培训材料（PPT）-中级工-项目四 乳制品加工常用设备

1、项目四 乳制品加工常用设备乳制品加工常用设备【教学目标】1. 通过本项目的学习，掌握常用乳品加工设备的结构及使用。* *1 热处理的目的 热处理被采用之前，牛乳是有害微生物的危险来源之一。因为，它是微生物理想的培养基。牛乳不时地传播像结核、斑疹伤寒等疾病。 牛乳的巴氏杀菌是一种特定的热处理方式。它可以这样定义，“巴氏杀菌是能有效破坏结核杆菌（TB），但对牛乳的物理和化学性质无明显影响的任何一种牛乳热处理方法。”目的：（1）除了致病微生物，乳中还含有能够破坏不同乳制品的风味和缩短其保质期的其他物质和其他类微生物。（2）要最大程度地破坏这些微生物和酶系统。这需要比杀灭致病菌更强烈的热处理。一 热交

2、换器* *2 预杀菌 为了保存没有及时加工的牛乳，许多乳品厂先将牛乳预热至低于巴氏杀菌的温度，以暂时阻止细菌的生长。这种加工方法称为预杀菌。将牛乳加热至63-65，保持15 秒，这种温度和时间的组合不能钝化磷酸酶。 在许多国家中，法律禁止两次巴氏杀菌，所以，预杀菌必须在还没有达到巴氏杀菌条件时就停止。为了防止热处理后需氧芽孢菌在牛乳中繁殖，牛乳必须迅速冷却到4或4以下，且不能与未处理的牛乳混合。预杀菌只是在特殊情况下采用，实际上，牛乳在到达乳品厂24小时之内应全部进行巴氏杀菌一 热交换器* *3 杀菌的方法p 低温长时(LTLT)巴氏杀菌 是将牛乳在一个敞口容器中升温到63，并保持30 分钟。

3、这种方法被称为是保温法或是低温长时LTLT 巴氏杀菌法。p 高温短时巴氏杀菌 牛乳的高温短时加工是将牛乳加热到72-75，保持1520 秒，之后再冷却。通过这种温时配合，磷酸酶被破坏。p 超巴氏杀菌 牛乳加热至125138，保持2-4 秒，并冷却至7以下.p 超高温处理 UHT意思是超高温灭菌。超高温技术通常是将牛乳加热至135140，这可以杀死会引起产品腐败的微生物。一 热交换器* *4 热交换器p 热交换器是通过间接加热的方法来传递热量的。p 热水（红色）通过一个通道，牛乳（蓝色）流过另一个通道，二者通过间壁进行热传递。热水进口温度为ti2，出口被冷却到t02。牛乳进口温度为ti1，出口时

4、被热水加热到t01 。牛乳和热水通过热交换时的温度变化如图4-1的曲线所示。一 热交换器* *4 热交换器 板式热交换器一 热交换器 乳制品的热处理大多在板式热交换器中进行。板式热交换器常常缩写成PHE，由夹在框架中的一组不锈钢板组成。 该框架可以包括几个独立的板组区段不同的处理阶段，如预热、杀菌，冷却等均可在此进行。根据产品要求的出口温度，热介质是热水，冷介质可以是冷水，冰水、或丙基乙二醇。* *4 热交换器 管式热交换器一 热交换器 在某些情况下，管式热交换器(THE)也用于乳制品的巴氏杀菌/超高温处理。管式热交换器，如图4-3 所示，不同于板式热交换器，它在产品通道上没有接触点，这样它就

5、可以处理含有一定颗粒的产品。颗粒的最大直径取决于管子的直径，在UHT处理中，管式热交换器要比板式热交换器运行的时间长。从热传递的观点看，管式热交换器比板式热交换器的传热效率低。管式热交换器现有两种截然不同的类型：多个/单个流道，多个/ 单个管道。* *4 热交换器 管式热交换器一 热交换器 单管是指只有一个进口管允许粒经小于 50mm 的颗粒物料通过。多个/ 单个管子非常适用于高压、高温状况下的物料加工。管式热交换器* *4 热交换器 刮板式热交换器一 热交换器 用于加热和冷却粘稠的成块的产品或是用于产品的结晶。产品一侧的工作压力很高，通常达1.40bar，所以凡是能泵送的产品均可用此设备处理

6、。 刮板式热交换器包括一个缸筒（1），产品以逆流的方式泵送至被传热介质包围的缸筒中。各种直径的转筒（2），从50.8mm 到127mm 不等，销钉/ 刮刀的配置可以任意调节，以适应不同的用途。较小直径的转筒可使大颗粒（可达25mm）的产品通过缸体，而较大直径的转筒则可缩短产品在缸体中的停留时间，并提高传热性能。* *4 热交换器 刮板式热交换器一 热交换器* *1 离心分离机的原理 分离机是利用分离筒的高速旋转，使悬浮液中的固相微粒在离心力场中获得高于在重力场中数千倍的离心力，从而达到加速液/固分离的过程。离心力与重力之比称之为离心强度即分离因数。二 离心分离机和牛乳脂肪标准化（一） 离心分离

7、机* *1 离心分离机的原理 经过累加碟片形成分离机的基本雏形见图4-7。将分离体高速旋转后产更大的离心力，并改变物料的进出口方式，从而实现物料的连续、稳定分离。如图4-8。二 离心分离机和牛乳脂肪标准化（一） 离心分离机* *2 密封 排渣工作原理分离筒的密封和排渣工况是通过控制阀将高置的重力水箱中的控制水导入分离筒的密封工作水腔和开启工作水腔而形成的。二 离心分离机和牛乳脂肪标准化（一） 离心分离机* *3 离心净乳机（1）主要结构主要有机械传动（水平轴系和垂直轴系）、分离筒、控制阀、进出料装置和排污道等部分组成。二 离心分离机和牛乳脂肪标准化（一） 离心分离机* *3 离心净乳机 如图4

8、-9所示，在离心净乳机中，牛乳在碟片组的外侧边缘进入分离通道并快速地流过通向转轴的通道，并由一上部出口排出，流经碟片组的途中固体杂质被分离出来并沿着碟片的下侧被甩回到净化钵的周围，在此集中到沉渣空间，由于牛乳沿着碟片的半径宽度通过，所以流经所用的时间足够非常小的颗粒进行分离。二 离心分离机和牛乳脂肪标准化（一） 离心分离机* *3 离心净乳机离心净乳机和分离机最大的不同在于碟片组的设计。净乳机没有分配孔，净乳机有一个出口，而分离机有两个。二 离心分离机和牛乳脂肪标准化（一） 离心分离机* *3 离心净乳机分离筒排渣： 控制水通过控制阀被导入作用滑块上腔，产生的离心压力将作用滑块向下压，克服支撑

9、弹簧的压力，打开三只泄水阀，活塞下腔控制水迅速排出，在分离筒内被处理物料的离心压力作用下，活塞下降，积聚的杂质壁上的排渣口迅速排出。二 离心分离机和牛乳脂肪标准化（一） 离心分离机* *4 密封排渣操作程序分解（1） “密封”-待分离机全速后，将控制阀转到“密封”位置，控制阀芯上的孔A与连接导水环的外接的外接管连通，控制水经导水环喷入配水挡圈，经分离筒本体上的孔N，在离心压力作用下进入活塞下部水腔，产生的离心压力将活塞上推，紧压在分离筒盖的密封环上。由于活塞下部密封水工作压力大于上部被处理物料的压力，因此造成分离筒工作时的密封状态。当活塞下腔注满水后，继续进入的水通过导水环回水孔道经控制阀连管

10、从指示管流出。指示管出水，表明分离筒密封工作已完成，此时应将控制阀手轮箭头转向补偿位置，机器可以开始进料分离工作。二 离心分离机和牛乳脂肪标准化（一） 离心分离机* *4 密封排渣操作程序分解（2）“补偿”控制阀转至补偿位置时，控制水从孔A经阀体通道和互成90的孔c进入内接管，通过导水环上回水孔道，与密封腔连通。由于配水挡圈内径（R4）小于导水环外径（R3），被没入密封水部分的导水环所产生的动压头与高置的重力水箱的静压头处于平衡状态，控制水将不会继续进入而溢进作用滑块上腔。只有当密封水漏浅时，由于压差作用，控制水才会自动补充活塞下腔所损坏的部分。分离机正常工作时，控制阀应放在“补偿”位置上。二

11、 离心分离机和牛乳脂肪标准化（一） 离心分离机* *4 密封排渣操作程序分解（3） “开启”控制阀转到“开启”位置，控制阀芯上孔B与外接管，导水环连通，由于导水环上回水管路被切断，此时进入配水挡圈的控制水将溢过挡圈的内边缘经下腔进入作用滑块上腔，由于分离筒本体圆周上孔M的节流作用，使滑块上腔很快被充满水，在离心压力下将作用滑块向下压，克服弹簧压力使阀门L被打开，此时活塞下腔的水经孔K排出，活塞下腔迅速泄压，并在分离筒内被处理液体的离心压力作用下，活塞迅速下降，打开分离筒排渣口，分离筒内积渣迅速自动排出。排渣完毕后，即将控制阀转到“空位”位置，控制水被切断，此时作用滑块上腔的水便迅速从孔M排出，

12、在弹簧力作用下作用滑块复位关闭阀L，然后就可进行第二次密封过程的。注意：排渣完毕后，再进行第二次密封过程。（4） “空位”控制阀放在“空位”位置时，重力水箱控制水被切断。二 离心分离机和牛乳脂肪标准化（一） 离心分离机* *5 “密封排渣”工作注意要点（1）控制水应使用清洁淡水，并保持水的清洁，避免因泥沙、铁锈及其他杂物混入堵塞控制水通道，特别是导致分离筒上M孔堵塞，使活塞密封开启失灵。（2）重力水箱必须按规定高度安装，以保证控制水的静止压头。过高或过低的静压头都将会造成分离筒密封、开启工况的不正常。二 离心分离机和牛乳脂肪标准化（一） 离心分离机* *6 使用与维护（1）分离机工作前的检查（

13、a）检查齿轮箱润滑油。润滑油通常采用40号或50号机械油，分离高温物料时，应相应采用较高粘度润滑油，如T11、T14柴油机油。润滑油量应保持在齿轮箱油位计红色刻线区间内。分离机第一次换油在运行250小时后进行，以后视滑油质量决定换油期限，换油时应仔细清理油箱底部。（b）检查电动机转向，尤其是电机接线后第一次启动或电器设备检修后。（c）正确装配分离筒和进出料装置。（d）检查刹车有无松开。（e检查机盖上手轮是否旋紧。（f）检查进出料装置顶部吊环有无 松动。（g）检查地脚螺栓有无松动。二 离心分离机和牛乳脂肪标准化（一） 离心分离机* *6 使用与维护（2）分离机运行中的维护（a）分离机启动后约6-

14、8分钟达到全速。此时测速器转速为每分钟71-73转，用手指按住指示器盖凸起点，单位时间内计数。（b）由于分离筒转动惯量大，启动过程中电动机负荷将会出现一定程度超载，其最大电流约为30安培。启动完毕，分离机达到额定转速后，电流即稳定并低于电动机的额定电流。由于摩擦片与摩擦筒在启动过程中打滑摩擦产生大量热能，启动时应用自来水对摩擦筒进行降温，23次。主要目的是增加摩擦片摩擦力，降低摩擦筒温度，减少摩擦片损耗，延长使用寿命。（c）当分离机启动完毕，并确认运行正常后，将控制阀转到“密封”位置。待指示管有水流出时，表明活塞已密封，此时可将控制阀转到“补偿”位置。（d）打开进料阀，同时观察排污罐出口有无漏

15、泄，确认密封完好后，调整进料阀至所需处理的生产能力。二 离心分离机和牛乳脂肪标准化（一） 离心分离机* *6 使用与维护（2）分离机运行中的维护（e）分离机运行中，应检查机器有无异常的振动和噪声，正常工作电流有无超过电动机额定值（排渣电流超载是正常现象）并需及时排除，严禁分离机带病运行。（f）当被澄清的物料分离性能低于规定要求时，分离机应进行排渣，排渣前先关闭进料阀，然后将控制阀转至开启位置，听到冲击噪声后，排渣即结束。再将控制阀转至“空位”位置。（g）若需继续分离工作，可重复“密封-排渣”工作循环。（h）若停车，应重复“密封-排渣”操作，进清水排渣。以保持分离筒内清洁状态。这对于分离粘性的和

16、非中性的物料尤为必要。（i）排渣间隔的确定（连续分离时间）取决于被分离物料的杂质含量。二 离心分离机和牛乳脂肪标准化（一） 离心分离机* *6 使用与维护（3）分离机使用的注意事项(a) 分离机是高速旋转的设备，具有很高的危险性，是设备中危险性最高的设备，严禁带病启动，出现问题马上停车。(b) 分离机的油位应在视镜上下刻度之间。(c) 分离机使用时高位水箱必须保证有水。(d) 分离机在操作时，岗位人员必须坚守岗位，及时发现问题，及时停车。(e) 岗位操作人员应密切关注分离机的噪音和震动，完成排渣工序后应等待30秒后再进行下一次密封操作。(f) 分离机排渣时应先关闭进料阀门，再关闭出料阀门，当再

17、次密封后，先打开出料阀门，再打开进料阀门。(g) 分离机使用时，有时会出现泡沫多的现象（脂肪上浮）这时应适当关闭出料阀门，察看分离机上盖的压力表指示，不能超过2kgf压力，可抑制脂肪上浮的现象。二 离心分离机和牛乳脂肪标准化（一） 离心分离机* * 脂肪含量的标准化包括牛乳的脂肪含量或乳制品的脂肪含量的调整，通过添加稀奶油或脱脂乳，使其达到要求的脂肪含量。 有许多方法可以用于计算要被混合的脂肪含量不同的产品的数量，以获得最终要求的脂肪含量。它们包括全脂乳与脱脂乳混合，稀奶油与全脂乳混合，稀奶油与脱脂乳以及脱脂乳与无水奶油（AMF）的混合。1. 标准化的原理 如果所有其它的参数都是常数，那么从分

18、离机中分离出来的稀奶油和脱脂乳的脂肪含量也是常数。无论是人工控制还是计算机控制，标准化的原理是一致的，如图4-11 所示。二 离心分离机和牛乳脂肪标准化（二） 牛乳脂肪标准化* *二 离心分离机和牛乳脂肪标准化（二） 牛乳脂肪标准化* * 以处理100kg，含脂率为4%的全脂乳的图例说明。要求是生产出脂肪含量为3%的标准化乳和脂肪含量为40% 的多余奶油的最适宜量。100kg的全脂乳分离出含脂率0.05%的脱脂乳90.35kg，含脂率为40%的稀奶油9.65kg。 在脱脂乳中必须加入含脂率为40%的稀奶油7.2kg，才能获得含脂率为3%的市乳97.5kg，剩下9.65-7.2=2.45kg 含

19、脂率为40% 的稀奶油，图4-11 说明了这个原理。 直接在管线上标准化：在拥有多种产品生产能力的现代化乳品加工厂中，直接在管线上标准化通常与分离配合进行。二 离心分离机和牛乳脂肪标准化（二） 牛乳脂肪标准化* * 多数情况下，牛乳进入分离机之前，通常要在巴氏杀菌器中加热到5565。在分离中，稀奶油标准化到预定的脂肪含量，接着，通过计算，用于牛乳（市乳，干酪乳等）标准化的稀奶油的量分一支路与适量的脱脂乳再混合。剩余的稀奶油直接进入稀奶油巴氏杀菌器，这个过程如图4-13 所示。二 离心分离机和牛乳脂肪标准化（二） 牛乳脂肪标准化* * （1）两相离心除菌机，在顶部有两个出口：一个是通过特殊的顶钵

20、片上部连续排出细菌浓缩液(含菌液），另一个是用于细菌已减少的相。 （2）单相离心除菌机在钵的顶部只有一个出口，用于排出细菌已减少的牛乳。除掉的菌被收集在钵体污泥空间的污泥中，并按预定的间隔定时排出。 两相除菌机的含菌液量大约是进口液量的3%，而单相除菌机对应的含菌液量可以低达进口液量的0.15%。三 离心除菌机* * 首先，均质使脂肪球破裂成比原来小得多的脂肪球，如图4-15 所示。因此，它就可以减少脂肪上浮，减小脂肪成团或聚结的倾向。所有的均质乳基本上是通过机械的方法来生产的。牛乳以很高的速度被强制通过一个窄缝。 均质机上可以安装一个均质装置或安装两个串联的均质装置，因此得名一级均质和二级均

21、质。这两种系统如图4-15 和4-16 所示。四 均质机* * 均质总是发生在第一级，第二级有两个基本目的:（1）为第一级提供一个恒定的、可控制的背压，给均质提供一个最好的条件。（2）打散均质之后形成的脂肪球簇。四 均质机* *（一）概述 1 水份的去除 液体的浓缩意味着溶剂的脱除，在大多数情况下是水的脱除，浓缩不同于干燥，经过浓缩，最终产品还是液体。 2 蒸发 在乳品工业中，蒸发起到浓缩作用，如牛乳、脱脂乳、乳清等产品。也可用作干燥的初级阶段。用于生产乳粉时，在被泵入干燥器以前，通常先将其从固体含量9-13% 浓缩到总固形物40-50% 的最终浓度。五 蒸发器* *（二）蒸发器 1. 循环蒸

22、发器 当需要低浓度或者加工产品量较小时常采用循环蒸发器。 例如，在酸乳生产中，蒸发被用来把乳浓缩至1.1-1.25倍或者说把乳的干固物从13%浓缩至14.5%或16.5%，这种处理，自动使产品脱气，也去掉了它的异味。循环蒸发工艺如图4-17，牛乳被加热至90，以高速沿切线方向进入真空室沿内壁表面旋转的薄膜，如图6.5.3，随着在内壁形成涡旋，一部分水分被蒸发掉，蒸汽被吸入冷凝器，空气和其它不凝气体通过真空泵从冷凝器抽出。最终产品失去速度落至内侧弧形底部，最后被排出，部分产品通过离心泵再循环至加热器进行温度调节，并从这里进入真空室进一步蒸发。为了达到规定的浓度，大量的产品必须再循环，通过真空室的

23、流量是需加工流量的4-5 倍。五 蒸发器* *五 蒸发器* *五 蒸发器* *（二）蒸发器 2. 降膜蒸发器 降膜蒸发器是乳品工业最常用的一种类型。在降膜蒸发器中，牛乳从顶部进入垂直沿加热表面向下流，形成薄膜，加热面由不锈钢管或不锈钢板片组成，这些板片叠加在一起形成一个组件，板的一侧是产品，另一侧是蒸汽。 当采用管式时，在管内壁中，乳形成薄膜，外壁围绕着蒸汽，产品首先预热到等于或略高于蒸发温度的温度，如图4-19产品从预热器流至蒸发器顶部的分配系统。蒸发器中的真空将蒸发温度降低到100以下的要求的温度。五 蒸发器* *（二）蒸发器 3. 板式蒸发器 在板式降膜蒸发器中，分配系统被安排成沿着板片

24、组成两根管流动，对于每个产品板片，有一个喷头（参考图4-20-1），在每根产品管里，把产品喷成一个沿着板片表面的一层薄膜，在这种情况下，产品在蒸发温度下进入，避免在分配阶段闪蒸。五 蒸发器* *（二）蒸发器 4. 多效蒸发 多效蒸发比较常用，其原理是如果两个蒸发器联接在一起，第二段蒸发器比第一段需要更高的真空度（因此蒸发温度较低），第一段蒸发器从产品中蒸发出的蒸汽能被用作第二段（效）蒸发器的加热介质，第二效需要较高的真空度（较低的蒸发温度），既使考虑到热损失，大约0.6 公斤的生蒸汽也能使产品蒸发掉1 公斤的水。 为了提高蒸汽的热效率，在系统里，几个蒸发器可以联接起来。这使得设备价格昂贵，且运

25、行更加复杂。在第一效蒸发器里，需要较高的温度，效数越多，系统里产品的容量越大，这对于处理热敏感产品是不利的，然而，在乳品工业中，出于较低的能量损失的考虑，蒸发器最多可达七效。五 蒸发器* *五 蒸发器* *（一）管道系统 管道系统是在各生产设备之间输送产品的通道。 除了产品管道外，乳品厂必须具有用于其它介质的管道系统，例如水、蒸汽、清洗液、冷却剂和压缩空气等， 产品管道系统包括下列各种安装管件：* 直管，弯头，三通，变径接头和活接。* 特种管件如视镜和仪表弯头等。* 用于停止、控制液流的阀门。* 用于压力和流量调节的阀门。* 管道支撑件。六 管道、阀门和安装管件* *（二）联接 永久性联结的方

26、法是焊接，如图4-23。在需要拆卸的地方，管线以螺纹或是带密封圈的压紧装置进行联接，螺纹装置包括一个外螺纹端，一个固定螺母和一个密封圈，如图4-24 。弯头、三通和类似安装管件可用于焊接和带焊接的活接，在后一种情况下，安装管件可用螺母和丝扣或者卡圈。所有活接必须拧紧，防止液体泄漏或空气被吸入系统里，引起后续加工问题。六 管道、阀门和安装管件* *（三）取样装置 在乳品厂，取样装置需要安装在一个特殊连接点，以收集产品样品进行分析，用于质量控制。例如，要测定牛乳的脂肪含量和发酵产品的pH 值。可以从取样阀取得样品，如图6.8.3。 对于卫生质量检验，取样方法必须防止所有管道外来污染的危险，因此需使

27、用取样杆，这种插杆其底部有一个橡皮塞，取样时拿下塞子，并对可能污染样品的所有部件灭菌，把皮下注射器的针头穿通橡皮塞进入产品中，然后将产品吸入注射器中。六 管道、阀门和安装管件* *（四）阀 1. 截流阀和转向阀在管道系统中有许多地方必须使液体停顿或者转向流到另一管线中去，这些功能都是靠阀门来实现的。手动或液压控制座阀或蝶阀都用于这种目的。（1）座 阀 座阀的阀体在阀杆的尾部有一个关闭塞的座，阀塞靠阀杆抬起和落下，阀杆靠摇柄或气动缸控制，如图4-27。座阀也被用作转向功能，这种阀有3-5个通道，当阀塞落下时，液体从进口2 流向出口，当阀塞抬到上部位置时，液体直接流向出口，这种阀通道最多有5 个，数量由工艺需要来确定。座阀有若干种不同的制动装置，例如，阀门可用压缩空气打开并用弹簧弹力来关闭。反之亦然。阀门也可以完全用压缩空气来打开和关闭。如图4-28可以使阀塞处于中间位置和二段开闭的阀执行器现在也可以买到。六 管道、阀门和安装管件* *六 管道、阀门和安装管件* *（四）阀1. 截流阀和转向阀（2）碟阀 图4-29是一个截止阀。为取得一个转向功能必须使用两个阀，蝶阀经常用在敏感产品上，如酸乳和其它发酵乳制品