乳制品生產(chǎn)常用的加工處課件

第七章

乳制品生產(chǎn)

常用的加工處理

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第七章

乳制品生產(chǎn)

常用的加工處理

12/27/202第四節(jié)乳的真空濃縮（一）真空濃縮的目的乳、脫脂乳、乳清和其它乳產(chǎn)品可以蒸發(fā)除水濃縮，以減少體積并提高保存質(zhì)量。乳中水蒸發(fā)過程，一些揮發(fā)性物質(zhì)，尤其溶解的氣體也同時除去。蒸發(fā)通常在減壓下發(fā)生，主要讓其在低溫下沸騰以避免由加熱造成的（成分）損失。其目的：12/27/20222編輯ppt第四節(jié)乳的真空濃縮（一）真空濃縮的目的乳、脫脂乳、乳清1．生產(chǎn)濃縮產(chǎn)品，如煉乳、甜煉乳、濃縮酸奶。2．干燥乳制品的一個生產(chǎn)步驟，真空蒸發(fā)除水要比干燥除水節(jié)約能源和節(jié)省冷卻用水。如乳噴霧干燥每蒸發(fā)1kg水需消耗蒸汽3～4kg，而在單效真空蒸發(fā)器中消耗蒸汽1.1kg，在雙效真空蒸發(fā)器中消耗蒸汽0.4kg。直接單效蒸發(fā)由蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸汽可作為下一效使液體沸騰的熱源。12/27/20223編輯ppt1．生產(chǎn)濃縮產(chǎn)品，如煉乳、甜煉乳、濃縮酸奶。12/27/203．通過濃縮結(jié)晶從乳清中生產(chǎn)乳糖（α-乳糖水化合物）。12/27/20224編輯ppt3．通過濃縮結(jié)晶從乳清中生產(chǎn)乳糖（α-乳糖水化合物）。12/（二）真空濃縮原理和條件在21～8kPa減壓條件下，采用蒸汽直接或間接法對牛乳進行加熱，使其在低溫條件下沸騰，乳中一部分水分汽化并不斷地排除，見圖7-7、圖7-8。若做到這一點要具備如下條件：12/27/20225編輯ppt（二）真空濃縮原理和條件在21～8kPa減壓條件下，采用1．不斷供給熱量在進入真空蒸發(fā)器前牛乳溫度須保持在65℃左右，但要維持牛乳的沸騰使水分汽化，還必須不斷的供給熱量，這部分熱量一般由鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽供給。12/27/20226編輯ppt1．不斷供給熱量在進入真空蒸發(fā)器前牛乳溫度須保持在65℃左右2．迅速排除二蒸汽牛乳水分汽化形成的二次蒸汽如果不及時排除，又會凝結(jié)成水分，蒸發(fā)就無法進行下去。一般是采用冷凝法使二次蒸汽冷卻成水排掉。這種不再利用二次蒸汽叫單效蒸發(fā)。如將而次蒸汽引如另一小蒸發(fā)器作為熱源利用稱之為雙效蒸發(fā)，依次類推，見圖7-9。12/27/20227編輯ppt2．迅速排除二蒸汽牛乳水分汽化形成的二次蒸汽如果不及時排除，圖7-7單效蒸發(fā)器

濃縮乳12/27/20228編輯ppt圖7-7單效蒸發(fā)器濃縮乳12/27/20228編輯ppt

圖7-8單效蒸發(fā)器上部

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圖7-8單效蒸發(fā)器上部

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圖7-9配有壓縮機的三效蒸發(fā)器

濃奶奶12/27/202210編輯ppt

圖7-9配有壓縮機的三效蒸發(fā)器

濃奶奶12/27/20（二）濃縮引起的變化1．溶解物的濃縮引起結(jié)晶濃縮程度用濃縮比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)含量的比例。因此，濃縮后干物質(zhì)質(zhì)量是濃縮前干物質(zhì)質(zhì)量的1/Q。在濃縮過程中，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。如乳中的磷酸鈣鹽在濃縮時出現(xiàn)飽和狀態(tài)。室溫下當(dāng)Q≈2.8時乳中乳糖到達(dá)飽和狀態(tài)。12/27/202211編輯ppt（二）濃縮引起的變化1．溶解物的濃縮引起結(jié)晶濃縮程度用濃2．濃縮乳產(chǎn)品的特性變化及控制乳在濃縮過程中會發(fā)生特性變化，通過調(diào)節(jié)蒸汽或乳的流量可自動控制蒸發(fā)過程。（1）在高溫高濃度煉乳的稠化。濃縮物粘度是蒸發(fā)過程中一個重要參數(shù)，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ρ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)。12/27/202212編輯ppt2．濃縮乳產(chǎn)品的特性變化及控制乳在濃縮過程中會發(fā)生特性變化，（3）如果產(chǎn)品高度濃縮、溫度高、溫差大、液體流動速度慢易發(fā)生結(jié)垢。預(yù)熱可明顯減小在高溫段處的結(jié)垢，設(shè)備的結(jié)構(gòu)大大影響了結(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，因此也就是隨著多效蒸發(fā)器效數(shù)的增加而增加。12/27/202213編輯ppt（3）如果產(chǎn)品高度濃縮、溫度高、溫差大、液體流動速度慢易發(fā)生（4）乳在濃縮過程中一些細(xì)菌如嗜熱菌（如嗜熱脂肪芽胞桿菌）經(jīng)巴氏殺菌后仍存活，可能在較高溫度下生長，在這一現(xiàn)象在末效濃縮過程中表現(xiàn)尤為突出。因此，要求加工過程必須衛(wèi)生，在連續(xù)工作20h內(nèi)，對設(shè)備進行清洗消毒。（5）低溫度時脫脂乳會產(chǎn)生泡沫，采用適宜的機械如降膜蒸發(fā)器來減少泡沬的產(chǎn)生。12/27/202214編輯ppt（4）乳在濃縮過程中一些細(xì)菌如嗜熱菌（如嗜熱脂肪芽胞桿菌）經(jīng)（4）乳在濃縮過程中一些細(xì)菌如嗜熱菌（如嗜熱脂肪芽胞桿菌）經(jīng)巴氏殺菌后仍存活，可能在較高溫度下生長，在這一現(xiàn)象在末效濃縮過程中表現(xiàn)尤為突出。因此，要求加工過程必須衛(wèi)生，在連續(xù)工作20h內(nèi)，對設(shè)備進行清洗消毒。（5）低溫度時脫脂乳會產(chǎn)生泡沫，采用適宜的機械如降膜蒸發(fā)器來減少泡沬的產(chǎn)生。12/27/202215編輯ppt（4）乳在濃縮過程中一些細(xì)菌如嗜熱菌（如嗜熱脂肪芽胞桿菌）經(jīng)（8）乳在濃縮過程中隨著水的蒸發(fā)，一些揮發(fā)性物質(zhì)和溶解的氣體也同時被除去。12/27/202216編輯ppt（8）乳在濃縮過程中隨著水的蒸發(fā)，一些揮發(fā)性物質(zhì)和溶解的氣體應(yīng)該看到，不同蒸發(fā)程度對乳中可溶成分濃縮有不同影響，如在濃煉乳中乳糖不結(jié)晶而在高濃縮脫脂乳中乳糖可能逐漸結(jié)晶；Q高的濃縮乳清，由于過飽和鹽在加熱表面沉積可能使蒸發(fā)器設(shè)備產(chǎn)生相當(dāng)多的乳垢，這個缺陷可通過將一部分濃縮乳清在進一步濃縮前保留在設(shè)備外一段時間（大約2h）來克服。12/27/202217編輯ppt應(yīng)該看到，不同蒸發(fā)程度對乳中可溶成分濃縮有不同影響，如在濃煉第五節(jié)乳的干燥過程干燥是通過水分蒸發(fā)直到使物質(zhì)變成固體狀的過程。干燥通常用來生產(chǎn)易于保存，加水后可還原其性質(zhì)與原始狀態(tài)相似的食品。普遍用于處理水份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?？紤]到除水費用很高，尤其是能量的消耗大，因此原料在干燥前先應(yīng)通過蒸發(fā)或反滲透使水分減少到相當(dāng)?shù)偷某潭取?2/27/202218編輯ppt第五節(jié)乳的干燥過程干燥是通過水分蒸發(fā)直到使物質(zhì)變成固體狀它的主要技術(shù)問題是防止干燥過程中不良反應(yīng)，如導(dǎo)致蛋白質(zhì)不溶解。這些反應(yīng)主要與溫度有關(guān)，如含水分13%的濃縮脫脂乳中80℃/10s熱處理大約一半的蛋白質(zhì)不溶解，因此在適宜溫度迅速使水分從20%降到8%是必要的。然而水的有效擴散系數(shù)和干燥速度隨水含量降低和溫度降低而降低，如果要使液體干燥加快的話必須將其很好地霧化。液體干燥有許多方法如筒式干燥、發(fā)泡干燥、冷凍干燥，但最為常用的是噴霧干燥。12/27/202219編輯ppt它的主要技術(shù)問題是防止干燥過程中不良反應(yīng)，如導(dǎo)致蛋白質(zhì)不溶解一、噴霧干燥原理及條件1．原理將濃縮的乳通過霧化器，使之被分散成霧狀的乳滴，極大地增加了蒸發(fā)表面積。此時在干燥室中與熱風(fēng)接觸，濃乳表面的水分在0.01-0.04s內(nèi)瞬間蒸發(fā)完畢，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，整個過程僅需15-30s。12/27/202220編輯ppt一、噴霧干燥原理及條件12/27/202220編輯ppt其干燥液滴狀態(tài)的變化為，通常在干燥室內(nèi)霧化純水會使水滴達(dá)到濕球溫度，并在這個溫度下0.1s內(nèi)蒸發(fā)。然而在含有干物質(zhì)的液滴中情況大不相同。擴散系數(shù)實質(zhì)上隨干物質(zhì)含量的增加（如從10-9m2·s-1到10-13m2·s-1）而降低。因此，干燥速度顯著下降。12/27/202221編輯ppt其干燥液滴狀態(tài)的變化為，通常在干燥室內(nèi)霧化純水會使水滴達(dá)到濕在干燥液滴中，熱擴散系數(shù)保持大約在10-7m2·s-1。這說明在大多數(shù)液滴中大約不足10ms就可達(dá)到溫度平衡。換句話說，在整個小滴中各部位溫度基本上相同。12/27/202222編輯ppt在干燥液滴中，熱擴散系數(shù)保持大約在10-7m2·s-1。這說（1）干燥階段初期階段，小滴相對干空氣在溫度和濕度方面差值大，增加了熱的傳遞和物質(zhì)（水）的運動，表面蒸發(fā)很快，對于一個直徑50μm的小滴這種情況持續(xù)2ms，在這個時間里，小滴經(jīng)過10cm的距離，失去很小百分比的水分。隨后液滴表面形成表面張力梯度，阻礙了液體的中間循環(huán)，進入干燥第二階段，因下落速率仍很快液滴內(nèi)外濃度梯度足夠大，內(nèi)部水分?jǐn)U散快，使水分蒸發(fā)仍很迅速，此時相對空氣，小滴經(jīng)過幾分米距離，約經(jīng)25ms時間蒸發(fā)除去最初水分的30%。而后小滴的相對運動速度減小很快，以至水的轉(zhuǎn)移變得基本上等同于靜止小滴中水的轉(zhuǎn)移，進入干燥的第三階段中，持續(xù)至少幾秒鐘，此階段小滴通過擴散失去剩余的水。12/27/202223編輯ppt（1）干燥階段初期階段，小滴相對干空氣在溫度和濕度方面差值大（2）溫度變化假定在干空氣和小滴互相保持平衡的時刻，小滴獲得濕球溫度，維持該溫度直到存在的所有的水分被蒸發(fā)。這樣，小滴的溫度的升高僅僅是因為干物質(zhì)濃度的提高導(dǎo)致沸點明顯增加（這與干燥液滴中aW下降是一樣的）。被干燥后的小滴最終獲得所耗空氣的出口溫度，高濃度液體的小滴在一段時間內(nèi)均勻地維持濕球溫度。如果小滴有空腔存在，干燥變快。12/27/202224編輯ppt（2）溫度變化假定在干空氣和小滴互相保持平衡的時刻，小滴獲得小滴的干燥速率被定義為-dlnw/dt，w代表小滴中水的含量。因此，它是指單位時間除去水分的量，表示為離開的那部分水。這個速率在水分含量達(dá)到15%以前可粗略的看成不變，此后，速率明顯下降。12/27/202225編輯ppt小滴的干燥速率被定義為-dlnw/dt，w代表小滴中水的含量所需的干燥時間很大程度上取決于小滴的大小。若在一批物料中液滴大小分布范圍大，這種分布不能采用并流干燥。因為小的液滴干燥快，結(jié)果使熱空氣冷卻下來，而較大的液滴在其后與較涼的空氣接觸使得干燥時間延長，因此它們的平均干燥溫度比小液滴低。12/27/202226編輯ppt所需的干燥時間很大程度上取決于小滴的大小。若在一批物料中液滴（3）干燥過程濃度梯度在水含量減少到15%之后，干燥溫度越高，小滴的相對干燥的外層很快變得很堅固，因此，阻止液滴進一步脫水濃縮。由于縮水的液滴內(nèi)部壓力低于大氣壓，在噴霧期間小滴中形成氣泡，這些氣泡在體積上擴大，產(chǎn)生一個很大的氣腔。干燥溫度越高，膨脹越強烈，微?？赡墚a(chǎn)生皺紋或凹痕。12/27/202227編輯ppt（3）干燥過程濃度梯度在水含量減少到15%之后，干燥溫度越高2．干燥條件（1）氣體加熱濃奶霧滴的干燥是通過與干熱空氣的水分交換實現(xiàn)的，空氣預(yù)先需通過許多環(huán)繞的蒸汽管（蒸汽壓9atm）使空氣溫度達(dá)到175℃，或通過被噴氣加熱的管壁達(dá)到大約260℃。目前，后一種是普遍使用的方法。較經(jīng)濟的加熱方式是直接使干燥空氣中的氣體燃燒，但這個過程釋放出的含氮氧化物將污染奶粉。離開干燥塔的空氣溫度低于100℃，有時回收用它在熱交換器中加熱新鮮空氣。12/27/202228編輯ppt2．干燥條件（1）氣體加熱濃奶霧滴的干燥是通過與干熱空氣在干燥過程中，入口的干燥空氣溫度越高，效率越高。但是，對于入口溫度有一個上限，因為加熱對產(chǎn)品有破壞。此外，奶粉末如果在干燥內(nèi)放置時間長很可能起火，因為140℃時可能已達(dá)到奶粉的燃點；在220℃，5min就會發(fā)生自燃。通常進入干燥室的空氣溫度為140～210℃，由于吸收液滴水分使其溫度下降，可控制出口溫度為80℃。為了便于實施，控制干燥過程往往通過調(diào)整濃縮液的供給方式，以達(dá)到一個滿意的出口溫度。12/27/202229編輯ppt在干燥過程中，入口的干燥空氣溫度越高，效率越高。但是，對于入（2）將濃縮物在空氣中霧化成很小的液滴使其快速干燥通常液體首先需被加熱到合適的溫度，然后通過霧化器霧化。12/27/202230編輯ppt（2）將濃縮物在空氣中霧化成很小的液滴使其快速干燥通常液熱空氣與霧化液體混合，隨之發(fā)生干燥?？諝馀c液體同時進入干燥室并劇烈地混和，以致于空氣很快冷卻下來。結(jié)果大部分干燥過程的霧滴溫度不超過排出空氣的溫度。干燥室的形狀十分重要：干燥室越大在給定范圍內(nèi)造價越高；干燥室越小，沒完全干燥的液滴接觸室壁并使干燥室結(jié)垢的可能越大。此外，應(yīng)避免部分干燥液滴過于劇烈加熱。奶粉與干燥空氣的分離。通常使用旋風(fēng)機，一方面，用這種方式加快收集奶粉使它易于包裝；另一方面，在排風(fēng)口處的奶粉應(yīng)盡可能少，以避免產(chǎn)量的損失和空氣污染。通常采用復(fù)雜的旋風(fēng)系統(tǒng)。如從旋風(fēng)分離器分離出的空氣再經(jīng)第二個旋風(fēng)分離器或用過濾器使其分離凈。二次分離收集的奶粉返回干燥室。12/27/202231編輯ppt熱空氣與霧化液體混合，隨之發(fā)生干燥?？諝馀c液體同時進入干燥室二、霧化

霧化的目的是使液體形成細(xì)小的液滴，使其能快速干燥，但干燥后粉又不致于由排氣口排出，此外過于細(xì)小的粉不易溶解，脫脂乳粉易發(fā)生褐變等不好的性質(zhì)。12/27/202232編輯ppt二、霧化

12/27/202232編輯ppt1．霧化種類與特點霧化通常采用壓力式和離心式兩種：12/27/202233編輯ppt1．霧化種類與特點12/27/202233編輯ppt（1）壓力式噴霧壓力式噴霧干燥中，濃乳的霧化是通過一臺高壓泵的壓力（達(dá)20MPa）和一個安裝在干燥塔內(nèi)部的噴嘴來完成的。霧化原理是：濃乳在高壓泵的作用下通過一狹小的噴嘴后，瞬間得以霧化成無數(shù)微細(xì)的小液滴見圖7-10。噴咀的優(yōu)點在于它的結(jié)構(gòu)簡單，可以調(diào)節(jié)液體霧化錐形噴咀的角度（因此，可用直徑相對小的干燥室），并且粉粒中液胞含量較少。缺點是生產(chǎn)能力相對小，并很難改變。因此在大型干燥室中，必須同時安裝幾個噴咀。此外，噴咀耐用性差，并易堵塞。12/27/202234編輯ppt（1）壓力式噴霧壓力式噴霧干燥中，濃乳的霧化是通過一臺高壓泵圖7-10順流壓力噴霧干燥

12/27/202235編輯ppt圖7-10順流壓力噴霧干燥12/27/202235編輯p

圖7-11離心噴物盤12/27/202236編輯ppt圖7-11離心噴物盤12/27/202236編輯ppt霧化狀態(tài)的優(yōu)劣取決于霧化器的結(jié)構(gòu)、噴霧壓力(濃乳的流量)、濃乳的物理性質(zhì)(濃度、粘度、表面張力等)。一般情況下,霧滴的平均直徑與濃乳的表面張力、粘度及噴嘴孔徑成正比,與流量成反比?？捎孟率奖硎?12/27/202237編輯ppt霧化狀態(tài)的優(yōu)劣取決于霧化器的結(jié)構(gòu)、噴霧壓力(濃乳的流量)、濃X∝P

式中X——霧滴平均直徑(cm)W——流量(g/s)d——噴嘴孔徑(cm)σ——表面張力(N/m)μ——粘度(Pa.s)12/27/202238編輯pptX∝P12/27/202238編輯ppt濃乳流量則與噴霧壓力成正比。用下式表示:W∝P式中P——壓力(kPa)W——流量(g/s)霧滴在理想的干燥條件下干燥后,直徑減小到最初乳滴的75%,重量約減少至50%,體積約減少至40%。12/27/202239編輯ppt濃乳流量則與噴霧壓力成正比。用下式表示:12/27/2022（2）離心式霧化離心式噴霧干燥中，濃乳的霧化是通過一個在水平方向作高速旋轉(zhuǎn)的圓盤來完成的。其霧化原理是：當(dāng)濃乳在泵的作用下進入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤（轉(zhuǎn)速在10000rpm）中央時，由于離心力的作用而以高速被甩向四周(見7-11)，從而達(dá)霧化的目的。12/27/202240編輯ppt（2）離心式霧化離心式噴霧干燥中，濃乳的霧化是通過一個在水平離心式霧化的優(yōu)點為①生產(chǎn)過程靈活，生產(chǎn)能力可在很大范圍內(nèi)變化；②轉(zhuǎn)盤不易堵塞。例如，預(yù)結(jié)晶的濃縮乳清能夠霧化；③高粘度下仍可實現(xiàn)轉(zhuǎn)盤霧化，因此可生產(chǎn)高度蒸發(fā)的乳；④形成相對小的液滴。12/27/202241編輯ppt離心式霧化的優(yōu)點為12/27/202241編輯ppt缺點是在霧中形成許多液胞，此外液滴被甩出懸浮在轉(zhuǎn)盤軸的周圍，所以，干燥室必需足夠大以防液滴碰到室壁，一般要求液滴水平軸向所覆蓋距離至少為液滴直徑的104倍。霧化狀態(tài)的優(yōu)劣取決于轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)及其圓周速度(直徑與轉(zhuǎn)速)、濃乳的流量與流速、濃乳的物理性質(zhì)(濃度、粘度、表面張力等)。12/27/202242編輯ppt缺點是在霧中形成許多液胞，此外液滴被甩出懸浮在轉(zhuǎn)盤軸的周圍，2．液滴大小分布要確定所形成液滴大小分布很難。這是因為：液滴大小經(jīng)常不均衡；它們可能含有液泡；粉?？赡芫鄢蓤F。霧化盤中液滴的平均直徑如公式：dvs≈C(Qη/ρN2R)0.25

Q為供給量(m2.s-1)，

η為粘度，

ρ為粒子化液體密度，

N為每秒轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)數(shù)，

R轉(zhuǎn)盤直徑（濃縮物為非牛頓性質(zhì)并因此表現(xiàn)粘度取決于速度梯度，在霧化過程中速度梯度很高）。

12/27/202243編輯ppt2．液滴大小分布要確定所形成液滴大小分布很難。常數(shù)依轉(zhuǎn)盤的詳細(xì)結(jié)構(gòu)定。干物質(zhì)含量越高、溫度越低，液滴平均直徑越大，因為干物質(zhì)含量與溫度都可影響粘度。在霧化噴咀中液滴dvs大約為：

dvs=C（Qη/p）0.33P為通過壓力噴咀前液體的壓力，C為噴咀結(jié)構(gòu)而定的近似值，P和Q不能變化太大（否則，噴咀不運轉(zhuǎn)），在粘度η高時分散度變大。顯然在轉(zhuǎn)盤霧化乳要比噴咀霧化的乳凝集性強。12/27/202244編輯ppt常數(shù)依轉(zhuǎn)盤的詳細(xì)結(jié)構(gòu)定。干物質(zhì)含量越高、3．液胞在液體霧化期間，一些氣體被包在液滴中。當(dāng)使用轉(zhuǎn)盤時，霧化一般可影響每個液滴，形成大約10--100個氣泡；然而壓力霧化液滴中氣泡數(shù)很少，通常每個液滴0或1個氣泡。在干燥液滴時水蒸汽進入氣泡中引起它們擴散；這是因為水蒸汽在液胞中擴散比通過干燥液滴的內(nèi)層更容易，這個干燥液滴已經(jīng)凝固并或多或少有些剛性。12/27/202245編輯ppt3．液胞在液體霧化期間，一些氣體被包在液滴中。當(dāng)使用轉(zhuǎn)盤時，不斷地提高干燥溫度將使空腔膨脹并擴大空腔的體積。在粉粒中有裂紋。這引起空腔與周圍的空氣發(fā)生接觸，空腔體積很大程度上取決于濃縮物中干物質(zhì)的含量。這很大程度但并非全部都因為干物質(zhì)含量對粘度的影響，低粘度是在高霧化溫度下形成大體積空腔的部分原因，粉粒中空腔使粉易溶解。

12/27/202246編輯ppt不斷地提高干燥溫度將使空腔膨脹并擴大空腔的體積。在粉粒中有裂4．脂肪球的破碎濃縮奶在霧化過程中由于機械力的作用脂肪球可被破碎，這種情況尤其在壓力噴霧中存在，因為所用壓力與在均質(zhì)中的壓力相當(dāng)。12/27/202247編輯ppt4．脂肪球的破碎濃縮奶在霧化過程中由于機械力的作用脂肪球可被

三、干燥對產(chǎn)品可能產(chǎn)生的影響

1．香味保持除水分之外，霧滴也失去其它的揮發(fā)性成分，包括香氣成分。香氣保持（在干燥期保留香氣成分）隨小滴大?。ㄔ诖蟮沃邢銡獬煞謸p失相對少）和干燥溫度（在高溫下，皮殼形成更迅速）增加而增加?？涨恍纬蓽p小了香味保留，尤其在微粒中有發(fā)裂的產(chǎn)生和空腔與環(huán)境空氣發(fā)生相互接觸時.12/27/202248編輯ppt

三、干燥對產(chǎn)品可能產(chǎn)生的影響

1．香味保持除水分之2．高干燥溫度產(chǎn)生的影響在干燥制品中，高干燥溫度可導(dǎo)致不理想的變化。通常，只有在粉末被再溶解后，涉及的變化才能被注意到。在實際過程中，干燥氣體的出口溫度決定了因受熱造成的損害，下面是高干燥溫度可能產(chǎn)生的影響：12/27/202249編輯ppt2．高干燥溫度產(chǎn)生的影響在干燥制品中，高干燥溫度可導(dǎo)致不理想（1）酶的鈍化鈍化失活在溫度很低的情況下通常是很慢的，可以調(diào)整干燥條件而控制酶是否鈍化。12/27/202250編輯ppt（1）酶的鈍化鈍化失活在溫度很低的情況下通常是很慢的，可以調(diào)（2）微生物死亡干燥本身，即使在很低的溫度下進行，也可以減少活菌數(shù)量，這種降低主要因存在的微生物種類不同而在10%～99%之間變化。通常，對熱不穩(wěn)定的微生物在干燥過程中不能存活，但通過干燥不可能殺死所有的細(xì)菌。12/27/202251編輯ppt（2）微生物死亡干燥本身，即使在很低的溫度下進行，也可以減少（3）乳清蛋白的變性可以通過選擇溫和的干燥條件來抑制。（4）粉末的不溶解。當(dāng)水分的含量降低，即使不是非常低時，過高的干燥溫度或較長時間的受熱會造成蛋白部分不溶。粉粒受熱時間長可能是由于（a）在干燥室內(nèi)停留時間相對長，（b）返回高溫區(qū)和（c）新鮮的液滴相碰再濕潤。12/27/202252編輯ppt（3）乳清蛋白的變性可以通過選擇溫和的干燥條件來抑制。12/3．微粒大小干燥液滴的大小和粉粒的大小對于制造方式和得到粉末性質(zhì)很重要。微粒越大，不完全干燥的液滴接觸機器壁的危險也越大，污染器壁甚至有構(gòu)成火災(zāi)的危險。微粒越小，從干空氣中分離它們就越困難。12/27/202253編輯ppt3．微粒大小干燥液滴的大小和粉粒的大小對于制造方式和得到粉干燥時間大致與ro2成比例，ro是起始小液滴的半徑。這意味著越大的液滴在高溫條件下保持越長，會產(chǎn)生熱凝固，此外，大微粒離開干燥室時水分含量也較高。這說明了對于較大的液滴的干燥，出口溫度比較高。因此，研究液滴的大小對粉末性質(zhì)的影響時，出口溫度，粉末的含水量或濃縮物進料速度很重要。12/27/202254編輯ppt干燥時間大致與ro2成比例，ro是起始小液滴的半徑。這意味著第六節(jié)膜處理在乳制品加工中的應(yīng)用在膜處理的應(yīng)用中，溶液被封閉在一個由半透膜隔離的體系中。溶液中某些成分能通過膜，有些則不能，驅(qū)動力可以是膜兩側(cè)的壓力差或電勢差，后者指的是電滲析。在滲析方法中驅(qū)動力是濃度差或更準(zhǔn)確地說是活度差。在微濾或超濾中存在相對小的壓差，比如說1bar；在反滲透中利用很高的壓力差。液體通過膜的叫透過液，保留的叫濃縮液或截留液。12/27/202255編輯ppt第六節(jié)膜處理在乳制品加工中的應(yīng)用在膜處理的應(yīng)用中，溶液被封微濾居于普通過濾和超濾中間，膜的孔徑>0.1μm，操作壓力差小。這個方法可用于從干酪鹽水或廢水中除去小微?；蛭⑸铮碚撋线@個方法也適合從脫脂乳中去除微生物。12/27/202256編輯ppt微濾居于普通過濾和超濾中間，膜的孔徑>0.1μm，操作壓力差超濾有效地從溶液中分離高分子（蛋白質(zhì)）和微粒（酪蛋白膠束、脂肪球、細(xì)胞、細(xì)菌等）。通常目的是富集蛋白質(zhì)，如乳清和脫脂乳的濃縮。超濾以分子大小為基礎(chǔ)被用于工業(yè)規(guī)模分離蛋白質(zhì)和肽的混合物。此外，當(dāng)使用高壓時一些超微過濾膜可被用于脫鹽；可替代電滲析。12/27/202257編輯ppt超濾有效地從溶液中分離高分子（蛋白質(zhì)）和微粒（酪蛋白膠束、脂反滲透用于除水，因為耗能少因此可替代蒸發(fā)。它的設(shè)備成本和保養(yǎng)費通常比較高。這種處理用于乳清，脫脂乳，高度污染廢水，具有低溫下操作并可保留大量揮發(fā)性物質(zhì)的優(yōu)勢。缺點是乳不能被高度濃縮，并且滲透液決不是純水。電滲析可去除離子，是制造蛋白質(zhì)濃縮物的一個步驟，用于乳清部分脫鹽。12/27/202258編輯ppt反滲透用于除水，因為耗能少因此可替代蒸發(fā)。它的設(shè)備成本和保養(yǎng)第七節(jié)加工設(shè)備的清洗消毒一、清洗消毒的目的巴氏殺菌設(shè)備運行一定時間（一般為6h，視其設(shè)備和原料奶質(zhì)量而定）后，必須進行清洗消毒，旨在沖洗物料管內(nèi)、單元設(shè)備內(nèi)殘留的乳成分，清除設(shè)備、管道內(nèi)污垢，以防止細(xì)菌孳生并有利于熱交換；同時殺滅設(shè)備、管道內(nèi)微生物。12/27/202259編輯ppt第七節(jié)加工設(shè)備的清洗消毒一、清洗消毒的目的12/27/20巴氏殺菌設(shè)備運行數(shù)幾小時之后，冷卻段內(nèi)的乳會滋生細(xì)菌。在巴氏殺菌中存活下來的細(xì)菌附著在乳垢里形成的一薄層叫做微生物薄層。微生物薄層中的細(xì)菌生長很迅速，所以設(shè)備持續(xù)使用10h后，巴氏殺菌乳中的微生物數(shù)量會顯著增加。這些微生物絕大多數(shù)是嗜熱鏈球菌（最高生長溫度53℃），而糞渣鏈球菌、堅忍鏈球菌（最高生長溫度52℃）和糞鏈球菌（最高生長溫度47℃）也會帶來問題，因此定期清洗是有效的補救措施。12/27/202260編輯ppt巴氏殺菌設(shè)備運行數(shù)幾小時之后，冷卻段內(nèi)的乳會滋生細(xì)菌。在巴氏二、清洗劑的選擇清洗劑的作用主要為乳化、潤濕、松散、懸濁、洗涮、螯合、軟化、溶解等。通?？煞譃?類：即堿類、磷酸鹽類、潤濕劑類、酸類、整合劑類等。12/27/202261編輯ppt二、清洗劑的選擇清洗劑的作用主要為乳化、潤濕、松散、懸濁、洗食品加工廠對清洗劑的選擇，過去首先考慮清潔程度和經(jīng)濟效果；現(xiàn)在則首先考慮環(huán)境污染。關(guān)于清洗劑，多使用氫氧化鈉、磷酸鹽、硅酸鹽等堿性洗劑和磷酸、硝酸、鹽酸、硫酸等酸性洗劑。12/27/202262編輯ppt食品加工廠對清洗劑的選擇，過去首先考慮清潔程度和經(jīng)濟效果；現(xiàn)近年來又在這些洗劑中添加表面活性劑或金屬整合物，使其更容易除去污物和改善洗滌性能以及防止乳垢沉著。清洗性能有了顯著提高。堿性洗劑雖對金屬有腐蝕作用和對墊圈有不良影響，但目前仍以堿性洗劑為主。因此對洗劑的耐熱、耐磨耗和耐藥性等有必要加以充分考慮。此外，此外，對無機洗劑的危害問題和有機洗劑對BＯD(生物需氧量)、COD(化學(xué)需氧量)的影響等均需加以注意。12/27/202263編輯ppt近年來又在這些洗劑中添加表面活性劑或金屬整合物，使其更容易除三、清洗消毒方法設(shè)備在生產(chǎn)結(jié)束后或生產(chǎn)間歇（一般連續(xù)生產(chǎn)6h），一定要認(rèn)真清洗和消毒。清洗和消毒必須分開進行，不可同時進行，因為未經(jīng)清洗的導(dǎo)管和設(shè)備，消毒效果不好。清洗時首先用38～60℃的溫水進行沖洗，目的是洗掉附在管壁和設(shè)備內(nèi)殘存的牛奶，故溫度不宜太高以防止蛋白質(zhì)等受熱變性粘附，造成清洗困難；然后用熱的洗劑(71～72℃)進行沖洗，目的是除去容器內(nèi)壁的蛋白質(zhì)和脂肪等固體奶垢，見圖7-12。12/27/202264編輯ppt三、清洗消毒方法設(shè)備在生產(chǎn)結(jié)束后或生產(chǎn)間歇（一般連續(xù)生產(chǎn)6h如果發(fā)現(xiàn)用洗劑沖后仍有奶垢，則應(yīng)用六偏磷酸鈉等處理，否則會影響牛乳的殺菌效果。清洗掛錫的奶桶時，為了保護桶內(nèi)的錫不受腐蝕，在堿液內(nèi)應(yīng)添加亞硫酸鈉(氫氧化鈉：亞硫酸鈉＝4:1)。用洗劑清洗后，再用清水徹底沖洗干凈，并保持干燥狀態(tài)。12/27/202265編輯ppt如果發(fā)現(xiàn)用洗劑沖后仍有奶垢，則應(yīng)用六偏磷酸鈉等處理，否則會影圖7-12加熱器表面沉積物

蛋白質(zhì)磷酸鹽脂肪加熱表面12/27/202266編輯ppt圖7-12加熱器表面沉積物

蛋白質(zhì)清洗后的管道和設(shè)備、容器等在使用前必須進行消毒處理。消毒方法常用的有三種：

1．沸水消毒法這是最簡便的方法，牧場中也容易做到。用沸水消毒時，必須使消毒物體達(dá)到90℃以上，并保持2～3min。12/27/202267編輯ppt清洗后的管道和設(shè)備、容器等在使用前必須進行消毒處理。消毒方法2．蒸汽消毒法此法系用直接蒸汽噴射在消毒物體上。消毒導(dǎo)管和保溫缸等設(shè)備時，通入蒸汽后，應(yīng)使冷凝水出口溫度達(dá)82℃以上，然后把冷凝水徹底放盡。

12/27/202268編輯ppt2．蒸汽消毒法此法系用直接蒸汽噴射在消毒物體上。消毒導(dǎo)管

3．次氯酸鹽消毒法

這是乳品工業(yè)常用的消毒方法。消毒時須將消毒物件充分清洗，以除去有機質(zhì)。因次氯酸鹽容易腐蝕金屬(包括不銹鋼)，特別是使用軟水而pH值很低時，更易腐蝕，故必須注意濃度和pH值。通常殺菌劑溶液中有效氯的含量為200～300mg·kg-1，如使用軟水時，應(yīng)在水中添加0.01％的碳酸鈉。用這種方法消毒時，必須徹底沖洗干凈，直到無氯味為止。12/27/202269編輯ppt3．次氯酸鹽消毒法這是乳品工業(yè)常用的消毒方法。消毒時須將使用次氯酸鹽消毒時，為了控制有效氯的含量，應(yīng)測定有效氯的濃度。其方法為：取50m1次氯酸鹽溶液于三角瓶中，加15％的碘化鉀溶液5mL和50％的醋酸2mL，在暗處靜置5～6min后，加5％的可溶性淀粉溶液1～2mL，用1／50Ｎ的硫代硫酸鈉溶液滴定游離碘，直至無色為止。每毫升1／50Ｎ的次硫代硫酸鈉镕液相當(dāng)于14.2mg·kg-1有效氯。12/27/202270編輯ppt使用次氯酸鹽消毒時，為了控制有效氯的含量，應(yīng)測定有效氯的濃度

第七章

乳制品生產(chǎn)

常用的加工處理

12/27/202271編輯ppt

第七章

乳制品生產(chǎn)

常用的加工處理

12/27/202第四節(jié)乳的真空濃縮（一）真空濃縮的目的乳、脫脂乳、乳清和其它乳產(chǎn)品可以蒸發(fā)除水濃縮，以減少體積并提高保存質(zhì)量。乳中水蒸發(fā)過程，一些揮發(fā)性物質(zhì)，尤其溶解的氣體也同時除去。蒸發(fā)通常在減壓下發(fā)生，主要讓其在低溫下沸騰以避免由加熱造成的（成分）損失。其目的：12/27/202272編輯ppt第四節(jié)乳的真空濃縮（一）真空濃縮的目的乳、脫脂乳、乳清1．生產(chǎn)濃縮產(chǎn)品，如煉乳、甜煉乳、濃縮酸奶。2．干燥乳制品的一個生產(chǎn)步驟，真空蒸發(fā)除水要比干燥除水節(jié)約能源和節(jié)省冷卻用水。如乳噴霧干燥每蒸發(fā)1kg水需消耗蒸汽3～4kg，而在單效真空蒸發(fā)器中消耗蒸汽1.1kg，在雙效真空蒸發(fā)器中消耗蒸汽0.4kg。直接單效蒸發(fā)由蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸汽可作為下一效使液體沸騰的熱源。12/27/202273編輯ppt1．生產(chǎn)濃縮產(chǎn)品，如煉乳、甜煉乳、濃縮酸奶。12/27/203．通過濃縮結(jié)晶從乳清中生產(chǎn)乳糖（α-乳糖水化合物）。12/27/202274編輯ppt3．通過濃縮結(jié)晶從乳清中生產(chǎn)乳糖（α-乳糖水化合物）。12/（二）真空濃縮原理和條件在21～8kPa減壓條件下，采用蒸汽直接或間接法對牛乳進行加熱，使其在低溫條件下沸騰，乳中一部分水分汽化并不斷地排除，見圖7-7、圖7-8。若做到這一點要具備如下條件：12/27/202275編輯ppt（二）真空濃縮原理和條件在21～8kPa減壓條件下，采用1．不斷供給熱量在進入真空蒸發(fā)器前牛乳溫度須保持在65℃左右，但要維持牛乳的沸騰使水分汽化，還必須不斷的供給熱量，這部分熱量一般由鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽供給。12/27/202276編輯ppt1．不斷供給熱量在進入真空蒸發(fā)器前牛乳溫度須保持在65℃左右2．迅速排除二蒸汽牛乳水分汽化形成的二次蒸汽如果不及時排除，又會凝結(jié)成水分，蒸發(fā)就無法進行下去。一般是采用冷凝法使二次蒸汽冷卻成水排掉。這種不再利用二次蒸汽叫單效蒸發(fā)。如將而次蒸汽引如另一小蒸發(fā)器作為熱源利用稱之為雙效蒸發(fā)，依次類推，見圖7-9。12/27/202277編輯ppt2．迅速排除二蒸汽牛乳水分汽化形成的二次蒸汽如果不及時排除，圖7-7單效蒸發(fā)器

濃縮乳12/27/202278編輯ppt圖7-7單效蒸發(fā)器濃縮乳12/27/20228編輯ppt

圖7-8單效蒸發(fā)器上部

12/27/202279編輯ppt

圖7-8單效蒸發(fā)器上部

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圖7-9配有壓縮機的三效蒸發(fā)器

濃奶奶12/27/202280編輯ppt

圖7-9配有壓縮機的三效蒸發(fā)器

濃奶奶12/27/20（二）濃縮引起的變化1．溶解物的濃縮引起結(jié)晶濃縮程度用濃縮比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)含量的比例。因此，濃縮后干物質(zhì)質(zhì)量是濃縮前干物質(zhì)質(zhì)量的1/Q。在濃縮過程中，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。如乳中的磷酸鈣鹽在濃縮時出現(xiàn)飽和狀態(tài)。室溫下當(dāng)Q≈2.8時乳中乳糖到達(dá)飽和狀態(tài)。12/27/202281編輯ppt（二）濃縮引起的變化1．溶解物的濃縮引起結(jié)晶濃縮程度用濃2．濃縮乳產(chǎn)品的特性變化及控制乳在濃縮過程中會發(fā)生特性變化，通過調(diào)節(jié)蒸汽或乳的流量可自動控制蒸發(fā)過程。（1）在高溫高濃度煉乳的稠化。濃縮物粘度是蒸發(fā)過程中一個重要參數(shù)，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ρ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)。12/27/202282編輯ppt2．濃縮乳產(chǎn)品的特性變化及控制乳在濃縮過程中會發(fā)生特性變化，（3）如果產(chǎn)品高度濃縮、溫度高、溫差大、液體流動速度慢易發(fā)生結(jié)垢。預(yù)熱可明顯減小在高溫段處的結(jié)垢，設(shè)備的結(jié)構(gòu)大大影響了結(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，因此也就是隨著多效蒸發(fā)器效數(shù)的增加而增加。12/27/202283編輯ppt（3）如果產(chǎn)品高度濃縮、溫度高、溫差大、液體流動速度慢易發(fā)生（4）乳在濃縮過程中一些細(xì)菌如嗜熱菌（如嗜熱脂肪芽胞桿菌）經(jīng)巴氏殺菌后仍存活，可能在較高溫度下生長，在這一現(xiàn)象在末效濃縮過程中表現(xiàn)尤為突出。因此，要求加工過程必須衛(wèi)生，在連續(xù)工作20h內(nèi)，對設(shè)備進行清洗消毒。（5）低溫度時脫脂乳會產(chǎn)生泡沫，采用適宜的機械如降膜蒸發(fā)器來減少泡沬的產(chǎn)生。12/27/202284編輯ppt（4）乳在濃縮過程中一些細(xì)菌如嗜熱菌（如嗜熱脂肪芽胞桿菌）經(jīng)（4）乳在濃縮過程中一些細(xì)菌如嗜熱菌（如嗜熱脂肪芽胞桿菌）經(jīng)巴氏殺菌后仍存活，可能在較高溫度下生長，在這一現(xiàn)象在末效濃縮過程中表現(xiàn)尤為突出。因此，要求加工過程必須衛(wèi)生，在連續(xù)工作20h內(nèi)，對設(shè)備進行清洗消毒。（5）低溫度時脫脂乳會產(chǎn)生泡沫，采用適宜的機械如降膜蒸發(fā)器來減少泡沬的產(chǎn)生。12/27/202285編輯ppt（4）乳在濃縮過程中一些細(xì)菌如嗜熱菌（如嗜熱脂肪芽胞桿菌）經(jīng)（8）乳在濃縮過程中隨著水的蒸發(fā)，一些揮發(fā)性物質(zhì)和溶解的氣體也同時被除去。12/27/202286編輯ppt（8）乳在濃縮過程中隨著水的蒸發(fā)，一些揮發(fā)性物質(zhì)和溶解的氣體應(yīng)該看到，不同蒸發(fā)程度對乳中可溶成分濃縮有不同影響，如在濃煉乳中乳糖不結(jié)晶而在高濃縮脫脂乳中乳糖可能逐漸結(jié)晶；Q高的濃縮乳清，由于過飽和鹽在加熱表面沉積可能使蒸發(fā)器設(shè)備產(chǎn)生相當(dāng)多的乳垢，這個缺陷可通過將一部分濃縮乳清在進一步濃縮前保留在設(shè)備外一段時間（大約2h）來克服。12/27/202287編輯ppt應(yīng)該看到，不同蒸發(fā)程度對乳中可溶成分濃縮有不同影響，如在濃煉第五節(jié)乳的干燥過程干燥是通過水分蒸發(fā)直到使物質(zhì)變成固體狀的過程。干燥通常用來生產(chǎn)易于保存，加水后可還原其性質(zhì)與原始狀態(tài)相似的食品。普遍用于處理水份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?？紤]到除水費用很高，尤其是能量的消耗大，因此原料在干燥前先應(yīng)通過蒸發(fā)或反滲透使水分減少到相當(dāng)?shù)偷某潭取?2/27/202288編輯ppt第五節(jié)乳的干燥過程干燥是通過水分蒸發(fā)直到使物質(zhì)變成固體狀它的主要技術(shù)問題是防止干燥過程中不良反應(yīng)，如導(dǎo)致蛋白質(zhì)不溶解。這些反應(yīng)主要與溫度有關(guān)，如含水分13%的濃縮脫脂乳中80℃/10s熱處理大約一半的蛋白質(zhì)不溶解，因此在適宜溫度迅速使水分從20%降到8%是必要的。然而水的有效擴散系數(shù)和干燥速度隨水含量降低和溫度降低而降低，如果要使液體干燥加快的話必須將其很好地霧化。液體干燥有許多方法如筒式干燥、發(fā)泡干燥、冷凍干燥，但最為常用的是噴霧干燥。12/27/202289編輯ppt它的主要技術(shù)問題是防止干燥過程中不良反應(yīng)，如導(dǎo)致蛋白質(zhì)不溶解一、噴霧干燥原理及條件1．原理將濃縮的乳通過霧化器，使之被分散成霧狀的乳滴，極大地增加了蒸發(fā)表面積。此時在干燥室中與熱風(fēng)接觸，濃乳表面的水分在0.01-0.04s內(nèi)瞬間蒸發(fā)完畢，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，整個過程僅需15-30s。12/27/202290編輯ppt一、噴霧干燥原理及條件12/27/202220編輯ppt其干燥液滴狀態(tài)的變化為，通常在干燥室內(nèi)霧化純水會使水滴達(dá)到濕球溫度，并在這個溫度下0.1s內(nèi)蒸發(fā)。然而在含有干物質(zhì)的液滴中情況大不相同。擴散系數(shù)實質(zhì)上隨干物質(zhì)含量的增加（如從10-9m2·s-1到10-13m2·s-1）而降低。因此，干燥速度顯著下降。12/27/202291編輯ppt其干燥液滴狀態(tài)的變化為，通常在干燥室內(nèi)霧化純水會使水滴達(dá)到濕在干燥液滴中，熱擴散系數(shù)保持大約在10-7m2·s-1。這說明在大多數(shù)液滴中大約不足10ms就可達(dá)到溫度平衡。換句話說，在整個小滴中各部位溫度基本上相同。12/27/202292編輯ppt在干燥液滴中，熱擴散系數(shù)保持大約在10-7m2·s-1。這說（1）干燥階段初期階段，小滴相對干空氣在溫度和濕度方面差值大，增加了熱的傳遞和物質(zhì)（水）的運動，表面蒸發(fā)很快，對于一個直徑50μm的小滴這種情況持續(xù)2ms，在這個時間里，小滴經(jīng)過10cm的距離，失去很小百分比的水分。隨后液滴表面形成表面張力梯度，阻礙了液體的中間循環(huán)，進入干燥第二階段，因下落速率仍很快液滴內(nèi)外濃度梯度足夠大，內(nèi)部水分?jǐn)U散快，使水分蒸發(fā)仍很迅速，此時相對空氣，小滴經(jīng)過幾分米距離，約經(jīng)25ms時間蒸發(fā)除去最初水分的30%。而后小滴的相對運動速度減小很快，以至水的轉(zhuǎn)移變得基本上等同于靜止小滴中水的轉(zhuǎn)移，進入干燥的第三階段中，持續(xù)至少幾秒鐘，此階段小滴通過擴散失去剩余的水。12/27/202293編輯ppt（1）干燥階段初期階段，小滴相對干空氣在溫度和濕度方面差值大（2）溫度變化假定在干空氣和小滴互相保持平衡的時刻，小滴獲得濕球溫度，維持該溫度直到存在的所有的水分被蒸發(fā)。這樣，小滴的溫度的升高僅僅是因為干物質(zhì)濃度的提高導(dǎo)致沸點明顯增加（這與干燥液滴中aW下降是一樣的）。被干燥后的小滴最終獲得所耗空氣的出口溫度，高濃度液體的小滴在一段時間內(nèi)均勻地維持濕球溫度。如果小滴有空腔存在，干燥變快。12/27/202294編輯ppt（2）溫度變化假定在干空氣和小滴互相保持平衡的時刻，小滴獲得小滴的干燥速率被定義為-dlnw/dt，w代表小滴中水的含量。因此，它是指單位時間除去水分的量，表示為離開的那部分水。這個速率在水分含量達(dá)到15%以前可粗略的看成不變，此后，速率明顯下降。12/27/202295編輯ppt小滴的干燥速率被定義為-dlnw/dt，w代表小滴中水的含量所需的干燥時間很大程度上取決于小滴的大小。若在一批物料中液滴大小分布范圍大，這種分布不能采用并流干燥。因為小的液滴干燥快，結(jié)果使熱空氣冷卻下來，而較大的液滴在其后與較涼的空氣接觸使得干燥時間延長，因此它們的平均干燥溫度比小液滴低。12/27/202296編輯ppt所需的干燥時間很大程度上取決于小滴的大小。若在一批物料中液滴（3）干燥過程濃度梯度在水含量減少到15%之后，干燥溫度越高，小滴的相對干燥的外層很快變得很堅固，因此，阻止液滴進一步脫水濃縮。由于縮水的液滴內(nèi)部壓力低于大氣壓，在噴霧期間小滴中形成氣泡，這些氣泡在體積上擴大，產(chǎn)生一個很大的氣腔。干燥溫度越高，膨脹越強烈，微?？赡墚a(chǎn)生皺紋或凹痕。12/27/202297編輯ppt（3）干燥過程濃度梯度在水含量減少到15%之后，干燥溫度越高2．干燥條件（1）氣體加熱濃奶霧滴的干燥是通過與干熱空氣的水分交換實現(xiàn)的，空氣預(yù)先需通過許多環(huán)繞的蒸汽管（蒸汽壓9atm）使空氣溫度達(dá)到175℃，或通過被噴氣加熱的管壁達(dá)到大約260℃。目前，后一種是普遍使用的方法。較經(jīng)濟的加熱方式是直接使干燥空氣中的氣體燃燒，但這個過程釋放出的含氮氧化物將污染奶粉。離開干燥塔的空氣溫度低于100℃，有時回收用它在熱交換器中加熱新鮮空氣。12/27/202298編輯ppt2．干燥條件（1）氣體加熱濃奶霧滴的干燥是通過與干熱空氣在干燥過程中，入口的干燥空氣溫度越高，效率越高。但是，對于入口溫度有一個上限，因為加熱對產(chǎn)品有破壞。此外，奶粉末如果在干燥內(nèi)放置時間長很可能起火，因為140℃時可能已達(dá)到奶粉的燃點；在220℃，5min就會發(fā)生自燃。通常進入干燥室的空氣溫度為140～210℃，由于吸收液滴水分使其溫度下降，可控制出口溫度為80℃。為了便于實施，控制干燥過程往往通過調(diào)整濃縮液的供給方式，以達(dá)到一個滿意的出口溫度。12/27/202299編輯ppt在干燥過程中，入口的干燥空氣溫度越高，效率越高。但是，對于入（2）將濃縮物在空氣中霧化成很小的液滴使其快速干燥通常液體首先需被加熱到合適的溫度，然后通過霧化器霧化。12/27/2022100編輯ppt（2）將濃縮物在空氣中霧化成很小的液滴使其快速干燥通常液熱空氣與霧化液體混合，隨之發(fā)生干燥。空氣與液體同時進入干燥室并劇烈地混和，以致于空氣很快冷卻下來。結(jié)果大部分干燥過程的霧滴溫度不超過排出空氣的溫度。干燥室的形狀十分重要：干燥室越大在給定范圍內(nèi)造價越高；干燥室越小，沒完全干燥的液滴接觸室壁并使干燥室結(jié)垢的可能越大。此外，應(yīng)避免部分干燥液滴過于劇烈加熱。奶粉與干燥空氣的分離。通常使用旋風(fēng)機，一方面，用這種方式加快收集奶粉使它易于包裝；另一方面，在排風(fēng)口處的奶粉應(yīng)盡可能少，以避免產(chǎn)量的損失和空氣污染。通常采用復(fù)雜的旋風(fēng)系統(tǒng)。如從旋風(fēng)分離器分離出的空氣再經(jīng)第二個旋風(fēng)分離器或用過濾器使其分離凈。二次分離收集的奶粉返回干燥室。12/27/2022101編輯ppt熱空氣與霧化液體混合，隨之發(fā)生干燥?？諝馀c液體同時進入干燥室二、霧化

霧化的目的是使液體形成細(xì)小的液滴，使其能快速干燥，但干燥后粉又不致于由排氣口排出，此外過于細(xì)小的粉不易溶解，脫脂乳粉易發(fā)生褐變等不好的性質(zhì)。12/27/2022102編輯ppt二、霧化

12/27/202232編輯ppt1．霧化種類與特點霧化通常采用壓力式和離心式兩種：12/27/2022103編輯ppt1．霧化種類與特點12/27/202233編輯ppt（1）壓力式噴霧壓力式噴霧干燥中，濃乳的霧化是通過一臺高壓泵的壓力（達(dá)20MPa）和一個安裝在干燥塔內(nèi)部的噴嘴來完成的。霧化原理是：濃乳在高壓泵的作用下通過一狹小的噴嘴后，瞬間得以霧化成無數(shù)微細(xì)的小液滴見圖7-10。噴咀的優(yōu)點在于它的結(jié)構(gòu)簡單，可以調(diào)節(jié)液體霧化錐形噴咀的角度（因此，可用直徑相對小的干燥室），并且粉粒中液胞含量較少。缺點是生產(chǎn)能力相對小，并很難改變。因此在大型干燥室中，必須同時安裝幾個噴咀。此外，噴咀耐用性差，并易堵塞。12/27/2022104編輯ppt（1）壓力式噴霧壓力式噴霧干燥中，濃乳的霧化是通過一臺高壓泵圖7-10順流壓力噴霧干燥

12/27/2022105編輯ppt圖7-10順流壓力噴霧干燥12/27/202235編輯p

圖7-11離心噴物盤12/27/2022106編輯ppt圖7-11離心噴物盤12/27/202236編輯ppt霧化狀態(tài)的優(yōu)劣取決于霧化器的結(jié)構(gòu)、噴霧壓力(濃乳的流量)、濃乳的物理性質(zhì)(濃度、粘度、表面張力等)。一般情況下,霧滴的平均直徑與濃乳的表面張力、粘度及噴嘴孔徑成正比,與流量成反比?？捎孟率奖硎?12/27/2022107編輯ppt霧化狀態(tài)的優(yōu)劣取決于霧化器的結(jié)構(gòu)、噴霧壓力(濃乳的流量)、濃X∝P

式中X——霧滴平均直徑(cm)W——流量(g/s)d——噴嘴孔徑(cm)σ——表面張力(N/m)μ——粘度(Pa.s)12/27/2022108編輯pptX∝P12/27/202238編輯ppt濃乳流量則與噴霧壓力成正比。用下式表示:W∝P式中P——壓力(kPa)W——流量(g/s)霧滴在理想的干燥條件下干燥后,直徑減小到最初乳滴的75%,重量約減少至50%,體積約減少至40%。12/27/2022109編輯ppt濃乳流量則與噴霧壓力成正比。用下式表示:12/27/2022（2）離心式霧化離心式噴霧干燥中，濃乳的霧化是通過一個在水平方向作高速旋轉(zhuǎn)的圓盤來完成的。其霧化原理是：當(dāng)濃乳在泵的作用下進入高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤（轉(zhuǎn)速在10000rpm）中央時，由于離心力的作用而以高速被甩向四周(見7-11)，從而達(dá)霧化的目的。12/27/2022110編輯ppt（2）離心式霧化離心式噴霧干燥中，濃乳的霧化是通過一個在水平離心式霧化的優(yōu)點為①生產(chǎn)過程靈活，生產(chǎn)能力可在很大范圍內(nèi)變化；②轉(zhuǎn)盤不易堵塞。例如，預(yù)結(jié)晶的濃縮乳清能夠霧化；③高粘度下仍可實現(xiàn)轉(zhuǎn)盤霧化，因此可生產(chǎn)高度蒸發(fā)的乳；④形成相對小的液滴。12/27/2022111編輯ppt離心式霧化的優(yōu)點為12/27/202241編輯ppt缺點是在霧中形成許多液胞，此外液滴被甩出懸浮在轉(zhuǎn)盤軸的周圍，所以，干燥室必需足夠大以防液滴碰到室壁，一般要求液滴水平軸向所覆蓋距離至少為液滴直徑的104倍。霧化狀態(tài)的優(yōu)劣取決于轉(zhuǎn)盤的結(jié)構(gòu)及其圓周速度(直徑與轉(zhuǎn)速)、濃乳的流量與流速、濃乳的物理性質(zhì)(濃度、粘度、表面張力等)。12/27/2022112編輯ppt缺點是在霧中形成許多液胞，此外液滴被甩出懸浮在轉(zhuǎn)盤軸的周圍，2．液滴大小分布要確定所形成液滴大小分布很難。這是因為：液滴大小經(jīng)常不均衡；它們可能含有液泡；粉?？赡芫鄢蓤F。霧化盤中液滴的平均直徑如公式：dvs≈C(Qη/ρN2R)0.25

Q為供給量(m2.s-1)，

η為粘度，

ρ為粒子化液體密度，

N為每秒轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)數(shù)，

R轉(zhuǎn)盤直徑（濃縮物為非牛頓性質(zhì)并因此表現(xiàn)粘度取決于速度梯度，在霧化過程中速度梯度很高）。

12/27/2022113編輯ppt2．液滴大小分布要確定所形成液滴大小分布很難。常數(shù)依轉(zhuǎn)盤的詳細(xì)結(jié)構(gòu)定。干物質(zhì)含量越高、溫度越低，液滴平均直徑越大，因為干物質(zhì)含量與溫度都可影響粘度。在霧化噴咀中液滴dvs大約為：

dvs=C（Qη/p）0.33P為通過壓力噴咀前液體的壓力，C為噴咀結(jié)構(gòu)而定的近似值，P和Q不能變化太大（否則，噴咀不運轉(zhuǎn)），在粘度η高時分散度變大。顯然在轉(zhuǎn)盤霧化乳要比噴咀霧化的乳凝集性強。12/27/2022114編輯ppt常數(shù)依轉(zhuǎn)盤的詳細(xì)結(jié)構(gòu)定。干物質(zhì)含量越高、3．液胞在液體霧化期間，一些氣體被包在液滴中。當(dāng)使用轉(zhuǎn)盤時，霧化一般可影響每個液滴，形成大約10--100個氣泡；然而壓力霧化液滴中氣泡數(shù)很少，通常每個液滴0或1個氣泡。在干燥液滴時水蒸汽進入氣泡中引起它們擴散；這是因為水蒸汽在液胞中擴散比通過干燥液滴的內(nèi)層更容易，這個干燥液滴已經(jīng)凝固并或多或少有些剛性。12/27/2022115編輯ppt3．液胞在液體霧化期間，一些氣體被包在液滴中。當(dāng)使用轉(zhuǎn)盤時，不斷地提高干燥溫度將使空腔膨脹并擴大空腔的體積。在粉粒中有裂紋。這引起空腔與周圍的空氣發(fā)生接觸，空腔體積很大程度上取決于濃縮物中干物質(zhì)的含量。這很大程度但并非全部都因為干物質(zhì)含量對粘度的影響，低粘度是在高霧化溫度下形成大體積空腔的部分原因，粉粒中空腔使粉易溶解。

12/27/2022116編輯ppt不斷地提高干燥溫度將使空腔膨脹并擴大空腔的體積。在粉粒中有裂4．脂肪球的破碎濃縮奶在霧化過程中由于機械力的作用脂肪球可被破碎，這種情況尤其在壓力噴霧中存在，因為所用壓力與在均質(zhì)中的壓力相當(dāng)。12/27/2022117編輯ppt4．脂肪球的破碎濃縮奶在霧化過程中由于機械力的作用脂肪球可被

三、干燥對產(chǎn)品可能產(chǎn)生的影響

1．香味保持除水分之外，霧滴也失去其它的揮發(fā)性成分，包括香氣成分。香氣保持（在干燥期保留香氣成分）隨小滴大?。ㄔ诖蟮沃邢銡獬煞謸p失相對少）和干燥溫度（在高溫下，皮殼形成更迅速）增加而增加?？涨恍纬蓽p小了香味保留，尤其在微粒中有發(fā)裂的產(chǎn)生和空腔與環(huán)境空氣發(fā)生相互接觸時.12/27/2022118編輯ppt

三、干燥對產(chǎn)品可能產(chǎn)生的影響

1．香味保持除水分之2．高干燥溫度產(chǎn)生的影響在干燥制品中，高干燥溫度可導(dǎo)致不理想的變化。通常，只有在粉末被再溶解后，涉及的變化才能被注意到。在實際過程中，干燥氣體的出口溫度決定了因受熱造成的損害，下面是高干燥溫度可能產(chǎn)生的影響：12/27/2022119編輯ppt2．高干燥溫度產(chǎn)生的影響在干燥制品中，高干燥溫度可導(dǎo)致不理想（1）酶的鈍化鈍化失活在溫度很低的情況下通常是很慢的，可以調(diào)整干燥條件而控制酶是否鈍化。12/27/2022120編輯ppt（1）酶的鈍化鈍化失活在溫度很低的情況下通常是很慢的，可以調(diào)（2）微生物死亡干燥本身，即使在很低的溫度下進行，也可以減少活菌數(shù)量，這種降低主要因存在的微生物種類不同而在10%～99%之間變化。通常，對熱不穩(wěn)定的微生物在干燥過程中不能存活，但通過干燥不可能殺死所有的細(xì)菌。12/27/2022121編輯ppt（2）微生物死亡干燥本身，即使在很低的溫度下進行，也可以減少（3）乳清蛋白的變性可以通過選擇溫和的干燥條件來抑制。（4）粉末的不溶解。當(dāng)水分的含量降低，即使不是非常低時，過高的干燥溫度或較長時間的受熱會造成蛋白部分不溶。粉粒受熱時間長可能是由于（a）在干燥室內(nèi)停留時間相對長，（b）返回高溫區(qū)和（c）新鮮的液滴相碰再濕潤。12/27/2022122編輯ppt（3）乳清蛋白的變性可以通過選擇溫和的干燥條件來抑制。12/3．微粒大小干燥液滴的大小和粉粒的大小對于制造方式和得到粉末性質(zhì)很重要。微粒越大，不完全干燥的液滴接觸機器壁的危險也越大，污染器壁甚至有構(gòu)成火災(zāi)的危險。微粒越小，從干空氣中分離它們就越困難。12/27/2022123編輯ppt3．微粒大小干燥液滴的大小和粉粒的大小對于制造方式和得到粉干燥時間大致與ro2成比例，ro是起始小液滴的半徑。這意味著越大的液滴在高溫條件下保持越長，會產(chǎn)生熱凝固，此外，大微粒離開干燥室時水分含量也較高。這說明了對于較大的液滴的干燥，出口溫度比較高。因此，研究液滴的大小對粉末性質(zhì)的影響時，出口溫度，粉末的含水量或濃縮物進料速度很重要。12/27/2022124編輯ppt干燥時間大致與ro2成比例，ro是起始小液滴的半徑。這意味著第六節(jié)膜處理在乳制品加工中的應(yīng)用在膜處理的應(yīng)用中，溶液被封閉在一個由半透膜隔離的體系中。溶液中某些成分能通過膜，有些則不能，驅(qū)動力可以是膜兩側(cè)的壓力差或電勢差，后者指的是電滲析。在滲析方法中驅(qū)動力是濃度差或更準(zhǔn)確地說是活度差。在微濾或超濾中存在相對小的壓差，比如說1bar；在反滲透中利用很高的壓力差。液體通過膜的叫透過液，保留的叫濃縮液或截留液。12/27/2022125編輯ppt第六節(jié)膜處理在乳制品加工中的應(yīng)用在膜處理的應(yīng)用中，溶液被封微濾居于普通過濾和超濾中間，膜的孔徑>0.1μm，操作壓力差小。這個方法可用于從干酪鹽水或廢水中除去小微?；蛭⑸铮碚撋线@個方法也適合從脫脂乳中去除微生物。12/27/2022126編輯ppt微濾居于普通過濾和超濾中間，膜的孔徑>0.1μm，操作壓力差超濾有效地從溶液中分離高分子（蛋白質(zhì)）和微粒（酪蛋白膠束、脂肪球、細(xì)胞、細(xì)菌等）。通常目的是富集蛋白質(zhì)，如乳清和脫脂乳的濃縮。超濾以分子大小為基礎(chǔ)被用于工業(yè)規(guī)模分離蛋白質(zhì)和肽的混合物。此外，當(dāng)使用高壓時一些超微過濾膜可被用于脫鹽；可替代電滲析。12/27/202212