殺菌（高溫短時法）7075/20min或

11、85/1520s的處理，發(fā)生很少的不可逆化學(xué)反應(yīng)：生產(chǎn)中采用更高溫度（100），使除芽胞外所有細(xì)菌生長體都被殺死；可破壞乳過氧化物酶的活性，大部分的酶都被鈍化，但乳蛋白酶（胞質(zhì)素）和某些細(xì)菌蛋白酶與脂酶不被鈍化或不完全被鈍化；大部分抑菌特性被破壞；部分乳清蛋白發(fā)生變性，產(chǎn)生明顯的蒸煮味；除了損失VC之外，營養(yǎng)價值沒有重大變化；脂肪自動氧化的穩(wěn)定性增加。高溫短時殺菌法（HTST）：100以下加熱殺菌法管式熱交換器、套管式熱交換器圓筒形外殼管式：牛乳在多根不銹鋼列管內(nèi)流動管外壁空間有加熱介質(zhì)流動套管式：螺旋式套管裝在加熱及冷卻圓筒內(nèi)牛乳在套管間流動內(nèi)管的內(nèi)部及外管的外部均有加熱或冷卻介質(zhì)流過特點：

12、A：小型化，生產(chǎn)能力小;B：管壁易結(jié)垢、焦化；C：清洗不方便，不能實現(xiàn)設(shè)備原地?zé)o拆卸循環(huán)清洗（CIP）片式熱交換器：不銹鋼薄片(波紋板)疊合夾緊組成，分預(yù)熱加熱保溫冷卻四個階段。各階段由分段板（隔板）分開，加熱或冷卻介質(zhì)在相鄰的兩個片間空隙中以相反方向流動。預(yù)熱和預(yù)冷卻時，由冷熱牛乳自身進(jìn)行熱交換。其特點：占地面積?。贿B續(xù)式短時間殺菌，效率高；CIP清洗，不必拆卸，直接用酸、堿液就地循環(huán)清洗；節(jié)省熱源，無污染，勞動效率高。（4）超高溫瞬間殺菌法（UHT） 定義選自乳品超高溫殺菌和無菌包裝徐守淵著，原浙大農(nóng)學(xué)院農(nóng)化系，現(xiàn)在美國約翰拿食品公司總化學(xué)師，1969年出版英文版，1986年2月出版中文版

13、。超高溫殺菌法：指一種工藝，標(biāo)準(zhǔn)溫度135-150、時間2-8秒的處理。滅菌奶：滿足“無活的微生物”及“用密封容器銷售”兩條的牛乳。超高溫殺菌法（滅菌）的工藝原理巴氏殺菌可殺死所有的致病菌，且原料乳的大部分物理和化學(xué)性質(zhì)如色澤、風(fēng)味也基本保持不變。若溫度上升，微生物致死率上升，且物理變化、化學(xué)變化的速率也上升，但兩者的增長速率不相等。普通細(xì)菌孢子Q10=20(平均值)例：嗜熱脂肪芽孢桿菌孢子Q1011枯草桿菌孢子Q1030乳的褐變（最普遍是蛋白質(zhì)與還原糖相互作用產(chǎn)生黑色素）：其褐變程度可間接地通過測量帶色牛乳對光線的反射來確定Q103 T每上升10，殺菌效率上升：褐變速率上升11：3或快3.6

14、7倍20：3或快6.67倍T135，兩者比值未發(fā)生顯著變化T140，殺菌速率比褐變速率增長要快2000倍T150，殺菌速率比褐變速率增長要快5000倍因此：采用T135的熱處理可得到顏色變化很小的滅菌產(chǎn)品，以此法殺菌的牛乳顏色不比高溫短時殺菌的黑。 T、t，是確保殺菌效果、減輕牛乳不良顏色變化的最可靠的途徑。超高溫殺菌所依據(jù)的基本原理：牛乳在135-150超高溫處理幾秒，就有可能獲得事實上沒有存活的細(xì)菌或很少有抵抗力的孢子以及比傳統(tǒng)高溫短時殺菌更少不良色澤的牛乳制品。牛乳高溫處理過程中的變化還有：產(chǎn)生焦煮味、乳清蛋白變性、熱敏性維生素的破壞、酶復(fù)活等，這些變化的速度或方式或多或少地與褐變現(xiàn)象有

15、些相似。超高溫滅菌方法A 直接加熱法a噴射式：蒸汽噴入牛乳中，Alfa-Laval/Delaval兩公司真空瞬時加熱殺菌裝置(Vacu-Therm Instant Sterilizer)簡稱VTIS，由阿法拉伐和德拉伐公司聯(lián)合研制。采用把蒸汽噴射到牛乳中，使乳T迅速上升至140左右，隨后通過真空罐瞬間冷卻到80的方法。原料乳預(yù)熱到75離心泵抽送至噴射器1秒的時間內(nèi)牛乳即由噴入的蒸汽加熱至140（一部分蒸汽冷凝，其潛熱傳遞給牛奶T瞬間）原料乳通過保溫管保持4-8秒轉(zhuǎn)向閥進(jìn)入真空罐（因牛乳的壓力突然下降，體積迅速增大，T瞬間下降至77）無菌泵抽至無菌均質(zhì)機200kg/cm2無菌乳冷卻器冷卻至20。

16、蒸汽噴射器：純不銹鋼制造，外形是不對稱的T形三通，內(nèi)管管壁四周加工了許多d<1mm的細(xì)孔，蒸汽就是通過這些細(xì)孔并與牛乳流動方向成直角的方位強制噴射至牛乳中。噴射過程中：牛乳的壓力保持4.0kg/cm2，蒸汽壓力4.8-5kg/cm2；蒸汽純度要求很高，可通過離心式過濾器除去蒸汽中可能存在的固體顆粒。直接蒸汽噴射殺菌裝置（Uperization）50-60 年代由瑞士索耳塞Sulzer兄弟公司、阿爾皮拉Alpura公司生產(chǎn)，現(xiàn)生產(chǎn)銷售由英國APV公司接管。P410圖517工藝流程說明：原料乳用乳泵(2)從生乳罐(1)中抽出經(jīng)預(yù)熱器(3)進(jìn)入預(yù)熱器乳T7580用奶泵抽出至噴射加熱器(7)（在

17、該處向牛乳內(nèi)噴入P10kg/cm2的蒸汽，瞬間T至150，保溫管中保持0.75秒）閃蒸進(jìn)入減壓容器(8)（又叫真空罐、膨脹罐），乳溫急劇冷卻至77熱廢氣進(jìn)入預(yù)熱器；殺菌過的乳收集在真空罐底部（一定的液位）滅菌乳用無菌泵(10)送至無菌均質(zhì)機(11)在無菌冷卻器中進(jìn)一步冷卻直通無菌裝罐機幾個主要系統(tǒng)：無菌系統(tǒng)：無菌泵、無菌均質(zhì)機、無菌冷卻器、無菌裝罐機，用生蒸汽密封所有通道，以保證無菌狀態(tài)；蒸汽處理系統(tǒng)：進(jìn)入(7)之前的工序，要得到高純度的蒸汽，必須除去可能存在的固體顆粒和溶解的鹽類。蒸汽源蒸汽閥蒸汽離心過濾器蒸汽保護(hù)器超壓溫度控制器進(jìn)入噴射加熱器（7）水處理系統(tǒng)：氯罐、滅菌水罐 向牛奶中噴射的

18、蒸汽量真空罐排出的二次蒸汽(熱廢汽)量：通過冷凝器（14）及真空泵（16）使真空罐的壓力始終保持固定值，噴入牛乳中的蒸汽全部在真空罐汽化時除去，同時也帶走乳中的臭味。UHT( Aseptic Aero-Vacu)美國Cherry-Burrell公司，大氣真空噴射裝置Aero-Vacu Injection systemb注入式牛乳注入蒸汽中噴射式是把蒸汽噴射至牛乳中，注入式是把牛乳注入到過熱蒸汽加熱器中，由蒸汽瞬間加熱到殺菌T，然后在真空罐中通過膨脹實現(xiàn)驟冷。以Pararisation system帕拉萊斯托爾裝置、Laguilharre system拉去奧爾裝置為代表，P410圖5-1-8 為

19、例：生牛奶由兩臺預(yù)熱器、加熱到75(預(yù)熱器利用真空閃蒸罐的熱廢汽加熱，預(yù)熱器利用低壓蒸汽)注入145的過熱蒸汽殺菌器4（牛乳液滴一經(jīng)濺落至容器底部，即被瞬間加熱至145）壓入閃蒸罐5驟冷至75(牛乳在閃蒸罐排出的水分正好等于殺菌器中加入牛乳的水蒸汽)無菌泵抽至無菌均質(zhì)機冷卻器無菌貯槽無菌罐裝過熱蒸汽殺菌器(注入式加熱器)：l 不銹鋼的圓筒形蒸汽直接加熱容器。蒸汽在容器中部加入，其內(nèi)安裝兩臺控制蒸汽的傳感器：一臺接近加熱器底部，另一臺裝在保溫管中部；l 原料乳或制品則從容器上方經(jīng)一管道從上而下進(jìn)入加熱器，最后到達(dá)分配器，分散成“自由下落”的薄霧狀細(xì)乳滴。l 加熱器內(nèi)裝有一只空氣調(diào)節(jié)閥，隨著液面升

20、高，該閥可讓少量已過濾的加壓空氣進(jìn)入。通過調(diào)節(jié)P蒸汽與P空氣，準(zhǔn)確控制加熱的T、t（145/2-4s）。B 間接加熱法熱量由介質(zhì)熱交換器器壁制品a板式熱交換器：1950年由英APV公司推出(P411圖5-1-9 APV-Ultramatic)工作原理：與板式高溫短時殺菌熱交換器相似，不同之處是其所配備的板框橡膠墊圈、圈環(huán)橡膠墊圈要耐高溫高壓(T136-138，P2.8-3kg/cm2)。使用時易出現(xiàn)的問題：換熱片表面形成大量的乳固體沉淀物，裝置不得不經(jīng)常停車清洗，使運行周期大為縮短。改進(jìn)辦法：換熱器之前加一臺保溫槽(沉積器)；或在系統(tǒng)中安裝兩臺換熱器，輪換使用。b管式加熱器：P411圖5-1-

21、10所示為斯托克型管式超高溫滅菌裝置，由荷蘭著名的斯托克阿姆斯特丹公司研制。流程說明：用離心泵將牛乳從平衡槽抽出送至高壓泵經(jīng)預(yù)熱器、第一道均質(zhì)機(T至65)經(jīng)熱交換器(乳溫至120)經(jīng)加熱滅菌器(T至135以上)進(jìn)入換熱器的冷卻段(T65)、第二道均質(zhì)機冷卻器(T15)冷卻器12(冰水冷卻至5)無菌灌裝系統(tǒng)或無菌貯槽。系統(tǒng)特點：l 加熱滅菌器、熱交換器、冷卻器、保溫器均以無縫不銹鋼環(huán)形管制成，沒有密封墊圈和死角，可承受很高的壓力，牛乳在內(nèi)管流動，蒸汽、冷水、冰水在外管的環(huán)狀空間內(nèi)逆向流動。、皆為環(huán)形管。l 高壓泵是系統(tǒng)中唯一具有強大功率的乳泵，其作用之一是擔(dān)負(fù)物料管路輸送任務(wù)；之二為驅(qū)動兩道均

22、質(zhì)機、。l 強烈的湍流保證了制品的均勻處理和較長的運行周期。二、乳的均質(zhì)（一）均質(zhì)目的1. 防止脂肪上浮或其它成分沉淀而造成的分層脂肪球的大小應(yīng)被大幅度地降低到1m；均質(zhì)能減少酪蛋白在酸性條件下的凝膠沉淀。2.提高微粒聚集物的穩(wěn)定性微粒聚沉尤其在稀奶油層中易發(fā)生，經(jīng)均質(zhì)過的制品中形成的微粒聚沉非常緩慢，防止微粒聚沉是均質(zhì)的最重要的目的；3. 獲得所需求的流變性質(zhì)均質(zhì)塊的形成極大地增加了稀奶油的粘度；經(jīng)均質(zhì)的酸奶比未均質(zhì)的酸奶的粘度高；因被酪蛋白覆蓋的脂肪球參與酪蛋白膠束的凝聚。4. 還原乳制品均質(zhì)可以使乳成分在溶液中分散，然而均質(zhì)機不是乳化設(shè)備，因此，涉及的混合物應(yīng)首先預(yù)乳化，如嚴(yán)格進(jìn)行攪拌，

23、形成不完全乳化體系后再均質(zhì)。（二）穩(wěn)定脂肪的均質(zhì)原理1均質(zhì)機及工作原理 主要組件：高壓泵和均質(zhì)閥；操作原理：是在一個適合的均質(zhì)壓力下，料液通過窄小的均質(zhì)閥而獲得很高的速度，這導(dǎo)致了劇烈的湍流，形成的小渦流中產(chǎn)生了較高的料液流速梯度，引起壓力波動，這會打散許多顆粒，尤其是液滴。均質(zhì)后的脂肪球的狀態(tài)：脂肪形成細(xì)小的球體，新形成的表面膜主要由膠體酪蛋白和乳清蛋白質(zhì)組成，其中一些酪蛋白膠束存在于膠束內(nèi)，而大多數(shù)或多或少延伸出來形成膠束斷層或次級膠束層。均質(zhì)后脂肪球的大部分表面被酪蛋白覆蓋（大約90%，還原乳中100%），使脂肪球具有象酪蛋白膠束一樣的性質(zhì)。任何使酪蛋白膠束凝聚的反應(yīng)因素如凝乳、酸化或高

24、溫加熱都將使均質(zhì)后脂肪球凝集。2均質(zhì)團(tuán)現(xiàn)象(1) 均質(zhì)團(tuán)概念在顯微鏡下可看到均質(zhì)的稀奶油中有大量的脂肪球聚集物，含有大約10個脂肪球而非單一的脂肪球，即所謂均質(zhì)團(tuán)。因為均質(zhì)團(tuán)間隙含有液體使稀奶油中顆的有效體積增加，因此增加了它的粘度。（2）均質(zhì)團(tuán)成因及影響因素均質(zhì)過程中當(dāng)部分裸露的脂肪球與其它已經(jīng)覆蛋白膠束的脂肪球相碰時，酪蛋白膠束也能附著在裸露的脂肪球表面。兩個脂肪球由酪蛋白膠束這個“橋”連接著，從而形成均質(zhì)團(tuán)，該團(tuán)塊會很快被隨后的湍流旋渦打散。如蛋白質(zhì)太少以至不能完全覆蓋在新形成的脂肪表面，部分裸露脂肪球恰好在均質(zhì)機的閥縫之外會形成均質(zhì)團(tuán)，在那里動力太小以致不能再次打散。高脂肪含量、低蛋白

25、含量、高均質(zhì)壓力及表面蛋白相對過剩、均質(zhì)溫度低、強烈預(yù)熱等促進(jìn)了均質(zhì)團(tuán)的形成。實際操作中，稀奶油的脂肪含量小于9%時，均質(zhì)團(tuán)塊不產(chǎn)生；脂肪高于18%的稀奶油通常產(chǎn)生均質(zhì)團(tuán)；脂肪含量9%18%范圍內(nèi)，產(chǎn)生的團(tuán)塊主要與均質(zhì)壓力和溫度有關(guān)。（3）二段均質(zhì)機：第一段：均質(zhì)壓力大（占總均質(zhì)壓力的2/3），形成的湍流強度高是為打破脂肪球；第二段：均質(zhì) 壓力小（占總均質(zhì)壓的1/3），形成的湍流強度很小不足以打破脂肪球，但可打破第一段均質(zhì)形成的均質(zhì)團(tuán)塊。(三) 均質(zhì)效果及測定1.均質(zhì)效果與均質(zhì)壓力的關(guān)系均質(zhì)后乳脂肪球的大小受均質(zhì)壓力影響，并有不同分布（圖4-3）。2.均質(zhì)效果測定(1)均質(zhì)指數(shù)表示：奶樣在4和

26、6的溫度下保持48h，然后測定上層(容量的110)和下層(容量的910)的含脂率。上層與下層含脂率的百分比差數(shù)，除以上層含脂率數(shù)即為均質(zhì)指數(shù)。如上層含脂率為33，下層為3.0均質(zhì)指數(shù)將為：均質(zhì)奶的均質(zhì)指數(shù)：110的范圍(2) 顯微鏡、離心、靜置等方法：其中顯微鏡檢查較簡便（四）均質(zhì)對乳的影響1.含有解脂酶的均質(zhì)乳乳脂肪分解增強；現(xiàn)象：均質(zhì)后原料乳幾分鐘內(nèi)就可酸?。辉颍航庵改軡B透至因均質(zhì)而形成的乳脂肪球膜中，但不能滲透至天然乳脂肪球膜中；措施：避免均質(zhì)生牛奶或均質(zhì)后的乳迅速巴氏殺菌，滅活解脂酶；避免均質(zhì)乳與原料乳混合，以防原料乳中的解脂酶對均質(zhì)乳中脂肪的分解。2. 均質(zhì)后原料乳工藝特性的改變

27、：l 顏色變白；l 起泡性增強，易形成泡沫；l 脂肪易自然氧化；l 脂肪球失去冷卻條件下的凝固能力。3. 部分均質(zhì)工藝為節(jié)約能源和設(shè)備投入，可采用部分均質(zhì)（均質(zhì)機昂貴且耗能），即原料乳先被分成脫脂乳和稀奶油，只均質(zhì)稀奶油，稀奶油被均質(zhì)后再與分離出的脫脂乳混合。三、濃縮 是使乳中水分蒸發(fā)以提高乳固體含量使其達(dá)到所要求濃度的過程，乳品工業(yè)中普遍采用真空濃縮方法。（一）真空濃縮的特點及應(yīng)用1.真空濃縮的特點:水分蒸發(fā)通常在減壓下進(jìn)行，低溫沸騰避免加熱造成的損失；水分蒸發(fā)過程中，一些揮發(fā)性物質(zhì)尤其是溶解氣體也同時除去蒸發(fā)濃縮減小乳制品的體積并提高保藏性。2. 真空濃縮在乳品工業(yè)中的應(yīng)用：直接生產(chǎn)濃縮產(chǎn)

28、品，如淡煉乳、甜煉乳、濃縮酸奶等；干燥乳制品的生產(chǎn)步驟，真空濃縮比干燥除水節(jié)約能源和節(jié)省冷卻用水；濃縮的必要性：針對奶粉生產(chǎn)而言，濃縮排除了原料乳中70%的水分。l 能源消耗低：Qs(蒸汽量/蒸發(fā)kg水分) S K濃縮 1.1-0.035kg 10-20M2 1500-2000噴霧干燥 2.5-3.0kg 100M2 很小l 成品質(zhì)量好：色 澤 顆 粒 狀 態(tài)未經(jīng)濃縮的奶粉粒子： 灰白 細(xì)微、沖調(diào)性差經(jīng)濃縮的奶粉粒子： 白里泛青、悅眼 致密、堅實、密度大經(jīng)濃縮的奶粉顆粒內(nèi)的氣泡大大，包裝費用，脂肪氧化，保藏性。噴霧干燥每蒸發(fā)1kg水需消耗蒸汽34kg；單效真空蒸發(fā)器中消耗蒸汽1.1kg；雙效真

29、空蒸發(fā)器中消耗蒸汽0.4kg；蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸汽還可作為下一效的熱源。通過濃縮結(jié)晶從乳清中生產(chǎn)乳糖（-乳糖水合物）。（二）真空濃縮原理和條件具備條件：1. 不斷供給熱量，維持牛乳的沸騰，使水分汽化；2. 迅速排除二次蒸汽。（三）濃縮引起的變化1. 溶解物的濃縮引起結(jié)晶2.濃縮程度用濃縮比Q表示，即濃縮產(chǎn)物中的干物質(zhì)含量對原物質(zhì)中干物質(zhì)含量的比值。濃縮后干物質(zhì)質(zhì)量是濃縮前干物質(zhì)質(zhì)量的1/Q。濃縮過程中，一些物質(zhì)可能成過飽和狀態(tài)，并可能結(jié)晶產(chǎn)生沉淀。例如乳中的磷酸鈣 濃縮時出現(xiàn)飽和狀態(tài)；室溫下當(dāng)Q2.8時乳糖呈飽和狀態(tài)；2. 濃縮乳制品的特性變化及控制（1）高濃度煉乳的稠化；（1）濃縮乳粘度是蒸發(fā)過

30、程中的重要參數(shù)，其粘度的增加超過干物質(zhì)含量增加的比例。濃縮度通常用密度或折射指數(shù)n來檢測，這些參數(shù)可在濃縮過程中連續(xù)測定。（2）高濃度煉乳易發(fā)生美拉德反應(yīng)；（3）產(chǎn)品高度濃縮時，溫度高、溫差大、液體流動速度慢則易發(fā)生結(jié)垢；l 預(yù)熱可明顯減小在高溫段處的結(jié)垢；如Q高的濃縮乳清，過飽和鹽在加熱器表面沉積會產(chǎn)生相當(dāng)多的乳垢，可通過將一部分濃縮乳清在進(jìn)一步濃縮前保留在設(shè)備外一段時間（大約2h）來克服。l 設(shè)備的結(jié)構(gòu)影響結(jié)垢速度和清洗的難易，清洗成本隨設(shè)備加熱面積增加而增加，隨多效蒸發(fā)器效數(shù)的增加而增加。（4）濃縮過程中耐熱細(xì)菌的生長；如嗜熱脂肪芽胞桿菌巴氏殺菌后仍存活，能在較高溫度下生長，末效濃縮過程

31、中尤為突出。加工過程必須衛(wèi)生，連續(xù)工作20h后，設(shè)備須清洗消毒。（5）低溫時脫脂乳易產(chǎn)生泡沫；采用適宜的機械如降膜蒸發(fā)器減少泡沬產(chǎn)生（6）濃縮過程中一些揮發(fā)性物質(zhì)和溶解氣體同時被除去；（四）濃縮設(shè)備1. 盤管式真空濃縮鍋：可實現(xiàn)濃縮后期加糖的操作2. 外熱式蒸發(fā)器：3. 液膜式蒸發(fā)器：升膜式蒸發(fā)器；降膜式蒸發(fā)器(五)濃縮終點的確定：1. 連續(xù)蒸發(fā)器：自動控制，到達(dá)一定濃度后正常、連續(xù)地出料。2. 間歇式蒸發(fā)器：逐鍋測定經(jīng)驗法：從蒸發(fā)室的視孔觀察其一：接近濃縮終點時，乳粘度，沸騰狀態(tài)滯緩，微細(xì)的氣泡集中在中心，濃奶表面稍呈光澤。其二：濺落在視孔玻璃上的乳液的下落速度。 取樣測定：比重、密度、粘度

32、、折射率，一般用波美比重計測定。2.不同產(chǎn)品的濃縮終點濃縮后乳溫約4750，不同產(chǎn)品的濃縮終點：（1）全脂乳粉為11.513oBe，相應(yīng)乳固體含量為38%42%；（2）脫脂乳粉為2022oBe，相應(yīng)乳固體含量為35%40%；（3）全脂甜乳粉為1520oBe，相應(yīng)乳固體含量為45%50%；（4）大顆粒奶粉可相應(yīng)提高濃度。四、噴霧干燥干燥是通過水分蒸發(fā)使物質(zhì)變成固體狀的過程。干燥通常用來生產(chǎn)易保存、加水后可還原其性質(zhì)（與原始狀態(tài)相似）的食品。普遍用于處理水分含量高的原料如牛乳、脫脂乳、乳清、奶油、冰淇淋混合料、蛋白質(zhì)濃縮物、嬰兒食品等；水分蒸發(fā)能量消耗大，費用很高，原料干燥前應(yīng)先通過蒸發(fā)或反滲透使

33、水分減少到相當(dāng)?shù)偷某潭?。干燥過程中的主要技術(shù)問題：防止干燥過程中的不良反應(yīng)，如導(dǎo)致蛋白質(zhì)不溶解的反應(yīng)、褐變等，在適宜溫度迅速使水分從20%降到8%。水的有效擴(kuò)散系數(shù)和干燥速度隨水分含量降低和溫度降低而降低，要使液體干燥加快的話必須將其霧化。液體干燥方法：滾筒式干燥 、發(fā)泡干燥、冷凍干燥，但最常用的是噴霧干燥。濃奶泵入噴霧干燥塔可分為3個連續(xù)過程：（1）將濃縮乳霧化成液滴；（2）液滴與熱空氣流接觸，水分迅速蒸發(fā)；干燥過程大約25s，因微小液滴中水分不斷蒸發(fā)，乳粉的溫度不75。（3）將乳粉顆粒與熱空氣分開。干燥的乳粉顆粒含水2.5%左右，從塔底排出；而熱空氣經(jīng)旋風(fēng)分離器或袋濾器分離所攜帶的乳粉顆粒

34、后，排入大氣或進(jìn)入空氣加熱室再利用。(一) 噴霧干燥原理：1.原理： 采用機械力量，通過霧化器將濃乳噴成霧狀乳滴，增大表面積，使水分在瞬間(10-15秒)蒸發(fā)。霧化：將濃乳通過霧化器，使之被分散成霧狀乳滴，極大地增加了蒸發(fā)表面積；將容積為1cm3的立方體霧化后的霧滴個數(shù)與表面積見下表：大小個數(shù)1個的表面積cm2 全表面積cm2邊長1cm的立方體166直徑1mm的球體1.91×1023.14×10-26×10直徑100微米的球 1.91×1063.14×10-4 6×102直徑1微米的球體 1.91×1012 3.14

35、5;10-8 6×104干燥：濃乳霧滴在干燥室與熱風(fēng)接觸，其表面水分在0.01-0.04s內(nèi)瞬間蒸發(fā)完畢，整個過程僅需15-30s。霧滴被干燥成粉粒落入干燥室底部；水分以蒸汽的形式被熱風(fēng)帶走；噴霧：手段，先行步驟與必要條件干燥：目的(二) 霧化機理：1.壓力霧化霧化器(噴槍)的形式：渦旋室型(噴嘴孔徑0.71.5mm) 離心型：具有螺旋或斜槽狀的流乳溝（4溝或6溝) 當(dāng)濃縮乳經(jīng)高壓泵送到噴槍時：渦旋室型：濃乳對渦旋室以切線或接近切線的角度呈旋轉(zhuǎn)流進(jìn)入離心型：濃乳通過任意角度的芯溝送入旋轉(zhuǎn)室此時，濃乳的部分靜壓能轉(zhuǎn)化為動能，濃乳產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。據(jù)自由旋渦動量矩守恒定律：旋轉(zhuǎn)速度V反比于旋

36、渦半徑r。即有：愈靠近軸心，r愈小，v愈大，靜壓強愈小，在軸心形成空氣芯(壓力等于大氣壓的空氣旋流)，而濃乳則成為繞空氣芯旋轉(zhuǎn)的環(huán)形薄膜從噴嘴噴出，液膜伸長變薄并拉成細(xì)絲，最后細(xì)絲斷裂為乳滴，由乳滴群形成了空心圓錐形的噴矩。充實圓錐噴霧：軸心液滴多，圓錐中心的液滴群分散不良，被高濕度的霧氣長時間包圍，干燥時間延長，干燥均勻度下降；中空圓錐噴霧：旋轉(zhuǎn)力愈大，噴霧角與空氣芯也愈大，液滴群在圓錐周圍分布多，干燥迅速。乳滴大小的估算：平均直徑（桐榮實驗式）P434-4352.離心霧化 濃乳由高速旋轉(zhuǎn)(6000-30000rpm)的離心盤甩出時，受到兩種力的作用：由空氣與乳液之間的相對速度產(chǎn)生的摩擦力速

37、度霧化由離心盤旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力離心霧化 當(dāng)流量大，轉(zhuǎn)速高時：以速度霧化為主，離心力只給濃縮乳加速，霧化乳滴的直徑與轉(zhuǎn)速的0.6-0.83次方成反比；當(dāng)流量小，轉(zhuǎn)速低時：以離心霧化為主，摩擦力對霧化的影響很小，霧化乳滴的直徑與轉(zhuǎn)速成反比。實際上，兩種霧化同時存在，很難嚴(yán)格區(qū)分，工業(yè)上大都采用速度霧化。離心霧化器的種類：噴槍式和籃式P435圖5-1-25影響乳滴大小及均勻性的因素：乳滴大小可用經(jīng)驗公式計算：P435無振動旋轉(zhuǎn)；離心盤的轉(zhuǎn)速要高：80-200m/s(圓周速度)，通常60m/s；平滑的溝槽、葉片表面；進(jìn)料量穩(wěn)定、均勻；濃奶均勻濕潤葉片表面；向葉輪均勻供液。3.壓力噴霧與離心噴霧工藝性能

38、比較：（三）干燥1.熱風(fēng)干燥機理:噴霧干燥的預(yù)熱階段：短暫不計恒率階段：幾分之一秒或幾十分之一秒降率階段：10-15秒干燥過程快速的原因：細(xì)分散使表面積大大以順流噴霧干燥為例分析：oa：預(yù)熱階段，短暫不計，物料T=濃縮Tab：恒率干燥階段，乳滴的水分蒸發(fā)在表面進(jìn)行乳滴內(nèi)部水分?jǐn)U散速率V內(nèi)»V表表面水分蒸發(fā)速度乳滴溫度tM=(周圍熱空氣的濕球溫度)干燥速度取決于T T=t-tM t:熱空氣的干球溫度b： 臨界點(tM, 臨界水分)恒率和降率的分界點be：降率干燥階段：V內(nèi)<V表 ，乳滴微粒表面水分不再保持飽和狀態(tài)，蒸發(fā)發(fā)生在乳滴內(nèi)部的某一界面上，微粒表面呈塑性狀態(tài)，使乳滴干燥形成

39、中空的乳粉顆粒，結(jié)合水只能部分排除，W乳粉=WP(平衡水分)，干燥后期tM=廢氣溫度。注意：干燥過程中，隨著水分粘度表面張力乳滴表面呈硬殼(硬化)，如果此時：乳滴表面T不高：水蒸汽易沖出表面而干燥，奶粉顆粒疏松，復(fù)水性好；乳滴表面T高：硬化嚴(yán)重，殘留在乳滴內(nèi)的水汽及空氣難于排除，蛋白質(zhì)易變性(溶解度)，粉粒的收縮產(chǎn)生阻礙，無定形乳糖變硬。 干燥后期熱空氣T要嚴(yán)格控制，不能太高。2. 兩段或多段干燥機（1）工藝過程在干燥塔內(nèi)，先將乳滴中絕大部分的水分瞬間除去（恒率干燥階段），當(dāng)水分降至5%-8%時，由干燥塔卸出，進(jìn)入流化床（降率干燥階段）二次干燥至含水量3%。（2）特點A：可減小干燥塔容積，特別

40、是降低塔高，節(jié)約基本建設(shè)費用和運轉(zhuǎn)費用；B：提高熱效率，降低熱處理的強度；可提高進(jìn)風(fēng)溫度，因乳粉顆粒在塔內(nèi)的時間縮短，僅幾秒鐘；而流化床干燥進(jìn)風(fēng)溫度相對較低 130，雖乳粉顆粒停留時間要幾分鐘，但熱空氣消耗還是減少。C：流化床的附聚簡單加入一個冷卻部分，流化床也能用于粉粒附聚，附聚冷水中分散性差的細(xì)粉來常生產(chǎn)大顆粒乳粉。在流化床中奶粉顆粒之間相互碰撞，如果粉末足夠粘即有足夠的含水量，就會發(fā)生附聚。思考題：1、試述原料乳預(yù)熱殺菌的目的，預(yù)熱殺菌時發(fā)生了哪些變化？2、預(yù)熱殺菌工藝有哪幾類？試述超高溫滅菌的工藝原理，舉例分析超高溫滅菌實現(xiàn)瞬時升降溫的原因。3、試述均質(zhì)的目的，均質(zhì)對乳有何影響？試述均

41、質(zhì)團(tuán)的成因及影響因素。4、試述奶粉生產(chǎn)中濃縮的必要性，濃縮過程中乳發(fā)生了哪些變化？怎樣確定乳的濃縮終點？5、試述壓力霧化和離心霧化的機理。6、試述奶粉熱風(fēng)干燥的機理，什么是兩段或多段干燥機，有何特點？§3-3 奶粉生產(chǎn)工藝一、 普通全脂奶粉生產(chǎn)工藝主要從奶粉的理化性質(zhì)與工藝過程的關(guān)系來進(jìn)行分析、控制：1. 奶粉的密度：受噴霧方式，濃乳濃度、溫度、粘度，熱空氣T等的影響。2. 奶粉的水分及其控制：受干燥室的排風(fēng)T和排風(fēng)相對濕度j的控制。3. 奶粉的色澤：受原料乳的質(zhì)量(加堿)、高溫長時間處理、成品水分(>5%)、 貯藏T(37)的影響而出現(xiàn)深黃色、褐色。4. 奶粉的溶解度：通常指

42、奶粉的最終溶解度溶解度1不溶物干燥后重量W/樣品重W0 (1-B%)×100%B-樣品中水分百分?jǐn)?shù)定量稱取樣品，加水溶解；離心管保溫5分/30，震搖3分鐘,置離心機中以2850rpm離心10分鐘傾去上層清液,重復(fù)上述過程,將不溶物用少量水洗入已恒重的稱量皿中100水浴蒸干水分100烘箱中烘干至恒重得W溶解度:表示乳粉用水沖調(diào)時復(fù)原性能是否良好的指標(biāo),借以反映原料乳的質(zhì)量及其在熱處理過程中蛋白質(zhì)變性的程度。影響奶粉溶解度的因素:原乳的質(zhì)量,制造方法和工藝,貯藏時間和條件。溶解度與蛋白質(zhì)的存在狀態(tài)有關(guān):不溶性沉淀主要是酪蛋白吸附了磷酸三鈣,形成了變性的酪蛋白酸鈣粒子；全脂奶粉中的脂肪和蛋

43、白質(zhì)有時會形成脂肪-蛋白質(zhì)的絡(luò)合物。5. 奶粉的顆粒與沖調(diào)性能(亦稱速溶度)速溶度:表示奶粉的溶解度，它隨奶粉顆粒平均直徑的增大而提高。6. 乳糖的狀態(tài)：乳糖呈非結(jié)晶的玻璃態(tài)(a-:b-=1:1.5), 與乳粉的吸濕性有關(guān)，有很強的吸濕性，乳糖吸水®結(jié)晶乳糖。7.奶粉中脂肪的狀態(tài):由于均質(zhì)脂肪球比原料乳中的小(壓力噴霧1-2mm,離心噴霧1-3mm)控制游離脂肪酸含量<(0.5-1.0%)TS，凡游離脂肪酸高,則容易凝集于奶粉顆粒表面,易氧化變質(zhì)而不耐藏,通常采取的控制措施為：A 濃乳均質(zhì)，使之適當(dāng)降低；B 奶粉出粉及時并迅速冷卻至20以下；C 乳糖吸濕過多，游離脂肪酸含量；D

44、 水分>8.5-9.0%,有促進(jìn)脂肪游離的傾向。 二速溶奶粉生產(chǎn)工藝（脫脂、全脂速溶奶粉）速溶奶粉的優(yōu)點:1. 迅速溶解，即使冷水中也速溶；2. 顆粒粗大均勻,干粉不易飛揚,食品工業(yè)中使用方便；3. 乳糖為結(jié)晶的a-乳糖狀態(tài),不易吸濕結(jié)塊。速溶奶粉的缺點:1. 表觀密度低,比容較大,水分含量較高；2. 脫脂速溶奶粉易產(chǎn)生燜煮味和褐變等。（一）全脂速溶奶粉生產(chǎn)工藝全脂奶粉中含有26%的脂肪,奶粉顆粒的可濕性差(在水中不易潤濕),通常采用附聚-噴涂卵磷酯工藝。1.與速溶有關(guān)的主要物理性質(zhì):食品機械1998.4 P252.工藝原理（兩個關(guān)健生產(chǎn)環(huán)節(jié)）：制備附聚良好的全脂乳粉,其顆粒大小,提高顆粒的均勻度,改善奶粉的下沉性（即提高沉降性）；涂布卵磷酯，改善奶粉顆