1.全脂乳粉的工艺流程

全脂乳粉可根据原料乳中加糖与否分为全脂甜乳粉和全脂淡乳粉两种,两种乳粉的加工工艺基本一致。全脂乳粉加工是乳粉加工中最简单且最具代表性的一种方法。工艺中应用了喷雾干燥技术,其他种类的乳粉加工都是在此基础上进行的。以全脂乳粉为例,其加工工艺见图3-6-1。

图3-6-1　全脂乳粉加工工艺流程图

2.全脂乳粉的加工操作要点

(1)原料乳的验收

原料乳进入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。感官检验包括乳的滋气味、色泽和肉眼可见的机械杂质。理化检验包括乳的酸度、相对密度、乳的温度、脂肪含量和可疑的外来物质,而且必须严加控制对人体有害的物质(如硝酸盐、尿素等)。微生物检查项目中,主要是测定原料乳的细菌总数。国内多采用平板计数法,但作为日常检查,大多数采用美蓝实验和刃天青实验。

(2)原料乳的预处理

原料乳检验合格后,须经过处理方可储存或使用,具体工艺流程如下:

原料乳→粗滤→称量记录→离心净乳→冷却至4℃以下→注入储乳罐→取样做标准化→储存或使用

①原料乳的净化。

牛乳经过联式过滤只能除去较大的异物、杂质,而牛乳通过离心净乳后,则可把乳中不能由过滤方法除去的细小污物、脱落的乳房上皮组织、白细胞等分离除去,达到高度净乳的目的,极大地提高了产品的质量。所以采用净乳机净乳是各乳品厂不可缺少的一道工序。

②原料乳的标准化。

生产乳粉时,为了获得稳定组成成分的产品,每批产品所用原料乳必须经过标准化,确保原料乳乳脂肪与非脂乳固体之比等于成品中脂肪与非脂乳固体之比。

③均质。

生产全脂乳粉、全脂甜乳粉以及脱脂乳粉时,若配料中加入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14~21 MPa,温度控制在60℃。二级均质时,第一级均质压力为14~21 MPa,第二级均质压力为15 MPa左右。如果在浓缩前或在浓缩与喷雾干燥之间搅拌时不会混入大量空气,就不需要进行均质操作。

④杀菌。

用于生产全脂乳粉的牛乳大多采用80~85℃的巴氏杀菌,以钝化其中的脂肪分解酶,该酶在乳贮存过程中能促进脂肪分解,从而影响产品质量。一般认为,高温短时杀菌或超高温瞬时杀菌比低温长时杀菌效果好,乳的营养成分破坏程度小,乳粉的溶解度及保藏性良好,因此得到广泛的应用。

超高温瞬时杀菌不仅能使乳中微生物几乎全部杀死,还可以使乳蛋白质达到软凝块化,营养成分破坏程度小。研究证明,当乳加热到75℃以上时,蛋白质的构造发生变化,巯基(SH)被激活,热处理温度达到90℃时,会导致乳清蛋白中β-乳球蛋白的变化,产生大量的巯基,对脂肪有一定的抗氧化特性,提高乳粉的保藏性。

⑤真空浓缩。

牛乳浓缩的程度将直接影响到乳粉的质量。一般全脂乳浓缩到45%~50%总固形物(TS),若继续浓缩至更高的乳固体含量,可以进一步减少整个生产过程的能耗,但这样做会带来一系列的问题,如浓缩乳浓度越高黏度就越高,浓缩乳就越容易在蒸发器加热管内壁上结焦,影响传热效率和设备的清洗,而且黏度高的物料雾化困难,产品质量难以保证。所以,综合考虑各方面的因素,浓缩乳的固体含量以45%左右为宜。

蒸发一般采用多效薄膜蒸发。多效蒸发器可很大限度地利用热能,前一效的蒸汽可以作为下一效的加热介质。通过采用热蒸汽或蒸汽再压缩工艺,热效率可以进一步提高,一般在蒸发器上都安装有折射计或黏度计,以确定浓缩终点。除蒸发浓缩外,也可采用膜技术进行浓缩。超滤可将乳组分分离,反渗透和纳滤只除去了乳中的水,可对乳进行预浓缩,超滤不仅使受热程度减少,还可以进行标准化,调节产品中蛋白质和乳糖含量。

浓缩终点的确定: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,浓缩乳黏度升高,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,测定其相对密度、黏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。

(3)干燥

浓缩后的乳打入保温罐内,立即进行干燥。乳粉常用的干燥方法可以采用滚筒干燥法和喷雾干燥法。由于滚筒干燥生产的乳粉溶解度低,现已很少采用。现在国内外广泛采用喷雾干燥法。喷雾干燥法包括离心喷雾法和压力喷雾法。(www.daowen.com)

①喷雾干燥的原理。

浓乳在高压或离心力的作用下,经过雾化器在干燥室内喷出,形成雾状,此刻的浓乳变成了无数微细的乳滴(直径为10~200μm),大大增加了浓乳表面积。微细乳滴一经与鼓入的热风接触,其水分便在0.01~0.04 s的瞬间内蒸发完毕,雾滴被干燥成细小的球形颗粒,单个或数个粘连飘落到干燥室底部,而水蒸气被热风带走,从干燥室的排风口抽出。整个干燥过程包括预热、恒速干燥、降速干燥三个阶段,仅需15~30 s。

②喷雾干燥的特点。

与其他几种干燥方法比较,喷雾干燥方法具有许多优点,因而得以广泛采用并获得了迅速发展。

干燥速度快,物料受热时间短。由于浓乳被雾化成微细乳滴,具有很大的表面积。若按雾滴平均直径为50μm计算,则每升乳喷雾时,可分散成146亿个微小雾滴,其总表面积约为54000 m2。这些雾滴中的水分在150~200℃的热风中强烈而迅速地汽化,所以干燥速度快。

干燥温度低,乳粉质量好。在喷雾干燥过程中,雾滴从周围热空气中吸收大量热,而使周围空气温度迅速下降,同时也就保证了被干燥的雾滴本身温度大大低于周围热空气温度。干燥的粉末,即使其表面,一般也不超过干燥室气流的湿球温度(50~60℃)。这是由于雾滴在干燥时的温度接近于液体的绝热蒸发温度,这就是干燥的第一阶段(恒速干燥阶段)不会超过空气的湿球温度的缘故。所以,尽管干燥室内的热空气温度很高,但物料受热时间短、温度低、营养成分损失少。

工艺参数可调,容易控制质量。选择适当的雾化器,调节工艺条件可以控制乳粉颗粒状态、大小、容重,并使含水量均匀,成品冲调后具有良好的流动性、分散性和溶解性。

产品不易污染,卫生质量好。喷雾干燥过程是在密闭状态下进行,干燥室中保持100~400 Pa的负压,所以避免了粉尘的外溢,减少了浪费,保证了产品卫生。

产品呈松散状态,不必再粉碎。喷雾干燥后,乳粉呈粉末状,只要过筛,团块粉即可分散。

操作调节方便,机械化、自动化程度高,有利于连续化和自动化生产。操作人员少,劳动强度低,具有较高的生产效率。

(4)冷却与筛粉

①出粉、冷却。

喷雾干燥中形成的乳粉,尽快连续不断地排出干燥室外,以免受热时间长,特别对于全脂乳粉来说,会使游离脂肪酸含量增加,不但影响乳粉质量,而且在保藏中也容易引起氧化变质。

卧式干燥室采用螺旋输粉器出粉,而平底或锥底的立式圆塔干燥室则都采用气流输粉或流床式冷却床出粉。气流输粉方式,其输粉的优点是速度快,大约在5 s内就可将喷雾室内的乳粉送走,同时在输粉管中进行冷却。但因为气流速度快,约20 m/s,乳粉在导管内易受摩擦而产生多量的微细尘,致使乳粉颗粒不均匀;筛粉筛出的微粉量也过多,不好处理;另外气流冷却的效率不高,使乳粉中的脂肪仍处于其熔点之上。如果先将空气冷却,则经济上又不合算。

目前采用流化床出粉冷却的方式较多,利用经冷却处理的空气的吹入,可将乳粉冷却到18℃,微粉的生成量减少。同时流化床可将细粉分离,送入喷雾干燥塔,与刚雾化的乳滴接触,形成较大的粉粒。

无流化床设备时,可将乳粉收集于粉箱中,过夜冷却。冷却后,过20~30目筛后即可包装。

②贮粉的原因。

一是可以集中包装时间(安排1个班白天包装);二是可以适当提高乳粉表观密度,一般贮粉24 h后可提高15%,有利于装罐。但是贮粉仓应有良好的条件,应防止吸潮、结块和二次污染。如果流化床冷却的乳粉达到了包装的要求,可进行包装。

(5)包装

全脂乳粉采用马口铁罐抽真空充氮包装,即将乳粉称量、装罐、预封后送入回转式自动真空充氮封罐机内,在83.99~85.32 kPa下,通入纯度为99%的氮气,达到6.8~20.58 kPa的压力后进行封罐。真空充氮包装的乳粉,保质期可达3年以上。短期内销售的产品,多采用聚乙烯塑料复合铝箔袋包装。基本上可避免光线、水分和气体的渗入。

包装规格大小不等,其中以454 g最多。食品加工原料用的乳粉,通常用马口铁罐12.5 kg包装,或用聚乙烯薄膜袋包装后套三层牛皮纸的25 kg包装。

包装间最好配置空气调温调湿装置,使室温保持在20~25℃,相对湿度保持在75%以下。