食品工艺学设计(2).doc

武汉工业学院食品工艺设计课程设计说明书设计题目：20T/班凝固型酸奶车间工艺流程设计 姓 名 学 号 090107705 院 (系) 食 品 学 院 专 业 食品工艺 指导教师 2012年 06 月 18日食品工艺学课程设计任务书班级：食工094姓名：吴吉新指导教师：胡秋林一、课题名称：20T/班凝固型酸奶车间工艺流程设计二、设计依据：（一） 生产规模： 20T/班凝固型酸奶。（二） 原料情况：鲜奶，水分含量以87%计,其它辅料自选取。（三） 产品质量指标： 质量应符合国家标准。三、设计内容：（一）工艺流程图图纸一份（CAD或手绘）。（二）设计说明书一份（打印稿），内容包括：前言、基本原理、流程确定的依据、主要原辅料计算、主要设备原理、结论、参考文献等。四、交稿时间：所有任务于2011.6.26完成。目录设计任务书1摘要3第1章 凝固型酸奶的生产工艺41.1工艺流程及说明41.2工序说明41.2.1原料乳的质量要求51.2.2 标准化51.2.3 配料61.2.4均质61.2.5杀菌剂冷却61.2.6接种71.2.7灌装71.2.8发酵71.2.9冷却71.2.10冷藏后熟81.2.11成品出厂8第2章 工艺计算82.1 物料衡算82.2原料乳及成品乳的成分要求82.3原料乳标准化计算92.4车间物料平衡计算112.5原材料的耗算12第3章 主要设备123.1 片式换热器123.2均质机 12结论 14参考文献14附录14摘 要 酸奶一般指酸牛奶,它是以新鲜的牛奶为原料，经过巴氏杀菌后再向牛奶中添加有益菌（发酵剂），经发酵后，再冷却灌装的一种牛奶制品。目前市场上酸奶制品多以凝固型、搅拌型和添加各种果汁果酱等辅料的果味型为多。酸奶不但保留了牛奶的所有优点，而且某些方面经加工过程还扬长避短，成为更加适合于人类的营养保健品。面粉经发酵制成馒头就容易消化吸收，牛奶发酵制成酸奶也有同样效果，发酵过程使奶中糖、蛋白质有2O左右被分解成为小的分子（如半乳糖和乳酸、小的肽链和氨基酸等）。奶中脂肪含量一般是3-5。经发酵后，乳中的脂肪酸可比原料奶增加2倍。这些变化使酸奶更易消化和吸收，各种营养素的利用率得以提高。酸奶由纯牛奶发酵而成，除保留了鲜牛奶的全部营养成分外，在发酵过程中乳酸菌还可产生人体营养所必须的多种维生素，如VB1、VB2、VB6、VB12等。特别是对乳糖消化不良的人群，吃酸奶也不会发生腹胀、气多或腹泻现象。鲜奶中钙含量丰富，经发酵后，钙等矿物质都不发生变化，但发酵后产生的乳酸，可有效地提高钙、磷在人体中的利用率，所以酸奶中的钙磷更容易被人体吸收。酸奶还是钙的良好来源 虽然说酸奶的营养成分取决于原料奶的来源和成分，但是一般说，酸奶比原料奶的成分都有所提高，一方面因为原料质量的要求高，另一方面因为有些酸奶制作中加入少量奶粉。所以一般来讲，饮用一杯15O克的酸奶，可以满足10岁以下儿童所需的一大钙量的13、成人钙量的15。益生菌是指有益于人类的生命和健康的一类肠道生理细菌，如双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌等乳酸菌。目前市面上各种酸奶制品品种繁多，有凝固型的、搅拌型的，还有加入不同的果汁、酸甜可口、适应各人不同口味的果汁型酸奶。不管是何种酸奶，其共同的特点都是含有乳酸菌。这些乳酸菌在人体的肠道内繁殖时会分泌对人体健康有益的物质，因此酸奶对人体有较多的好处。第一章 凝固型酸乳的生产工艺1.1工艺流程及说明原料乳净乳标准化（按要求进行脂肪标准化）配料（添加稳定剂、糖等）预热（5060）均质（15.020.0MPa）杀菌（9095/510min;118120/35s）冷却（至4345）乳酸菌培养物母发酵剂生产发酵剂接种（接种量2%5%） 灌装到零售容器中发酵（4243，2.54h） 冷却 冷藏后熟 成品 流程说明:牛乳在进入生产线之前，脂肪含量已经标准化，从平衡灌1出来，牛乳被泵到交换器2进行第一次热回收并预热至70左右，然后在第二阶段加热至90。从热交换器中出来的热牛乳送到真空浓缩罐3，在此，牛乳中有10%20%的水分蒸发，蒸发比例根据牛乳中所需要的干物质含量确定。蒸发后，牛乳被送到均质机4，均质压力为2025MPa；经过均质的牛乳回流到热交换器2位热回收段，再加热到9095，然后牛乳进入保持段，保温5min。杀菌后的牛乳要进行冷却。首先在热回收段，然后用水冷却至所需接种温度（4045），进入贮存罐（缓冲罐）7。从缓冲罐出来的牛乳与从计量泵出来的发酵剂混合后一起进入包装机10灌装；香精可以在牛乳罐装以前连续地按比例加入。如果需要添加带颗粒的果料或添加剂，应该在灌装接种的牛乳以前先定量地加到包装容器中。灌装后，产品装入箱中，然后运到发酵室11中进行发酵，发酵结束后进入冷却室冷却到5，然后运送到冷藏库完成后熟过程。1.2、工序说明1.2.1 原料乳的质量要求原料乳的质量比一般乳制品原料乳要求高，要选用符合质量要求的新鲜乳、脱脂乳或再制乳为原料，牛乳不得含有抗生素、噬菌体、CIP清洗剂残留物或杀菌剂。用于制作发酵剂的乳和生产酸乳的原料乳必须是高质量的，要求酸度在18T以下，杂菌数不高于500 000cfuml。，乳中全乳固体不得低于11.5。因此，乳品厂用于制作酸乳的原料乳要经过选择，并对原料乳进行认知的检验。1.2.2标准化根据FAO/WHO准则，牛乳的脂肪和干物质含量都需要标准化。基本原则如下：1.2.2.1 脂肪酸乳的含脂率范围可以在010%的范围内，而0.53.5%的含脂率是最常见的，根据FAO/WHO的要求：（1） 普通酸乳最小含脂率3%（2） 部分脱脂酸乳最大含脂率0.5%；（3） 脱脂酸乳最大含脂率0.5%。1.2.2.2 干物质根据FAO/WHO准则，要求最小非脂乳固体含量为8.2%。总干物质的增加，尤其是蛋白质和乳清蛋白比例的增加，将使酸乳凝固得更结实，乳清也不易析出。对干物质的标准化最常用的方法是：（1） 蒸发(经常蒸发掉占牛乳体积的10%20%水分)（2） 添加脱脂奶粉，通常为3%以上；（3） 添加炼乳；（4） 添加脱脂乳的超滤剩余物1.2.3 配料配料的选择和要求：选择符合质量标准的各种原辅料:牛乳、乳粉、砂糖和稳定剂等。乳粉、砂糖混合后加5060温水溶解。琼脂、明胶等稳定剂可与少量糖混合后加水加热溶解充分后添加。1.2.4均质均质的目的是：防止脂肪上浮,使脂肪微粒化，改善口感。一般采用高压均质机。均质工艺条件：均质前，应先将混合料预热至5060,均质压力为9.8124.5MPa.1.2.5杀菌及冷却 鲜乳处理过程中往往受许多微生物的污染 (其中80为乳酸菌)，因此，当利用牛乳生产消毒牛乳时，为了提高乳在贮存和运输中的稳定性、避免酸败、防止微生物传播造成危害，最简单而有效的方法就是利用加热进行杀菌或灭菌处理。杀菌的目的有以下几点：杀灭原料乳中的微生物，特别是致病菌；形成乳酸菌生长促进物质，破坏乳中存在的阻碍乳酸菌生长的物质；除去原料乳中的氧，降低氧化还原反应，明显促进乳酸菌的生长；由于蛋白质的变性，改善了牛乳的硬度与组织；对防止乳清分离有效。 采用9095、5min杀菌条件效果最好，因为在这样的条件下乳清蛋白变性70%80%，尤其是主要的乳清蛋白-乳球蛋白会与酪蛋白相互作用，使酸乳成为一个稳定的凝固体。1.2.6接种接种前应将发酵剂充分搅拌，使凝乳完全破坏。接种是造成酸乳受微生物的主要环节之一，因此应严格注意操作卫生，防止霉菌、酵母、细菌、噬菌体和其他有害微生物的污染，特别是在不采用发酵剂自动接种设备的情况下更是如此；发酵剂加入后，要充分搅拌10min，使菌体能与杀菌冷却后的牛乳完全混匀。还要注意保持乳温，特别是对非连续发酵灌装工艺或采用效率较低的灌装手段时。因灌装时间较长，保温就更为重要。发酵剂的用量主要根据发酵剂的活力而定。一般生产发酵剂其产酸活力在0.7%1.0%，接种量应为2%4%。1.2.7灌装接种后经充分搅拌的牛乳应立即连续地灌装到零售容器中。零售容器主要有玻璃瓶、塑杯和纸盒。玻璃瓶的主要特点是能很好的保持酸乳的组织状态，容器没有有害的浸出物质，但运输比较沉重，回收、清洗、消毒麻烦。而塑杯和纸盒虽然不存在上述的缺点，但在凝固型酸乳“保形”方面不如玻璃瓶。1.2.8 发酵灌装结束后，运到发酵室进行发酵。温度一般在4243，时间一般在2.54h。发酵终点的判断非常重要，是制作凝固性酸乳的关键技术之一，一般发酵终点应依据如下条件来辨析：（1）滴定酸度达到80T以上。但酸度的高低还取决于当地消费者的喜好，在实际生产中，发酵时间确定还应考虑冷却有一个过程，在此过程中，酸乳的酸度还会继续上升。（2）pH低于4.6。（3）表面有少量水痕。发酵过程中应注意避免震动，否则会影响其组织状态；发酵温度应恒定，避免忽高忽低；掌握好发酵时间，防止酸度不够或过度以及乳清析出。1.2.9 冷却冷却的目的是为了终止发酵过程，迅速而有效地抑制酸乳中乳酸菌的生长，是酸乳的特征（质地、口味、酸度等）达到所设定的要求。1.2.10 冷藏后熟冷藏温度一般是27，冷藏课促进香味物质产生，改善酸乳硬度。香味物质的高峰期一般是在酸乳终止发酵后第4h，而有人研究的结果时间更长，特别是形成酸乳特征风味是多种风味物质相平衡的结果，一般是1214h完成，这段时间就是后熟期。因此，发酵凝固后，必须在4左右贮藏24h再出售，一般最长冷藏期为1星期。1.2.11 成品出厂凝固型酸奶成品呈现出胶体状，白色不透明，组织光滑柔软，有独特的发酵乳香味，酸甜适度。第二章工艺计算2.1、物料衡算物料衡算包括产品的原辅料和包装材料的计算。通过物料衡算，可以确定各种主要物料的采购运输和仓库储存量，并为生产过程中所需的设备和劳动力定员的需要量提供计算依据。计算物料时，必须使原、辅料的质量和经过加工处理后所得成品箱损耗量相平衡。加工过程中投入的辅助料安正值计算，加工过程中的物料损失，以负值计入。这样，可以计算出原料和辅料的消耗定额，为下一步设备选型等提供依据。2.2 原料乳及成品乳的成分要求原料乳及成品乳的成分要求见下表： 单位：%水 脂肪 非脂乳固体 蛋白质 糖原料乳 87 2.8 7.6 2.6酸乳 2.5 6.5 2.3 7.0本设计酸乳成分要求参照GB2746-1999，酸乳是以鲜乳为原料，加糖、稳定剂发酵而成的，则鲜乳经配料、预热、均质、杀菌、发酵而成的。发酵后的酸乳应达到全脂酸乳的国家标准，原酸乳的标准化即是以此为基础的。考虑到市场上酸乳产品的口感及组织状态的特点，本设计将酸乳的蛋白质含量定位为2.5%，脂肪定为2.7%，非脂乳固体为7%，则原料乳占终产品的85%，酸乳中糖7%，水（包括稳定剂）8%。2.3原料乳标准化计算原料乳的R0=2.8/7.6=0.368标准化乳的R=2.7/7.0=0.386因为R0R,原料乳中的脂肪含量偏低，必须向原料乳中添加脂肪。本设计采用从原料乳中取一部分进行脱脂，把取得的稀奶油加到剩余的原料乳中。2.3.1、稀奶油及脱脂乳成分的假定假定脱脂乳中脂肪的含量F2=0.2%稀奶油中脂肪的含量 F1=40%稀奶油中非脂乳固体的含量为（假定原料乳与稀奶油和脱脂乳中，非脂乳固体和无脂乳之比不变，即有公式：S0/(100-F0)= S1/(100-F1)= S2/(100-F2)S1=S0(100-F1)/(100-F0)=7.6%*(100-40)/(100-2.8)=4.69%2.3.2 每t原料乳中应加的稀奶油量（K40）R=（1000*F0+K40*F1）/(1000*S0+K40*S1)=(1000*2.8%+K40*40%)/(1000*7.6%+K40*4.69%)=0.386 计算得 ： K40=3.342kg2.3.4 得到3.342kg稀奶油的同时得到的脱脂乳的量（K0.2）F0=（K40*40%+K0.2*0.2%）/(K40+K0.2)=（3.342*40%+K0.2*0.2%）/(3.342+K0.2)=2.8%计算得：K0.2=41.441kg2.3.4 每t原料乳进行标准化应进行脱脂的原乳量（M）M=K40+K0.2=3.342+41.441=44.783kg故每1044.783kg原料乳可得到标准化乳1003.342kg及41.441kg的脱脂乳。2.3.5标准乳的成分F标=（1000*F0+K40*F1）/(1000+K40)=（1000*2.8%+3.342*40%）/(1000+3.342)=2.924%S标=（1000*S0+K40*S1）/(1000+K40)=(1000*2.8%+3.342*4.69%)/(1000+3.342)=2.806%2.3.6当总原料乳量为1t时可得到的标准化乳（M1）M1=1000*1003.342/1044.783=960.335kg用于分离稀奶油的原料乳 ：M2=44.783*1000/1044.783=42.86kg得到的稀奶油的量： M3=3.342*41.441/44.783=3.093kg得到脱脂乳的量： M4=41.441*42.86/44.783=39.662kg2.4车间物料平衡计算2.4.1原料乳的物料衡算本设计要求20t/班,这里以，每天2班计，即日产40t凝固型酸乳，需原料乳 40*85%=34t。考虑到各工序的物料损耗，故每日原料处理量需大于34t。先假设为At。1） At原料乳经分离、标准化后得到的稀奶油为3.093Akg,脱脂乳为39.662Akg；标准化乳为960.335A kg。2） 乳液经粗滤、脱气、净化及标准化等工序后，物料损耗以0.5%计，则 M5=960.335*（1-0.5%）=955.533Akg3） 预热杀菌、均质、95/5min杀菌等阶段的物料损耗以0.15%计，则M6=955.533*（1-0.15%）=954.100Akg4) 发酵损耗按0.1%计，则M7=954.100*（1-0.1%）=953.146Akg5) 灌装按0.1%计，则 M8=953.146*（1-0.1%）=952.193Akg6）酸乳成品率对原料乳：952.193A/1000A=95.22% 对标准化乳：952.193A/960.335A=99.15% 7）包装 凝固性酸奶日产40t，折算成体积为：40000kg/1.03kg/L=38835.0L聚乙烯塑料瓶：每瓶250ml=0.25L,则日产：38835.0L/0.25L=155340瓶。每框按32瓶计，则每天的框数为：155340/32=4854箱2.5原辅材料的耗算凝固性酸奶生产线所用原辅材料耗算如下表所示：名称 规格 单位 单位产量的消耗 日耗量 备注原料乳 GB6914 kg/t 850kg 34t稳定剂 食用级 kg/t 5kg 0.2t 白糖 一级 kg/t 70kg 2.8t 塑瓶 250ml/t 3885瓶 15.534万瓶 （损耗2%计算，塑料框 32瓶/个 121个 4854个 每天40t。）第三章 主要设备3.1片式热交换器 一般中、大型乳品厂多采用片式热交换器来冷却鲜乳。片式热交换器克服了表面冷却器因乳液暴露在空气中易于污染的缺点，鲜乳一薄膜形式进行热交换，提高了热交换率，用冷盐水作冷却介质时，可使乳温迅速降到4左右。3.2均质机 消毒奶生产中均质是将乳中脂肪球在强力的机械作用下破碎成小的脂肪球。高速剪切使乳脂肪球破碎,破碎的脂肪球被脂肪球与乳液界面新形成的脂肪球膜包裹并分散于乳中。均质是由多个因素的协调作用而产生的。(1)乳液在均质机中流动产生剪切力。乳液流速达到200300m/s时，通过l00m的狭缝。脂肪球在加速过程中产生拉丝现象,并增大了脂肪球与接触面间的剪切力。(2)乳液高速搅拌,产生涡流更增强了剪切力,使乳脂肪球间挤压力度增大,以至于破碎。(3)由机械或液体流动产生的高频震动会产生空穴现象。这些震动波强度超过100MPa，能够破坏脂肪球。(4)设备中产生挤压，增大了剪切力，而且当乳以200300m/s高速离开均质阀进行喷射撞击时会产生垂直的界面。均质作用是由三个因素协调作用而产生的：鲜乳以高速通过均质头中的窄缝对脂肪球产生巨大的剪切力，此力使脂肪球变形、伸长和