乳品加工技术 乳的浓缩教案

第三节 乳的浓缩

一、乳浓缩的概念与意义

1、概念：使乳中水分蒸发，以提高乳固体含量使其达到所要求的浓度的一种乳品加工方法。 乳的浓缩不同于干燥，乳经过浓缩，最终产品还是液态的乳。

2、方法

常压加热、负压加热、冷冻、离心、反渗透、超滤等浓缩，反渗透已应用于乳清浓缩，其它新方法尚未应用炼乳、奶粉浓缩。

3、浓缩的意义

①提高牛乳中干物质的含量 牛乳含水分在87.5%以上、浓缩的目的是要减除一些水分（即用加热的方法使一些水分汽化，并不断除去）。

②减少干燥费用贮藏和运输费用  浓缩为下一步的喷雾干燥打基础，节省热耗。如，生产乳粉类产品时，在被泵入干燥器以前，通常将乳的固体含量9%～13% 浓缩到总固形物为40%～50% 。因为真空蒸发除水要比干燥除水节约能源和节省冷却用水。因为，乳喷雾干燥每蒸发1kg水需消耗蒸汽3～4kg，而在单效真空蒸发器中消耗蒸汽1.1kg，在双效真空蒸发器中消耗蒸汽0.4kg。直接单效蒸发产生的水蒸汽可作为下一效的热源。

③可产生结晶，如，通过浓缩结晶从乳清中生产乳糖（α-乳糖水化合物）。

④ 增加其稠度 对加工酸凝乳等来讲，浓缩会增加其稠度。

⑤降低水的活性，以增加食品的微生物及化学方面的稳定性，如炼乳；

用常压浓缩易引起乳的热变性，不能制出优质炼乳。所以目前多采用真空浓缩。

二、蒸发（真空浓缩）

乳的浓缩一般采取真空浓缩。乳具有热敏性，真空浓缩温度有时甚至低于40℃，并在尽量短的时间内完成。另外，乳中水分在蒸发过程，一些挥发性物质，尤其是溶解的气体也同时除去，也去掉了它的异味。

1、真空浓缩的优点：

① 加速蒸发效能：

   决定蒸发速度的因素是热的传递速度（即每小时每平方米加热面由蒸汽传给牛乳热量的多少）而热的传递速度主要取决于牛乳与蒸汽的温度差。

   真空情况下的浓缩（负压情况下）使牛乳的沸点降低了，相对也就提高了加热蒸气与牛乳的温差。

例：常压下浓缩，1公斤/cm²加热蒸汽约为120℃，牛乳沸点100.55℃，其温差为20℃；负压（真空度660-720mmHg）下，牛乳同其它液体一样.其沸点随真空度上升而降低。沸点降至50℃左右，这样与加热蒸气的温度为120-50=70℃。这样就增加了每小时每平方米加热面上的热传递量或称热交换量，从而提高了浓缩效率。

② 沸点降低 使牛乳避免了高温作用，减少了风味、色泽、营养成分等的损失，同时，加热器的加热面上结焦现象减少。便于清洗，也提高传热效率。另外，对炼乳可防止变稠、褐变等缺陷。

③ 避免了外界污染 真空浓缩在密闭的容器中进行，避免了外界污染的可能，从而保证了产品的质量。

2、真空浓缩的条件

① 不断地供给热量 ：

   由杀菌器出来的乳一般为 65—85℃，这部分乳可带入一部分热量于浓缩罐中，但要维持牛乳沸腾，并不断变成蒸汽，就要不断地供给热量—加热蒸气，牛乳加热后又蒸发的蒸汽称为二次蒸汽。

② 不断迅速地排除二次蒸汽

牛乳中水分形成的二次蒸汽，如不排除，又会凝结成水回流到乳中，这样蒸发不出去水分，浓缩就无法进行。

方法：一般工厂却采用冷凝法—二次蒸汽直接进入冷凝器中结成水而排除。如果二次蒸汽不被利用，叫单效蒸发，如将二次蒸汽引入另一效蒸发器中作为热源，则称为双效蒸发。

③ 真空浓缩工艺参数控制

主要控制： 温度45-60℃（双效为45℃）；真空度620-720mmHg（多效为700mmHg）；加热蒸汽0.5-2公斤/cm² （表压 1—1.5公斤/cm²，4.9-19.6×10⁴）

 

3、蒸发器的选用

常用真空浓缩设备：

① 按加热结构分   盘管式

                             升膜式

                    直管式

                         降膜式

                     板式

 

② 按二次蒸汽利用情况分   单效——板式、盘管式

                         双效——升膜、降膜

                           多效——升膜、降膜

 

从溶液中汽化水需消耗很多能量，这种能量是以蒸汽的形式提供的，为了减少蒸汽消耗量，蒸发设备通常被设计成多效的：二个或更多个单元在较低的压力下操作，从而获得较低的沸点，在这种情况下，在前一效中产生的蒸汽被用作下一效的加热介质。这样，蒸汽的需要量大约等于水分挥发总量除以效数。在现代乳品业中，蒸发器效数可高达七效。

⑴ 盘管式：（发达国家50年代使用），结构简单，制造方便。不能连续出料，间断性浓缩出料，但适于浓料的浓缩，特别是炼乳生产较其它设备好些。（洗刷不方便，耗汽多，生产率低）

⑵ 循环升膜式浓缩罐：（单效升膜式）

乳品工业中最常见的蒸发器是降膜式蒸发器，如图3-14。牛乳从顶部垂直进入沿加热表面向下流，加热面由不锈钢管或不锈钢板片组成，牛乳沿管子的内壁形成一层薄膜，而管子四周是蒸汽。

中、小型乳品厂用较适合；

结构简单，加工方便，重量轻，洗刷方便。

可连续出料。传热效率高，乳受热时间短（物料自然循环）

缺点：加热较长，焦管不易清洗、料浓时，不易上升时不易形成膜状。料少时易焦管，故不适炼乳生产。

⑶ 降膜式浓缩罐：（单效、双效、多效）

双效以上的物料单程式，从上流至下，基本达到要求。不循环，受热时间短（2-3分钟），适于稠料加工（如炼乳）

 

单效降膜蒸发器蒸发过程如下：（参考讲述）——机械可已讲过

牛乳首先在低压下预热到等于或略高于蒸发温度的温度，然后从预热器流至蒸发器顶部的分配系统，如图3-15。由于蒸发器内形成真空，蒸发温度低于100℃。当牛乳离开喷嘴就扩散开来，使部分水立刻蒸发掉，此时生成的蒸汽将牛乳压入管内，使牛乳呈薄膜状，沿着管的内壁向下流。流动中，薄膜状牛乳中的水分很快蒸发掉。蒸发器下端安装有蒸汽分离器，经蒸汽分离器将浓缩牛乳与蒸汽分开，见图3-14。由于同时流过蒸发管进行蒸发的牛乳很少，降膜式蒸发器中的牛乳停留时间非常短（约1min）。这对于浓缩热敏感的乳制品相当有益。