豆奶加工装备

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《中国食品与包装工程装备手册》第368页（5354字）

1 概述

将以大豆或低变性大豆蛋白粉为原料，加入一定辅料，按照一定的工艺要求加工成豆奶的设备称豆奶加工装备。豆奶加工分湿法和半湿法两种加工工艺。由于半湿法省去了原料大豆的浸泡工艺，因而具有生产周期短、易于实现生产过程的连续化和自动化，是今后的发展方向。

2 加工工艺

湿法工艺采用的是需预先进行浸泡的传统制浆方法，此法与豆腐等制品的制浆工艺基本相同。因此本节主要介绍半湿法豆奶加工工艺(图1－14－17)。

图1－14－17 半湿法豆奶加工工艺流程图

2．1 烘干

由于原料大豆的含水率一般在13%～14%，为有利于豆皮的脱除，要求含水率在11%左右为好，为此在脱皮前需采用105～110℃的干热空气进行处理，冷却即进行脱皮。如采用120～200℃的干热空气进行10～30s处理，或采用远红外高温瞬间加热处理后速冷，既可脱除部分水分，同时也起到脂肪氧化酶的钝化作用，且蛋白质的热变性也低。采用的设备如振动干燥机、振动流化床干燥机、远红外加热设备等。

2．2 脱皮

通过脱皮可减少土壤中带来的耐热菌，改善豆奶风味，限制起泡性，同时还可缩短脂肪氧化酶钝化所需加热时间，降低贮存蛋白的热变性，防止非酶褐变，可使豆奶保持良好的色泽。大豆脱皮率应控制在95%以上。大豆脱皮采用砂轮磨。

2．3 失活

失活的目的是使脂肪氧化酶钝化而失去活性，以阻止油脂类物质产生氧化而形成豆腥味、苦涩等异味。豆奶生产中，目前普遍采用的是加热钝化法。如将整粒大豆在120～200℃的干热空气中加热10～30s，或用远红外高温瞬间加热，并进行速冷后即可进行脱皮处理；将脱皮后的豆仁，在专用失活设备中加入干热蒸汽(压力约0．25MPa)，并辅以稀碱液进行处理；湿法工艺中，用80℃以上的稀热碱水进行磨浆后立即进行高温下保持10min的处理，然后再进行滤浆等。上述这些方法都能达到使脂肪氧化酶钝化的目的，同时也保留了蛋白的可溶性。使用的设备有流化床干燥机、隧道式远红外炉及脂肪氧化酶失活机等。

2．4 磨浆

一般采用80℃的热水进行磨浆，要求豆浆中应有90%以上的固形物能通过150目的筛孔，因此可采用粗、细两次磨碎的方法。采用的设备是磨浆机。

2．5 分离

分离的目的是为了将浆液和豆渣分开，一般控制豆渣含水量在85%以下。大规模生产时采用的分离设备是卧式螺旋沉降分离机，小型则用锥篮式离心机。

2．6 消泡

为了保证调合的质量，一般均需进行消泡处理。使用的设备一般为真空消泡设备。

2．7 调制

调制即根据豆奶品种的要求，在豆浆中加入各种添加剂，并将其充分搅拌均匀。对于各种添加物则要求应作必要的预处理：如作为甜味剂的蔗糖，需经溶化成50%水溶液后滤去杂质；营养补剂及其他辅剂，也应预调成水溶液；油脂类则需进行乳化处理等。使用的设备有带搅拌装置的混合罐、溶糖锅、双连过滤器等。

2．8 杀菌

加热杀菌的目的：一是杀灭豆奶中的微生物和腐败菌等；二是使豆奶中的抗营养物质钝化失去活性。采用传统的煮浆法，虽然能达到杀菌、灭酶的目的。但由于易引起大豆蛋白的变性，而使溶解度下降，进而影响豆奶制品的品质。近年来已广泛采用超高温瞬时连续杀菌、灭酶法。其操作方法是将已调制好的豆奶用泵输入蒸汽喷射式预热器，与干热蒸汽直接混合，在瞬间预热到80℃左右，然后进入杀菌罐再与干热蒸汽直接混合，被瞬间加热到130℃以上。豆奶在杀菌罐中的停留时间，与控制的杀菌温度有关，温度高则时间短，反之则长一些，一般在几秒至几十秒钟之间。

2．9 真空脱臭

真空脱臭的目的是最大限度地除去豆奶中的异味物质。该工序分两步完成。首先是利用高压蒸汽将豆奶加热到140～150℃，然后将热浆体迅速导入真空冷却室，对过热的豆奶抽真空，豆奶温度骤降，体积膨胀，部分水分急剧蒸发，发生爆破现象，豆奶中的异味物质随着水蒸汽迅速排出。一般经过真空脱臭后豆奶温度可降至75～80℃左右。真空冷却室真空度一般为0．026～0．39MPa。

在实际生产中杀菌与真空脱臭设备都采用配套使用，以求满意的效果。使用的设备有蒸汽喷射预热器、高温杀菌罐、真空脱臭罐等。

2．10 均质

均质的目的是为了改善豆奶的适口性和胶体的稳定性。它是豆奶生产中一道不可缺的工序。均质的效果与豆奶的初始温度、均质压力及均质次数有关。初始温度越高、均质压力越高及均质次数多就越好。在实际生产中一般是豆奶脱臭后即进入均质机进行均质处理。由于受生产力配套性的影响，在真空脱臭罐与均质机之间配置一过滤性质的暂贮罐(要采取保温加热措施)以适应配套生产。一般采用13～23MPa的压力进行均质，均质时温度一般控制在70～80℃之间较适宜。目前国内生产常采用一次均质。但要得到优质豆奶应进行两次均质。

2．11 罐装后的灭菌

如均质后采用的是无菌充填罐装工艺，则不再进行灭菌处理。对于不是无菌罐装的豆奶，为了提高保存期，尚需进行一次加热杀菌处理。要求在121℃下保温15min。冷却时需加反压以防冲盖或爆袋。使用的设备一般为卧式杀菌锅。

3 关键设备

3．1 脂肪氧化酶失活机(图1－14－18)

脂肪氧化酶失活机是使大豆中脂肪氧化酶失活的专用设备。经脱皮的豆仁和稀碱液从料斗2落入呈圆筒状机体3的腔内，被螺旋搅拌推进器4送入加热失活段，与从蒸汽进管5来的干热蒸汽混合并被加热，从而达到使大豆脂肪氧化酶失活的目的。加入稀碱液的目的是为了增强失活的效果，同时也可提高蛋白质的提取率。蒸汽工作压力为0．4Mpa，失活时间可通过无级调速装置1进引控制。失活后的物料被推送到出料口8，并与从热水进管7来的热水混合，通过管道进入粗磨。

图1－14－18 脂肪氧化酶失活机示意图

1－无级调速装置 2－料斗 3－机体 4－螺旋搅拌推进器 5－蒸汽进管 6－保温层 7－热水进管 8－出料口

3．2 胶体磨

参见第1篇第17章第3节。

3．3 混合机(图1－14－19)

图1－14－19 混合机结构示意图

1－罐体 2－液面指示器 3－进料口 4－传动装置 5－观察孔 6－搅拌器 7－出料口

混合机是用于将添加剂与豆浆混合均匀。工作时将豆奶和各种添加剂从进料口3输入罐内，开动搅拌器6进行搅拌，以使各种物料分布均匀。在罐体1上有一液面指示器2。混合机在豆奶生产线上，应配置2台交替使用，以保证整个生产过程的连续进行。

3．4 真空消泡罐(图1－14－20)

图1－14－20 真空消泡罐结构示意图

1－出料口 2－进料口 3－罐体 4－压力表 5－真空装置接口

真空消泡罐是利用抽真空，使泡沫内外的空气出现压差而爆破，达到消泡的目的。消泡罐的主体为一呈圆柱形的罐体3。从进料口2吸入的豆浆经消泡后从底部的出料口1排出，真空装置接口5与抽真空装置连接。工作时罐内的真空度控制在0．039～0．053MPa即可。真空度可从压力表4读出。

3．5 杀菌、脱臭装置

杀菌、脱臭装置用于将调制好的豆奶，连续完成预热、高温杀菌及真空脱臭三道工序。该机主要由3台功能各自独立的单机，即蒸汽喷射式加热器、高温杀菌罐及真空脱臭罐组装在同一机架上而成。与其配套工作的附属设备有水力喷射器及多级泵等。

3．5．1 蒸汽喷射式加热器(图1－14－21) 蒸汽喷射式加热器用于将已调好的豆奶进行预加热。该加热器工作时，蒸汽在通过喷嘴2以很高的速度进入吸入室，喷嘴2的出口处形成压力较低的区域，豆奶被吸入后与高速汽流在混合室8均匀混合，豆奶也从高速汽流中获得部分能量。混合流迅速进入喷管的扩散室7，并逐渐减速、升压与升温。当混合流到达扩散室7出口处时，豆奶的压力及温度达到进入下一级高温杀菌罐的操作要求时，从豆奶出口6排出。由于豆奶与高速汽流在混合室的混合过程极快，来不及进行热交换即进入扩散室，因而其热交换过程主要是在扩散室完成。该加热器具有加热速度快(仅需1s左右)、噪音小，以及工作平稳、振动小等优点。

图1－14－21 蒸汽喷射式加热器

1－蒸汽进口 2－喷嘴 3－豆奶进口 4－本体 5－喷管 6－热豆奶出口 7－扩散室 8－混合室 9－吸入室

3．5．2 高温杀菌罐(图1－14－22) 高温杀菌罐用于豆奶的杀菌灭酶处理。工作时，从加热器出来的豆奶，经连接管路直接进入豆奶喷头5，并呈分散成雾状的微小颗粒喷入罐内，与从蒸汽喷嘴6出来的干热蒸汽接触后，在瞬间完成热交换使豆奶升温。蒸汽释放汽化潜热后，冷凝成水与热豆奶颗粒一起在重力作用下，落到罐底，从出料口8经连接管路直接进入真空脱臭罐，进行真空脱臭。罐内应维持一略高于与操作温度相应的饱和蒸汽压的压力，以防水分汽化，影响正常工作。罐内压力可在压力表上读出。温度控制则通过温度传感器，将信号传给自动控制装置，控制电磁阀的开关来实现蒸汽量的调节，达到温度的控制。

图1－14－22 高温杀菌罐

1－温度传感器 2－蒸汽进管 3－压力表 4－豆奶进管 5－豆奶喷头 6－蒸汽喷嘴 7－罐体 8－出料口

3．5．3 真空脱臭罐(图1－14－23) 真空脱臭罐用于将经高温杀菌灭酶后的豆奶，进行脱除异味及迅速降温。该机的基本工作原理是利用经高温杀菌后的高温高压豆奶，通过豆奶喷嘴6喷入具有一定真空度的罐体2时，由于突然降温降压，使喷出的液滴因水分的瞬间汽化蒸发爆破而细化。产生的蒸汽与挥发性气味，被抽真空系统通过废汽出口4吸出罐外。二次蒸汽与冷水进行热交换后凝结为冷凝水，同时夹带不凝结气体随冷水一起排出。因水汽化蒸发时，需吸收大量的热量，而在此过程中又无外部热能的补充，结果使得豆奶迅速降温，一般降至80℃左右。这时由于二次蒸汽被排出机外，因而豆奶的浓度也基本上恢复到开始蒸汽直接加热时水平。脱臭效果及冷凝豆奶的终点温度，与豆奶流量、豆奶初始温度、罐内的真空度及罐的结构等因素有关。冷却后的豆奶通过底部的出料口7，被泵连续吸出送入下一道工序。

图1－14－23 真空脱臭罐

1－进料管 2－罐体 3－真空表 4－废汽出口 5－清洗水进管 6－豆奶喷嘴 7－出料口

3．6 高压均质机

通过高压将豆奶中的脂肪球等粒子进一步打碎，以提高豆奶的乳化稳定性和改善豆奶的口感。该机结构原理参见第1篇第17章第3节。