乳品工艺课件4奶粉.ppt

第十章 乳 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、 乳粉的种类及其化学组成,1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（%）,二、乳粉的一般生产工艺,乳粉的工艺流程如下：,（一）原料乳的验收及预处理 见第四、第五章相关内容。 （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,（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 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,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。,(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.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。,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,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,2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,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,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,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,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,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,1.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.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。 3.棕色化 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。,4.吸嘲 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。 5.细菌引起的变质 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 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、 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）,1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,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、 配方乳粉的生产工艺,（一）工艺流程，见图10-7。 （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。,图10-7 配方乳粉生产工艺流程,1婴儿配方乳粉 (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,表7-9 婴儿配方乳粉营养成分含量指标,2婴儿配方乳粉 (infant formula ),过去称“母乳化乳粉”,是1982年由黑龙江省乳品工业研