酸奶生产技术及车间设计原理

湖南科技大学本科毕业设计 论文 湖南科技大学本科毕业设计 论文 200t d 凝固型酸奶生产车间的设计 系统阐述了酸奶生产技术及生产车间的设计 专业 作者 指导教师 摘要 本设计是为 200t d 凝固型酸奶生产车间的初步工艺设计 根据毕业设计大纲和设计任务要求 进行了酸奶 工艺流程的选择和论证 对整个工艺装置进行了物料衡算 热量衡算 水平衡计算和耗冷计算 对非标准设备进行了计 算和选型 同时对主要附属设备也进行了计算和选择 特别凸出了杀菌设备的计算和选型 关键词 酸奶 凝固型 工艺流程 杀菌 The 200 t d Concretion Type Sour Milk Produces Profession Biology engineering Author Zeng Xianying Supervisor Zhou Jianhong Abstract This design is the initial technological design of sour milk production car of the 200 ts d concretion type According to graduate design outline and design mission a request carried on a sour milk craft choice and argument of the process to the whole craft device carried on material calculate calories calculate water equilibrium calculation with consume a cold calculation to the not standard equipments carried on calculation and choose a type in the meantime to main subsidiary equipments also carry on calculation and choice specially to ferment equipments carry on calculation and choice Keywords Sour milk Concretion type Craft process Disinfect Ferment 湖南科技大学本科毕业设计 论文 湖南科技大学本科毕业设计 论文 前 言 毕业设计是普通高校本科教育的最后一个环节 也是必不可少的一个环节 是理论知识和实际 应用相结合的重要措施 本设计为 200t d 凝固型酸奶生产车间的设计 其生产方法是发酵法 参照 大量酸奶生产工艺和化工设计的有关资料 本设计分别对酸奶的各工艺作了详细阐述 并有详细的计算过程和原理介绍 大体包括两大部 分 设计说明书和图纸 设计说明书共有三个部分 第一部分 1 酸奶生产的各种工艺流程及相关 的特性 2 工艺设计原则 范围与依据 3 工艺流程的确定 第二部分 4 主要构筑物的设计计算 第三部分 5 主要设备一览表 6 工程概算及成本分析 运行管理等 7 主要参考文献 8 致谢 图 纸三张 1 高程布置及带控制点的工艺流程图 2 总工艺平面布置图 主要设备构筑图 在本次设计过程中 查阅了大量文献及资料 参考很多的设计和论文 最终根据自己的设计要 求定出了本设计内容 本设计以理论设计为依据 以实际生产为参考 力求接近实际 切合实际 由于本人水平有限 设计经验不足 设计中难免存在疏漏和不妥之处 敬请各位老师批评指正 设计人 2007 年 5 月 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 1 1 绪论 1 1 酸奶的发展及用途 酸奶历史悠久 它起源于保加利亚 是以各种乳品为原料 经乳酸菌发酵而成的产品 世界卫生组织和联合国粮农组织和的定义是 以鲜牛奶为原料 经过预处理然后接入纯粹培 养的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌作为发酵剂 并保温一定时间 因产生乳酸而使酪蛋白凝结的成 品称为酸奶 酸奶按形态分为 凝固型酸奶和搅拌型酸奶 按脂肪含量高低分为 高脂酸奶 全脂酸奶 低 脂酸奶和脱脂酸奶 按生产时所用原料的不同 酸奶可分为纯酸奶 调味酸奶 果料酸奶 酸奶是以鲜奶为原料 接种乳酸杆菌在一定条件下发酵而成的 酸奶经过发酵后 原有的乳糖 部分转变成乳酸 但仍保留有部分乳糖 所以形成特有的酸甜风味 不同品种可能发酵的程度不同 乳糖和乳酸的比例有一定差异 因而在口感上有的品种会稍甜一些 而有的品种会稍酸一些 但不 会是很甜 如果真是很甜 可能是添加了糖 固型酸奶是指乳酸发酵在零售容器中进行的酸乳制品 乳酸菌可以使蛋白质发生一定程度的降 解而形成预消化状态 并且能够抑制肠道内有害菌 解决乳糖不耐症 促进有益菌的活动 有抗癌作 用 因此 酸奶是一种深受广大群众喜爱的产品 然而 由于酸奶的加工对其原料和生产过程的控 制要求较为严格 若某些环节控制不当 将会出现一些质量问题 因此 充分了解影响酸奶品质的各 种因素 切实掌握生产设备的性能与加工工艺 就可设法避开不利因素 生产出高品质的酸奶制品 目前市面上有凝固型和搅拌型两种酸奶 后者因为在酸性环境下 蛋白质部分变性形成凝乳 前者在此基础上 还加了少量凝乳酶 促进蛋白质凝固 所以感官性状呈半凝胶型 两种类型的酸 奶与鲜奶的营养成分没有多大差异 但请注意 酸奶与市面上乳酸型的饮料不同 后者是在各种饮 料上添加一定量的酸味剂 使之呈一定的酸味 营养价值较低 目前 在我国市场上供应的酸奶多以牛奶加工而成 它保留了牛奶的原有的全部营养成分 经 过乳酸菌发酵 风味更是别具一格 在我国酸奶产品中 以全脂酸奶居多 脂香诱人而郁于鲜奶 也有特为脂肪不适症者加工的脱脂酸奶 酸奶对高血压 动脉硬化 老年骨质疏松 肿瘤病患者都有较好的防治作用 且对年老体弱者 也非常有益 口感老少皆宜 故已为广大百姓所接受 实际上 随着人民的生活水平不断提高 全 国的酸奶市场也在迅速扩大 以前酸奶消费多在大中城市 而现在 许多中小城市 乃至乡镇都出 现了酸奶 热 消费量呈逐年递增之势 酸奶是一种营养价值高的食品 健康人一天吃多少较合适没有严格限制 专家们认为 健康成 人每天喝不超过一千毫升都是可取的 一天之中任何时候想喝都可以喝 酸奶除了营养丰富外 还含有乳酸菌 所以具有保健作用 这些作用是 1 维护肠道菌群生态平衡 形成生物屏障 抑制有害菌对肠道的入侵 2 通过产生大量的短链脂肪酸促进肠道蠕动及菌体大量生长改变渗透压而防止便秘 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 2 3 酸奶含有多种酶 促进消化吸收 4 通过抑制腐生菌在肠道的生长 抑制了腐败所产生的毒素 使肝脏和大脑免受这些毒素的伤 害 防止衰老 5 通过抑制腐生菌和某些菌在肠道的生长 从而也抑制了这些菌所产生的致癌因子 达到防 癌的目的 6 提高人体免疫功能 乳酸菌可以产生一些增强免疫功能的物质 可以提高人体免疫 防止 疾病 1 2 酸奶发展前景 2000 年全国液态奶的销量为 190 万吨 其中 12 为酸奶 也就是 23 万吨 98 年全国人均酸奶消费量为 0 1 公斤 2000 年全国人均酸奶消费量为 0 18 公斤 远低于欧洲 人均 18 20 公斤的消费水平 行业预计酸奶增长量为每年递增 15 20 而实际增长远低于预测数据 在酸奶总体市场内 乐百氏 和 娃哈哈 总共占据 40 的份额 而 乐百氏 和 娃哈哈 的主力产品是 乳酸饮料 和 酸性乳饮料 因此说明酸奶销售中 乳酸饮料 和 酸性乳饮 料 占了相当大的比重 中国乳制品工业协会理事长宋昆冈 19 日说 乳业已成为中国现代化食品制造业之一 中国乳制 品产量和总产值在最近的 10 年内增长了 10 倍以上 但在总的消费量 品种结构和企业规模方面与 世界先进水平尚存在差距 宋昆冈说 去年中国乳制品产量达到 1204 4 万吨 与 1995 年相比增长了 10 5 倍 乳制品工业 总产值达 891 2 亿元 与 1995 年相比增长 10 6 倍 中国目前年人均奶类产品占有量达到 21 7 公斤 据介绍 近两年中国政府出台了一系列有利于乳业持续快速发展的政策 加快奶业发展列入了 国家 十一五 规划 这对以农业和畜牧业为基础的乳业具有深远影响 但与世界乳业先进水平相比 中国乳业还存在较明显的差距 宋昆冈说 一是在消费量上 国 际年人均奶类产品占有量已达 100 公斤以上 而中国还处在 21 7 公斤的水平 二是在品种结构上 国外除了液态奶作为大众消费的主要产品之外 干酪 奶油也是大宗产品 但在中国只有液态奶是 主要产品 干酪 奶油很少 三是企业规模也有差距 但近年来发展很快 一些大型企业的市场占 有量在显著提高 产品质量不断提升 奶牛分散饲养 集中挤奶 保证了原料奶的质量 由于中国乳业市场潜力巨大 中国已成为世界乳业发展最快的国家之一 在中国上海举行的第 27 届世界乳业大会中 国际乳联负责人在会前的发布会上说 中国乳业发展的前景令人羡慕 全球 乳品行业都在 追着中国市场 而发展 中国应更多地引入全球的资金和先进经验 全球乳业正进 入一个大发展的时期 行业结构 产品消费结构正在与人们的生活方式和消费方式一起变化 乳品 正在从传统类型向更为现代的营养型品种发展 自从著名学者前苏联科学家 Metchnikoff 于 1908 年提出酸奶长寿理论后 酸奶才逐渐被人们所 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 3 熟悉 随着研究的逐渐深入 1942 年欧洲 Donnon 家族开始酸奶商业化生产 1946 年成立 Donnon 公司并开始生产果料酸奶 果料酸奶的出现 改善了酸奶的口味 酸奶在世界各国得到了飞速发展 成为球最受消费者喜爱的食品之一 2 酸奶生产的各种工艺流程及相关特性 随着生活水平的提高 饮用酸奶的人群越来越多 尤其对新鲜酸奶的需求量越来越大 酸奶中 含有丰富的蛋白质 脂肪 糖类 各种维生素及钙磷铁钠等人体需要的营养素 具有良好的营养保 健作用 乳酸菌在乳中生长繁殖 发酵分解乳糖产生乳酸等有机酸 导致乳的 pH 值下降 使乳酪 蛋白在其等电点附近发生凝集 我们把这种乳凝状的酸奶称为凝固型酸奶 在实验条件下 我们探 讨了凝固型酸奶的生产技术 其产品酸味纯正 口感滑腻 具有良好咀嚼感 经试销 市场反映良 好 前景广阔 发酵酸奶乳酸菌的种类较多 常用的有干酪乳杆菌 Lactobacillus casei 保加利亚乳杆菌 L bulgaricus 嗜酸乳杆菌 L acidophilus 植物乳杆菌 L plantarum 乳酸乳杆菌 L Lactis 乳酸乳 球菌 Lactococcus lactis 嗜热链球菌 Streptococcus thermophilus 等 1 近年来 随着对双歧乳酸杆菌在营养保健方面作用的认识 人们便将其引入酸奶制造 使传统 的单株发酵 变为双株或三株共生发酵 由于双歧杆菌的引入 使酸奶在原有的助消化 促进肠胃 功能作用基础上 又具备了防癌 抗癌的保健作用 双歧杆菌因其菌体尖端呈分枝状 如 Y 型或 V 型 而得名 双歧杆菌是无芽孢革兰氏阳性细菌 专性厌氧 不抗酸 不运动 过氧化氢酶反应为阴 性 最适生长温度为 37 41 初始生长最适 pH6 5 7 0 能分解糖 双歧杆菌能利用葡萄糖发酵 产生醋酸和乳酸 2 3 不产生 CO2 目前已知的双歧杆菌共有 24 种 其中 9 种存在于人体肠道内 它们是两歧双歧杆菌 B bifidum 长双歧杆菌 B longum 短双歧杆菌 B brevvis 婴儿双歧杆菌 B angulatum 链状双歧杆菌 B adolescentis 假链状双歧杆菌 B pseudocatenulatum 和牙双歧杆菌 B dentmum 等 应用于发酵乳制品生产的仅为前面 5 种 双歧杆菌酸奶的生产有两种不同的工艺 一种是两歧双歧杆菌与嗜热链球菌 保加利亚乳杆菌 等共同发酵的生产工艺 称共同发酵法 另一种是将两歧双歧杆菌与兼性厌氧的酵母菌同时在脱脂 牛乳中混合培养 利用酵母在生长过程中的呼吸作用 以生物法耗氧 创造一个适合于双歧杆菌生 长繁殖 产酸代谢的厌氧环境 称为共生发酵法 2 1 共同发酵法生产工艺 2 1 1 工艺流程 共同发酵法双歧杆菌酸奶的生产工艺流程如下 原料乳 标准化 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 4 调配 蔗糖 10 葡萄糖 2 均质 15 20MPa 杀菌 115 8min 冷却 38 40 适量维生素 C 接种 两歧双歧杆菌 6 嗜热链球菌 3 灌装 消毒瓶 发酵 38 39 6h 冷却 10 左右 冷藏 1 5 成品 2 1 2 生产工艺 双歧杆菌产酸能力低 凝乳时间长 约需 18 24h 且由于其属于异型发酵 最终产品的口味 和风味欠佳 因而 生产上常选择一些对双歧杆菌生长无太大影响 但产酸快的乳酸菌 如嗜热链 球菌 保加利亚乳杆菌 嗜酸乳杆菌 乳脂明串珠菌等与双歧杆菌共同发酵 这样既可以使制品中 含有足够量的双歧杆菌 又可以提高产酸能力 大大缩短凝乳时间 缩短生长周期 并改善制品的 口感和风味 1 2 2 共生发酵法生产工艺 2 2 1 工艺流程 双歧杆菌 酵母共生发酵乳的生产工艺流程如下 原料乳 标准化 9 5 蔗糖 10 葡萄糖 2 调配 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 5 均质 15 20MPa 杀菌 115 8min 冷却 26 28 两歧双歧杆菌 6 接种 乳酸酵母 3 发酵 26 28 2h 升温 37 发酵 37 5h 冷却 10 左右 罐装 冷藏 l 5 成品 2 2 2 生产工艺 共生发酵法常用的菌种搭配为两歧双歧杆菌和用于马奶酒制造的乳酸酵母 Sacch Lactis 接种 量分别为 6 和 3 在调配发酵培养用原料乳时 用适量脱脂乳粉加入到新鲜脱脂乳中 以强化乳 中固形物含量 固形物大于等于 9 5 并加入 10 蔗糖和 2 的葡萄糖 接种时还可加入适量维生素 C 以利于双歧杆菌生长 酵母菌的最适生长温度为 26 28 为了有利于酵母先发酵 为双歧杆菌 生长营造一个适宜的厌氧环境 因而接种后 首先在温度 26 28 下培养 以促进酵母的大量繁殖 和基质乳中氧的消耗 然后提高温度到 30 左右 以促进双歧杆菌的生长 由于采用了共生混合的 发酵方式 双歧杆菌生长迟缓的状况大为改观 总体产酸能力提高 加快了凝乳速度 所得产品酸 甜适中 富有纯正的乳酸口味和淡淡的酵母香气 制品酸度为 80 900T 双歧杆菌活菌数保证在 100 万个 mL 以上 因此 酸奶最好在生产 7d 内销售出去 而且在生产与销售之间必须形成冷冻链 因 为即使在 5 10 以下 存放 7d 后 双歧活菌的死亡率高达 96 20 下存放 7d 后 死亡率达 99 以上 1 2 3 凝固型酸奶的工艺流程 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 6 鲜奶 处理 配料 过滤 预热 均质 杀菌 冷却 接种 分装 发酵 冷却 后熟 成品 1 鲜奶处理 将检验合格的原料乳 除去其中肉眼可见的异物 并将脂肪含量标准化 2 配料 1 添加奶粉 向经过处理的原料乳中加入脱脂奶粉 添加量为 1 3 使其中非脂干物 质含量达到要求 经本处理的酸奶具有一定的硬度 2 2 添加蔗糖 取部分上述调制乳加热到 65 左右 加入需要量的白砂糖 一般按 4 8 添加 待糖溶解后 经过滤再加入到原料乳中 3 均质 将上述调制乳加热到 60 左右 然后在均质机中于 8 10M Pa 的压力下进行均 质处理 4 杀菌 冷却 将均质后的原料乳加热至 90 保温 5min 或在 85 下保温 30 分钟进行 杀菌处理 然后迅速冷却至 43 45 待接种 5 接种 将制备好的工作发酵剂 保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌比例为 1 1 进行充分搅拌使凝乳 完全破坏 以使菌体从凝乳中游离分散出来 然后加入到原料乳中并充分搅拌 10min 左右 使菌体 能与乳充分混合均匀 注意接种操作应施行无菌操作 并保持乳温 6 分装 将含有乳酸菌的牛乳分装到事先消毒好的销售用的塑料小杯中并封盖 工作环境要求 接近无菌状态 最好是无菌操作 灌装操作要又快又准 7 发酵 将分装好的小塑杯置于发酵恒温箱中进行发酵 恒温培养箱温度保持 40 43 培养 2 3 小时 8 冷却 发酵结束 将酸奶从发酵室中取出 用冷风迅速将其冷却到 10 以下 使酸奶中的乳 酸菌停止生长 防止酸奶酸度过高而影响口感 9 冷藏和后熟 经冷却处理的酸奶放入 1 0 的冰柜 冷藏室 中保存后熟 约 12 小时后即可销 售 3 工艺设计原则 范围与依据 尽管酸奶厂的类型很多 而且在同一类型的酸奶厂中产品的品种和加工工艺亦各不相同 但在 同一类型的酸奶厂中主要工艺过程和设备基本相近 只要这些产品不同时生产 其相同工艺过程的 设备是可以公用的 所以我们在确定产品工艺流程时只要将主要产品的工艺流程确定后 其他产品 就好办了 但必须指出 为了保证酸奶产品的质量 如果所确定的工艺路线和条件不相同 不仅会 影响产品质量 而且会影响到工厂的经济效益 所以 我们对所设计的酸奶生产车间的工艺流程应 进行认真探讨和论证 3 1 原则 工艺流程是初步设计审批过程中主要审查内容之一 它的正确与否往往决定产品质量 产品竞 争力 决定酸奶厂的生存与发展 选择工艺流程必须通过分析 比较 从理论和实际各个方面进行 论证 证实它在技术上是先进的 在经济上是高效的 符合设计计划任务书的要求 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 7 1 原料匹配性 根据原料性质 种类和来源拟定工艺流程 2 按产品规格和部颁标准拟定 3 注意经济效益 尽量选投资少 消耗低 成本低 产品收益率高的生产工艺 4 三废 处理效果好 减少 三废 处理量 治理三废项目与主体工程同时设计 同时施 工 选用产品 三废 少或经过治理容易达到国家规定的 三废 排放标准的生产工艺 5 产品在市场有较强的竞争能力 有利于原材料的综合利用 6 对传统名优产品不得随意更改生产工艺 一旦更改必须经过反复实验 专家鉴定 报上级 批准 7 对科研成果 必须经过中试放大后 才能应用 8 优先采用机械化 连续化自动作业线 暂不能实现机械化生产的品种 其工艺流程应尽量 按流水线排布 减少原料 半成品在生产流程中停留的时间 避免变色 变味 变质现象发生 9 罐装后需要杀菌的食品最好采用连续杀菌或高温短时杀菌 高浓缩操作的食品应采用真空 浓缩以减少温度对产品色泽和口味的影响 10 结合我国国情 在进行产品工艺设计时 必须以我国具体情况出发 在市场消费水平 相关机械设备及电气仪表制造能力 劳动就业与生产自动化水平关系等方面做出恰当的衡量 综合 考虑 在引进国外先进技术和设备时 要考虑是否适合我国生产实际 并注意消化吸收 以缩短与 发达国家的水平差距 3 11 确保安全生产 以保证人身和设备安全 3 2 设计依据 1 根据前期可行性调查研究 确定产品方案及生产规模 2 根据当前的技术 经济水平 3 工艺规程文件 主要是设计任务指导书 4 食品设计手册 5 与其设计有关的各种标准 6 产品图纸及有关设计文件 7 工厂备的有关资料 8 国内外典型设计图样及有关资料 9 工厂同类产品同类设计图样和设计资料 3 3 设计范围 工艺设计在整个工厂设计中占有重要的地位 为其他非工艺设计所需基础提供依据 生产 工艺设计的范围 负责全厂生产工艺流程设计和各生产车间的设计 主要包括 产品方案 产品规格及班产量确定 主要产品及综合利用产品的工艺流程的确定和操作说明 物料衡算 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 8 生产车间设备的生产能力的计算 选型及配套 劳动力计算 平衡及劳动的组织 生产车间平面布置 生产车间水 电 汽 冷用量的估算 生产车间管道设计 计算及设备安装 3 4 生产方法的选择和工艺流程的确定 本设计的设计目标是生产日产量为 200 吨产的凝固型酸奶 采用双歧杆菌与嗜热链球菌共同发 酵的生产工艺 4 1 生产线数目的确定 共两条生产线 4 2 生产线自动化程度的确定 采用连续生产 4 3 工艺流程确定 工艺流程如下 原料乳 标准化 脱脂乳 调配 蔗糖 6 过滤 预热 60 均质 15 20MPa 杀菌 90 5min 冷却 40 适量维生素 C 接种 两歧双歧杆菌 6 嗜热链球菌 3 灌装 消毒瓶 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 9 发酵 40 3h 冷却 6 左右 冷藏 1 5 成品 4 4 生产方法 1 原料检验 用牛奶作原料时 奶要新鲜 无杂质 酸度小于 18 OT 乳固体含量大于 12 细菌少于 3 万个 mL 不含患乳房炎等病牛的奶 不含抗菌素及黄胺类药物 用奶粉作原料时 奶粉 要采用特级品 无结块 无抗菌素和防腐剂 应符合 GB 5410 标准 2 生产前消毒 放清水于夹层锅中煮沸 开泵使开水循环 将管道 容器 设备与奶液接触 的部分 以及生产工具清洗 5 10 分钟 车间空间用紫外线灯消毒 1 小时 3 牛奶的标准化 选取高质量新鲜牛奶 用酒精检验无絮状沉淀 比重 1 030 可添加 0 5 3 脱脂奶粉或水解动物蛋白粉 使其蛋白质含量大于 3 3 非脂乳固体含量大于 8 7 原料 牛奶必须在 3 以下贮奶罐中贮藏待用 如果使用的原料是奶粉 则需参考上述标准 先将奶粉与配 方量的白砂糖干混合 用无菌温水搅成奶糊 然后用无菌水在搅拌下将奶糊冲稀到标准倍数 4 奶液配制 标准化处理后的奶液 进行预热处理 即加热至 70 预热 20 分钟后 经过滤 用泵打入冷热缸备用 另将奶液总量 0 2 0 5 的 L 奶稳定剂 D 型 与其数倍的白砂糖干混合 在 搅拌下徐徐加入冷水中 煮沸后保温搅拌 10 分钟左右 使其溶解完全无粒状物 然后将稳定剂液加 入奶液中搅拌均匀 混合奶液经 150 目筛网过滤 5 均质 杀菌 均质可使 奶液均匀柔腻 口感优雅 将均质后的奶液在冷热缸中迅速升温 至 90 加热 5 分钟 或 80 30 分钟 灭 菌 可对发酵乳的硬度和粘度的形成 产生良好效果 灭菌后奶液经板式热交换器迅速降温至 40 6 接种 接种目前一般采用两种方法 一是采用将乳酸菌混合干粉直接投入奶液的方法 接种室在接种前开紫外灯杀菌 1 小时 关闭 紫外灯 并严格防止外来人为污染 将按标准量 0 02 计量的菌种 拌入 40 的奶液中 使之 均匀溶化 然后倒入配料缸的奶液中 搅拌使之均匀分散 二是采用酸奶发酵增殖的方法 保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌作为液状种子 从各自的试管中 按照 1 1 的比例 以 2 3 的量 移入 300ml 灭菌脱脂奶中进 行培养 即获得母发酵剂 从母发酵 剂中提取 2 4 菌种 投入灭菌奶中培养制成中间发酵剂 再从中间发酵剂中提取 2 4 投入灭菌 奶中 培养制成生产发酵 剂 生产发酵剂直接投入到生产奶液中去 生产发酵剂按奶液总量的 3 4 加入 进行生产发酵 4 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 10 7 发酵 在 40 进行恒温培养 采用发酵增殖法接种 培养时间为 3 小时 可以通过检验确 定发酵终点 酸奶的发酵终点控制在 pH4 5 4 7 此时即可停止培养 8 冷却 当发酵终点一到 酸奶即可从保温培养室移到外边 进行自然冷却 也可采用送风 冷却 使酸奶冷却到 10 左右 9 老化 酸奶移入 1 5 冷库中老化 12 18 小时 老化能把酶的变化和生物化学变化抑制 到最小限度 同时可以使酸奶形成良好的风味和芳香 经过老化的产品 检验合格后打印生产日期 和装箱 产品在 1 5 中保存 10 合格出厂 表 酸牛乳的感官特性 项目纯酸牛乳调味酸牛乳 果料酸牛乳 色泽呈均匀一致乳白色或微黄色呈均匀一致的乳白色 或调味乳 果料应有的色泽 滋味和气味具有酸牛乳固有滋味和气味具有调味酸牛乳或果料酸牛乳应有的滋味和气味 组织状态组织细腻 均匀 允许有少量乳清析出 果料酸牛乳有果块或果粒 表 酸牛乳的理化指标 纯酸牛乳调味酸牛乳 果料酸牛乳 项目 全脂部分脱脂脱脂全脂部分脱脂脱脂 脂肪 3 1 1 0 2 0 0 5 2 5 0 8 1 6 0 4 蛋白质 2 9 2 3 非脂乳固 8 1 6 5 酸度 T 70 0 5 工艺计算 5 1 物料衡算 5 1 1 班产量的计算 班产量是工艺设计的最主要经济基础 直接影响到车间布置 设备配套 占地面积 劳动定员 和产品经济效益 一般情况下 食品工厂班产量越大 单位产品成本越低 效益越好 由于投资局 限及其它方面制约 班产量有一定的限制 但是必须达到或超过经济规模的班产量 最适宜的班产 量实质就是经济效益最好的规模 班产量受市场需要 季节气候 生产条件 温度 湿度等 和原料供应等方面影响 生产天数 和生产周期大不相同 酸奶的生产旺季在夏季 6 月 7 月 8 月 旺季工作日 t旺 为 78d 2 月 3 月 4 月为生产淡季 工作日为 75d t淡 中季生产为 135d 余下 77d 为节假日和设备检修日 则全年酸奶生产天数为 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 11 78 135 75 288 d tttt 淡旺中 班产量 q 班计算公式如下 k 为设备不均匀系数 0 7 0 8 5 q班 旺淡中 Q k 3t 2t t 要求每天生产 200 吨凝固型酸奶 年产量为 Q 200 288 57600 t 班产量为 t 班 q 班 57600 0 75 3 78 2 135 75 132 64 57600 434 25 表 酸奶生产基础数据 项目名称百分比 项目名称百分比 原料乳85 3 原料利用率98 0原料配比 脱脂乳14 7 原料乳含脂率3 5冷却损失5 0 非脂乳含量8 5发酵损失1 6 产品含脂率3 0过滤损失1 6 定 额 指 标 产品非含脂率8 5 酸奶损失率 装瓶损失3 0 5 1 2 乳标准化的计算 若设 F 原料乳中的含脂率 SNF 原料乳中非脂乳固体含量 F1 标准化后乳中含脂率 SNF1 标准化后非脂乳固体含量 F2 乳制品中的含脂率 SNF2 乳制品中的非脂乳固体含量 则 标准化 F SNF1122F SNFFSNF 因为 所以 1122F SNFFSNF 1122 FSNFFSNF 又因在标准化时添加的稀奶油 或脱脂乳 量很少 标准化后乳中干物质含量变化甚微 标准 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 12 化后乳中的非脂乳固体含量大约等于原料乳中非脂乳固体含量 即 因为 所以1SNFSNF 1122 FSNFFSNF 若 则加稀奶油调整 若 则加脱脂乳调整 1FF1FF 标准化后的乳中非脂乳含量 1122 FSNFFSNF 8 5 3 0 8 5 3 0 3 5 则加脱脂乳调整 1FF 在生产上通常用比较简便的皮尔逊法进行计算 其原理是设原料中含脂率为 脱脂乳的含F 脂率为 q 按比例混合后乳 标准化乳 的含脂率为 原料乳的数量为 X 脱脂乳的量为 Y1F 时 对脂肪进行物料衡算 则形成下列关系式 1 FXqYF XY 即原料乳和脱脂乳的脂肪总量等于混合乳的脂肪总量 3 50 13 0 XYXY 2 95 8 0 51 X Y 设有 100kg 原料乳 原料损失率为 98 100 98 5 8 1 16 89717 0 X Xkg 即要加入 17 0kg 的脱脂乳 混合后 17 0 98 115 kg 蔗糖的加入量GQ M 式中 G 标准化乳中蔗糖加入量 kg M 标准化乳的数量 kg Q 蔗糖的配比率 加糖的目的是提高酸乳的甜味 同时也可提高黏度 有利于酸乳的凝固性 加糖量一般为 5 8 的砂糖 加糖的方法是用原料乳溶解 Q 取 6 G 0 06 115 6 9 kg 即混合后总的量为 115 6 9 121 9 kg 即 100kg 原料乳可制得 121 9kg 标准乳 5 1 3 乳消耗量 标准化后乳的密度 1 032kg L 6 标准化乳的体积 121 9 1 032 118 1 L 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 13 1 过滤乳量 118 1 1 0 016 116 2 L 在 90 95 时标准化乳体积增加 1 04 倍 标准化乳体积为 116 2 1 04 120 9 L 2 冷却乳量 120 9 1 0 05 114 9 L 3 罐装乳量 114 9 1 0 03 111 5 L 4 发酵乳量 111 5 1 0 016 109 7 L 5 1 4 生产 100L 酸奶的物料衡算 根据上述衡算结果知 100kg 原料乳可生产 109 7 L 故可得出下述结果 1 生产 100L 酸奶需耗原料乳 100 109 7 100 91 2 kg 2 脱脂乳耗用量 91 2 5 8 15 7 kg 3 蔗糖耗用量 91 2 15 7 6 6 4 kg 4 过滤乳的量 116 2 109 7 100 105 9 L 5 冷却乳的量 114 9 109 7 100 104 7 L 6 热处理乳的量 120 7 109 7 100 110 L 5 1 5 每班的产量 每班的产量为 132 64 t 班 表 酸奶厂物料衡算表 物料名称单位对 100kg 原料乳对 100L 凝固酸乳每班定额量 标准化原料 98 91 2116315 1 脱脂乳 17 015 720023 5 蔗糖 6 96 48123 1 过滤完的乳L116 2105 9135063 2 热处理完的乳L120 9110140292 3 冷却完的乳L114 9104 7133532 8 灌装凝固乳量L109 7100127538 5 设成品密度为 1 040 L 5 2 热量衡算 每班 工艺流程中温度的变化如 5 度 60 度 90 度 40 度 10 度 原料 预热 杀菌 5min 冷却发酵 冷却 5 2 预热耗热量 1 Q 1 标准化乳的温度为 5 预热至 60 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 14 时 原料乳的比热容 kJ kg k 0 921 4 1873 856c 原 脱脂乳的比热容 kJ kg k 0 941 4 1873 940c 糖 蔗糖的比热容 kJ kg k 0 931 4 1873 896c 糖 116315 1 3 85620023 5 3 948123 1 3 896 116315 120023 58123 1 G CG CG C c GGG 糖脱原原脱糖 标准化 原脱糖 kJ kg k 3 1 QT C M 605 3 870 G 标 kJ55 3 870 144461 730732782 1 2 预热的热损失 1 Q 升温过程中消耗的热损失约为升温耗热量的 10 11 0 1 QQ 1 1 33806060 3kJ 1 Q 1 1 1 30732782 1Q 5 2 2 杀菌时的热量 2 Q 1 乳从 60 升至 90 60 时 原料乳的比热容 kJ kg k 0 918 4 1873 847c 原 脱脂乳的比热容 kJ kg k 0 963 4 1874 032c 脱 蔗糖的比热容 kJ kg k 0 943 4 1873 892c 糖 kJ kg k 116315 1 3 84720023 5 4 0328123 1 3 892 3 875 116315 120023 58123 1 c 杀 2 QT C M 9060 3 875 144461 7 kJ 16789338 8 2 杀菌中蒸汽带出的热量 2 Q 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 15 杀菌时间为 5min 蒸发量为每小时 3 则杀菌蒸发水分量为 L 1 3 560144461 7 1 032 3 560372 7VG 已知 100 水的汽化潜热kJ kg12257 2Hv 故 90 时的汽化潜热 2 1 0 38 21 1 1 r r T HvHv T 0 38 kJ 2Hv 0 38 1 90273 2257 2 1 100273 2196 5 0 987 2185 6 蒸发热量 kJ 2 Q1372 7 2246 0837109V I 3 热损失 222 10 QQQ 19389092 6 kJ 2 Q1 1 22 QQ 总 Q1 Q2 53195152 9 kJ 5 3 水平衡计算 5 3 1 原料乳的冷水耗量 原料乳的温度 25 应降温至 5 1 t 1 t 冷却水 0 20 1h t 1 h t 设每班工作 8h A1 kg h 116315 1 14539 4 8 原料乳比热容 kJ kg k 4 18 kJ kg k 1 3 932 A c w c 则每小时耗水量 kg h 11 1111 1 14539 4 3 932 255 4 18 200 hh A w ACtt w ctt 13676 8 5 3 2 标准乳预热的热水耗量 乳 5 60 热水 80 25 A 33806060 3 8 4225757 5 kJ h 每小时耗水量 18380 8 kg h 12 4225757 5 4 18 8025 w Q w ctt 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 16 5 3 3 杀菌时的耗水量 乳 60 90 水蒸气 100 60 A 19389092 6 8 2423636 6 kg h 每小时耗气量 kg h 12 2423636 6 14495 4 4 18 10060 w Q w ctt 5 3 4 杀菌冷却的冷水耗量 杀菌后的乳的温度 90 40 kJ kg k 3 874c 冷却水 25 80 A 139273 7 8 17409 2 L h 热处理后的量 kg h 17409 2 3 874 9040 w14667 9 4 18 8025 5 4 耗冷量的计算 通常发酵工厂的耗冷量分为工艺耗冷量 和非工艺耗冷量 而工艺耗冷量又包含了 t Q ut Q 发酵培养基和发酵罐体的冷却降温耗冷 生物反应放热 发酵热 的除去等 非工艺耗冷量则包括 结构耗冷量 用电设备运转散热耗冷量等 具体的计算公式 tut QQQ 5 4 1 工艺耗冷量 Q1 Q2 Q3 t Q 1 原料乳冷却耗冷量 1 Q 原料乳 25 5 冷却水 0 20 原料乳比热容 kJ kg k 班乳量为 116315 1kg 1 3 932 A c 工艺要求在 8h 内完成冷却过程 则所耗冷量为 kg h 112 QGC tt 116315 1 3 932 255 81143377 4 相应的冷冻介质 0 的水 耗量为 kg h 1 1 21 1143377 4 13676 8 4 18 200 m Q M ctt 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 17 2 杀菌后乳冷却耗冷量 2 Q 杀菌后的乳的温度 90 40 冷却水 25 80 kJ kg k 班乳量为 G 144461 7 1 032 149084 5 kg 3 874c 工艺要求在 8h 内完成冷却过程 则所耗冷量为 kg h 相应的冷冻介质 0 的 212 QGC tt 149084 5 3 874 9040 83609707 8 水 耗量为 kg h 2 2 21 3609707 8 15701 2 4 18 8025 m Q M ctt 3 发酵耗冷量 Q3 1 发酵期间发酵放热 Q3 假定发酵乳固形物均为乳糖 蔗糖 而它们的发酵放热量为 18000 设发酵度为 60 3 kJ mh 则 1L 发酵乳每小时放热量为 kJ L h 0 18000 60 100010 8Q 根据物料衡算每班的发酵量为 127538 5L 则主发酵时间为 3h 的总发酵热 kJ 0 10 8 127538 5 34132247 4Q 考虑到发酵放热的不平衡 取系数 1 5 忽略主发酵期的乳温升 则发酵高峰期耗冷量为 kJ h 0 3 1 5 2066123 7 3 Q Q 2 发酵后期发酵液发酵降温耗冷 Q3 主发酵后期 发酵乳温度从 40 降至 6 每班降温耗冷 量为 kJ 0 3 874 127538 5 1 040 406 17470815 5Q 工艺要求此过程应快速 设此过程在 1 小时内完成所以 kJ h 3 17470815 5Q 发酵总耗冷量 Q3 Q3 Q3 19536939 2 kJ h 2066123 7 17470815 5 每班耗冷量 Q0 Q0 Q0 21603062 9 kJ 4132247 4 17470815 5 工艺耗冷量 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 18 kJ h 2 429 107 kJ h 123 27711817 t QQQQ 5 4 2 非工艺耗冷量 Qut 因发酵主要在发酵室进行 故主要非工艺耗冷量主要为发酵室的冷量散失 Q4 按经验选取 通 常 Q4 12 Qt 发酵室 12 495869 7 kJ 4 Q4132247 4 冷却室 12 2096497 9 kJ 4 Q17470815 5 所以得 发酵室 Q QT QNT 495869 7 4628117 1 kJ 4132247 4 冷却室 Q QT QNT 2096497 9 19567313 4 kJ 3 17470815 5 6 设备的设计与选型 6 1 灭菌设备 本设计的生产规模较大所以采用连消塔 喷淋冷却连续灭菌 6 1 1 连消塔 1 连消塔的选型 本设计选用喷孔型 2 生产能力 8h 处理kg 的乳 144461 7 3 主要尺寸及接管的计算 灭菌时间的确定 5 分钟 连消塔的长度 取培养基流速 v 0 3m s 在连消塔内滞留时间 t 10s L vt 0 3 10 3 m 连消蒸汽耗量 设 8h 处理乳液 则质量流量 G糖为 kg h 144461 7 18057 7 8 G 糖 比热容为 3 875 kJ kg k 连消终温取 t2 90 预热温度取 60 加热蒸汽 P 0 42MPa 相应饱和蒸汽温度 145 干饱和蒸汽热焓 654 3 4 18kJ kg 比容 v 0 45m3 kg 90 饱和蒸汽热焓量 I 113 2 4 18kJ kg 则蒸汽耗量 D 为 21 18057 7 3 8759060 928kg h 4 18654 3 113 18 Gc tt D I 3 928 2062 0 45 D Vmh v 蒸汽 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 19 因热损失蒸汽耗量加 10 则 D D 1 1 928 1 1 1020 8 kg h V V 1 1 2062 1 1 2268 2 m3 h 4 进汽管直径计算 取汽速 v 40m s 进气管截面积为 F 管径 D 2 2268 2 0 016 m 40 3600 V F v 蒸 0 016 0 14 0 7850 785 F dm 选无缝管 159 4 5 则 内 150mm 5 进料管直径计算 进料体积流量 V料 16 8 m3 h 物料流速 v 0 40m s 2 16 8 0 012 m 0 40 3600 V F v 料 0 012 0 124 0 7850 785 F dm 选无缝管 140 4 5 则 内 131mm 6 出料管直径计算 出料量 G出 G进 1 1D 17 47 1 72 19 19 t h 3 19 19 18 45 m h 1 04 G V 出 出 2 18 45 0 0128 m 0 40 3600 V F v 出 0 0128 0 1277 0 7850 785 F dm 选无缝管 146 4 5 则 内 137mm 7 连消塔外圆尺寸计算 出料体积流量 18 45 m3 h 物料在连消塔中移动速度 0 1m s 2 18 45 0 051 m 0 1 3600 V F v 总 环 F环 0 785 D外内 2 D 内外 2 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 20 2 2 0 785 0 051 0 1590 30 m 0 785 F DD 环 外内外内 取 Dg D外内 0 35m 8 外筒有效长度的校核 300 时 F 环 0 051m2 有效长度为 L1 350 时 F2 环 0 067 m2 有效长度为 L2 11 2 2 0 051 3 000 2 28 0 067 FL Lm F 环 4 设备结构的工艺设计 连消塔内汽管开孔 孔 6mm 2 2 0 0 785 0 150 625 0 785 0 006 S N S 汽 孔 个 汽管 159 4 5 外管周长 C D 3 14 159 499mm 取弦长 20mm 为孔中心距 则一个 圆周上可排孔数 N1 C 20 499 20 25 个 可开孔的长度为 2 28 0 20 0 15 1 93 m 需开孔的环数为 625 25 25 环 取 25 环 环距为 1 93 24 0 080 m 5 设备材料选择 不锈钢 低碳钢合普通钢材 A3钢 6 壁厚计算 压力 P 1 6MPa 查表得壁厚 6mm 350 封头 6mm 7 支座选择 悬挂式支座 B 型 支撑式支座 6 1 2 维持罐 1 维持罐的选型 维持罐和维持管 2 生产能力 数量和容积的确定 生产能力 质量流量 G出 19 1t h 体积流量 V出 18 45 m3 h 数量 一个 容积 300 10 295s 4 8min m3 4 8100 18 4517 57 6084 VV A 罐出 3 主要尺寸的确定 H D 3 采用椭圆封头 V维 2V封 V筒 2 D2 24 0 785D2 3D 2 m3 D 0 91m 取 D 0 9m 则 H 3D 2 7m 封头高度 h ha hb 300 25 325 mm V封 0 255m3总高 H总 H 2h 2 7 2 0 325 3 35 m 核算其总容量 V 2 V封 V筒 2 0 255 0 785 0 92 2 7 2 23m3 V维 1 69m3 V有效 V封 V筒 0 255 0 785 0 92 2 7 1 97 m3 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 21 上部出料管的开孔位置 m 0 22 1 970 255 2 7 0 7850 785 0 9 VV H D 有效封 HL H0 h 2 7 0 325 3 0 m 出料管的开孔位置离下封头底 3m 处 4 设备材料选择 普通钢材 A3钢 5 壁厚计算 压力 P 0 5MPa 127MPa 0 7 C 0 28cm 圆整后取 S 7mm 2 0 5 120 0 28 0 62 cm 2 127 0 70 5 PD SC P 6 接管计算