陕西科技大学毕业设计说明书 6
2 生产工艺流程
2.1 益生菌奶茶粉生产工艺流程图
原料乳验收
↓ 消泡脱气 ↓ 离心分离 ↓ 杀菌 ↓ 配料系统 ↓ 均质 ↓ UHT工艺段
↓ 浓缩 ↓
益生菌茶粉制作 → 喷雾干燥
↓ 干混 ↓ 筛粉 ↓ 包装
[1]
2.2 工艺解析
2.2.1 原料乳的验收
(a)乳的指标
预生产高质量的乳制品，必须选用质量优良的原料乳。乳品厂收购鲜乳时，对原料乳的质量应严格要求并作检验。检验的内容包括：
感官指标：包括牛乳的滋味、气味、清洁度、色泽、组织状态等；
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理化指标：包括酸度、相对密度、含脂率、冰点、抗菌素残留量等；
微生物指标：主要是细菌总数，其他还包括嗜冷菌数、芽孢数、耐热芽孢数及体细胞数等。
原料乳成分的要求见表2-1
表2-1 原料乳成分的要求
名称 蛋白质 脂肪 干物质
指标 3.0% 3.2% 11%
（1）感官检验 品质优良的原料乳具有新鲜牛乳的风味和特有的香气，是乳白色或稍带黄色的均匀胶装流体。
（2）酒精试验 酒精试验可以检查乳中蛋白质的稳定性。新鲜牛乳具有相对稳定性，故能对酒精的作用表现出相对稳定。而不新鲜的牛乳，其中蛋白质胶粒已呈不稳定状态，当受到酒精脱水作用时，则加速聚沉。酒精试验与酒精浓度有关，一般以72%的中性酒精与原料乳等量混合摇匀，无凝块出现为标准，对应的滴定酸度不高于18T。如在验收中出现细小凝块，可进一步测定酸度或进行煮沸试验。
（3）滴定酸度 通过酸度滴定可鉴别原料乳的新鲜度，了解乳中微生物污染状况。牛乳的酸度与蛋白质凝固特性见下表2-2
表2-2 牛乳酸度与蛋白质凝固特性
牛乳酸度（°T） 18-20 20-22 22-24 蛋白质凝固特性 不出现絮片 很细的絮片 细的絮片 牛乳酸度（°T） 24-26 26-28 28-30 蛋白质凝固特性 中型的絮片 大的絮片 很大的絮片 （4）相对密度的测定 用比重计测定。 （5）抗菌素残留检验[6] (b)植脂末的各项指标 （1）感官指标
脂肪30% 脂肪35% 脂肪40% 外 观 奶色粉状、无肉眼可见杂质 流动性 流动性好
气 味 富有奶香味，后香味纯 滋 味 具有良好的柔和润滑感 （2）理化指标
脂肪30% 脂肪35% 脂肪40%
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溶 解 性 60℃水溶解性强 水 分 ≤6% 灰 分 ≤3% 蛋白含量 ≥2% PH 4.5~6.5
脂肪含量 30%±2% 35%±2% 40%±2% 碳水化合物 ≥60% （3）卫生指标
脂肪30% 脂肪35% 脂肪40% 铅(以Pb计) ≤0.5mg/kg 砷(以As计) ≤0.5mg/kg 大肠菌群 ≤30个/100g 细菌总数 ≤1500个/g 致病菌(沙门氏菌) 不得检出[6] 2.2.2 原料乳的预处理
（1）净乳 原料乳验收后必须净化。其目的是去除乳中的机械杂质并减少微生物数量。净乳的方法有过滤法和离心净乳法两种。其中，离心净乳是乳与乳制品加工中最适宜采用也是最常用的方法。使用离心净乳机可以显著提高净化效果，有利于提高制品质量。离心净乳机还能除去乳中的腺体细胞和某些微生物。离心净乳一般设在粗滤之后，冷却之前。净乳时的乳温在30~40℃为宜，在净乳过程中要防止泡沫的产生[1]。
（2）冷却 净化后的原料乳应立即冷却到4~10℃，以抑制细菌的繁殖，保证加工之前原料乳的质量。牛乳挤出后微生物的变化过程可分为四个阶段，即抗菌期、混合生物期、乳酸菌繁殖期、酵母和霉菌期。抗菌期的长短与储存温度的关系见表2-4。因此，新鲜牛乳迅速冷却至低温，其抗菌特性可保持相当长的时间。当然抗菌期长短与细菌污染程度有直接关系。乳品厂通常可以根据储存时间的长短选择适宜的冷却温度，两者的关系见表2-3。
表2-3 乳的储存温度与抗菌期的关系
牛乳的储存温度（℃）
抗菌期（h）
-10 240
0 48
5 36
10 24
25 6
30 3
37 2
表2-4 乳的储存时间与冷却温度的关系
乳的储存时间（h） 应冷却的温度（℃）
6-12 10-8
12-18 8-6
18-24 6-5
24-36 5-4
原料乳的冷却，过去通常使用表面冷却器（冷排），现在普遍采用板式热交换器，克服了表面冷却器乳容易受到污染的弊病，而且热交换效率高，占地面积小，操作维修
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和清洗装拆方便[1]。
（3）储乳 为保证连续生产的需要，乳品厂必须有一定的原料储存量。储存量按工厂的具体条件来确定，一般为生产能力的50%~100%。储乳罐为不锈钢卧式、立式圆桶状，其容积有：小型2000L、中型5000、大型15000L或45000、超大型100 000~200 000L。为防止乳在罐中升温，应有绝缘层或冷却夹套，并配有搅拌器、视孔、入孔及温度计、液位计等。搅拌的目的是使牛乳能自下而上循环流动，防止脂肪上浮，达到搅拌均匀的要求。储乳罐的个数应由每天处理的乳量和罐的大小来决定，罐要装满，半罐易升温，影响乳的质量。绝缘性能以储乳10h以上，升温2~3℃为标准[1]。
（4）标准化 为了保证达到法定要求的脂肪含量，需要进行标准化。我国的国家标准规定全脂、部分脱脂和脱脂巴氏杀菌乳的脂肪含量分别为≥3.1%、1.0%~2.0%、≤0.5%[7]。
原料乳中脂肪含量不足时，应添加稀奶油或除去一部分脱脂乳；当原料中脂肪含量过高时，则可添加脱脂乳或提取部分稀奶油。标准化工作是在储乳罐的原料乳中进行或在标准化机中连续进行的。乳品厂生产中一般采用方块图解法进行标准化计算[7]。 2.2.3 预热杀菌
（1）预热均质 均质是指对脂肪球进行适当的机械处理，使它们呈更细小的微粒均匀一致的分散在乳中。牛乳在放置一段时间后，有时上部分会出现一层淡黄色的脂肪层，称为：“脂肪上浮”。脂肪上浮影响乳的感官质量，脂肪球的上浮速率与其半径成正比。自然状态的牛乳，其脂肪球大小不均匀，变动于1~5μm，平均3μm，一般为2~5μm。如经均质，脂肪球直径可控制在1~2μm左右，这是乳脂肪表面积增大，浮力下降，乳可长时间保持不分层。另一方面，经均质后的牛乳脂肪球直径减小，易于消化吸收。
均质过程与条件 较高的温度下均质效果较好，但温度过高会引起乳脂肪、乳蛋白变性。另一方面，温度与脂肪球的结晶有关，固态的脂肪球不能在均质机内被打碎。牛乳的均质温度一般控制在50~65℃。一般采用二级均质。二级均质是让物料连续通过两个均质阀头，将粘在一起的小脂肪球打开。二级均质的目的是使一级均质后重新连结在一起的小脂肪球分开，从而提高均质效果。使用二级均质时，第一级均质压力为17~21MPa，第二级均质压力为3.5~5MPa[1]。
（2）杀菌 乳粉中不允许存在病原菌。一般的腐败性细菌是引起产品变质的重要因素。乳中含有解酯酶和过氧化物酶，对产品保藏性不利，必须在杀菌过程中将其钝化。因此，乳粉生产中杀菌的主要目的是杀灭各种病原菌，杀死乳中并破坏各种酶的活力，同时可提高牛乳的热稳定性和乳粉的香味。
牛乳常见的杀菌方法有很多，可以采用低温杀菌法、高温短时间杀菌法或超高温瞬时杀菌法等。具体应用时可根据产品本身特性选择不同的方法。喷雾干燥制造乳粉，一般采用高温短时间杀菌法，其设备与浓缩设备相连。若使用列管式杀菌器，通常采用的
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杀菌条件是80~85℃/5~10min。板式杀菌设备，选用80~85℃/15s。若采用超高温瞬时杀菌装置，则为130~135℃/2~4s[1]。 2.2.4 真空浓缩
真空浓缩的要求和设备 一般浓缩至原料乳体积的1/4左右。这时，乳固体含量约为40%~45%。若乳温在47~50℃范围，其密度应在1.089~1.100左右，浓度的控制一般以取样测定浓缩乳的密度或黏度来确定，也可以在浓缩设备上安装折光仪进行连续测定。
所使用的浓缩设备有单效循环式升膜蒸发器、单效降模式蒸发器、双效降模式蒸发器和板式蒸发器等。多效蒸发器已达四效、五效，可以充分利用能源。我国乳粉加工厂目前使用双效和三效者居多。使用双效降模式蒸发器，控制蒸发室温度，第一效保持70℃左右，第二效为45℃左右。真空度一般保持在8.533×104~8.933×104Pa。真空浓缩锅适合于小型乳品工厂使用。一般蒸发室真空度保持在8.399×104~8.533×104Pa，乳温约为51~56℃。浓缩完毕，浓缩乳应进行过滤[7]。 2.2.5 喷雾干燥
喷雾干燥是乳粉制造工艺的最重要环节，它直接影响产品质量的好坏。目前我国主要采用压力喷雾干燥和离心喷雾干燥两种方法。
（1）喷雾干燥的机理 喷雾干燥的机理是采用机械力量，通过雾化器将浓缩乳在干燥室内喷成极细小的雾状乳滴，以增大其表面积，加速水分蒸发速率。雾状乳滴一经与同时鼓入的热空气接触，水分便在瞬间蒸发除去，使细小的乳滴干燥成乳粉颗粒。喷雾干燥是喷雾和干燥密切的结合，用单独一次工序即可将浓缩乳干燥成乳粉。
（2）喷雾干燥工艺条件 全脂乳粉压力喷雾干燥工艺条件大致在下列范围较适宜： 浓缩乳浓度 密度：12~13波美度； 比重：1.089~1.098； 干物质：40%~50%； 料温：40~56℃。
喷雾压力 高压泵表压在16.0~24.0MPa。 喷嘴孔径 直径在1.0~1.4mm，或更大。 进风温度 控制在140~200℃范围。 干燥室温度 控制在70~90℃。 排风温度 控制在75~85℃范围。
干燥室内压力 保持在-2.000×103~-3.333×103Pa。 乳粉水分 不超过3.0%[1]。