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脱脂乳及其低温/超低温喷雾干燥制备技术与应用

返回列表 浏览:296 日期:2020-04-18

脱脂乳是以新鲜牛乳为原料,通过离心等工艺去除大部分脂肪后得到的乳制品,其衍生产品脱脂乳粉(Non-Fat Dry Milk,简称NFDM)是经巴氏杀菌、真空浓缩及干燥等后续工艺制成的粉状产品。根据中国国家标准《GB 19644-2010 食品安全国家标准 乳粉》,脱脂乳相关产品的脂肪含量应不高于1.5%(以干物质计),蛋白质含量不低于34%,水分含量不超过5%。 脱脂乳的核心优势在于保留了牛乳中大部分水溶性营养成分,包括乳糖、钙、磷等矿物质、维生素B族以及优质乳清蛋白和酪蛋白,同时具备高蛋白、低脂、易储存、便于运输的特性。其外观多为白色至浅黄色粉末,颗粒均匀细腻,流动性好,无结块,具有清淡的乳香味,易溶于水形成均匀的乳白色溶液。这些特性使其在多个行业中具备不可替代的应用价值。 

 脱脂乳凭借其营养特性和加工适应性,广泛应用于食品工业、工业生产、化工及纺织等多个领域,其中食品工业是最核心的应用场景。

食品工业 这是脱脂乳最主要的应用领域,主要发挥营养强化、品质改良和风味提升的作用。在乳制品加工中,脱脂乳是酸奶、奶酪、冰淇淋等产品的重要原料,可提供乳蛋白和乳糖基础,同时控制产品脂肪含量,提升乳化稳定性和口感。在烘焙行业,脱脂乳作为蛋糕、面包等产品的配料,添加量通常为3% - 15%,能有效改善产品质地、保湿性、体积和色泽,提升口感层次。 在饮料生产中,脱脂乳可添加于果汁、咖啡伴侣、调味乳等产品,添加量为0.5% - 5%,能增强奶香味和营养价值。此外,在糖果制造中,脱脂乳也是乳脂糖、软糖等产品的常用原料,添加量3% - 10%,可改善糖果质地和口感。同时,脱脂乳还是婴幼儿配方奶粉基料的重要组成部分,在功能性食品和特医食品领域的应用也日益广泛,为高附加值产品开发提供支撑。

工业生产领域 在工业领域,脱脂乳主要利用其富含的蛋白质成分发挥作用。在饲料工业中,脱脂乳作为反刍动物饲料添加剂,提供优质蛋白质和乳糖来源,添加量通常约为10%。在生物材料制备中,脱脂乳可用于制备组织工程支架材料或药物缓释载体等生物活性材料,具体用量根据工艺要求优化确定。此外,其蛋白质的黏结特性还使其可作为天然胶黏剂的成分使用。 

化工与纺织行业 在化工行业,脱脂乳可作为中间体用于合成两性或阴离子表面活性剂,也可在特定化学反应中充当催化剂、稳定剂,助力目标化学品合成,用量根据合成路线调整。在纺织行业,脱脂乳可配制成0.5% - 3%的水溶液,用于纺织品的柔软整理,通过在织物表面形成保护膜,赋予织物柔软度和亲肤性,同时辅助提升色牢度;也可作为纺织品涂层材料的成分,增强纤维耐用性和抗静电性能。

那艾仪器喷雾干燥技术在脱脂乳制备中的应用 

 喷雾干燥是脱脂乳(尤其是脱脂乳粉)制备的主流工艺,占国内相关产能的90%以上。其核心原理是将浓缩后的脱脂乳料液通过雾化器分散成微小液滴,与热空气充分接触,在短时间内完成水分蒸发,形成粉末状产品。该技术具有干燥速度快、产品质量均匀、易于规模化生产的优势。 对于脱脂乳这类富含热敏性营养成分(如维生素、活性蛋白)的物料,低温/超低温喷雾干燥技术尤为重要。常规喷雾干燥进风温度较高(通常150-200℃),可能导致热敏性成分流失和产品品质下降;而低温(进风温度低于100℃)和超低温(通常低于0℃)喷雾干燥通过降低干燥温度,可最大限度保留物料原有营养成分和生物活性,同时提升产品溶解性、流动性等品质指标,适用于高端功能性脱脂乳产品的制备。 

脱脂乳低温/超低温喷雾干燥制备典型案例 

一:35℃超低温喷雾干燥脱脂乳实验(那艾仪器) 

 该案例来自工业设备企业的工艺测试,核心目标是在实现干燥造粉的同时,最大化保留脱脂乳中的菌群活性,适用于对生物活性要求较高的脱脂乳产品制备。 工艺参数:采用超低温喷雾干燥机,设定进风温度仅为35℃,物料在该温度下的停留时间仅1-2秒,有效降低了高温对菌群和热敏性成分的破坏。技术优势:通过极短的低温停留时间,在保证干燥效果的前提下,显著提升了菌群存活率;干燥后产品含水率低,颗粒均匀,流动性良好,满足后续应用要求。应用价值:为功能性脱脂乳(如含益生菌的脱脂乳粉)的工业化生产提供了可行的工艺参考,尤其适用于对热敏性成分保留要求严格的高端产品开发。 

二:-40~-30℃喷雾冷冻干燥脱脂乳研究(实验室级) 

专门的喷雾冷冻干燥装置,以脱脂乳为研究对象探索超低温干燥工艺的可行性,核心目标是缩短干燥时间并提升产品品质。 工艺参数:采用那艾仪器喷雾冷冻干燥技术,将脱脂乳料液在-40~-30℃的超低温环境下快速冷冻雾化,随后在真空环境下完成干燥;相较于传统真空冷冻干燥48小时的干燥时间,该工艺将干燥时间缩短至10小时,大幅提升了干燥效率。技术优势:超低温环境完全避免了热敏性营养成分的流失,最大限度保留了脱脂乳的原有营养特性;干燥后产品粉体形态良好,颗粒结构均匀。应用价值:为超低温喷雾干燥技术的工业化转化提供了理论支撑和工艺参数参考,适用于高端科研试剂级脱脂乳产品或高附加值功能性脱脂乳粉的制备。

三:喷雾冷冻干燥脱脂乳粉工业化生产

采用喷雾冷冻干燥技术(结合喷雾干燥和真空冷冻干燥的优势)制备脱脂乳粉,核心目标是提升产品品质并实现规模化生产。 工艺参数:采用离心式喷雾干燥机将浓缩脱脂乳雾化成微小液滴,先进行冷冻处理,再在真空环境下使冰晶直接升华为水蒸气完成干燥;全程干燥温度控制在低温区间,避免高温对营养成分的破坏。技术优势:产品营养成分保留率高,维生素、蛋白质等活性成分完整保留;产品颗粒均匀,溶解性好,风味和色泽保持原始状态,保质期显著延长;实现了规模化连续生产,满足市场对高端脱脂乳粉的大量需求。应用价值:生产的脱脂乳粉主要用于高端乳制品加工、婴幼儿配方食品和特医食品领域,提升了产品附加值和市场竞争力。 

脱脂乳作为一种高蛋白、低脂的优质乳制品原料,在食品、工业、化工等多个领域具有广泛应用,其市场需求随着健康意识提升和食品工业升级不断增长。喷雾干燥技术是脱脂乳制备的核心工艺,其中低温/超低温喷雾干燥技术凭借对热敏性营养成分的高效保留能力,成为高端脱脂乳产品生产的关键技术方向。 上述三个案例分别覆盖了实验级、研究级和工业化生产场景,验证了低温/超低温喷雾干燥技术在脱脂乳制备中的可行性和优越性。未来,随着智能制造和绿色低碳技术的融入,低温/超低温喷雾干燥技术将进一步优化,在提升产品品质的同时降低能耗,推动脱脂乳产业向高质量、可持续方向发展,为更多高端应用场景提供支撑。

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