植物蛋白饮料工艺设计.docx

1、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

2、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

3、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

4、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(513

5、3#)，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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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%，吐温一80 0.11% 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

11、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。

12、 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

13、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

14、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

15、: 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 0.52.5t，即 1.25t 辅料 由工艺配方，计算其班产所需各辅料用量: 蔗糖 3.85/0.9979%=347.6kg 蔗糖酯:3.9kg 单甘酯：9.7kg 吐温一 80：4.3kg CMC 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）：1

16、5528/24=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6

17、47 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:83.85=30.8t 生产车间每班耗汽量:6003.85=2310kg 生产车间每班耗电量:408=320kw 生活用水量： 生活每天最大用水量=（最大班人数70）/10008=3070/10008=16.8t 锅炉用水量=1.21.5锅炉蒸发量8=1.21.510008=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 48006=29k 全厂日用水量=工艺用水+锅炉用水+

18、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: 309/420:蒸汽 出口:50;安全阀:402;安装尺寸:165016502620;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

19、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 1 1 2 1 1 3.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500 kg /8 h =62.5kg/h(2)磨浆机500kg/8 h =62.5kg/h(3)卧式离心过滤机 3680kg/8 h=460kg/h(4)胶体磨3680kg/8 h=460kg/h(5)均质机3680kg/8 h=460kg/h(6)超高温瞬时杀菌机 3680kg/8 h=460kg/h(7)灌装机15528 罐/8 h =1941 罐/h=33 罐/min(8)封罐

20、机15528 罐/8 h =1941 罐/h=33 罐/min(9)压盖机15528 罐/8 h =1941 罐/h=33 罐/min(10)贴标机15528 罐/8 h =1941 罐/h=33 罐/min(11)装箱机647 只/8 h =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:290300540: 总重:52kg;(3)磨浆机规格型号:DM 一 Z160CB;安装尺寸:540414920; 生

21、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:9401165950;(5)化糖罐规格型号:600L;安装尺寸:950900;(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: :32mm，出口管径:径： 32mm: 外型尺寸:10003001000;(7)配料罐规格型号:CPG1

22、000;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: 12002160;（8）均质机规格型号：SLS200040/45额定流量 Q:2000L/h: 最大工作压力 36MPa；(9)储罐容量:1000L; 外型尺寸:12001300;(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:358017602470;(11) 低真空灌装机 规格型号:GCP-10:灌注头数:l2; 适用瓶高:140 一 320m

23、m 适用瓶径: 60-100mm; 整机功率:2.25kw ;外.型尺寸:10009851660mm;(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: 16301230; 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: 20mm- 100mm; 生产能力：80200 瓶/min； 标签规格，卷筒芯内径: 76mm;标签卷最大外径: 300mm; 标签宽度:20-200mm; 电源:220 伏; 外型尺

24、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 200200; 外型尺寸:600027002000:重量:2500kg;(16)连续喷淋式冷却机外型尺寸:350092OlO3O; 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

25、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:1960680880: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:320016002600；(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:30 250mm;动作气压:0.8MPa

26、;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 150O6O0l700；(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:320X320820；(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

27、。 4MPa;外形尺寸: 30075O(24)储水罐 规格型号:HTJ-1.5;材料 SVS304,储水量:1.5t:外型尺寸: 11002220.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 1600 3000500001900070001650070000/t）需要量（t） 0.40.090.001 0.0025 0.0003 0.0011 0,00

28、25.成本（t） 6402705047.52.118.15 175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

29、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=764315%=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

30、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。 . .