年产13万吨胡萝卜汁乳饮料工厂设计

1、黑龙江东方学院黑龙江东方学院 毕毕 业业 论论 文文 （设（设 计）计） 题目：年产 1.3 万吨胡萝卜汁乳饮料工厂设计 学生姓名 学 号 专 业食品科学与工程 班 级 指导教师 学 部食品与环境工程 答辩日期2013 年 5 月 18 日 黑黑龙龙江江东东方方学学院院本本科科生生毕毕业业论论文文（设设计计）任任务务书书 姓名学号专业班级食品科学与工程 2009-D 毕业论文（设计）题目：年产 1.3 万吨胡萝卜汁乳饮料工厂设计 毕业论文（设计）的立题依据 随着国内乳业的发展，人们对乳制品的认可大为加强，对新型乳品的需求日益 高涨。目前的果汁和乳制品市场都有着非常好的前景。从市场上看，乳饮料主

2、打休 闲市场，品种多，口味全，生产成本低，利润空间大，因此有利于乳品企业发展。 主要内容及要求 本论文进行了年产 1.3 万吨胡萝卜汁乳饮料生产工艺和车间初步设计，制定乳 饮料生产的初步方案，设计生产工艺，详细讲解了制备过程以及乳饮料生产过程中 的物料平衡进行计算，并且对设备选型及劳动定员做了详细介绍。此工艺对厂区及 车间的总体布置做了详细的概括。该车间工艺设计主要采用形式为工艺流程图(附录 A)，车间平面图(附录 B)。 进度安排 2013 年 3 月 1 日选题 2013 年 3 月 1 日2013 年 5 月 19 日接受指导老师的指导 2013 年 3 月 1 日3 月 8 日拟定论文

3、大纲 3 月 9 日3 月 14 日搜集、查阅、整理相关资料 2013 年 3 月 15 日2013 年 4 月 20 日初稿形成 4 月 21 日4 月 23 日初稿审定 4 月 24 日4 月 27 日第一次修改 4 月 28 日5 月 2 日第一次审定 5 月 2 日5 月 6 日第二次修改 5 月 7 日5 月 10 日定稿 5 月 11 日5 月 17 日论文评阅小组评审论文（设计） 5 月 18 日毕业论文（设计）答辩 学生签字： 指导教师签字： 年 月 日 年产 1.3 万吨胡萝卜汁乳饮料工厂设计 摘要 胡萝卜汁乳饮料是满足广大消费者营养、口味需求的饮料。采用现代加工技术与 优良

4、配方研制而成一种新型的果汁乳饮料，用牛乳和胡萝卜为主要原料加工制成胡萝 卜汁乳饮料。论文阐述了胡萝卜汁乳饮料的生产工艺和制作方法并确定配方为牛乳 70% ，胡萝卜汁 12% ，蔗糖 13% ，稳定剂(果胶)0.3% ，水 4.7%。 本论文进行了年产 1.3 万吨胡萝卜汁乳饮料生产工艺和车间初步设计，制定乳饮 料生产的初步方案，设计生产工艺，详细讲解了制备过程以及乳饮料生产过程中的物 料平衡进行计算，并且对设备选型及劳动定员做了详细介绍。此工艺对厂区及车间的 总体布置做了详细的概括。该车间工艺设计主要采用形式为工艺流程图(附录 A)，车 间平面图(附录 B)。 关键词: 胡萝卜汁乳饮料；生产工

5、艺；车间设计 With an annual output of 13000 tons of fresh carrot juice milk beverage production process and workshop design Abstract Carrot juice milk beverage is to meet the consumers demand for beverage. The use of modern processing technology and excellent recipes and developed into a new fruit juice m

6、ilk beverage. With milk and carrot juice milk beverage made from the main raw material for processing. This paper expounds the production process and production method of carrot juice beverage and determine the formula milk 70%, carrot juice 12%, sugar 13%, stabilizer (pectin) 0.3%, water 4.7%. This

7、 paper carried out an annual output of 13000 tons of carrot juice milk beverage production process and workshop preliminary design, make a preliminary scheme of milk beverage production, design the production process, explain in detail the material balance of the preparation process and milk beverag

8、e production process were calculated, and made a detailed introduction to the device selection and labor quota.The overall layout of the factory and workshop of the process to do a detailed summary.The workshop design mainly adopts form for the process flow diagram (Appendix A), workshop plans (Appe

9、ndix B). Keywords: Fresh carrot juice milk beverage；production engineering；plant design 目录 摘要.I ABSTRACT.II 第 1 章绪论.1 1.1 乳饮料的概述.1 1.2 饮料的发展状况.1 1.2.1国内现状.1 1.2.2国外现状.1 1.2.3国内乳饮料的发展现状与发展趋势.2 1.3 乳饮料的价值.3 1.3.1乳饮料的特色.3 1.3.2胡萝卜营养价值.4 1.3.3作用.4 1.4 课题的目的和意义.5 1.5 乳饮料前景.5 第 2 章工艺流程确定及论证.7 2.1 胡萝卜汁乳饮料工

10、艺流程及要点说明.7 2.2 胡萝卜汁乳饮料工艺要点说明.7 2.2.1原料乳的验收.7 2.2.2净 乳.8 2.2.3冷 却.8 2.2.4贮 藏.8 2.2.5预 热.8 2.2.6巴氏杀菌.9 2.2.7均 质.9 2.2.8UHT 杀 菌 .9 2.2.9灌 装.10 2.2.10 字符喷码.10 2.2.11 成品贮藏.11 第 3 章物料衡算.12 3.1 产品标准化.12 3.1.1原料乳的成分.12 3.1.2原料乳的要求.12 3.2 物料衡算.12 3.2.1产品配方.12 3.2.2班产量确定.13 3.3 物料平衡表.15 第 4 章热量衡算.16 4.1 热量衡算.

11、16 4.1.1热量衡算.16 4.1.2冷量衡算.16 第 5 章主要设备选型.18 5.1 设备材质或设备制造材料的要求.18 5.1.1设备要求.18 5.1.2胡萝卜汁及原料乳的预处理工段.18 5.1.3均质杀菌工段.19 5.1.4清洗工段.20 第 6 章厂区平面设计.21 6.1 厂址的选择.21 6.1.1自然条件资源.21 6.1.2水源、能源.21 6.1.3政治经济与交通情况.21 6.1.4劳动力与动力.22 6.1.5小结.22 6.2 占地面积的估算.22 6.2.1总平面设计的基本原则.22 6.3 车间的布置.23 第 7 章公共系统与辅助部门.24 7.1

12、辅助车间设施.24 7.1.1收奶站.24 7.2 原辅材料库.24 7.2.1化验室.24 7.2.2机修车间.25 7.3 给排水系统.25 7.4 给汽系统.25 7.5 供电系统.26 7.5.1供电要求和相应措施.26 7.5.2车间配电原则.26 第 8 章劳动组织.28 8.1 劳动定员的依据.28 8.2 生产车间人员配置.28 8.3 辅助生产及管理人员配置.29 第 9 章环境影响分析及“三废”处理.30 9.1 环境影响分析.30 9.2 废水处理.30 9.3 工业废水最高容许排放浓度.30 9.4 处理方法.30 9.5 废气处理.31 9.5.1由锅炉排出烟气.31

13、 9.5.2热管技术在干燥塔余热回收的利用.31 9.6 垃圾及炉渣的处理.31 第 10 章 经济技术分析.33 10.1 全厂总投资 .33 10.2 成本核算 .33 10.2.1 原辅材料成本核算.33 10.2.2 水电燃料成本核算.33 10.2.3 员工福利待遇成本.33 10.2.4 年总成本.33 10.3 产品收入核算 .33 10.4 利润上缴 .34 10.5 投资回收期 .34 结论.35 参考文献.36 附录.37 致谢.38 年产 1.3 万吨胡萝卜汁乳饮料工厂设计 第 1 章 绪论 1.1 乳饮料的概述 牛奶是天然营养食品，含有人体需要的几乎所有营养物质。奶业的

14、发展关系到改 善人民食物结构、提高生活质量、增强身体素质，因此，世界各国，特别是发达国家 都非常重视奶业的发展。随着社会的发展和消费水平的提高，消费者在“健康”概念的 引领下对食品营养的认知更全，营养价值要求更高，由于益生菌产品是以活菌形式提 供饮用，它能在肠部起到调节和维持肠道菌群的平衡，抑制有害菌群的作用1。由于 口感良好、口味丰富、适合各类人群饮用，成为了消费者的新宠2。 1.2 饮料的发展状况 1.2.1 国内现状 乳饮料作为食品饮料行业的一只劲旅，正在中国快速扩大其市场份额。最优的产 品质量、最好的服务、最合理的产品定价及适当的生产规模是抢占市场最高点的要素。 目前国内市场上的乳饮料

15、大体上有儿童果汁方面的果汁奶、大众化的花色乳饮料 以及普通含乳饮料消毒奶三大类。在市场上的销售量也是依次排列。因为中国的国情 与经济发展水平，第一类产品最早取得了成功，例如娃哈哈和乐百氏等。其后，多种 多样的液体乳制品和乳饮料涌向市场3。虽然营养学上认为含乳饮料价值较低，但是 从市场看含乳饮料主打休闲市场，品种和口味多，消费者难以在定价上形成经验，而 事实上这种产品的成本低廉，盈利空间较大，因为含乳饮料是城市型企业重要的发展 方向之一。国内的主要乳饮料产品：主要有伊利的优酸乳；完达山的酸牛奶饮品、可 可牛奶饮品、咖啡牛奶饮品、加锌牛奶饮品、龙丹的可可奶、椰奶、巧克力奶、CCP 活力钙乳饮料；乐

16、百氏的 AD 钙奶饮料、果奶；美乐多的全发酵型乳酸菌饮品；金星 的酸奶含乳饮料；以及“露露”杏仁露、 “双歧王”非凝固型酸奶饮料、得乐多乳酸菌 饮料。 1.2.2 国外现状 在欧洲，乳饮料与果汁饮料是儿童最为流行的早餐成分，但乳饮料的消费市场在 各国间是呈现多样化的，主要由于消费者对口感的需求不同。北欧市场喜爱更具粘稠 性的产品，如对酸奶的喜好；而南部地区的消费者则对易饮用的产品，像“乳+果汁”型 的饮料(含 20%30%的乳)偏爱有佳。同一地区市场也呈现多样化，如在德国，一方面 有易于饮用又能提神的乳清饮料，另一方面是加有果汁的酸乳饮料。这些乳饮料因更 具休闲性也得到市场的认可。当然最重要的

17、还是产品的口感和健康。 市场需要创新的产品，即使在对传统食品的改造上也是如此，需要更多的创意。 但这些创新也需要承受面对在这一领域高失败率的压力，因此需要对市场及消费者有 良好的理解。如今的消费者需要新的风味和真正的创新，以提供给他们健康和享受的 价值，而这些价值是消费者通过产品的标签，促销活动及广告中所获得的。针对那些 不喜欢普通液体奶的消费者，很多公司希望用不同的概念面对所有的消费者，如带有 水果或果汁的乳品饮料。很多水果适于加工乳饮料，如柑桔、热带水果、桃、杏和香 蕉等都是很好的辅料。但最好的产品还是应符合当地消费者的口味，西班牙人喜爱的 乳饮料口味有热带水果、复合水果及含维生素 ACE

18、 的产品;法国人喜爱芒果与橙的结 合，奇异果和桃与杏的饮料；在沙特阿拉伯则是芒果、奇异果、橙味饮料受欢迎；印 度人喜爱芒果、草毒、苹果口味；橙、苹果-梨和苹果-樱桃在荷兰流行。因此了解不 同市场的消费者的喜好，对成功起着至关重要的作用。虽然“风味乳”会含有更多的 脂肪、糖，但研究表明它们并不会影响儿童在整体上对糖的吸收，而却有助于对钙的 吸收。因此，开发针对儿童市场的低热量和低脂肪含量的乳饮料是很有必要的。欧洲 有一种脱脂乳产品是以乳糖为甜味剂，但却包含了儿童每日所需钙量的 35%。吉百利 公司推出的一种含量为 500ml 的乳饮料，装在 600ml 容积的普通纸盒中，在饮用前需 要摇动 15

19、 秒，以使牛奶增稠、起抱，从而达到很好的口感。除了口味外，还有包括要 确保乳蛋白在加热时不被破坏及产品的稳定性(口感、结构、微生物、外观)，包装形 式、货架期等技术上的支持，这些都是果汁乳饮料需要面对的挑战。 1.2.3 国内乳饮料的发展现状与发展趋势 目前国内乳饮料市场主要有儿童饮料方面的果奶、大众化的花色乳饮料以及普通 含乳饮料、消毒奶等三大类。第一类产品的娃哈哈和乐百氏果奶最早取得成功，其后 多种多样的液体乳制品、乳饮料涌入市场。从市场上看，乳饮料主打休闲市场，品种 多，口味全，生产成本低，利润空间大，因此有利于乳品企业发展。 随着国内乳业的发展，人们对乳制品的认可大为加强，对新型乳品的

20、需求日益高 涨。目前的果汁和乳制品市场都有着非常好的前景。人民生活水平的提高，人们在饮 食方面发生了很大的变化，对健康和营养日益重视，需求趋势是营养、保健、安全， 绿色天然。乳饮料以其风味独特，口味怡人，清爽不腻，营养丰富等特点深受广大儿 童、青少年和女士们的欢迎。乳饮料作为食品饮料行业的新宠，正在国内迅速的扩大 市场份额。 城乡人民生活水平的不断提到，将对乳饮料的消费提出新的要求，更加重视饮料 的营养价值。乳饮料但是以牛乳为主要原料制成的产品，牛奶是一种营养价值平衡的 完全食品，它含有 100 多种的营养成分，主要含有是蛋白质、乳糖、维生素、矿物质、 脂肪等。牛奶中所含有的蛋白质、钙数量丰富

21、，品质优良，且易于吸收。近年来我国 牛奶的产量持续增加，但是人均消费量仍然较低，人均年消费量仅为 11.40 千克，而 发达国家可达 200 千克以上，而我国人口众多，而且越来越多的人认识到了乳制品的 营养价值，所以我国的乳市场还有很大的空间，从而也必将带动乳饮料市场的发展。 乳饮料市场要发展就必须考虑就几个转移问题，乳饮料市场由儿童向青年、中年 和老年市场转移。着重点该放在青年人和老年人身上。青年人的消费应该是整个群体 消费的重点之一。从初中生、大学生到 35 岁以下的青年人都应该属于这个消费人群。 由针对性的设计符合他们的产品（其中包括产品的质量、品牌和包装） ，设计产品文化 定位，并使之

22、形成一种时尚。老年人是很大的消费群体，他们需要孩子的孝心，更需 要生活的保健和营养。儿童消费群体当然也不能放弃，毕竟他们也是很大的消费群体； 向家庭食用型转移。现在很多厂家只注意在市场的货架销售，而忽视了家庭装、大包 装的产品。家庭的餐桌是一个很了不起的大市场空间。要激活这个市场，是奶制品成 为大众化消费。要考虑有小包装改为大包装，降低成本的同时还会给每个家庭带来方 便与实惠；向旅游用品型转移。随着人们生活水平的不断提高，旅游用品市场空间会 越来越大，如何把乳饮料引入旅游消费，这也是乳饮料今后发展的又一个机会。 1.3 乳饮料的价值 1.3.1 乳饮料的特色 乳饮料是指在牛乳或脱脂乳中添加砂糖

23、、有机酸和稳定剂等，混合调制而成的含 乳饮料。它具有色泽鲜艳、味道芳香、酸甜适口的优点。 乳饮料作为一种新型的风味乳制品进入市场。它以风味独特、口味清爽、色泽宜 人、营养丰富、高附加值的特色，受到人们的青睐。目前市场上有很多类产品，如小 洋人水果乳饮料，优格水果乳饮料、蒙牛“酸酸乳”、伊利“优酸乳”等。 乳饮料通常是由牛乳或奶粉、水、和其它多种添加剂经加工制成的。其中既有蛋 白质及果汁微粒形成的悬浮液，又有脂肪形成的乳浊液，还有由糖等添加剂形成的真 溶液，因此是一种宏观上不稳定的分散体系。 牛乳中的蛋白质主要有两种形式：酪蛋白和乳清蛋白。酪蛋白在牛乳中呈悬浮状 态一般占乳的 80%左右，其等电

24、点为 4.6，而酸性乳饮料的 pH 值在 3.84.2，因此其 中的酪蛋白处于极不稳定的状态。并且易与胡萝卜汁中的多酚和同系色素等成分作用 而凝聚。乳清蛋白则以溶解蛋白的形式出现，受热时易变性(80)。 乳饮料通常为酸性物，有一定的凝聚危险。为了防止凝聚现象的发生，通常除了 需对果汁进行特殊处理，工艺上采用均质和特殊配方外，还需加入适当的稳定剂。常 用的稳定剂有羧甲基纤维素(CMC)、果胶、瓜尔豆胶等。稳定机理一般认为是使体系 增稠，形成保护胶体而防止饮料中的微粒沉降或上浮。 1.3.2 胡萝卜营养价值 每 100 克胡萝卜中，约含蛋白质 0.6 克，脂肪 0.3 克，糖类 7.68.3 克，

25、铁 0.6 毫 克，维生素 A 原（胡萝卜素）1.3517.25 毫克，维生素 B1 0.020.04 毫克，维生素 B2 0.040.05 毫克，维生素 C12 毫克，热量 150.7 千焦，另含果胶、淀粉、无机盐和多种 氨基酸。各类品种中尤以深橘红色胡萝卜素含量最高，各种胡萝卜所含能量在 79.5 干 焦1339.8 千焦之间。胡萝卜是一种质脆、味美、营养丰富的家常蔬菜，素有“小人参” 之称。胡萝卜富含糖类、脂肪、挥发油、胡萝卜素、维生素 A、维生素 B1、维生素 B2、花青素、钙、铁等营养成分。 美国科学家研究证实：每天吃两根胡萝卜，可使血中胆固醇降低 10%20%；每 天吃三根胡萝卜，

26、有助于预防心脏疾病和肿瘤。中医认为胡萝卜味甘，性平，有健脾 和胃、补肝明目、清热解毒、壮阳补肾、透疹、降气止咳等功效，可用于肠胃不适、 便秘、夜盲症(维生素 A 的作用)、性功能低下、麻疹、百日咳、小儿营养不良等症状。 胡萝卜富含维生素，并有轻微而持续发汗的作用，可刺激皮肤的新陈代谢，增进血液 循环，从而使皮肤细嫩光滑，肤色红润，对美容健肤有独到的作用。同时，胡萝卜也 适宜于皮肤干燥、粗糙，或患毛发苔藓、黑头粉刺、角化型湿疹者食用。 1.3.3 作用 (1)益肝明目： 胡萝卜含有大量胡萝卜素，这种胡萝卜素的分子结构相当于 2 个分子的维生素 A，进入机体后，在肝脏及小肠粘膜内经过酶的作用，其中

27、 50%变成维生素 A，有补 肝明目的作用，可治疗夜盲症； (2)利膈宽肠： 胡萝卜含有植物纤维，吸水性强，在肠道中体积容易膨胀，是肠道中的“充盈物质” ，可加强肠道的蠕动，从而利膈宽肠，通便防癌； (3)健脾除疳： 维生素 A 是骨骼正常生长发育的必需物质，有助于细胞增殖与生长，是机体生长 的要素，对促进婴幼儿的生长发育具有重要意义； (4)增强免疫功能： 胡萝卜素转变成维生素 A，有助于增强机体的免疫轼能，在预防上皮细胞癌变的 过程中具有重要作用。胡萝卜中的木质素也能提高机体免疫机制，间接消灭癌细胞； (5)降糖降脂： 胡萝卜还含有降糖物质，是糖尿病人的良好食品，其所含的某些成分，如槲皮素

28、、 山奈酚能增加冠状动脉血流量，降低血脂，促进肾上腺素的合成，还有降压，强心作 用，是高血压、冠心病患者的食疗佳品。 1.4 课题的目的和意义 根据有关果汁乳饮料的研究，发现影响果汁乳饮料口味的主要是果汁添加量，蔗 糖含量及稳定剂添加量及配比。而影响产品稳定性的因素主要是稳定剂的添加量及配 比。 目前国内市场上有很多果味的乳饮料，但是大部分产品中不仅不含果汁或果汁含 量极低，而且牛奶的添加量也很低。因此它不论是在风味、口感及营养上均无法与以 牛奶为主，果汁含量高的果汁乳饮料相比。所以开发一种营养全面、低热量的胡萝卜 汁乳饮料具有很大的市场潜力和广阔发展的前景！ 本课题的目的是确定胡萝卜乳饮料产

29、品的口感、稳定性最佳配方，以期望为生产 厂家开发一种具有独特的胡萝卜奶香味，酸度适中，口感细腻，质地均匀胡萝卜乳饮 料。 1.5 乳饮料前景 含乳饮料与液体奶相比是有较大区别的。液体奶主要包括鲜奶、 “纯奶”和其他一些 加工过的奶，液体奶的成分与鲜牛奶接近，即每 100 毫克奶中不能少于蛋白质 2.5 克， 脂肪 5 克，热能 65 千卡及各种维生素和微量元素。含乳饮料本质上是一种饮料，是以 鲜乳或乳粉、植物蛋白乳(粉)、果菜汁或糖类为原料，添加或不添加食品添加剂与辅 料，经杀菌、冷却、接种乳酸菌发酵剂、培养发酵、稀释而制成的活性或非活性饮料。 含乳饮料蛋白质的含量不低于 1 克/100 毫克

30、，蛋白质含量是衡量含乳饮料重要指标。 与液体奶相比，含乳饮料尽管蛋白质含量较低，但由于其在口味、保健等方面的 优势，近年来销量大增。首先，含乳饮料口味丰富。含乳饮料可以调配成各种水果味 的，如草莓、樱桃、桔子、香蕉、菠萝、芒果，也可以调配成可可味、咖啡味、巧克 力味，既有营养又有乐趣，满足了不同人群尤其是儿童或年轻人的需求。其次，含乳 饮料具有一定的保健功能，特别是选用双歧杆菌、嗜酸乳杆菌做发酵剂的产品。它可 在肠道内抑制有害菌的生长，调节肠道微生态平衡，增强人体的免疫能力。并且，使 乳蛋白有一定的降解，变得容易被人体吸收，并在乳酸菌代谢过程中会合成一些维生 素和降解约 30%左右的乳糖。 正

31、是由于含乳饮料的产品优势、厂家的宣传推广、国内乳品消费方式的变化使得 近几年国内含乳饮料市场得到了蓬勃发展，2008 年含乳饮料的第一品牌营养快线实 现销售额近 90 亿。目前含乳饮料已成为年轻人的首选饮品，我国乳饮料市场每年以 18%以上的速度增长，其消费群体主要集中在“80 后”、 “90 后”的青春人群。 据统计，2006 年2010 年，我国乳饮料的需求以平均 25.32%的年增速增长，到 2009 年全国总需求量达到 958 万吨，2010 年达到 1184 万吨。 第 2 章 工艺流程确定及论证 2.1 胡萝卜汁乳饮料工艺流程及要点说明 本乳饮料生产车间的设计规模为年产 1.3 万

32、吨，考虑到原料供应、市场需求等因 素，计划生产一种产品，即：胡萝卜汁乳饮料，年产量 13000 吨。采用 285g 袋装。产 品全年生产，不分淡旺季，扣除部分节假日休息、设备定期检修、突发事故等引起的 停产天数计划全年生产 325 天，日产量 40 吨，才能满足全年产量要求。生产班制为两 班制，每班工作 12 小时，扣除清洗时间，每班有效生产时间为 10 小时，即胡萝卜汁 乳饮料每班生产 20 吨(附录 A)。工艺流程图如图 2-1。 图 2-1 胡萝卜汁乳饮料的工艺流程图 2.2 胡萝卜汁乳饮料工艺要点说明 2.2.1 原料乳的验收 制造优良品质的乳制品，必须选用质量优良的原料乳，原料乳送到

33、加工厂时，必 须进行逐车或逐批验收，验收标准严格按“生鲜牛乳收购标准 GB 19301-2010”执行4。 装 箱 均 质 冷 却 牛乳验收 原料乳标准化 冷却 过滤均质巴氏灭菌 胡萝卜汁 净乳 蔗糖、稳定剂 配 料 搅 拌均质 出 厂罐装包装入库 UHT 进料UHT 杀菌 冷却贮藏 原料乳的感官指标为正常牛乳就为乳白色或微带黄色，不得含有肉眼可见的异物， 不得有红色，绿色或其他异色，不能有苦、咸、涩的滋味和饲料、青贮、霉等其他异 常气味。 原料乳的抗菌素检测则由于乳腺炎乳中白血球含量的增加，因此对乳酸菌有不同 的噬菌作用，尤其是在治疗乳腺炎时使用的抗菌素在乳中有一定的残留量，实验证明 在乳中

34、含有较低浓度的抗菌素时，对发酵也会有较大影响，同时，饮用含抗生素的牛 乳及乳制品对人的健康产生危害，因此建立快速安全高效抗生素检测成为必要。 2.2.2 净 乳 原料乳验收后必须净化。其目的是去除乳中的机械杂质并减少微生物的数量，可 以采用过滤净化或离心净化等。简单的粗滤是在受乳槽上装有过滤筛网并铺上多层纱 布进行，进一步过滤则采用双联过滤器，滤布应经常清洗灭菌。使用离心净乳机可以 显著提高净化效果，有利于提高制品质量。离心净乳机还能将乳中的乳腺体细胞和某 些微生物除去，净乳机放在粗滤之后，冷却之前。本设计中牛乳先经过双联过滤器， 然后再经过离心净乳机，从而实现原料乳的净化。 2.2.3 冷

35、却 经过净化的原料乳立即冷却到 4左右，以抑制细菌的繁殖。乳中的微生物的数 量随着贮存时间的长短和温度高低而变化。牛乳挤出后微生物变化可以分为四个阶段， 即抗菌期、混合微生物期、乳酸菌繁殖期、酵母和霉菌发育期。在抗菌期内，乳中含 有抑制微生物繁殖的抗菌物质，使细菌的繁殖受到抑制。在本项目中，冷却使用板式 热交换器，将原料乳迅速冷却到 4以下泵入贮乳罐中储存。 2.2.4 贮 藏 为了保证工厂连续生产的需要，必须有一定的原料乳的贮存量，在该项目中，为 保证连续生产以及储料的需要，贮奶设备选择 6 个 32 吨的室外奶仓。室外奶仓配有适 当的搅拌机构，定时搅动液体，防止脂肪上浮，造成原料乳的成分分

36、布不均匀。 2.2.5 预 热 原料乳在均质之前进行预热的目的有： (1)初步杀死大部分的细菌和致病菌，使杀菌更彻底，以保证食品的安全性，提高 成品的贮藏性。 (2)抑制酶的活性，以免成品产生脂肪水解，酶促褐变等不良现象。 (3)控制乳的温度在 5565，使均质效果更好。 根据以上几点，确定牛乳的预热温度为 60。 为了使产品符合规格要求，乳制品中脂肪、蛋白质和非脂乳固体含量要保持一定 的含量，符合生产产品要求5。但是，原料乳中的脂肪、蛋白质和非脂乳固体含量随 乳牛的品种、地区、季节和饲养管理等因素不同有很大的差异，因此必须对原料乳进 行标准化，调整原料乳脂肪、蛋白质和非脂乳固体的关系，使其比

37、例符合制品的要求。 稀奶油的标准化，原料乳经分离机分离成稀奶油和脱脂乳之后，再按生产需要将稀奶 油按比例配与脱脂乳混合，制成要求脂肪和蛋白质含量的标准化乳。如果原料乳中脂 肪含量不足时，应添加稀奶油或脱去部分脱脂乳，当原料乳中脂肪含量过高时，应添 加脱脂乳或脱去部分稀奶油，标准化工作采用在线或配料罐中进行。 2.2.6 巴氏杀菌 巴氏杀菌是为了使乳中的病原菌，尤其是耐热性较强的结核菌都被杀死。本设计 中巴氏杀菌乳杀菌采用 75，15s。 2.2.7 均 质 均质是指对脂肪球进行机械处理，使脂肪球呈均匀一致分散在乳中。经均质后乳 有以下优点：(1)风味良好、口感佳。(2)使产品不产生脂肪上浮现象

38、。(3)有利于人体对 脂肪的消化吸收。均质采用二级均质，即物料连续通过两个均质头，将粘在一起的小 脂肪球打开。较高的温度均质效果较好，但温度过高会引起乳脂肪、乳蛋白的变性， 通过大量的试验表明，均质温度采取 5580，均质压力 18-25MPa 效果最好，若温度 降低后再均质，不仅降低了均质效果，而且有时会使脂肪球形成乳油粒6。本设计中 均质采用 60，一级均质压力 20MPa，二级均质压力 7 Mpa。 2.2.8 UHT 杀 菌 超高温瞬时灭菌是指物料在连续流动的状态下通过热交换器加热至 135137， 在这一温度下保持一定的时间可以达到商业无菌的水平。超高温瞬时灭菌方式的出现， 大大改善

39、的灭菌乳的特性，不仅使产品从颜色的味道上得到了改善，而且提高了产品 的营养价值。因此，本设计中 UHT 乳的采取的灭菌条件为 137， 5s。生乳理化指 标如表 2-1。 表 2-1 生乳理化指标 项目指标检验方法 冰点/()-0.500GB 5413.38 相对密度/(201.027GB 5413.33 /4) 蛋白/(g/100g)2.8GB 5009.5 脂肪/(g/100g )3.1GB 5413.3 杂质度/( mg/kg)4.0GB 5413.30 非脂乳固体 /(g/100g) 8.1GB 5413.39 酸度/(oT) 牛乳1218GB5413.34 羊乳 a挤出 3 小时后检

40、验 b只适用于格斯坦奶牛 612 微生物指标如表 2-2。 表 2-2 微生物限量 项目限量CUF/g(mg)检测方法 菌落总数 2106GB 4789.2 2.2.9 灌 装 无菌灌装工艺 无菌灌装工艺与设备，在自动控制中完成无菌定量灌装，质检人员需要检测灌装 量和密封情况7。 2.2.10字符喷码 要求生产日期和批次号喷码定位准确，字体清晰。 检验装箱 发现封口异常、不严渗漏、生产日期、字体不清、吸管脱落等不合格产品及时挑 出，合格品装箱，要求封箱胶带黏贴整齐、牢固，装箱数量准确无误8。 2.2.11成品贮藏 常温贮藏。 第 3 章 物料衡算 3.1 产品标准化 3.1.1 原料乳的成分

41、脂肪 F0=3.6%； 非脂乳固体 S0=8.6%； 总干物质 TS=12.2%； 脂肪与非脂乳固体比 RM=35/5.16%=6.78； 3.1.2 原料乳的要求 我国规定生鲜牛乳收购的质量标准（GB6914-86 修改后）包括感官指标、理化指标 和微生物指标。标准如下 感官指标：正常牛乳的颜色：白色或微带黄色，不得含有肉眼可见的异物，不得有 红色、绿色或其他异色。 味道：不能有苦味、咸味、涩味和饲料味、青贮味、霉味异 常味。 理化指标：理化指标只有合格指标，不再分级见表 3-1。 表 3-1 原料奶理化指标 项目指标 密度（kg/m3） 1.0280（1.028-1.032） 脂肪（%）

42、3.10（2.85.0） 蛋白质（%） 2.95 酸度（以乳酸表示） 0.162 杂质度（mg/kg） 4 汞（mg/kg） 0.1 六六六，滴滴涕（mg/kg） 0.01 抗生素（IU/T） 0.3 3.2 物料衡算 3.2.1 产品配方 牛乳 70% ，胡萝卜汁 12% ，蔗糖 13% ，稳定剂(果胶)0.3% ，水 4.7%。 3.2.2 班产量确定 本乳饮料生产车间的设计规模为年产 1.3 万吨，考虑到原料供应、市场需求等因 素，计划生产一种产品，即：胡萝卜汁乳饮料，年产量 13000 吨。采用 285g 袋装。全 年生产 325 天，1300032540 (吨)，所以日产量 40 吨

43、，才能满足全年产量要求。所以 班产量为 20 吨。 20000kg0.285kg=70175(袋) 101730=2339 (箱) 物料平衡图如图 3-1。 -0.8% -0.2% -0.3% -0.2% 胡萝卜 2417kg 净乳 14263 kg 14263kg 冷却 14192kg 灌装 20000kg 预热巴氏杀菌 14192kg 贮藏 14192kg 损失 114kg 损失 40kg 损失 71kg 损失 40kg 损失 40kg -0.5% 均质 20120kg 冷却 20040kg 包材（70175 个 包材） 标准化 14192kg 混合 17703kg 蔗糖 2618kg、

44、水 946kg、复 合稳定剂 60.4kg 瓦楞纸箱 2339 个 原料乳验收 14263 kg 配料罐 20120kg 装箱 2339 箱 UHT 杀菌 20080kg 图 3-1 物料平衡图 3.3 物料平衡表 物料平衡表（如表 3-2） 。 表 3-2 胡萝卜汁乳饮料物料衡算表 项目 胡萝卜汁乳饮料 吨耗量 日耗量 年耗量 原料鲜牛乳748kg28526kgkg 胡萝卜汁 水 蔗糖 1516kg 47.3kg 1335kg 4834kg 1892kg 5236kg kg kg kg 辅料 稳定剂304kg120kg39000kg 利乐包材3500 袋袋袋 包材 瓦楞纸箱70 个4680

45、个个 第 4 章 热量衡算 4.1 热量衡算 乳品工厂热交换设备主要用于原料乳的冷却、预热、均质、超高温灭菌等操作9。 在原料乳的加工过程中有两个杀菌过程： (1)预巴氏杀菌：即 475，保温 1520s； (2)超高温瞬时杀菌：65150，14s。 (3)原料冷却贮藏 224, 原料冷却贮藏 224，预巴氏杀菌 475，巴氏杀菌 75，均质 7560， UHT 瞬时杀菌 137，冷却灌装 137654(瞬间杀菌后与冷料热交换，温度到 65)。 4.1.1 热量衡算 （1）巴氏杀菌：Q1=Cmt=3.7714192(75-4)/10=kJ/h （2）超高温 UHT 瞬时杀菌：Q2=Cmt=3.

46、7720080(137-65)/10=kJ/h 加入的总热量为 Q总=Q1+Q2=(+)=9.2105kJ/h 式中， m牛乳质量(kg)； C比热容 kJ/(kg)； t温度差() 4.1.2 冷量衡算 将乳冷却是获得优质原料乳的必要前提。刚挤下来的乳，常温牛奶大约 22，一 般要求冷却到 4左右进入待装罐中。 板式热交换器的工作能力是 5t/h，原料乳冷却阶段的热量变化计算如下： Q1=cmt =14263 3.77 18/10 =96789KJ/h 式中， C比热容kJ/(kg)； t-温度差()10 均质冷却： Q2=Cmt=3.7720120(75-60)/10=kJ/h 灌装前冷却

47、阶段： Q3=Cmt=3.7720080(65-4)/10=kJ/h 总冷量： Q总=Q1+Q2+ Q3=96789+=6.7105kJ/h 第 5 章 主要设备选型 5.1 设备材质或设备制造材料的要求 (1)食品加工设备的原材料必须适合制品达到全温全压的操作范围； (2)不能影响产品的质量；不能被产品或任何清洗消毒过程所腐蚀、分解或渗透； (3)必须使设备成分之间的电化学腐蚀反应减少到最低程度，包括焊接螺和零件等； (4)机械要求表面光滑； (5)接缝和焊接处必须平整光滑，表面涂上无毒且耐腐蚀的涂料，如果铸料表面粗 糙易发生污染并造成平时清洗的困难，引起微生物的潜伏和交叉污染； (6)食品

48、加工设备与产品相接触的表面应使用不锈钢制造9。 5.1.1 设备要求 (1)所有与产品接触的表面应便于检查和机械清洗10； (2)各部件要便于拆开，以达到彻底清洗的要求11； (3)所有设备在首次使用之前，先进行清洗和钝化，在某些情况下，由于设备某部 分的变化需要进行钝化； (4)食品接触面应光滑、无凹陷和裂纹，以减少食品碎屑、污垢及有机物聚集12。 5.1.2 胡萝卜汁及原料乳的预处理工段 (1)室外奶仓 因需日处理 28t 的原料乳，所以需容量 60t 的奶仓 1 个。 (2)离心净乳机 由生产工艺流程和每小时处理原料乳量为 1.4t/h，故需处理能力 10t/h 的净乳机 1 台。 (3

49、)板式换热器 板式换热器（预热）：设定物料进口温度 4，出口温度 75； 热水进口温度 70，出口温度 55；设定每班预热处理量 kg/h, 对数平均温度差： 2 1 21 ln T T TT tm =71-15/ln(71/15)=36.02 换热面积 m tK Q A . = m tK tCM . . 1奶 =141920.94(75-4)/200036.02=13.15m2 注： K=15002000Kcal/.h. 取 K=2000Kcal/.h. 板式换热器型号：BP 2-J-10；换热面积 2m2，所以需换热面积为 25-200m2的板式 换热器。 (4)配料罐:锥底结构，要求有保

50、温层，偏心立搅拌 30r/min，右 450，CIP 喷头，进 出料38。因原料乳 14192kg，胡萝卜汁 2417kg,混合共 16609kg,每小时需处理 16609/10=1.66t/h，需容量为 15t 的配料罐。 (5 暂存罐:由生产工艺流程和每小时处理原料乳量为 1.4t/h，需容量为 30t 的暂存 罐。 (6)双联过滤器:目前通用型号为 RP6H2;过滤直径：D=300 mm ；面积：S=0.18 (7)灌装机:因每分钟生产胡萝卜乳饮料 116 袋，所以本设计选用的是利乐灌装机 2 台，型号为 BGL-3GL 每分钟可灌装 60 袋13。 5.1.3 均质杀菌工段 (1)均质

51、机 由生产工艺流程和每小时处理原料乳量为 1.4t/h，需处理能力为 10t/h 的均质机 1 台。 (2)超高温杀菌机 由生产工艺流程和每小时处理原料乳量为 1.4t/h，需处理能力 为 10t/h 的超高温杀菌机 1 台14。 设备选型如表 5-1。 表 5-1 主要设备选型列表 设备编号 设备数量工作能力备注 E101 E102 E103 E105 乳罐车 乳泵 管式双联过滤器 乳暂存罐 1 6 2 2 15t 10t/h 120 目 10t 国产 国产 DN230，进口 贮乳罐应经过杀菌处理 E107净乳机110t/h进口 E108板式冷却器125-200m2进口 E119 E110

52、E112 E113 室外奶仓 高位罐 板式换热器 巴氏杀菌机 1 1 1 1 60t 10t 25-20m2 10t/h 进口料口径 51mm 搅拌速度 960r/h 国产 国产 国产 E201离心分离机110t/h离心需彻底 E202配料罐210t/h国产 E205 E206 板式换热器 清晰回程泵 1 2 25-20m2 10t/h 国产 国产 E207FIC 添加罐110t2国产 E304UHT 杀菌机110t/h国产 E305脱气罐110t/h国产 E306均质机110t/h功率 37kW E307无菌罐130t国产 E308 E401 E407 乐枕灌装机 酸碱罐 CIP 进程泵 2

53、 6 2 60 袋/min 10t 10t/h 进口 国产 国产 5.1.4 清洗工段 CIP 清洗系统俗称就地清洗系统被广泛的用于饮料、乳品、果汁、果浆、果酱、 酒类等机械化程度较高的食品饮料生产企业中。就地清洗简称CIP，又称清洗定位 或定位清洗(cleaning in place)。就地清洗是指不用拆开或移动装置，即采用高温、 高浓度的洗净液，对设备装置加以强力作用，把与食品的接触面洗净 ,对卫生级别 要求较严格的生产设备的清洗、净化 15。 第 6 章 厂区平面设计 6.1 厂址的选择 6.1.1 自然条件资源 地势和地质：地势要平坦，坡度不宜超过 3%，以便减少工程量和有利于厂区运

54、输线路的布置。要有良好的地质，避免进行特殊的基础处理，以利于节省投资。应避 免在矿山，流沙地带，滑坡地段，淤泥地，古河道，古墓地，人防工程区建厂。同时 厂址要具有一定的地耐力，一般要求不低于 2105N/m2。 占地与面积：需满足建厂和发展的要求，又要节约用地，尽量利用荒山坡地，不 占或少占良田。 环境：不得有污染食品的不良环境。包括厂址周围不得有粪便堆场，垃圾堆场， 煤堆场，传染病医院，火葬场或焚化场，污水沟或污水处理站、放射性污染及其他有 害气体粉尘污染源，也不宜在医院附近。应注意到距离较远的厂区主导风向的上风位 的污染源的影响。 6.1.2 水源、能源 水源与排水：必须有充足的水源，且保

55、证水质符合饮用水的标准。地势地形应使 排水通畅，确保厂区的卫生条件，工厂排水符合环保法，不得危害周围环境。乳品厂 生产时，需要大量的水，因而最好要在靠近有水源的地方。或在有供应自来水的地方。 乳品生产时又有大量废水及少量的废渣，废液需向外排放，因而要在排污公共设备附 近，以免污染周围环境。 能源：要考虑原料供应的来源，时期及数量，质量等方面问题。乳品厂以鲜奶为 主要原料，因而选择厂址的时候要做奶源调查，尽量使乳品厂靠近奶源，减少运输设 备。 6.1.3 政治经济与交通情况 政治：符合国家发展方针政策，食品工厂的厂址应设在当地的规划区内，以适应 当地远近期规划的统一布局，并尽量不占，少占良田，做

56、到节约用地。所需用地可按 基建要求，分期分批征用。 经济：首先，厂址应有较方便的运输条件，若需建公路或专用铁路时，距离最短 为好，以节省投资；其次，有一定供电条件，满足生产需要；另外，厂址最好选在居 民区附近，这样可以减少宿舍，商店，学校等职工的生活福利设施，以便节省公司支 出。 交通：厂址要方便运输。尽量接近城市马路或公路，以减少道路的建设费用，同 时考虑奶源的运输费用。 6.1.4 劳动力与动力 劳动力：乳品厂应靠近劳力源。而且要考虑劳动力的闲忙季。 动力：厂址应有靠近高压电源。乳品厂一般要求连续生产，不能停电，这样需要 有二路高压电源，同时也要考虑燃料供应方便些。 6.1.5 小结 综合

57、上述要求，该乳品厂初步拟定设计在哈尔滨江北开发区，因为这里近几年经 济发展迅速，生活水平也提高。而且铁路运输很方便。 6.2 占地面积的估算 乳品厂占地面积估算可参考以下数据(表 6-1)： 表 6-1 占地面积估算 日处理鲜奶量（吨）占地面积 m2 5 900011000 10 1200015000 20 1500019000 40 1900031000 80 3100038000 100 3800062000 由上述表格可预算占地面积为 20000 m2。厂区建筑系数取 30%，厂区土地利用系 数取 60%11。 6.2.1 总平面设计的基本原则 食品工厂总平面设计的基本原则如下： (1)

58、总平面设计应按批准的设计任务书和可行性研究报告进行，总平面布置应做到 紧凑、合理。 (2)建筑物、构筑物的布置必须符合生产工艺要求，保证生产过程的连续性。互相 联系比较密切的车间、仓库，应尽量考虑组合厂房，既有分隔又缩短物流线路，避免 往返交叉，合理组织人流和货流。 (3)建筑物、构筑物的布置必须符合城市规划要求和结合地形、地质、水文、气象 等自然条件，在满足生产作业的要求下，根据生产性质、动力供应、货运周转、卫生、 防火等分区布置。有大量烟尘及有害气体排出的车间，应布置在厂边缘及厂区常年下 风方向。 (4)动力供应设施应靠近负荷中心。 (5)建筑物、构筑物之间的距离，应满足生产、防火、卫生、

59、防震、防尘、噪音、 日照、通风等条件的要求，并使建筑物、构筑物的间距最小。 (6)食品工厂卫生要求较高，生产车间要注意朝向，保证通风良好；生产厂房要离 公路有一定距离，通常考虑 3050m，中间设有绿化地带。 (7)厂区道路一般采用混凝土路面。厂区尽可能采用环行道，运煤、出灰不穿越生 产区。厂区应注意合理绿化。 (8)合理地确定建筑物、构筑物的标高，尽可能减少土石方工程量，并应保证厂区 场地排水畅通。 (9)总平面布置应考虑工厂扩建的可能性，留有适当的发展余地。 6.3 车间的布置 乳品厂一般是由生产车间、辅助车间、动力设施、给水、排水设施、全厂性设施 等组成。 生产车间：乳粉车间，炼乳车间，

60、消毒奶车间。 辅助车间：收奶站，机修车间，化验室，冷藏库，包装材料库，辅料库，供电所， 车库。 动力设施：变电所，锅炉房，冷冻机房。 给水设施：水泵库，水塔，水池，冷却塔等。 全厂性设施：办公室，食堂，宿舍，浴室，厕所，自行车棚，围墙，大门，传达 室，车间传达室。 厂区布置采用国内食品厂多采用的区带式布置形式，是将厂区建筑物，构筑物按 性质及需求的不同而布置成不同的区域，并用厂区路分隔开来。其优点是通风好，管 理亦好，便于扩建，但占地多，运输路线和管线长，故在用地允许的条件下采用此种 形式。因目前市场不断变化要适应市场的需要，有改变品种的可能，且便于管理（附 录 B） 。 第 7 章 公共系统