乳制品加工机械与设备

乳制品加工机械与设备第一节概述第二节分离机械第三节均质机械第四节灭菌机械第五节袋装机械第一节概述

乳制品是我国食品行业首要发展的食品。乳制品工业对提高国民的营养水平和身体素质，促进农牧业生产，加速国民经济发展，都具有重要意义。

乳制品工业采用的原料乳主要是牛奶，乳制品也多指以牛乳为原料，加工制成的成品或半成品。

一、乳制品加工工艺流程

典型UHT乳生产工艺流程UHT：超高温瞬时灭菌（>135℃,不少于1s）二、乳制品加工机械与设备1、原料乳预处理设备——净化机、分离机2、杀菌机械设备——巴氏杀菌机等3、均质机械设备——高压均质机4、包装机械设备——无菌灌装机三、乳制品杀菌分类肉毒梭状芽孢杆菌

1、低温长时巴氏杀菌(LTLT)：63℃，保持30min

2、高温短时巴氏杀菌(HTST)：72～75℃，保持15～20s。3、超巴氏杀菌(UltraPasteurization)：125～138℃，2～4s4、超高温瞬时灭菌（UHT）>135℃,不少于1s，灭菌后无菌灌装，商业无菌，非冷链分销。以上非无菌灌装，非商业无菌，冷链分销本节要点1。乳制品加工工艺2。乳制品加工常用设备3。乳制品杀菌分类

第二节牛奶净化分离设备

净化：除去牛奶中的杂质；分离：牛乳中乳、脂分离

一、净化设备

1、过滤嚣

采用铜质或不锈钢金属细丝，制成各种形状的筛子，并覆盖多层纱布，形成滤层。当牛奶通过滤层时，杂质就会被截留。连续生产中可采用管式过滤器，它安装在牛乳输送管道中，较牛奶管路稍粗。过滤管内有两重金属套管，均为不锈钢制造，内管管壁钻满直径0.5mm的小孔．牛奶在内外管之间流过。过滤器净化牛奶，设备简单，操作容易，但只能除去肉眼可见的机械杂质，一般用于鲜奶的预过滤。

2、离心净乳机

离心净乳机是利用高速旋转的转鼓产生的离心力，将牛奶中密度较大的杂质甩向离心机转鼓的周壁，并在周壁上沉积下来，从而达到净化牛奶的目的。

离心净乳机主要由转鼓、排渣机构、驱动机构和控制系统等组成二、分离设备

对原料奶进行部分或全部分离，是乳制品加工中的重要操作。牛奶分离有重力分离和离心分离两种方法。由于离心分离具有分离速度高、分离效果好、便于实现自动控制和连续生产等特点，生产中均使用离心分离机进行牛奶的分离。

（一）碟式分离机的分类按其进料和排液操作中的压力状态分：为开放式、半封闭式和封闭式三种类型。

开放式：进料和出料均在常压重力条件下进行；

半封闭式：常压重力进料，封闭式压力出料；

封闭式：牛奶的进入以及分离的稀奶油和脱脂乳的排出均在封闭条件下形成一定压力排出。（二）碟式分离机的结构和工作原理

1-通过空心轴进料2-转筒主体3-沉积物的空间4-锁定环5-转筒上罩6-分布器7-转盘塔8-顶部转盘9一脱脂牛奶出口10-奶油出口

（三）影响牛奶分离效果的因素

1、转速：分离机转速越快，则分离效果越好。一般控制在7000r/min以下。

2、流量：进入分离机中牛奶的流量应低于分离机的生产能力。

3、脂肪球：脂肪球直径越大，分离效果越好。

4、清洁度：杂质时沉积在转鼓内壁上，使转鼓的有效容积减小。

5、温度：牛奶的温度提高，黏度降低，脂肪球和脱脂奶的密度差增大，有利于提高分离效果。

6、碟片结构：碟片的最大直径与最小直径之差和碟片的仰角。一般碟片平均半径与高度的比值为0.45～0.70，仰角以45～60度为佳。本节要点1。牛奶净化设备的种类与特点2。碟片分离机的结构与工作原理3。影响碟片分离机的因素

一、均质机概述

均质是液态物料混合操作的一种特殊方式，兼有粉碎和混合两种作用。均质的目的：获取粒度很小且均匀一致的液相混合物。例如果汁生产中通过均质能获得果肉微细的破碎物均布的料液，以减少产品沉淀。生产炼乳时，为了减少牛乳中的脂肪球因大小不一出现大脂肪球上浮到牛乳表层的分离现象。均质后的牛乳不会出现脂肪球分离，易被人体消化吸收，而且降低了牛乳表面张力，增加了黏度，成为质地均匀的胶黏状混合物，适合于冰淇淋等生产的要求。第三节均质机械二、均质机理与均质机分类

（一）均质机理

撞击理论、剪切理论、空穴学说

（二）均质机分类

按工作原理和构造：机械式、离心式、超声波式和搅拌乳化机。机械式均质机是主要采用剪切力使料液中的微粒或液滴破碎和混合的机械设备。机械式均质机有：高压均质机、胶体磨

（一）结构

高压均质机是由高压泵和均质头等组成。高压泵：三柱塞往复泵，产生使物料均值所需的高压。均质头：双级均质阀，料液的均质作用在均质阀处发生。三、高压均质机

1、三柱塞泵

1）柱塞式往复泵构成：曲轴(曲柄)、连杆、滑块、缸体、柱塞、吸入阀、排出阀等。动力通过曲柄滑块机构带动柱塞往复运动，当柱塞向左移动时，腔内产生吸力，吸开吸入阀，吸闭排出阀，从吸入阀吸入料液，柱塞向右移动时，腔内产生高压，压闭吸入阀，压开排出阀，将料液排出，进入均质头。

2）三柱塞泵？

单个柱塞泵，柱塞往复运动输出流量和压力为脉动的。柱塞往复一次为一个周期，每个周期脉动一次。三柱塞泵工作相位差为120度，各落后三分之一个周期。三柱塞泵共同作用的结果是，输出的流量和压力虽有波动，但已相对稳定了。TTT/3T/3

2、双级均质阀

1）均质阀组成：阀芯、阀座、螺杆、弹簧等。转动螺杆调节阀芯和阀座之间隙，调整出口压力。阀芯和阀座间隙小，料液排出速度很高，并在机械力作用下进行均质化。

2）双级均质阀第一级

压力：19.6～24.5MPa；作用：使脂肪球破碎。

第二级

压力：3.43MPa作用：使脂肪球均匀分散。

材料：

阀芯和阀座采用耐磨合金钢制造。

（二）工作原理

料液以很高速度通过均质阀缝隙处受到强烈剪切作用而均质和乳化。缝隙为0.1mm时，液流的流速高达150～200m/s。液滴（脂肪球）通过缝隙时，在缝隙处被拉伸和延展，同时又受到流液通过均质阀时的涡动作用，使延展部分被剪切为更细小的脂肪球微粒。四、胶体磨（一）分类

卧式胶体磨、立式胶体磨。

（二）立式胶体磨

1、结构组成料斗、定磨盘、动磨盘、排料口和传动机构等。1-定磨盘2-螺旋3-料斗

4-动磨盘5-出料口6-壳体

2、工作原理

它的定、动磨盘的锥度不同，形成环形间隙，间隙由大到小，可以调节，料液在间隙中受到磨齿的剪切、挤压和冲击作用得以破碎和混匀。

料液从料斗轴向进入胶体磨，定、动磨盘间隙为0.5～1.5mm，动磨盘转速3000～15000r/min。料液进入后受到磨盘工作齿面的高速磨削和强烈剪切作用而被粉碎。胶体磨的特点是：结构比较简单，操作方便，容易清洗；适用于黏度高的物料；转速高，要求动磨盘平衡性能好。

（三）卧式胶体磨

立式胶体磨用黏度为10Pa.s左右料液的均质作业，卧式胶体磨多用于黏度较低的物料。卧式胶体磨，水平转轴，动盘、定盘间隙可调。

（四）其它均质机

离心式均质机超声波均质机本节要点1、均质机械的分类2、均质机理有哪些3、高压均质机的组成与工作原理4、立式胶体磨的结构与特点

第四节乳品杀菌机械与设备

与乳品杀菌方法相适应的杀菌设备有冷热缸、板式杀菌设备、超高温瞬时灭菌机等，主要通过换热实现杀菌作用。

一、冷热缸

储槽式换热器，用于液体物料的加热、冷却与保温。

由内胆、外壳、保温层、搅拌器和放料旋塞等组成。内胆与外壳间为传热夹层，当夹层内通人蒸汽或热水时，可对储存在内胆中的物料进行升温或保温。底部排水口与疏水器衔接，以排出冷凝水。

二、板式换热器

在乳品、果汁饮料、清凉饮料以及啤酒、冰淇淋的生产中，广泛应用高温短时(HTST)和超高温(UHT)杀菌等。板式杀菌设备的特点：板式杀菌设备的关键部件就是板式换热器。板式换热器由许多冲压成型的金属薄板（换热片）组合而成。

板与板之间有橡胶垫圈，以保证密封并使两板间有一定空隙。压紧后所有板块上的角孔形成流体的通道，冷流体与热流体就在传热板两边流动，进行热交换，金属片面积大，流动的液层又薄，热效果很好。

板式换热器的优点

(1)传热效率高间隙小，流速高，凸凹沟纹形成湍流。传热系数K可达3500～4000W/(m2.K)。其他换热器在2300W/(m2.K)左右。

(2)结构紧凑设备占地面积小。

(3)适宜热敏性物料流体高速薄层通过，实现高温或超高温瞬时杀菌，不会产生过热现象。

(4)适应性改变传热板的片数或改变板间的排列和组合。

(5)安全卫生密闭，装拆简单

(6)节约热能加热和冷却组合在一套换热器，节约热能。

说明：用于高温杀菌（如UHT杀菌）时，要能承受高温(如135～150℃)，还能承受较高的内压。产品灭菌时不能沸腾，沸腾易造成结垢影响传热。为了防止沸腾，产品在最高温度时必须保持一定背压，使其等于该温度下的饱和蒸汽压。135℃下需保持0.2MPa的背压，150℃则需要0.375MPa的背压。液态乳制品中还溶有一定比例的空气，所提供的背压必须高于该温度下的饱和蒸汽压，至少高0.1MPa。为了承受高温和压力，超高温系统中的垫圈必须能耐高温和压力，其造价远比低温灭菌的高。高压可导致不锈钢板片的变形和弯曲，需要特殊结构板片及波纹形状。可以采用其它形式的换热器，如管式换热器、刮板式换热器等

三、管式换热器

管式热交换器：中心套管式、壳管式换热器。

1．中心套管式热交换器将2个或3个不锈钢管以同心的形式套在一起，管壁之间留有一定的空隙。盘管

双管式系统

用它来进行加热和冷却。中心管通产品，管壁间流动加热或冷却介质。

三管式系统

用来将产品加热灭菌。中心管和外环加热介质，内环流产品，传热面积增大了。2、壳管式热交换器

壳管式热交换器一般是由多个（5～7个）不锈钢管（内管）装在一个外管内组成，内管的内径一般为10～15mm。在外管的末端由集合管将内管连接起来使产品平行流动，加热或冷却的介质在内管之间的空间流动。本节要点1。杀菌设备的种类及特点2。板式换热器的结构与优点3。管式换热器的种类与形式

第五节袋装机械

一、包装机械及分类包装机械：完成食品包装过程的机械设备包装机械包括：

1、前期包装过程：包装容器的拆卸、清洗、杀菌、干燥等

2、主要包装过程：制袋、充填、封口、裹包、灌装、贴标等

3、后期包装过程：成品的清洗、杀菌、干燥、检验、装箱、封箱、捆扎、堆码等

4、辅助工作过程：输送、排列等

GB/T7311-2008《包装机械分类与型号编制方法》包装机械分为充填机械C、灌装机械G、封口机械F、多功能包装机械D、贴标机械T等十五类。多功能包装机D：充填一封口机DC灌装一封口机DG开箱一充填一封口机DKX开袋一充填一封口机DKD开瓶一充填一封口机DKP箱（盒）成型一充填一封口机DXX袋成型一充填一封口机DXD冲压成型一充填一封口机DXC热成型一充填一封口机DXR真空包装机DZ充气包装机DQ泡罩包装机DP

二、袋装机械

将粉状、颗粒状、液体或半流体（酱体）物料装入用柔性材料包装袋，然后进行排气或充气、封口以完成产品的包装。柔性材料要求：应具有良好的保护物品的性能，价廉质轻，容易印制、成型、封口和开启使用，并且容易处理。如纸、蜡纸、塑料薄膜、铝箔及其复合材料等。塑料薄膜及其复合材料：热封性、印刷性、透明性和防潮透气性，广泛使用。袋装机械：如袋成型一充填一封口机DXD、真空包装机DZ、充气包装机DQ1、袋装工作过程2、包装袋形枕形袋、扁平袋、自立袋

3、袋装机及分类

袋装机（袋成型-充填-封口机DXD）用于填充散粒体物品、液体、气体、胶体和大块状的固体，袋装逐渐渗透和替代