乳品工艺课件4奶粉

第十章第十章 乳乳 粉粉 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。定义：一、一、乳粉的乳粉的种类种类及其化学组成及其化学组成 1 1种类种类 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 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20032332926025006639027000887552000260065154682650368913191900130013423588380047847240*5400560017864784605780366440320291780016155017017155注*包括蔗糖、麦精及糊精二、乳粉的一般生产二、乳粉的一般生产工艺工艺 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（一）原料乳的验收及预处理 见第四、第五章相关内容。（二）配料（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。水粉混合器杀 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6 0-6 5 /3 0 m in7 0-7 2 /1 5-2 0 m in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8 5-8 7 /1 5 s9 4 /2 4 s杀 菌 效 果 好板 式、列 管 式 杀 菌 器超 高 温 瞬 时 灭 菌 法1 2 0-1 4 0 /2-4 s杀 菌 效 果 最 好板 式、列 管 式 蒸 汽 直 接喷 射 式 杀 菌 器（三）均质（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1421MPa,温度控制在60为宜。二级均质时,第一级均质压力为1421Mpa,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（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板式热交换器中液体流动和热传递的原理（五）真空浓缩（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。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(m m)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 1961.1.真空浓缩条件真空浓缩条件(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218kPa，温度为5060。单效蒸发时间为40min，多效是连续进行的。(3)影响浓缩的因素 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。蒸汽的温度与物料间的温差。温差越大,蒸发速度越快。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。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。2.2.浓缩终点的确定浓缩终点的确定 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4750，不同的产品浓缩程度（1）全脂乳粉为11.513oBe,相应乳固体含量为38%42%；（2）脱脂乳粉为2022oBe,相应乳固体含量为35%40%；（3）全脂甜乳粉为1520oBe,相应乳固体含量为45%50%；大颗粒奶粉可相应提高浓度。项 目全 脂 乳 粉 全 脂 加 糖 乳 粉浓 乳 浓 度(0B e)浓 乳 干 物 质 含 量（%）浓 乳 温 度()转 盘 转 速(r p m)转 盘 数 量(只)进 风 温 度()干 燥 温 度()排 风 温 度()1 3-1 54 5-5 04 5-5 55 0 0 0-2 0 0 0 012 0 0 上 下9 0 上 下8 5 上 下1 4-1 64 5-5 04 5-5 55 0 0 0-2 0 0 0 012 0 0 上 下9 0 上 下8 5 上 下一效加热器一效分离器冷凝器二效加热器二效分离器（六）喷雾干燥（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 1喷雾干燥条件喷雾干燥条件 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表10-4 离心喷雾干燥法生产乳粉的工艺条件方 式传 统 干 燥二 段 式 干 燥进 风 温 度 2 0 02 5 0出 风 温 度 9 48 7空 气 室 出 口 aw0.0 90.1 7总 消 耗 热 K J/k g水4 3 3 03 6 1 0能 力 k g粉 末/h1 3 0 02 0 4 02 2乳粉干燥过程乳粉干燥过程 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%；、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 乳 的 蛋 白 质 脂 肪 乳 糖 灰 分 水 热 能（K J）成 分 乳 清 蛋 白 酪 蛋 白人 乳 0.68 0.42 3.5 7.2 0.2 88.0 27 4牛 乳 0.69 2.21 3.3 4.5 0.7 88.6 22 6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 原 料 牛 乳 固 形 物（g）大 豆 固 形 物（g）蔗 糖（g）麦 芽 糖 或 饴 糖（g）维 生 素 D2（I U）铁（m g）用 量 6 01 02 01 01 0 0 0 1 5 0 0 6 8 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（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（2030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（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318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二、奶粉生产和贮藏过程中的品质变化 1.1.脂肪分解味（酸败味）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。2.2.氧化味（哈喇味）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。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。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。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。第三节第三节 配方乳粉的调制原则及生产配方乳粉的调制原则及生产 配方乳粉(modified milk powder)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、一、婴儿配方乳粉的调制原则婴儿配方乳粉的调制原则 人乳是哺育婴儿的最好食品,当母乳不足时,才不得不依靠人工喂养。牛乳被认为是最好的代乳品,但人乳和牛乳无论是感官上还是组成上都有很大区别，见表10-6。故需要将牛乳中的各种成分进行调整,使之近似于母乳,并加工成方便食用的粉状乳产品。表10-6 每100mL乳中营养物质含量（g）成 分百 分 含 量成 分百 分 含 量水 分蛋 白 质脂 肪糖灰 分钙磷2 48(g)18.61(g)20.06(g)54.64.4(g)772(g)587(m g)铁维 生 素 A维 生 素 B1 维 生 素 B2维 生 素 D2尿 酶 6.2(m g)586(IU)0.12(m g)0.72(m g)1600(IU)阴 性1 1蛋白质蛋白质 人乳与牛乳中蛋白质的量质有着明显的不同。牛乳中总蛋白含量高于人乳尤其是酪蛋白的含量大大超过人乳，乳清蛋白含量却低于人乳。所以，必须调低牛乳中蛋白质的含量,并使酪蛋白比例与人乳基本一致。一般用脱盐乳清粉、大豆分离蛋白调整。2 2脂肪脂肪 牛乳与人乳的脂肪含量随接近，但构成不同，其中牛乳不饱和脂肪酸的含量低而饱和脂肪酸高，且缺乏亚油酸。调整时可采用植物油脂替换牛乳脂肪的方法,以增加亚油酸的含量。亚油酸的量不宜过多，规定的上限用量为：n-6亚油酸不应超过总脂肪量的2%，n-3长链脂肪酸不得超过总脂肪的1%。富含油酸、亚油酸的植物油有橄榄油、玉米油、大豆油、棉子油、红花油等,调整脂肪时须考虑这些脂肪的稳定性、风味等,以确定混合油脂的比例。3 3碳水化合物碳水化合物 牛乳中乳糖含量比人乳少得多,牛乳中主要是-型,人乳中主要是-型。调制乳粉中通过加可溶性多糖类,如葡萄糖、麦芽糖、糊精等或平衡乳糖,来调整乳糖和蛋白质之间的比例,平衡-和-型的比例,使其接近于人乳(:=4:6)。较高含量的乳糖能促进钙、锌和其他一些营养素的吸收。麦芽糊精可用于保持有利的渗透压,并可改善配方食品的性能。一般婴儿乳粉含有7%的碳水化合物,其中6%是乳糖,1%是麦芽糊精。4 4无机盐无机盐 牛乳中的无机盐量较人乳高3倍多。摄入过多的微量元素会加重婴儿肾脏的负担。调制乳粉中采用脱盐办法除掉一部分无机盐。但人乳中含铁比牛乳高,所以要根据婴儿需要补充一部分铁。添加微量元素时应慎重,因为微量元素之间的相互作用,以及微量元素与牛乳中的酶蛋白、豆类中植酸之间的相互作用对食品的营养性影响很大。5.维生素维生素 婴儿用调制乳粉应充分强化维生素,特别是A、C、D、K、烟酸、B1、B2、叶酸等。其中,水溶性维生素过量摄入时不会引起中毒,所以没有规定其上限。脂溶性维生素A、D长时间过量摄入时会引起中毒,因此须按规定加入。二、二、配方乳粉的生产工艺配方乳粉的生产工艺（一）工艺流程，（一）工艺流程，见图10-7。（二）配方及营养成分（二）配方及营养成分 我国的婴儿乳粉品种很多,但经过轻工部鉴定并在全国推广的婴儿乳粉主要是配方、配方和配方。热不稳定维生素稳定性水溶性维生素蔗糖乳糖乳糖分解物乳清粉胱氨酸铁盐脂溶性维生素、植物油原料乳验收预处理标准化配料杀菌均质浓缩冷却筛分喷雾干燥包装混合图10-7 配方乳粉生产工艺流程1 1婴儿配方乳粉婴儿配方乳粉(infant formula)(infant formula)是一个初级的婴儿配方乳粉,产品以乳为基础,添加了大豆蛋白,强化了部分维生素和微量元素等,营养成分的调整存在着不完善之处。但该产品价格低廉,易于加工,对于贫困地区缺乏母乳的婴儿仍具有很大的实际意义。配方的配方组成及成分标准见表10-7和表10-8。表7-8 婴儿配方乳粉I配方组成物 料 名 称每 吨 投 料量物 料 名 称每 吨 投 料量物 料 名 称每 吨 投 料量物 料 名 称每 吨 投 料量牛 乳乳 油维 生 素 C亚 硫 酸 铁2500(kg)67(kg)60(g)350(g)乳 清 粉蔗 糖维 生 素 E叶 酸475(kg)65(kg)0.25(g)0.25(g)棕 榈 油维 生 素 A维 生 素 B1维 生 素 B263(kg)6(g)3.5(g)4.5(g)三 脱 油维 生 素 D维 生 素 B6烟 酸63(kg)0.12(g)35(g)40(g)注 牛 乳 中 干 物 质 11.1%,脂 肪 3.0%;乳 清 粉 中 水 分 2.5%,脂 肪 1.2%;乳 油 中 脂 肪 含 量 82%；维 生 素 A6g 相 当于 240000IU；维 生 素 D 0.12g 相 当 于 48000IU;亚 硫 酸 铁:FeS04 7H2O。表7-9 婴儿配方乳粉营养成分含量指标NoImage2 2婴儿配方乳粉婴儿配方乳粉(infant formula)(infant formula)过去称“母乳化乳粉”,是1982年由黑龙江省乳品工业研究所和内蒙古轻工业科学研究所共同研制的。产品用脱盐乳清粉调整酪蛋白与乳清蛋白的比例(酪蛋白/乳清蛋白为40:60),同时增加了乳糖的含量(乳糖占总糖量的90%以上,其复原乳中乳糖含量与母乳接近),添加植物油以增加不饱和脂肪酸的含量,再加入维生素和微量元素,使产品中各种成分与母乳相近。配方的配方组成及成分标准见表10-10。表10-10 婴儿配方乳粉配方组成NoImage 由于婴儿配方乳粉近1/2的原料来自乳清粉,要依赖于进口,耗费了大量的外汇,因而研制了不使用脱盐乳清粉的婴儿配方乳粉(infant formula)。婴儿配方乳粉是以精制饴糖为主要添加料的婴儿配方乳粉。