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第四节 真空浓缩及干燥 乳的浓缩目的 作为干燥的预备处理，减少干燥费用，如乳粉等的生产 减少贮藏和运输费用，如浓缩乳、炼乳等 从废液中回收副产品，如从生产干酪的副产品乳清中浓缩乳清 降低水分活度，减少微生物污染和提高稳定性 乳的浓缩操作对乳的特性的影响 水分活度降低 吸水能力提高 盐的平衡改变 蛋白质结构改变，由于离子强度、pH 和盐平衡等的改变，会使蛋白质结构发生变化 乳的一些物理化学特性改变，如渗透压、冰点、沸点、电导率等 流变学特性改变，如粘度提高， 扩散系数改变 真空浓缩 真空浓缩设备的组成 加热室 加热室是传递热量使牛乳蒸发浓缩的部件。常见的加热室有盘管式和列管式两种，也有板式、碟式的。利用加热蒸汽对牛乳进行间接加热，使牛乳获得热量而达到浓缩目的 蒸发室 蒸发室内牛乳经沸腾而汽化，产生二次蒸汽，并且与二次蒸汽相分离 冷凝室 真空浓缩系统的最后一效浓缩罐，都是在一定的真空度下操作的。形成真空的主要设备是冷凝器。将负压设备中的低压蒸汽导入冷凝器，用冷水使蒸汽冷凝，从而形成真空 抽真空装置 抽真空装置有干式真空泵、水环式真空泵、水力喷射器等，其作用是排除浓缩设备内牛乳及冷却水中的不凝结气体，使设备保持一定的真空度，同时提高设备的传热系数 蒸发器的类型和特点 单效蒸发器 定义：乳品中常见的单效蒸发器是降低膜式蒸发器，牛奶从上部入料沿加热表面向下流，牛乳沿管内壁形成一层薄膜，增大了蒸发表面积，管四周是蒸汽，从而使薄膜状的牛乳水分很快蒸发。 单效浓缩过程中牛乳产生的二次蒸汽不再被利用，它们直接经冷凝器除去。这种设备加热蒸汽消耗量大，热能及冷却水消耗量大，但投资少，生产能力大。 多效蒸发器 定义：多效蒸发器是将前台的二次蒸汽作为次台加热室热源来利用。通常称前台为第一效，后台为第二效，依次类推有第三效、第四效等，统称为多效蒸发器 优缺点：多效蒸发器可节约能源，双效加热蒸汽的耗量约为蒸发量为1/2，三效约为1/3。多效浓缩也减轻了冷凝器的负荷，减少冷却水的耗量。 效越多，设备造价和维修费增加，操作复杂 牛乳在整个系统中总量增加，停滞时间也增长，对热敏性物质是不利的， 随着效数增多，要考虑的有效温度差和压力差损失也增大 综上，实际生产上一般3至4效 乳的干燥方法 1滚筒干燥 将乳分散在加热的转动的圆鼓上，当乳触及热鼓表面时，乳中的水分被蒸发，被干燥的乳膜被鼓上的刀片刮下来并收集起来。但是这种方式使得很多产品刮得不彻底，在高温下重新再被干燥，引起产品破坏并产生变色。这可以通过运用真空滚筒方式干燥，降低温度来改善，但花费高，已很少用 2泡沫干燥 空气或氮气在压力下加入到浓缩液中，然后在真空下加热。于是形成很多气体泡，这样可以使乳快速得到干燥。由于低温干燥，乳粉质量很好，不过这种处理方式太昂贵，一般用于婴儿配方中。这种方法的另一个优势是可以干燥未均质物料 3冷冻干燥 指在真空下将冻结的物料经过升华而去除水分。被干燥的块状物上布满了小孔。这种方法代价高，由于低温则没有热敏性物质损耗，但它的缺点是脂肪球容易部分粘结，导致在乳粉重新溶解时会产生分离。冷冻干燥适合小批量处理，经常用于发酵剂的干燥保藏 4喷雾干燥 目前用得最普遍的乳品干燥方式。原理是将浓缩乳通过雾化器，使之分散成雾状乳滴，在干燥室的热风中迅速蒸发水分 喷雾干燥 原理 将浓缩的乳在高压或离心力作用下，通过雾化器，使之被分散成雾状的乳滴，在干燥室中与热空气接触，浓乳表面的水分迅速蒸发完毕，雾滴被干燥成粉粒落入干燥室底部，水分以蒸汽的形式被热空气带走，整个过程仅需15至30秒。喷雾干燥包括微粒加热、表面水分汽化、微粒内部水分不断向表面扩散以及对干物料的加热。 喷雾干燥包括浓缩物料的微粒加热、表面水分汽化、微粒内部水分不断向表面扩散以及对干物料的加热 干燥过程的三个阶段 预热阶段 恒速干燥阶段 降速干燥阶段 乳的雾化 雾化的目的是使液体形成细小的液滴，使其接触表面积得以增大，从而得到快速干燥。 压力式喷雾干燥流程图 第五节 冷却和冷冻 冷却的目的 1抑制微生物的繁殖，保持乳的新鲜度 2将产品冷却到较低温度进行灌装，以便保持产品的品质 冷却对牛乳特性的影响 抑制了微生物的生长及其代谢 几乎所有的化学反应和酶反应速率降低 磷脂的自动氧化降低 盐的溶解性降低，胶束磷酸钙浓度减少，pH升高 酪蛋白胶粒体积增大 脂肪球膜组成成分丧失，结构发生改变，这些变化是不可逆的 冷却设备 冷排 浸没式冷却器 板式冷却器 冷冻 原理 将乳液中的一部分水分以冰的形式析出，并将其分离出去达到浓缩目的。它是利用冰与水溶液之间的固相平衡原理，将水以固态形式从溶液中除去的一种方法。 冷冻浓缩的特点 优点： 1芳香性物质挥发少 2低温操作，营养物质损失少 3能防止微生物的生长