乳品工藝學(xué) 課件 （1）離心分離、乳脂標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)、均質(zhì)和膜分離

乳品工藝學(xué)Dairytechnology李曉東Lixiaodong離心分離設(shè)備乳脂肪標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)乳品加工的工藝設(shè)備與設(shè)施——離心分離、標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)、均質(zhì)和膜分離設(shè)備熱處理設(shè)備均質(zhì)設(shè)備離心分離設(shè)備01離心分離的目的：獲得奶油和/或脫脂牛乳；分離酪乳中的乳清或甜奶油；使牛乳和乳制品標(biāo)準(zhǔn)化至所需脂肪含量；凈乳，去除外界雜質(zhì)、細(xì)菌及其孢子。離心分離設(shè)備01離心分離機(jī)工作原理：牛乳中雜質(zhì)密度大于脫脂乳，脂肪密度小于脫脂乳，利用離心力的作用將比重不同的組分分開(kāi)，并從各自的排出口排出，得到不同組分的產(chǎn)品。乳脂肪標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)

02原料乳中脂肪與無(wú)脂干物質(zhì)的含量隨乳牛品種、地區(qū)、季節(jié)和飼養(yǎng)管理等因素不同而有較大的差別。乳脂肪標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)的目的就是得到標(biāo)準(zhǔn)化的牛乳，且常與乳脂分離機(jī)配合使用。原料乳的標(biāo)準(zhǔn)化：乳制品中脂肪與無(wú)脂干物質(zhì)含量要求保持一定比例，因此必須調(diào)整原料乳中脂肪和無(wú)脂干物質(zhì)之間的比例關(guān)系，使其符合制品的要求。一般把該過(guò)程稱為標(biāo)準(zhǔn)化。乳脂肪標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)

02圖1

完整的標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)1.密度傳感器2.流量傳感器3.控制閥4.控制系統(tǒng)5.恒壓閥6.截止閥7.檢查閥熱處理設(shè)備03熱處理目的：殺死微生物和使酶失活，或?qū)崿F(xiàn)其他一些化學(xué)變化，例如增加黏度，這些變化程度取決于熱處理強(qiáng)度。（一）熱處理表現(xiàn)形式：（1）預(yù)熱：在加入其它成分前進(jìn)行預(yù)熱，以便更好的溶解。如：配料前的預(yù)熱等；為滿足下一工藝操作條件做準(zhǔn)備。如：均質(zhì)前的預(yù)熱以及殺（滅）菌前的預(yù)熱等。（2）冷卻：便于貯存，例如原料乳入廠后，快速冷卻至4～5℃，防止微生物進(jìn)一步生長(zhǎng)；滿足下一步工藝操作條件，例如殺（滅）菌后，物料快速冷卻，滿足成品包裝及成品品質(zhì)要求等。熱處理設(shè)備03（3）殺（滅）菌、滅酶：殺滅乳及乳制品中所有致病菌、腐敗菌，最大程度破壞乳及乳制品中的酶活性，使乳及乳制品在保持一定風(fēng)味和組織狀態(tài)時(shí)，在特定的條件下（如密閉的瓶?jī)?nèi)、罐內(nèi)或其他環(huán)境中）有一定的保存期。如：巴氏殺菌和超高溫滅菌對(duì)乳及乳制品的殺菌及滅菌處理等。（4）預(yù)殺菌：為下一步工藝創(chuàng)造條件，例如許多工廠收奶之后不能立即對(duì)所有牛奶及時(shí)加工處理，為防止變質(zhì)，采用低于巴氏殺菌溫度的殺菌方法對(duì)乳預(yù)熱，暫時(shí)阻止微生物增殖。這種處理方法也對(duì)某些芽孢類微生物的后期殺滅，起到積極作用。熱處理設(shè)備03（5）保溫：保持一定溫度以滿足某些工藝條件。如：乳制品的發(fā)酵過(guò)程等。（6）熱能回收：降低成本，簡(jiǎn)化設(shè)備。如：在板式或管式殺（滅）菌機(jī)對(duì)物料處理過(guò)程中，物料殺（滅）菌之后，需快速降溫冷卻，其熱量可用于設(shè)備進(jìn)口處冷物料的預(yù)熱。熱處理設(shè)備03（二）熱處理方式：直接加熱：指加熱介質(zhì)和食品物料直接混合，使食品物料快速加熱殺（滅）菌的方法。間接加熱：指在加熱（冷）介質(zhì)和食品物料之間放置間壁，熱量通過(guò)間壁在介質(zhì)和物料之間傳遞。熱處理設(shè)備03（三）熱交換設(shè)備：直接加熱設(shè)備：直接加熱設(shè)備主要有蒸汽噴射式和注入式直接加熱殺菌兩種形式。噴射式：把蒸汽噴射到被殺菌的料液中進(jìn)行加熱殺菌。注入式：把食品物料注入到熱蒸汽中進(jìn)行殺菌。主要設(shè)備包括物料泵、蒸汽（或物料）噴嘴、真空罐及各種控制儀表等。加熱介質(zhì)與物料混合的裝置是關(guān)鍵設(shè)備。間接加熱設(shè)備：間接加熱設(shè)備主要有貯槽式熱交換器、板式熱交換設(shè)備、管式熱交換設(shè)備、刮板式熱交換設(shè)備和釜式殺（滅）菌設(shè)備五種形式。熱處理設(shè)備03（四）新型加熱技術(shù)：新型加熱技術(shù)由于對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)地、營(yíng)養(yǎng)和感官特性影響小，加熱均勻性和加熱速率快。新型加熱技術(shù)包含通電加熱技術(shù)（直接加熱）、微波加熱和射頻加熱技術(shù)（間接加熱）。均質(zhì)設(shè)備04均質(zhì)定義：在強(qiáng)力的機(jī)械作用下（16.7～20.6MPa）將乳中大的脂肪球破碎成小的脂肪球，均勻一致地分散在乳中，這一過(guò)程稱為均質(zhì)。圖2

均質(zhì)前、后脂肪球大小的變化均質(zhì)設(shè)備04均質(zhì)的目的：均質(zhì)是一種特殊的混合操作，包含著粉碎和混合的雙重作用，將兩種通?；ゲ幌嗳艿囊后w進(jìn)行密切混合，使一種液體或膠體顆粒粉碎成為小球滴而后分散在另一種液體之中，獲得粒子很小且均勻一致的混合液料。均質(zhì)的原理：包含沖擊、剪切、空穴等學(xué)說(shuō)。（1）沖擊液滴或膠體顆粒隨液流高速撞向固定構(gòu)件表面時(shí)，因拉應(yīng)力發(fā)生碎裂，細(xì)小液滴因自身速度而向外圍連續(xù)相中分散。（2）剪切因液流渦動(dòng)或機(jī)械剪切作用使得液體和膠體顆粒內(nèi)部形成巨大的速度梯度，沿剪切面滑移產(chǎn)生破壞，繼而在液流渦動(dòng)的作用下完成分散。均質(zhì)設(shè)備04（3）空穴液滴因內(nèi)部的汽化膨脹形成氣泡，當(dāng)外界壓力過(guò)大時(shí)，液膜產(chǎn)生拉應(yīng)力破壞而破碎并分散。圖3

均質(zhì)原理均質(zhì)設(shè)備04（一）均質(zhì)設(shè)備：主要包括高壓均質(zhì)機(jī)、離心均質(zhì)機(jī)、超聲波均質(zhì)機(jī)、膠體磨均質(zhì)機(jī)、高速剪切裝置等。常用的高壓均質(zhì)機(jī)有單柱塞（小型）、三柱塞及五柱塞（大型）三類均質(zhì)機(jī)。（1）三柱塞高壓均質(zhì)機(jī)①工作原理：物料在高壓作用下，通過(guò)非常狹窄的間隙（一般小于0.1mm），均質(zhì)頭就是把高壓力靜壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的高流速動(dòng)能，造成高流速（150-200m/s），使物料受到強(qiáng)大的機(jī)械剪切力。均質(zhì)設(shè)備04圖4一級(jí)均質(zhì)裝置的組成1-均質(zhì)頭2-均質(zhì)環(huán)3-均質(zhì)閥座4-均質(zhì)壓調(diào)節(jié)裝置圖5兩級(jí)均質(zhì)頭1－第一級(jí)均質(zhì)2－第二級(jí)均質(zhì)均質(zhì)設(shè)備04②性能特點(diǎn)和主要用途性能特點(diǎn)：均質(zhì)化作用強(qiáng)、效果好，物料發(fā)熱量小、不變性，物料流速穩(wěn)定，缺點(diǎn)是耗能較大，不適于粘度大的物料；主要用途：在對(duì)原料乳的脂肪均質(zhì)化處理，發(fā)酵乳、乳飲料、各類花色奶等的副配料細(xì)化處理，以及奶油、冰激凌、乳粉和其他乳制品生產(chǎn)過(guò)程中得到廣泛應(yīng)用。均質(zhì)設(shè)備04（2）膠體磨①工作原理膠體磨是一種用于磨制膠體或近乎膠體物料的超微粒粉碎的均質(zhì)機(jī)械。膠體磨對(duì)物料的均質(zhì)化主要是剪切、研磨及高速攪拌作用。均質(zhì)設(shè)備04②性能特點(diǎn)和主要用途性能特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、占地面積?。痪哂休^高的剪切、攪拌作用，對(duì)液滴和固體顆粒具有良好的破碎和微粒化作用；主要用途：適用范圍廣，尤其