乳粉的理化特性及质量控制

1、乳粉的理化特性及质量控制乳粉的理化特性及质量控制 一、乳粉颗粒的理化特性一、乳粉颗粒的理化特性 1乳粉的颗粒大小和形状乳粉颗粒大小与形状，随制造方法和操作条件而异。喷雾法生产的乳粉颗粒呈球形，其直径为10250ttm。压力喷雾较离心喷雾的颗粒小，但乳粉颗粒大小受牛乳的浓缩乳浓度的影响比喷雾方式还要大，采用较高的压力和较低的浓缩乳黏度，可以减少粒径的尺寸。 乳粉颗粒大小及分布率对产品质量的影响主要是：乳粉颗粒直径大，色泽好，冲调性能及润湿性能良好。直径小，粉过于细，复原时易形成结团现象，浮于水面而影响其溶解性，故近年来都希望生产大颗粒的速溶乳粉。 2乳粉的密度乳粉的密度通常有三种，它们分别说明了

2、乳粉的品质特性。 (1)表观密度单位容积中乳粉的质量。它包括乳粉颗粒之间空隙中的空气。 (2)容积密度表示乳粉颗粒的密度。它包括颗粒内的气泡，但不包括颗粒之间空隙中的空气。 (3)真密度完全不包括空气的乳粉本身的重量。 乳粉表观密度大小与乳粉颗粒内部结构和颗粒大小有关，这与制造工艺有关。喷雾干燥法生产的乳粉的颗粒呈球形，容易致密地填充于容器中，其密度较大。含脂肪2627的乳粉的表观密度为0.50.6g/mL，真密度为1.261.32g/mL，脱脂乳粉的真密度为1.441.48g/mL。 乳粉容积密度大小表明了颗粒组织的松紧状态或含有气泡的多少。喷雾干燥制品，浓缩乳浓度增高，乳粉的容积密度变大，

3、浓缩乳的温度低，容积密度增大：利用这种工艺特性，可以调节乳粉的容积密度，从而改变颗粒的组织结构。因为浓缩乳温度高黏度则低，可以改善压力喷雾时乳液的分散性，制得成品颗粒比较均匀，有利于提高冲调性。热风温度高，获得的乳粉容积密度变小，容易造成空心的或破碎的颗粒。真空度与乳粉的化学组成有直接关系。 3乳粉中的水分乳粉水分高低对制品质量有密切关系，也是影响制品保藏性能的主要因素之一。水分过高，使微生物得以繁殖，促进酪蛋白变J陛l成为不溶解物，会使乳粉的溶解度降低；水分过低，却容易引起脂肪氧化，产生氧化异味。喷雾干燥全脂乳粉水分低于1.88时，很容易发生氧化臭味。一般乳粉水分控制在2.03.0较为适宜。

4、 4乳粉的色泽正常的乳粉一般呈淡黄色。如果原料乳经加碱中和，制造出来的乳粉呈现棕褐色，加工过程时受高温时间过长，也会使乳粉的颜色变褐。焦粉过多，不仅降低乳粉的溶解度，也会使颜色产生缺陷。 乳粉在保存中颜色变暗变深，主要是由于乳粉中含水量过多和保存温度过高所致。全脂乳粉的水分如果在4以下，保存温度即使达到40时，一般也不易褐变，水分如果超过5以上，保藏温度在37以上时，则容易发生褐变。 5乳粉的溶解度与冲调性将乳粉加水冲调后，应该能恢复成为均一的鲜乳状态，其中蛋白质的分解及脂肪的乳化情况应与鲜乳的物理性质相同。溶解度是表示乳粉与水按鲜乳含水比例复原时，复原性能是否良好，借以反映原料乳的质量及其热

5、处理过程中蛋白质变性的程度。 乳粉完全复原过程即包括可溶性成分的溶解，如乳糖、未变性乳清蛋白、盐类，又包含了不溶性成分的分散，如酪蛋白，质量差的乳粉并不能完全复原为鲜乳状态。 溶解度指数可通过测量乳粉中不溶性沉淀物来表示，即一定数量的乳粉溶于水后，经离心沉淀于离心管底部的沉淀物体积(mL)。溶解度差是乳粉一个很严重的缺陷，主要是乳蛋白变性的结果，可以导致产品的不合格。优质乳粉的溶解度应达99.90以上。 影响乳粉溶解度的因素主要有下列几个方面： (1)原料乳的质量。原料乳因细菌繁殖，酸度增高或产生凝乳酶等，均使乳蛋白质变性加剧，制得的乳粉溶解度降低。 (2)制造方法和操作条件。喷雾干燥乳粉溶解

6、度高，而滚筒干燥乳粉溶解度则差。热处理过程和乳的浓度增高，蛋白质稳定性降低。在同一温度下，牛乳浓度愈高，蛋白质愈易变性凝固。 (3)贮藏时间和条件。贮藏期间，乳粉的溶解度会逐渐降低。当成品处于水分高、贮藏温度高、湿度大的环境时尤为显著。乳粉水分低于3.0，密封包装并贮藏于20以下，可以延缓溶解度的降低。 乳粉颗粒的大小对乳粉的冲调性能有直接影响。所谓冲调性亦称速溶度、溶解速度。将一定的乳粉与一定温度的水混合，再以一定强度搅拌，然后将未 溶部分与已溶部分分离，测定已溶部分的物质，以冲调液中已溶部分的干物质乘以100来表示。当乳粉颗粒达150f|m左右时冲调性、复原性最好；小于75“m时，冲调复原

7、性较差，易形成结团现象，浮于水面影响其溶解效果，因此，生产大颗粒乳粉对冲调性有利。 冲调性和溶解度都是表示乳粉遇水复原性能优劣的重要物理指标，但两者有所不同。溶解度是表示乳粉的最终溶解程度，冲调性则表示乳粉的溶解速度。理想的条件，要求乳粉不仅溶解度要高，而且冲调性又好，能迅速地完全地复原为鲜乳状态。冲调性随着乳粉颗粒平均直径的增大而提高。 6乳粉的吸湿性能全脂乳粉中含有38的乳糖，脱脂乳粉中含有50的乳糖。新制成的乳粉所含的乳糖呈非结晶的玻璃状态。a-乳糖与p-乳糖的无水物保持平衡状态，其比例大致为1:1.5。玻璃态乳糖具有很强的吸湿性，所以乳粉很容易吸湿结块。将乳粉放置于潮湿空气中，则乳糖开

8、始吸收水分逐渐变为含有1分子结晶水的结晶乳糖。由于乳糖结晶，使乳粉颗粒表面产生很多裂纹，空气就容易渗透到乳粉颗粒内部去，同时脂肪也会逐渐地渗出到颗粒表面，容易引起氧化变质，造成乳粉结块，缩短保藏期。因而选用合适的包装材料或进行充氮密封包装是必要的。 7乳粉中脂肪的状态全脂乳粉中含有26以上的乳脂肪，以脂肪球粒或游离脂肪状态存在，不过随着干燥方法和操作条件不同而异。乳粉中的脂肪球一般都比原料乳中的脂肪球小。压力喷雾的乳粉，由于高压泵起了均质作用，制品中的脂肪球较小，一般为12pm，离心喷雾的乳粉中脂肪球直径为 l3um。 乳粉在出粉、运输和包装时遭到摩擦则会使游离脂肪的含量增高。乳粉在高温下存放

9、也会增加游离脂肪的含量。 8乳粉中的气泡喷雾干燥的乳粉一般均含有气泡，但气泡并不一定在颗粒中心，气泡大小和多少也不一致。气泡状态因制造方法不同而受很大影响，特别是受干燥前牛乳浓缩程度的影响很大。浓缩程度低，则喷雾后乳粉中气泡多，离心喷雾较压力喷雾显著。一般脱脂乳粉中气泡较全脂乳粉中的气泡多，原因可能是脂肪起一种消泡作用。气泡多者容易氧化变质，对乳粉的保藏性影响很大。 二、乳粉的质量控制二、乳粉的质量控制 在乳粉的生产过程中，如果操作不当，就有可能出现各种质量问题，目前乳粉常见的质量问题主要有水分含量过高、溶解度偏低、易结块、颗粒形状和大小异常、有脂肪氧化味、色泽较差、细菌总数过高、杂质度过高等

10、。 1乳粉水分含量过高正常乳粉的水分含量在35，乳粉中的水分含量过高，会促进乳粉中残存的微生物生长繁殖产生乳酸，使乳粉中酪蛋白变性而变很不可溶。以下是引起乳粉水分含量过高的一些原因，在生产中应加以注意。 (1)喷雾干燥过程中，进料量、进风温度、进风量、排风温度、排风量控制不当。 (2)雾化器因阻塞等原因使雾化效果不好，导致雾化后的乳滴太大而不易干燥。 (3)乳粉包装间的空气相对湿度偏高，使乳粉吸湿而水分含量上升。包装间的空气相对湿度应该控制在5060。 (4)乳粉冷却过程中，冷风湿度太大，从而引起乳粉水分含量升高。 (5)乳粉包装封口不严，或包装材料本身不密闭。 2.乳粉溶解度偏低乳粉溶解度的

11、高低反映了乳粉中蛋白质的变性程度。引起乳粉溶解度偏低的原因有： (1)原料乳的质量差，混入了异常乳或酸度高的牛乳，蛋白质热稳定性差，受热容易变性。 (2)牛乳在杀菌、浓缩或喷雾干燥过程中温度偏高，或受热时间过长，引起牛乳蛋白质受热过度而变性。 (3)喷雾干燥时雾化效果不好，使乳滴过大，干燥困难。 (4)牛乳或浓缩乳在较高的温度下长时间放置导致蛋白质变性。 (5)不同的干燥方法生产的乳粉溶解度亦有所不同。一般来讲，滚筒干燥法生产的乳粉溶解度较差，仅为7085，而喷雾干燥法生产的乳粉溶解度可达99.0以上。 3乳粉结块乳粉极易吸潮而结块，这主要与乳粉中含有的乳糖及其结构有关。造成乳粉发生结块现象的

12、原因是由于在乳粉生产过程中整个干燥操作不当使乳粉水分含量普遍偏高或部分产品水分含量过高。在产品储存中吸收水分也会导致产品结块。 4乳粉颗粒的形状和大小异常喷雾干燥法生产的乳粉呈球状，可单个存在或几个粘在一起呈葡萄状。一般来说，压力喷雾干燥法生产的乳粉，其颗粒直径为，10100肛m，而离心喷雾干燥法生产的乳粉，其颗粒直径为30200牡m，平均为100pm。如果乳粉颗粒大小不一，而且有少量黄色焦粒，则乳粉的溶解度就会较差，且杂质度高。 影响乳粉颗粒形状及大小的因素有： (1)雾化器出现故障，将有可能影响到乳粉颗粒的形状。 (2)干燥方法的不同，影响着乳粉颗粒的形状和大小。 (3)同一干燥方法，不同

13、类型的干燥设备，所生产的乳粉颗粒直径亦不同。例如压力喷雾干燥法中，立式干燥塔较卧式干燥塔生产的乳粉颗粒直径大。 (4)浓缩乳的干物质含量对乳粉颗粒直径有很大的影响。在一定范围内，干物质含量越高，则乳粉颗粒直径就越大，所以在不影响产品溶解度的前提下，应尽量提高浓缩乳的干物质含量。 (5)压力喷雾干燥中，高压泵压力的大小是影响乳粉颗粒直径大小因素之一，使用压力低，则乳粉颗粒直径大，但前提是不能影响干燥效果。 (6)离心喷雾干燥中，转盘的转速也会影响乳粉颗粒直径的大小。转速越低，乳粉颗粒的直径就越大。 (7)喷头的孔径大小及内孑L表面的光洁度状况，也影响乳粉颗粒直径的大小及分布状况，喷头孔径大，内孔

14、光洁度高，则得到的乳粉颗粒直径大，且颗粒大。 (8)浓缩乳的黏度、输粉的方式等。较低的浓缩乳黏度，可以减少粒径的尺寸。 5乳粉中的脂肪变化 由于脂肪导致的质量缺陷主要是脂肪分解产生的酸败臭味和脂肪氧化臭味。脂肪分解臭味具有一种类似丁酸的酸性刺激臭味，是由于牛乳中的脂酶将乳粉中的脂肪水解而产生游离的挥发性脂肪酸。 (1)脂肪分解产生的酸败可从下述几个影响方面采取有效的预防措施： 必须将牛乳中的脂酶在预热杀菌时彻底破坏，否则在其后的浓缩、喷雾干燥过程的受热程度不足以将脂酶破坏。 喷雾干燥前浓缩乳经过二级均质，可使乳粉中游离脂肪含量降低。 在出粉及乳粉输送过程中，应避免高速气流的冲击和机械擦伤。 干

15、燥后的乳粉应迅速冷却，以减少游离脂肪的产生。 防止乳粉水分含量大于8.59.O，否则因乳糖的结晶会促使游离脂肪增加。 (2)脂肪氧化产生臭味的因素包括空气中的氧、光线、重金属(特别是铜)、酶(特别是过氧化物酶)以及酸度等。 空气中的氧。产生氧化臭味的主要原因是当空气进入乳粉后，在不饱和脂肪酸的双键处氧与脂肪产生氧化，所以在制造和成品乳粉保藏过程中，应尽可能避免与空气长时间接触。包装要尽可能采用抽真空除去氧气充入氮气的方式。在喷雾时尽量避免乳粉颗粒中含有大量气泡。在浓缩时要尽量提 商浓度。 光线和热。光线和热能促进乳粉氧化，30以上更显著。所以乳粉应尽量避免光线照射，并放在冷处保藏。在喷雾干燥时

16、，如果乳粉在干燥塔内存放时间过久，则乳粉颗粒受热时间过长，游离脂肪增多，更容易引起氧化。 重金属。特别是二价铜离子非常容易促进脂肪的氧化，含有1mgk时就有影响，超过1.5mg/kg以上，则显著地促进氧化反应的发生。其他重金属(三价铁)也有促进氧化的作用，但不像铜那样明显。所以，为防止乳粉(或乳制品)产生氧化臭味，最重要的是避免铜的混入，可使用不锈钢设备。 原料乳的酸度。凡是使酸度升高的原因都会成为促进乳粉氧化的因素，所以一定要严格控制牛乳的酸度。 原料牛乳中的过氧化物酶。过氧化物酶是促进氧化的一个重要因素，因此生产乳粉时，原料乳的杀菌，最好采用高温短时杀菌或超高温瞬时杀菌，以破坏过氧化物酶。 乳粉中的水分含量。乳粉中水分应保持在适当含量，含水分太少，反而易发生氧化臭味，一般喷雾干燥乳粉含水量低于1.88就易发生氧化臭味。 6乳粉的色泽 正常的乳粉一般呈现淡黄色，当乳粉出现异常颜色时可能受到如下因素的影响： (1)原料乳酸度过高而加入碱中和后，所制得的乳粉色泽较深，呈褐色。 (2)牛乳中脂肪含量较高，则乳粉颜色较深。 (3)乳粉颗粒较大，则颜色较黄；乳粉颗粒较小，则颜色呈灰黄色。 (4)空气过滤器过滤效果不好，或布袋过滤器长期不更换，会导致乳粉呈暗灰色。 (5)乳粉生产过程中，物料热处理过