通过先进过程测量技术优化乳品加工工艺

　　本文由维萨拉折光仪供稿

　　鉴于乳制品在均衡膳食中的重要地位，各国因地制宜制定了每日牛奶或乳制品的推荐摄入量。受此影响，乳制品市场需求呈现上升态势。据市场咨询公司MordorIntelligence 预计，全球乳品市场规模将在2024 年和2029年分别达到6,200 亿美元和7,688 亿美元，期间年复合增长率为4.4%。

　　在产品分类上，乳制品大体可以分为：白奶、酸奶、奶酪以及其他乳制品。白奶和酸奶是流行的液态乳制品，它们通过净化、均质和杀菌等工艺制成，是乳品消费市场的关键品类；而黄油和奶酪属于干酪品类，由新鲜牛乳经过分离、均质和巴氏杀菌后，通过发酵和凝乳工艺制成，具有较高的营养价值。

　　不断增长的消费需求为乳品行业带来挑战，促使生产工艺不断革新升级。乳制品加工厂商在注重产品品质的同时，严格遵守食品安全与卫生标准，通过高效的原料管理和健全的废料处理体系，实现了成本控制与资源节约的双赢。

　　随着可持续发展逐渐成为核心议题，企业借助适当的过程监控、优化和测量工具，可以更容易地实现其可持续性目标，有效利用原料并减少浪费。准确的过程测量能提高乳制品加工的利润率和产量。

　　乳制 品 主要加工工艺

　　牛奶本质上是水、脂肪、蛋白质、乳糖与矿物质（盐分）的复合体，除去水分和挥发性成分后，残留的浓缩部分被称为干物质（DM）或总固形物含量（TS）。业界对乳制品加工采用多种工艺方法，例如：

　　◆ 蒸发干燥与浓缩

　　通过蒸发牛奶以提升固形物含量，并将其干燥成粉末形态以便减轻产品重量，使它更易于运输、降低物流成本，同时实现更高密度的装载。粉末形态拥有更长保质期，且由于病原微生物往往需潮湿条件方能滋生，干燥状态下的奶粉更不易腐败变质，从而便于储存与长途运输。正因如此，奶粉是贸易中交易量居高的农产品。

　　婴儿奶粉是一类人工合成的类似母乳的产品，用作补充营养或母乳替代品以满足婴儿的营养要求。其生产工艺尤为精细复杂，除了蒸发干燥外，还需严格控制原料配比、营养成分的精确添加等。在此领域，总固形物含量的准确测量至关重要，这将会直接关系到婴儿配方奶粉的营养均衡与安全性。

　　牛奶还可通过蒸发浓缩至特定程度以便加工成炼乳或甜炼乳。所有这些操作都需要严格的控制，在线总固形物浓度测量有利于过程控制和产品质量稳定。

　　◆ 标准化与均质化

　　标准化处理是乳制品加工中的另一重要环节，它涉及对原奶中脂肪的分离与重新添加，以满足不同国家或地区对牛奶成分的法规要求。标准化过程中，对脂肪含量的精确测量同样关键，它直接关系到产品的合规性与市场竞争力。

　　以鲜牛奶为例，这一广受欢迎的产品常常以多样化的形式呈现于市场之中，从低脂或脱脂牛奶，到富含天然乳脂的全脂牛奶，种类繁多。生产商需要通过标准化处理以满足不同消费者的健康偏好与口味需求。

　　均质化作为标准化之后的一个常见步骤，其作用在于将脂肪分子缩小至微小尺寸，防止其上浮形成奶油层，从而提升产品的口感与稳定性。在鲜奶生产流程中，生产商致力于准确测定总固形物含量，采取相应措施生产满足法规要求的产品，同时尽可能地减少浪费。

　　此外，在线产品识别技术在乳制品加工中的应用日益广泛。它不仅能提高生产效率、减少浪费，还能有效防止产品混淆与召回事件的发生。通过快速识别产品特性，如成分比例、生产批次等，企业能更精准地控制生产过程，确保每一批次产品的合格性。

　　◆ 产品调配和风味控制

　　在乳制品的多样化加工中，如乳制品、酸奶、冰淇淋等的生产，往往需要进行复杂的调配与风味控制。这一过程中，对原料比例的精确计算与调整至关重要。通过精准的调配，企业可以生产出符合消费者口味偏好的产品，提升市场竞争力。同时，对调配过程中各项指标的实时监控与测量，也是确保产品质量稳定的重要手段。

　　运用维萨拉折光仪优化乳制品生产

　　若想获得更高的利润率，除了严格的工艺过程控制和卫生的工艺条件外，还需要准确、可靠的过程测量，以及严格按照配方出品的清洁、安全和味道纯正的食品。

　　维萨拉的卫生型在线折光仪Polaris PR-53，是优化乳制品生产过程的理想工具。该系统集紧凑/长探头型折光仪和友好图形用户界面于一体。折光仪具备独立运作能力，同时可选配网页版、轻便紧凑型或坚固型用户界面，方便用户灵活、个性化访问和获取折光仪的测量数据和自诊断信息。

　　那么，如何运用维萨拉折光仪优化乳品生产？让我们以蒸发工艺和牛奶浓缩为例，来窥探其中的奥秘。蒸发工艺的目的是通过除水来提高固形物含量。该工艺过程可破坏微生物，保留食品的营养特性，并延长产品的保质期。在蒸发浓缩工艺过程中，需要在蒸发器出口进行在线浓度测量。之后，信号会传递至控制器，后者将会调整蒸发器入口流量，从而调节浓度值。以淡炼乳和甜炼乳的生产为例，蒸发牛奶以获得浓度为30–40% 的干固形物。对于奶粉生产，使用喷雾干燥机将牛奶浓缩到包含大约40–50% 干固形物含量，使用滚筒式干燥机将牛奶浓缩到包含大约18% 干固形物含量。通过蒸发实现的总固形物浓度至关重要，因为它影响后续工艺过程的性能和成品的质量。

　　维萨拉在线折光仪能提供对蒸发和牛奶浓缩的连续控制。它可以：

　　• 帮助实现目标浓度，

　　• 优化蒸发器的性能，

　　• 降低能耗，

　　• 实时监测蒸发器的效率。

　　折光仪的典型安装点位在蒸发器的出口，以便为操作员提供有关固形物含量的实时信息。额外的折光仪可以安装在蒸发步骤之前以及蒸发步骤之间，以便连续控制和监测蒸发器的性能。

　　同时，维萨拉折光仪的测量精度不受气泡、分散脂肪粒或振动的干扰，其设计荣获3A 卫生认证，符合在位清洁（CIP）和就地杀菌（SIP）操作。

　　综上所述，准确的过程测量在乳制品加工中发挥着不可替代的作用。通过引入维萨拉折光仪等先进测量设备，乳制品生产商能够实现对蒸发浓缩、标准化与均质化、产品调配与风味控制等关键环节的精确控制，从而提高产品质量、降低生产成本、增强市场竞争力。随着全球乳制品市场的不断发展和消费者需求的日益多样化，乳制品生产商将继续探索更高效、更可持续的生产方式，而维萨拉折光仪等智能测量设备的应用，无疑将为这一进程提供有力支持。