酸奶生產(chǎn)技術(shù)及車間設(shè)計(jì)原理

200t/d凝固型酸奶生產(chǎn)車間的設(shè)計(jì)系統(tǒng)闡述了酸奶生產(chǎn)技術(shù)及生產(chǎn)車間的設(shè)計(jì)??！專業(yè)：作者：指導(dǎo)教師：摘要：本設(shè)計(jì)是為200t/d凝固型酸奶生產(chǎn)車間的初步工藝設(shè)計(jì)。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)大綱和設(shè)計(jì)任務(wù)要求，進(jìn)行了酸奶工藝流程的選擇和論證，對(duì)整個(gè)工藝裝置進(jìn)行了物料衡算、熱量衡算、水平衡計(jì)算和耗冷計(jì)算，對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行了計(jì)算和選型，同時(shí)對(duì)主要附屬設(shè)備也進(jìn)行了計(jì)算和選擇，特別凸出了殺菌設(shè)備的計(jì)算和選型。關(guān)鍵詞：酸奶；凝固型；工藝流程；殺菌The200t/dConcretionTypeSourMilkProducesProfession:BiologyengineeringAuthor:ZengXianyingSupervisor:ZhouJianhongAbstract:Thisdesignistheinitialtechnologicaldesignofsourmilkproductioncarofthe200ts/dconcretiontype.Accordingtograduatedesignoutlineanddesignmissionarequest,carriedonasourmilkcraftchoiceandargumentoftheprocess,tothewholecraftdevicecarriedonmaterialcalculate,caloriescalculate,waterequilibriumcalculationwithconsumeacoldcalculation,tothenot-standardequipmentscarriedoncalculationandchooseatype,inthemeantimetomainsubsidiaryequipmentsalsocarryoncalculationandchoice,speciallytofermentequipmentscarryoncalculationandchoice.Keywords:Sourmilk;Concretiontype;Craftprocess;Disinfect;Ferment前言畢業(yè)設(shè)計(jì)是普通高校本科教育的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，是理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的重要措施。本設(shè)計(jì)為200t/d凝固型酸奶生產(chǎn)車間的設(shè)計(jì)，其生產(chǎn)方法是發(fā)酵法，參照大量酸奶生產(chǎn)工藝和化工設(shè)計(jì)的有關(guān)資料。本設(shè)計(jì)分別對(duì)酸奶的各工藝作了詳細(xì)闡述，并有詳細(xì)的計(jì)算過程和原理介紹。大體包括兩大部分：設(shè)計(jì)說(shuō)明書和圖紙。設(shè)計(jì)說(shuō)明書共有三個(gè)部分，第一部分：1.酸奶生產(chǎn)的各種工藝流程及相關(guān)的特性；2.工藝設(shè)計(jì)原則、范圍與依據(jù)；3.工藝流程的確定；第二部分：4.主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算；第三部分：5.主要設(shè)備一覽表；6.工程概算及成本分析，運(yùn)行管理等；7.主要參考文獻(xiàn)；8.致謝。圖紙三張：1.高程布置及帶控制點(diǎn)的工藝流程圖；2.總工藝平面布置圖；３.主要設(shè)備構(gòu)筑圖。在本次設(shè)計(jì)過程中，查閱了大量文獻(xiàn)及資料，參考很多的設(shè)計(jì)和論文，最終根據(jù)自己的設(shè)計(jì)要求定出了本設(shè)計(jì)內(nèi)容。本設(shè)計(jì)以理論設(shè)計(jì)為依據(jù)，以實(shí)際生產(chǎn)為參考，力求接近實(shí)際，切合實(shí)際。由于本人水平有限，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中難免存在疏漏和不妥之處，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。設(shè)計(jì)人：2007年5月1緒論1.1酸奶的發(fā)展及用途酸奶歷史悠久。它起源于保加利亞，是以各種乳品為原料，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵而成的產(chǎn)品。世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織和的定義是——以鮮牛奶為原料，經(jīng)過預(yù)處理然后接入純粹培養(yǎng)的保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌作為發(fā)酵劑，并保溫一定時(shí)間，因產(chǎn)生乳酸而使酪蛋白凝結(jié)的成品稱為酸奶。酸奶按形態(tài)分為：凝固型酸奶和攪拌型酸奶。按脂肪含量高低分為：高脂酸奶、全脂酸奶、低脂酸奶和脫脂酸奶。按生產(chǎn)時(shí)所用原料的不同，酸奶可分為純酸奶、調(diào)味酸奶、果料酸奶。

酸奶是以鮮奶為原料，接種乳酸桿菌在一定條件下發(fā)酵而成的。酸奶經(jīng)過發(fā)酵后，原有的乳糖部分轉(zhuǎn)變成乳酸，但仍保留有部分乳糖，所以形成特有的酸甜風(fēng)味。不同品種可能發(fā)酵的程度不同，乳糖和乳酸的比例有一定差異，因而在口感上有的品種會(huì)稍甜一些，而有的品種會(huì)稍酸一些。但不會(huì)是很甜，如果真是很甜，可能是添加了糖。固型酸奶是指乳酸發(fā)酵在零售容器中進(jìn)行的酸乳制品。乳酸菌可以使蛋白質(zhì)發(fā)生一定程度的降解而形成預(yù)消化狀態(tài)，并且能夠抑制腸道內(nèi)有害菌,解決乳糖不耐癥，促進(jìn)有益菌的活動(dòng)，有抗癌作用。因此，酸奶是一種深受廣大群眾喜愛的產(chǎn)品。然而，由于酸奶的加工對(duì)其原料和生產(chǎn)過程的控制要求較為嚴(yán)格，若某些環(huán)節(jié)控制不當(dāng)，將會(huì)出現(xiàn)一些質(zhì)量問題.因此，充分了解影響酸奶品質(zhì)的各種因素，切實(shí)掌握生產(chǎn)設(shè)備的性能與加工工藝，就可設(shè)法避開不利因素，生產(chǎn)出高品質(zhì)的酸奶制品。目前市面上有凝固型和攪拌型兩種酸奶，后者因?yàn)樵谒嵝原h(huán)境下，蛋白質(zhì)部分變性形成凝乳。前者在此基礎(chǔ)上，還加了少量凝乳酶，促進(jìn)蛋白質(zhì)凝固，所以感官性狀呈半凝膠型。兩種類型的酸奶與鮮奶的營(yíng)養(yǎng)成分沒有多大差異。但請(qǐng)注意，酸奶與市面上乳酸型的飲料不同，后者是在各種飲料上添加一定量的酸味劑，使之呈一定的酸味，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較低。目前，在我國(guó)市場(chǎng)上供應(yīng)的酸奶多以牛奶加工而成。它保留了牛奶的原有的全部營(yíng)養(yǎng)成分，經(jīng)過乳酸菌發(fā)酵，風(fēng)味更是別具一格。在我國(guó)酸奶產(chǎn)品中，以全脂酸奶居多，脂香誘人而郁于鮮奶，也有特為脂肪不適癥者加工的脫脂酸奶。酸奶對(duì)高血壓、動(dòng)脈硬化、老年骨質(zhì)疏松、腫瘤病患者都有較好的防治作用，且對(duì)年老體弱者也非常有益，口感老少皆宜，故已為廣大百姓所接受。實(shí)際上，隨著人民的生活水平不斷提高，全國(guó)的酸奶市場(chǎng)也在迅速擴(kuò)大。以前酸奶消費(fèi)多在大中城市，而現(xiàn)在，許多中小城市，乃至鄉(xiāng)鎮(zhèn)都出現(xiàn)了酸奶“熱”，消費(fèi)量呈逐年遞增之勢(shì)。酸奶是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的食品，健康人一天吃多少較合適沒有嚴(yán)格限制。專家們認(rèn)為，健康成人每天喝不超過一千毫升都是可取的。一天之中任何時(shí)候想喝都可以喝。酸奶除了營(yíng)養(yǎng)豐富外，還含有乳酸菌，所以具有保健作用。這些作用是：1.維護(hù)腸道菌群生態(tài)平衡，形成生物屏障，抑制有害菌對(duì)腸道的入侵。2.通過產(chǎn)生大量的短鏈脂肪酸促進(jìn)腸道蠕動(dòng)及菌體大量生長(zhǎng)改變滲透壓而防止便秘。3.酸奶含有多種酶，促進(jìn)消化吸收。4.通過抑制腐生菌在腸道的生長(zhǎng)，抑制了腐敗所產(chǎn)生的毒素，使肝臟和大腦免受這些毒素的傷害，防止衰老。5.通過抑制腐生菌和某些菌在腸道的生長(zhǎng)。從而也抑制了這些菌所產(chǎn)生的致癌因子，達(dá)到防癌的目的。6.提高人體免疫功能，乳酸菌可以產(chǎn)生一些增強(qiáng)免疫功能的物質(zhì)，可以提高人體免疫，防止疾病。1.2酸奶發(fā)展前景●2000年全國(guó)液態(tài)奶的銷量為190萬(wàn)噸，其中12%為酸奶，也就是23萬(wàn)噸?！?8年全國(guó)人均酸奶消費(fèi)量為0.1公斤，2000年全國(guó)人均酸奶消費(fèi)量為0.18公斤，遠(yuǎn)低于歐洲人均18～20公斤的消費(fèi)水平?！裥袠I(yè)預(yù)計(jì)酸奶增長(zhǎng)量為每年遞增15%～20%，而實(shí)際增長(zhǎng)遠(yuǎn)低于預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。●在酸奶總體市場(chǎng)內(nèi)，“樂百氏”和“娃哈哈”總共占據(jù)40%的份額，而“樂百氏”和“娃哈哈”的主力產(chǎn)品是“乳酸飲料”和“酸性乳飲料”，因此說(shuō)明酸奶銷售中“乳酸飲料”和“酸性乳飲料”占了相當(dāng)大的比重。中國(guó)乳制品工業(yè)協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)宋昆岡19日說(shuō)，乳業(yè)已成為中國(guó)現(xiàn)代化食品制造業(yè)之一，中國(guó)乳制品產(chǎn)量和總產(chǎn)值在最近的10年內(nèi)增長(zhǎng)了10倍以上。但在總的消費(fèi)量、品種結(jié)構(gòu)和企業(yè)規(guī)模方面與世界先進(jìn)水平尚存在差距。宋昆岡說(shuō)，去年中國(guó)乳制品產(chǎn)量達(dá)到1204.4萬(wàn)噸，與1995年相比增長(zhǎng)了10.5倍；乳制品工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)891.2億元，與1995年相比增長(zhǎng)10.6倍。中國(guó)目前年人均奶類產(chǎn)品占有量達(dá)到21.7公斤據(jù)介紹，近兩年中國(guó)政府出臺(tái)了一系列有利于乳業(yè)持續(xù)快速發(fā)展的政策，加快奶業(yè)發(fā)展列入了國(guó)家“十一五”規(guī)劃，這對(duì)以農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)為基礎(chǔ)的乳業(yè)具有深遠(yuǎn)影響。但與世界乳業(yè)先進(jìn)水平相比，中國(guó)乳業(yè)還存在較明顯的差距。宋昆岡說(shuō)，一是在消費(fèi)量上，國(guó)際年人均奶類產(chǎn)品占有量已達(dá)100公斤以上，而中國(guó)還處在21.7由于中國(guó)乳業(yè)市場(chǎng)潛力巨大，中國(guó)已成為世界乳業(yè)發(fā)展最快的國(guó)家之一。在中國(guó)上海舉行的第27屆世界乳業(yè)大會(huì)中，國(guó)際乳聯(lián)負(fù)責(zé)人在會(huì)前的發(fā)布會(huì)上說(shuō)，中國(guó)乳業(yè)發(fā)展的前景令人羨慕，全球乳品行業(yè)都在“追著中國(guó)市場(chǎng)”而發(fā)展，中國(guó)應(yīng)更多地引入全球的資金和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。全球乳業(yè)正進(jìn)入一個(gè)大發(fā)展的時(shí)期，行業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品消費(fèi)結(jié)構(gòu)正在與人們的生活方式和消費(fèi)方式一起變化，乳品正在從傳統(tǒng)類型向更為現(xiàn)代的營(yíng)養(yǎng)型品種發(fā)展。自從著名學(xué)者前蘇聯(lián)科學(xué)家Metchnikoff于1908年提出酸奶長(zhǎng)壽理論后，酸奶才逐漸被人們所熟悉。隨著研究的逐漸深入，1942年歐洲D(zhuǎn)onnon家族開始酸奶商業(yè)化生產(chǎn)，1946年成立Donnon公司并開始生產(chǎn)果料酸奶。果料酸奶的出現(xiàn)，改善了酸奶的口味，酸奶在世界各國(guó)得到了飛速發(fā)展，成為球最受消費(fèi)者喜愛的食品之一。

2酸奶生產(chǎn)的各種工藝流程及相關(guān)特性隨著生活水平的提高，飲用酸奶的人群越來(lái)越多，尤其對(duì)新鮮酸奶的需求量越來(lái)越大。酸奶中含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、糖類，各種維生素及鈣磷鐵鈉等人體需要的營(yíng)養(yǎng)素，具有良好的營(yíng)養(yǎng)保健作用。乳酸菌在乳中生長(zhǎng)繁殖，發(fā)酵分解乳糖產(chǎn)生乳酸等有機(jī)酸，導(dǎo)致乳的pH值下降，使乳酪蛋白在其等電點(diǎn)附近發(fā)生凝集，我們把這種乳凝狀的酸奶稱為凝固型酸奶。在實(shí)驗(yàn)條件下，我們探討了凝固型酸奶的生產(chǎn)技術(shù)。其產(chǎn)品酸味純正，口感滑膩，具有良好咀嚼感，經(jīng)試銷，市場(chǎng)反映良好，前景廣闊。發(fā)酵酸奶乳酸菌的種類較多，常用的有干酪乳桿菌(Lactobacilluscasei)、保加利亞乳桿菌(L.bulgaricus)、嗜酸乳桿菌(L.acidophilus)、植物乳桿菌(L.plantarum)、乳酸乳桿菌(L.Lactis)、乳酸乳球菌(Lactococcuslactis)、嗜熱鏈球菌(Streptococcusthermophilus)等[1]。近年來(lái)，隨著對(duì)雙歧乳酸桿菌在營(yíng)養(yǎng)保健方面作用的認(rèn)識(shí)，人們便將其引入酸奶制造，使傳統(tǒng)的單株發(fā)酵，變?yōu)殡p株或三株共生發(fā)酵。由于雙歧桿菌的引入，使酸奶在原有的助消化、促進(jìn)腸胃功能作用基礎(chǔ)上，又具備了防癌、抗癌的保健作用。雙歧桿菌因其菌體尖端呈分枝狀(如Y型或V型)而得名。雙歧桿菌是無(wú)芽孢革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌，專性厭氧、不抗酸、不運(yùn)動(dòng)、過氧化氫酶反應(yīng)為陰性，最適生長(zhǎng)溫度為37～41℃。初始生長(zhǎng)最適pH6.5～7.0，能分解糖。雙歧桿菌能利用葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生醋酸和乳酸(2:3)，不產(chǎn)生CO2。目前已知的雙歧桿菌共有24種，其中9種存在于人體腸道內(nèi)，它們是兩歧雙歧桿菌(B.bifidum)、長(zhǎng)雙歧桿菌(B.longum)、短雙歧桿菌(B.brevvis)、嬰兒雙歧桿菌(B.angulatum)、鏈狀雙歧桿菌(B.adolescentis)、假鏈狀雙歧桿菌(B.pseudocatenulatum)和牙雙歧桿菌(B.dentmum)等。應(yīng)用于發(fā)酵乳制品生產(chǎn)的僅為前面5種。雙歧桿菌酸奶的生產(chǎn)有兩種不同的工藝。一種是兩歧雙歧桿菌與嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌等共同發(fā)酵的生產(chǎn)工藝，稱共同發(fā)酵法。另一種是將兩歧雙歧桿菌與兼性厭氧的酵母菌同時(shí)在脫脂牛乳中混合培養(yǎng)，利用酵母在生長(zhǎng)過程中的呼吸作用，以生物法耗氧，創(chuàng)造一個(gè)適合于雙歧桿菌生長(zhǎng)繁殖、產(chǎn)酸代謝的厭氧環(huán)境，稱為共生發(fā)酵法。2.1共同發(fā)酵法生產(chǎn)工藝2.1.1工藝流程

共同發(fā)酵法雙歧桿菌酸奶的生產(chǎn)工藝流程如下：

原料乳

↓

標(biāo)準(zhǔn)化

↓

調(diào)配←(蔗糖10%+葡萄糖2%)

↓

均質(zhì)(15～20MPa)

↓

殺菌(115℃，8min)

↓

冷卻(38～40℃)

↓

適量維生素C→接種←(兩歧雙歧桿菌6%、嗜熱鏈球菌3%)

↓

灌裝←消毒瓶

↓發(fā)酵(38～39℃，6h)

↓冷卻(10℃左右)

↓

冷藏(1～5℃)

↓

成品

生產(chǎn)工藝

雙歧桿菌產(chǎn)酸能力低，凝乳時(shí)間長(zhǎng)，約需18～24h，且由于其屬于異型發(fā)酵，最終產(chǎn)品的口味和風(fēng)味欠佳。因而，生產(chǎn)上常選擇一些對(duì)雙歧桿菌生長(zhǎng)無(wú)太大影響，但產(chǎn)酸快的乳酸菌，如嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、嗜酸乳桿菌、乳脂明串珠菌等與雙歧桿菌共同發(fā)酵。這樣既可以使制品中含有足夠量的雙歧桿菌，又可以提高產(chǎn)酸能力，大大縮短凝乳時(shí)間，縮短生長(zhǎng)周期，并改善制品的口感和風(fēng)味[1]。2.2共生發(fā)酵法生產(chǎn)工藝2.2.1工藝流程

雙歧桿菌、酵母共生發(fā)酵乳的生產(chǎn)工藝流程如下：

原料乳

↓

標(biāo)準(zhǔn)化≥9.5%

↓蔗糖10%+葡萄糖2%→調(diào)配

↓

均質(zhì)(15～20MPa)

↓

殺菌(115℃，8min)

↓

冷卻(26~28℃)

↓

兩歧雙歧桿菌6%→接種←乳酸酵母3%

↓

發(fā)酵(26～28℃，2h)

↓

升溫(37℃)

↓

發(fā)酵(37℃，5h)

↓

冷卻(10℃左右)

↓

罐裝

↓冷藏(l～5℃)

↓

成品

生產(chǎn)工藝共生發(fā)酵法常用的菌種搭配為兩歧雙歧桿菌和用于馬奶酒制造的乳酸酵母(Sacch.Lactis)，接種量分別為6%和3%。在調(diào)配發(fā)酵培養(yǎng)用原料乳時(shí)，用適量脫脂乳粉加入到新鮮脫脂乳中，以強(qiáng)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，接種時(shí)還可加入適量維生素C，以利于雙歧桿菌生長(zhǎng)。酵母菌的最適生長(zhǎng)溫度為26~28℃。為了有利于酵母先發(fā)酵，為雙歧桿菌生長(zhǎng)營(yíng)造一個(gè)適宜的厭氧環(huán)境，因而接種后，首先在溫度26～28℃下培養(yǎng)，以促進(jìn)酵母的大量繁殖和基質(zhì)乳中氧的消耗，然后提高溫度到30℃左右，以促進(jìn)雙歧桿菌的生長(zhǎng)。由于采用了共生混合的發(fā)酵方式，雙歧桿菌生長(zhǎng)遲緩的狀況大為改觀，總體產(chǎn)酸能力提高，加快了凝乳速度，所得產(chǎn)品酸甜適中，富有純正的乳酸口味和淡淡的酵母香氣，制品酸度為80～900T雙歧桿菌活菌數(shù)保證在100萬(wàn)個(gè)/mL以上。因此，酸奶最好在生產(chǎn)7d內(nèi)銷售出去，而且在生產(chǎn)與銷售之間必須形成冷凍鏈，因?yàn)榧词乖?～10℃以下，存放7d后，雙歧活菌的死亡率高達(dá)96%，20℃下存放7d后，死亡率達(dá)99%以上[1]。2.3凝固型酸奶的工藝流程鮮奶→處理→配料→過濾→預(yù)熱→均質(zhì)→殺菌→冷卻→接種→分裝→發(fā)酵→冷卻→后熟→成品1鮮奶處理：將檢驗(yàn)合格的原料乳，除去其中肉眼可見的異物，并將脂肪含量標(biāo)準(zhǔn)化。2配料：（1）添加奶粉:向經(jīng)過處理的原料乳中加入脫脂奶粉，添加量為1%～3%，使其中非脂干物質(zhì)含量達(dá)到要求。經(jīng)本處理的酸奶具有一定的硬度[2]。（2）添加蔗糖:取部分上述調(diào)制乳加熱到65℃左右，加入需要量的白砂糖，(一般按4～8%添加)，待糖溶解后，經(jīng)過濾再加入到原料乳中。3均質(zhì)：將上述調(diào)制乳加熱到60℃左右，然后在均質(zhì)機(jī)中于8～10M質(zhì)處理。4殺菌、冷卻:將均質(zhì)后的原料乳加熱至90℃，保溫5min，或在85℃下保溫30分鐘進(jìn)行殺菌處理，然后迅速冷卻至43～455接種：將制備好的工作發(fā)酵劑(保加利亞乳桿菌與嗜熱鏈球菌比例為1∶1)進(jìn)行充分?jǐn)嚢枋鼓橥耆茐?，以使菌體從凝乳中游離分散出來(lái)，然后加入到原料乳中并充分?jǐn)嚢?0min左右，使菌體能與乳充分混合均勻。注意接種操作應(yīng)施行無(wú)菌操作，并保持乳溫。6分裝：將含有乳酸菌的牛乳分裝到事先消毒好的銷售用的塑料小杯中并封蓋，工作環(huán)境要求接近無(wú)菌狀態(tài)，最好是無(wú)菌操作，灌裝操作要又快又準(zhǔn)。7發(fā)酵：將分裝好的小塑杯置于發(fā)酵恒溫箱中進(jìn)行發(fā)酵，恒溫培養(yǎng)箱溫度保持40～43℃，培養(yǎng)2～38冷卻：發(fā)酵結(jié)束，將酸奶從發(fā)酵室中取出，用冷風(fēng)迅速將其冷卻到10℃以下，使酸奶中的乳酸菌停止生長(zhǎng)，9冷藏和后熟：經(jīng)冷卻處理的酸奶放入1～0℃的冰柜(冷藏室)中保存后熟，3工藝設(shè)計(jì)原則、范圍與依據(jù)盡管酸奶廠的類型很多，而且在同一類型的酸奶廠中產(chǎn)品的品種和加工工藝亦各不相同，但在同一類型的酸奶廠中主要工藝過程和設(shè)備基本相近，只要這些產(chǎn)品不同時(shí)生產(chǎn)，其相同工藝過程的設(shè)備是可以公用的，所以我們?cè)诖_定產(chǎn)品工藝流程時(shí)只要將主要產(chǎn)品的工藝流程確定后，其他產(chǎn)品就好辦了。但必須指出，為了保證酸奶產(chǎn)品的質(zhì)量，如果所確定的工藝路線和條件不相同，不僅會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，而且會(huì)影響到工廠的經(jīng)濟(jì)效益，所以，我們對(duì)所設(shè)計(jì)的酸奶生產(chǎn)車間的工藝流程應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真探討和論證。3.1原則工藝流程是初步設(shè)計(jì)審批過程中主要審查內(nèi)容之一，它的正確與否往往決定產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，決定酸奶廠的生存與發(fā)展，選擇工藝流程必須通過分析、比較，從理論和實(shí)際各個(gè)方面進(jìn)行論證，證實(shí)它在技術(shù)上是先進(jìn)的。在經(jīng)濟(jì)上是高效的，符合設(shè)計(jì)計(jì)劃任務(wù)書的要求。（1）原料匹配性。根據(jù)原料性質(zhì)、種類和來(lái)源擬定工藝流程。（2）按產(chǎn)品規(guī)格和部頒標(biāo)準(zhǔn)擬定。（3）注意經(jīng)濟(jì)效益，盡量選投資少，消耗低，成本低，產(chǎn)品收益率高的生產(chǎn)工藝。（4）“三廢”處理效果好，減少“三廢”處理量，治理三廢項(xiàng)目與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)，同時(shí)施工，選用產(chǎn)品“三廢”少或經(jīng)過治理容易達(dá)到國(guó)家規(guī)定的“三廢”排放標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)工藝。（5）產(chǎn)品在市場(chǎng)有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力，有利于原材料的綜合利用。（6）對(duì)傳統(tǒng)名優(yōu)產(chǎn)品不得隨意更改生產(chǎn)工藝，一旦更改必須經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)、專家鑒定、報(bào)上級(jí)批準(zhǔn)。（7）對(duì)科研成果，必須經(jīng)過中試放大后，才能應(yīng)用。（8）優(yōu)先采用機(jī)械化、連續(xù)化自動(dòng)作業(yè)線，暫不能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化生產(chǎn)的品種，其工藝流程應(yīng)盡量按流水線排布，減少原料，半成品在生產(chǎn)流程中停留的時(shí)間，避免變色、變味、變質(zhì)現(xiàn)象發(fā)生。（9）罐裝后需要?dú)⒕氖称纷詈貌捎眠B續(xù)殺菌或高溫短時(shí)殺菌，高濃縮操作的食品應(yīng)采用真空濃縮以減少溫度對(duì)產(chǎn)品色澤和口味的影響。（10）結(jié)合我國(guó)國(guó)情。在進(jìn)行產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)時(shí)，必須以我國(guó)具體情況出發(fā)，在市場(chǎng)消費(fèi)水平，相關(guān)機(jī)械設(shè)備及電氣儀表制造能力，勞動(dòng)就業(yè)與生產(chǎn)自動(dòng)化水平關(guān)系等方面做出恰當(dāng)?shù)暮饬浚C合考慮。在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備時(shí)，要考慮是否適合我國(guó)生產(chǎn)實(shí)際，并注意消化吸收，以縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家的水平差距[3]。（11）確保安全生產(chǎn)，以保證人身和設(shè)備安全。3.2設(shè)計(jì)依據(jù)（1）根據(jù)前期可行性調(diào)查研究，確定產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模。（2）根據(jù)當(dāng)前的技術(shù)，經(jīng)濟(jì)水平。（3）工藝規(guī)程文件，主要是設(shè)計(jì)任務(wù)指導(dǎo)書。（4）食品設(shè)計(jì)手冊(cè)。（5）與其設(shè)計(jì)有關(guān)的各種標(biāo)準(zhǔn)。（6）產(chǎn)品圖紙及有關(guān)設(shè)計(jì)文件。（7）工廠備的有關(guān)資料。（8）國(guó)內(nèi)外典型設(shè)計(jì)圖樣及有關(guān)資料。（9）工廠同類產(chǎn)品同類設(shè)計(jì)圖樣和設(shè)計(jì)資料。3.3設(shè)計(jì)范圍工藝設(shè)計(jì)在整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中占有重要的地位，為其他非工藝設(shè)計(jì)所需基礎(chǔ)提供依據(jù)，生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)的范圍：負(fù)責(zé)全廠生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)和各生產(chǎn)車間的設(shè)計(jì)。主要包括:（１）產(chǎn)品方案、產(chǎn)品規(guī)格及班產(chǎn)量確定。（２）主要產(chǎn)品及綜合利用產(chǎn)品的工藝流程的確定和操作說(shuō)明。（３）物料衡算。（４）生產(chǎn)車間設(shè)備的生產(chǎn)能力的計(jì)算、選型及配套。（５）勞動(dòng)力計(jì)算、平衡及勞動(dòng)的組織。（６）生產(chǎn)車間平面布置。（７）生產(chǎn)車間水、電、汽、冷用量的估算。（８）生產(chǎn)車間管道設(shè)計(jì)、計(jì)算及設(shè)備安裝[3]。4生產(chǎn)方法的選擇和工藝流程的確定本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是生產(chǎn)日產(chǎn)量為200噸產(chǎn)的凝固型酸奶，采用雙歧桿菌與嗜熱鏈球菌共同發(fā)酵的生產(chǎn)工藝。4.1生產(chǎn)線數(shù)目的確定共兩條生產(chǎn)線。4.2生產(chǎn)線自動(dòng)化程度的確定采用連續(xù)生產(chǎn)。4.3工藝流程確定工藝流程如下：原料乳

↓

標(biāo)準(zhǔn)化

↓脫脂乳→調(diào)配←(蔗糖6%)

↓過濾↓預(yù)熱（60℃↓

均質(zhì)(15～20MPa)

↓

殺菌(90℃

↓

冷卻（40℃)

↓適量維生素C→接種←(兩歧雙歧桿菌6%、嗜熱鏈球菌3%)

↓灌裝←消毒瓶

↓

發(fā)酵(40℃，3h)

↓冷卻(6℃左右)

↓

冷藏(1～5℃

↓

成品4.4生產(chǎn)方法（1）原料檢驗(yàn)：用牛奶作原料時(shí)，奶要新鮮、無(wú)雜質(zhì)，酸度小于18

OT，乳固體含量大于12，細(xì)菌少于3萬(wàn)個(gè)/mL，不含患乳房炎等病牛的奶，不含抗菌素及黃胺類藥物；用奶粉作原料時(shí)，奶粉要采用特級(jí)品，無(wú)結(jié)塊，無(wú)抗菌素和防腐劑，應(yīng)符合GB

5410標(biāo)準(zhǔn)。（2）生產(chǎn)前消毒：放清水于夾層鍋中煮沸。開泵使開水循環(huán)，將管道、容器、設(shè)備與奶液接觸的部分，以及生產(chǎn)工具清洗5～10分鐘。車間空間用紫外線燈消毒1小時(shí)。（3）牛奶的標(biāo)準(zhǔn)化：選取高質(zhì)量新鮮牛奶（用酒精檢驗(yàn)無(wú)絮狀沉淀，比重1.030），可添加0.5～3%脫脂奶粉或水解動(dòng)物蛋白粉，使其蛋白質(zhì)含量大于3.3%，非脂乳固體含量大于8.7%，原料牛奶必須在3℃以下貯奶罐中貯藏待用。如果使用的原料是奶粉，則需參考上述標(biāo)準(zhǔn)，先將奶粉與配方量的白砂糖干混合，用無(wú)菌溫水?dāng)嚦赡毯?，然后用無(wú)菌水在攪拌下將奶糊沖稀到標(biāo)準(zhǔn)倍數(shù)。（4）奶液配制：標(biāo)準(zhǔn)化處理后的奶液，進(jìn)行預(yù)熱處理，即加熱至70℃預(yù)熱20分鐘后，經(jīng)過濾，用泵打入冷熱缸備用。另將奶液總量0.2～0.5％的L奶穩(wěn)定劑D型，與其數(shù)倍的白砂糖干混合，在攪拌下徐徐加入冷水中，煮沸后保溫?cái)嚢?0分鐘左右，使其溶解完全無(wú)粒狀物。然后將穩(wěn)定劑液加入奶液中攪拌均勻?；旌夏桃航?jīng)150目篩網(wǎng)過濾。（5）均質(zhì)、殺菌：均質(zhì)可使奶液均勻柔膩，口感優(yōu)雅。將均質(zhì)后的奶液在冷熱缸中迅速升溫至90℃加熱5分鐘。（或80℃，30分鐘）滅菌，可對(duì)發(fā)酵乳的硬度和粘度的形成，產(chǎn)生良好效果。滅菌后奶液經(jīng)板式熱交換器迅速降溫至40℃（6）接種：接種目前一般采用兩種方法：一是采用將乳酸菌混合干粉直接投入奶液的方法：接種室在接種前開紫外燈殺菌1小時(shí)，關(guān)閉紫外燈，并嚴(yán)格防止外來(lái)人為污染，將按標(biāo)準(zhǔn)量（0.02%）計(jì)量的菌種，拌入40℃二是采用酸奶發(fā)酵增殖的方法：保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌作為液狀種子，從各自的試管中，按照1∶1的比例，以2～3%的量，移入300ml滅菌脫脂奶中進(jìn)行培養(yǎng)，即獲得母發(fā)酵劑；從母發(fā)酵劑中提取2～4%菌種，投入滅菌奶中培養(yǎng)制成中間發(fā)酵劑；再?gòu)闹虚g發(fā)酵劑中提取2～4%投入滅菌奶中，培養(yǎng)制成生產(chǎn)發(fā)酵劑；生產(chǎn)發(fā)酵劑直接投入到生產(chǎn)奶液中去，生產(chǎn)發(fā)酵劑按奶液總量的3～4%加入，進(jìn)行生產(chǎn)發(fā)酵[4]。（7）發(fā)酵：在40℃進(jìn)行恒溫培養(yǎng)，采用發(fā)酵增殖法接種，培養(yǎng)時(shí)間為3小時(shí)；可以通過檢驗(yàn)確定發(fā)酵終點(diǎn)：酸奶的發(fā)酵終點(diǎn)控制在pH4.5～4.7，此時(shí)即可停止培養(yǎng)。（8）冷卻：當(dāng)發(fā)酵終點(diǎn)一到，酸奶即可從保溫培養(yǎng)室移到外邊，進(jìn)行自然冷卻；也可采用送風(fēng)冷卻。使酸奶冷卻到10℃左右。（9）老化：酸奶移入1～5℃冷庫(kù)中老化12～18小時(shí)。老化能把酶的變化和生物化學(xué)變化抑制到最小限度，同時(shí)可以使酸奶形成良好的風(fēng)味和芳香。經(jīng)過老化的產(chǎn)品，檢驗(yàn)合格后打印生產(chǎn)日期和裝箱，產(chǎn)品在1～5℃中保存。（10）合格出廠：表１酸牛乳的感官特性項(xiàng)目純酸牛乳調(diào)味酸牛乳、果料酸牛乳色澤呈均勻一致乳白色或微黃色呈均勻一致的乳白色，或調(diào)味乳、果料應(yīng)有的色澤滋味和氣味具有酸牛乳固有滋味和氣味具有調(diào)味酸牛乳或果料酸牛乳應(yīng)有的滋味和氣味組織狀態(tài)組織細(xì)膩、均勻、允許有少量乳清析出；果料酸牛乳有果塊或果粒表２酸牛乳的理化指標(biāo)項(xiàng)目純酸牛乳調(diào)味酸牛乳、果料酸牛乳全脂部分脫脂脫脂全脂部分脫脂脫脂脂肪(%)≥3.11.0～2.0≤0.5≥2.50.8～1.6≤0.4蛋白質(zhì)(%)≥2.9≥2.3非脂乳固(%)≥8.1≥6.5酸度(oT)≥70.05工藝計(jì)算5.1物料衡算5.1.1班產(chǎn)量的計(jì)算班產(chǎn)量是工藝設(shè)計(jì)的最主要經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)，直接影響到車間布置、設(shè)備配套，占地面積，勞動(dòng)定員和產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益。一般情況下，食品工廠班產(chǎn)量越大，單位產(chǎn)品成本越低，效益越好，由于投資局限及其它方面制約，班產(chǎn)量有一定的限制，但是必須達(dá)到或超過經(jīng)濟(jì)規(guī)模的班產(chǎn)量。最適宜的班產(chǎn)量實(shí)質(zhì)就是經(jīng)濟(jì)效益最好的規(guī)模。班產(chǎn)量受市場(chǎng)需要、季節(jié)氣候、生產(chǎn)條件（溫度、濕度等）和原料供應(yīng)等方面影響，生產(chǎn)天數(shù)和生產(chǎn)周期大不相同。酸奶的生產(chǎn)旺季在夏季6月、7月、8月，旺季工作日（t旺）為78d。2月、3月、4月為生產(chǎn)淡季，工作日為75d（t淡），中季生產(chǎn)為135d，余下77d為節(jié)假日和設(shè)備檢修日，則全年酸奶生產(chǎn)天數(shù)為：=78+135+75=288（d）班產(chǎn)量q班計(jì)算公式如下：k為設(shè)備不均勻系數(shù)0.7～0.8[5]要求每天生產(chǎn)200噸凝固型酸奶年產(chǎn)量為：Q=200×288=57600(t)班產(chǎn)量為：(t/班)表３酸奶生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項(xiàng)目名稱百分比(%)項(xiàng)目名稱百分比(%)定額指標(biāo)原料利用率98.0原料配比原料乳85.3脫脂乳14.7原料乳含脂率3.5酸奶損失率冷卻損失5.0非脂乳含量8.5發(fā)酵損失1.6產(chǎn)品含脂率3.0過濾損失1.6產(chǎn)品非含脂率8.5裝瓶損失3.0乳標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算若設(shè)：F——原料乳中的含脂率（%）；SNF——原料乳中非脂乳固體含量（%）；F1——標(biāo)準(zhǔn)化后乳中含脂率（%）；SNF1——標(biāo)準(zhǔn)化后非脂乳固體含量（%）；F2——乳制品中的含脂率（%）；SNF2——乳制品中的非脂乳固體含量（%）。則：標(biāo)準(zhǔn)化因?yàn)樗杂忠蛟跇?biāo)準(zhǔn)化時(shí)添加的稀奶油（或脫脂乳）量很少，標(biāo)準(zhǔn)化后乳中干物質(zhì)含量變化甚微，標(biāo)準(zhǔn)化后乳中的非脂乳固體含量大約等于原料乳中非脂乳固體含量，即：因?yàn)樗匀簦?；則加稀奶油調(diào)整；若＜，則加脫脂乳調(diào)整。標(biāo)準(zhǔn)化后的乳中非脂乳含量：=（%）＜=3.5，則加脫脂乳調(diào)整。在生產(chǎn)上通常用比較簡(jiǎn)便的皮爾遜法進(jìn)行計(jì)算，其原理是設(shè)原料中含脂率為%，脫脂乳的含脂率為q%，按比例混合后乳（標(biāo)準(zhǔn)化乳）的含脂率為%，原料乳的數(shù)量為X，脫脂乳的量為Y時(shí)，對(duì)脂肪進(jìn)行物料衡算，則形成下列關(guān)系式即原料乳和脫脂乳的脂肪總量等于混合乳的脂肪總量。設(shè)有100kg原料乳，原料損失率為98%，即要加入17.0kg的脫脂乳混合后：17.0＋98=115（kg）蔗糖的加入量式中G——標(biāo)準(zhǔn)化乳中蔗糖加入量，kg；M——標(biāo)準(zhǔn)化乳的數(shù)量，kg；Q——蔗糖的配比率，%。加糖的目的是提高酸乳的甜味，同時(shí)也可提高黏度，有利于酸乳的凝固性。加糖量一般為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）即混合后總的量為115＋6.9=121.9（kg）；即100kg原料乳可制得121.9kg5.1.3乳消耗量標(biāo)準(zhǔn)化后乳的密度1.032kg/L[6]標(biāo)準(zhǔn)化乳的體積121.9÷1.032=118.1(L)(1)過濾乳量118.1×(1－0.016)=116.2(L)在90～95℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)化乳體積增加1.04倍，標(biāo)準(zhǔn)化乳體積為：116.2×1.04=120.9(L(2)冷卻乳量120.9×(1－0.05)=114.9(L)(3)罐裝乳量114.9×(1－0.03)=111.5(L)(4)發(fā)酵乳量111.5×(1－0.016)=109.7(L5.1.4生產(chǎn)100L酸奶的物料衡算根據(jù)上述衡算結(jié)果知，100kg原料乳可生產(chǎn)109.7L，(1)生產(chǎn)100L酸奶需耗原料乳(100/109.7)×100=91.2(kg)(2)脫脂乳耗用量91.2÷5.8=15.7(kg)(3)蔗糖耗用量(91.2＋15.7)×6%=6.4(kg)(4)過濾乳的量(116.2÷109.7)×100=105.9(L)(5)冷卻乳的量(114.9÷109.7)×100=104.7(L)(6)熱處理乳的量(120.7÷109.7)×100=110(L)5.1.5每班的產(chǎn)量：每班的產(chǎn)量為132.64t/班表４酸奶廠物料衡算表物料名稱單位對(duì)100kg原料乳對(duì)100L凝固酸乳每班定額量標(biāo)準(zhǔn)化原料㎏98.91.2116315.1脫脂乳㎏17.015.720023.5蔗糖㎏6.96.48123.1過濾完的乳L(zhǎng)116.2105.9135063.2熱處理完的乳L(zhǎng)120.9110140292.3冷卻完的乳L(zhǎng)114.9104.7133532.8灌裝凝固乳量L109.7100127538.5設(shè)成品密度為1.040㎏/L5.2熱量衡算(每班)工藝流程中溫度的變化如：（5度）（60度）（90度）（40度）（10度）原料預(yù)熱殺菌5min冷卻發(fā)酵冷卻5.2.１預(yù)熱耗熱量(1)標(biāo)準(zhǔn)化乳的溫度為5℃,預(yù)熱至５℃時(shí)：原料乳的比熱容kJ/(kg·k)脫脂乳的比熱容kJ/(kg·k)蔗糖的比熱容kJ/(kg·k)＝３.８７０kJ/(kg·k)[3]kJ(2)預(yù)熱的熱損失升溫過程中消耗的熱損失約為升溫耗熱量的10%∴×1.1=33806060.3kJ殺菌時(shí)的熱量(1)乳從60℃升至60℃時(shí)原料乳的比熱容kJ/(kg·k)脫脂乳的比熱容kJ/(kg·k)蔗糖的比熱容kJ/(kg·k)kJ/(kg·k)(kJ)(2)殺菌中蒸汽帶出的熱量殺菌時(shí)間為5min，蒸發(fā)量為每小時(shí)3%，則殺菌蒸發(fā)水分量為：(L)已知100℃水的汽化潛熱kJ/kg故90℃0.38(kJ)蒸發(fā)熱量(kJ)(3)熱損失=19389092.6(kJ)Ｑ總=Q1+Q2=53195152.9(kJ)5.3水平衡計(jì)算5.3.1原料乳的冷水耗量原料乳的溫度=25℃，應(yīng)降溫至=5冷卻水=0℃，=20設(shè)每班工作8hA1=(kg/h)原料乳比熱容kJ/(kg·k)=4.18kJ/(kg·k)則每小時(shí)耗水量(kg/h)標(biāo)準(zhǔn)乳預(yù)熱的熱水耗量乳5℃——60熱水80℃——A=33806060.3/8=4225757.5(kJ/h)每小時(shí)耗水量=18380.8(kg/h)殺菌時(shí)的耗水量乳60℃——9水蒸氣100℃——60A=19389092.6/8=2423636.6(kg/h)每小時(shí)耗氣量(kg/h)殺菌冷卻的冷水耗量殺菌后的乳的溫度90℃——40℃kJ/(kg冷卻水25℃——A=139273.7/8=17409.2（L/h）熱處理后的量(kg/h)5.4耗冷量的計(jì)算通常發(fā)酵工廠的耗冷量分為工藝耗冷量（）和非工藝耗冷量（），而工藝耗冷量又包含了發(fā)酵培養(yǎng)基和發(fā)酵罐體的冷卻降溫耗冷，生物反應(yīng)放熱（發(fā)酵熱）的除去等；非工藝耗冷量則包括結(jié)構(gòu)耗冷量，用電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)散熱耗冷量等。具體的計(jì)算公式5.4.1工藝耗冷量=Q1+Q2+Q3（1）．原料乳冷卻耗冷量原料乳25℃——5冷卻水0℃——原料乳比熱容kJ/(kg·k)班乳量為116315.1kg工藝要求在8h內(nèi)完成冷卻過程，則所耗冷量為(kg/h)相應(yīng)的冷凍介質(zhì)（0℃(kg/h)（2）殺菌后乳冷卻耗冷量殺菌后的乳的溫度90℃——冷卻水25℃——kJ/(kg·k)班乳量為G=144461.7×1.032=149084.5（kg）工藝要求在8h內(nèi)完成冷卻過程，則所耗冷量為：(kg/h)相應(yīng)的冷凍介質(zhì)（0℃的水）耗量為：(kg/h)（3）發(fā)酵耗冷量Q3[1]發(fā)酵期間發(fā)酵放熱Q3′，假定發(fā)酵乳固形物均為乳糖、蔗糖，而它們的發(fā)酵放熱量為18000，設(shè)發(fā)酵度為60%則1L發(fā)酵乳每小時(shí)放熱量為：(kJ/L.h)根據(jù)物料衡算每班的發(fā)酵量為127538.5L，則主發(fā)酵時(shí)間為3h的總發(fā)酵熱(kJ)考慮到發(fā)酵放熱的不平衡，取系數(shù)1.5，忽略主發(fā)酵期的乳溫升，則發(fā)酵高峰期耗冷量為：(kJ/h)[2]發(fā)酵后期發(fā)酵液發(fā)酵降溫耗冷Q3′′主發(fā)酵后期，發(fā)酵乳溫度從40℃降至6(kJ)工藝要求此過程應(yīng)快速，設(shè)此過程在1小時(shí)內(nèi)完成所以：(kJ/h)發(fā)酵總耗冷量：Q3=Q3′+Q3′′=+=19536939.2(kJ/h)每班耗冷量：Q0=Q0′+Q0′′=+=21603062.9(kJ)工藝耗冷量：kJ/h=2.429×107(kJ/h)非工藝耗冷量Qut因發(fā)酵主要在發(fā)酵室進(jìn)行，故主要非工藝耗冷量主要為發(fā)酵室的冷量散失Q4，按經(jīng)驗(yàn)選取，通常Q4=12%Qt發(fā)酵室=12%×=495869.7(kJ)冷卻室=12%×=2096497.9(kJ)所以得發(fā)酵室：Q=QT+QNT=+495869.7=4628117.1(kJ)冷卻室：Q=QT+QNT=+2096497.9=19567313.4(kJ)[3]6設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型6.1滅菌設(shè)備本設(shè)計(jì)的生產(chǎn)規(guī)模較大所以采用連消塔——噴淋冷卻連續(xù)滅菌。6.1.1連消塔（1）連消塔的選型：本設(shè)計(jì)選用噴孔型。（2）生產(chǎn)能力：8h處理kg的乳。（3）主要尺寸及接管的計(jì)算滅菌時(shí)間的確定：5分鐘連消塔的長(zhǎng)度：取培養(yǎng)基流速v＝0.3m/s，在連消塔內(nèi)滯留時(shí)間t＝10sL＝vt＝0.3×10＝3(m)連消蒸汽耗量：設(shè)8h處理乳液，則質(zhì)量流量G糖為：(kg/h)比熱容為：3.875kJ/(kg.k)連消終溫取t2＝90℃，預(yù)熱溫度取60℃，加熱蒸汽P＝0.42MPa干飽和蒸汽熱焓λ＝654.3×4.18kJ/kg，比容v′′＝0.45m3/kg，90℃飽和蒸汽熱焓量I＝113.2×4.18kJ/kg，則蒸汽耗量D為：因熱損失蒸汽耗量加10%則D′=D×1.1＝928×1.1＝1020.8(kg/h)V′=V×1.1＝2062×1.1＝2268.2(m3/h)[4]進(jìn)汽管直徑計(jì)算：取汽速v＝40m選無(wú)縫管φ159×4.5，則φ內(nèi)＝150[5]進(jìn)料管直徑計(jì)算：進(jìn)料體積流量V料＝16.8m3/h，物料流速選無(wú)縫管φ140×4.5，則φ內(nèi)＝131mm[6]出料管直徑計(jì)算：出料量G出＝G進(jìn)+1.1D＝17.47+1.72＝19.19(t/h)選無(wú)縫管φ146×4.5，則φ內(nèi)＝137mm[7]連消塔外圓尺寸計(jì)算：出料體積流量18.45m3/hF環(huán)＝0.785×（D外內(nèi)2–D內(nèi)外2）取Dg＝D外內(nèi)＝0.3[8]外筒有效長(zhǎng)度的校核Φ300時(shí)F１環(huán)＝0.051m2，有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)1Φ350時(shí)F2環(huán)＝0.067m2，有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)2（4）設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)：連消塔內(nèi)汽管開孔φ孔＝6mm汽管φ159×4.5，外管周長(zhǎng)C＝πD＝3.14×159＝499mm，取弦長(zhǎng)20mm為孔中心距，則一個(gè)圓周上可排孔數(shù)N1＝C/20＝499/20＝25可開孔的長(zhǎng)度為2.28－0.20－0.15＝1.93（m）需開孔的環(huán)數(shù)為625/25＝25（環(huán)），取25環(huán)，環(huán)距為1.93/24＝0.080（m）（5）設(shè)備材料選擇：不銹鋼、低碳鋼合普通鋼材。A3鋼（6）壁厚計(jì)算：壓力P＝1.6MPa；查表得壁厚δ＝6mm；φ350封頭，δ＝6mm（7）支座選擇：懸掛式支座（B型）、支撐式支座6.1.2維持罐（1）維持罐的選型：維持罐和維持管（2）生產(chǎn)能力、數(shù)量和容積的確定生產(chǎn)能力：質(zhì)量流量G出＝19.1t/h，體積流量V出＝18.45m3/h數(shù)量：一個(gè)容積：θ＝300-10＝295s＝4.8min(m3)（3）主要尺寸的確定：H/D＝3，采用橢圓封頭V維＝2V封+V筒＝2×πD2/24+0.785D2×3D＝2（m3）D＝0.91m，取D＝0.9m，則H＝3D＝2.7m，封頭高度h＝ha+hb＝300+25＝325（V封＝0.255m3總高H總＝H+2h＝2.7+2×0.325＝3.35（m核算其總?cè)萘縑＝2V封+V筒＝2×0.255+0.785×0.92×2.7＝2.23m3>V維＝1.69m3V有效＝V封+V筒＝0.255+0.785×0.92×2.7＝1.97（m3）上部出料管的開孔位置：（m）HL＝H0+h＝2.7+0.325＝3.0（m）出料管的開孔位置離下封頭底3m（4）設(shè)備材料選擇：普通鋼材。A3鋼（5）壁厚計(jì)算：壓力P＝0.5MPa，[σ]＝127MPa，ψ＝0.7，C＝0.28cm圓整后取S＝7mm（6）接管計(jì)算：進(jìn)出料管尺寸φ146×4.5（7）支座選擇：支撐式支座6.1.3螺旋板換熱器換熱器型式：管殼式、板式合螺旋板換熱器（1）換熱面積計(jì)算［1］熱乳液可能放出的熱量Q1（從90℃降到40℃Q1＝G1Cw(t2－t1)＝1.919×104×(90－40)×3.874＝3.7×106(kJ/h)熱損失為（1－0.96）＝0.04Q1′=Q1×0.96＝3.55×106(kJ/h)［2］冷乳可能被加熱的溫度t2Q2＝G2Cw(t2－t1)＝1.806×104×(t2－25)×3.874Q1′=Q2，則得t2＝50.7［3］求溫差△t：熱乳溫度變化4090冷乳溫度變化2550.71539.3（℃）［4］螺旋板換熱器面積F計(jì)算：總傳熱系數(shù)K＝1200×4.18kJ/(m2?h?℃)，換熱量取Q＝4.1×106kJ/(m2?h?℃)可查的F=30m2的螺旋板換熱器（２）同理得：預(yù)熱時(shí)采用的換熱器面積為9.5m2采用10m2的螺旋板換熱器6.1.4噴淋冷卻設(shè)備乳液：50.7℃降至（1）冷卻面積的計(jì)算冷卻熱負(fù)荷Q3Q３＝G１Cw(t2－t1)＝1.919×104×(50.7－40)×3.874＝7.95×105(kJ/h)求溫差△t：熱乳溫度變化4050.7水溫度變化25381512.7（℃）冷卻面積F計(jì)算：總傳熱系數(shù)K＝400×4.18kJ/(m2?h?℃)合34.45/19.19＝1.795與經(jīng)驗(yàn)直符合。（2）設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝計(jì)算求冷排管總長(zhǎng)L：φ108×4鋼管，每米長(zhǎng)冷卻面積為F0＝3.14×(108-100)/2×1＝0.33（m2）則：L＝F/F0＝34.45/0.33＝104.4（m）φ108×4管的最小曲徑R＝270mm，則一個(gè)U型彎頭的長(zhǎng)度為L(zhǎng)u＝0.27×3.14＝0.85m取單根直管長(zhǎng)度為10m，則一個(gè)閉合回程管長(zhǎng)為L(zhǎng)0＝2×10+0.85×2＝21.7m，設(shè)程數(shù)為N，則：N＝L/L0＝104.4/21.7＝4.8，取5程校驗(yàn)冷卻面積實(shí)際長(zhǎng)度L′＝21.7×5＝108.5實(shí)際冷卻面積F′＝0.33×108.5＝35.8m2﹥F可滿足要求[3]。6.2過濾設(shè)備本設(shè)計(jì)采用離心過濾方法。每小時(shí)處理原料乳量Q=144461.7/8=18057.7（kg/h）（m3/h）用于乳品生產(chǎn)的離心分離機(jī)都力求提高轉(zhuǎn)數(shù)，一般都達(dá)到6000～7000r/min以上根據(jù)以上條件，選擇廣州重型機(jī)器廠生產(chǎn)的型號(hào)DPJ475/50—21—30[7]轉(zhuǎn)鼓直徑464mm當(dāng)量沉降面積50×107cm轉(zhuǎn)速6600r/min分離因數(shù)11300生產(chǎn)能力23－50t/h配套動(dòng)力功率30kW；外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）1525×1185×1690mm質(zhì)量1150kg6.3泵下料泵下料泵的作用是將已配好的料乳打入連消塔中進(jìn)行殺菌輸送的黏度為0.0015～0.002Pa.S，密度為1.040kg/L溫度在60介質(zhì)中基本上無(wú)氣體操作條件：常壓。流量，最大19.19m3/h，最小18.5m3/h，正常流量19m3/h結(jié)論：查表知離心式泵滿足生產(chǎn)要求[8]?，F(xiàn)選換代品IS80－50－160。該產(chǎn)品轉(zhuǎn)速2900r/min，流量25m3/h，揚(yáng)程32m，效率65％，昆明水泵廠生產(chǎn)混料泵①泵的輸送介質(zhì)為脫脂乳，砂糖及添加劑的混合物，溫度為4②操作條件：常溫常壓流量3.4m3/h查表知離心式泵滿足生產(chǎn)要求[8]?，F(xiàn)選換代品IS50－32－125。該產(chǎn)品轉(zhuǎn)速1450r/min，流量3.75m3/h，揚(yáng)程5m，效率54％，昆明水泵廠生產(chǎn)其他泵菌種泵；膠體泵因?yàn)榱髁枯^小所以同混料泵規(guī)格就可以可，流量用閥門調(diào)節(jié)。乳泵選擇與下料泵相同。6.4均質(zhì)機(jī)均質(zhì)機(jī)是一個(gè)帶有背壓裝置的高壓泵，標(biāo)準(zhǔn)化乳均質(zhì)為二級(jí)均質(zhì)。選用型號(hào)為GJJ－10/25[8]，流量10000L/H,最大壓力25MPa，額定壓力=20MPa，電機(jī)功率75kW，外型尺寸2725×1398×1330mm。6.5貯奶罐材質(zhì)選擇：貯乳罐的隔熱尤為重要。貯乳罐外邊有絕熱層或冷卻夾層，以防止乳罐溫度上升。罐的確定：每班用量116315.1kg，原料乳的密度為1.030kg/L原料乳要貯存8小時(shí)以上，每天三班每班8小時(shí)，所以采用30噸的貯存罐4個(gè)可以滿足生產(chǎn)要求。得：，取罐的H/D=3，則貯乳罐的高：得D=2.3mH=6.6發(fā)酵室6.6.1發(fā)酵室面積的確定室面積可按下式確定：S=M×(?K×gfn-1×n)-1式中：S—發(fā)酵室實(shí)際面積(m2)M一酸奶日產(chǎn)量(公斤)?一與生產(chǎn)班次有關(guān)的系數(shù)(一班制取1；兩班制取2；三班取3)K一面積利用系數(shù)，與通道寬窄、奶垛堆放疏密及是否安裝熱風(fēng)機(jī)等其它發(fā)熱設(shè)備有關(guān)。通常?。?.4—0.6）g一奶箱中酸奶總重(kg)fn一奶箱平面投影面積(m)n一奶箱層數(shù)選取包裝材料為4612mm的塑料材料包裝盒。酸奶體積為250ml，填充系數(shù)為85%旺季一天三班，每班132.64t，取k=0.5，n=15每盒酸奶質(zhì)量為m=0.26kg則每層酸奶重：g=（kg）；則fn=70.85`m3則每班發(fā)酵室面積為：S=132640×(0.5×8842.7×70.85-1×15)-1=141.7（m3）6.6.2發(fā)酵室的高度一般發(fā)酵室下部溫度較低，為方便通風(fēng)散熱，故奶箱不宜直接接觸地面，通常高出地面250mH=250+nhn+3n(mm)式中H—發(fā)酵室高度(mm)；Hn－奶箱垛層數(shù)；n一奶箱高度(mm)；則：H=250+16015+3160=3130mm≈3.1(m)發(fā)酵室發(fā)酵溫度應(yīng)恒定，避免忽高忽低；發(fā)酵室內(nèi)溫度上下均勻；掌握好發(fā)酵時(shí)間，防止酸度不夠或過度以及乳清析出，發(fā)熱裝置一般都是在底部用蒸汽盤管上面用低傳熱效率的木板類的材料覆蓋，然后在發(fā)酵室內(nèi)用風(fēng)扇對(duì)流散熱，有個(gè)注意點(diǎn)就是生產(chǎn)前應(yīng)盡量的提前對(duì)發(fā)酵室升溫而不是等產(chǎn)品臨入室時(shí)開較大蒸汽快速升溫。發(fā)酵室圍護(hù)結(jié)構(gòu)及發(fā)酵室門。地坪的要求：應(yīng)有保溫性、耐腐蝕，應(yīng)有大于1％的坡度、沖洗時(shí)地面上之積水能順鐋地從地漏排出。發(fā)酵室外墻和頂棚：外墻在外層370墻和內(nèi)層240墻間，夾隔50—80ram厚膨脹珍珠巖或在普通370墻內(nèi)襯50mm厚聚苯乙烯泡沫塑料；頂棚采用軟木式聚乙烯泡沫塑料發(fā)酵室門通常用型鋼制成骨架、內(nèi)襯聚乙烯泡沫塑料，外包薄鋼板。6.7冷藏庫(kù)冷庫(kù)四周應(yīng)有良好的排水條件，地下水位要低，冷庫(kù)底下最好有隔層，且保持通風(fēng)良好，保持干燥對(duì)冷庫(kù)很重要。冷庫(kù)保溫材料的選用10厘米厚的PS（聚苯乙烯）保溫板作隔熱材料。冷庫(kù)配有工作間、包裝整理間、工具庫(kù)和裝卸臺(tái)等附屬建筑和設(shè)施。酸奶廠所需的冷藏庫(kù)的溫度要求在2—6度之間，本設(shè)計(jì)采用風(fēng)機(jī)冷藏，用四臺(tái)大工力風(fēng)機(jī)降溫冷藏。7主要設(shè)備一覽表表5200t/d凝固型酸奶廠設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備名稱臺(tái)數(shù)規(guī)格與型號(hào)材料備注1菌種培養(yǎng)箱3AMVL300AA3鋼專業(yè)設(shè)備2離心過濾機(jī)1DPJ475/50—21—30，A3鋼3均質(zhì)機(jī)1GJJ-10/25，10000L/hA3鋼4連消塔1φ=3003000mmA3鋼5維持罐1V=26噴林冷卻器1F=35.87螺旋板式換熱器1Ⅰ型F1=10F2=130F3=30（m通用設(shè)備8下物料泵2IS80－50－160機(jī)體鑄鐵9混料泵2GJJ－10/25機(jī)體鑄鐵10菌種泵2GJJ－10/25機(jī)體鑄鐵11膠體泵2GJJ－10/25機(jī)體鑄鐵非標(biāo)設(shè)備12貯奶罐430tA3鋼合計(jì)218工程概算，成本分析及三廢8.1工程概算購(gòu)置設(shè)備費(fèi)用：500萬(wàn)元；安裝工程費(fèi)用：50萬(wàn)元；建筑費(fèi)用：1000萬(wàn)元；其他費(fèi)用：100萬(wàn)元；總費(fèi)用：1650萬(wàn)元。8.2成本分析酸奶的生產(chǎn)制造成本根據(jù)文獻(xiàn)資料，計(jì)算200t/d凝固型酸奶生產(chǎn)成本和年利潤(rùn)。可變成本現(xiàn)今生產(chǎn)100L凝固型酸奶需要如下可變成本：原料：原料乳91.2×2.5=228元；脫脂乳粉15.7×3.2=50.24元；糖6.4×4.5=28.8元；試劑19元；發(fā)酵劑21.5元：可變成本:16元因此，總可變成本為363.5元，那么，200t/d凝固型酸奶廠每年所需總的可變成本為：Σ=5.76×107÷1.04÷100×363.5=2.013×108(元)固定成本按生產(chǎn)100L凝固型酸奶計(jì)算：勞動(dòng)力和維修保養(yǎng)費(fèi)：18元；工廠管理費(fèi):8.3元；保險(xiǎn)和稅收：5元；因此，總的固定直接成本：31.3元，那么，200t/d凝固型酸奶廠每年總的固定成本：Σ=5.76×107÷1.04÷100×31.3=1.73×107(元)資金成本資金成本=可變成本+固定成本=2.186×108(元)生產(chǎn)成本生產(chǎn)制造成本=資金成本+折舊=2.186×108+2.186×108×0.125=2.459×108(元)公用設(shè)施成本蒸汽：74元/噸；工藝用水：1元/噸200t/d凝固型酸奶廠每年總所需蒸汽量為：14.97×105千克因此:Σ=74×14.97×10=1.1078×105(元)水可以重復(fù)利用所以取最大耗水量20噸／小時(shí)；每班耗水160噸；每噸酸奶耗水為1.206噸；200t/d凝固型酸奶廠每年總所需的工藝用水量為：1.206×5.76×104=6.948×104噸Σ=6.948×104(元)8.2.6酸奶的總銷售額目前國(guó)際市場(chǎng)報(bào)價(jià)為：11.5元/千克200t/d凝固型酸奶廠每年總銷售總額為：Σmax=5.76×107×11.5=6.624×108(元)總利潤(rùn)200t/d凝固型酸奶廠每年總總利潤(rùn)為：Σmax=（6.624×108－6.948×104－1.1078×105－2.459×108）×108=4.16×108(元)8.3三廢處理該設(shè)計(jì)不存在嚴(yán)重的污染，因此三廢的處理相對(duì)簡(jiǎn)單。廢氣的處理本設(shè)計(jì)的廢氣主要是指二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳系無(wú)毒、無(wú)臭的氣體，且在此設(shè)計(jì)中產(chǎn)出量不大，可直接排空。廢水的處理裝置廢水來(lái)源主要是冷卻用水，該水要求明溝COD值不超過75mg/L，pH在6～8之間，暗溝COD值不小于2500mg/L。8.3.3廢渣的處理本裝置廢渣的來(lái)源主要是粗乳流入壓濾機(jī)進(jìn)行過濾，從離心機(jī)流出，其過濾后的濾渣。該濾渣含有多種有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)成分，有類似酒渣的作用，是一種很好的肥料。結(jié)束語(yǔ)本設(shè)計(jì)存在的問題：由于所選擇的參考資料比較單一，有些信息與實(shí)際情況有些差距，因此，本設(shè)計(jì)用于生產(chǎn)實(shí)際時(shí)還需進(jìn)一步改進(jìn)。由于生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的缺乏及理論知識(shí)的不足，本設(shè)計(jì)有些設(shè)備的選型未加分析，只對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行計(jì)算分析，已選型的設(shè)備也有可能和實(shí)際生產(chǎn)中的要求存在差距，這是本設(shè)計(jì)的不足之處，還有其它不足，望各位老師多加指點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)不僅讓我進(jìn)一步熟悉和鞏固了很多生物工程及化工方面的知識(shí)，還初步掌握了有關(guān)設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。同時(shí)也讓我明白理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，更讓我懂得對(duì)待科學(xué)要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度、謙虛的品質(zhì)、敏銳的思維、奉獻(xiàn)的精神及合作的意識(shí)，這些對(duì)我將來(lái)的工作和生活都有積極的影響。參考文獻(xiàn)[1]辜義洪，姜紅偉．酸奶的生產(chǎn)工藝[J]．遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，5：27—29[2]鄧隨勝，高文庚．凝固型酸奶的生產(chǎn)[J]．運(yùn)城高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2000，18：42—43[3]吳思方主編．發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論[M]．中國(guó)輕工業(yè)出版社，2006，1—337[4]馮世江，鄒圣東，朱新榮．普通凝固型酸奶的工藝及品質(zhì)控制[J]．冷飲與速凍食品工業(yè)，2004，10：11—13[5]謝文磊主編．糧油化工產(chǎn)品化學(xué)及工藝學(xué)[M]．科學(xué)出版社，1998，142－145[6]盧金照．乳酸的發(fā)酵與提取工藝[J]．廣州食品工業(yè)科技，2004，1：18－19[7]陳志平主編．?dāng)嚢枧c混合設(shè)備設(shè)計(jì)選用手冊(cè)[M]．化學(xué)工業(yè)出版社，1998，318－410[8]王志魁主編．化工原理[M]．化學(xué)工業(yè)出版社，1998，300－310致謝本設(shè)計(jì)歷時(shí)四個(gè)多月，完成了物料衡算、熱量衡算及設(shè)備選型等相關(guān)計(jì)算和設(shè)計(jì)，制作出相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖。這些成績(jī)的取得離不開大量參考文獻(xiàn)中的信息，更離不開….老師的精心輔導(dǎo)與督促，在此特別感謝….老師！同時(shí)，很多參考文獻(xiàn)的取得離不開熱心同學(xué)的幫忙，在此感謝大家！目錄中文摘要英文摘要前言1緒論 11.1酸奶的發(fā)展及用途 11.2酸奶發(fā)展前景 22酸奶生產(chǎn)的各種工藝流程及相關(guān)特性 32.1共同發(fā)酵法生產(chǎn)工藝 3工藝流程 3生產(chǎn)工藝 42.2共生發(fā)酵法生產(chǎn)工藝 4工藝流程 4生產(chǎn)工藝 52.3凝固型酸奶的工藝流程 53工藝設(shè)計(jì)原則、范圍與依據(jù) 63.1原則 63.2設(shè)計(jì)依據(jù) 73.3設(shè)計(jì)范圍 74生產(chǎn)方法的選擇和工藝流程的確定 84.1生產(chǎn)線數(shù)目的確定 84.2生產(chǎn)線自動(dòng)化程度的確定 84.3工藝流程確定 84.4生產(chǎn)方法 95工藝計(jì)算 105.1物料衡算 10班產(chǎn)量的計(jì)算 10乳標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算 11乳消耗量 12生產(chǎn)100L酸奶的物料衡算 13每班的產(chǎn)量 135.2熱量衡算(每班) 135.2.１預(yù)熱耗熱量 13殺菌時(shí)的熱量 145.3水平衡計(jì)算 15原料乳的冷水耗量 155.3.2標(biāo)準(zhǔn)乳預(yù)熱的熱水耗量 155.3.3殺菌時(shí)的耗水量