นมผง (milk powder) เป็นผลิตภัณฑ์แปรรูปจากน้ำนม (dairy product) ที่ได้จากน้ำนมดิบ (raw milk) ที่ผ่านกรรมวิธีฆ่าเชื้อ และระเหยน้ำออกด้วยกรรมวิธีการทำแห้ง (dehydration) เช่น การทำแห้งแบบพ่นฝอย (spray drier) จนได้เป็นผลิตภัณฑ์ที่เป็นผง

กรรมวิธีการผลิตนมผง

• การตรวจสอบคุณภาพน้ำนมดิบ
• การปรับมาตรฐาน (standardization)
• การพาสเจอไรซ์ (pasteurization)

• การฮอโมจีไนซ์ (homogenization)

• การทำให้เข้มข้น ด้วยการระเหย (evaporation) การทำแห้งโดยตรงโดยไม่ทำให้น้ำนมเข้มข้นขึ้นก่อน ต้องใช้เวลานาน ต้นทุนการผลิตสูง ใช้พลังงานมากเกินความจำเป็น การระเหยจะเพิ่มปริมาณธาตุน้ำนมให้เพิ่มขึ้นเป็น 45-48% เครื่องระเหยที่นิยมใช้ เช่น Falling Film Evaporator ซึ่งเป็นเครื่องระเหยที่ทำงานต่อเนื่องกัน (multiple effect evaporator)
• การทำแห้ง (dehydration) ในระดับอุตสาหกรรมที่นิยมใช้มีอยู่ 2 ระบบ คือ ระบบการทำแห้งแบบลูกกลิ้ง ( drum drier) หรือแบบฉีดพ่นฝอย (spray drier) ในบรรยากาศของลมร้อน

การทำแห้งแบบลูกกลิ้ง

การทำแห้งระบบลูกกลิ้ง (drum drier) เมื่อผ่านน้ำนมเข้มข้นไปบนพื้นผิวร้อนของลูกกลิ้ง เพื่อระเหยเอาน้ำออกจนได้แผ่นนมแห้ง ซึ่งถูกขูดออกจากผิวลูกกลิ้งโดยใบมีด ผลิตภัณฑ์ที่ได้มีลักษณะเป็นเกล็ดต้องนำมาบดให้เป็นผงต่อไป

การสัมผัสโดยตรงระหว่างน้ำนมเข้มข้นกับลูกกลิ้งร้อน ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในน้ำนม เช่น การเกิดสีน้ำตาล (browining reaciton) จากปฏิกิริยาคาราเมไลเซชัน (caramelization) ปฏิกิริยาเมลลาร์ด (Maillard reaction) จากปฏิกิริยาของน้ำตาลแล็กโทส (lactose) และกรดแอมิโนไลซีน (lysine) ทำให้เกิดกลิ่นไหม้ (scorched flavor) และการสูญเสียสภาพธรรมชาติของโปรตีน (protein denaturation) ทำให้นมผงละลายไม่ดี การใช้ระบบการทำแห้งภายใต้สุญญากาศ การทำแห้งของนมผงที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100 องศาเซลเซียส ที่ความดัน 91-98 กิโลพาสคาล สามารถลดผลอันเกิดจากออกซิเจนละอุณหภูมิที่สูงเกินไป นมผงจะมีคุณภาพดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับระบบของความดันบรรยากาศ

การทำแห้งระบบฉีดพ่นฝอย

ระบบฉีดพ่นฝอยได้รับความนิยมในอุตสาหกรรมนมและผลิตภัณฑ์นม นมเข้มข้นจะถูกพ่นเป็นฝอย (atomized) และสัมผัสกับลมร้อนในห้องทำแห้ง ห้องทำแห้งอาจจะเป็นแบบแนวนอนหรือแนวตั้ง แม้ว่าแบบแนวนอนจะเป็นที่นิยมใช้ในบางประเทศ เช่น สหรัฐอเมริกา ในขณะที่แบบแนวตั้งที่เป็นทรงกรวยตอนล่างจะได้รับความนิยมมากกว่า ลมหรืออากาศจะถูกกรองก่อนทำให้ร้อนด้วยไอน้ำหรือน้ำมันหรือก๊าซ ซึ่งทำให้มีอุณหภูมิระหว่าง 150-300 องศาเซลเซียส ปล่อยลมร้อนไปสู่ห้องทำแห้งด้วยความเร็ว 50 เมตรต่อวินาที ลมร้อนอาจไหลในทิศทางเดียวกับทิศทางของน้ำนม (concurrent flow) หรือไหลสวนทิศทางกัน (countrecurrent flow) หรือมีทิศทางทำมุมซึ่งกัน (mixed flow)

ข้อดีของระบบไหลสวนทิศของลมร้อนกับนมผง คืออากาศที่ร้อนที่สุดสัมผัสกับนมผงที่แห้งเป็นบางส่วน ซึ่งจะเพิ่มการถ่ายเทความร้อนและมวลดีขึ้น ช่วยประหยัดพลังงาน อย่างไรก็ตาม นมผงที่ได้ถูกทำให้ร้อนขึ้นจนถึงสิ้นสุดของการทำแห้ง เคซีน (casein) ในปริมาณความเข้มข้นสูงถูกทำให้สูญเสียสภาพธรรมชาติ (protein denaturation) ได้ง่าย ในทางตรงข้ามระบบไหลในทิศทางเดียวกันมีจุดด้อยที่ค่าใช้จ่ายในส่วนของพลังงานความร้อน แต่ได้รับความนิยมในอุตสาหกรรมนมเนื่องจากคุณภาพของการละลายดีกว่า ข้อดีของการทำแห้งแบบฉีดพ่นฝอยมีมากกว่าวิธีทำแห้งอื่นๆ สามารถสรุปได้ว่าใช้เวลาทำแห้งสั้นที่อุณหภูมิต่ำกว่า จึงทำให้ได้นมผงมีคุณภาพดี ไม่เกิดออกซิเดชันได้ง่าย ไม่สูญเสียวิตามิน และโปรตีนไม่ถูกทำให้สูญเสียสภาพธรรมชาติ ข้อเสียของการทำแห้งระบบฉีดพ่นฝอยคือ ห้องทำแห้งมีขนาดใหญ่ อุปกรณ์ราคาแพง ใช้พลังงานไฟฟ้าและไอน้ำมาก การลงทุนสูงจึงเหมาะกับการผลิตขนาดใหญ่กว่า 100,000 กิโลกรัม หรือประมาณ 500,000 กิโลกรัมของนมดิบต่อวัน ปัจจุบันพัฒนาโรงงานทำแห้งด้วยเครื่องมือทันสมัยสามารถผลิตนมผงได้ 18 ตันต่อชั่วโมง หรือประมาณ 5 กิโลกรัมต่อวินาที

ที่มา: http://www.dairy-equipments.com

• การบรรจุ การบรรจุนมผงแตกต่างกันตามวัสดุที่ใช้และขนาดของภาชนะ วัสดุที่นิยมใช้คือ ถุงที่เคลือบกันน้ำและมีพลาสติกอยู่ข้างในอีกชั้นหนึ่ง ซึ่งมีขนาดบรรจุตั้งแต่ 15 ถึง 25 กิโลกรัม ภาชนะที่ทำจากพอลิเอทิลีนจะมีความแข็งแรงเท่าๆ กับภาชนะที่เป็นโลหะ
• นมผงอาจบรรจุในกระป๋องเคลือบด้วยดีบุก โดยมีขนาดบรรจุ 1-5 กิโลกรัม
• การยืดอายุการเก็บรักษาอาจทำได้โดยการเติมสารป้องกันการหืนหรือการบรรจุโดยการใช้ก๊าซเฉื่อย เช่น ไนโตรเจน หรือคาร์บอนไดออกไซด์เข้าไปแทนที่ออกซิเจน เพื่อลดการเกิดออกซิเดชันของไขมัน (lipid oxidation) อย่างไรก็ตาม หากเก็บนมผงไว้นานเกินไป จะมีผลทำให้การละลายน้ำลดลง การเก็บนมผงให้ถูกต้อง คือ ควรเก็บไว้ในที่เย็นและแห้ง ซึ่งจะมีผลให้คุณค่าทางอาหารเสื่อมคุณภาพไปอย่างช้าๆ แม้ว่าจะเก็บไว้เป็นปีบรรจุภัณฑ์ของนมผงพร่องมันเนยและนมผงขาดมันเนยต้องแสดงข้อความบนฉลากว่า "อย่าใช้เลี้ยงทารก"

	กรรมวิธีการผลิตนมผง ที่มา : http://nzic.org.nz/ChemProcesses/dairy/3C.pdf

ชนิดของนมผง

• นมผงชนิดเต็มมันเนย
• นมผงชนิดพร่องมันเนย
• นมผงชนิดขาดมันเนย

Source: Dairy Processing Handbook. Published by Tetra Pak Processing Systems AB, S-221 86 Lund, Sweden.

วัตถุเจือปนอาหารที่อนุญาติให้ใช้ในผลิตภัณฑ์นมผง

• วัตถุประสงค์	วัตถุเจือปนอาหาร	ปริมาณสูงสุดที่ให้ใช้ได้ (มิลลิกรัมต่อ 1 กิโลกรัม)
  สเตบิไลเซอร์ (Stabilizers)	โซเดียมซิเทรต (Sodium citrates) โพแทสเซียมซิเทรต (Potassium citratess)	5,000 mg/kg ใช้อย่างเดียว หรือใช้ร่วมกันคำนวณในสภาพปราศจากน้ำ
  วัตถุทำให้คงรูป (Firming agents)	โพแทสเซียมคลอไรด์ (Potassium chloride) แคลเซียมคลอไรด์ (Calcium chloride)	ปริมาณที่เหมาะสมตามความ จำเป็นในการผลิต
  สารปรับความเป็น กรด - ด่าง (Acidity Regulators)	โซเดียมฟอสเฟต (Sodium phosdphates) โพแทสเซียมฟอสเฟต (Potassium phosphates) ไดฟอสเฟต (Diphosphates) ไตรฟอสเฟต (Triphosphates) พอลิฟอสเฟต (Polyphosphates) โซเดียมคาร์บอเนต (Sodium carbonates) โพแทสเซียมคาร์บอเนต (Potassium carbonates)	5,000 mg/kgใช้อย่างเดียวหรือใช้ร่วมกันคำนวณในสภาพปราศจากน้ำ
  อีมัลซิไฟเออร์ (Emulsifiers)	เลซิทิน (Lecithins or phospholipids from natural sources) มอโนและไดกลีเซอไรด์ (Monoglyceride and diglycerides of fatty acid)	ปริมาณที่เหมาะสมตามความจำเป็นในการผลิต 2,500 มิลลิกรัม ต่อกิโลกรัม
  วัตถุกันการรวมตัวเป็นก้อน (Anticaking Agents)	แคลเซียมคาร์บอเนต (Calcium carbonate) ไตรแคลเซียม ออโธฟอสเฟต (Tricalcium orthophosphate) ไตรแมกนีเซียม ออโธ ฟอสแฟต (Trimagnesium orthophosphate) แมกนีเซียมคาร์บอเนต (Magnesium carbonate) แมกนีเซียม ออกไซด์ (Magnesium oxide) ซิลิคอน ไดออกไซด์ (Silicon dioxide, amorphous) แคลเซียม ซิลิเคต (Calcium silicate) แมกนีเซียมซิลิเคต (Magnesium silicate) โซเดียม อะลูมิโนซิลิเคต (Sodium aluminosilicate) แคลเซียม อะลูมิเนียม ซิลิเคต (Calcium aluminium silicate) อะลูมิเนียม ซิลิเคต (Aluminium silicate)	10,000 มิลลิกรัม ต่อกิโลกรัมใช้อย่างเดียวหรือใช้ร่วมกัน
  วัตถุกันหืน (Antioxidants)	กรดแอล - แอสคอร์บิก (L - Ascorbic acid) โซเดียมแอสคอร์เบต (Sodium ascorbate) แอสคอร์บิลปาลมิเทต (Ascorbyl palmitate)	500 มิลลิกรัม ต่อกิโลกรัม คำนวณเป็นกรดแอสคอร์บิก (ascorbic acid)
  	บิวทิเลตเตตไฮดรอกซิอะนิโซล (Butylated hydroxyanisole BHA)	100 มิลลิกรัม ต่อกิโลกรัม