年产1万吨灭菌乳工厂设计毕业设计.docx

1、年产1万吨灭菌乳工厂设计毕业设计年产1万吨灭菌乳工厂设计学 院 生命科学学院 系 别 食品工程系 专 业 食品质量与安全 食品工厂设计任务书学生姓名 班级 指导教师 题目 年产1万吨灭菌乳工厂设计设计基本参数设计要求及内容1、设计方案简介工厂设计的任务和内容、设计原则进行简要论述。2、厂址的选择及总平面设计厂址选择的原则、总平面设计内容进行简要论述。3、生产工艺设计产品生产方案及产量的确定，简述产品生产工艺流程。4、关键点控制（HACCP）在产品生产中的应用对危害分析与关键点控制(HACCP)系统进行简单介绍，并对其在产品生产中的应用加以阐述。5、经济核算车间总投资、产品成本进行核算。6、编写

2、设计说明书将设计所选定的工厂厂址、厂区布置、工艺流程方案、HACCP关键控制点的确立及经济核算结果汇集成工艺设计说明书。应采用简练、准确的文字图表，实事求是的介绍设计计算过程和结果。设计说明书要求在6000字以上。设计说明书主要内容：（1） 封面（设计题目、学生班级、姓名、指导教师、时间）（2） 目录（3） 设计任务书（4） 概述与设计方案简介（5） 厂址的选择及总平面设计（6） 产品生产工艺设计（7） HACCP在产品生产中的应用（8） 经济核算（9） 参考文献（10） 主要符号说明（11） 致谢每个学生在教师指导下独立完成课程设计，设计题目从下列选取：（1）班处理0.5吨面粉的面包工厂设计

3、（2）年产20万吨果汁饮料厂设计（3）年产1万吨水果罐头工厂设计（4）年产1万吨灭菌乳工厂设计一、概述在如今的酸奶市场上，“乳酸饮料”和“酸性乳饮料”占据相当大的比重；在“乳酸菌饮料”和“搅拌型酸奶”类别内，尚无大品牌出现，品牌整合度较低。常温产品中，早期的酸奶市场中的主流产品“调制型酸性乳饮料”和“发酵型乳酸饮料”，由于没有低温保鲜限制，得以较快速的发展，但是其营养价值低，淡出市场是大势所趋。低温产品中，低温乳酸菌饮料及纯酸奶将得到快速发展，此类产品能提供丰富的营养物质，还能调节机体内微生态的平衡，经常食用，能够调整肠道功能、预防癌症、养颜，是一种“功能独特的营养品”。 随着我国冷链设施的不

4、断完善和人们消费知识的日益丰富，这种纯酸奶将成为未来酸奶市场发展的主流。1.1 项目背景1.1.1 国外益酸奶产品发展现状 有关资料数据显示，在国外，发酵型乳酸菌奶饮品已空前发达，日本、欧洲发酵乳酸菌奶饮料在乳制品市场比例已达到80，北美约30，乳酸菌产业在全球大大超过了其他乳制品的增长率。我国消费每年递增25，专家预测，未来35年将是中国乳酸菌行业快速发展的“黄金时期”。 目前，全球含乳酸菌、益生菌的乳制品产值已达近400亿美元，欧洲占有约50的市场。在中国市场上，除了专业生产此类产品的太子奶、益乐多等外，为了顺应消费趋势，并能从传统市场的大战中突围，乳品、饮料生产商纷纷将科技含量和附加值高

5、的乳酸菌、益生菌产品纳入到自己的产品视线中。达能BE80菌、蒙牛LABS菌、伊利LGG菌、味全Blongum、光明活力e菌等产品相继上市。中国的乳业大战，瞄准乳酸菌这一新的产业，开辟了具较高科技含量的第二战场。1.1.2酸奶的主要消费群体 据调查数据显示，酸奶的主要消费群体有三类：儿童，青少年，中、青年女性。而酸奶产品的购买群是青少年和青、中年女性，他们有共同的目的： 对自身健康的需求，包括肠道调理、促进消化、调节免疫、营养成分吸收。因此，消费群体对酸奶的消费是功能型的。 酸奶的休闲性质也是酸奶消费的重要原因，消费者对酸奶解渴功能的认同度很低。 口感是三种人群在选择酸奶时首先考虑的因素，其次才

6、是品牌、价格。 从目前来看，酸奶的即时消费和家庭消费并存，家庭消费比例略高。 三种人群对活性乳酸菌的认知度很低，几乎不能分辨酸奶、乳酸菌饮料、乳酸饮料和酸性乳饮料的区别。因此，在广告活动中对消费者进行引导和教育比直接宣传产品更重要。二、设计方案简介2.1 设计内容2.1.1 生产酸奶的工厂平面设计、生产车间工艺布置。2.1.2 生产酸奶的工厂工艺设计，包括产品方案及产量的确定、生产工艺流程的确定。2.1.3 主要生产设备选型,包括预处理设备、灌装设备、杀菌设备、包装设备等。2.1.4 酸奶生产的质量标准与质量控制。2.1.5 工厂成本核算。2.1.6 工厂经济核算。 2.2 设计原则本工厂选用

7、较先进的机械化、连续化高的通用设备，且能满足工艺、产量、质量的要求，并便于安装。综合考虑生产经营要求，工艺路线流畅、灵活，适合各种产品品种的调整和不同的市场要求，同时为未来的发展留下空间。厂地设计符合城市工业用地要求。力求减少污染，保护环境，厂区最好靠近原料产地，产品质量符合国家标准，经营策略符合国家有关法规。2.3 设计任务2.3.1 了解我国基本建设的有关方针政策和规定，掌握基本建设的工作程序、内容、设计范围分工。2.3.2 了解和熟悉工厂设计的有关规范标准以及技术经济和概算等内容和要求。2.3.3 熟悉工厂设计的主要成果设计说明书和图纸的有关内容、特点、表示方法、规范和标准等知识。2.3

8、.4 了解工艺设计在总体设计中的地位和作用，及其与公用工程设计的关系。 三、 厂址选择及总平面设计3.1 厂址条件3.1.1 地理位置及厂址环境 址选在青岛市北郊，有利于产品的运输和销售。经过市场调查发现，经过市场调查发现，青岛市奶源丰富，质量较好，蒙牛、伊利等大型乳企都到青岛抢购奶源，若是就地取材，可降低成本，拟定收奶半径为50-60公里，并根据采奶情况进行具体调整，采用地下水，水质符合国家卫生标准，而且厂址有利于排水。占地良田很少。青岛地理位置极其优越，港口发达，各种乳业在满足当地旺盛需求的同时，还可有效辐射周边地区。环渤海经济区作为中国经济高速发展的区域，消费市场日益成熟，消费潜力巨大，

9、一直都是快速消费品行业争夺的焦点。近几年来，随着生活水平的不断提高，群众对高品质酸奶的需求更是呈现出了旺盛的发展态势。青岛地处环渤海经济区和长三角经济区之间，是中国最具发展活力的城市之一，随着铁路、高速公路等基础设施的建设完工，山东半岛“一小时经济圈”即将形成，届时，青岛将融入环渤海经济圈，进一步增强酸奶在环渤海地区的竞争力，在环渤海地区形成优势地位，并抢占长三角市场。如若抓住这一机遇，合理发展，必会在中国乳制品产业中占据一席之地。3.1.2厂址地质与气象 周围地势较为平坦，地址有一定的耐压力，地震危害不大。交通及动力供应、原料供应方便，周围环境卫生良好。 地处沿海地区，海拔不超过100米，全

10、年气候较内陆地区温和，有明显的海洋性气候特点，年平均气温12.3，冬季平均气温-0.9，夏季高温天气较少。因地处近海，故多海风。3.1.3 交通运输情况 厂址正对公路，直通市区，交通便利，且附近奶源充足，质量较好，运输方便。地下水资源丰富，水质符合国家卫生标准和食用标准；厂内设有污水处理池，所排污水经处理后达到国家污水排放标准，且排水方便。厂址位于高压输电线路附近，便于工厂采电。3.1.4 水源与废水处理生产使用的水为地下水，有中间蓄水塔。设备根据公司的实际情况制作给排水网络图，并对生产加工用水管道末稍的出水口进行编号，以便对生产用水的安全、卫生检测监控制定计划(每只水管出水口都编号，挂永久性

11、标识牌)。给排水网络图要详细明了，以便日常对生产供水系统管理与维护，并保证给水和排水二个系统不存在交叉互联。 废水：由于酸奶厂属于非化工类工厂，污水大部分来源于车间地坪冲洗及工艺设备清洗和原料清洗，未含有毒物质，可以由车间两侧明沟直接排出，经厂污水处理系统处理后，排放到厂外河流中。3.2 车间平面设计3.2.1 生产车间原料仓库 ：用做乳粉、白砂糖、淀粉糖浆等原料的储存生产车间 ：生产车间是的主要加工车间，在此车间的主要生产流程：原料经初步处理以后，然后进行原料标准化、配料(加蔗糖或其他原料)、过滤、预热、均质、杀菌、冷却、接种(发酵剂)、培养发酵、冷却。其中发酵是耗能和最影响酸奶生产质量的主

12、要因素，是主要的加工区域 。成品仓库 ：主要用作灭菌乳的短期存放 冷藏库 ：是存放加工、包装后的酸奶产品的区域，按照冷库设计的要求使用材料和安排布局，整个冷库分成两个区域，中间有门连通，根据实际需要使用冷库。制冷车间 ：制冷车间近邻冷藏车间，靠近配电动力中心和维修中心，水泥地面加厚，并预留孔穴 。包装车间及包装材料库 ：包装车间地坪加高到与低温库标高一致，在加工车间相同的建筑要求之上，增加吊顶，墙壁四周并外加隔热材料，并有专用门通向包装材料库，包装完毕后直接入库。化验室：在办公大楼一侧，用于进行产品的原料和产品的质量检验。更衣室、卫生间 配电室、机修车间：靠近主动力中心 预留空地由环保部门设计

13、废水处理池 3.2.2 总平面布置原则以方便生产为前提，符合车间生产程序，避免原料、半成品、人流的交叉污染。全建筑物采取南北朝向，利于通风、采光。配电房、锅炉靠近生产车间，减少能源消耗，锅炉房处于厂西北角，使生产 车间处在其上风位置。通盘考虑全厂布置，填平补齐，力求合理、经济，并充分考虑全厂扩大生产。四、生产工艺设计4.1 产品设计方案及产量产品名称年产量/t班次/年班产量/t1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月凝固型酸奶草莓酸奶1200 2504.8菠萝酸奶8001256.4搅拌型酸奶香蕉酸奶15002755.4木瓜酸奶20004005饮用型酸奶苹果酸奶22004005.5

14、红枣酸奶23004255.4全年总产量/t100004.2工艺流程4.2.1凝固型酸奶的生产工艺原料乳粉 检验 还原 标准化 过滤 预热（5060）均质3s5s） 冷却（4345） 接种（接种量2%5%） 灌装 发酵（4243、2.5h4h） 冷却 冷藏后熟（27） 成品。4.2.2搅拌型酸奶的生产工艺原料乳粉 检验 乳粉还原（奶粉复原装置） 标准化 鲜奶暂储 原辅料混配（高速搅拌缸） 料液预热（板式杀菌机） 料液均质（高压均质机） 巴氏杀菌（管式杀菌机） 料液保温杀菌（保温杀菌管） 料液冷却（板式热交换器） 菌种投入（酸奶发酵罐） 保温培养（酸奶发酵罐） 发酵终止（酸奶发酵罐） 半成品冷却

15、暂存 无菌混料（半成品储罐） 产品包装（果料） 成品冷储（浅冷库房）。4.3 生产工艺过程中的要求及注意事项注意：杀菌过程中发酵设备的管道中残留有化学物质，微生物或发酵设备管道中过热均会影响发酵过程的顺利进行和酸乳产品的质量。 酸奶质量上出现的问题与某些工艺环节控制不当有关。以下主要从原料乳、杀菌和发酵等几个方面进行探讨,通过改善加工工艺条件来提高酸奶的品质。4.3.1 对原料乳的质量要求 原料乳是生产的第一要素。只有优质的原料作保证,与先进的加工工艺及设备相结合，才能确保生产出高品质的产品。生产酸奶用的原料乳品质比一般 乳制品加工的原料乳要求高,除按规定验收合格外，还必须满足以下： 要求：总

16、乳固体不低于 11.5%，其中非脂乳固体不低于 8.5%，否则将会影响发酵时蛋白质的凝胶作用，直接决定酸奶的凝固状态。不得使用含有抗生素或残留有等效杀菌剂的奶。一般乳牛注射抗生素后 4d内所产的乳不得使用，因为常用的发酵剂菌种对于抗生素、残留杀菌剂以及清洗剂非常敏感,它们将直接影响到发酵剂的活力，致使奶液不凝固或酸度低。牛奶中抗生素残留量越高，发酵酸度就越低，也就越不易凝结。因此，用于生产酸奶的原料生奶要经过严格的抗生素试验和酸奶小样的发酵试验，从而保证不合格的生奶不进入生产流程。患有乳房炎的牛乳不得使用，否则会影响酸乳的风味和蛋白质的凝胶力。用于制作酸奶的鲜牛奶含菌数应不大于5.010个 /

17、mL，经灭菌消毒后的细菌总数应不大于3.010个/mL。 (2) 原料乳的标准化 根据所需酸奶成品质量的要求,对乳的化学组成进行改善,从而使可能存在的不足得以校正,保证各批次的产品质量稳定一致。一般情况下,乳固体为 12%的原料乳可以生产出品质较好的酸奶。 (3) 加糖量对酸奶质量的影响 我国生产的酸奶一般都是加糖型酸奶，原料乳的加糖量为 8%这样的酸奶比较适口。加糖的目的是将酸奶制作成一种甜中有酸、酸中带甜的产品，以适应消费者的口味，同时还可提高酸奶的黏度，有利于酸奶的凝固。酸奶中蔗糖的添加量一般应低于12%，蔗糖浓度过高，会对乳酸菌产生抑制作用。 (4) 杀菌温度的控制 制作酸奶要求除达到

18、一般的杀菌目的，为酸奶发酵剂创造一个含菌少、有利于培养的环境条件外，同时要求使全部的乳清蛋白变性，提高奶液中蛋白质的水合能力，以获得硬度和稳定性良好、乳清析出少的酸奶。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。 (5) 发酵剂菌种构成对酸奶质量的影响 保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌共存时，利用共生作用可以使发酵产酸作用大大加快。但由于所选择的菌株不同或混合比例的不同，而表现出酸奶的产酸强度与酸化能力有显著的差异。影响球菌和杆菌比例的因素之一是培养温度，在 40培养时，球菌和杆菌的比例大约为 41，而在4

19、4时约为 12。因此在酸奶生产中，以 2%3%的接种量和 3h5h的培养时间，达到球菌与杆菌的比例为 11，此条件最适宜接种和培养，其发酵温度为 43。 (6) 发酵剂的添加量对酸奶质量的影响 在发酵剂菌种活力良好的情况下，通常采用的接种量为1%4%，最适接种量为 2%。若接种量过大 (如5%)，则产酸过快，反而易造成凝乳中蛋白质脱水收缩现象，使乳清析出较多。 (7) 发酵温度与发酵时间对酸奶质量的影响 发酵温度与时间对乳酸菌的增殖与产酸影响极为重要。生产实践表明，如果发酵时间过短，则酸奶组织柔嫩，风味差；如果发酵时间过长，造成酸度高，乳清过量析出，风味也不佳。通常所说的发酵温度范围是4245

20、，发酵时间为3h5h，在实际生产中，取中间值较为理想。(8) 冷却速度与贮存温度对酸奶质量的影响 发酵是生产酸奶的重要工序之一，而发酵终点的确定是其关键技术。五、关键点控制（HACCP）在产品生产中的应用5.1关于HACCP危害分析及关键控制点（HACCP，Hazard Analysis and Critical Control Point）是上个世纪六十年代诞生于美国的一种食品安全危害过程控制的理论，其特点是通过危害分析来确定食品加工过程中的物理、化学和生物危害，对食品生产过程进行全程控制，预先采取措施，最大限度的减少食品安全危害发生的风险，摒弃了依靠终产品检验的安全控制模式，是一种科学性强

21、、经济且有效的食品安全控制方法。目前，许多乳制品生产消费大国都将HACCP引入到乳制品行业中，也成为了乳制品贸易中不可或缺的环节。由于在我国传统的饮食结构中乳制品地位一直不高，消费量相对较低，所以长期以来我国的乳业发展都处于较为落后的地位。人均乳制品消费量不足世界平均水平的15，大型乳业集团较少，大部分为日处理能力在百吨以下的小型企业。这使得在我国乳制品行业中推广先进的食品安全管理体制具有一定的难度。为了提高企业的市场竞争能力，提升企业在国际贸易中的形象，国内乳品行业已经开始利用包括HACCP在内的国际先进食品安全控制体系提高企业的产品质量。同时，随着我国乳制品消费量的大幅提高，以及许多无乳制

22、品加工经验的企业介入乳品业，使得我国政府开始认识到规范乳制品市场的重要性。而发达国家运用HACCP体系提高食品安全的经验也促使我国政府坚定在乳制品行业中广泛推广HACCP的决心。2002年我国卫生部继食品企业HACCP实施指南之后，又下达了包括液态乳制品HACCP实施指南在内的三类产品的征询草案。2002年上半年，上海市卫生行政部门起草制定了上海市食品安全管理HACCP实施纲要和食品安全管理HACCP实施总指南，并初步制定了乳制品、肉制品、速冻食品、糕点、饮料等10余种产品的HACCP应用模式。5.2 HACCP的步骤成立小组 小组人员的确定和分工产品质量分析 产品各项质量标准的描述生产流程图

23、 从原料到终端产品的生产链危害分析 分析与原料、加工、贮存、运销及消费的有关生物、化学和物理危害的因素，分析危险CCPS 的识别 在每个CCP 建立限值监测 确定取样计划、试验方法、标准、人员、责任、记录和纠偏行动验证 审核现有的方法、CCPS、监测系统， 建立HACCP 的步骤5.3 危害因素对灭菌乳制品卫生质量构成的危害主要有3 种。5.3.1微生物危害：致病微生物及其毒素，如金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、李斯特氏菌污染等。5.3.2 化学性危害：如抗生素、农药残留，重金属、亚硝酸盐、硝酸盐残留，蛋白质变性等。5.3.3 物理性危害：杂草、牛毛、乳块、碎屑等。危害分析过程，主要是收集和确定有关

24、的危害以及导致危害产生和存在的条件，评估危害的严重性和危险性，判定危害的性质、程度和对人体健康的潜在性影响，以确定哪些危害对灭菌乳的安全是最重要的，即识别危害、确认危害的显著性，确定采取的预防控制措施。根据灭菌乳的生产工艺流程图，分别对原料的验收、辅料、调配等14个环节分别进行细致的危害分析，并对各种危害的显著性进行评估。5.4 酸奶加工全过程的危害分析5.4.1 原料 酸奶生产的主要原料是优质新鲜牛奶或奶粉，牛奶或奶粉的优劣直接影响酸奶产品的质量。分析危害要因素有：抗生素残留、新鲜度、干物质含量、掺假、致病菌、杂菌、酵母菌、芽胞等。5.4.2 辅料 水、蔗糖、添加剂是酸奶生产的辅料，辅料的优

25、劣也直接影响酸奶产品的质量。如：加糖既可使产品具有一定的甜度，改善风味，又可提高粘度，也有利于酸奶的凝固。分析危害主要因素有：水的硬度，微生物和重金属污染，糖的等级和质量，果料的标准。如：是否含有一定数量的酵母菌，未经杀菌而加入发酵奶中，即成为污染该酸奶的主要来源。5. 4.3 调配 调配工序中包括称料、拌料、配料，这些是酸奶生产的关键步骤，也直接影响酸奶产品的质量。分析危害主要因素有：称料、配料不准确，拌料不均匀，加料不精细，操作过程中温度、时间控制不好，配液在机器中停留或保存的时间过长。5. 4.4 均质 经均质处理可防止脂肪上浮，形成均匀的组织状态，增大酸奶的粘度，抑制乳清分离，提高酸奶

26、细腻滑润的口感及稳定性，获得柔和的适口感。分析危害主要因素有：均质的压力，料液的温度，均质过程中是否断料。5.4.5 杀菌杀菌除了热处理外，还有钝化酶类，调节粘度的作用。分析危害主要因素有：杀菌温度及时间不到位，造成灭菌不彻底，对乳酸菌的正常发酵构成危害。5.4.6 冷却生产酸奶的牛奶热处理后必须快速冷却到4044。任何延误都会增加污染机会和不良的细菌产生田。5.4.7 菌种制作、保存 菌种制作保存是一道关键工序，是酸奶生产中的关键步骤，也直接影响酸奶产品的质量。菌种达不到要求会使酸奶凝固不好，乳清析出过多，产生气泡和异味或不凝固等。分析危害主要因素有：菌种不纯，菌种活力不够，菌种制作中杂菌污

27、染，噬菌体的产生和存在，菌种老化，菌种变异，菌种死亡。5.4.8 接种接种过程中要特别注意发酵剂中保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌的混合比例同时发酵剂加入量应符合规定要求活化菌种活力要高。在该过程中, 所添加的各种营养强化剂、风味改良剂，稳定剂以及所用器具等如果受到污染都会使学生奶产品的最终卫生质量下降。5.4.9 发酵 发酵过程中对于发酵温度及时间的控制要按规定执行依据发酵终点判断的4个条件判断发酵终点避免酸度不够或过多。5.4.10 搅拌发酵完成的酸牛乳在冷却到25以前应尽量减少搅拌，以保持结构的完整性，最好通过一个片式热交换器在尽可能短的时间将酸牛乳冷却至25或者更低。5. 4.11 分装、包

28、装、包装材料 生产卫生条件差，会使酸奶生长霉菌、酵母或芽胞杆菌而使其变质，严重时可出现胀气鼓盖，这样的酸奶不能食用；包装材料在生产、运输、储存的过程中都可能被污染，如不经消毒就使用会导致酸奶污染。分析危害主要因素有：瓶盖、袋封和罐盖的密封性能差，为了避免产品的后污染，对灌装管道和包装环境的卫生控制是相当重要的，要定期对灌装管道和包装环境进行微生物检测，控制污染源。5. 4.12 冷却、冷藏和后熟 终止发酵后或搅拌分装结束立即进行冷却，其目的是抑制乳酸菌的生长，降低酶的活性，防止产酸过度，使酸奶逐渐凝固，并还能降低和稳定脂肪上浮和乳清析出的速度。一般冷却到10 左右即可转入冷库冷藏，进行后熟。一

29、般后熟期为12 24 h，冷藏温度一般为2 5 ，因为酸奶香味物质的形成是在酸奶发酵之后，所以，后熟也是酸奶生产中的必要工序，否则，酸奶不具有良好的风味。此外，在产品出厂至消费者饮用前必须保持在要求的冷链条件下。分析危害主要因素有：过高温度的冷却，会导致酸奶过度发酵，从而造成酸奶酸度过高，风味不佳。245.4.13 环境卫生管理 其中心任务是搞好环境和工作现场的卫生，严密防止微生物污染。要搞好这个中心任务，必须按照GMP 进行管理。GMP 涉及了对厂区、车间、库房、实验室等一切与酸奶生产相关区域内的设施、行为的规范要求。实行GMP 可以有效地保证产品是在一个洁净的环境下进行生产、包装、处理的，

30、并且可以有效地帮助确认产品是否符合出厂要求。但是GMP 的顺利实行常常与工作人员的思想观念相联系，即每个涉及酸奶的工作人员工作时每个动作、想法都将可能极大地影响到最终产品的质量。分析环境卫生可能造成危害的主要因素有：生产不规范，环境温度高，卫生条件差，致使酵母菌和霉菌大量繁殖，而使孢子漂浮于空气中，造成对空气的污染，最终导致对酸奶的污染。5. 4.14 加工设备和加工设备的清洗 加工设备包括配料罐、发酵罐、搅拌机、灌装机及管道等。设备的性能及其维修保养状况以及配套设备的安全程度，都直接影响着产品的质量。机械化程度低的生产设备，卫生条件很差，效率不高，产品粗制滥造，谈不上生产优质价廉的产品。员工操作的熟练程度及专业设备维修保养水平和能力的提高，是搞好产品质量的重要条件，设备带病运转，不能及时发现和排除故障，就会影响产品的质量，增加废品。要及时洗净设备及管道内残留配液，及时清洁工作现场，确保工作现场干净整洁，无积水。分析