植物蛋白饮料工艺设计.docx

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植物蛋白饮料工艺设计

植物蛋白饮料工艺设计

一工艺流程图.《食品工厂设计与环境保护》大作业二、设计说明书市场背景植物蛋白饮料主要原料为植物核果类籽及植物的种籽。

这些籽仁含有大量脂肪、蛋白质、维生素、矿物质等，是人体生命活动中不可缺少的营养物质。

植物蛋白及其制品由于不含胆固醇而含大量的亚油酸和亚麻酸，长期食用不仅不会造成血管壁上的胆固醇沉积，而且还对血管壁上沉降胆固醇既有溶解作用。

植物籽仁中含有较多的维生素E，可防止不饱和脂肪氧化，去除过剩的胆固醇，防止血管硬化，减少褐斑，有预防老年病的作用。

植物蛋白饮料还富含钙、锌、铁等多种物质和微量元素，为碱性食品，可以缓冲肉类，鱼、蛋、家禽、谷物等酸性食品的不良作用。

部分人尤其是多数亚洲人体内不含乳搪酶，饮用牛奶有过敏问题，而饮用不含乳糖的植物蛋白饮料就无此问题。

世界上部分地区食物与蛋白供应不足，己成为人类无法回避的问题。

根据FAO统计，发展中国家有20%的居民热量不足，60%的居民食物中的蛋白质满足不了要求。

这种实际情况，迫使各国政府和人民采取有效措施解决食物与蛋白的供应问题。

我国人民解决了温饱，但饮食结构中缺乏优质蛋白。

鉴于我国人多地少及粮食转化为动物蛋白的效率低（即Ikg动物蛋白消耗能源和劳动工本分别高于植物蛋白的9倍和7倍）等因素，中国食品工业协会以及相关部门先后提出发展植物蛋白与动物蛋白并举的方针。

以椰子汁、杏仁露等为代表的植物蛋白饮料将掀起新一波饮料浪潮。

《中国饮料行业“十二五”发展规划建议》中，中国饮料工业协会估计，以椰子、大豆、花生、杏仁、核桃等植物果仁、果肉为原料的植物蛋白饮料或将迎来高速发展期。

与此同时，包括海南椰岛集团、汇源集团、维他奶等饮料企业纷纷进军植物饮料领域，欲抢占市场先机。

据了解，随着饮料行业发展和国内消费者对健康饮料的追求，中国饮料产业结构也在不断调整。

《中国饮料行业“十二五”发展规划建议》显示，中国饮料工业协会保守估计，未来五年，我国饮料.

.总产量将保持12%~15%的年均增速发展，其中包装饮用水仍然占有最大比重，茶饮料、蛋白饮料的发展势头迅猛，比重将有所提高。

椰子汁是将椰肉榨汁而成的天然饮品，含有大量植物蛋白以及17种人体所需的氨基酸和锌、钙、铁等微量元素，是迄今为止世界上氨基酸含量最高的天然饮品。

其所含的维生素E能保持女性青春活力，丰富的锌可促进少女发育，镁可改善老年人的循环系统，常饮椰子汁不仅不会增加体重，还可降低人体血脂水平，预防高血脂症，从而起到对心血管的保健作用。

研究人员还发现，先饮椰子汁再饮酒，即使饮量多也不易醉。

产品方案生产规模：

年产1000t/年的椰汁班产量：

每天一班，3.85t/班（一年以260天计算，则班产量=1000/260=3.85）产品规格：

三片罐（5133#），每罐240ml，4000罐/t，15400罐/班椰汁生产工艺流程原料一选料一剥椰衣一去壳一去皮→椰肉→热烫破碎→磨浆→过滤→胶体磨微细化→配料→均质→灌装→杀菌→冷却→入库主要操作技术和关键控制工艺（l）原料的选择和预处理椰子要选用新成熟的椰子果，用自来水将椰子外壳表皮附着的泥沙和杂物冲洗干净，人工用刀砍去椰子的外壳，用椰肉刨机将椰肉刨出，加入足够的符合饮料生产的处理水，送入磨浆机进行破碎。

特别注意的是加水量应一次加足，量不可太少，以免影响原料提取率，一般控制在配料水量的50一70%。

破碎成疏松的状态时出汁最佳，这是粗磨。

经离心过滤机过滤后再用胶体磨细磨，使其组织内蛋自质及油脂充分析出，以利于提高原料利用率。

经过粗、细磨后的浆体中应有90%以上的固形物可通过150目。

（3）调配纯椰汁经调配后可生产出营养丰富且在口感上有典型椰子风味的调制椰汁。

将己调好浆液浓度的椰汁，放入不锈钢调配罐中进行调配，按产品配方添加适量的砂糖、乳化剂和稳定剂等，使椰汁既有好的风味又能保持良好的稳定性。

由于椰蛋白的等电点约在PH值3.0一4.0之间，当椰汁的PH值降至这个范围附近时，会因失去同性电荷的斥力而凝结成大分子的沉淀物。

椰汁中加入乳化剂和稳定剂是为了使制成的椰汁长时间保持其稳定状态，当稳定状态破坏时，液体中的相同粒子便会凝聚成肉眼可见的颗粒，因其相对密度较大，所以造成分层与沉淀现象严重（上层为脂肪，下层为蛋白质），致使产品储存期短，易变质，产品失去应有的品质。

因此乳化剂和稳定剂是保持产品不发生分离沉淀的重要因素。

乳化剂和稳定剂中加入约为5倍重量的水，在65一75℃、2800r/min下搅拌4一5min，得到稳定的乳化剂液和稳定剂液。

（4）高压均质均质的目的是使椰汁中的不同粒度、不同密度的颗粒进一步破碎并使之均匀，增加椰汁的亲和力，适当增加产品的勃度，抑制出现分层、沉淀现象，使椰汁保持均一稳定。

压力和温度是影响均质效果的极为重要的参数，均质大多采用高压均质机，主要依靠巨大的压力差，使脂肪粒受到剪切、高速撞击而破碎，成为更细小的脂肪粒，增加了脂肪球的表面积，从而增加了蛋自质在脂肪球表面的吸附量，使脂肪球比重增大，上浮力变小，并使固体微粒分布变窄增加了乳化效果。

将调配好的椰汁加热至80℃，然后开动高压均质机以水引流，当高压均质机工作压力稳定在35MPa时，进行连续两次高压均质，均质温度不低于80℃。

（5）定量罐装、压盖将两次高压均质后的椰汁输送并定量灌入洗净沥干的玻璃瓶中，密封瓶口。

对于三片罐包装的产品:

用泵将经均质后的椰汁输送至定量罐装机，将椰汁定量灌入三片罐.

.瓶中，经传送带送至压盖机进行压盖密封瓶口。

然后将椰汁送入杀菌锅中进行加压高温灭菌。

（6）杀菌把压盖密封瓶口的椰汁送入杀菌锅中进行加压高温灭菌。

灭菌方法采用0.IMPa压力，杀菌公式:

（10一15一25min）/121℃。

成品出锅后用清水冲洗掉附在玻璃瓶上的残留奶，以免感染杂菌。

（7）装箱、封口外包装用纸箱，表面涂防潮油层，保持防潮性能良好。

每箱24罐，每罐240ml。

箱外用胶纸带封口，刷明标记，包括成品名称、生产厂家名称、厂址、生产日期、保质期、使用方法、成品标准编号等，如果出口商有特殊要求，按要求实施。

（8）金属检测装箱封口以后的产品，在进入冷库以前需要再次进行金属检测，纸箱从金属检测仪通过以后，翻转180度，再次通过另一金属监测仪，确保无任何金属物质存在最终的产品中。

（9）入库储藏装箱、金属检测以后经过水平皮带输送机运到仓库中，再由叉车搬运到存放的位置，产品采用块堆积系统，便于能够最佳利用空间。

产品配料工艺椰汁的配方:

椰肉:

总水量=1:

10复合乳化剂:

蔗糖酯0.1%，单甘脂0.25%，吐温一800.11%复合稳定剂:

梭甲基纤维素钠0.03%，酪蛋白酸钠0.25%成品糖度:

9.0%稳定性的研究

（1）复合乳化剂的配制采用的正交表为三因素三水平表，三因素分别为蔗糖酯、单甘酯和吐温一80，蔗糖酯的三水平分别为:

0.10%、0.15%、0.20%，单甘酯的三水平分别为:

0.20%、0.25%、0.30%，吐温一80的三水平分别为:

O.11%、0.12%、0.13%。

配制复合乳化剂时，将选定的乳化剂按比例混合，加热水研磨后，用乳化剪切机充分搅拌，使之混匀制成混合乳化剂，冷却添加于椰汁中，经二次均质后，以45O0r/min离心2Omin。

以脂肪上浮层厚度为指标来考察乳化剂对椰汁稳定性的影响。

（2）复合稳定剂的配制在己经添加了复合乳化剂的椰汁中分别加入不同用量的单一稳定剂梭甲基纤维素钠、酪蛋白酸钠，经二次均质后，热灌装、杀菌。

静置比较添加不同浓度稳定剂的椰汁的色泽、分层情况、黏度、口感等，并以4500r/min的速率离心20min，以沉淀率为指标来考察稳定剂对椰汁稳定性的影响。

根据单一稳定剂对椰汁稳定性影响的实验结果，选择合适的配比进行稳定剂的复配。

在已经添加了复合乳化剂的椰汁中分别加入不同的复合稳定剂，经二次均质后，热灌装、杀菌。

静置后比较添加了不同复合稳定剂的椰汁的色泽、分层情况、粘度、口感等，并以4500r/min的速率离心2Omin，以沉淀率为指标来考察复合稳定剂对椰汁稳定性的影响。

椰汁最佳杀菌条件的确定根据文献及椰树牌椰汁专利设计了两种不同杀菌条件，即121℃，15min和115OC，28min，将经不同杀菌条件制得的椰汁进行感官评定，确定最佳杀菌条件。

综合感官评定方法对不同杀菌条件所得的成品与椰树椰汁，采用评分检验法，从色泽、气味和味道等综合方面进行个人喜好感官评定。

检测方法蛋白质的测定:

微量凯氏定氮法.

.脂肪的测定:

索氏抽提法总糖、还原糖的测定:

GB5009.8一85总固形物:

折光度法总氨基酸的测定：

茚三酮比色法维生素的测定:

GB5009.10一85水分的测定:

快速水分测定仪纤维素的测定:

GB5009.10一85灰分的测定:

CB5009.4一85钾、钠、钙、镁、铁、锰、锌、铜的测定:

GB/T5413.21一1997产品微生物的检测：

细菌总数的检测：

将样品稀释至尽量低的浓度，采用平板涂布法将样品涂在培养基上，在一定条件下，一般为37℃左右24到48小时培养，后测定的菌落数即细菌总数。

致病菌检测：

进行增菌培养—分离培养—生化反应—血清鉴定产品质量指标色泽:

椰子汁外观呈乳白色,无沉淀和分层现象。

风味:

具有新鲜椰子汁特有的风味和香味,无异味。

总糖:

（以还原糖计,g/100ml）>8蛋白质:

（g/100ml）≥0.6总酸:

（以乳酸计g/100ml）≤0.1总固形物:

（g/100ml）>8细菌总数:

（个/100ml）≤100大肠菌群:

（个/100ml）〈3原料、辅料、包材、水、电、汽的消耗指标原料椰肉中蛋白质含量为5.5%，脂肪含量为31.57%，而成品椰汁中蛋白质含量控制在0.6%，以成品率为99.7%计，按照此标准计算:

每班次消耗椰肉量为:

3.85/5.5%/99.7%=0.42t;椰肉损耗率15.5%，每班次实际椰肉量：

0.42/84.5%=0.5t每得1t椰肉需椰子2.5t，每班次消耗原料椰子0.5×2.5t，即1.25t辅料由工艺配方，计算其班产所需各辅料用量:

蔗糖3.85/0.997×9%=347.6kg蔗糖酯:

3.9kg单甘酯：

9.7kg吐温一80：

4.3kgCMC一Na：

1.2kg酪蛋白酸钠：

9.7kg包材空罐耗用量（损耗率0.82%）:

三片罐（5133#）：

4000罐/t每班产量：

15528罐外包材耗用量：

三片罐包装箱（24罐/箱）：

15528/24=647只.

.表1班产3.85t椰汁物料计算项目指标每班实际量椰子汁3.85t成品率99.7%3.86t椰子消耗量0.324t/t成品1.25t椰肉消耗量0.1088t/t成品0.1088*3.85/0.997/84.5%=0.5t辅料消耗量蔗糖90kg/t347.6kg蔗糖酯1.0kg/t3.9kg单甘酯2.5kg/t9.7kg吐温一801.1kg/t4.3kgCMC一Na0.3kg/t1.2kg酪蛋白酸钠2.5kg/t9.7kg空罐耗用量：

三片罐（5133#）4000罐/t（损耗率0.82%）15528罐外包材耗用量：

三片罐包装24罐/箱647只箱采用能耗估算法，果蔬汁饮料的能耗为:

水耗量:

5一8m3/t汽耗量:

400一700kg/t电耗量:

20一50kw/h生产车间每班耗水量:

8×3.85=30.8t生产车间每班耗汽量:

600×3.85=2310kg生产车间每班耗电量:

40×8=320kw生活用水量：

生活每天最大用水量=（最大班人数×70）/1000×8=30×70/1000×8=16.8t锅炉用水量=1.2×1.5×锅炉蒸发量×8=1.2×1.5×1000×8=15t照明电:

白天采用自然采光，只在采光不足或夜班时才用电。

车间电按照规定为6w/m2，故车间用电4800×6=29k全厂日用水量=工艺用水+锅炉用水+生活用水=30.8+l5+16.8=62.6t全厂日用汽量=2310kg全厂日用电量=工艺用电量+照明电量=320+29=350kw选用锅炉为:

规格型号:

LSSO.7一1.0Y9（Q）;额定蒸发量:

1000kg/h;工作压力:

0.7MP。

;热效率:

90%;燃油消耗量:

65.4kg/h;水压实验压力:

1.1MPa;进水口:

32;烟道口:

φ309/420:

蒸汽出口:

50;安全阀:

40×2;安装尺寸:

1650×1650×2620;设备重量:

2180kg。

车间定员：

见下表2表2项目人数磨浆1溶糖1配料2离心1胶体磨1均质1班产3.85t车间定员（27人）项目人数项目灭菌1磨浆热灌装1过滤洗瓶1装箱吹瓶1检验贴标1成品去壳6其他.人数112113

.设备选型及计算：

由上表可知:

每日处理椰子量为1.25t，椰肉量为0.5t;每天工作时间计为8h，设备能力估算如下:

（1）椰肉刨机500kg/8h=62.5kg/h

（2）磨浆机500kg/8h=62.5kg/h（3）卧式离心过滤机3680kg/8h=460kg/h（4）胶体磨3680kg/8h=460kg/h（5）均质机3680kg/8h=460kg/h（6）超高温瞬时杀菌机3680kg/8h=460kg/h（7）灌装机15528罐/8h=1941罐/h=33罐/min（8）封罐机15528罐/8h=1941罐/h=33罐/min（9）压盖机15528罐/8h=1941罐/h=33罐/min（10）贴标机15528罐/8h=1941罐/h=33罐/min（11）装箱机647只/8h=81只/h2设备选型

（1）椰肉刨机：

20个刨头同时运作，每个刨头生产能力9kg/h；

（2）胶体磨规格型号:

JM80一2A;物料处理细度:

2-50（um），单循环或多循环:

产量:

l-5t/h;电机功率:

1.5kw;安装尺寸:

290×300×540:

总重:

52kg;（3）磨浆机规格型号:

DM一Z160CBⅢ;安装尺寸:

540×414×920;生产能力:

200kg/h;电源:

300/420v:

功率:

1.7kw:

（4）卧式离心过滤机规格型号:

LWL320:

转鼓直径:

320mm;转鼓转速:

2700r/min;分离因数:

1302;主电机型号:

Y132M-4;主电机转速:

2700r/min;功率:

7.5kw;外形尺寸:

940×1165×950;（5）化糖罐规格型号:

600L;安装尺寸:

950×900;（6）双联过滤器规格型号:

ZRP-HI过滤面积:

0.15m2:

过滤温度:

<100℃;使用压力:

0.2MPa;进口管径:

φ:

32mm，出口管径:

径：

φ32mm:

外型尺寸:

1000×300×1000;（7）配料罐规格型号:

CPG1000;容积:

1000L:

罐内压力:

<0.25MPa;夹套内压力:

<0.3MPa:

夹套内温度:

<143℃;外型尺寸:

φ1200×2160;（8）均质机规格型号：

SLS2000－40/45额定流量Q:

2000L/h:

最大工作压力36MPa；（9）储罐容量:

1000L;外型尺寸:

1200×1300;（10）列管式超高温杀菌机生产能力:

2000L/h;超高温灭菌温度:

135一141℃:

设备总功率:

3.75kw;设备净重:

2000kg;外型尺寸:

:

3580×1760×2470;（11）低真空灌装机规格型号:

GCP-10:

灌注头数:

l2;适用瓶高:

140一320mm适用瓶径:

φ60-100mm;整机功率:

2.25kw;外.

.型尺寸:

1000×985×1660mm;（12）易拉罐封口机规格型号:

GT7B12;生产能力:

40-120罐/min:

功率:

4.5kw;（13）立式杀菌锅规格型号规格型号:

ZGL-700;有效容积:

0.4m3;外型尺寸:

1630×1230;最大工作压力:

0.25MPa;最高工作温度:

125℃;（14）贴标机规格型号:

TLJ-A;标签范围:

Φ20mm-Φ100mm;生产能力：

80~200瓶/min；标签规格，卷筒芯内径:

Φ76mm;标签卷最大外径:

Φ300mm;标签宽度:

20-200mm;电源:

220伏;外型尺寸:

1820x1100x1500:

机器量:

2OOkg;（15）自动装箱包装机规格型号:

AC一12;包装速度:

10箱/min;包装产品尺寸:

320×200×200;外型尺寸:

6000×2700×2000:

重量:

2500kg;（16）连续喷淋式冷却机外型尺寸:

3500×92O×lO3O;处理能力:

2t/h;功率:

0.75kw;冷却温度:

30-600C;冷却时间:

5-15min（17）回转式洗瓶机规格尺寸:

LH4B17;生产能力:

60-120瓶/min;冲洗头数:

16;冲洗时间:

2.6-1.3秒;瓶口直径:

27-44mm;瓶身直径:

50-89mm;设备重量:

1500kg;电机功率:

1.Ikw;外型尺寸:

2050xl295x16lO;（18）自动洗瓶机规格型号:

GT7D2-1;用途:

用于金属空罐热冷水清洗;生产能力:

240罐/min;使用范围:

罐内径D=50-7Omm，罐外高H=30-18Omm;外型尺寸:

1960×680×880:

设备重量:

380;（19）CIP就地清洗机规格型号:

HJQ-3000;生产能力:

3Ot/h;总功率:

2.2Okw;清洗液:

酸，碱;800kg;外型尺寸:

3200×1600×2600；（20）吹瓶机规格型号:

PSC/II;生产能力:

1000-1500个/h;制品直径:

20-120mm:

制品高度:

30250mm;动作气压:

0.8MPa;吹瓶气压:

1.6MPa;制品容积:

20-1000ml;容模厚度:

140-200mm;开模厚度:

140-200mm;开模行程:

165mm;锁模力:

3Ot;机器重量:

0.65t;外形尺寸150O×6O0×l700；（21）砂棒过滤器规格型号:

GL-3000,生产能力:

3.0t/h;孔径0.16-0.41um;重量:

300kg;外形尺寸:

320X320×820；（22）活性碳过滤器规格型号:

HHX-05直径:

500mm;最大输出量:

1.6-2m3/h;工作温度:

5-45℃;工作压力:

0.35MPa:

（23）精密过滤器规格型号:

JMG-3;处理能力:

24/h;工作温度:

5-30℃;工作压力:

0。

4MPa;外形尺寸:

Φ300×75O（24）储水罐规格型号:

HTJ-1.5;材料SVS304,储水量:

1.5t:

外型尺寸:

Φ1100×2220.产品成本估算1.每t产品所耗用的原辅料总成本2每t产品包装材料耗用成本3每t产品需付给工人工资，设备折旧费，动力费以上各项之和为工厂成本，产品的出厂价格为工厂成本、利润与税金之和。

（一）、计算工厂成本:

椰子蔗糖蔗糖酯单甘酯CMC吐温-80酪蛋白酸钠单价（元16003000500001900070001650070000/t）需要量（t）0.40.090.0010.00250.00030.00110,0025.

.成本（t）6402705047.52.118.15175共计（元）1203每t产品包装材料耗用成本三片罐（5133#）罐箱单价（元/个）0.71.61t成品所需个数4033169小计（元）2823270共计（元）3102每t产品需付给工人工资，设备折旧费，动力费，广告费计算每t产品需付工人工资（以工人每月工资l700元、管理层级技术人员以6人，每月3000元计）:

（27x1200+6x3000）/（20x3.85）=830元设备折旧费计算:

按折旧率12.5%/年，折旧期8年，则为:

500000x12.5%/8/260/3.85=8元动力费估算为:

2500元/t工厂成本=工人工资+设备折旧费+动力费十原料成本+包装材料成本则，三片罐包装产品1t成本为:

830+8+2500+1203+3102=7643元每罐成本:

7643/4000=1.91元利润利润率取15%，利润=工厂成本×利润率则，利润=7643×15%=1147元税金税率取17%，税收=（工厂成本+利润）×17%=1494元出厂价格（元/每t产品）出厂价格=工厂成本+利润十税金=7643十1147+1494=10284元每罐:

10284/4000=2.6元技术、经济分析技术分析：

选择成熟的椰子，除去椰衣、椰壳和椰肉表层的黑皮得到的新鲜的白果肉，然后经压榨处理得到椰子乳液，再向所述的乳液中加入蔗糖，经乳化混合后，在一定温度下胶磨、均质，然后加热脱气，即可得到理想的天然椰子汁。

合理掌握胶体磨的细度，利用均质机控制椰汁中脂肪球的大小，就可以改变椰汁蛋白质在常温和低温条件下的凝固和游离油的分离现象，实现椰汁在贮存期的物态稳定性。

经济分析：

总投资=原料成本+设备费用+动力费+包材费用+待估算资金=764.3+50=814.3万元/年（带估算资金定为50万元/年）总投资回收期=项目总投资/（销售收入-产品成本）=814.3/[（2.6-1.91）*4000*1000/10000]=0.41，即约为4个月可收回投资但此投资未考虑工厂建设费、产地费等，故总投资回收期实际上应比此数值大。

单纯的课本内容，并不能满足学生的需要，通过补充，达到内容的完善教育之通病是教用脑的人不用手，不教用手的人用脑，所以一无所能。

教育革命的对策是手脑联盟，结果是手与脑的力量都可以大到不可思议。

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