CN101803635B - 一种由气流喷雾烘焙工艺生产的奶粉专用原料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种由气流喷雾烘焙工艺生产的奶粉专用原料及其制备方法，它是由玉米、大豆、乳糖、乳化剂及奶油按重量配比经加工制造而成，本发明生产的奶粉原料含有丰富的蛋白质、脂肪、矿物质和维生素，具有奶粉的营养价值，用于烘烤食品的奶粉原料，营养价值高，使用效果好。

Description

一种由气流喷雾烘焙工艺生产的奶粉专用原料及制备方法

技术领域：

本发明涉及一种玉米、大豆等农副产品生产烘焙专用奶粉原料的制备工艺，确切的说是一种采用超声速气流喷射粉碎烘焙加工成专用奶粉的原料及其生产方法。

背景技术：

奶粉是一种营养价值较高的膳食营养食品，它富含蛋白质、矿物质和维生素，能够较好的满足人体健康的营养需求。然而，奶粉的原料来自于鲜牛奶，鲜牛奶的收集、加工、检验，不仅中间环节多，而且周期长，同时市场上烘烤的休闲食品也都必需添加奶粉，也就是说，实际上奶粉市场缺口较大，劣质奶粉事件时常发生，但是如果用以玉米、大豆等原料直接加工成烘烤食品用的奶粉原料，既可缓解奶粉的供求矛盾，又能从原料上规避劣质奶粉对市场的冲击。

发明内容：

因此人们对以粮食为原料生产奶粉的技术存在极大的需求，至今为止，还没有发现关于本发明的有关报道，本发明人经过大量的摸索试验，终于研究出以粮食为原料生产的奶粉及其制备方法，从而完成了本发明。

本发明的目的就是提供一种以玉米、大豆为主要原料生产的奶粉专用原料。

本发明的另一个目的就是提供了该奶粉原料的制备方法。

本发明是选择玉米、大豆、乳糖、奶油、乳化剂及香料为原料生产组合的，将这些原料粉碎组合，使其达到奶粉的营养价值。其中选用玉米是因为玉米为一年生禾本科植物，又名苞谷、棒子、六谷等，据研究测定，每100克玉米含热量196千卡，粗纤维1.2克，蛋白质3.8克，脂肪2.3克，碳水化合物40.2克，另含矿物质元素和维生素等。玉米中含有较多的粗纤维，比精米、精面高4-10倍。玉米中还含有大量镁，镁可加强肠壁蠕动，促进机体废物的排泄。最近，德国营养保健协会的一项研究表明，在所有主食中，玉米的营养价值和保健作用是最高的。可预防心脏病和癌症，在这项持续1年的研究中，专家们对玉米、稻米、小麦等多种主食，进行了营养价值和保健作用的各项指标对比。结果发现，玉米中的维生素含量非常高，为稻米、小麦的5-10倍。同时，玉米中含有大量的营养保健物质也让专家们感到惊喜。除了含有碳水化合物、蛋白质、脂肪、胡萝卜素外，玉米中还含有核黄素、维生素等营养物质。这些物质对预防心脏病、癌症等疾病有很大的好处。经测定，每100克玉米能提供近300毫克的钙，几乎与乳制品中所含的钙差不多，丰富的钙可起到降血压的功效，如果每天摄入1克钙，6周后血压能降低9％。此外，玉米中所含的胡萝卜素，被人体吸收后能转化为维生素A，它具有防癌作用；植物纤维素能加速致癌物质和其他毒物的排出；天然维生素E则有促进细胞分裂、延缓衰老、降低血清胆固醇、防止皮肤病变的功能，还能减轻动脉硬化和脑功能衰退。研究人员指出，玉米含有的黄体素、玉米黄质可以对抗眼睛老化。此外，多吃玉米还能抑制抗癌药物对人体的副作用，刺激大脑细胞，增强人的脑力和记忆力。选用大豆是因为大豆富含植物蛋白，可以增强体质和机体的抗病能力，还有降血压和减肥的功效，并能补充人体所需要的热量，可以治疗便秘，极适宜老年人食用，并具有下述功能：1、增强机体免疫功能：大豆含有丰富的蛋白质，含有多种人体必需的氨基酸，还有大豆皂甙，可以提高人体免疫力；2、防止血管硬化：黄豆中的卵磷脂可除掉附在血管壁上的胆固醇，防止血管硬化，预防心血管疾病，保护心脏。大豆中的卵磷脂还具有防止肝脏内积存过多脂肪的作用，从而有效地防治因肥胖而引起的脂肪肝；3、通导大便：大豆中含有的可溶性纤维，既可通便，又能降低胆固醇含量；4、降糖、降脂：大豆中含有一种抑制胰酶的物质，对糖尿病有治疗作用。大豆所含的皂甙有明显的降血脂作用，同时，可抑制体重增加；5、大豆异黄酮是一种结构与雌激素相似，具有雌激素活性的植物性雌激素，能够减轻女性更年期综合征症状、延迟女性细胞衰老、使皮肤保持弹性、养颜、减少骨丢失，促进骨生成、降血脂等。6、食疗作用：大豆味甘、性平，入脾、大肠经，能杀乌头、附子毒；具有健脾宽中，润燥消水、清热解毒、益气的功效；主治疳积泻痢、腹胀羸瘦、妊娠中毒、疮痈肿毒、外伤出血等。黄豆还能抗菌消炎，对咽炎、结膜炎、口腔炎、菌痢、肠炎有效。选用乳糖是因为乳糖[lactose]是二糖的一种，是在哺乳动物乳汁中的双糖，因此而得名。它的分子结构是由一分子葡萄糖和一分子半乳糖缩合形成。味微甜，乳糖是儿童生长发育的主要营养物质之一，对青少年智力发育十分重要，特别是新生婴儿绝对不可缺少的，乳糖在自然界中只有哺乳类动物的奶中含有乳糖，在各类植物性食物中是找不到乳糖的。乳糖的主要功能是为人体供给热能，儿童和成人的生长发育、新陈代谢、组织的合成，维持正常体温以及体育锻炼、劳动工作都需要大量的热能，特别是小儿对糖的分解消化吸收利用都比成年人旺盛，乳糖是小儿体内器官、神经、四肢、肌肉等发育及活动的动力。小儿的脑细胞发育和整个神经系统的健全都需要大量的乳糖，一周岁以内的小儿每千克体重每天需要糖13克左右，乳糖的另外一个重要作用是促进小儿肠道内的乳酸菌繁殖增长，在肠道中乳糖在乳酸杆菌乳酸链球菌、多种酶及某些微生物的作用下生成乳酸，乳酸对小儿肠胃有调整保护作用，它能抑制肠内异常发酵产生的毒素造成的中毒现象，还可抑制肠内有害细菌的繁殖。乳糖的另一个作用是在钙的代谢过程中可以促进小儿对钙的吸收。乳中的甜味就来源于乳糖，但乳糖和其他糖类相比甜度较低所以不会造成小儿的偏食。同时乳糖还能保持儿童体内水分的平衡，提供与脑和重要器官的构成有关的半乳糖，而且对淀粉的贮存也是必要的。半乳糖对儿童的大脑发育特别重要，它能促进脑苷脂类和粘多糖类的生成。若缺乏乳糖就会引起儿童消瘦、乏力、体重减轻、生长发育缓慢，甚至儿童要消耗体内的脂肪、蛋白质这可能发生蛋白质缺乏症。奶油为人造无水奶油，由北京市京良工贸有限责任公司生产出品，奶油中的脂肪含量比牛奶增加了20～25倍，而其余的成分如非脂乳固体(蛋白质、乳糖)及水分都大大降低，是维生素A和维生素D含量很高的调料。每100克的营养成分：能量879千卡，蛋白质0.7克，脂肪97克，碳水化合物0.9克，胆固醇209毫克，维生素A297微克，核黄素0.01毫克，维生素E1.99毫克，钙14毫克，磷11毫克，钾226毫克，钠268毫克，镁2毫克，铁1毫克，锌0.09毫克，硒0.7微克，铜0.42毫克(见中国疾病预防控制中心营养与食品安全所所著的《中国食物成分表(2002)》)。选用乳化剂是因为食品乳化剂需求量最大的为脂肪酸单甘油脂，其次是蔗糖酯、山梨糖醇脂、大豆磷脂、月桂酸单甘油酯、丙二醇脂肪酸酯等。蔗糖酯由于酯化度可调，HLB值宽广，既可成为W/O型，又可成为O/W型乳化剂，为当前世界上颇为引人注目的乳化剂。大豆磷脂是天然产物，它不仅具有极强的乳化作用，且兼有一定的营养价值和医药功能，是值得重视和发展的乳化剂，月桂酸单甘油酯(GML)天然存在于母乳中，在婴儿自身的免疫系统发育完全之前，GML对婴儿的健康起着保护作用。研究发现，GML不仅可用作食品乳化剂，广泛添加于焙烤食品中，起改善米面制品品质的作用，而且GML也是一种安全、高效、广谱抗菌剂，其抗菌效果不受pH影响，优于山梨酸、苯甲酸、对羟基苯甲酸酯及脱氢醋酸等常用防腐剂，所述的乳化剂可任选一种配用。香料以天然植物为原料，经热榨、冷榨、蒸馏、有机溶剂浸出等方面制成芳香油。也可用乙醇制成酊剂或浸膏，常用天然香料有八角、茴香、花椒、姜、胡椒、薄荷、丁香、茉莉、桂花、玫瑰、肉豆蔻和桂皮等，香料能提高食品的风味，增进食欲，以再现食品的香气为人们所接受，按香料构成分类是为了与食品卫生法取得一致的一种分类方法，分为天然香料和合成香料两大类。天然香料包括精油、含油树脂、香料提取物、回收香料、加热香料、发酵香料以及由天然物调配而成的调和香料，合成香料是指与天然成分化学结构相同的合成物质，以及天然等同特以外的有香气的物质，所述的香料可任选一种配用。

本发明的用量也是发明人经过大量的摸索试验得出的，其用量为在下述重量范围内都具有较好的营养效果。

玉米    55-65千克       大豆   20-25千克

乳糖    5-10千克        奶油   8-12千克

乳化剂  0.1-0.3千克     香料   0.5-1千克

优选用量为：

玉米  60千克  大豆    22千克    乳糖  7千克

奶油  10千克  乳化剂  0.2千克   香料  0.8千克

本发明的制备工艺如下，它包括下列步骤：

1、气流粉碎：将洗净、干燥的所述重量比例的玉米、大豆混合投入气流粉碎机：系长沙市雨花区中诚制药机械厂生产。该气流粉碎机的粉碎室四周设有相向排列的经特殊设计的高压进气喷嘴，经过净化和干燥的压缩空气自喷嘴射出，形成超声速气流。物料在高速气流交点中心发生碰撞，瞬间内被粉碎。经粉碎的粒子随气流上升至分级室，合格的粒子随气流进入旋风分离器，最终获得所需产品，尾气进入除尘器排出。在分级室内设置的涡轮式分级系统，可获得数微米甚至更微细的粉体。当粉碎室内被粉碎的物料受上升气流的推动时，在涡轮旋转断面边缘处的同一颗粒将受到离心力场两种不同力的作用，即由涡轮旋转而产生的离心惯性力和气流阻力。当颗粒较大时，所受离心力大于阻力，大颗粒沿涡轮切线方向飞向分级室器壁，然后返回粉碎室重新被粉碎。当颗粒较小时，此时离心力小于阻力，小颗粒随上升气流进入涡轮内部，经旋风分离器收集。

2、旋风分离：旋风分离器是一种分离效果很好的汽水分离设备，由上海安赐机械设备有限公司制造。其工作原理及工作过程是：较高流速的汽水混合物，经引入管切向进入简体而产生旋转运动，在离心力的作用下，将水滴抛向筒壁，使汽水初步分离。分离出来的水通过筒底四周导叶，流人汽包水容积中。饱和蒸汽在筒体内向上流动，进入顶帽的波形板间隙中曲折流动，在离心力和惯性力的作用下，小水滴被抛到波形板上，在附着力作用下形成水膜下流，经简壁流入汽包水容积，使汽水进-步分离，而饱和蒸汽从顶帽上方或四周引入汽包蒸汽空间，经分离后的物料粉体进入捕集器。

3、捕集粉料：捕集器由北京天地精仪科技有限公司制造，主要是在捕集器的箱体内插设有多片的隔板，隔板上设有通孔，各隔板的通孔是交错设置，在隔板上设有数片导流片，导引废气并将粉体拦截捕集在隔板上，在箱体内设有多排螺旋回绕的冷却管，并设置由二入孔及二出孔的水流路径结构，使冷却管内的水流形成上部与下部的循环，使箱体内的上部与下部均具有极佳的冷却效果，可确实达到降低热废气温度使粉体下沉而予以捕集，在捕集的粉料内再加入所述重量配比的乳糖、奶油、乳化剂、香料共同进入循环流化床。

4、循环流化：循环流化床系河南开封得胜锅炉有限公司制造，流化床的炉膛底部是大量的炽热灰粒和煤粒混合物，燃烧所需空气经炉膛底部的布风板均匀进入流化床，在流化床中气流上升速度约2～5m/s，气流将大部分粒子托起，成沸腾状，粒子上下运动，掺混非常强烈，这种现象被称为流化，经流化的物料进入高压均质泵。

5、高压均质：高压均质泵，又名高压均质机，由无锡诺亚机械有限公司制造，高压均质机以高压往复泵为动力传递给物料输送机构，将物料输送至工作阀，即：一级均质阀及二级乳化阀。要处理物料在通过工作阀的过程中，在高压下产生强烈的剪切、撞击和空穴作用，从而使液态物质或以液体为载体的固体物料颗粒得到超微细化。物料在尚未通过工作阀时，一级均质阀和二级乳化阀的阀芯和阀座在力F1和F2的作用下均紧密地贴合在一起。物料在通过工作阀时，阀芯和阀座都被物料强制地挤开一条狭缝，同时分别产生压力P1和P2以平衡力F1和F2。物料在通过一级均质阀时，压力从P1突降至P2，也就随着这压力能的突然释放，在阀芯、阀座和冲击环这三者组成的狭小区域内产生类似爆炸效应的强烈的空穴作用，同时伴随着物料通过阀芯和阀座间的狭缝产生的剪切作用以及与冲击环撞击产生的高速撞击作用，如此强烈地综合作用，从而使颗粒得到超微细化；经超微细化的粉体进入浓缩罐浓缩，浓缩罐采用外加热循环与真空负压蒸发相结合的方式，蒸发速度快，效率高。经浓缩后的玉米奶粉进入喷粉塔，经喷粉塔进一步高温干燥喷射、收集、罐装制成奶粉原料，再根据需要任意添加、调配不同的营养物质配制成各种不同类型的系列奶粉。所述的喷粉塔由上海嘉迪机械有限公司生产制造。高温温度高达180摄氏度以上，水份可降低到2％以下，同时具有杀菌除异味、组织状态好等优点，生产出的产品脂肪可高达28％、蛋白质25％、乳糖4％以上。

Claims (3)

1.一种由气流喷雾烘焙工艺生产的奶粉专用原料，其特征在于：它是由下述重量范围内的原料制成：

玉米      55-65千克      大豆      20-25千克

乳糖      5-10千克       奶油      8-12千克

乳化剂    0.1-0.3千克    香料      0.5-1千克；

制备步骤如下：

(1)气流粉碎：将洗净、干燥的所述重量比例的玉米、大豆混合投入气流粉碎机：该气流粉碎机的粉碎室四周设有相向排列的经特殊设计的高压进气喷嘴，经过净化和干燥的压缩空气自喷嘴射出，形成超声速气流，物料在高速气流交点中心发生碰撞，瞬间内被粉碎，经粉碎的粒子随气流上升至分级室，合格的粒子随气流进入旋风分离器，最终获得所需产品，尾气进入除尘器排出，在分级室内设置的涡轮式分级系统，可获得数微米甚至更微细的粉体，当粉碎室内被粉碎的物料受上升气流的推动时，在涡轮旋转断面边缘处的同一颗粒将受到离心力场两种不同力的作用，即由涡轮旋转而产生的离心惯性力和气流阻力，当颗粒较大时，所受离心力大于阻力，大颗粒沿涡轮切线方向飞向分级室器壁，然后返回粉碎室重新被粉碎，当颗粒较小时，此时离心力小于阻力，小颗粒随上升气流进入涡轮内部，经旋风分离器收集；

(2)旋风分离：旋风分离器是一种分离效果很好的汽水分离设备，较高流速的汽水混合物，经引入管切向进入简体而产生旋转运动，在离心力的作用下，将水滴抛向筒壁，使汽水初步分离，分离出来的水通过筒底四周导叶，流人汽包水容积中，饱和蒸汽在筒体内向上流动，进入顶帽的波形板间隙中曲折流动，在离心力和惯性力的作用下，小水滴被抛到波形板上，在附着力作用下形成水膜下流，经简壁流入汽包水容积，使汽水进一步分离，而饱和蒸汽从顶帽上方或四周引入汽包蒸汽空间，经分离后的物料粉体进入捕集器；

(3)捕集粉料：主要是在捕集器的箱体内插设有多片的隔板，隔板上设有通孔，各隔板的通孔是交错设置，在隔板上设有数片导流片，导引废气并将粉体拦截捕集在隔板上，在箱体内设有多排螺旋回绕的冷却管，并设置由二入孔及二出孔的水流路径结构，使冷却管内的水流形成上部与下部的循环，使箱体内的上部与下部均具有极佳的冷却效果，可确实达到降低热废气温度使粉体下沉而予以捕集，在捕集的粉料内再加入所述重量配比的乳糖、奶油、乳化剂、香料共同进入循环流化床；

(4)循环流化：流化床的炉膛底部是大量的炽热灰粒和煤粒混合物，燃烧所需空气经炉膛底部的布风板均匀进入流化床，在流化床中气流上升速度约2～5m/s，气流将大部分粒子托起，成沸腾状，粒子上下运动，掺混非常强烈，这种现象被称为流化，经流化的物料进入高压均质泵；

(5)高压均质：高压均质机以高压往复泵为动力传递及物料输送机构，将物料输送至工作阀，即：一级均质阀及二级乳化阀，要处理物料在通过工作阀的过程中，在高压下产生强烈的剪切、撞击和空穴作用，从而使物料颗粒得到超微细化，物料在尚未通过工作阀时，一级均质阀和二级乳化阀的阀芯和阀座在力F1和F2的作用下均紧密地贴合在一起，物料在通过工作阀时，阀芯和阀座都被物料强制地挤开一条狭缝，同时分别产生压力P1和P2以平衡力F1和F2，物料在通过一级均质阀时，压力从P1突降至P2，也就随着这压力能的突然释放，在阀芯、阀座和冲击环这三者组成的狭小区域内产生类似爆炸效应的强烈的空穴作用，同时伴随着物料通过阀芯和阀座间的狭缝产生的剪切作用以及与冲击环撞击产生的高速撞击作用，如此强烈地综合作用，从而使颗粒得到超微细化；经超微细化的粉体进入浓缩罐浓缩，浓缩罐采用外加热循环与真空负压蒸发相结合的方式，蒸发速度快，效率高，经浓缩后的玉米奶粉进入喷粉塔，经喷粉塔进一步高温、干燥、喷射、收集、罐装制成专用奶粉原料。

2.根据权利要求1所述的奶粉专用原料，其中各原料的用量为：

玉米    60千克    大豆     22千克     乳糖    7千克

奶油    10千克    乳化剂   0.2千克    香料    0.8千克。

3.根据权利要求1或2所述的奶粉专用原料的制备方法，其特征在于，它包括下列步骤：

(1)气流粉碎：将洗净、干燥的所述重量比例的玉米、大豆混合投入气流粉碎机：该气流粉碎机的粉碎室四周设有相向排列的经特殊设计的高压进气喷嘴，经过净化和干燥的压缩空气自喷嘴射出，形成超声速气流，物料在高速气流交点中心发生碰撞，瞬间内被粉碎，经粉碎的粒子随气流上升至分级室，合格的粒子随气流进入旋风分离器，最终获得所需产品，尾气进入除尘器排出，在分级室内设置的涡轮式分级系统，可获得数微米甚至更微细的粉体，当粉碎室内被粉碎的物料受上升气流的推动时，在涡轮旋转断面边缘处的同一颗粒将受到离心力场两种不同力的作用，即由涡轮旋转而产生的离心惯性力和气流阻力，当颗粒较大时，所受离心力大于阻力，大颗粒沿涡轮切线方向飞向分级室器壁，然后返回粉碎室重新被粉碎，当颗粒较小时，此时离心力小于阻力，小颗粒随上升气流进入涡轮内部，经旋风分离器收集；

(2)旋风分离：旋风分离器是一种分离效果很好的汽水分离设备，较高流速的汽水混合物，经引入管切向进入简体而产生旋转运动，在离心力的作用下，将水滴抛向筒壁，使汽水初步分离，分离出来的水通过筒底四周导叶，流人汽包水容积中，饱和蒸汽在筒体内向上流动，进入顶帽的波形板间隙中曲折流动，在离心力和惯性力的作用下，小水滴被抛到波形板上，在附着力作用下形成水膜下流，经简壁流入汽包水容积，使汽水进一步分离，而饱和蒸汽从顶帽上方或四周引入汽包蒸汽空间，经分离后的物料粉体进入捕集器；

(3)捕集粉料：主要是在捕集器的箱体内插设有多片的隔板，隔板上设有通孔，各隔板的通孔是交错设置，在隔板上设有数片导流片，导引废气并将粉体拦截捕集在隔板上，在箱体内设有多排螺旋回绕的冷却管，并设置由二入孔及二出孔的水流路径结构，使冷却管内的水流形成上部与下部的循环，使箱体内的上部与下部均具有极佳的冷却效果，可确实达到降低热废气温度使粉体下沉而予以捕集，在捕集的粉料内再加入所述重量配比的乳糖、奶油、乳化剂、香料共同进入循环流化床；

(4)循环流化：流化床的炉膛底部是大量的炽热灰粒和煤粒混合物，燃烧所需空气经炉膛底部的布风板均匀进入流化床，在流化床中气流上升速度约2～5m/s，气流将大部分粒子托起，成沸腾状，粒子上下运动，掺混非常强烈，这种现象被称为流化，经流化的物料进入高压均质泵；

(5)高压均质：高压均质机以高压往复泵为动力传递及物料输送机构，将物料输送至工作阀，即：一级均质阀及二级乳化阀，要处理物料在通过工作阀的过程中，在高压下产生强烈的剪切、撞击和空穴作用，从而使物料颗粒得到超微细化，物料在尚未通过工作阀时，一级均质阀和二级乳化阀的阀芯和阀座在力F1和F2的作用下均紧密地贴合在一起，物料在通过工作阀时，阀芯和阀座都被物料强制地挤开一条狭缝，同时分别产生压力P1和P2以平衡力F1和F2，物料在通过一级均质阀时，压力从P1突降至P2，也就随着这压力能的突然释放，在阀芯、阀座和冲击环这三者组成的狭小区域内产生类似爆炸效应的强烈的空穴作用，同时伴随着物料通过阀芯和阀座间的狭缝产生的剪切作用以及与冲击环撞击产生的高速撞击作用，如此强烈地综合作用，从而使颗粒得到超微细化；经超微细化的粉体进入浓缩罐浓缩，浓缩罐采用外加热循环与真空负压蒸发相结合的方式，蒸发速度快，效率高，经浓缩后的玉米奶粉进入喷粉塔，经喷粉塔进一步高温、干燥、喷射、收集、罐装制成专用奶粉原料。