49 4.1 乳品加工的单元操作.1.doc

第1页：乳的净化与分离

乳品加工的主要单元操作包括：乳的净化和分离、乳的标准化、乳的均质、乳的杀菌。

乳的净化和分离

离心的作用：

• 净化：巴氏杀菌前去除液体杂质。
• 奶油分离：从牛乳中分离奶油。
• 标准化：将奶油含量调节到一定水平。
• 乳清分离：从乳清中分离乳清奶油。
• 离心除菌：从牛乳中分离细菌。
• 夸克分离：从乳清中分离干酪凝乳。
• 纯化黄油：从无水牛乳脂肪中分离乳清相。

离心原理

斯托克公式（静置）：V=2r²(d−d₁)g/(9N)。其中，V为脂肪球上升速度，r为脂肪球半径，d₁为脂肪球密度，d为脱脂乳密度，g为重力加速度，N为脱脂乳粘度。

第2页：离心效果因素与标准化

修正后的斯托克公式可写为V=0.00244(d−d₁)r²U²R/N，其中R为分离盘半径，U为离心机转速。

影响离心效果的因素

• 分离机转数：转速越快，分离效果越完善。
• 乳的温度：温度低时密度大，脂肪上浮阻力大、分离不完全；加热后密度下降，但温度过高会产生大量泡沫。最适温度为32~35℃。
• 乳中杂质含量：杂质多易堵塞分离钵内壁，作用半径缩小、分离能力降低。
• 乳的流量：单位时间流入量越少，停留时间越长，分离效果越好。

净乳

净乳和分离可在同一离心机内完成；上皮细胞、白细胞、红细胞、细菌沉降物和稀泥等比牛乳密度大的颗粒被甩向周边并除去。

牛乳标准化

目的：确定巴氏杀菌乳中的脂肪含量，以满足不同消费者需求。低脂巴氏杀菌乳脂肪含量为1.5%，常规巴氏杀菌乳为3%；我国规定巴氏杀菌乳脂肪含量不得低于3%。

乳脂肪标准化可通过添加稀奶油或脱脂乳调整，如全脂乳与脱脂乳混合、稀奶油与脱脂乳混合、脱脂乳与无水奶油混合等。

第3页：标准化原理与方法

设Wb为脱脂乳脂肪含量（0.05%）、Wc为最终产品脂肪含量（3%）、Wa为稀奶油脂肪含量（40%）、m为最终产品数量（kg），则：

稀奶油需要量＝m(Wc−Wb)/[(Wc−Wb)+(Wa−Wc)]。

脱脂乳需要量＝m(Wa−Wc)/[(Wc−Wb)+(Wa−Wc)]。

标准化方法

• 预标准化：巴氏杀菌前把全脂乳分离为稀奶油和脱脂乳。
• 后标准化：巴氏杀菌后进行，方法同上，但易产生二次污染。
• 直接标准化：牛乳加热至55~65℃，按设定脂肪含量分离脱脂乳和稀奶油，自动控制回流流量；特点是快速、稳定、精确，与离心分离机联合运作，单位时间处理量大。

第4页：均质原理与设备

牛乳的均质

均质是对乳脂肪球进行机械处理，使其以小脂肪球均匀分散于乳中。天然牛乳脂肪球大小不均，直径1~10 μm，一般2~5 μm；均质后可控制在1 μm左右，表面积增大、浮力下降，从而提高稳定性。

均质原理

• 牛乳高速通过均质头窄缝，对脂肪球产生巨大剪切力，使其变形、伸长和粉碎。
• 液体加速时静压能降至脂肪蒸汽压以下，产生气穴现象和爆破力。
• 脂肪球高速冲击均质环，产生进一步剪切。

内容包括均质机内部构造、二级均质及二级均质前后脂肪球变化。

乳的杀菌

巴氏杀菌方式包括水浴加热和连续加热（板式热交换器）；目的为杀死致病微生物、尽可能破坏其他微生物和酶系统，并将牛乳质量和风味损失降至最低。

第5页：巴氏杀菌方式

初次杀菌（thermization）：牛乳收乳后不能立即加工时常需短时贮藏，先将牛乳加热至63~65℃、15 s；不应使磷酸酶试验呈阴性，主要针对嗜冷菌。

低温长时间巴氏杀菌（LTLT）：间歇式，以结核菌为“基准”；结核菌致死条件为63℃、10 min，牛乳在63℃保持30 min。该方法现代乳品厂已很少使用。

高温短时间巴氏杀菌（HTST）：组合随产品变化，新鲜乳通常72~75℃、15~20 s后冷却。该页源文以连续数字串呈现，列数无法安全判断，暂以条目列出已识别要点。

• 新鲜乳：63℃、30 min；72℃、16 s。
• 冷冻甜乳混合物（冰淇淋、冰乳）：69℃、30 min；80℃、25 s。
• 以乳为基料的产品（乳脂肪≥10%，如巧克力奶或奶油）：66℃、30 min；75℃、16 s。

第6页：HTST与热回收

HTST基本设备包括平衡罐、热回收装置、离心式泵、指示温度计、记录控制装置及流向控制装置。热回收装置可回收巴氏杀菌和冷却所需能量。

热回收效率＝热回收装置中乳升高温度÷整个加热过程乳升高温度。例如：乳在平衡罐中温度为4℃，经热回收装置升至65℃，最终巴氏杀菌温度72℃，则热回收效率为（65−4）÷（72−4）＝89.7%。

第7页：超巴氏杀菌与UHT

超巴氏杀菌：125~138℃、2~4 s，可使小于7℃条件下的产品保质期延长至40天或更长。

UHT（超高温灭菌）产品：物料在连续流动状态下经热交换器加热至135~150℃，保持一定时间达到商业无菌，随后在无菌状态下灌装于无菌容器。欧共体定义要求135℃以上不少于1 s，并在无菌状态下包装于微量透气容器，以尽量减少物理、化学和感官变化。

UHT优点包括产品质量高、延长货架期和可使用廉价包装。

第8页：UHT加工类型

• 间接加热系统：产品与加热介质之间有不锈钢导热面隔开，二者不混合。
• 直接加热系统：产品与一定压力蒸汽直接混合，蒸汽快速冷凝并以潜热加热产品。

间接式加热器可采用管式热交换器；直接加热系统包括蒸汽喷射式和产品注入式。

第9页：直接与间接加热比较

直接加热系统加热和冷却速度较快，UHT瞬时加热更易实现；主要优势是适合高黏度产品，尤其是难以通过板式换热器良好加工的产品，且不易结垢。

• 缺点：灭菌后需均质；结构复杂，多为非标准特制设备，需膨胀器和冷凝器等额外装置。
• 成本：运转成本较高，操作成本约为间接加热系统的2倍。
• 水耗：间接加热热回收率高时水耗可忽略；直接加热系统每升产品约耗冷却水1.5 L。