乳制品加工機械與設備

乳制品加工機械與設備第一節(jié)概述第二節(jié)分離機械第三節(jié)均質(zhì)機械第四節(jié)滅菌機械第五節(jié)袋裝機械第一節(jié)概述

乳制品是我國食品行業(yè)首要發(fā)展的食品。乳制品工業(yè)對提高國民的營養(yǎng)水平和身體素質(zhì)，促進農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)，加速國民經(jīng)濟發(fā)展，都具有重要意義。

乳制品工業(yè)采用的原料乳主要是牛奶，乳制品也多指以牛乳為原料，加工制成的成品或半成品。

一、乳制品加工工藝流程

典型UHT乳生產(chǎn)工藝流程UHT：超高溫瞬時滅菌（>135℃,不少于1s）二、乳制品加工機械與設備1、原料乳預處理設備——凈化機、分離機2、殺菌機械設備——巴氏殺菌機等3、均質(zhì)機械設備——高壓均質(zhì)機4、包裝機械設備——無菌灌裝機三、乳制品殺菌分類肉毒梭狀芽孢桿菌

1、低溫長時巴氏殺菌(LTLT)：63℃，保持30min

2、高溫短時巴氏殺菌(HTST)：72～75℃，保持15～20s。3、超巴氏殺菌(UltraPasteurization)：125～138℃，2～4s4、超高溫瞬時滅菌（UHT）>135℃,不少于1s，滅菌后無菌灌裝，商業(yè)無菌，非冷鏈分銷。以上非無菌灌裝，非商業(yè)無菌，冷鏈分銷本節(jié)要點1。乳制品加工工藝2。乳制品加工常用設備3。乳制品殺菌分類

第二節(jié)牛奶凈化分離設備

凈化：除去牛奶中的雜質(zhì)；分離：牛乳中乳、脂分離

一、凈化設備

1、過濾囂

采用銅質(zhì)或不銹鋼金屬細絲，制成各種形狀的篩子，并覆蓋多層紗布，形成濾層。當牛奶通過濾層時，雜質(zhì)就會被截留。連續(xù)生產(chǎn)中可采用管式過濾器，它安裝在牛乳輸送管道中，較牛奶管路稍粗。過濾管內(nèi)有兩重金屬套管，均為不銹鋼制造，內(nèi)管管壁鉆滿直徑0.5mm的小孔．牛奶在內(nèi)外管之間流過。過濾器凈化牛奶，設備簡單，操作容易，但只能除去肉眼可見的機械雜質(zhì)，一般用于鮮奶的預過濾。

2、離心凈乳機

離心凈乳機是利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生的離心力，將牛奶中密度較大的雜質(zhì)甩向離心機轉(zhuǎn)鼓的周壁，并在周壁上沉積下來，從而達到凈化牛奶的目的。

離心凈乳機主要由轉(zhuǎn)鼓、排渣機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)等組成二、分離設備

對原料奶進行部分或全部分離，是乳制品加工中的重要操作。牛奶分離有重力分離和離心分離兩種方法。由于離心分離具有分離速度高、分離效果好、便于實現(xiàn)自動控制和連續(xù)生產(chǎn)等特點，生產(chǎn)中均使用離心分離機進行牛奶的分離。

（一）碟式分離機的分類按其進料和排液操作中的壓力狀態(tài)分：為開放式、半封閉式和封閉式三種類型。

開放式：進料和出料均在常壓重力條件下進行；

半封閉式：常壓重力進料，封閉式壓力出料；

封閉式：牛奶的進入以及分離的稀奶油和脫脂乳的排出均在封閉條件下形成一定壓力排出。（二）碟式分離機的結(jié)構(gòu)和工作原理

1-通過空心軸進料2-轉(zhuǎn)筒主體3-沉積物的空間4-鎖定環(huán)5-轉(zhuǎn)筒上罩6-分布器7-轉(zhuǎn)盤塔8-頂部轉(zhuǎn)盤9一脫脂牛奶出口10-奶油出口

（三）影響牛奶分離效果的因素

1、轉(zhuǎn)速：分離機轉(zhuǎn)速越快，則分離效果越好。一般控制在7000r/min以下。

2、流量：進入分離機中牛奶的流量應低于分離機的生產(chǎn)能力。

3、脂肪球：脂肪球直徑越大，分離效果越好。

4、清潔度：雜質(zhì)時沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，使轉(zhuǎn)鼓的有效容積減小。

5、溫度：牛奶的溫度提高，黏度降低，脂肪球和脫脂奶的密度差增大，有利于提高分離效果。

6、碟片結(jié)構(gòu)：碟片的最大直徑與最小直徑之差和碟片的仰角。一般碟片平均半徑與高度的比值為0.45～0.70，仰角以45～60度為佳。本節(jié)要點1。牛奶凈化設備的種類與特點2。碟片分離機的結(jié)構(gòu)與工作原理3。影響碟片分離機的因素

一、均質(zhì)機概述

均質(zhì)是液態(tài)物料混合操作的一種特殊方式，兼有粉碎和混合兩種作用。均質(zhì)的目的：獲取粒度很小且均勻一致的液相混合物。例如果汁生產(chǎn)中通過均質(zhì)能獲得果肉微細的破碎物均布的料液，以減少產(chǎn)品沉淀。生產(chǎn)煉乳時，為了減少牛乳中的脂肪球因大小不一出現(xiàn)大脂肪球上浮到牛乳表層的分離現(xiàn)象。均質(zhì)后的牛乳不會出現(xiàn)脂肪球分離，易被人體消化吸收，而且降低了牛乳表面張力，增加了黏度，成為質(zhì)地均勻的膠黏狀混合物，適合于冰淇淋等生產(chǎn)的要求。第三節(jié)均質(zhì)機械二、均質(zhì)機理與均質(zhì)機分類

（一）均質(zhì)機理

撞擊理論、剪切理論、空穴學說

（二）均質(zhì)機分類

按工作原理和構(gòu)造：機械式、離心式、超聲波式和攪拌乳化機。機械式均質(zhì)機是主要采用剪切力使料液中的微?；蛞旱纹扑楹突旌系臋C械設備。機械式均質(zhì)機有：高壓均質(zhì)機、膠體磨

（一）結(jié)構(gòu)

高壓均質(zhì)機是由高壓泵和均質(zhì)頭等組成。高壓泵：三柱塞往復泵，產(chǎn)生使物料均值所需的高壓。均質(zhì)頭：雙級均質(zhì)閥，料液的均質(zhì)作用在均質(zhì)閥處發(fā)生。三、高壓均質(zhì)機

1、三柱塞泵

1）柱塞式往復泵構(gòu)成：曲軸(曲柄)、連桿、滑塊、缸體、柱塞、吸入閥、排出閥等。動力通過曲柄滑塊機構(gòu)帶動柱塞往復運動，當柱塞向左移動時，腔內(nèi)產(chǎn)生吸力，吸開吸入閥，吸閉排出閥，從吸入閥吸入料液，柱塞向右移動時，腔內(nèi)產(chǎn)生高壓，壓閉吸入閥，壓開排出閥，將料液排出，進入均質(zhì)頭。

2）三柱塞泵？

單個柱塞泵，柱塞往復運動輸出流量和壓力為脈動的。柱塞往復一次為一個周期，每個周期脈動一次。三柱塞泵工作相位差為120度，各落后三分之一個周期。三柱塞泵共同作用的結(jié)果是，輸出的流量和壓力雖有波動，但已相對穩(wěn)定了。TTT/3T/3

2、雙級均質(zhì)閥

1）均質(zhì)閥組成：閥芯、閥座、螺桿、彈簧等。轉(zhuǎn)動螺桿調(diào)節(jié)閥芯和閥座之間隙，調(diào)整出口壓力。閥芯和閥座間隙小，料液排出速度很高，并在機械力作用下進行均質(zhì)化。

2）雙級均質(zhì)閥第一級

壓力：19.6～24.5MPa；作用：使脂肪球破碎。

第二級

壓力：3.43MPa作用：使脂肪球均勻分散。

材料：

閥芯和閥座采用耐磨合金鋼制造。

（二）工作原理

料液以很高速度通過均質(zhì)閥縫隙處受到強烈剪切作用而均質(zhì)和乳化?？p隙為0.1mm時，液流的流速高達150～200m/s。液滴（脂肪球）通過縫隙時，在縫隙處被拉伸和延展，同時又受到流液通過均質(zhì)閥時的渦動作用，使延展部分被剪切為更細小的脂肪球微粒。四、膠體磨（一）分類

臥式膠體磨、立式膠體磨。

（二）立式膠體磨

1、結(jié)構(gòu)組成料斗、定磨盤、動磨盤、排料口和傳動機構(gòu)等。1-定磨盤2-螺旋3-料斗

4-動磨盤5-出料口6-殼體

2、工作原理

它的定、動磨盤的錐度不同，形成環(huán)形間隙，間隙由大到小，可以調(diào)節(jié)，料液在間隙中受到磨齒的剪切、擠壓和沖擊作用得以破碎和混勻。

料液從料斗軸向進入膠體磨，定、動磨盤間隙為0.5～1.5mm，動磨盤轉(zhuǎn)速3000～15000r/min。料液進入后受到磨盤工作齒面的高速磨削和強烈剪切作用而被粉碎。膠體磨的特點是：結(jié)構(gòu)比較簡單，操作方便，容易清洗；適用于黏度高的物料；轉(zhuǎn)速高，要求動磨盤平衡性能好。

（三）臥式膠體磨

立式膠體磨用黏度為10Pa.s左右料液的均質(zhì)作業(yè)，臥式膠體磨多用于黏度較低的物料。臥式膠體磨，水平轉(zhuǎn)軸，動盤、定盤間隙可調(diào)。

（四）其它均質(zhì)機

離心式均質(zhì)機超聲波均質(zhì)機本節(jié)要點1、均質(zhì)機械的分類2、均質(zhì)機理有哪些3、高壓均質(zhì)機的組成與工作原理4、立式膠體磨的結(jié)構(gòu)與特點

第四節(jié)乳品殺菌機械與設備

與乳品殺菌方法相適應的殺菌設備有冷熱缸、板式殺菌設備、超高溫瞬時滅菌機等，主要通過換熱實現(xiàn)殺菌作用。

一、冷熱缸

儲槽式換熱器，用于液體物料的加熱、冷卻與保溫。

由內(nèi)膽、外殼、保溫層、攪拌器和放料旋塞等組成。內(nèi)膽與外殼間為傳熱夾層，當夾層內(nèi)通人蒸汽或熱水時，可對儲存在內(nèi)膽中的物料進行升溫或保溫。底部排水口與疏水器銜接，以排出冷凝水。

二、板式換熱器

在乳品、果汁飲料、清涼飲料以及啤酒、冰淇淋的生產(chǎn)中，廣泛應用高溫短時(HTST)和超高溫(UHT)殺菌等。板式殺菌設備的特點：板式殺菌設備的關(guān)鍵部件就是板式換熱器。板式換熱器由許多沖壓成型的金屬薄板（換熱片）組合而成。

板與板之間有橡膠墊圈，以保證密封并使兩板間有一定空隙。壓緊后所有板塊上的角孔形成流體的通道，冷流體與熱流體就在傳熱板兩邊流動，進行熱交換，金屬片面積大，流動的液層又薄，熱效果很好。

板式換熱器的優(yōu)點

(1)傳熱效率高間隙小，流速高，凸凹溝紋形成湍流。傳熱系數(shù)K可達3500～4000W/(m2.K)。其他換熱器在2300W/(m2.K)左右。

(2)結(jié)構(gòu)緊湊設備占地面積小。

(3)適宜熱敏性物料流體高速薄層通過，實現(xiàn)高溫或超高溫瞬時殺菌，不會產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。

(4)適應性改變傳熱板的片數(shù)或改變板間的排列和組合。

(5)安全衛(wèi)生密閉，裝拆簡單

(6)節(jié)約熱能加熱和冷卻組合在一套換熱器，節(jié)約熱能。

說明：用于高溫殺菌（如UHT殺菌）時，要能承受高溫(如135～150℃)，還能承受較高的內(nèi)壓。產(chǎn)品滅菌時不能沸騰，沸騰易造成結(jié)垢影響傳熱。為了防止沸騰，產(chǎn)品在最高溫度時必須保持一定背壓，使其等于該溫度下的飽和蒸汽壓。135℃下需保持0.2MPa的背壓，150℃則需要0.375MPa的背壓。液態(tài)乳制品中還溶有一定比例的空氣，所提供的背壓必須高于該溫度下的飽和蒸汽壓，至少高0.1MPa。為了承受高溫和壓力，超高溫系統(tǒng)中的墊圈必須能耐高溫和壓力，其造價遠比低溫滅菌的高。高壓可導致不銹鋼板片的變形和彎曲，需要特殊結(jié)構(gòu)板片及波紋形狀。可以采用其它形式的換熱器，如管式換熱器、刮板式換熱器等

三、管式換熱器

管式熱交換器：中心套管式、殼管式換熱器。

1．中心套管式熱交換器將2個或3個不銹鋼管以同心的形式套在一起，管壁之間留有一定的空隙。盤管

雙管式系統(tǒng)

用它來進行加熱和冷卻。中心管通產(chǎn)品，管壁間流動加熱或冷卻介質(zhì)。

三管式系統(tǒng)

用來將產(chǎn)品加熱滅菌。中心管和外環(huán)加熱介質(zhì)，內(nèi)環(huán)流產(chǎn)品，傳熱面積增大了。2、殼管式熱交換器

殼管式熱交換器一般是由多個（5～7個）不銹鋼管（內(nèi)管）裝在一個外管內(nèi)組成，內(nèi)管的內(nèi)徑一般為10～15mm。在外管的末端由集合管將內(nèi)管連接起來使產(chǎn)品平行流動，加熱或冷卻的介質(zhì)在內(nèi)管之間的空間流動。本節(jié)要點1。殺菌設備的種類及特點2。板式換熱器的結(jié)構(gòu)與優(yōu)點3。管式換熱器的種類與形式

第五節(jié)袋裝機械

一、包裝機械及分類包裝機械：完成食品包裝過程的機械設備包裝機械包括：

1、前期包裝過程：包裝容器的拆卸、清洗、殺菌、干燥等

2、主要包裝過程：制袋、充填、封口、裹包、灌裝、貼標等

3、后期包裝過程：成品的清洗、殺菌、干燥、檢驗、裝箱、封箱、捆扎、堆碼等

4、輔助工作過程：輸送、排列等

GB/T7311-2008《包裝機械分類與型號編制方法》包裝機械分為充填機械C、灌裝機械G、封口機械F、多功能包裝機械D、貼標機械T等十五類。多功能包裝機D：充填一封口機DC灌裝一封口機DG開箱一充填一封口機DKX開袋一充填一封口機DKD開瓶一充填一封口機DKP箱（盒）成型一充填一封口機DXX袋成型一充填一封口機DXD沖壓成型一充填一封口機DXC熱成型一充填一封口機DXR真空包裝機DZ充氣包裝機DQ泡罩包裝機DP

二、袋裝機械

將粉狀、顆粒狀、液體或半流體（醬體）物料裝入用柔性材料包裝袋，然后進行排氣或充氣、封口以完成產(chǎn)品的包裝。柔性材料要求：應具有良好的保護物品的性能，價廉質(zhì)輕，容易印制、成型、封口和開啟使用，并且容易處理。如紙、蠟紙、塑料薄膜、鋁箔及其復合材料等。塑料薄膜及其復合材料：熱封性、印刷性、透明性和防潮透氣性，廣泛使用。袋裝機械：如袋成型一充填一封口機DXD、真空包裝機DZ、充氣包裝機DQ1、袋裝工作過程2、包裝袋形枕形袋、扁平袋、自立袋

3、袋裝機及分類

袋裝機（袋成型-充填-封口機DXD）用于填充散粒體物品、液體、氣體、膠體和大塊狀的固體，袋裝逐漸滲透和替代