乳制品是不锈钢最稳定、最基础的市场。到目前为止，在大多数乳制品加工设备中使用的是低碳奥氏体钢种，但近来，随着对应力腐蚀开裂的深入理解，双相钢和超奥氏体钢种承担了某些功能。

   不管是从营养或是消费来说，世界范围内乳制品的消费量一直都在增长。两家市场研究机构分别预测在2020到2025年以及2021到2026年的复合年增长为5%。

   不断增长的人口和更高的生活水平被认为是这一趋势背后的原因，酸奶和奶油甜点是增长最快的部分。健康意识也在扮演重要的角色：例如乳糖不耐症在中国人口中尤其普遍，这使得无乳糖产品特别受欢迎。

   牛奶是大多数非蛋类乳制品的来源，它富含维生素、酸、矿物盐、碳水化合物、细菌和酶。牛奶衍生产品的种类繁多，源于各种处理的类型和程度，包括调味、年龄、凝固、脂肪含量、发酵、均质化、品种(奶牛、山羊、绵羊、水牛)、含水量等。在这种情况下，乳制品加工可以说是食品加工工业的缩影。因此需要设备易清洁，表面材料坚硬、平滑，而且在清洁过程中不会浸出。在1920年代工业化农场开始出现，不锈钢是当时符合所有设备要求的唯一可选材料。同时铝、铜和碳钢也偶有运用，但是行业共识认为只有不锈钢可以应对现代乳品行业中的常规性恶劣条件。当奶源在同一天收获和运输时，离开本地市场的话，集中加工和配送就更依赖于精心的存储和运输系统，这是偏向使用不锈钢的另外一个因素。

   产品和工艺

   （1）牛奶和奶油

   牛奶加工的第一个重要阶段是巴氏灭菌，即将奶短时间加热，然后快速冷却以杀死有害的细菌。灭菌的标准程序是将牛奶加热到72℃，保持15秒。此处理过程的副作用是也杀死了一些营养物质。为防止此副作用，也使用一些其他的加热处理和非加热处理工艺。例如，微波体积加热（MVH）将能量均匀深入地进入流动产品的整体，可以更温和、更短暂加热，更好地保存热敏感物质。UHT(超高温处理工艺，加热到135℃，保持2秒到5秒）可用来进一步延长牛奶的保质期（长保质期牛奶）。所有这些加热过程都需要某种热交换器。

图1 Gustaf de Laval制造了第一台奶油分离器，并创建世界上最大的奶分离工厂---阿法拉伐AB公司（Alfa Laval AB）

   作为一种乳剂(一种不溶液体的混合物)，牛奶可以分离成脂肪含量高的奶油层和脂肪含量较低的牛奶层，奶油层较轻，浮在上面。为了加快这一过程，现代奶牛场使用离心式奶油分离器来分离奶油，并将其作为单独的产品出售。分离器的旋转使离心力将较重的牛奶拉向分离器壁，而较轻的奶油则聚集在中间。或者，可以将牛奶均质化，以避免乳脂分离，从而产生更柔滑的牛奶。牛奶在高压下通过非常狭窄的管道泵入，通过湍流和空泡分解脂肪小球。现代均质工艺在高压下运行设备：泵、阀、喷嘴或是由耐磨陶瓷或硬宝石制成的相互作用微米室。

图2 阿法拉伐 LKHPrime 自吸泵（左）是专为更高效和节能而设计的。OptiLobe 泵（ 右 ）采用全不锈钢外壳

   （2）黄油

   进一步的加工还可生产出其他奶制品。黄油是通过搅拌或搅拌奶油，破坏防止牛奶中脂肪形成块状的某些膜而制成的。搅拌可将奶油分离成黄油和酪乳，当酪乳排干剩余的黄油被揉成固态光滑的脂包水乳液。

   （3）酸奶

   另外，牛奶也可以通过细菌发酵来生产酸奶。方法是将牛奶加热到85℃左右，形成凝乳，然后再冷却到45℃，将细菌培养物混合，并将混合物保持在温暖的温度下，直到发酵发生并产生乳酸。

图3利乐巴氏杀菌生产线，用于超高温加工（ UHT )

   （4）奶酪

   “一个人怎么能统治一个有365种奶酪的国家？”—戴高乐总统曾打趣到。世界政府证明这要困难得多，因为不同奶酪的数量估计有数千种。事实上，根据令人眼花缭乱的各种口味、凝固和质地有不同类型的奶酪。这个过程最常见是开始利用细菌将牛奶中的糖转化为乳酸（就像酸奶一样）。一些工艺大多依靠酸性来实现凝乳，而其他工艺也使用凝乳酶（一种来自反刍哺乳动物胃里的酶），凝乳酶可以使奶酪更加松软、新鲜。对于较硬的奶酪，凝乳被切成小块，沥干水分并加热。准确的温度（范围在35至55℃）有助于确定奶酪的味道。加盐不仅是为了调味，也是为了保存和巩固口感。其他工序，如拉伸、切片和洗涤对决定奶酪的口味也很重要。

   你知道吗？

   世界上最大的牛奶生产国是印度。

   奶制品的最大出口国是新西兰、德国和荷兰。

   全球30％的奶制品出口来自恒天然（ Fonterra )，这是一家由约1.05万新西兰农民拥有的合作社。

   巴氏杀菌是以法国科学家路易斯·巴斯德（1822-1895）的名字命名的。

   "酸奶"一词来源于土耳其语"酸奶"，与动词" yogurmak "、"揉"或"凝结、凝结或变稠"有关。

图4奶酪的生产需要严格的卫生条件

   （5）冰激凌

   最后，冰淇淋是牛奶的重要衍生物。现代冰淇淋生产方法包括在不锈钢大桶中混合面粉、奶油、牛奶固体、糖、改性剂和调味料。在82-85℃下巴氏灭菌15秒后，将混合物冷却，然后静置2至24小时以使其固化。随后在大约7℃的温度下冷冻并搅拌，向混合物中加入空气。然后将冰淇淋成型、包装并冷冻至-25℃左右。

图5 Lactalis 乳品设备

   设备和材料

   乳制品加工中使用的设备包括冷藏储罐、成熟罐、搅拌器、桶、模具和大桶；离心机、巴氏灭菌器；换热器（板式、管状和刮板表面）过滤设备；奶酪架；包装机；其他设备。各种工艺还需要管道、泵和阀门。该设备必须具有产品完整性（无腐蚀或泄漏）、清洁度、易清洁性和易检查性。设备还必须能够抵抗清洁中使用的化学溶液，如氯基消毒剂、酸和碱。不锈钢满足所有这些要求。随着制造商努力减少对环境的影响，泵和阀门的设计也在不断发展。所有乳制品加工中最常用的牌号是304、316和316L奥氏体。（耐蚀性较低的铁素体430级可用于储罐和牛奶罐车的外覆层，但与介质接触的零件需要用奥氏体或更高等级不锈钢。因为含盐量较大，316（L）型适用于生产奶酪或黄油。在某些应用中，例如储罐结构，LDX2101节约型双相钢可取代316L，而节约型2304级已被证明比304（L）更有效防止储罐结构中的应力腐蚀开裂。利乐公司已经开始用两种双相钢制造分离器碗：2205用于低速分离器碗，超级双相钢2507用于高速分离器碗。

   超级奥氏体在冰淇淋制作中发挥着重要作用。模具在非常低的温度下（约-20℃）与盐水（溶解在水中的盐）接触。当冰淇淋凝固时，这种冷却溶液必须保持在液态。进取型解决方案需要超级 254SMO/EN1.4547钢种。

   未来

   乳制品行业采用新钢种是缓慢的，而且是渐进的。尽管如此，我们看到的一个变化是恢复到更温和的条件，以更好地保持营养质量，并结合需要更温和清洁条件的卫生系统设计。另一个潜在变化领域是表面的微观形貌或纳米形貌的改变，以减少有机结垢和微生物结垢（生物膜）。这两种趋势都可能导致应用更温和的不锈钢等级。