年产20吨发酵酸豆乳饮料车间毕业设计.doc

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年产20吨发酵酸豆乳饮料车间

第一章绪论

1.1大豆的营养特点

大豆是我国主要的植物性蛋白食物资源，营养丰富，大豆中蛋白质含量一般为35%～40%，脂肪含量为15%～20%，其中人体所必需的亚油酸含量约占50%，碳水化合物含量为20%～30%，此外还含有多种矿物质和维生素，氨基酸种类齐全，其中人体所必需的8种氨基酸的含量基本上与联合国卫生组织所建议的相近【1】，因此，有“植物肉”、“绿色牛乳”之美誉【2】。

此外，大豆中不含胆固醇，故有降血脂的作用;其中含有的维生素、无机盐等营养物质，又使大豆具有辅助治疗糖尿病、缺铁性贫血，防止动脉硬化和防治肿瘤等功效，有资料显示大豆产品的消费是与癌症与心血管疾病成反比的【3】。

1.2大豆酸乳的营养价值

由于大豆酸乳中的大豆、鲜牛奶等经乳酸发酵成分有很大的改变。

它既能发挥大豆的营养功效，又能去除大豆中的抗营养因子，使大豆蛋白质的消化率得到明显提高，营养效果更趋于完善。

（1）大豆酸奶中的蛋白质经乳酸发酵,变成氨基酸,与同类型产品相比,大豆酸奶发酵前后氨基酸含量增加11倍,而一般酸奶仅增加4倍,并含有丰富的必需氨基酸,营养价值提高【4】。

（2）大豆酸奶中的脂肪、胆固醇由于使用大豆为主要原料,对照同类产品,前者其含量明显下降，一般酸奶脂肪为1%～3%,而大豆酸奶脂肪仅0.63%；而且发酵后脂肪球变小,低级脂肪酸和必需脂肪酸含量增加,有利于消化吸收【5】。

（3）大豆酸奶中的乳糖约有30%转化为各种有机酸（如甲酸、柠檬酸、乙酸等）,它能增加酸奶的独特风味抑制有害微生物的繁殖，促进胃液分泌和胃肠蠕动促进机体对钙、磷、铁的吸收【6】。

（4）发酵酸豆乳饮料含有较多的Ca，Fe，Zn等微量元素。

另外益生菌发酵过程中，豆浆中的植酸含量降低了50%，低聚糖、脂肪氧化酶等抗营养因素分解，从而提高了产品中Fe，Zn，Ca等营养素的生物利用率，肠涨气现象和豆腥味明显减少，口感风味改善，使大豆蛋白更易被人体消化吸收【1】。

1.3发酵酸豆乳饮料的保健功能

大豆酸奶具有较强的抗菌活性，可抑制有害菌的生长（据研究证明大豆酸奶中的乳清可使绿脓杆菌、伤寒杆菌、福式痢疾杆菌完全不生长，对大肠杆菌有很强的抑制作用），而使有益菌如嗜酸杆菌、双歧杆菌占优势，嗜酸杆菌会产生有机酸、过氧化氢及抗生素物质，双歧杆菌具有防止便秘、预防及治疗细菌性下痢、维持肠道菌群平衡、合成VB等功能，而且它还可以利用其它细菌不能利用的低聚糖类【1】。

（2）研究证明，饮用酸豆乳能使血清中胆固醇含量降低，这是由于乳酸菌可在肠道内吸附、繁殖，从而干扰了小肠壁对胆固醇的吸附。

也有人认为是微生物细胞吸收了胆固醇，通过微生物代谢将胆固醇转化为胆酸及胆汁酸而排出体外【1】。

（3）酸豆乳中含有多种抗氧化物质（如SOD等），具有防衰老和延年益寿之功效。

SOD及其它抗氧化物质能清除机体中的自由基，防止它使生物细胞膜受损、酶反应活性下降，能起到防衰老，延年益寿的作用【5】。

因此，在老龄化社会即将到来之际，酸豆乳饮品作为老年人食品更具意义。

（4）豆乳饮料中含有丰富的卵磷脂和矿物质，长期饮用豆乳类饮料有利于治疗缺铁性贫血。

同时酸豆乳含有优质的蛋白质和维生素，对恢复肝细胞活力、保护肝脏是最好的食品。

1.4发酵酸豆乳饮料相关标准

发酵酸豆乳饮料的感官要求参考《植物蛋白饮料豆奶（豆浆）和豆奶饮料》标准【7】见表1-1。

表1-1感官要求

项目

要求

外观

气味与滋味

具有反映产品特点的外观及色泽，允许有少量沉淀上浮，无非正常可见外来杂质

具有豆奶以及所添加辅料应有的气味和滋味，无异味

发酵酸豆乳饮料的理化指标参考《植物蛋白饮料豆奶（豆浆）和豆奶饮料》标准【7】见表1-2。

表1-2理化指标

项目

指标

总固形物

蛋白质

脂肪

≥2.0g/100mL

≥1.0g/100g

≥0.4g/100g

卫生要求：

脲酶活性、总砷、铅、铜及菌落总数、大肠杆菌、霉菌和酵母、致病菌（沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌）按GB16322的规定执行。

食品添加剂和食品营养强化剂应符合GB2760及GB14880的有关规定。

1.5国内外酸豆乳的研究现状

在许多国家，将大豆作为食品已经有几个世纪之久，不经发酵而食用的大豆食品主要有豆浆、豆腐等，作为霉菌发酵的有酱、腐乳和纳豆等。

但是在东方，大豆食品的乳酸菌发酵却未受到人们的重视，甚至研究工作者也没有给予应有的注意。

在国内，大豆作为发酵制品主要是经过发酵后作为调味品，而对乳酸菌发酵大豆制品的研究与国外的研究相比，起步较晚。

早在1934年和1937年国际上就有相关发酵酸豆乳饮料的报道。

1940年，对酸豆乳中的乳酸菌培养进行了第一次系统的研究。

1970年Yama等利用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌发酵开发了酸豆乳饮料，研究认为以大豆蛋白为原料制造酸凝乳或乳酸饮料无需特殊菌种，添加某些氨基酸就可以掩蔽大豆特有的豆腥味。

BunooMA等人在生产豆乳酸奶时分别加入2.5%果糖、淡炼乳、脱脂奶粉，就水苏糖浓度、风味、质量参数与未发酵豆乳进行了比较，豆腥味明显减少。

巴西Suodz.Gce等人对含有10%牛奶的10种不同风味的酸豆奶进行了感官评定，认为都可以接受。

vagras，L.H.M.等人对混有5.0%豆乳粉、3.7%乳清粉、硫酸钙和水的大豆乳清酸奶（Syoawhyeygohurt）的产品货架期进行了研究，其工艺流程是:

加3.5%脱脂奶粉，10%糖及0.5%明胶，加热至95℃保温5分钟后冷却，混合接种3%酸奶发酵剂，41℃培养4～5小时，在5～15℃温度下可保存35天【4】。

目前，对发酵酸豆乳饮料的研究主要集中在以下几个方面：

（1）改善发酵豆乳饮料的风味，消除豆腥味及苦涩味，去除有害因子。

解决的方法主要有：

①通过添加风味剂，如果料、果汁、香料等，加于掩盖；②通过菌种的新组合加于实现；③通过某些添加剂，阻断不良风味物质的产生。

（2）增强发酵酸豆乳饮料的稳定性。

主要解决的方法主要有：

①通过添加乳化剂和增稠剂；②添加螯合剂；③均质，通过减小颗粒的粒径，减缓沉淀的发生【1】。

目前国内外的文献资料大多以大豆为主要原料，经浸泡、磨浆、杀菌、接种乳酸菌、发酵等工序加工制成酸豆乳。

发酵酸豆乳的菌种，可以从自然发酵的酸豆乳中分离筛选也可以从生产酸牛奶已知菌种中挑选适合豆乳发酵的菌种。

由于后一种方法简单易行，效果可靠，为多数人们所采用。

目前使用较多的菌种为乳酸菌，大多认为采用1:

1比例的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌风味最佳。

在豆乳中接种的乳酸菌可把豆乳中的己醛等碳基化合物转化为有机酸而除去豆腥味。

乳酸菌产生的蛋白质分解酶可以使蛋白质降解从而有利于消化和吸收。

此外，大豆中虽然含有一定量的糖类物质，但大多是不能被乳酸菌所利用的低聚糖和高聚糖，而可被乳酸菌利用的糖类含量较少，且在大豆处理过程中还有大量流失，而糖类又是乳酸菌重要的碳源物质，且对于产品具有重要的影响，因此必须添加适量糖类。

糖类的应用因所用的菌种的不同而异，当采用混合菌种发酵时，最好是多种糖类并用同时要注意添加量的控制。

虽然说对发酵酸豆乳饮料已有快一个世纪的研究，然而目前国外已有的一些工业化酸豆奶产品与普通酸奶相比，产品颜色较黄，质地较硬，在风味、香气和口感上不及普通酸奶。

1.6发酵酸豆乳的发展前景

目前世界上食品的潮流正向植物型食品系列发展，低脂肪、高蛋白食品越来越受到消费者的欢迎。

欧美各国争先生产各种豆制品系列，其中酸豆奶最为流行如，利乐包1000mL豆奶比1000mL酸奶好销，且价格高，在消费者心目中，酸豆奶比酸牛奶高档；法国超市中酸奶没有礼盒包装而酸豆奶多为礼盒包装；在东南亚地区和日本等国家，豆奶和酸豆奶也有广阔的市场【8】。

由此以豆奶、酸豆奶挂帅的植物蛋白饮料发、展前景良好。

在我国虽然发酵型酸豆乳行业才刚刚起步，然而发酵型酸豆乳是以大豆蛋白为主要原料，经乳酸菌发酵而成，这就决定了酸豆奶在成本上比一般酸奶要低的多。

目前市场上的乳酸菌奶品种繁多，品牌也极多，但通常都是以鲜牛奶或奶粉发酵而成，且销量也大多集中在蒙牛光明伊利等几个大的品牌上，可以说是竞争比较激烈，而发酵型酸豆奶则是市场上新兴的产物，具有生产成本低、营养价值高和不含胆固醇等特点，这些都为酸豆奶进入市场打下了坚实的基础【8】。

虽然说目前我国的发酵酸豆乳行业还存在一些问题，如：

（1）企业规模小、产品品种少、经济效益差；

（2）资源综合利用率低、浪费严重、造成环境污染；（3）产品加工深度、精度不够，难于抵挡国外产品的冲击；（4）产品技术含量低，制约我国产品向高档化、系统化发展；（5）生产企业对产品的市场投入很小，对豆奶品牌及其营养价值的宣传较少，严重制约着豆奶业的发展【9】。

但是我们坚信随着我国“大豆行动计划”的实施，人们消费意识的提高，食品科学高新技术的广泛应用，酸豆奶生产与消费的这些问题将逐步缓解，豆奶将成为我国21世纪的新型产业。

1.7设计的立题意义

大豆起源于我国，以其高蛋白、高矿物质、低胆固醇而深受人们的喜爱。

酸豆乳饮料是以大豆、牛奶为基料,添加一定量的有益菌进行发酵,经科学组方调制而成,它所含有的蛋白质被一定程度分解后,易于被人体消化吸收,而且对健美和减肥大有益处，受到广大消费者的喜爱。

而我国的而我国的大豆产业刚刚兴起，行业竞争能力还比较弱,加工生产方式也远远满足不了人们对大豆食品的卫生、营养、保健的要求,也难以参与经济全球化条件下的市场竞争。

而发酵酸豆乳饮料作为大豆深加工产品中的高档品，是国家大豆行动计划的具体实施，是大豆产业积极迎接全球化市场竞争的体现。

因此为贯彻国家大豆行动计划，振兴大豆产业,提高产品科技含量,增强我国大豆深加工产品市场竞争力,满足市场需求，从事这个课题的设计具有积极的社会意义和现实的经济意义。

1.8设计的立题目的

通过本次设计争取达到一下目的：

（1）巩固大学四年所学的有关内容，并使它扩大化和系统化；

（2）培养计算技能及应用所学理论知识分析问题和解决问题的能力；（3）熟悉食品工厂工艺设计的基本步骤和方法；（5）熟悉掌握查阅参考资料及使用图表、手册的能力；（6）培养从工程技术观点出发考虑和处理工程实际问题的能力,为即将走上社会,进入企业打下坚实基础.

1.9设计内容

本次设计需要内容有：

（l）根据所给定的生产规模以及原料特点、产品质量要求等因素，通过查阅大量文献资料，确定发酵酸豆乳饮料车间生产方案；

（2）选择并确定发酵酸豆乳饮料车间生产工艺流程，确定工艺参数指标及操作说明；（3）根据质量守恒定律进行车间的物料计算；（4）能量计算（热量、耗冷量、耗电量、给水量计算）；（5）设备的选型和计算，确定生产设备的规格和台数；（6）生产车间布置设计；（7）根据前期工作，绘制生产工艺流程图、生产工艺设备布置图等。

第二章设计方案的确定

2.1年产量

新建食品厂的年产量按下式计算：

Q=Q1+Q2-Q3-Q【10】（2-1）

式中：

Q—新建食品厂某类食品年产量（吨）；Q1—本地区该类食品年销售量（吨）

Q2—本地区该类食品年调出量（吨）；Q3—本地区该类食品年调入量（吨）

Q4—本地区该类食品原有厂家的年产量（吨）

又有：

Q=Q旺+Q中+Q淡【10】（2-2）

在本课题设计中，年产量已经给定，为20kT/a。

2.2生产班制及相关计算

在本设计方案中，考虑到原料供应、设备检修等其他原因，全年的生产日数一般为300天左右，一般不少于250天。

在本设计中，一年工作日定为280天。

每天2班，每班8小时。

则有平均日产量