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1、第二篇 乳与乳制品第七章 乳粉,第一节 乳粉的概念和种类第二节 全脂乳粉的加工第三节 速溶乳粉的加工第四节 调制乳粉,第一节 乳粉的概念和种类,一、乳粉的概念二、乳粉的种类三、乳粉的组成,一、乳粉的概念,乳粉（milk powder）是呈均匀的粉末状而又非常干燥的乳制品，它以鲜乳为原料，采用冷冻法或加热法除去乳中几乎全部水分加工而成。,二、乳粉的种类,全脂乳粉(Whole Milk Powder)新鲜牛乳标准化后，经杀菌、浓缩、干燥等工艺加工而成。全脂奶粉的最长货架寿命约为6个月，脱脂奶粉为3年左右。造成这种货架期悬殊的原因是因为全脂奶粉贮藏期间的脂肪氧化，而脂肪氧化会产生变味，使货架期缩短。
2、,2.脱脂乳粉(Skim Milk Powder)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，用于制点心、面包、冰淇淋、再制乳等。3.速溶乳粉（Instant Milk Powder)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（Modified Milk Powder）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趋势，如中小学生乳粉、中
3、老年乳粉、孕妇乳粉、降糖乳粉、营养强化乳粉等。,加糖乳粉（Sweet Milk Powder)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.其它乳粉此外还包括乳清粉（Whey Powder），酪乳粉（Butter Milk Powder），乳油粉（Cream Powder），冰淇淋粉（Ice Cream Mix Powder），麦精乳粉（Malted Milk Powder）乳粉生产已进入了新的时代，特殊乳粉已成了新的主流。目前已有嗜酸菌乳粉、低钠乳粉、乳糖分解乳粉、高蛋白低脂肪乳粉、低苯丙氨酸乳粉和蛋白分解乳粉等。尤其是特殊调制的婴儿乳粉在某些国家已成为主要
4、乳制品种。,三、乳粉的组成,乳粉的化学组成依原料乳的种类和添加料不同而有差别，现将几种主要乳粉的成份分析平均值列入下表。,第二节 全脂乳粉的加工,一、乳粉加工工艺流程二、操作要点原料乳验收标准化均质杀菌真空浓缩干燥出粉、冷却、包装,一、乳粉加工工艺流程,二、操作要点,1.原料验收,只有优质的原料乳才能生产出优质的乳粉，原料乳必须符合国家标准规定的各项要求，严格地进行感官检验、理化检验和微生物检验。,2.标准化,（二）蔗糖标准化：国家标准规定全脂甜乳粉的蔗糖含糖量为20以下。生产厂家一般控制在19.519.9之间.加糖方法有：净乳之前加糖；将杀菌过滤的糖浆加入浓乳中；包装前加蔗糖细粉于干粉中；予
5、处理前加一部分，包装前再加一部分。,（一）乳脂肪标准化 成品中含有2530的脂肪。,小知识：加糖量的计算方法,根据“比值”不变的原则，即原料乳中蔗糖与干物质之比等于乳粉成品中蔗糖与干物质之比，按下式计算加糖量：QEF 式中：Q蔗糖加入量（）；E原料乳中干物质含量（）；F甜乳粉中蔗糖与干物质之比。,3.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。,4.杀菌,原料乳的杀菌方法须根据成品的特
6、性进行适当选择。生产全脂乳粉时，杀菌温度和保持时间对乳粉的品质，特别是溶解度和保藏性有很大影响。一般认为，高温杀菌可以防止或推迟乳脂肪的氧化，但高温长时加热会严重影响乳粉的溶解度，最好是采用高温短时杀菌方法。常用杀菌方法如下表,5.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(4555%)，然后进入干燥塔中进行喷雾干燥，以利于提高产品质量和降低成本。,（1）真空浓缩的设备,按加热部分的结构可分为盘管式、直管式和板式三种；按其二次蒸汽利用与否，可分为单效和多效浓缩设备。,1）设备种类,a.盘管式真空浓缩罐属于落后设备，耗汽(蒸发1 kg水耗汽1.1 kg以上)
7、、耗水量大，洗刷不便。b.直管外加热式单效蒸发1 kg水需1.1 kg蒸气(同盘管式浓缩罐一样)。双效每蒸发1 kg水仅耗0.41 kg蒸汽(包括杀菌用汽),2）设备特点,（2）影响浓缩的因素,B.乳的浓度与粘度,A.影响乳热交换的因素,加热器总加热面积,加热蒸汽的温度与物料间的温差,乳的翻动速度,(3)浓缩工艺控制,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，这时的浓乳浓度应为1416 Be，比重为1.0891.100；若生产大颗粒甜乳粉，浓乳浓度可提高至1819 Be。,6.干燥,浓缩后的乳打入保温罐内，立即进行的干燥。乳粉常用的干燥方法可
8、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（Spray Drying Method），包括离心喷雾法和压力喷雾法。,(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（Atomizer）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（直径约为10200 m），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，单个或数个粘连漂落到干燥室底部，而水蒸汽被热风带走，从干燥室的排风口抽出。整个干燥过程仅需1530 s。,一般来说，喷雾干燥过程
9、分为两个阶段，即恒速干燥阶段和降速干燥阶段。如下图所示：,1）预热阶段预热阶段干燥介质传给微粒的热量与用于微粒表面的水分汽化所需的热量达到平衡时为止干燥速度便迅速地增大至某一个最大值，即进入下一个阶段。,2）恒速干燥阶段：当干燥速度达到最大值后，即进入恒速干燥阶段。在此阶段中，水分的蒸发速度由蒸汽穿过周围空气膜的扩散速度所决定，而乳滴温度可以近似地等于周围热空气的湿球平均温度（一般为5060）。这个阶段乳滴内部水分的扩散速度大于或等于乳滴表面的水分蒸发速度。干燥速度主要取决于干燥介质的状态（温度、湿度和气流状况等）。恒速干燥阶段的时间是极为短暂的，一般仅需要几分之一秒或几十分之一秒。当乳滴中水
10、分扩散速度不能使乳滴表面水分保持饱和状态时，干燥即进入降速干燥阶段。,3）降速干燥阶段当水分蒸发速度大于乳滴内部水分的扩散速度时，则水蒸汽在微粒内部形成，乳中的结合水部分地被除掉。若此时颗粒呈可塑性，就会形成中空的干燥乳粉颗粒，乳粉颗粒的温度将逐步地超出周围热空气的湿球温度，并逐渐地接近于周围热空气的温度，乳粉的水分含量也接近于或等于该热空气温度下的平衡水分，即喷雾干燥的极限水分，这时便完成了干燥过程。此阶段的干燥时间较恒速干燥阶段长，一般为1530 s。,(2)喷雾干燥的特点,干燥速度快，物料受热时间短。,干燥温度低，乳粉质量好。,工艺参数可调，容易控制质量。,产品不易污染，卫生质量好。,产
11、品呈松散状态，不必再粉碎。,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。,喷雾干燥不足之处,干燥箱（塔）体庞大，投资大。,耗能、耗电多。,粉尘粘壁现象严重。,（3）喷雾干燥工艺及设备,1）喷雾干燥工艺,2）喷雾干燥设备类型,乳粉喷雾干燥设备类型很多，主要有压力喷雾与离心喷雾两大类。这两类设备按热风与物料的流向，又可以分为顺流、逆流、混合流等各种类型。,(1)压力式喷雾干燥设备：立式和卧式并流型平底干燥机，多数是人工出粉；立式和卧式并流型尖底干燥机，机械出粉，亦可以人工出粉。,(2)离心式喷雾干燥设备：高速旋转的离心盘将浓乳水平喷出，
12、所以，干燥室必须呈圆柱形，有立式并流形平底干燥机，人工出粉；立式并流形尖底干燥机，机械出粉，亦可人工出粉。,离心喷雾干燥机有以下特点,调整离心盘的转速，就可以增减浓缩乳的处理量;,所得到的乳粉颗粒比较均匀;,浓度和粘度高的乳，都可以喷雾，所以乳的浓度可以提高到50 以上;,不需要高压泵，容易自动控制。,3）干燥设备组成,喷雾干燥设备类型虽然很多，但都是由干燥室（Drying Chamber）、雾化器（Atomizer）、高压泵（High Pressure Pump）、空气过滤器、空气加热器、进、排风机捕粉装置及气流调节装置组成粉。,（4）喷雾干燥方法,1）压力喷雾干燥法 浓乳借助高压泵的压力，
13、高速地通过压力式雾化器的锐角，连续地、均匀地呈扇形雾膜状（中空膜）喷射到干燥室内，并分散成微细雾滴，与同时进入的热风接触，水分被瞬间蒸发，乳滴被干燥成粉末。压力喷雾干燥条件通常控制范围如表2-7-4所示：,2）离心喷雾干燥法离心喷雾干燥是利用在水平方向作高速旋转的圆盘的离心力作用进行雾化，将浓乳喷成雾状，同时与热分接触而达到干燥的目的。雾化器一般都采用圆盘式、钟式、多盘式或多嘴式等类型。离心喷雾干燥条件通常控制范围如表2-7-5所示：,7.出粉、冷却、包装,（1）出粉与冷却 干燥的乳粉，落入干燥室的底部，粉温可达60。尽快出粉（2）筛粉与贮粉 1.筛粉：筛底网眼为4060目。2.贮粉：冷却的乳
14、粉经过一定时间（1224 h）的贮放后再包装为好。（3）包装,第三节 速溶乳粉的加工,一、速溶乳粉的质量特征二、一般加工原理及工艺要求三、工艺流程及质量控制,一、速溶乳粉的质量特征,速溶乳粉是一种较新的产品，首先投入大量生产的是脱脂速溶乳粉，最近全脂速溶乳粉投入生产。此外，半脱脂速溶乳粉、速溶稀乳油粉和速溶可可乳粉等种类日趋繁多。其质量特征如下:,(1)用水冲调复原时，溶解的很快，而且不会在水面上结成小团；(2)颗粒较大，一般为100-800 m；(3)乳糖呈结晶态的含水乳糖，而不是非结晶无定形的玻璃状态，所以这种乳粉在保藏中不易吸湿结块；(4)水分含量较高，一般3.5%0-5.0%，不利于保
15、藏,二、一般加工原理及工艺要求,（一）脱脂速溶乳粉,普通的脱脂乳粉一般有下列三个缺点：有某种程度的焦煮气味;溶解性差;保藏中吸湿性大，易结块。速溶乳粉则完全没有这些缺点。一般普通脱脂乳粉产生上述三个缺点的原因是由于牛乳中含有少量的乳白蛋白和乳球蛋白，对热很敏感，在杀菌和浓缩过程中，如果温度控制不当就会引起变性，因而影响到乳粉的溶解性。另一方面，乳白蛋白和乳球蛋白中含有羟基，它是引起乳粉具有焦煮气味的原因。,速溶乳粉的特点乳糖的晶型和乳粉的颗粒结构状态与一般普通乳粉不同。乳糖溶液具有两种旋光性的异构体，即乳糖和乳糖。其中乳糖常常多于乳糖，在室温下二者之比是1.581，在100 下二者之比是1.3
16、31。当喷雾时由于牛乳瞬间干燥成乳粉，妨碍了乳糖进行结晶而形成一种无定形的玻璃状态的非结晶的乳糖与乳糖的混合物。,速溶乳粉的特点这种玻璃状态的乳糖具有很强的吸湿性。含有这种乳糖的普通脱脂乳粉在35、70%的相对湿度下放置410 h后，吸收水分可达10%12%。其后就不再吸收水分，乳糖开始变成结晶状态。如果这时将多余的残留水分再经过一次干燥，使其蒸发后，就形成一种含有结晶状态乳糖的乳粉。这种乳粉吸湿性很小，耐保藏。速溶脂脱乳粉就是根据这种特性而制造出来的，这种工艺方法称为吸潮再干燥方法。,速溶奶粉的颗粒再造过程,生产速溶脂乳粉时应考虑以下五个方面:,1.加热对乳清蛋白质的影响 当制造速溶脱脂乳粉
17、时，最好采用80、15 s的加热条件。,2.加热对牛乳中酶和细菌的影响 为了使乳清蛋白变性程度不超过5%，最好采用80、15 s的杀菌条件。磷酸酶和酯酶也都能在上述两个加热条件下钝化。如图275所示。所以制造速溶脱脂乳粉时，比较适当的预热、杀菌条件是以80、15 s的高温短时杀菌法为佳。,3.加热对乳清蛋白质产生巯基的影响 未经加热的原料乳中并不含有活性的巯基，如果稍长时间在80 下加热时，就会有一种焦煮气味产生。同时呈现氧化还原电势的降低，巯基被游离出来，而且有挥发性硫化物出现。为了避免这种焦煮气味，最好也采用80、15 s的高温短时杀菌法为佳。,4.浓缩温度与乳清蛋白质变性的关系 脱脂乳在
18、蒸发浓缩时，温度如不超过65.5 时，浓缩到乳固体36%以上，也不会过多的使乳清蛋白质变性。如图276所示。实际上，采用真空浓缩，特别是采用双效降膜式真空浓缩时温度是不会超过5.5 的，而且在浓缩中受热时间很短。一般浓缩可控制在4550，或5560 进行浓缩为佳。,5.乳糖晶型的转变(吸潮)和干燥：按上述预热杀菌条件和浓缩条件所得的浓乳，如果直接按普通方法喷雾，则所得的乳粉中乳糖晶型仍然是玻璃状态的非结晶的乳糖与乳糖的混合物，具有很强的吸湿性。如图277所示。为了使这种乳粉中的乳糖能够转变为结晶状态的、无吸湿性的晶型，要令其经过吸潮结晶再干燥的工艺过程，来达到成为速溶乳粉的目的。乳糖在35 和
19、相对湿度70%情况下，很快吸收水分达10%12%，开始结晶。,（二）全脂速溶乳粉,全脂速溶乳粉除了考虑脱脂乳粉中所含的蛋白质、乳糖等因素外,还必须考虑脂肪的因素。到目前为止,还没有达到很理想的大规模工业化生产。按照生产脱脂速溶乳粉的吸潮再干燥的工艺方法,生产的速溶全脂乳粉其下沉性、可湿性并不理想,所以只能算是半速溶全脂乳粉。目前认为较有成效的工艺方法中有薄膜干燥和泡沫干燥法。,三、工艺流程及质量控制,生产脱脂速溶乳粉,根据前述的制造原理及工艺要求,现在已经工业化生产的工艺流程,有二段法和一段法。,(一)脱脂速溶乳粉,1.二段法二段法是最先提出的,也是最先投入工业生产的方法。首先要用喷雾法来制造
20、普通的喷雾脱脂乳粉做为基粉。在制造基粉时,要求预热、杀菌和浓缩等,都要限制在低温条件下进行(如前面所述)。控制其乳清蛋白质变性程度不超过5%。然后将这种基粉再经过下列几道工序:,与潮湿空气及蒸汽接触以吸潮,目的在于使乳粉颗粒互相附聚(或称簇集),并使乳糖开始结晶。再与热风干燥并冷却之。轻轻粉碎过筛,以使颗粒大小均匀。,具有代表性的方法皮布尔(Peebles)法车利-巴惹尔(Cherr-Burrell)法布劳-诺克期(Blaw-Konx)法劳德-浩德松(Lauder-Hodso)法比瑟尔(Bissell)法斯考特(Scott)法,二段式喷雾设备,2、一段式 考虑到二段式必须先制成基粉会增加成本，
21、且在某些情况下会对产品的风味和溶解度有不利影响，因而提出无需预先制成基粉，用一段法生产速溶乳粉的方法。,全脂速溶乳粉在目前还没有大量工业化生产。考虑到乳脂的影响因素，为了能更加理想的制造全脂速溶乳粉，现有的研究采用与吸潮再干燥的方式完全不同的干燥方法和工艺流程大致有下列几种：,（二）全脂速溶乳粉,1.薄膜干燥法,2.泡沫干燥法,3.泡沫喷雾干燥法,第四节 调制乳粉,一、婴儿乳粉的加工机理二、婴儿乳粉主要营养素的调整三、婴儿乳粉配方及营养成分四、婴儿配方乳粉的加工,牛乳被认为是人乳的最好代用品，但人乳和牛乳在感官组织上有一定差别。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
22、的粉状乳产品。称之为婴儿乳粉。婴儿乳粉的调制是基于婴儿生长期对各种营养素的需要量，因此必须在了解牛乳和人乳的区别（如表2-7-7所示）的基础上，进行合理的调制婴儿奶粉中的各种营养素，是婴儿乳粉适合婴儿的营养需要。,一、婴儿乳粉的加工机理,1、蛋白质,牛乳中酪蛋白的含量大大超过人乳。所以，必须调低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较接近，但构成不同。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%
23、，n-3长链脂肪酸不得超过总脂肪的1%。,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、糊精或平衡乳糖等，来调整乳糖和蛋白质之间的比例，平衡-型和-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。麦芽糊精则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。摄人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
24、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，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，特别是维生素A、维生素C、维生素D、维生素K、烟酸、维生素B1、维生素B2、叶酸等。其中，水溶性维生素过量摄人时不会引起中毒，所以没有规定其上限。脂溶性维生素A、维生素D长时间过量摄入时会引起中毒，因此须按规定加入。,二、婴儿乳粉主要营养素的调整,当计算婴儿调制乳粉成分配比时，应考虑到婴儿对各种营养成分的需要量，使之尽量接近于母乳的成分配比。世界各国都根据本国婴幼儿的营养需求特点制定了营养需要量标准调制乳粉向
25、着类似人乳的方向逐渐发展，有调整蛋白质、脂肪、乳糖、无机成分开始，在添加微量有效成分，使之类似人乳。,1.蛋白质的调整,添加经离子交换处理的乳清粉，以增强乳白蛋白，或添加大豆蛋白，减少酪蛋白含量，使之近似人乳中酪蛋白与白蛋白的比率以牛乳为基础的婴儿调制乳粉中酪蛋白和乳清蛋白由原来的比例46调整到28。另外，还可采用添加蛋白分解酶的方法，对牛乳中酪蛋白进行分解，或添加牛乳蛋白质的部分水解物或其特殊形式的乳清，可以是蛋白质更加容易消化且不易过敏。,1.蛋白质的调整,除了要注意到蛋白质量的控制外，还要注意到氨基酸的必须量、种类及比率。表2-7-11列出了婴儿必须氨基酸平均必须量。,2、脂肪的调整,调
26、制乳粉中脂肪的调整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。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，调整脂肪时需考虑这些脂肪的稳定性、风味等，以确定混合油脂的比例。另外还可采取其他特殊方法来改变乳脂肪的结构，或改善脂肪的分子排列。,3、碳水化合物的调整,4、微量元素的调整,5、维生素的调整,三、婴儿乳粉配方及营养成分,婴儿配方奶粉,四、婴儿配方乳粉的加工,婴儿配方奶粉工艺要点,1.大豆蛋白的提取大豆原料进行筛选后，在室温下用温水浸泡58，使大豆增重1倍；搅拌洗涤，换水3次；磨浆时再加入胀豆重56倍的80 的热水，磨浆后得含干物质为6%8的豆乳。经9396
27、、1020 min的杀菌后，冷却到5 备用。取样检验脲酶为阴性方可投入生产。,婴儿配方奶粉工艺要点,2.鲜乳处理:验收和预处理时应符合生产特级乳粉的要求。3.配料:按比例要求将各种物料混合于配料罐中，开动搅拌器，使物料混匀4.均质、杀菌、浓缩:混合料均质压力一般控制在18 a；杀菌和浓缩的工艺要求与全 脂乳粉生产的相同。浓缩后的物料浓度控制在46左右。,婴儿配方奶粉,婴儿配方奶粉工艺要点,1.原料乳的预处理同全脂乳粉。其他原料的各项指标要符合国家规定的标准。2.稀乳油需要加热至40，再加入维生素和微量元素，充分搅拌均匀后与预处理的原 料乳混合，并搅拌均匀。3.混合料的杀菌温度可采用6365、3
28、0 min保温杀菌法，或法；而植物油的 杀菌温度要求在85、10 min，然后冷却到5560 备用。,婴儿配方奶粉工艺要点,4.浓缩工艺要求与全脂乳粉相同，但浓缩终点要求浓度为40%45，温度保持556 0 5.第二次混合物料时加入VC，同时加入冷却备用的植物油。除了充分搅拌均匀外，还要注意物料的浓度不要低于40，温度保持在5560。6.混合均匀的物料进行均质，压力20 MPa。7.喷雾干燥时的进风温度为140160，排风温度为8086。,思考题,1.试述乳粉的种类及其质量特征。2.详述全脂加糖乳粉的加工工艺流程及工艺要3详叙真空浓缩的特点及浓缩条件。4影响浓缩的因素有哪些?5.喷雾干燥的原理及喷雾过程中的变化。6.离心式和压力式喷雾干燥的优缺点比较。7.影响乳粉溶解性的因素及其控制原理和方法。8.速溶乳粉的加工原理。9.试各举一例说明脱脂速溶乳粉和全脂速溶乳粉的 加工工艺及工艺要求10.举一例说明调制乳粉的加工工艺及质量控制方法,
