酸奶厂设计论文精品.docx

1、酸奶厂设计论文精品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 20081105404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

2、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，厂址选择在郊区我，面向与珠三角地区，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

3、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2 设计总论2.1 设计依据、原则、围2.1.1 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，在郊区建造一间年产6000t的乳品厂的而设计的。2.1.2 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，

4、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。2.1.3 设计围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。2.2 厂址选择2.2.1 厂址选择的原则在厂址选择时，应

5、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，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 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； 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； 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； 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

6、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 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 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。2.2.2 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）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

7、要求地质条件良好，土壤有足够的承载能力，具有1.5-2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0.5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。

8、（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，拟将厂址设在市郊区。全厂面积为30000。2.2.3 全厂平面布置图见附图13 原辅材料及产品的标准3.1 原辅料的特性及标准3.1.1 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/T 6914-1986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） 3.100 蛋白质/（g/100g） 2.950 相对密度（20/

9、4） 1.028 酸度（以乳酸计）/% 0.162 杂质度/（mg/kg） 4.000 汞含量/（mg/kg） 0.010 三聚氰胺含量/（mg/kg） 2.500 3.1.2 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1091011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。3.1.3 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/T 1505-2007中的规定。如表3-2所示：3.1.4 稳定剂特性及标准这里使用羧甲基纤维素钠（CMC）作为

10、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GB 1940-2005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/m 2分布均匀，原液稳定不分层砷（As）含量/（g/100g）0.0003 重金属（以pb计）/（g/100g）0.001 细菌总数（个/mL）100.0 细菌总数（个/mL）100.0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，mpas 8001200钠含量（Na），% 6.58.5pH值 6.08.5干燥减量，% 10.0 氯化物（以cl

11、-计），% 1.8 重金属（以pb计），% 0.002铁（Fe），% 0.03砷（As），%0.00023.2 产品标准3.2.1 酸乳酸乳应符合国家标准GB 19302-2010中的规定.如下所示：3.2.1.1感官指标：呈乳白色或稍带淡黄色，具有清香纯净的乳酸味，凝块稠密结实均匀，无气泡，允许少量乳清析出。3.2.1.2理化指标：见表3-43.2.1.3 细菌指标：见表3-53.2.1.4 乳酸菌数指标：乳酸菌数大于3.2.2 乳酸菌饮料酸乳应符合国家标准GB 16321-203中的规定.如下所示：3.2.2.1 感官指标：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

12、、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。3.2.2.2 理化指标：见表3-63.2.2.3 微生物指标：见表3-7表3-4理化指标 项 目指 标脂肪/（g/100g）3.1 非脂乳固体/（g/100g） 8.1 蛋白质/（g/100g） 2.9 酸度（以乳酸计）（%） 70.0 表3-5 细菌指标项目采样方案及限量（若非指定，均已CFU/g或CFU/mL表示）检验方法ncmM大肠菌群5215GB 4789.3平板计数法金黄色葡萄球菌500/25g(mL)-GB 4789.10定性检验沙门氏菌500/25g(mL)-GB 4

13、789.4酵母 100GB 4789.15霉菌 30样品的分析及处理按GB 4789.1和GB 4789.18执行表3-6 理化指标 项 目指 标蛋白质/(g/100g)0.7 总砷(以As计)/(mg/L)0.2 铅(Pb)/(mg/L) 0.05 铜(Cu)/(mg/L) 5.0 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1106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3.1 产品方案设计原则3.1.1 产品方案制定依据产品方案

14、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。3.1.2 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4.2 活性乳酸菌饮料生产工艺乳酸菌饮料是以

15、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。4.2.1 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4.2.2 活性乳酸菌饮料工艺要点4.2.2.1 原料乳的验收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

16、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日的胎乳和产后7天的初乳；(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著黄色；(7)酸度不超过20oT；(8)要求乳脂肪3.1%，蛋白质2.95%，非脂乳固体8.1%；(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0.olm g/kg，DDT0.02mg/kg。原料乳的抗生素检测由于

17、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1.0 青霉素0.01 土霉素0.4 金霉素0.1 链霉素1

18、.0 枯草杆菌抗菌素0.04 红霉素0.1 4.2.2.2 净化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著提高净化效果，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。4.2.2.3 配料与标准化按照GB27461999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

19、。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4050，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。4.1.2.4 预热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

20、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6065。4.2.2.5 均质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2025MPa，如压力达不到，需返回重新处理。均质处理时的温度一般为5575。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。4.2.2.6 巴氏杀菌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

21、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 9095、5min10min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、35s。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

22、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。4.2.2.7 冷却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4245。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4245，温度过高或过低都会影响乳酸菌的生长。4.2.2.8 接种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

23、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510min)。接种是造成酸乳受微生物污染的主要环节之一，因此

24、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。4.2.2.9 发酵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围。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，

25、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pH4.6时即可停止发酵。4.2.2.10 搅拌、添加果料、冷却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1224h后即为成品。在各个降温阶段必须严格控

26、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

27、，发现凝胶体在pH4.404.60，温度1215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0.01-0.4mm。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。4.2.2.11 均质均质处理时的压力一般为2025MPa，如压力达不到，需返回重新处理。均质处理时的温度一般为5575。4.2.2.1

28、2 速冷迅速冷却至15以下。4.2.2.13 灌装和冷藏将冷却后的酸奶在无菌室采用相应灌装机进行灌装后的成品置于25冷藏12h24h，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。4.2.2.14 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，可确定单位时间生产过程中主要原材料的需要量以及给排水蒸汽，能源等消耗量。据此即可计算出全厂全年主要物料，如蔗糖，原料乳以及包装材料的采购运输和仓库容量。计算的另一目的

29、是，一句计算数值能既经济又合理的选择生产设备，并进行车间的工艺设备布置和各工序劳动力的安排等。本设计中原料乳的标准化计算如下：原料乳的标准化假定原料乳的含脂率为4%，生产灭菌含脂率为3.1%，稀奶油脂肪含量为40%，则仅标准化提取40%稀奶油量为：按原料1000kg计算：设标准化后可得Xkg3.1%含量之标准奶10004%=3.1%X+40%（1000-X）计算得X=975.6kg所以提取40%稀奶油的量为1000-975.6=24.4kg经标准化后实际得到的标准奶为975.6kg。则原料利用率为975.6/1000=97.56%40%稀奶油提取率为1-97.56%=2.44%5.2 活性乳酸菌饮料5.2.1 乳酸菌饮料配方见表5-25.2.2 产量按每年300天，一个月25天，每天一班，每班八小时计算每班产量 6吨每天产量 6吨每年产量 6300=1800吨400mL瓶装酸奶饮料 每天产量为 6t 每年产量为 6300=1800t5.2.3 原料乳消耗量设定全脂发酵乳由搅拌型纯酸奶制备获得，则鲜乳制取全脂发酵乳增重3.33%，按损失1%计算，得表5-2 活性乳酸菌饮料配方原料比 例全脂发酵乳40%果汁5%维生素C0.05%稳定剂0.25%香精0.02%柠檬酸0.03%蔗糖12