吴娜,刘凌,周明,孙慧,李国明,姜忠杰
【摘 要】介绍了我国乳制品加工行业所涉及主导产品的能耗点，以及国际乳品加工行业正在推广实施的低碳技术，以期为我国乳品企业提供参考，推动我国乳制品加工行业向着高效节能的方向发展。 【期刊名称】中国乳品工业
【年(卷),期】2014(042)011
【总页数】5
【关键词】乳制品；能耗；低碳技术；节能
0 引言
乳制品行业是我国改革开放以来增长最快的重要产业之一，也是推动养殖、种植、加工、制
造、流通等第一、二、三产业协调发展的重要战略产业。在我国，乳制品已逐渐成为人民生活必需食品，乳制品消费稳步提高。全国乳制品总产量数千万吨、总产值数千亿元。乳制品加工企业数量众多、遍布于全国各地。我国乳制品加工业生产集中度有了很大提高，大型企业的技术装备水平达到或接近世界先进水平，产品质量明显改善。
本文以乳制品加工过程为研究对象，分析了我国乳制品加工过程主要的能耗点，并对国际上正在乳制品行业推广应用的低碳技术进行了分类总结。
1 我国乳制品行业生产过程中主要的能耗点[1]
我国乳制品加工行业的产品种类很多，但主要品种有4种：巴氏杀菌乳、灭菌乳、酸乳和乳粉。 1.1 巴氏杀菌乳和灭菌乳
巴氏杀菌乳和灭菌乳的工艺流程为：
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原乳→验收→净乳→冷却→贮乳→标准化→均质→杀菌/灭菌→冷却→包装→产品→贮藏
光纤环网按照生产的工艺流程分析，巴氏杀菌乳的能耗点分述如下：
①净乳：原料乳验收后必须进行净化处理。净乳一般采用先过滤再离心的方法，能耗为机械设备用电。
②冷却：净化后的原料乳应迅速冷却到4～10℃，以抑制细菌的繁殖，能耗为制冷设备用电。
③贮乳：为保证连续生产的需要，乳品厂需要有一定数量的原料乳低温贮存罐，贮存期间不得超过10℃。贮乳过程能耗为给冷却夹套内制冷介质提供冷量而产生的电耗。
④标准化：标准化目的是为了确定杀菌乳中的脂肪含量。现代乳制品生产一般采用直接标准化的方法，需要将乳加热至55～65℃，按照预先设定好的脂肪含量分离出脱脂乳和稀奶油，并根据最终产品的脂肪含量，由设备自动控制回流到脱脂乳和稀奶油的流量。此部分的能耗包括加热的锅炉能耗和自动化设备的电耗。
⑤均质：均质前需要进行预热，达到60～65℃。然后采用两段式的均质方法。此部分的能耗包括加热的锅炉能耗和均质设备的电耗。
⑥杀菌：杀菌工艺主要能耗是提供杀菌蒸汽的锅炉能耗，还有少量的设备电耗。
⑦冷却：杀菌后的牛乳应尽快冷却至4℃，能耗为制冷设备用电。
⑧包装：包装过程主要是设备用电。
⑨贮藏：巴氏杀菌乳在杀菌灌装后立即置于4℃条件下冷藏。能耗源于制冷设备用电。
按照工艺流程分析，灭菌乳的主要能耗点和巴氏杀菌乳相同，只是具体工艺参数不同，一是杀菌的条件不同；二是杀菌后冷却的温度不同。
液体乳加工过程的主要能耗点为杀菌工艺的锅炉供热，其次是制冷工艺的电耗，两者占总能耗的60%以上。
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1.2 酸乳
目前国内的酸乳根据工艺不同主要分两种：搅拌型酸乳和凝固型酸乳，两种酸乳的工艺流程为：
搅拌型酸乳：原乳→验收→净乳→冷却→贮乳→标准化→配料→均质→杀菌→冷却→接种、发酵→冷却→包装→产品→贮藏
凝固型酸乳：原乳→验收→净乳→冷却→贮乳→标准化→配料→均质→杀菌→冷却→接种→包装→发酵→冷却→后熟→产品→贮藏
从原乳到标准化的前段工艺以及冷藏工段和巴氏杀菌乳相同，所以能耗点也相同，此处不再重复，和液体乳的不同之处如下：
（1）配料过程的供热和用电能耗。凝固型酸乳添加配料时先将原料乳加热到50℃，再添加配料。待加热到65℃时，过滤除杂，或者将配料配成一定浓度，杀菌后加入乳中。能耗源于锅炉提供热量和过滤设备等的用电。
（2）发酵过程的搅拌和保温能耗。发酵过程需要提供热量，保证乳酸菌的增殖，热源有电加热和蒸汽管道加热两种，搅拌型酸乳还要持续搅拌，能耗源于提供热源的电、搅拌机械用电和锅炉。
酸乳产品能耗最大的工段是发酵，其次是贮藏，两个工段的能耗占总能耗的60%左右。
1.3 乳粉
目前国内乳制品加工企业的乳粉工艺流程大体如下：
原乳→验收→净乳→冷却→贮乳→标准化→均质→杀菌→浓缩→喷雾干燥→包装→产品→贮藏
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乳粉的前段工艺：从原乳到标准化和液体乳相同，所以能耗点也相同，此处不再重复分析，后段工艺和液体乳及酸乳的能耗点不同：
①浓缩过程的水蒸汽蒸发和提供真空的能耗。
浓缩通常采用单效或多效真空蒸发器进行。水蒸汽蒸发需要提供热量，一般多效蒸发器比单效蒸发器蒸发单位质量的水蒸汽能效更高。真空浓缩需要由锅炉产生的饱和蒸汽不断供给热量，还要使后段蒸汽冷却变成水排掉，需要泵提供真空。所以此工段能耗巨大，包括锅炉、泵和制冷用电。
②喷雾干燥过程的水蒸汽蒸发能耗。
相比其他乳制品，乳粉的能耗最高，主要原因是液体乳中大量水分的蒸发耗能，体现在乳粉制备过程的预浓缩和喷雾干燥，这两个工序的能耗占总能耗的70%左右。
综合以上4种产品的能耗情况，可以看出乳制品加工企业的能耗主要包括锅炉燃煤（气，电），设备及厂区用电。
2 乳制品生产过程中的低碳技术、设备和工艺[2-3]
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乳制品企业可能采取的低碳技术很多，参考美国和加拿大关于乳制品行业的节能降耗文献资料，归类如下。
2.1 具体乳制品加工工艺过程的低碳技术
（1）巴氏杀菌、消毒以及其他类似热处理的节能措施。在热回收或者在现有回收单元增加板。热回收是广泛应用技术，它把冷却巴氏杀菌乳的热加热原料乳，热回收效率超过95%。采用少量的蒸汽完成加热原料乳，少量的制冷剂应用于完成冷却巴氏杀菌乳。安装一个再回收工艺设施可节省费用。采用再回收工艺的工厂，在现有回收单元基础上增加板是提高热回收经济性的方法。
（2）螺旋式热交换设施。螺旋换热设施相比传统的管壳换热器可提供更快的热交换速度，减少故障，降低维修费用。这种热交换方法使连续的巴氏杀菌和消毒工艺更加节能。
（3）增强热交换的技术。污垢是乳制品加工厂中经常发生的，包括管路中和热交换表面变性的乳清蛋白和不溶性的磷酸钙盐。清除污垢是提高热交换效率的最有效方法之一。此外可通过将换热器的管壁表面粗糙化增加湍动，或者制作为可引起液体特殊流动的几何表面。这些方法都能增加热交换的效率，减少能耗。
连体滑雪服（4）维修。蒸发系统中通常的耗能损失和热损失包括排气，辐射和传统的损失，真空系统效率低，空气泄漏，水泄漏，结垢和分离效率低。及时维修蒸发系统能帮助减少和避免很多能源的损失。一般而言，一个固定的维修系统包括检测和避免蒸汽系统泄漏；清洗热交换表面，保证能量的有效交换；检查和替换湿的、损坏或者腐朽的隔热设施；保持蒸汽分离设施的清洁；检查和避免水泄漏到系统中稀释产品；保持蒸发过程的最佳压力。
