年产550吨豆奶粉工厂设计说明书.docx
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年产550吨豆奶粉工厂设计说明书
第一章总论
第一节概述
豆奶粉是一种新型固体饮料,它综合了大豆和牛奶的营养成份,具有口感细腻,香味浓郁,营养丰富,携带方便等特点。
在诸多豆制品中,豆奶粉以其众多优点受到人们青睐。
豆奶粉主要有以下营养价值。
一、从营养价值上看,大豆蛋白质含量高,含有人体所必需的八种氨基酸,比较接近世界卫生组织新拟定的营养模式,其中赖氨酸含量高于谷物,是植物性食物中最合理、最接近人体所需比例的。
另外,牛奶蛋氨酸含量较高,可以补充大豆蛋白质中蛋氨酸的含量,动、植物蛋白的互补,使氨基酸的配比更合理,更利于人体消化吸收。
二、豆奶粉中的脂肪主要是植物脂肪,不饱和脂肪酸含量较高,并含有人体所必需脂肪酸亚油酸,胆固醇含量低,可以预防动脉硬化。
三、豆奶粉是经过超微粉碎工艺加工而成的,不除豆渣,大豆子叶全部被利用,膳食纤维的含量比同类产品高,有润肠通便的作用,可以预防直肠癌。
四、豆奶粉中含有多种矿物质和维生素。
五、豆奶粉中含有大豆低聚糖。
大豆低聚糖对肠道的双歧杆菌等益生菌有增殖作用,可以提高人体免疫力,延缓衰老。
六、豆奶粉中含有大豆异黄酮。
大豆异黄酮是植物雌激素,长期食用可以预防乳腺癌、前列腺癌和骨质疏松,减轻或避免更年期综合症。
七、豆奶粉中含有大豆卵磷脂,可以抗衰老,健脑。
第二节设计依据
本设计参考了《食品工厂设计与环境保护》、《大豆制品加工技术》、《食品工厂机械与设备》、《化工原理》上下册、《食品工厂设计综合实训》等。
根据以上设计任务,查阅有关资料、文献,搜集必要的技术资料,工艺参数与数据,进行生产方法的选择,工艺流程与工艺条件的确定与物料衡算和包装材料计算。
第三节设计目的和意义
本设计是将我们学到的知识应用到实践中来。
在完成这个设计的过程中,一方面巩固学到的知识,另一方面通过查阅,整理资料增加我们的认识和科研技能,同时,进一步熟悉工厂的生产实际,培养我们理论联系实际的能力,锻炼了我们解决问题的能力。
豆奶是以豆类为主要原料制成的。
目前,市场上出售的豆奶,品种多,价格适宜,食用方便,因而很受消费者欢迎。
据分析,豆奶含有丰富的营养成分,特别是含有丰富的蛋白质以及较多的微量元素镁,此外,还含有维生素Bl、B2等,确是一种较好的营养食品。
豆奶还被西方营养学家称作“健脑”食品,因为豆奶中所含的大豆磷脂可以激活脑细胞,提高老年人的记忆力与注意力。
大豆食品是深受消费者欢迎的保健食品,随着经济的增长,人们对豆奶粉的消费会越来越大。
所以也看到了豆奶粉的发展前景。
这时候建立一豆奶粉工厂的话,产品的广阔市场为工厂的生存和发展提供了良好的保证。
第二章工艺流程
第一节工艺流程的确定
近年来我国非常重视大豆蛋白饮料的研究,对于大豆食品中不良风味已了解到其产生的原因,并进一步找出了防止的方法,取得了进步。
想要改善豆奶的风味,关键要做到两个方面:
其一是钝化或抑制脂肪氧化酶活性,防止产生豆腥味;二是采用脱臭的方法除去豆奶中固有的不良气味,两者相辅相成,才能生产处优质的产品。
综合考虑以上因素,确定以下工艺流程:
原料大豆→精选除杂→脱皮分离→浸泡→失活软化→循环磨浆→离心分离→调配→杀菌脱腥→均质→喷雾干燥→流化床处理→包装成品
第二节工艺论证
一、原料精选除杂
大豆表面上有很多的尘土和微生物附着,浸泡前应充分地进行清洗,至少清洗三遍。
二、脱皮
在脱皮工序进行的同时还除去皮和胚芽等,以保证产品质量,避免浸泡过程中污水处理问题。
为了保证脱皮效果,要严格控制大豆水分含量,资料表明,水分达10%时,可保证脱皮率在90%以上。
因本设计是拟不出渣的工艺,所以要严格控制水分。
当水分超标时,大豆应在干燥机入105~110℃的热空气干燥。
脱皮直接用脱皮机,重量损耗8%左右。
三、浸泡
为了软化大豆组织细胞,降低磨浆时的能耗与磨损,提高胶体分散程度与悬浮性,增加吸收率,以增强均质效果。
采用2.2倍于大豆重量的水,在50℃下浸泡4小时,大豆吸水量约为1:
1~1:
2。
浸泡时要加入0.5%碳酸氢钠溶液,可以加速胰蛋白酶抑制物的钝化。
四、失活软化
将大豆放在失活器,在85℃的失活水中(3%的碳酸氢钠溶液)持续10min。
该步骤的目的是使脂肪氧化酶失活,控制大豆青臭口味的产生,并使大豆得到软化,以利于破碎。
五、循环磨浆
循环磨浆可省去分离豆渣和浓缩工序,节省投资。
本工艺采用90℃左右的热磨,可钝化产生豆腥味的脂肪氧化酶,另外,本工序可以节省用水,磨浆后浓度可达18%左右。
为保证最终产品的质量,经三道循环磨浆后采用胶体磨,使细度达2微米左右,利于均质和喷雾干燥。
其中,循环磨浆前的预热,用自制的夹层锅,温度为90℃。
六、渣浆分离
浆体经分离将浆液和豆渣分开。
这步操作对蛋白质和固形物回收影响很大。
豆渣中含水分应在60%左右,含水过多则蛋白质回收率降低。
以热浆进行分离,可降低浆体粘度,有助于分离。
离心分离操作,可用篮式离心机分批进行,大量生产用连续式离心机完成,可使浆液和豆渣分别连续排出。
七、配料调配
溶糖温度过高或时间过长,将导致焦糖化反应。
本工艺采用在溶糖锅中加入一定量的水,加热至60-70℃后加糖搅拌,继续加热至约95℃,保持5-10分钟,然后降温至70℃左右,使溶化的糖浓度为65%。
融化后的糖采用双联过滤机进行过滤,以保证糖的纯度和质量。
本设计采用热溶法,其相对于冷溶法的优点有:
能杀死糖的细菌,分离掉糖凝固的杂质,溶解速度快,短期能产生大量溶糖。
缺点:
容易发生焦糖化反应。
糖浆浓度的测定:
比重计,糖度表。
八、杀菌脱腥
本设计采用微波技术对大豆干燥和脱腥,将传统的湿法生产工艺改为干法生产工艺,该工艺将大豆经分拣机分选后,置入微波场中,使大豆自身温度上升,达到脱净豆腥和杀菌的效果。
该工艺流程有以下特点:
生产周期短、设备投资少、大豆利用率高、脱腥、能源消耗低、自动化程度高、生产成本低。
九、均质
均值可改善豆奶口感和稳定性,是生产优质豆奶不可缺少的设备。
均质机的原理是在高压下将豆奶经均质阀的狭缝压出,而将脂肪球等粒子打碎,是豆奶乳浊液稳定,具有奶状的粘度,易于消化。
豆奶均质的效果有下列三个因素决定:
均质压力,压力越高效果越好,但受设备性能限制。
均质温度,温度高均质效果好。
均质次数:
增加均质次数也可提高均质效果。
豆奶生产常用130-230公斤/厘米2在90摄氏度下均质一次,可获良好效果。
从豆奶生产工艺流程的安排上,均质机可放在杀菌脱腥之前,也可放在杀菌脱腥之后,各有利弊。
放在杀菌脱腥之前,效果较差,但设备费用低,若放在杀菌脱腥之后则情况相反。
十、喷雾干燥
喷雾干燥是乳粉制造过程中的重要环节,直接影响产品质量,原理是利用机械力量,通过雾化系统将乳液在干燥室喷成极细小的雾状乳滴,以增大表面积,加速水分蒸发。
雾状乳滴与瞬时鼓入的热空气接触,水分在瞬间挥发除去,细小乳滴干燥成粉。
喷雾干燥雾化方法有压力喷雾和离心喷雾,通过比较,本工艺采用离心喷雾干燥系统。
工艺参数:
进料浓度21%,热风温度160℃,出粉含水量7%左右,水分蒸发量500Kg水蒸气/hr。
十一、流化床干燥
流化床处理可以使细粉颗粒增大、均匀,利于产品的溶解性,同时起冷却作用,有利于连续化自动生产。
12、包装
豆奶很易变质,除了以散装供应外,均需以一定包装形式供应消费者。
豆奶的包装可分装于玻璃瓶、塑料瓶或复合蒸煮袋中,采用哪一种包装是生产厂一个重大的问题,决定成品保藏期,也影响质量增加成本,在建厂时应进行考虑,做出决策。
纸盒无菌包装近年来发展很快,目前日本有70%以上的豆奶是用纸盒包装,可显著提高产品质量,在常温下货架期可达半年以上。
包装材料轻巧,一次性消费无需回收,这对运输、销售和消费均带来方便。
无菌包装是瑞典利乐公司的专利,该公司规定必须使用它的包装材料,因此材料要长期进口,包装费高,在我国目前条件下,要普遍应用还不具备条件。
第三章物料衡算
第一节产品方案和班产量的确定
本设计为年产550吨豆奶粉车间设计,每年工作日按280天计,采用每天两班制,每班8小时。
1、根据年产量,生产能力为550×1000/(280×16)=122.77kg/h
2、成品含水分2%,故豆奶粉中干物质重量为122.77×(1-2%)=120.31kg/h
调制后均质前的豆浆中干物质重(含豆,糖,全脂奶粉)
120.31/[(1-0.4%)×(1-0.1%)×(1-0.2%)×(1-0.3%)]=121.52kg/h
其中,包装损失0.4%,流化床处理损失0.1%,喷雾干燥损失0.2%,杀菌、均质损失0.3%。
3、
配方
配料
用量kg
备注
原浆
49.24
浓度为15.8%
蔗糖
11.25
以60%糖液加入
全脂奶粉
2.01
直接加入浆中
豆浆中固形物含量为
49.24×15.8%×121.52/(49.24×15.8%+11.25+2.01)=44.93kg/h
4、一般大豆的豆奶粉的得率为0.65~0.70,按得率0.67设计,则大豆的处理量44.93/0.67=67.06kg/h
第二节物料衡算和包装材料计算
每小时处理67.06kg大豆:
1、大豆清杂去重2%,再经脱皮去重8%后重量为
67.06×(1-2%)×(1-8%)=60.46kg/h
选用原料大豆的含水率为12%,则大豆中固形物含量为
60.46×(1-12%)=53.20kg/h
2、浸泡后大豆的重量为原来的1.8~2.4倍,以2.18倍计算
60.46×2.18=131.80kg/h
3、总豆水比为1:
4,即循环磨浆时加入的水量为实际处理大豆的2.9倍
磨浆时需加入的水量为60.46×2.9=175.33kg/h
循环磨浆损耗以0.4%计,故磨浆后总浆重量为
(131.80+175.33)×(1-0.4%)=305.90kg/h
4、离心分离去渣:
豆渣中含水率要求在85%以下,控制豆渣的含水率为60%,
分离后豆浆中固形物含量按15.8%计。
设豆浆中固形物为xkg/h,则豆渣中固形物为(53.20-x)kg/h
(53.20-x)/(1-60%)+x/15.8%=305.90kg/h
解得x=45.15,即分离后豆浆中固形物为45.15kg/h
豆渣中固形物含量为53.20-45.15=8.05kg/h
豆渣中含水60%,故水的量为:
8.05×60%/40%=12.08kg/h
分离出的豆浆量305.90-8.05-12.08=285.77kg/h
5、调制前,添加蔗糖45.15×11.25/(49.24×15.8%)=65.29kg/h
全脂奶粉量45.15×2.01/(49.24×15.8%)=11.66kg/h
则豆浆中干物质含量45.15+65.29+11.66=122.10kg/h
蔗糖溶液(60%)带入的水量65.29×(40/60)=43.53kg/h
调制好的豆浆量(含豆固形物,糖,全脂奶粉)
285.77+65.29+11.66+43.53=406.25kg/h
浓度为(45.15+65.29+11.66)/402.02×100%=30.07%
6、喷雾干燥前,豆浆经杀菌,均质损耗0.3%
故豆浆量为406.25×(1-0.3%)=405.03kg/h
豆固形物含量45.15×(1-0.3%)=45.01kg/h
蔗糖65.29×(1-0.3%)=65.09kg/h
全脂奶粉11.66×(1-0.3%)=11.63kg/h
7、喷雾干燥后,豆浆损失0.2%,成为含水8%的豆奶粉
豆固形物45.0