无糖凝固型酸奶生产线设计论文21140.doc

毕业生毕业设计 题 目: 2t/d 无糖凝固型酸奶生产线设计 摘 要 酸奶是指在添加乳粉的乳中加入保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌使乳酸发酵而制成的凝 乳状产品，成品中必须含有大量的、相应的活性微生物，其营养价值相对较高。无糖酸 奶并不是真正的无糖，而是在酸奶的制作过程中用不同的糖醇代替蔗糖制作出 无糖的酸奶，是低热量的酸奶。 本设计为年产 600t 乳制品厂设计，主要产品为无糖凝固型酸奶工厂占地为 30000，厂址选择在郑州郊区我，面向中原地区，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。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： 酸奶无糖节能 自动化 工厂设计 目 次 1 绪 论 4 2 厂址选择与工厂总平面设计 5 2.1 厂址选择 .5 2.2 总平面设计 .6 3 工程技术方案 6 3.1 产品质量标准 .6 3.2 感官指标 .6 3.3 理化指标 .7 3.4 细菌指标 7 3.5 微生物指标 7 3.6 生产工艺 .8 4 物料衡算与设备选型 9 4.1 物料衡算 .9 4.2 设备选型 .10 5 水耗量和能耗量计算 13 5.1 水耗量计算 .13 5.2 供电计算 13 6 工业化过程中应注意的问题 14 7 车间布置 14 7.1 车间布置的原则： .14 7.2 生产车间布置 .15 8 企业组织与劳动定员 15 8.1 企业组织 .15 8.2 劳动定员 .16 8.3 人员培训 .17 结 论 18 致 谢 19 参 考 文 献 20 1 绪 论 人们生活水平在不断提高，对饮食方面的需求和食品营养要求也不段提高， 膳食结构也在不段完善，乳制品逐渐成为人们生活中必不可少的一种食品，它 适合各类人群食用，特殊的风味爽滑的质感得到人们的喜爱。 普通酸奶里的甜味一般是在酸奶的制作过程中，通过加蔗糖来调节的。蔗 糖一般又称为砂糖，主要由甘蔗或甜菜块根精制而成。蔗糖作为甜味剂已有很 久的历史了。有资料表明，过多的摄入蔗糖，易患肥胖症、心血管、糖尿病等 疾病 【】 。本课题所研究的无糖酸奶并不是真正的无糖，是无糖食品中的一种， 是用糖醇代替蔗糖来制作食品。由于糖醇具有一定的甜度，有预防龋齿，还具 有食用后不消耗胰岛素的作用。本研究选择和利用合适的糖醇来代替蔗糖制作 适合于乳品行业大规模生产的无糖酸奶以适应特定消费者需求。 无糖食品按照国际惯例就是是不含蔗糖(甘蔗糖和甜菜糖)和淀粉糖(葡萄糖、 麦芽糖、果糖)的甜味食品，但无糖食品应含有食糖属性的食糖替代品 【】 。也就 是说，无糖食品应不含任何一种糖，即不含蔗糖、葡萄糖、麦芽糖、果糖等。 无糖食品实际上并不是真正的无糖，而是用一些低热量但有糖味的食糖替代品 代替。目前，我国已经批准列入食用卫生标准的食糖替代品只有麦芽糖醇、山 梨醇、木糖醇、乳糖醇。 无糖食品作为功能性食品最早在上世纪 30 年代便在糖果业中出现的，而在 80 年代之后已取代传统甜味料的无糖糖果已经正式成为国际市场的主流食品。 在美国、德国等发达国家，无糖食品已比较普遍，无糖食品甚至已经占到了食 品市场总量的 1/3，产品以防龋齿、降低胆固醇、预防糖尿病、减肥等低能量 的添加木糖醇和麦芽糖醇等甜味剂的食品为主。美国是世界上肥胖人口最多的 国家，约有 61%的成年人体重超标，美国人每年花在减肥上的费用至少有 300 亿美元，其中很大一部分是用于购买低热食品。而在我国，无糖食品进入市场 却只有 10 年时间。 目前国内对于无糖食品的开发仅处于起步阶段，我国无糖食品行业目前的 状况是企业数量多、规模偏小、设备陈旧、工艺落后，由此造成了市场竞争激 烈，产品质量良莠不齐，但随着人们对健康的关注，无糖食品必然会成为热门 的食品。在酸奶方面，无糖酸奶的研发更是有意义的。对于患糖尿病，肥胖症， 高血压等患者来说，加糖的酸奶美味可口，但又不能享受。因此随着人民生活 水平的不断提高，人们更加关注自己的健康，特别是对低糖低脂食品的需求越 来越大。于是近年来低热值食品的兴起促使人们开始寻求一种生产低热值酸奶 的方法。由于饮食结构的改变，得富贵病的患者越来越多。据有关资料统计， 至 2008 年糖尿病患者有 9240 万人，据 2010 年卫生部最新数据显示，中国现有 高血压患者 2 亿人，但高血压的知晓率仅为 30%，也就是说，有 1.4 亿国人不 知道自己患有高血压，并且肥胖病、心血管疾病、癌病、老年病的发病率逐年 上升。糖醇是属于非发酵性糖的甜味料，摄取后在人体内不会引起血糖值急剧 上升与胰岛素剧烈波动，可作为食糖禁忌者的无糖甜味剂。因此无糖酸奶的研 究在现在是很有意义和很有必要的。但要知道无糖食品并不能当成治疗糖尿病 等慢性病的“神丹妙药” ，因为其并不是真正的无糖还是有一定的热量产生的。 本设计的规模为生产 600 吨/年无糖酸奶。本着“技术先进，经济合理”的 指导思想，尽量实现自动化，且所有设备均购自国内。本生产线经过稍微调整， 就可适用于多种产品的生产。本设计的具体任务如下： (1) 设计说明书 1 份 (2) 总车间平面布置图 1 张 (3) 工艺流程图 1 张 (4) 车间立面图 1 张 2 厂址选择与工厂总平面设计 2.1 厂址选择 根据食品工厂建厂的一般要求，在选取厂址时应考虑以下几个方面： (1)原料：厂址应比较靠近原料产地，以减少损耗； (2)水源：厂址所在地必须有充足的水流； (3)动力：厂址应接近于燃料(高压电网)供应方便的地方； (4)劳动力资源：厂址应接近于城镇和居民居住点； (5)交通运输：应有便利的运输条件； (6)占地：少占或不占农田，少拆或不拆房屋； (7)面积外形：面积大小应能满足生产要求，并有发展余地，外形尽量简单 和紧凑； (8)地势：地势平坦，厂址标高应高出洪水位，以利排水； (9)地质：应有一定的地耐力，在地震区建厂，应有防震措施； (10)周围环境：应有良好的卫生环境，附近不得有有害气体，放射性粉尘 和其它扩散性污染物，厂址不得设在受污染河流的下段和传染病医院旁边； (11)其它：厂址的选择应征得城建，卫生防疫，环保，消防部门及其他有 关部门的同意。 2.2 总平面设计 在力求布置紧凑，节约用地，适当绿地，考虑发展留有余地，方便运输的 指导思想下，估计占地面积为 30000m2；其建筑面积为 8500m2，全厂建筑面积 占全厂总面积的 34.09%，符合工厂设计区建筑系数范围 25%50%，建筑绿化面 积约占全厂总地面积的 8%，常青树绿化为适宜，不栽种产生花絮，萌发种子和 特殊异味的花草树木，在工厂四周，应有一定距离的树木组成防护林带，起阻 挡风沙，净化空气，降低噪音的作用，厂区铺设水泥或沥青在主干路上。 3 工程技术方案 3.1 产品质量标准 无糖凝固型酸奶的质量标准主要如下 3.2 感官指标 色泽：色泽均匀一致，呈乳白色或捎带微黄色 气味：有乳酸菌发酵而成的清香、纯正的酸奶味。 组织形态：均匀细腻，无大块颗粒，无气泡，允许有少量黄色脂膜和少量乳清 析出；酸奶硬度呈蛋羹状，较坚硬，将酸奶瓶倒置，凝块也不破碎或不落下： 黏稠度适宜。 滋味：有纯正的酸牛奶味，酸度适宜且酸甜适口。 包装：内包装 pvc 袋是否破裂，封口是否完好，外包装纸箱是否坚固完整，标 记是否清楚，脱落。 3.3 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 3.4 细菌指标 采样方案 及限量（若非指定，均已 cfu/g 或 cfu/ml 表 示）项目 n c m m 检验方法 大肠菌群 5 2 1 5 gb 4789.3 平板计数法 金黄色葡萄球菌 5 0 0/25g(ml) - gb 4789.10 定性检验 沙门氏菌 5 0 0/25g(ml) - gb 4789.4 酵母 100 霉菌 30 gb 4789.15 样品的分析及处理按 gb 4789.1 和 gb 4789.18 执行 3.5 微生物指标 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 3.6 生产工艺 原料乳净化标准化配料（糖醇）、预热均质杀菌冷却接种 灌装发酵冷却藏、后熟 成品 3.6.1 原料 要求原料乳( 或乳粉) 色泽呈乳白色或微黄色, 气味芳香, 无异味。细菌 污染乳、含抗生素或含杀菌剂乳均不得使用, 总乳固体不低于11.5%,非脂乳固 体大于8%。将脱脂乳( 全脂乳) 用离心机净化, 如果用奶粉, 需将水和奶混合( 水温40 ) , 搅拌均匀后保持30 min, 可改进成品外观、口感和风味, 还能减 少杀菌过程中结垢 【18】 。 3.6.2 标准化 为了保证酸奶符合质量标准，需要抽样进行检验，使每批产品中总乳固体， 脂肪和蛋白质含量一致，不然则需要标准化，一般是通过添加原料组成，浓缩 原料乳或复原乳 【1】 。 3.6.3 配料、预热 将原料乳加热到45左右，再加入选定的糖醇和发酵剂 3.6.4 均质 均质处理可使原料充分混匀，有利于提高酸乳的稳定性和黏稠度，使酸乳 质地细腻，口感良好 【1】 。均质压力为1014mpa 3.6.5 杀菌、冷却 杀菌的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 化原料乳中对发酵菌有抑制作用的天然抑制物；使牛乳中的乳清蛋白变性，以 达到改善组织状态，提高黏稠度和防止成品中乳清析出的目的。杀菌条件一般 为：9095，5min 【1】 。 3.6.6 接种 杀菌后的乳应马上冷却到45左右，以便接种发酵剂，接种量根据菌种活 力，发酵方法，生产时间的安排和混合菌种配比而定。一般生产发酵剂，其产 酸活力在0.7%1.0%之间，此时接种量应为2%4%。加入的发酵剂应事先在无 菌操作的条件下搅拌成均匀细腻的状态，不应有大凝块，以免影响成品的质量。 发酵剂活力弱或接种量太少会造成酸乳的凝固性下降 【1】 。 3.6.7 灌装 可根据市场需要选择玻璃瓶或塑料杯等容器，在灌装前需对容器进行清洗 和蒸汽灭菌，对一些灌装容器上残留的洗涤剂（如氢氧化钠）和消毒剂（如氯 化物）需清洗干净，以免影响菌种活力，确保酸乳的正常发酵和凝固 【1】 。 3.6.8 发酵 用保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌的混合发酵剂时，温度保持在4142， 培养34h（2%4%的接种量） 【1】 。达到凝固状态时即可终止发酵。 3.6.9 冷藏，后熟 发酵好的凝固酸乳，应立即移入04的冷库中，迅速抑制乳酸菌的生长， 以免继续发酵而造成酸度升高。在冷藏期间，酸度仍会有所上升，同时风味成 分双乙酰含量会增加。实验表明冷藏24h，双乙酰含量达到最高，超过24h又会 减少。因此发酵凝固后需在04储藏24h。 4 物料衡算与设备选型 4.1 物料衡算 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 2 吨 每天产量 2 吨 每年产量 2300=600 吨 其中 200ml 杯装无糖凝固型酸奶 每天产量为 2t 每年产量为 2300=600t 4.11 原料乳消耗量 按损失为 1%计算，其中无糖凝固型酸奶鲜奶含量为 89%，得 无糖凝固型酸奶原料消耗定额 （t/t 产品）=（189%）/（1-1%）=0.90t 4.12 配料消耗量 无糖凝固型酸奶中的其它配料用量 每天木糖醇用量 2100013%=260kg 每年木糖醇用量 260300/1000=78t 每天发酵剂用量 210003%=60kg 每年发酵剂用量 60300/1000=18t 4.13 包装消耗量 按牛奶密度约为 1g/ml，所需包装按破损率 0.1%计算： 每天用 200ml 塑料杯数： 21000/0.2（1+0.1%）=10010 个 4.14 包装箱用量 200ml 塑料杯 24 杯/箱 每天需箱数 10010/24=418 个 4.2 设备选型 物料计算是设备选型依据，而设备选型则要符合工艺的要求。设备选型应 根据每一种品种单位时间产量的物料衡算情况和设备生产能力来确定设备所需 要的台数。选择设备时要注意四点： （1）根据每一品种单位时间(h 或 min)产量的物料平衡情况和设备生产能力 来确定所 需设备的台数。 （2）几个生产中的关键设备，除按实际生产能力所需台数的设备外，还应 考虑备用设备。 （3）以便后道工序的生产能力要略大于前道，不至于生产能力不够，导致 物料积 压。 （4）选择设备应考虑下列原则： 1 满足工艺要求，保证产品的质量和产量。 2 应选用较先进，机械化程度较高的设备。 3 运行费用低，水电汽消耗少。 4 操作清洗方便，耐用易维修，备品配件供应可靠，减轻工人劳动强度， 实施机械化和自动化方便。 5 结构紧凑，尽量采用经过实践考验证明确实性能优良的设备。 6 考虑生产波动与设备平衡，留有一定余量。 7 考虑设备故障及检修的备用。 设备规格型号见下表 （1）cip清洗 型号： ht-cip1 外形尺寸(mm)：(长宽高) 300014002000 配用功率(kw)： 2.2 技术参数： 10t/h (2)贮奶罐 型号： rzwg01-5000l 外形尺寸(mm)：(直径高) 1880（d）3250（h） 配用功率(kw)： 0.75 技术参数： 容量 5000l (3)净乳机 型号： nrsdh20 外形尺寸(mm)：(长宽高) 10006201400 配用功率(kw)： 5.5 技术参数： 2000l/h (4)配料罐 型号： bvc-5 外形尺寸(mm)：(直径高) 1880（d）3250（h） 配用功率(kw)： 1.5 技术参数： 容量 5000l (5)奶泵 型号： baw-3-16 配用功率(kw)： 0.75 技术参数： 3000kg/h (6)板式换热器 型号： bro.1 外形尺寸(mm)：(长宽高) 390320710 配用功率(kw)： 4 技术参数： 3000l/h (7)高压均质机 型号： gjj-1.5/2.5 外形尺寸(mm)：(长宽高) 11007701100 配用功率(kw)： 11 技术参数： 1500l/h (8)超高温瞬时杀菌机 型号： br26-put-sn-3t 外形尺寸(mm)：(长宽高) 180016002000 配用功率(kw)： 4 技术参数： 3000l/h (9)发酵罐 型号： twzj-0.3 外形尺寸(mm)：(直径高) 1880（d）3250（h） 配用功率(kw)： 2.2 技术参数： 5000l (10)发酵剂罐 型号： fds-1 外形尺寸(mm)：(直径高) 300（d）1000（h） 配用功率(kw)： 0.75 技术参数： 200l (11)无菌罐 型号： rzwg01-5000l 外形尺寸(mm)：(直径高) 1880（d）3250（h） 配用功率(kw)： 0.75 技术参数： 容量 5000l (12)无菌灌装机 型号： dxr-8000 外形尺寸(mm)：(长宽高) 510010001700 配用功率(kw)： 12 技术参数： 8000 杯/h (13)外包装线 外星尺寸(mm)：(长宽高) 500010001000 5 水耗量和能耗量计算 5.1 水耗量计算 （1）工艺加水量 m1= 7t/b=7t/d （2）清洗设备用水 m2 = 3 t/d （3）辅助用水 主要是冲洗生产车间、设备用水。 m3 =9 t/d 综上：总耗水量 w= m1+m2+ m3=19 t/d 5.2 供电计算 日光灯耗电量=1000/6.3w/=0.16kw 车间总耗电=2.2+11+0.75+9.6+44+8.8+1.5+6.75+12+3+2.2+0.16=120.78kw 依下表计算 设备 台数 每台功率/kw 合 计 cip 1 2.2 2.2 净乳机 1 5.5 5.5 贮奶罐 1 0.75 0.75 配料罐 2 1.5 3 超高温瞬时杀菌机 2 4.8 9.6 高压均质机 2 11 44 板式换热器 4 4 16 发酵罐 4 2.2 8.8 发酵剂罐 2 0.75 1.5 奶泵 7 0.75 5.25 杯装灌装机 2 12 24 无菌罐 2 0.75 1.5 6 工业化过程中应注意的问题 a. 发酵过程中应注意维持发酵温度和时间恒定,避免由于温度波动而引起成 品发酵的质量问题。 b. 尽量保持车间的干净卫生，避免可能的微生物污染。 c. 原料奶的来源要严格控制好，奶源要符合标准。 d. 要按时进行cip清洗。 7 车间布置 7.1 车间布置的原则： (1)最大限度地满足生产工艺要求，设备之间布置紧凑，要有一定的空间， 便于操作清洁、维修； (2)有效地利用车间的面积和空间； (3)了解其它专业布置的要求； (4)考虑到车间的卫生环境； (5)考虑车间在总平面上的位置，力求输送线路最短； (6)人流，货流不要交叉； (7)合理布置生活设施，有利于生产服务。 7.2 生产车间布置 设备采用平房布置，总车间面积 1296m2；总长度 72m，跨度 18m，厂房高度 6m；墙厚：外墙 37cm，内墙 24cm；窗户宽 4m，高 2.5m；相邻两窗户相隔 2m。 8 企业组织与劳动定员 8.1 企业组织 根据生产环境和管理的要求，本公司采用总经理负责制，由一名总经理和 三名副总经理组成领导班子，负责本公司的日常生活和经营管理工作。 本项目主要生产车间有：前处理车间，冻干车间，包装车间，锅炉房，机 修车间，原料及成品库等，并设有技术，质检，财务，供销等部门。 组织系统图如下： 总 经 理 副总经理 副总经理 供 财 事 生 质 技 销 务 务 产 检 术 部 部 部 部 部 部 8.2 劳动定员 8.2.1 工作制度 全年工作日 300 天，生产班次为一班，每班 8 小时 8.2.2 定员依据 a.根据设计的年生产能力； b.根据生产设备的选型和数量，自动化程度，工艺复杂程度及完成所需要 的人数； c.完成项目后生产管理及技术管理所需的管理人员； d.参照工厂管理制度和出勤情况。 8.2.3 劳动定员 劳动人员如下表 工种 班制 男 女 合计 收验奶 1 4 1 5 车间 1 8 8 16 包装间 1 4 8 12 维修机器 1 4 4 锅炉 1 1 1 2 配电室 1 2 2 水泵房 1 1 1 2 制冷 1 2 1 3 厂长 1 1 1 办公室 1 1 2 3 财务部 1 2 2 销售部 1 3 3 6 质检处 1 2 2 4 研发处 1 2 1 3 辅料库 1 2 2 成品库 1 2 2 警卫室 2 6 6 食堂 1 2 3 5 司机 1 2 2 8.3 人员培训 8.3.1 培养对象及要求 a.行政管理人员：具有一定的专业特长或具有一定的企业管理水平； b.技术工人： 要求具有较高的文化素质，经过专业技术培训，能独立操作； c.营销人员：有一定的食品专业知识和市场营销技能； d.一般工人：具有初中以上文化程度，经培训能熟练操作； e.凡与原料，半成品，成品接触的人员，身体健康，符合食品卫生管理要 求，以防患有传染病，带菌者污染产品。 8.3.2 培训方式 a.生产人员在投入生产前要进行短期培训，主要学习食品卫生法和生产操 作要领，减少生产过程的原料消耗，降低生产成本； b.锅炉房，化验室等对工作人员技术要求较高， 培训考核合格者方可上岗。 结 论 目前国内对于无糖食品的开发仅处于起步阶段，目前我国无糖食品行业的 状况是企业数量多、规模小、设备陈旧、工艺落后，由此造成了市场竞争激烈， 产品质量良莠不齐，但随着人们对健康的关注，无糖食品必然会成为市场上热 门的食品。 在酸奶方面， “无糖”概念的提出是必然的，无糖凝固型酸奶的研发更是有 意义的。对于患糖尿病，肥胖症，高血压等患者来说，加糖的酸奶美味可口， 但又不能享受。因此随着人民生活水平的不断提高，人们更加关注自己的健康， 特别是对低糖低脂类食品的需求越来越大。于是近年来低热值食品的兴起促使 人们开始寻求一种生产低热值酸奶的方法。由于饮食结构的改变，得富贵病的 患者是越来越多。据有关资料统计， 至 2008 年我国糖尿病患者有 9240 万人， 据 2010 年卫生部最新数据显示，中国现有高血压患者 2 亿人，但高血压的知晓 率仅为 30%，也就是说，有 1.4 亿国人不知道自己患有高血压，并且肥胖病、 心血管疾病、癌病、老年病的发病率逐年上升。糖醇是属于非发酵性糖的甜味 料，摄取后在人体内不会引起血糖值急剧上升与胰岛素剧烈波动，可作为食糖 禁忌者的无糖甜味剂。因此无糖凝固型酸奶的研究在现在是很有意义和很有必 要的。但是要知道无糖食品并不能当成治疗糖尿病等慢性病的“神丹妙药” ，因 为其并不是真正的无糖还是有一定的热量产生的。 国内厂家生产无糖凝固型酸奶这方面比较少，针对这种现象，本设计设计 了一个无糖凝固型酸奶生产工艺流程，主要生产无糖凝固型酸奶。本设计按照