小型乳粉加工设备small-size dry milk processing equipment

将鲜奶加工成乳粉的小型加工设备。适用于牧区、牧场或小城镇。
乳粉的研究始于19世纪。法国阿波特(N.Appert)将牛奶放在干燥的气流中慢慢浓缩成锭剂。1855年在英国有人发明了饼状乳粉干燥法。1872年和1899年又出现了喷雾法和滚筒法。第 一次世界大战后，乳粉品种增多，生产迅速发展。中国于1952年开始建立乳品工厂。70年代末、80年代初研制成小型乳粉加工设备。
小型乳粉生产的工艺流程是：乳的接收、检验、称重—→冷却、贮存—→净化—→标准化—→杀菌—→真空浓缩—→喷雾干燥—→冷却—→过筛—→包装。加工设备主要有奶油分离机、牛奶消毒设备、真空浓缩设备、喷雾干燥设备等。
接收与检验 原料乳的理化和微生物指标必须符合国家标准。验收合格后应迅速冷却到4～6℃，寒冷地区可利用地下水，其他地区可使用表面式冷却器冷却（见牛奶冷却设备）。
净化 清除一般过滤法难以去除的极微小的机械杂质。将牛奶预热到28～35℃后，用净乳机或牛奶分离机净化。利用分离机中分离钵的高速旋转，使机械杂质在离心力作用下甩向分离钵壁面而分离。
乳的标准化 使原料乳中的乳脂与无脂干物质达到规定的比例，以获得一定化学组分的乳粉。根据鲜奶的含脂率用添加稀奶油或脱脂乳的方法来调整，稀奶油和脱脂乳可用牛奶分离机生产。
杀菌 抑制细菌的繁殖、消灭致病菌，钝化和破坏解脂酶与过氧化物酶类，防止脂肪分解。常用管式杀菌器或片式杀菌装置等高温短时间杀菌法。
真空浓缩 用加热的方法，在真空条件下，去除乳中70～80%的水分，从而降低喷雾干燥时的蒸汽消耗量。真空浓缩设备是利用真空(83～91千帕)，降低牛奶沸点，提高蒸汽与牛乳的温差，使牛乳中的一部分水汽化，以提高浓缩效率，达到规定浓度的奶，然后由离心泵送往保温缸，以待喷雾干燥。
真空浓缩设备有盘管式，单效、多效升膜式和单效、多效降膜式。盘管式结构简单，操作维修容易，价格低，但盘管表面经常结垢，不能连续出料，消耗蒸汽和水量较大。单效升膜式由加热器、分离器和循环管组成(图1)。牛乳自加热器底部进入加热管，管间通入蒸汽，牛乳受热后迅速汽化，产生的二次蒸汽在管内高速上升，带动浓乳也沿管壁呈膜状上升，不断被加热蒸发而浓缩。浓缩乳以高速进入分离器进行汽液分离，二次蒸汽从分离器顶部排出，达到浓度要求的乳一部分从分离室底部放出，另一部分回到加热器底部与新进入的杀菌乳混合后继续加热浓缩。该设备占地面积小，传热效率高，受热时间仅10～20秒，但加热管较长，发生焦管后不易清洗。双效升膜式的工作原理与单效式相同，只是将其二次蒸汽引入另一单效加热器作为热源使用。因此，能节约加热蒸汽与冷却水。降膜式也有单、双效之分。牛乳由加热器顶部进入，靠自重沿管内壁成液膜状向下流动。牛乳从上部流到管底，基本能达到所需浓度，不必再进行循环。它的加热时间约2～3分钟，加热管要有足够长度，顶部应配有降膜分布器，使牛乳均匀流下。小型乳粉加工设备常采用单效升膜式或单效降膜式浓缩装置。

图1 单效升膜式浓缩装置

喷雾干燥 将浓乳喷成雾状后干燥成粉。喷雾干燥设备一般由空气过滤器、鼓风机、空气加热器、雾化器、干燥室、粉尘回收装置、排风机等组成(图2)。其工艺流程如图3所示。由鼓风机将冷空气经空气过滤器送入加热器，加热到130～160℃后进入喷雾干燥室。浓乳由高压泵（或离心机）送到雾化器，在压力（或离心力）作用下喷成10～200微米的雾滴，在干燥室内与热空气接触。表面水分蒸发，干燥成球形颗粒沉降到干燥室底部，经出粉口落入粉筒。水蒸汽被热风带走，从排风口排出。乳粉则送到筛粉间及时冷却后筛分包装。喷雾干燥常用压力式和离心式，两者的雾化器和雾化方法不同。压力式雾化器是喷枪，浓乳由高压泵(压力为9.8～14.7兆帕)压入喷枪，经喷嘴雾化后与加热空气混合进入干燥室干燥。离心式雾化器是离心盘，其圆周速度达200～800米/秒，浓乳通过离心盘的离心作用被雾化。压力喷雾结构简单，操作方便，但乳粉颗粒直径较小；离心喷雾产品颗粒大，冲调性能好，但结构复杂，运转费用高。小型乳粉加工设备多用压力式。喷雾干燥法干燥时间短、温度低、产品质量好、溶解度较高，便于自动化生产，但干燥设备比较庞大、热效率较低。

图2 喷雾干燥设备简图

图3 喷雾干燥工艺流程框图