酸奶厂设计毕业论文.docx

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酸奶厂设计毕业论文

生物科学与技术学院

毕业论文

日处理300T乳制品工厂设计

姓名伊力亚尔·阿力木江

院（系）生命科学与技术学院

专业班级食品科学与工程08-2班

学号

指导教师罗伊扎

职称教授（博士后）

论文答辩日期2012年6月7日

学生承诺书

本人郑重声明所呈交的毕业设计是本人在指导教师的指导下独立完成的，不抄袭、剽窃他人成果，不请人代做，若在毕业设计的各种检查、评比中被发现有以上行为，愿按学校有关规定接受处理。

学生签名：

时间：

中文摘要

随着人们生活水平的提高，膳食结构的不断完善，乳制品逐渐成为人们日常生活中必不可少的一种食品，而酸奶由鲜牛乳发酵成的酸乳由于其丰富的营养、特殊的风味、爽滑的质构和良好的生理功能，从而备受人们青睐。

本设计为年产6000t乳制品厂设计，主要产品为搅拌型酸奶4200t，有纯酸奶1200t、草莓酸奶1800t、菠萝酸奶600t、芒果酸奶600t，同时生产活菌性乳酸菌果味饮料1800t。

工厂占地为30000㎡，厂址选择在广州郊区我，面向广州与珠三角地区，市场广阔。

本设计采用先进的工艺与自动化生产，力求技术的先进性与经济上的合理性。

原料均采用生鲜奶，辅以优良的配方，生产奶香明显、风味浓郁、细腻滑爽的酸奶。

工厂总投资1000万。

尽可能地采用新工艺、新设备、新技术，并节约设备投资，美化环境，搞好生活设施建设，对各方面进行综合考虑，使设计准确合理。

设计一个高品质酸奶的全自动化、节能、环保型工厂。

关键词：

酸奶果味酸奶节能自动化工厂设计

1前言1

酸奶简介1

实施背景1

酸奶的主要消费群体2

发酵乳的营养价值及保健作用2

2设计总论4

设计依据、原则、范围4

设计依据4

设计原则4

设计范围4

厂址选择5

厂址选择的原则5

厂址选择的要求5

全厂平面布置图6

3原辅材料及产品的标准7

原辅料的特性及标准7

原料乳特性及标准7

发酵剂特性7

香精特性及标准7

稳定剂特性及标准7

产品标准8

酸乳8

乳酸菌饮料8

3产品方案11

产品方案设计原则11

产品方案制定依据11

产品方案11

4产品工艺流程及工艺要点12

搅拌型酸奶生产工艺12

搅拌型酸奶生产工艺12

搅拌型酸奶工艺要点12

活性乳酸菌饮料生产工艺16

活性乳酸菌饮料工艺流程17

活性乳酸菌饮料工艺要点17

5物料衡算23

搅拌型酸奶23

搅拌型酸奶配方23

产量24

原料乳消耗量24

配料消耗量24

包装消耗量25

包装箱用量25

活性乳酸菌饮料25

乳酸菌饮料配方25

产量26

原料乳消耗量26

配料消耗量26

包装消耗量27

包装箱用量27

物料衡算总表27

6车间设备选型28

设备选型的原则要求28

设备规格型号28

7主生产车间平面布置30

设备布置30

车间平面布置原则30

车间平面布置说明30

生产车间建筑要求30

占地面积31

更衣室31

洗手间31

车间平面布置图31

8工厂组织与劳动力平衡32

企业组织32

生产制度32

全厂人员编制32

工厂组织形式32

全厂劳动力平衡32

9车间用水、汽、电估算34

车间用水、汽估算34

车间用电估算34

10全厂辅助部门以生活设施36

生产性辅助设施36

中心实验室36

化验室36

仓库37

机修间38

生活性辅助设施38

办公楼38

食堂39

更衣室39

浴室39

厕所40

职工宿舍40

门卫室40

其他40

辅助部门统计表40

11公用系统42

给排水系统42

水质要求42

水源42

全厂用水量计算42

给水系统42

排水系统43

供电系统43

供电要求和供电设备及相应措施43

变压器44

配电室尺寸44

锅炉选型44

锅炉用水要求44

12建筑物平面布置与卫生要求45

全厂平面设计的基本原则45

环境卫生要求45

13技术经济分析47

成本核算47

回收期估算47

建厂规模47

产品规格47

产品价格设计48

年生产总成本预测48

经济效益分析49

回收期限估算49

结论50

参考文献51

Abstract52

附录53

致谢54

2设计总论

设计依据、原则、范围

设计依据

本设计依据轻工食品学院食品教研室下达的设计任务书，鉴于我国酸奶行业快速发展，以及广东的实际情况，为提高人们的生活水平，增加地方财政收入，增加当地就业机会，在广州郊区建造一间年产6000t的乳品厂的而设计的。

设计原则

本设计以我国目前的乳品行业发展状况为基点，贯彻国家发展食品工业的各项条例，从节省能源，生产向机械化、自动连续化、大型化方向发展。

尽量做到因地置宜，力求技术上的可行性和经济上的合理性。

尽可能地采用新工艺、新设备、新技术，并节约设备投资，在保证产品质量的前提下，尽可能减少原辅料的消耗，充分考虑工人工作和生活条件，美化环境，搞好生活设施建设，对各方面进行综合考虑，使设计准确合理。

设计范围

1.厂址选择

2.产品方案设计

3.产品工艺流程设计以及工艺要点说明

4.物料衡算

5.设备选型

6.主生产车间平面布置（图）

7.生产车间用水、汽计算

8.管路计算与设计

9.企业组织与劳动力平衡

10.仓库计算

11.冷库计算

12.总用水、电、汽计算

13.全厂辅助设施及公用系统

14.车间生产工艺流程图

15.工厂总平面布置图

16.经济核算及效益分析。

厂址选择

厂址选择的原则

在厂址选择时，应按国家方针政策，生产条件和经济效果等方面考虑

（1）厂址选择首先应符合国家方针政策

即应设在当地的规划区内，以适应当地近远期规划的统一布局，节约用地，尽可能利用荒山、坡地，尽量不占农用

（2）厂址选择，应以生产条件方面考虑

①资源、原材料、燃料等物质条件的供应要落实可靠，厂址要靠近原料产地，原料供应地区、动力供应中心和产品销售中心；

②工程地质、水文地质、地形、气象等自然条件要符合建厂要求，占地面积和地形符合布局和生产工艺的需要；

③有利于环境保护，严禁在自然保护区、名胜古迹处建厂和排放大量有毒气体，对于废气、废渣、废液有确实可行的回收方案和治理措施；

④所选厂址面积的大小，应能尽量满足生产要求，并有发展余地和留有适当的空余场地。

（3）厂址选择，应从投资和经济效果考虑

①交通运输、电力、水源等外部协作条件可靠，经济合理，厂址供应电源充足，并尽可能接近水源，并便于污水的排放和处理

②厂址最好选择在居民区附近，这样可以减少宿舍、商店、学校等职工的生活福利设施。

厂址选择的要求

在严格遵守国家基本建设方针，服从国家工业基地统一布局的前提下，根据食品厂的特点，提出以下要求：

（1）位置

接近原料产区，并且靠近劳动力地区，远离机场，避免地震带、风暴带，职工生活区靠近城区；

（2）环境

厂区周围

应有良好的卫生环境，厂区附近（300米内）不得有有害气体、放射性源、粉尘和其它扩散性气体的污染源；

（3）地质及相关自然条件

要求地质条件良好，土壤有足够的承载能力，具有公斤/厘米2，地形平坦，坡度不超过3%，避免设在流沙、淤泥、土崩、断层上，地下水位一般要求应高于当地最高洪水位米以上；

（4）面积

应能尽量满足生产要求，并有发展余地和留有适当的空余场地；

（5）能源

必须有可靠水、电、燃料等能源来满足生产需要，尽量靠近电源，减少电能损耗；

（6）交通运输

靠近市政公路、国道、河流、铁路，使运输方便，减少投资；

（7）协作条件

应尽可能有较好的协作条件，以便配合解决材料供应，设备维修、三废处理、信息的收集处理等；

（8）风向、朝向、景向

主导风向应在工厂的上风区，锅炉房在厂区下风区，以南北向较佳，并以公路的走向协调较好。

（9）其它要求

厂址的选择应征得城建部门、卫生防疫站、军事单位、消防部门及其它有关部门的同意。

根据以上条件与综合考虑，拟将厂址设在广州市郊区。

全厂面积为30000㎡。

全厂平面布置图

见附图1

3原辅材料及产品的标准

原辅料的特性及标准

原料乳特性及标准

牛乳为乳白色或微黄色，含有丰富的蛋白质、碳水化合物、矿物质等人体所需要的全部营养成分。

其营养价值之高是其它食物所不能比的。

原料乳应符合国家标准GB/T6914-1986中的规定。

如表3-1表所示:

表3-1原料乳的国家标准

项目

指标

脂肪含量/（g/100g）

≥

蛋白质/（g/100g）

≥

相对密度（20℃/4℃）

≥

酸度（以乳酸计）/%

≤

杂质度/（mg/kg）

≤

汞含量/（mg/kg）

≤

三聚氰胺含量/（mg/kg）

≤

发酵剂特性

发酵剂所用菌种是嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的混合菌种。

直投式发酵剂采用超浓缩处理，含活菌109～1011个/g以上，活力极强，可直接使用，且染菌几率小，节省能耗。

发酵剂可使牛乳中的乳糖转化为乳酸，并赋予乳制品以良好的风味。

香精特性及标准

香精可增加乳制品的风味、香味。

香精应符合国家标准GB/T1505-2007中的规定。

如表3-2所示：

稳定剂特性及标准

这里使用羧甲基纤维素钠（CMC）作为稳定剂，它呈白色或微黄色纤维状粉末，可增加乳制品的黏稠度和稳定性。

羧甲基纤维素钠（CMC）应符合国家标准GB1940-2005中的规定。

如表3-3所示：

表3-2香精的国家标准

项目

指标

状态

粒度/μm

≤2

分布均匀，原液稳定不分层

砷（As）含量/（g/100g）

≤

重金属（以pb计）/（g/100g）

≤

细菌总数（个/mL）

≤

细菌总数（个/mL）

≤

大肠菌群（个/mL）

≤30

表3-3羧甲基纤维素钠（CMC）国家标准

项目

指标

2%水溶液粘度，mpa·s

≥

800～1200

钠含量（Na），%

≥

～

pH值

～

干燥减量，%

≤

氯化物（以cl-计），%

≤

重金属（以pb计），%

≤

铁（Fe），%

≤

砷（As），%

≤

产品标准

酸乳

酸乳应符合国家标准GB19302-2010中的规定.如下所示：

理化指标：

见表3-4

a大于

乳酸菌饮料

酸乳应符合国家标准GB16321-203中的规定.如下所示：

：

呈均匀一致的乳白色，稍带微黄色或相应的果类色泽。

口感细腻、甜度适中、酸而不涩，具有该乳酸菌饮料应有的滋味和气味，无异味。

呈乳浊状，均匀一致不分层，允许有少量沉淀，无气泡、无异物。

表3-4理化指标

项目

指标

脂肪/（g/100g）

≥

非脂乳固体/（g/100g）

≥

蛋白质/（g/100g）

≥

酸度（以乳酸计）（%）

≥

表3-5细菌指标

项目

采样方案a及限量（若非指定，均已CFU/g或CFU/mL表示）

检验方法

n

c

m

M

大肠菌群

5

2

1

5

GB平板计数法

金黄色葡萄球菌

5

0

0/25g（mL）

-

GB定性检验

沙门氏菌

5

0

0/25g（mL）

-

GB

酵母≤

100

GB

霉菌≤

30

a样品的分析及处理按GB和GB执行

表3-6理化指标

项目

指标

蛋白质/（g/100g）

≥

总砷（以As计）/（mg/L）

≤

铅（Pb）/（mg/L）

≤

铜（Cu）/（mg/L）

≤

脲酶试验

阴性

表3-7微生物指标

项目

指标（活菌性）

乳酸菌/（cfu/mL）出厂销售

≥

1×106有活菌检出

菌落总数/（cfu/mL）

≤

-

霉菌属/（cfu/mL）

≤

30

酵母数/（cfu/mL）

≤

50

大肠菌群/（cfu/mL）

≤

3

致病菌

不得检出

3产品方案

产品方案设计原则

产品方案制定依据

产品方案的设计必须符合设计任务书的规定与要求，在安排产品方案是，应该做到“四个满足”和“五个平衡”；

四个满足：

1.满足主要产品产量的要求；

2.满足原料综合利用的要求；

3.满足淡旺季生产平衡的要求；

4.满足经济效益的要求。

五个平衡:

1.产品产量与原料供应量应平衡；

2.生产季节性与劳动力应平衡；

3.生产班次应平衡；

4.设备生产能力应平衡；

5.水、电、汽负荷应平衡。

此外，产品方案的设计应与市场需求相结合，满足消费者现在需要为主，辅以新产品的开发。

产品方案

根据以上原则及依据，设计出年产6000t乳制品乳品厂产品方案（见附页表1）

4产品工艺流程及工艺要点

活性乳酸菌饮料生产工艺

乳酸菌饮料是以凝固性酸奶为基础，将酸凝乳经过搅拌，破坏凝胶体，同时加入稳定剂、糖、酸、水以及风味物质等经过均质加工而成的液体状酸奶制品。

该产品是具有饮料浓度而又含有较高的乳固形物及活性乳酸菌的发酵乳饮料制品。

本设计中乳酸菌饮料为活性乳酸菌饮料。

活性乳酸菌饮料工艺流程

原料乳的验收→净化→配料与标准化→预热→均质→巴氏杀菌→冷却→接种→发酵→搅拌、混合均匀→均质→速冷→灌装、冷藏→保持冷链贮存或销售

活性乳酸菌饮料工艺要点

制造优良品质的乳制品，必须选用质量优良的原料乳，原料乳送到加工厂时，必须进行逐车或逐批验收，验收时对原料乳进行嗅觉、味觉、外观、尘埃、温度、酒精、酸度、比重、脂肪、蛋白质、全乳固体、细菌数等进行严格检验，必须符合下列要求：

（l）采用健康母牛挤出的新鲜天然乳汁；

（2）不得使用产前15日内的胎乳和产后7天内的初乳；

（3）不得含有肉眼可见的机械杂质；

（4）具有新鲜牛乳的滋味和气味，不得有外来异味，如饲料味、苦味、臭味、霉味和涩味等；

（5）为均匀无沉淀的流体，呈浓厚粘性者不得使用；

（6）色泽为白色或稍带黄色，不得有红色绿色后显着黄色；

（7）酸度不超过20oT；

（8）要求乳脂肪≥%，蛋白质≥%，非脂乳固体≥%；

（9）不得使用任何化学物质和防腐剂；

（10）汞和有机氯的残留量应符合以下标准:

汞≤g/kg，DDT≤kg。

原料乳的抗生素检测

由于乳腺炎乳中白血球含量的增加，因此对乳酸菌有不同的噬菌作用，尤其是在治疗乳腺炎时使用的抗生素在乳中有一定的残留量，实验证明在乳中含有较低浓度的抗生素时，对发酵也会有较大影响，同时，饮用含抗生素的牛乳及乳制品对人的健康产生危害，因此建立快速安全高效抗生素检测成为必要，表4-1是8种抗生素对发酵乳制品的影响。

为准确、快速检测抗菌素的含量，为酸乳生产提供合格原料，拟采用美国生产的sNAP抗菌素检测仪，在10min内可以检测原料乳中的抗菌素的含量，为生产优质的产品打下良好的基础。

表4-1抗菌素对乳酸发酵的抑制剂量（IU/ml）

项目

指标

四环素

青霉素

土霉素

金霉素

链霉素

枯草杆菌抗菌素

红霉素

原料乳验收后必须净化。

利用特别设计的离心机，除去牛乳中的白血球和其他肉眼可见的异物。

其目的是去除乳中的机械杂质并减少微生物的数量，可以采用过滤净化或离心净化等。

简单的粗滤是在受乳槽上装有过滤筛网并铺上多层纱布进行，进一步过滤则采用双联过滤器，滤布应经常清洗灭菌。

使用离心净乳机可以显着提高净化效果，有利于提高乳制品质量。

离心净乳机还能将乳中的乳腺体细胞和某些微生物除去，净乳机放在粗滤之后，冷却之前。

按照GB2746—1999酸牛乳标准进行标准化。

按配方要求顺序添加脱脂奶粉、稳定剂（如明胶、果胶）、糖、色素等。

检查管道、阀门是否在正常位置，想配料缸加入计算好的物料，进行热混合。

混料温度为40～50℃，水和时间1h.混料完毕后径直等待杀菌时间应不超过45min。

脂肪含量标准化：

鲜奶中脂肪含量比较高，为了避免酸奶中有脂肪析出，因此需要对鲜奶的脂肪含量进行调整，使其达到所要求的标准。

可以再脂肪含量高的牛乳中，加入一定体积的脱脂乳，或通过分离机，从牛乳中分离出稀奶油，然后在得到的脱脂乳中再渗入一定量稀奶油，使调制牛乳的脂肪含量达到要求。

预热一方面可以杀菌，而且由于适当加热，可以使一部分乳清蛋白凝固，提高酪蛋白的热稳定性，以防止灭菌时凝固，并赋予成品以适当的黏度。

同时可以钝化酶并降低均质后乳脂肪球的直径，防止均质后的产品中脂肪上浮，增加产品的稳定性。

预热温度控制在60℃～65℃。

用于制作酸奶的原料乳一般都要进行均质处理。

经过均质处理，乳脂肪被充分分散，酸奶不会发生脂肪上浮现象，酸奶的硬度和年度都有所提高。

而且酸奶口感细腻，更易被消化吸收。

将加热和均质两种方法适当结合起来，处理效果会更好。

均质处理时的压力一般为20~25MPa，如压力达不到，需返回重新处理。

均质处理时的温度一般为55~75℃。

在此温度下，脂肪球呈液态，易被打碎。

低于此温度时，脂肪球呈固态，不易被打碎，将影响均质的效果。

杀菌目的在于杀灭原料乳中的杂菌确保乳酸菌的正常生长和繁殖，钝化原料乳中的天然抑制物；使乳清蛋白变性，以达到改善组织，提高黏稠度和防止成品乳清西出的目的。

杀菌采用较高温度、长时间的热处理对酸奶的产酸及凝乳状态是有利的。

杀菌温度一般采用90℃～95℃、5min～10min或85℃、3min，这是处理酸奶的理想温度，此条件下的乳清蛋白变性率可以达到85%或更高些。

或120℃、3～5s。

然后冷却。

灭菌的目的有以下几点：

a.灭乳中病原菌和噬菌体；灭活乳中固有的免疫球蛋白、溶菌酶等天然抑制成分；减少其他微生物数量并钝化脂肪酶。

b.排除乳中的溶解氧，降低其氧化还原电位，且产生一些促乳酸菌生长成分（如甲酸）。

c.杀菌后蛋白热变性使乳酸菌得到更多的可利用肤和氨基酸，并形成了少量SH基化合物，促进乳酸菌生长。

d.乳清蛋白变性改善了终制品的硬度和粘度，并防止乳清析出

e.灭菌后，使乳中原本存在的酶失活，使发酵过程成为单一乳酸菌的作用过程，易于控制生产。

冷却主要是为接种的需要。

经过热处理的牛乳需要冷却到一个适宜的接种温度，此温度控制在42℃～45℃内。

为乳酸菌提供适宜的生长温度。

因为做酸奶所用的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的最佳生长温度为42~45℃，温度过高或过低都会影响乳酸菌的生长。

发酵剂宜采用三种形式制作：

（a）商业公司直投式发酵剂；

（b）直投式发酵剂继代一次用于生产；

（c）采用继代式发酵剂，即：

商业发酵剂→母发酵剂→中间发酵剂→工作发酵剂此过程必须保证在绝对安全卫生的状况下进行。

本工厂使用直投式菌种。

以接种量：

2%―3%向上溯带接种的牛乳培养基中加入工作发酵剂。

嗜热链球菌和保加利亚杆菌两者的接种比例为1：

1或2：

1。

接种温度：

一般为43℃。

若菌种是在冰箱或冷库中取出的，接菌温度应为45℃，以免接种后温度下降，影响乳酸菌的生长。

菌种的质量要求：

乳凝固的均匀致密，轻击器壁时，凝乳还保持原来的形状，没有乳清析出，没有气泡，有诱人的芳香酸味。

菌种在接种前，应事先在无菌条件下搅拌均匀并呈细腻状态。

接种时，要严格按无菌操作程序进行。

接种后，要关闭接种口，搅拌，使菌体与杀菌冷却液充分均匀混合，（搅拌5~10min）。

接种是造成酸乳受微生物污染的主要环节之一，因此严格注意操作卫生，防止细菌、酵母、霉菌、噬菌体及其他有害微生物的污染。

接种时充分搅拌，使发酵剂与原料乳混合均匀。

这是工艺操作中最为重要的一环。

（l）非操作人员禁止进人发酵车间。

（2）发酵前，所有奶缸、管道、接口、奶泵等用具要清洁卫生、无溢漏。

（3）杀菌要彻底，以消灭阻碍乳酸菌发酵的物质和杂菌。

（4）冷却降温要迅速，以免时间过长影响产品风味。

（5）接种温度要选择所用菌种最适生长温度并要控制在此温度范围内。

温度高会影响发酵奶的口味和质量，温度会影响发酵奶的时间和速度。

用定量泵将工作发酵剂打入经杀菌并冷至43℃的乳液中。

搅拌型酸奶在发酵罐中添加工作发酵剂，工作发酵剂的添加量为3%左右，一般发酵时间为4小时左右，控制终点的酸度为700T左右。

搅拌型酸奶的发酵是在发酵罐中进行的，乳酸菌繁殖将乳中的乳糖分解成乳酸使奶凝固并形成凝胶状产品。

发酵终点判定：

观察发酵乳表面的状态，只要表面呈均匀的凝固样，并且又少量乳清析出，即可初步判断接近发酵终点，再测定时即可停止发酵。

冷却整个冷却过程应分阶段进行。

发酵结束后快速冷却至38℃，以抑制乳酸菌增殖，然后继续冷却至18℃左右，此时在不断降温的条件下开始搅拌，同时加入经过冷却的果料及其它辅料，约10℃时进行装罐，继续冷却至6℃左右置于冷藏柜（6℃）冷藏后熟，经过12~24h后即为成品。

在各个降温阶段必须严格控制好时间，因为冷却过快或过慢对成品质量都有不良影响。

冷却过快时会使酸乳凝胶体收缩，成品风味变坏；冷却过慢又会促使细菌增殖，导致产酸过度，有第二次发酵的危险。

搅拌的目的是使果料等辅料与酸奶凝胶体混合均匀，属于物理处理过程，但也会引起一些化学变化。

因为酸奶凝胶体属于假塑性凝胶体，剧烈的机械力或过长时间的搅拌会使酸奶硬度和粘度降低，乳清析出。

若混入大量空气还会引起相分离现象。

因此，对于搅拌型酸奶来说，完成搅拌的最佳机械处理是最重要的。

搅拌开始时宜用较慢速度，然后用较快速度，整个过程不要超过30min。

搅拌效果除了受搅拌设备类型影响外，也受搅拌时间、凝胶体的酸度和温度等因素影响。

我们实验时用手动搅拌法，发现凝胶体在~，温度12~15℃时搅拌效果好。

工厂使用宽叶轮搅拌器，则要求转速为1-2r/min搅拌时间为4-8min，是凝乳粒子的直径达到。

为了提高搅拌型酸奶的稳定性，除了使用均质技术外，优势还在均质处理前往原料乳中添加一定量的稳定剂。

搅拌冷却（破乳）搅拌冷却是为了快速抑制乳酸菌的生长，防止发酵过程中产酸过度及高温搅拌时严重脱水要尽量缩减产品的冷却时间（一般不超过1h），以便使冷却后成品的实际酸度尽量接近所希望的成品酸度。

均质处理时的压力一般为20~25MPa，如压力达不到，需返回重新处理。

均质处理时的温度一般为55~75℃。

迅速冷却至15℃以下。

将冷却后的酸奶在无菌室内采用相应灌装机进行灌装后的成品置于2℃～5℃冷藏12h～24h，进行后熟，以产生良好的风味。

一是可增加芳香物质的形成，使双乙酰和丙二酮的含量达到最高，赋予酸奶良好的风味；二是增加酸奶的黏度，以形成更好的凝胶状态。

保持冷链贮存或销售

在贮存、配送和销售过程中温度不应超过6℃。

5物料衡算

物料衡算包括该产品的原辅材料和包装材料的计算。

通过物料衡算计算，可确定单位时间内生产过程中主要原材料的需