升温后的牛奶经过缓冲罐暂时储存，然后通过奶泵抽到杀菌器进行杀菌，预热杀菌一般采用高温短时杀菌法（HTST）或超高温瞬时间灭菌法（UHT）。通常采用的杀菌条件如下，HTST装置：95℃，保持24s；UHT装置：120～150℃，保持1～2s。本设计采用高温短时（HTST）杀菌法。
5.真空浓缩
原料乳经预热杀菌后，应立即进行真空浓缩。真空浓缩的目的是除去牛乳中大部分水分，使牛乳的干物质含量提高，进入后续的喷雾干燥工序，以利于产品质量和降低成本。一般要求原料乳浓缩至原体积的25%左右，乳中的干物质浓度达到45%左右。对于全脂乳粉，经真空浓缩后浓度为11-5～13°Bé；乳固体含量为38％～45％。本设计选择三效降膜式真空浓缩装置。
6.喷雾干燥
原理：将浓缩后的浓牛乳，经喷枪或离心转盘喷出，使之雾化，雾化后的浓奶与高温空气直接接触，进行热交换，使牛乳中的水分迅速蒸发掉，形成奶粉。
（1）喷雾干燥特点：
①干燥速度快，物料受热时间短，整个干燥过程仅需10～30s，牛乳营养成分损失小，乳粉溶解度高，冲调性好。
②乳粉颗粒表面温度较低，从而减少热敏性物质的损失，产品具有良好的理化性质。
③通过调节工艺参数可以控制成品指标。如：乳粉颗粒大小、状态和水分含量等。
④整个过程都是在密闭状态下进行的，卫生质量好，产品不易受外界污染。
⑤操作控制方便，适用于连续化、自动化、大型化生产。
⑥占地面积大，一般需要多层建筑，一次性投资大。
⑦热效较低，只有35%～50%，蒸发1kg水分需要2～3kg饱和蒸汽。
⑧干燥塔内会有粘有乳粉，如用CIP清洗则清洗液消耗量太大，所以目前基本是人工清扫。
工艺条件：先将过滤的空气由鼓风机吸进，通过空气加热器加热至130～160℃后，送入喷雾干燥室。同时将过滤的浓缩乳由高压泵送至喷雾器或由奶泵送至离心喷雾转盘，喷成10～20μm的乳滴，与热空气充分接触，进行强烈的热交换，迅速地排除水分，在瞬间完成蒸发、干燥。乳粉随之沉降于干燥室底部，通过出粉机构不断地卸出，及时冷却。最后进行筛粉和包装。用于干燥的热空气则吸收水分变为废气，通过排气装置排走。
（2）喷雾干燥方法比较：乳粉生产的喷雾干燥方法分压力式和离心式两种。压力式喷雾干燥是采用压力式雾化器，借助压力泵的压力将牛乳雾化成细微液滴，使表面积显着增大。离心式喷雾干燥是采用雾化器将牛乳分散为雾滴，与热空气接触。压力式喷雾干燥具有动力消耗较低，制品松密度大，干燥设备尺寸较小的优点，国内许多厂家采用此法。本设计选择压力式喷雾法进行干燥操作。
7.出粉、冷却、储存
经过喷雾干燥过程后，牛奶脱去水分，变成颗粒状的乳粉，但此时乳粉温度仍然较高，离开喷雾干燥塔时的乳粉温度为65～70℃，若不及时冷却降温，容易使乳粉吸潮结块，并使乳粉中营养物质损失，影响乳粉的质量。乳品工业常用的出粉机械有螺旋输送器、鼓型阀、涡旋气封阀和电磁振荡出粉装置等。先进的生产工艺，是将出粉、冷却、筛粉、输粉、储粉和称量包装等工序连接成连续化的生产线。喷雾干燥乳粉要求及时冷却至30℃以下，因此出粉后应立即冷却、筛粉，目前一般采用流化床出粉冷却装置。
8.称量、包装
乳粉冷却后应立即用马口铁罐、玻璃罐或塑料袋进行包装。根据保存期和用途的不同要求，可分为小罐密封包装、塑料袋包装和大包装。需要长期保存的乳粉，最好采用500g马口铁罐抽真空充氮密封包装，保藏期可达3～5年。如果短期内销售，则多采用聚乙烯塑料袋包装，每袋500g或250g，用高频电热器焊接封口。小包装称量要求精确、迅速，一般采用容量式或重量式自动称量装罐机。大包装的乳粉一般供应特别需要者，也分为罐装和袋装。每罐重12-5kg；每袋重12-5kg或25kg。
五、物料衡算
1.原料乳成分标准
根据国标规定，确定本设计的原料乳标准如下。
2.原料乳的标准化
（1）设原料乳中脂肪与非脂乳固体的比值为R0，成品乳粉中脂肪与非脂乳固体的比值为R。
（2）原料乳的脂肪含量为3-5%。
非乳脂固体含量＝100%-3-5%-88%=8-5%
则R0＝3-5%／8-5%＝0-41
（3）由成品乳粉标准可知：脂肪含量为28%，非脂乳固体含量为68%，水分为4-0%。
则R＝28%／68%＝0-41
由于R0=R，说明原料乳中脂肪与产品要求一致，因此不进行原料乳的标准化。
3.物料衡算
（1）日处理鲜奶200t。
（2）每天2班次，每班生产10h。
（3）每小时处理鲜奶量=200×1000/(2×10)=10000（kg/h）。
（4）预处理损失率=0-5%（包括过滤、净乳、冷却、杀菌等）。
（5）用于标准化的鲜奶量=10000×（1-0-5%）=9950（kg/h）。
（6）标准乳量=9950（kg/h）。
（7）浓缩前损失率=0-2%（储存及输送损失）。
（8）浓缩前奶量=9950×（1-0-2%）=9930-10（kg/h）。
（9）浓缩过程损失率=0-4%（以浓缩前为基准）。
（10）浓缩过程损失量=9930-10×0-4%=39-72（kg/h）。
（11）标准乳浓度=12%（标准乳浓度%=100%-水分%）；
取浓缩终了浓度=45%。
（12）浓缩后奶量=（9930-10-39-72）×12%/45%=2637-44（kg/h）。
（13）水分蒸发量=（9930-10-39-72）-2637-44=7252-94（kg/h）。
（14）喷雾损失率=0-5%（包括高压泵及管路输送损失）。
（15）进入干燥塔乳量=2637-44×（1-0-5%）=2624-25（kg/h）。
（16）乳粉含水量=4%。
（17）理论乳粉量=2624-25×45%/（1-4%）=1230-12（kg/h）。
（18）干燥去除水分量=2624-25-1230-12=1394-13（kg/h）。
（19）出粉冷却及包装损失率=0-2%。
（20）实际包装乳粉量=1230-12×（1-0-2%）=1227-66（kg/h）。
（21）袋装乳粉规格：500g/袋、250g/袋。
（22）罐装乳粉规格：500g/罐。
（23）乳粉产量的1/2用于罐装包装，各1/4用于500g和250g规格的袋装包装。
（24）则罐装乳粉量=1227-66/2=613-83（kg/h）；
500g袋装乳粉量=1227-66/4=306-915（kg/h）；
250g袋装乳粉量=1227-66/4=306-915（kg/h）。
（25）每分钟罐装量=(613-83/60)×1000/500=21（罐）；
500g规格每分钟包装量=(306-915/60)×1000/500=11（袋）；
250g规格每分钟包装量=(306-915/60)×1000/250=21（袋）。
（26）每日成品包装容器用量分别为：
500g规格罐子数=613-83×10×2/0-5=24554（个）；
500g规格袋数=306-915×10×2/0-5=12277（个）；
250g规格袋数=306-915×10×2/0-25=24554（个）。
（27）单位产品原料消耗定额=10000/1227-66=8-15。
4.物料衡算平衡表
将物料衡算结果列于平衡表中。
六、热量衡算
1.杀菌工段热量衡算
在牛乳的预热阶段，不使用生蒸汽进行加热，而是利用杀菌后的余热，即蒸汽冷凝热水进行加热，因此这部分不进行热量衡算。在此只进行杀菌部分的热量衡算。
杀菌工段牛乳处理量为qm=10000kg/h。
高温短时杀菌方式，牛乳进口温度t1=40℃，杀菌温度t2=95℃。
加热蒸汽绝压为5×105Pa，对应蒸汽温度为T=151-7℃，蒸汽冷凝潜热R=2113-2kJ/kg。
取牛乳的平均比热为Cp=3-94kJ/（kg·℃），
因此：耗热量Q=qm×Cp×（t2-t1）=10000×3-94×（95-40）=2-17×106kJ/h
=6-03×105W
加热蒸汽耗量D=Q/R=2-17×106/2113-2=1026kg/h。
2.浓缩工段热量衡算
查阅相关资料，确定三效降膜蒸发器各效参数如下。
（1）各效水分蒸发量。
根据物料衡量结果，浓缩过程处理浓乳量为9930-10kg/h，由于本设计处理量较大，选择2台三效降膜式蒸发器。则每台的处理量=9930-10/2=4965-05kg/h。
各效的水分蒸发量计算如下：
Ⅰ效蒸发水分量：W1=F11-x0 x1=4965.05×1-12 21=2127-88kg/h
进入Ⅱ效的牛奶量F2=4965-05-2127-88=2837-17kg/h
Ⅱ效蒸发水分量：W2=F21-x1 x2=2837-17×1-21 30=851-15kg/h
进入Ⅲ效的牛奶量F3=2837-17-851-15=1986-02kg/h
Ⅲ效蒸发水分量：W3=F31-x2 x3=1986-02×1-30 45=662-01kg/h
（2）加热蒸汽消耗量。
由于本设计采用多效浓缩，Ⅱ效、Ⅲ效蒸发器都是利用上一效的二次蒸汽进行蒸发，因此整个蒸发系统只有Ⅰ效蒸发器需要用生蒸汽。生蒸汽消耗量计算如下。
取牛乳进出Ⅰ效的比热不变，平均为Cp0=Cp1=3-94kJ/(kg·℃)，由表7-12可知，牛乳进入Ⅰ效的温度为94℃，离开温度为70℃。由进入Ⅰ效的加热蒸汽温度81℃可查得该蒸汽的冷凝潜热R=2297-6kJ/kg，Ⅰ效的蒸发压力=大气压-真空度=101-3-69=32-3kPa，可查的该压力下水的汽化潜热为r=2328-8kJ/kg。取蒸发器的热损失为传热量的10%。则生蒸汽消耗量D为：
D=［F1(Cp1t1-Cp0t0)+W1r］×110% R
=［4965-05×3-94×(70-94)+2127-88×2328-8］×110% 2297-6
=2147-68kg/h
