年產(chǎn)一萬(wàn)噸算入發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)

1、引言民以食為天，食以乳為先。牛乳自古以來(lái)即被人類飲用，牛乳的組成最為接近人乳， 含有人體所需要的全部營(yíng)養(yǎng)成分，營(yíng)養(yǎng)最為均衡，在人們的膳食結(jié)構(gòu)中具有其他食品無(wú)法 替代的地位和作用。由鮮牛乳發(fā)酵成的酸乳由于其豐富的營(yíng)養(yǎng)、特殊的風(fēng)味、爽滑的質(zhì)構(gòu) 和良好的生理功能，備受人們青睞。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（ FAO、世界衛(wèi)生組織（WHO與國(guó) 際乳品聯(lián)合會(huì)（IDF）于1977年對(duì)酸乳作出如下定義：酸乳，即在添加（或不添加）乳粉 （或脫脂乳粉、的乳（殺菌乳或濃縮乳、中，由保加利亞乳桿菌和嗜熱乳酸鏈球菌 1 進(jìn)行 乳酸發(fā)酵制成的凝乳狀產(chǎn)品，成品中必須含有大量的、相應(yīng)的活性微生物。通常根據(jù)酸乳 成品的組織狀態(tài)來(lái)進(jìn)行分類，

2、具體可分為凝固型酸乳（發(fā)酵過(guò)程在包裝容器中進(jìn)行，從而 使成品因發(fā)酵而保留其均勻一致的凝乳狀態(tài)、 、攪拌型酸乳（成品先發(fā)酵后灌裝而得，發(fā) 酵后的凝乳已在灌裝前和灌裝過(guò)程中攪碎而成黏稠且均勻的半流動(dòng)狀態(tài)、和飲用型酸乳 （類似攪拌型酸奶，但包裝前凝塊被分散成液體、 。飲用酸乳制品對(duì)身體有很多益處，乳中許多成分具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且微生物菌 群產(chǎn)生的許多代謝產(chǎn)物對(duì)人體也極為有益。營(yíng)養(yǎng)作用：牛奶中乳糖經(jīng)乳酸菌發(fā)酵，其中 20%- 30%被分解為葡萄糖和半乳糖。前者進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為乳酸或其他有機(jī)酸，這些有機(jī)酸有 益于身體健康；后者被人吸收利用，可參與幼兒腦苷脂和神經(jīng)物質(zhì)的合成，并有利于提高 乳脂肪的利用率。

3、牛奶中的蛋白質(zhì)經(jīng)發(fā)酵作用后，乳蛋白變成微細(xì)的凝乳粒，易于被人消 化吸收。緩解乳糖不耐癥：乳酸菌產(chǎn)生的乳糖酶能降解牛奶中的乳糖，因此乳糖不耐癥 患者飲用酸奶就不會(huì)出現(xiàn)飲用牛奶時(shí)發(fā)生的乳糖不耐癥，如腹脹、腹痛、腸道痙攣、下瀉 等。整腸作用：人體腸道內(nèi)存在有益菌群和有害菌群。 在人體正常情況下，前者占優(yōu)勢(shì)； 當(dāng)人患病時(shí)，有害菌群占優(yōu)勢(shì)。飲用酸奶可以維持有益菌群的優(yōu)勢(shì)。抑菌作用：嗜熱乳 桿菌和雙歧桿菌不受胃液和膽汁的影響，可以進(jìn)入腸道，在腸道內(nèi)存留較長(zhǎng)時(shí)間。這兩種 乳酸菌以及在這些乳酸菌影響下生長(zhǎng)起來(lái)的腸道中的其他乳酸菌，可以產(chǎn)生嗜熱乳菌素等 抗菌物質(zhì)，這些物質(zhì)大都對(duì)大腸桿菌、沙門(mén)氏菌和金黃色葡萄球菌

4、等有明顯的抑菌作用。 改善便秘作用：進(jìn)入腸道中的活的乳酸菌能產(chǎn)生乳酸、醋酸等有機(jī)酸。這些有機(jī)酸有刺 激腸道，加強(qiáng)蠕動(dòng)的作用，故可以改善便秘。降低膽固醇3:牛乳中的乳清酸、乳糖和鈣，以及酸奶中存在的羥基戊二酸都有降低膽固醇的作用。抗癌作用：酸奶有抑制3種酶的活性作用，這些酶能引起癌變。另外，酸奶還能激活巨噬細(xì)胞，抑制腫瘤細(xì)胞，從而 起到抗癌作用。本設(shè)計(jì)主要是年產(chǎn) 1 萬(wàn)噸酸奶發(fā)酵工廠車間的工藝設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)范圍包括廠址選擇，制定產(chǎn) 品方案，各產(chǎn)品工藝流程的確定，工藝論證，根據(jù)物料衡算進(jìn)行設(shè)備選型，對(duì)水、電、汽 等生產(chǎn)車間必備的生產(chǎn)要素的配給和優(yōu)化，企業(yè)組織及勞動(dòng)力組成，全廠輔助設(shè)施及公用 系統(tǒng)，車間

5、生產(chǎn)工藝流程圖、車間平面布置圖、工廠總平面布置圖各一張，經(jīng)濟(jì)核算及效 益分析。第1章 緒論1.1 目的與意義 在如今的酸奶市場(chǎng)上，“乳酸飲料”和“酸性乳飲料”占據(jù)相當(dāng)大的比重；在“乳酸菌飲 料”和“攪拌型酸奶”類別內(nèi)，尚無(wú)大品牌出現(xiàn)，品牌整合度較低。常溫產(chǎn)品中，早期的 酸奶市場(chǎng)中的主流產(chǎn)品“調(diào)制型酸性乳飲料”和“發(fā)酵型乳酸飲料”，由于沒(méi)有低溫保鮮 限制，得以較快速的發(fā)展，但是其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值低，淡出市場(chǎng)是大勢(shì)所趨。低溫產(chǎn)品中，低溫 乳酸菌飲料及純酸奶將得到快速發(fā)展，此類產(chǎn)品能提供豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還能調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi) 微生態(tài)的平衡，經(jīng)常食用，能夠調(diào)整腸道功能、預(yù)防癌癥、養(yǎng)顏，是一種“功能獨(dú)特的營(yíng) 養(yǎng)品”。隨

6、著我國(guó)冷鏈設(shè)施的不斷完善和人們消費(fèi)知識(shí)的日益豐富，這種純酸奶將成為未來(lái)酸 奶市場(chǎng)發(fā)展的主流。1.2 國(guó)內(nèi)外酸奶產(chǎn)品發(fā)展現(xiàn)狀 乳與乳制品的消費(fèi)與普及水平被作為衡量一個(gè)國(guó)家和地區(qū)發(fā)達(dá)程度和人民生活水平高低 的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。有關(guān)資料數(shù)據(jù)顯示，在國(guó)外，發(fā)酵型乳酸菌奶飲品已空前發(fā)達(dá)，日本、歐洲發(fā)酵乳酸菌奶 飲料在乳制品市場(chǎng)比例已達(dá)到 80，北美約 30，乳酸菌產(chǎn)業(yè)在全球大大超過(guò)了其他乳 制品的增長(zhǎng)率。目前，全球含乳酸菌、益生菌的乳制品產(chǎn)值已達(dá)近 400 億美元，歐洲占有 約 50的市場(chǎng)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，乳品消費(fèi)同步增長(zhǎng)。 2008 年，城鎮(zhèn)居民人均乳品消費(fèi)量 22.72 公斤，比

7、 2000 年增長(zhǎng) 56.8%；農(nóng)村居民人均 4.81 公 斤，為 2000年的 3.9 倍；中國(guó)乳品行業(yè)，從 1998年開(kāi)始進(jìn)入了高速增長(zhǎng)階段，直到 2008 年都保持兩位數(shù)的增長(zhǎng)。尤其，在 2005年到 2007年可謂黃金發(fā)展時(shí)期，行業(yè)產(chǎn)量增長(zhǎng)速 度平均達(dá)到 16%左右， 2007年總產(chǎn)量突破了 1700萬(wàn)噸。然而， 2008年爆發(fā)的三聚氰胺事 件對(duì)乳品行業(yè)帶來(lái)了致命的打擊，尤其在當(dāng)年的 9月到 11 月，不少乳品企業(yè)的生產(chǎn)近乎 陷入休克狀態(tài)， 整個(gè)行業(yè)的總產(chǎn)量也因此而出現(xiàn)了負(fù)增長(zhǎng)， 2008 年全年總產(chǎn)量得益于上半 年的發(fā)展，勉強(qiáng)與 2007 年持平。于國(guó)家對(duì)乳品行業(yè)的整頓措施得當(dāng)以及龍

8、頭企業(yè)對(duì)安全 生產(chǎn)意識(shí)的強(qiáng)化， 2009年和 2010成為中國(guó)乳品行業(yè)的復(fù)蘇期，尤其， 2010年1-7 月乳品 產(chǎn)量達(dá)到 1181.64 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng) 9.24%。繼液態(tài)奶、奶粉之后，酸奶產(chǎn)品成為廣受消費(fèi)者喜愛(ài)的熱門(mén)乳品分支，市場(chǎng)發(fā)展前景 廣大。目前國(guó)內(nèi)乳品市場(chǎng)主要以純奶和奶粉為主， 酸奶僅占整個(gè)乳品市場(chǎng)份額的 15左右， 其中乳酸菌奶飲品還不到 5。但是發(fā)展速度非常快。常食酸奶，促進(jìn)消化，有益身心的 健康消費(fèi)觀日漸深入人心。截止 2009年底，酸奶市場(chǎng)總規(guī)模接近 100億元， 2010年 1-7 月年平均增長(zhǎng)率達(dá)到 27%，在這非同尋常的時(shí)期給中國(guó)乳業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了光芒和希望。1.3 產(chǎn)品

9、方案制定依據(jù)產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)必須符合設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的規(guī)定與要求， 在安排產(chǎn)品方案是， 應(yīng)該做到“四 個(gè)滿足”和“五個(gè)平衡” ；四個(gè)滿足：滿足主要產(chǎn)品產(chǎn)量的要求；滿足原料綜合利用的要 求；滿足淡旺季生產(chǎn)平衡的要求；滿足經(jīng)濟(jì)效益的要求。五個(gè)平衡 : 產(chǎn)品產(chǎn)量與原料供應(yīng) 量應(yīng)平衡；生產(chǎn)季節(jié)性與勞動(dòng)力應(yīng)平衡；生產(chǎn)班次應(yīng)平衡；設(shè)備生產(chǎn)能力應(yīng)平衡；水、電、 汽負(fù)荷應(yīng)平衡。此外，產(chǎn)品方案的設(shè)計(jì)應(yīng)與市場(chǎng)需求相結(jié)合，滿足消費(fèi)者現(xiàn)在需要為主， 輔以新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。 根據(jù)以上原則及依據(jù)， 設(shè)計(jì)出年產(chǎn) 1 萬(wàn)噸酸乳發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)產(chǎn)品方案。1.4 酸奶的主要消費(fèi)群體據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，酸奶的主要消費(fèi)群體有三類：兒童，青少年，中、青年

10、女性。而酸 奶產(chǎn)品的購(gòu)買群是青少年和青、中年女性，他們有共同的目的： 對(duì)自身健康的需求，包括腸道調(diào)理、促進(jìn)消化、調(diào)節(jié)免疫、營(yíng)養(yǎng)成分吸收。因此， 消費(fèi)群體對(duì)酸奶的消費(fèi)是功能型的。 酸奶的休閑性質(zhì)也是酸奶消費(fèi)的重要原因，消費(fèi)者對(duì)酸奶解渴功能的認(rèn)同度很低。 口感是三種人群在選擇酸奶時(shí)首先考慮的因素，其次才是品牌、價(jià)格。 從目前來(lái)看，酸奶的即時(shí)消費(fèi)和家庭消費(fèi)并存，家庭消費(fèi)比例略高。 三種人群對(duì)活性乳酸菌的認(rèn)知度很低，幾乎不能分辨酸奶、乳酸菌飲料、乳酸飲料 和酸性乳飲料的區(qū)別。因此，在廣告活動(dòng)中對(duì)消費(fèi)者進(jìn)行引導(dǎo)和教育比直接宣傳產(chǎn)品更重 要。1.5 發(fā)酵乳的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及保健作用 飲用酸乳制品對(duì)身體有很多益處

11、，乳中許多成分具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且微生物菌 群產(chǎn)生的許多代謝產(chǎn)物對(duì)人體也極為有益。營(yíng)養(yǎng)作用牛奶中乳糖經(jīng)乳酸菌發(fā)酵， 其中20%-30%被分解為葡萄糖和半乳糖。前者進(jìn) 一步轉(zhuǎn)化為乳酸或其他有機(jī)酸，這些有機(jī)酸有益于身體健康；后者被人吸收利用，可參與 幼兒腦苷脂和神經(jīng)物質(zhì)的合成，并有利于提高乳脂肪的利用率。牛奶中的蛋白質(zhì)經(jīng)發(fā)酵作 用后，乳蛋白變成微細(xì)的凝乳粒，易于被人消化吸收。酸奶中的磷、鈣和鐵易被吸收，有 利于防止嬰兒佝僂病和老人骨質(zhì)疏松病。牛奶中的脂肪經(jīng)乳酸菌作用后，發(fā)生解離或酯鍵 被破壞，易于被機(jī)體吸收。發(fā)酵過(guò)程中，乳酸菌還會(huì)產(chǎn)生人體所必需的維生素B1、維生素B2、維生素B6維生素B12、

12、煙酸和葉酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。緩解乳糖不耐癥乳酸菌產(chǎn)生的乳糖酶能降解牛奶中的乳糖，因此乳糖不耐癥患者飲用 酸奶就不會(huì)出現(xiàn)飲用牛奶時(shí)發(fā)生的乳糖不耐癥，如腹脹、腹痛、腸道痙攣、下瀉等。整腸作用人體腸道內(nèi)存在有益菌群和有害菌群。在人體正常情況下，前者占優(yōu)勢(shì)；當(dāng) 人患病時(shí)，有害菌群占優(yōu)勢(shì)。飲用酸奶可以維持有益菌群的優(yōu)勢(shì)。抑菌作用嗜熱乳桿菌和雙歧桿菌不受胃液和膽汁的影響，可以進(jìn)入腸道，在腸道內(nèi)存 留較長(zhǎng)時(shí)間。這兩種乳酸菌以及在這些乳酸菌影響下生長(zhǎng)起來(lái)的腸道中的其他乳酸菌，可 以產(chǎn)生嗜熱乳菌素等抗菌物質(zhì)，這些物質(zhì)大都對(duì)大腸桿菌、沙門(mén)氏菌和金黃色葡萄球菌等 有明顯的抑菌作用。改善便秘作用進(jìn)入腸道中的活的乳酸菌能產(chǎn)生

13、乳酸、醋酸等有機(jī)酸。這些有機(jī)酸有刺 激腸道，加強(qiáng)蠕動(dòng)的作用，故可以改善便秘。降低膽固醇牛乳中的乳清酸、乳糖和鈣，以及酸奶中存在的羥基戊二酸都有降低膽固 醇的作用?？拱┳饔盟崮逃幸种?3種酶的活性作用，這些酶能引起癌變。另外，酸奶還能激活巨 噬細(xì)胞，抑制腫瘤細(xì)胞，從而起到抗癌作用。第 2 章酸乳的工藝流程2.1 攪拌型酸乳生產(chǎn)工藝酸乳就是乳與乳制品 ( 殺菌乳或濃縮乳 ) 在保加利亞桿菌( L.bulgaricus )和嗜熱鏈球 菌(S.thermophilus)的作用下乳酸發(fā)酵而得到的凝固型乳制品其中可任意添加全脂乳粉、 脫脂乳粉、乳清粉等。但在最終發(fā)酵產(chǎn)品中必須大量存在這些微生物。2.1.1

14、 攪拌型酸乳生產(chǎn)工藝原料乳的驗(yàn)收f(shuō)凈化f配料與標(biāo)準(zhǔn)化f預(yù)熱f均質(zhì)f巴氏殺菌f冷卻f接種f發(fā)酵一攪拌、冷卻一灌裝、冷藏一保持冷鏈貯存或銷售。2.1.1 攪拌型酸乳工藝要點(diǎn)原料乳的驗(yàn)收鮮乳入廠驗(yàn)收時(shí)，除按規(guī)定抽樣進(jìn)行密度測(cè)定和酒精試驗(yàn)外，還要求鮮奶總干物質(zhì)含 量不得低于11.5%，非脂干物質(zhì)不應(yīng)低于8.5%。原料奶的酸度應(yīng)在18° T以下。不得使用含 有抗生素或殘留有效氯等殺菌劑的鮮乳。嚴(yán)禁用患乳腺炎的奶和注射過(guò)抗生素的奶，雜菌 數(shù)每毫升不得高于500萬(wàn)個(gè)。另外，按照我國(guó)酸奶國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB2746-1999的要求，要對(duì) 原料鮮乳進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，從而保證各批產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。原料乳的抗生素

15、檢測(cè) 由于乳腺炎乳中白血球含量的增加，因此對(duì)乳酸菌有不同的噬菌作用，尤其是在治療乳腺 炎時(shí)使用的抗生素在乳中有一定的殘留量，實(shí)驗(yàn)證明在乳中含有較低濃度的抗生素時(shí)，對(duì) 發(fā)酵也會(huì)有較大影響，同時(shí)，飲用抗生素的牛乳及乳制品對(duì)人的健康產(chǎn)生危害，因此建立 快速安全高效抗生素檢測(cè)成為必要，表 5-1 是 8 種抗生素對(duì)發(fā)酵乳制品的影響。為準(zhǔn)確、快速檢測(cè)抗菌素的含量，為酸乳生產(chǎn)提供合格原料，擬采用美國(guó)生產(chǎn)的 sNAP 抗菌素檢測(cè)儀，在10min內(nèi)可以檢測(cè)原料乳中的抗菌素的含量，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品打下良 好的基礎(chǔ)。表2-1抗菌素對(duì)乳酸發(fā)酵的抑制劑量（IU/ml）項(xiàng)目指標(biāo)四環(huán)素1.0冃霉素0.01土霉素0.4金霉

16、素0.1鏈霉素1.0枯早桿困抗困素0.04紅霉素0.1凈化原料乳驗(yàn)收后必須凈化。利用特別設(shè)計(jì)的離心機(jī)，除去牛乳中的白血球和其他肉眼可見(jiàn)的 異物。其目的是去除乳中的機(jī)械雜質(zhì)并減少微生物的數(shù)量，可以采用過(guò)濾凈化或離心凈化 等。簡(jiǎn)單的粗濾是在受乳槽上裝有過(guò)濾篩網(wǎng)并鋪上多層紗布進(jìn)行，進(jìn)一步過(guò)濾則采用雙聯(lián) 過(guò)濾器，濾布應(yīng)經(jīng)常清洗滅菌。使用離心凈乳機(jī)可以顯著提高凈化效果，有利于提高乳制 品質(zhì)量。離心凈乳機(jī)還能將乳中的乳腺體細(xì)胞和某些微生物除去，凈乳機(jī)放在粗濾之后， 冷卻之前。配料與標(biāo)準(zhǔn)化按照GB2741999酸牛乳標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。按配方要求順序添加脫脂奶粉、穩(wěn)定劑 （如明膠、果膠）、糖、色素等。檢查管道、

17、閥門(mén)是否在正常位置，想配料缸加入計(jì)算好 的物料，進(jìn)行熱混合。混料溫度為 4050C,水和時(shí)間1h.混料完畢后徑直等待殺菌時(shí)間 應(yīng)不超過(guò)45min。脂肪含量標(biāo)準(zhǔn)化：鮮奶中脂肪含量比較高，為了避免酸奶中有脂肪析出，因此需要對(duì) 鮮奶的脂肪含量進(jìn)行調(diào)整，使其達(dá)到所要求的標(biāo)準(zhǔn)?？梢栽僦竞扛叩呐Ｈ橹?，加入一 定體積的脫脂乳，或通過(guò)分離機(jī)，從牛乳中分離出稀奶油，然后在得到的脫脂乳中再滲入 一定量稀奶油，使調(diào)制牛乳的脂肪含量達(dá)到要求。預(yù)熱預(yù)熱一方面可以殺菌，而且由于適當(dāng)加熱，可以使一部分乳清蛋白凝固，提高酪蛋白 的熱穩(wěn)定性，以防止滅菌時(shí)凝固，并賦予成品以適當(dāng)?shù)酿ざ?。同時(shí)可以鈍化酶并降低均質(zhì) 后乳脂肪球的直

18、徑，防止均質(zhì)后的產(chǎn)品中脂肪上浮，增加產(chǎn)品的穩(wěn)定性。預(yù)熱溫度控制在 60°C 65°C。均質(zhì)用于制作酸奶的原料乳一般都要進(jìn)行均質(zhì)處理。經(jīng)過(guò)均質(zhì)處理，乳脂肪被充分分散， 酸奶不會(huì)發(fā)生脂肪上浮現(xiàn)象，酸奶的硬度和年度都有所提高。而且酸奶口感細(xì)膩，更易被 消化吸收。將加熱和均質(zhì)兩種方法適當(dāng)結(jié)合起來(lái)，處理效果會(huì)更好。均質(zhì)處理時(shí)的壓力一 般為2025MPa如壓力達(dá)不到，需返回重新處理。均質(zhì)處理時(shí)的溫度一般為5575C。在此溫度下，脂肪球呈液態(tài)，易被打碎。低于此溫度時(shí)，脂肪球呈固態(tài)，不易被打碎，將影 響均質(zhì)的效果。巴氏殺菌殺菌目的在于殺滅原料乳中的雜菌確保乳酸菌的正常生長(zhǎng)和繁殖，鈍化原料乳

19、中的天 然抑制物；使乳清蛋白變性，以達(dá)到改善組織，提高黏稠度和防止成品乳清西出的目的。 殺菌采用較高溫度、長(zhǎng)時(shí)間的熱處理對(duì)酸奶的產(chǎn)酸及凝乳狀態(tài)是有利的。殺菌溫度一般采 用90C 95C、5min10min或85C、3min,這是處理酸奶的理想溫度，此條件下的乳清蛋 白變性率可以達(dá)到85%或更高些。或120C、35s。然后冷卻。滅菌的目的有以下幾點(diǎn)：a. 滅乳中病原菌和噬菌體；滅活乳中固有的免疫球蛋白、溶菌酶等天然抑制成分；減少其 他微生物數(shù)量并鈍化脂肪酶。b. 排除乳中的溶解氧，降低其氧化還原電位，且產(chǎn)生一些促乳酸菌生長(zhǎng)成分(如甲酸)。c. 殺菌后蛋白熱變性使乳酸菌得到更多的可利用膚和氨基酸，

20、并形成了少量SH基化合物，促進(jìn)乳酸菌生長(zhǎng)。d. 乳清蛋白變性改善了終制品的硬度和粘度，并防止乳清析出。e. 滅菌后，使乳中原本存在的酶失活，使發(fā)酵過(guò)程成為單一乳酸菌的作用過(guò)程，易 于控制生產(chǎn)。冷卻 冷卻主要是為接種的需要。經(jīng)過(guò)熱處理的牛乳需要冷卻到一個(gè)適宜的接種溫度，此溫 度控制在42C45C內(nèi)。為乳酸菌提供適宜的生長(zhǎng)溫度。因?yàn)樽鏊崮趟玫谋＜永麃喨闂U 菌和嗜熱鏈球菌的最佳生長(zhǎng)溫度為 4245C，溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響乳酸菌的生長(zhǎng)。接種發(fā)酵劑宜采用三種形式制作：(a) 商業(yè)公司直投式發(fā)酵劑；(b) 直投式發(fā)酵劑繼代一次用于生產(chǎn)；(c) 采用繼代式發(fā)酵劑，即：商業(yè)發(fā)酵劑母發(fā)酵劑中間發(fā)酵劑工作發(fā)酵

21、劑此過(guò)程必須保證在絕對(duì)安全衛(wèi)生的狀 況下進(jìn)行。本工廠使用直投式菌種。以接種量：2%- 3漸上溯帶接種的牛乳培養(yǎng)基中加入工作發(fā)酵劑。嗜熱鏈球菌和保加 利亞桿菌兩者的接種比例為 1： 1 或 2： 1。接種溫度：一般為43°C。若菌種是在冰箱或冷庫(kù)中取出的，接菌溫度應(yīng)為45°C，以免接種后溫度下降，影響乳酸菌的生長(zhǎng)。菌種的質(zhì)量要求：乳凝固的均勻致密，輕擊器壁時(shí)，凝乳還保持原來(lái)的形狀，沒(méi)有乳 清析出，沒(méi)有氣泡，有誘人的芳香酸味。菌種在接種前，應(yīng)事先在無(wú)菌條件下攪拌均勻并呈細(xì)膩狀態(tài)。接種時(shí)，要嚴(yán)格按無(wú)菌 操作程序進(jìn)行。接種后，要關(guān)閉接種口，攪拌，使菌體與殺菌冷卻液充分均勻混合，(攪

22、拌 510min)。接種是造成酸乳受微生物污染的主要環(huán)節(jié)之一，因此嚴(yán)格注意操作衛(wèi)生，防止細(xì)菌、 酵母、霉菌、噬菌體及其他有害微生物的污染。接種時(shí)充分?jǐn)嚢?，使發(fā)酵劑與原料乳混合 均勻。發(fā)酵這是工藝操作中最為重要的一環(huán)。(1) 非操作人員禁止進(jìn)人發(fā)酵車間。(2) 發(fā)酵前，所有奶缸、管道、接口、奶泵等用具要清潔衛(wèi)生、無(wú)溢漏。(3) 殺菌要徹底，以消滅阻礙乳酸菌發(fā)酵的物質(zhì)和雜菌。(4) 冷卻降溫要迅速，以免時(shí)間過(guò)長(zhǎng)影響產(chǎn)品風(fēng)味。(5) 接種溫度要選擇所用菌種最適生長(zhǎng)溫度并要控制在此溫度范圍內(nèi)。溫度高會(huì)影響發(fā)酵 奶的口味和質(zhì)量，溫度會(huì)影響發(fā)酵奶的時(shí)間和速度。用定量泵將工作發(fā)酵劑打入經(jīng)殺菌并冷至 43C的

23、乳液中。攪拌型酸奶在發(fā)酵罐中添加 工作發(fā)酵劑，工作發(fā)酵劑的添加量為 3%左右，一般發(fā)酵時(shí)間為 4 小時(shí)左右，控制終點(diǎn)的酸 度為 700T 左右。攪拌型酸奶的發(fā)酵是在發(fā)酵罐中進(jìn)行的，乳酸菌繁殖將乳中的乳糖分解 成乳酸使奶凝固并形成凝膠狀產(chǎn)品。發(fā)酵終點(diǎn)判定：觀察發(fā)酵乳表面的狀態(tài)，只要表面呈 均勻的凝固樣，并且又少量乳清析出，即可初步判斷接近發(fā)酵終點(diǎn)，再測(cè)定 pH4.6 時(shí)即可 停止發(fā)酵。攪拌、添加果料、冷卻冷卻整個(gè)冷卻過(guò)程應(yīng)分階段進(jìn)行。發(fā)酵結(jié)束后快速冷卻至38C，以抑制乳酸菌增殖，然后繼續(xù)冷卻至18C左右，此時(shí)在不斷降溫的條件下開(kāi)始攪拌， 同時(shí)加入經(jīng)過(guò)冷卻的果料 及其它輔料，約10C時(shí)進(jìn)行裝罐，繼

24、續(xù)冷卻至 6C左右置于冷藏柜（6 C ）冷藏后熟，經(jīng)過(guò) 1224h 后即為成品。 在各個(gè)降溫階段必須嚴(yán)格控制好時(shí)間， 因?yàn)槔鋮s過(guò)快或過(guò)慢對(duì)成品質(zhì) 量都有不良影響。冷卻過(guò)快時(shí)會(huì)使酸乳凝膠體收縮，成品風(fēng)味變壞；冷卻過(guò)慢又會(huì)促使細(xì) 菌增殖，導(dǎo)致產(chǎn)酸過(guò)度，有第二次發(fā)酵的危險(xiǎn)。攪拌的目的是使果料等輔料與酸奶凝膠體混合均勻，屬于物理處理過(guò)程，但也會(huì)引起 一些化學(xué)變化。因?yàn)樗崮棠z體屬于假塑性凝膠體，劇烈的機(jī)械力或過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的攪拌會(huì)使 酸奶硬度和粘度降低、乳清析出。若混入大量空氣還會(huì)引起相分離現(xiàn)象。因此，對(duì)于攪拌 型酸奶來(lái)說(shuō)，完成攪拌的最佳機(jī)械處理是最重要的。攪拌開(kāi)始時(shí)宜用較慢速度，然后用較快速度，整個(gè)過(guò)程不

25、要超過(guò)30mi n。攪拌效果除了受攪拌設(shè)備類型影響外，也受攪拌時(shí)間、凝膠體的酸度和溫度等因素影響。我們實(shí)驗(yàn)時(shí) 用手動(dòng)攪拌法，發(fā)現(xiàn)凝膠體在 pH4.404.60，溫度1215C時(shí)攪拌效果好。工廠使用寬葉 輪攪拌 器， 則要求 轉(zhuǎn)速為 1-2r/min 攪拌時(shí)間為 4-8min， 是凝乳粒 子的直徑達(dá)到 0.01-0.4mm。為了提高攪拌型酸奶的穩(wěn)定性，除了使用均質(zhì)技術(shù)外，優(yōu)勢(shì)還在均質(zhì)處理前 往原料乳中添加一定量的穩(wěn)定劑。攪拌冷卻 （破乳）攪拌冷卻是為了快速抑制乳酸菌的生 長(zhǎng)，防止發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)酸過(guò)度及高溫?cái)嚢钑r(shí)嚴(yán)重脫水要盡量縮減產(chǎn)品的冷卻時(shí)間 （一般不 超過(guò)1h），以便使冷卻后成品的實(shí)際酸度盡量接

26、近所希望的成品酸度。 灌裝和冷藏將冷卻后的酸奶在無(wú)菌室內(nèi)采用相應(yīng)灌裝機(jī)進(jìn)行灌裝后的成品置于2C5C冷藏12h24h，進(jìn)行后熟，以產(chǎn)生良好的風(fēng)味。一是可增加芳香物質(zhì)的形成，使雙乙酰和丙二 酮的含量達(dá)到最高， 賦予酸奶良好的風(fēng)味； 二是增加酸奶的黏度， 以形成更好的凝膠狀態(tài)。 保持冷鏈貯存或銷售在貯存、配送和銷售過(guò)程中溫度不應(yīng)超過(guò) 6C。2.2 凝固型酸乳的生產(chǎn)工藝鮮牛乳一驗(yàn)收一預(yù)處理一奶倉(cāng)一牛乳一調(diào)配一預(yù)熱一均質(zhì)一殺菌一冷卻一接種一發(fā)酵一破乳、冷卻一混合一均質(zhì)一冷卻一灌裝、冷藏一保持冷鏈貯存或銷售。凝固性酸乳的工藝流程步驟（1）原料鮮乳 鮮乳入廠驗(yàn)收時(shí)，除按規(guī)定抽樣進(jìn)行密度測(cè)定和酒精試驗(yàn)外，還要

27、求鮮奶總干物質(zhì)含量不得低于11.5%，非脂干物質(zhì)不應(yīng)低于8.5%。原料奶的酸度應(yīng)在18° T以下。不得使用含 有抗生素或殘留有效氯等殺菌劑的鮮乳。嚴(yán)禁用患乳腺炎的奶和注射過(guò)抗生素的奶，雜菌 數(shù)每毫升不得高于500萬(wàn)個(gè)。另外，按照我國(guó)酸奶國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB2746-1999的要求，要對(duì) 原料鮮乳進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，從而保證各批產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。（2）預(yù)處理 凈化可以除去原料乳中的雜質(zhì)，使牛乳達(dá)到最高的純凈度。為使原料乳中脂肪和無(wú)脂干物質(zhì)之間的比例關(guān)系符合制品的要求，可通過(guò)閃蒸操作調(diào)整其比例關(guān)系。（3）調(diào)配a加甜味劑使用最廣泛的甜味劑是砂糖。加糖量在 5.7%7.4%是較適當(dāng)?shù)?，尤其是加糖?.

28、4%口 感更好。近年來(lái)在運(yùn)動(dòng)員營(yíng)養(yǎng)酸乳中，常常加入果糖。一些天然甜味劑在乳制品中的應(yīng)用 逐漸推廣，如葡糖漿、甜味菊苷、葡萄糖和阿斯巴甜等。b加脫脂乳 當(dāng)不采用鮮乳作原料而采用脫脂乳制做脫脂酸奶時(shí)，脫脂乳可直接進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化乳罐中 進(jìn)行加糖處理。（4）預(yù)熱 預(yù)熱一方面可以殺菌，而且由于適當(dāng)加熱，可以使一部分乳清蛋白凝固，提高酪蛋白的熱 穩(wěn)定性，以防止滅菌時(shí)凝固，并賦予成品以適當(dāng)?shù)酿ざ?。同時(shí)可以鈍化酶并降低均質(zhì)后乳脂肪球的直徑，防止均質(zhì)后的產(chǎn)品中脂肪上浮，增加產(chǎn)品的穩(wěn)定性。預(yù)熱溫度控制在60C 65°C。（5）均質(zhì) 均質(zhì)主要是使原料充分混合均勻，阻止奶油上浮，提高酸乳的穩(wěn)定性和稠度，并保證乳

29、脂 肪均勻分布，從而獲得質(zhì)地細(xì)膩、口感良好的產(chǎn)品。均質(zhì)壓力控制在15MPa。（6）加熱殺菌 殺菌目的在于殺滅原料乳中的雜菌確保乳酸菌的正常生長(zhǎng)和繁殖，鈍化原料乳中的天然抑制物；使乳清蛋白變性，以達(dá)到改善組織，提高黏稠度和防止成品乳清西出的目的。殺菌溫度控制在95C，保溫5min進(jìn)行殺菌。（7）冷卻 冷卻主要是為接種的需要。經(jīng)過(guò)熱處理的牛乳需要冷卻到一個(gè)適宜的接種溫度，此溫度控 制在42C45C內(nèi)。（8）接種 接種是造成酸乳受微生物污染的主要環(huán)節(jié)之一，因此嚴(yán)格注意操作衛(wèi)生，防止細(xì)菌、酵母、霉菌、噬菌體及其他有害微生物的污染。接種時(shí)充分?jǐn)嚢?，使發(fā)酵劑與原料乳混合 均勻。（9）灌裝 接種后的牛乳要立

30、即連續(xù)地灌裝，這道工藝也稱作充填。酸奶容器大體有瓷罐、玻璃瓶、塑料杯、紙制盒 4類。灌裝和加蓋可采用全自動(dòng)無(wú)菌灌裝機(jī)來(lái)操作。必須對(duì)灌裝設(shè)備、 灌裝容器和充填室進(jìn)行無(wú)菌控制。當(dāng)采用塑料瓶作為銷售用小容器時(shí)要進(jìn)行容器蓋的破漏 情況。小容器離開(kāi)灌裝機(jī)之后必須立即進(jìn)入培養(yǎng)室進(jìn)行培養(yǎng)。（10）發(fā)酵發(fā)酵溫度控制在42C45C,從而為微生物代謝提供最適的溫度環(huán)境，發(fā)酵時(shí)間2.5h3h,且期間不攪拌。發(fā)酵終點(diǎn)判定：觀察發(fā)酵乳表面的狀態(tài)，只要表面呈均勻的凝固樣，并且又少量乳清析出，即可初步判斷接近發(fā)酵終點(diǎn)，再測(cè)定 pH4.6時(shí)即可停止發(fā)酵。（11）破乳、冷卻破碎凝膠體，使凝膠體的粒子直徑達(dá)到 0.01mm0.4

31、mm并使酸乳的硬度和黏度及組織狀 態(tài)發(fā)生變化。攪拌速度不可過(guò)快，時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。冷卻目的是抑制乳酸菌的生長(zhǎng)、降低酶的活性、防止產(chǎn)酸過(guò)度、使酸奶逐漸凝固、降低和 穩(wěn)定脂肪上浮和乳清析出的速度。將發(fā)酵乳迅速降溫至 15C20C。（ 12）混合將經(jīng)溶解和殺菌的穩(wěn)定劑、水和白砂糖輔料與發(fā)酵乳進(jìn)行混合。（13）均質(zhì)使混合料液滴微細(xì)化，提高料液黏度，抑制粒子的沉淀，并增強(qiáng)穩(wěn)定劑的穩(wěn)定效果。均質(zhì) 壓力控制在15MPa均質(zhì)溫度為60C左右。均質(zhì)是為了充分將添加入混合罐中的穩(wěn)定劑、水和白砂糖輔料混合均勻，從而獲得質(zhì) 地細(xì)膩、口感良好的產(chǎn)品。14）灌裝和冷藏采用相應(yīng)灌裝機(jī)進(jìn)行灌裝后的成品置于 0C5C冷藏12h24

32、h，進(jìn)行后熟，以產(chǎn)生 良好的風(fēng)味。2.3酸乳質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表2-2酸奶質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目純酸牛奶調(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色澤呈均一-致的乳白色或微黃色呈均致的乳白色或調(diào)味乳果料應(yīng)有的色澤滋味和氣味具有酸牛奶固有的滋味和氣味具有調(diào)味乳或果料乳應(yīng)有的滋味和氣味組織狀態(tài)組織細(xì)膩均勻，允許有少量乳清析果料酸牛乳有果塊或果粒出脂肪> 3.1%1.0-2.0%三 0.5%三 2.5%0.8-1.6%三 0.4%蛋白質(zhì)2.9%2.3%非脂乳固體三 8.1%三 6.5%酸度70° T苯甲酸=0.03g/kg=0.23g/kg山梨酸不得檢出=0.23g/kg硝酸鹽（NaNO計(jì)）

33、=11mg/kg黃曲霉毒素MI=0.5ug/kg大腸菌群MPN90/100ml致病菌（指腸道致不得檢出病菌和致病性球菌）2.4原輔料的特性及標(biāo)準(zhǔn)2.4.1原料乳特性及標(biāo)準(zhǔn)牛乳為乳白色或微黃色，含有豐富的蛋白質(zhì)、碳水化合物、礦物質(zhì)等人體所需要的全部營(yíng) 養(yǎng)成分。其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值之高是其它食物所不能比的。原料乳應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T6914-1986中的規(guī)定。如表2-3表所示：表2-3原料乳的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目指標(biāo)脂肪含量/ (g/100g )3.100蛋白質(zhì)/ (g/100g )2.950相對(duì)密度（20C/4 C）1.028酸度（以乳酸計(jì)）/%0.162雜質(zhì)度/ (mg/kg)4.000汞含量/ (mg/k

34、g)0.010三聚氰胺含量/ （mg/kg）2.500242發(fā)酵劑特性發(fā)酵劑所用菌種是嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌的混合菌種。直投式發(fā)酵劑采用超濃縮處 理，含活菌1091011個(gè)/g以上，活力極強(qiáng)，可直接使用，且染菌幾率小，節(jié)省能耗。發(fā)酵 劑可使牛乳中的乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸，并賦予乳制品以良好的風(fēng)味。343香精特性及標(biāo)準(zhǔn)香精可增加乳制品的風(fēng)味、香味。香精應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T1505-2007中的規(guī)定。如表2-4所示：344穩(wěn)定劑特性及標(biāo)準(zhǔn)這里使用羧甲基纖維素鈉（CMC作為穩(wěn)定劑，它呈白色或微黃色纖維狀粉末，可增 加乳制品的黏稠度和穩(wěn)定性。羧甲基纖維素鈉（CMC應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB1940-2005

35、中的規(guī)定。如表2-5所示:表2-4香精的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目指標(biāo)狀態(tài)粒度/艸<2分布均勻，原液穩(wěn)定不分層砷(As)含量 / (g/100g )< 0.0003重金屬（以pb計(jì)）/< 0.001(g/i00g)細(xì)菌總數(shù)（個(gè)/mL）< 100.0細(xì)菌總數(shù)（個(gè)/mL）< 100.0大腸困群（個(gè)/mL）< 30表2-5羧甲基纖維素鈉（CMC國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目指標(biāo)2%水溶液粘度8001200mpa- s鈉含量（Na6.5 8.5%pH值6.0 8.5干燥減量10.0%氯化物1.8%重金屬（以Pb計(jì)）0.002%鐵（Fe）0.03%砷（As）<0.0002%第3章工藝計(jì)算根據(jù)工

36、廠設(shè)計(jì)規(guī)模、產(chǎn)品方案，通過(guò)物料平衡計(jì)算，可確定單位時(shí)間生產(chǎn)過(guò)程中主要 原輔料的需求量以及水、蒸汽、能源等流量與耗量，據(jù)此就可以計(jì)算出全年主要物料、包 裝材料的采購(gòu)運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)容量。同時(shí)通過(guò)物料衡算，還可以根據(jù)計(jì)算數(shù)值經(jīng)濟(jì)合理地選擇 生產(chǎn)設(shè)備，并進(jìn)行車間的工藝布置和各工序勞動(dòng)力的安排，也是進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析不可缺少的 根據(jù)。3.1物料衡算為平衡每月生產(chǎn)的產(chǎn)量，避免出現(xiàn)部分月停產(chǎn)，部分月加工任務(wù)過(guò)于繁重，結(jié)合主要 加工酸奶的品種成熟時(shí)間情況，初步安排產(chǎn)品生產(chǎn)方案如下（注每月以30天計(jì)）：根據(jù)酸奶基礎(chǔ)配方：3.1.1凝固型酸奶鮮牛奶85%蔗糖7%穩(wěn)定劑0.5%,菌種3%水：余量。凝固型酸奶的日產(chǎn)量為7.5噸

37、，因此生產(chǎn)凝固型酸奶的原料使用量（以最高使用量） 如下：鮮牛奶：7.5噸X 85%=6.375噸； 蔗糖：7.5 噸X 7%=0.525噸； 穩(wěn)定劑：7.5 噸 X 0.5%=0.0375 噸； 菌種：7.5 噸X 3%=0.225噸。3.1.2攪拌型酸奶鮮牛奶85%糖7%穩(wěn)定劑0.5%，菌種直投，果料5%水：余量。 菌種：脫脂奶粉12%水：余量。攪拌型酸奶的日產(chǎn)量為20噸，因此生產(chǎn)攪拌型酸奶的原料使用量（以最高使用量）如 下：鮮牛奶：20噸X 85%=17噸； 蔗糖：20噸X 7%=1.4噸； 穩(wěn)定劑：20噸X 0.5%=0.1噸； 菌種：直投式菌種； 果料：20噸X 5%=1噸。3.1.3

38、培養(yǎng)菌種原料消耗量菌種日消耗量為0.25噸，因此原料使用總量如下：脫脂奶粉：0.25噸X 12%=0.03噸；水：適量。3.1.4各原料總消耗量根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品原料產(chǎn)出率為96%+算：日消耗鮮牛奶24.35噸或者相當(dāng)于該數(shù)量原奶的 全脂奶粉或者脫脂奶粉。蔗糖2.01噸，各種穩(wěn)定劑總量0.143噸，各種果料總量0.96噸, 直投式菌種供20噸攪拌性酸奶使用.菌種生產(chǎn)出來(lái)后直接進(jìn)入產(chǎn)品，因此菌種率按99%十算的繼代式菌種0.2525噸，脫脂奶粉0.0303噸。日消耗原料見(jiàn)表3-1 :表3-1原料日消耗表原料配方凝固型（噸）攪拌型（噸）菌種（噸）總量（噸）實(shí)際量（噸）凝固型攪拌型7.5200.2527.

39、5鮮牛奶85%85%6.3751723.37524.35蔗糖7%7%0.5251.41.9252.01穩(wěn)定齊U0.50%0.50%0.03750.10.13750.143菌種3%0.2500.250.2525果料0%5%00.960.961脫脂0.030.030.0303奶粉3.2能量衡算3.2.1冰水耗量(1)收奶系統(tǒng)消耗冰水量:收奶系統(tǒng)每天收奶24.4噸，按照原奶溫度15C計(jì)，需要采用冰水將原奶冷卻到 4C的儲(chǔ) 存溫度，冰水通常使用條件為2C,升溫不超過(guò)12C，即14C冰水回流，生奶的比熱容為 3.99KJ/Kg，因此收奶系統(tǒng)冰水日耗量計(jì)算如下：Q=MQT;Q 冰水=Q生奶24400X 3

40、.99 X( 15-4) =M冰水 X 4.2 X( 14- 2)M冰水=21248.3升(2) 混料系統(tǒng)消耗冰水量：每天生產(chǎn)牛奶按照27.5噸計(jì)算，通常混料量占總料量的1/3，因此混料系統(tǒng)每天有9.17 噸物料需要加熱和冷卻，按照混料溫度55E計(jì)，需要采用冷卻塔水和冰水將混合物料冷卻 至?xí)捍鏈囟?5C，冷卻塔水夏天時(shí)35C，按照換熱器設(shè)計(jì)2C出口溫差，需要用冰水冷卻 的溫度段為37C冷卻至15C，冰水通常使用條件為2C進(jìn)水，升溫不超過(guò)12C，即14C 冰水回流，混合物料的比熱容按照奶的比熱來(lái)計(jì)算，因此混料系統(tǒng)冰水日耗量計(jì)算如下：Q=MET; Q 冰水=0混合物料9170X 3.99 X( 3

41、7- 15) =M冰水 X 4.2 X( 14- 2)M冰水 =15971.1 升(3) 殺菌系統(tǒng)消耗冰水量：每天生產(chǎn)凝固型酸奶按照7.5噸計(jì)算，生產(chǎn)攪拌型酸奶是設(shè)備出口溫度為 43C,因此不需 要使用冰水，而生產(chǎn)凝固型酸奶需要消耗冰水，根據(jù)設(shè)備能力不同，冰水耗量為：20噸/小時(shí)巴氏殺菌機(jī)：25529升/小時(shí)，日工作14小時(shí)；10噸/小時(shí)巴氏殺菌機(jī)：12375升/小時(shí)，日工作16小時(shí)。(4) 菌種系統(tǒng)消耗冰水量：每天生產(chǎn)菌種按照0.25噸計(jì)算，按照發(fā)酵溫度42 C計(jì)，需要采用冰水將混合物料冷卻至 暫存溫度4 C,冰水通常使用條件為2 C進(jìn)水，升溫不超過(guò)12C，即14C冰水回流，菌種 的比熱按照

42、奶的比熱來(lái)計(jì)算，因此菌種系統(tǒng)冰水日耗量計(jì)算如下：Q=MQT; Q 冰水=Q菌種奶250X 3.99 X( 42 - 20) =M冰水 X 4.2 X( 18 -2)M冰水=326.6升目菌種罐加套用冰水使用量為1800升/小時(shí)(改設(shè)備冷卻后回水溫度將會(huì)下降至接近4°C)。(5) 發(fā)酵系統(tǒng)消耗冰水量：每天生產(chǎn)攪拌型酸奶按照20噸計(jì)算，按照發(fā)酵溫度42C計(jì)，酸奶冷卻需要采用冰水冷卻 至?xí)捍鏈囟?0C，冰水通常使用條件為2C進(jìn)水，但為保證產(chǎn)品質(zhì)量，因此回流溫度18C回流，酸奶的比熱容按照算奶的比熱來(lái)計(jì)算，因此發(fā)酵系統(tǒng)冰水日消耗計(jì)算如下：Q=MT; Q 冰水=Q酸奶20000X 3.99 X

43、( 42- 20) =M冰水 X 4.2 X( 18 -2)M冰水=26125升(6) 灌裝系統(tǒng)消耗冰水量：灌裝系統(tǒng)消耗冰水主要是屋頂灌裝設(shè)備，屋頂包1、2 消耗 1 1 40升/小時(shí)，每天工作 10 小時(shí)，屋頂包 3消耗 2280升/小時(shí)左右，每天工作 8小時(shí)，日消耗冰水為 41040升。 合計(jì)本工廠冰水消耗量約為： 150567即工廠日耗冷量為：Q冷量=150567X4.2 X( 14-2) =7588600KJ3.2.2 蒸汽耗量( 1 )混料系統(tǒng)消耗蒸汽量：每天生產(chǎn)牛奶按照 27.5 噸計(jì)算，通?；炝狭空伎偭康?1/3, 因此混料系統(tǒng)每天有 9.2 噸物 料需要加熱和冷卻，按照混料溫度

44、 55 r計(jì)，需要采用蒸汽將原奶從4C升溫至混料溫度 55C,蒸汽通常使用條件為3Bar的飽和蒸汽，蒸汽潛熱量為2200KJ/Kg，混合物料的比熱 按照奶的比熱來(lái)計(jì)算，不考慮系統(tǒng)能量損耗，因此混料系統(tǒng)蒸汽日消耗計(jì)算如下：Q=MQ T; Q蒸汽=0混合物料9200X 3.99 X( 55-4) =M蒸汽 X 2200M 蒸汽 =851Kg( 2)殺菌系統(tǒng)消耗蒸汽量：每天預(yù)殺菌生奶為24.4噸，殺菌溫度72 T，原奶溫度4C,按照設(shè)備的熱回收效率 90% 計(jì)算，因此預(yù)殺菌巴氏殺菌機(jī)日蒸汽消耗為：M蒸汽=24400X 3.99 X( 72- 4)X( 1-90% /2200=300.9Kg即：每噸產(chǎn)

45、品蒸汽耗量 =12.4Kg生產(chǎn)凝固型和攪拌型酸奶的殺菌溫度均為 95T，進(jìn)料溫度10C，按照27.5噸計(jì)算，設(shè)備 熱回收效率 92%，酸奶巴氏殺菌機(jī)日蒸汽耗量為：M蒸汽=27500X 3.99 X( 95- 10)X( 1-92% /2200=339.2Kg即：每噸產(chǎn)品蒸汽耗量 =12.4Kg( 3) 菌種系統(tǒng)消耗蒸汽量：每天生產(chǎn)菌種按照0.25噸計(jì)算，進(jìn)料溫度10C，按照275噸計(jì)算，設(shè)備熱回收效率92% 菌種系統(tǒng)日消耗量為：M蒸汽=250X 3.99 X( 95- 10)X( 1-92% /2200=3.1kg( 4) 發(fā)酵系統(tǒng)日蒸汽耗量：每天生產(chǎn)凝固型酸奶按照7.5噸計(jì)算，按照發(fā)酵溫度4

46、2C計(jì)，酸奶加熱至灌裝溫度43C，需要采用蒸汽加熱熱水，熱水加熱酸奶，能量傳遞效率98%因此發(fā)酵系統(tǒng)蒸汽日消耗計(jì)算如下：M蒸汽=7500X 3.99 X( 43- 10) /2200/98%=458kg(5) CIP 系統(tǒng)蒸汽消耗量： 每天清洗需要加熱清洗介質(zhì)，根據(jù)清洗管式換熱器的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，各清洗壓力線峰值蒸汽消 耗量為723kg/小時(shí)，6Bar，飽和蒸汽。由于總共8條壓力線，但是基本上不會(huì)同時(shí)消耗蒸 汽，因此可以按照 70%，進(jìn)行計(jì)算，即平均消耗蒸汽 4050kg 蒸汽。( 6) 其它電力、壓縮空氣等耗量： 電耗和壓縮空氣的耗量與設(shè)備的生產(chǎn)能力有關(guān)，將設(shè)備清單的消耗量累計(jì)，即可得到能源 的消

47、耗，由于工廠不會(huì)所有設(shè)備同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以該數(shù)據(jù)總量的70%對(duì)其進(jìn)行計(jì)算。3.3 設(shè)備平衡計(jì)算3.3.1 發(fā)酵罐容積及罐數(shù)（ 1）發(fā)酵罐容積及罐數(shù)發(fā)酵罐單只容積V發(fā)取為60m3 （裝液系數(shù)為75%（ 2）發(fā)酵罐數(shù)目A. 單罐單批生產(chǎn) 100%酸奶的量V=V發(fā)裝液系數(shù)X糖濃度X轉(zhuǎn)化率X總回率（1染菌率）=60X 75%X（ 10%X 70%X 111% X 93%X（ 75%X 80% X（ 1 0） =1.95 噸（注：由于染菌的可能性很小可以忽略，因此染菌率取為0）B. 每年生產(chǎn) 100%酸奶的量年產(chǎn)80%勺酸奶為10000噸，則純奶量為：10000-80%=12500噸C. 所需發(fā)酵

48、罐數(shù)N發(fā)=年產(chǎn)純酸奶量十（年工作日X單罐單批生產(chǎn)純酸奶量十發(fā)酵周期） =12500-（ 300X 1.95 - 6）=5.34 6 個(gè) 富裕系數(shù)=（6 5.34 ）- 5.34 X 100%=12.4%因?yàn)榍逑?，周期使用，即要?8個(gè)容積為60m3發(fā)酵罐3.3.2 種子罐容積及罐數(shù)（1）單批種子液用量（按發(fā)酵液量勺10%接種）V單=（45十 3）X 60X 75%X 10%=67.5m3（2）總?cè)莘eV總=單批種子液用量-種子罐裝液系數(shù)=67.5-75%=90m3（3）單罐容積種子罐單只容積V種取為6m3（裝液系數(shù)為75%（4）數(shù)量（種子培養(yǎng)周期為 30小時(shí)）N種=種子液用量X 75%（種子罐單

49、罐容積X裝液系數(shù)X 24培養(yǎng)周期）=90X 75% （10 X 75%X 24- 30）=11.25 12 個(gè)（5）富裕系數(shù) =（1211.25- 11.25X 100%=6.7%即：取12個(gè)容積為10m3的種子罐3.2.3.3 其他設(shè)備勺選取采用處理能力為5000L/h的板式換熱器，牛乳密度為1020kg/m3,比熱容3.95kJ/kgC），局部總傳熱系數(shù)K取值5000W/WC）。通過(guò)熱交換使冷乳從5C預(yù)熱到70C,則：Q=KS（匚 t）=KS t,S=Q/KA tm=VCpPA t/K tm=5000X3.95X1020X65/（5000 X19.5X1000）=13.43故選擇型號(hào)為BP

50、0.25-0.5-16-NS-11B3,傳熱面積為16譏第 4章 設(shè)備的選型4.1 設(shè)備選型的原則要求 物料計(jì)算是設(shè)備選型的依據(jù)，而設(shè)備選型則要符合工藝的要求。設(shè)備選型應(yīng)根據(jù)每一 種品種單位時(shí)間產(chǎn)量的物料衡算情況和設(shè)備生產(chǎn)能力來(lái)確實(shí)設(shè)備所需要的臺(tái)數(shù)。選擇設(shè)備 時(shí)要注意四點(diǎn)：（1 根據(jù)每一品種單位時(shí)間 （h 或 min） 產(chǎn)量的物料平衡情況和設(shè)備生產(chǎn)能力來(lái)確 定所需設(shè)備的臺(tái)數(shù)。（2）幾個(gè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，除按實(shí)際生產(chǎn)能力所需臺(tái)數(shù)的設(shè)備外，還應(yīng)考慮 備用設(shè)備。（3）以便后道工序的生產(chǎn)能力要略大于前道，不至于生產(chǎn)能力不夠，導(dǎo)致物料 積壓。（4）選擇設(shè)備應(yīng)考慮下列原則：1滿足工藝要求，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和

51、產(chǎn)量。2應(yīng)選用較先進(jìn)，機(jī)械化程度較高的設(shè)備。3運(yùn)行費(fèi)用低，水電汽消耗少。4操作清洗方便，耐用易維修，備品配件供應(yīng)可靠，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)施機(jī)械化 和自動(dòng)化方便。5結(jié)構(gòu)緊湊，盡量采用經(jīng)過(guò)實(shí)踐考驗(yàn)證明確實(shí)性能優(yōu)良的設(shè)備。6考慮生產(chǎn)波動(dòng)與設(shè)備平衡，留有一定余量。7考慮設(shè)備故障及檢修的備用。4.2設(shè)備規(guī)格型號(hào)4.2.1發(fā)酵罐設(shè)計(jì)發(fā)酵罐設(shè)計(jì)計(jì)算（1）發(fā)酵罐的選型選18個(gè)60m3勺發(fā)酵罐。（2）主要尺寸的計(jì)算按60m3勺發(fā)酵罐計(jì)算封頭拆邊不計(jì)，以方便計(jì)算2貝U V 全=V 筒 +2V 封=0.785D2>2D + tD3X三=60m324H=2D;解方程得：1.57D3+ 0.26DA 60D=

52、3 60/1.83=3.2 取 3mH=2D=6圓柱部分容積v仁0.785 320=42.39m3上下封頭體積V2=V3= 竺 =3.53m324總?cè)莘e V 全=V1+V2+V3=42.39+3.53+3.53=49.45m3取護(hù)70%實(shí)際裝液量為：49.45 ：70%=33.2m3（3）冷卻面積的計(jì)算對(duì)60m3的發(fā)酵罐，每罐的實(shí)際裝液量為：49.45 X70%=33.2m3（4）設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì) 空氣分布器：對(duì)于好氣發(fā)酵罐，分布器主要有兩種形式，即多孔式和單管式。對(duì)通 風(fēng)量較小的設(shè)備，應(yīng)加環(huán)形或直管型空氣分布器；而對(duì)通氣量大的發(fā)酵罐，則使用單管通 風(fēng)由于進(jìn)風(fēng)速度快，又有渦輪板阻擋，葉輪打碎

53、，溶氧是沒(méi)有問(wèn)題的。本罐使用單管進(jìn)風(fēng) 擋板：擋板的作用是加強(qiáng)攪拌強(qiáng)度，促進(jìn)液體上下翻動(dòng)和控制流型，防止產(chǎn)生渦旋 而降低混合與溶氧效果。 密封方式：隨著技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械密封已在生物工程行業(yè)普遍采用，本罐采用雙面 機(jī)械密封方式，處理軸與罐的動(dòng)靜問(wèn)題。 冷卻管布置：對(duì)于容積小于 5m3的發(fā)酵罐，為了便于清洗，多使用夾套冷卻裝置。 隨著發(fā)酵罐容量的增加，比表面積變小，夾套形成的冷卻面積以無(wú)法滿足生產(chǎn)要求，于是 使用管式冷卻裝置，蛇管應(yīng)易沉積污垢且不易清洗而不采用；列管式冷卻裝置雖然冷卻效 果好，但耗水量多；因此廣泛使用的是豎直蛇管冷卻裝置。（5）設(shè)備材料的選擇發(fā)酵設(shè)備材質(zhì)的選擇，優(yōu)先考慮的是滿足工藝的

54、要求，其次是經(jīng)濟(jì) 性。（6）發(fā)酵罐壁厚的計(jì)算確定發(fā)酵罐的壁厚SS=PD2 t|rP式中P設(shè)計(jì)壓力，取最高工作壓力的1.05倍，現(xiàn)P=0.4MPaD 發(fā)酵罐內(nèi)徑D=300cm（TQ235鋼的應(yīng)用應(yīng)力，d=127MPa©旱接縫隙，（1=0.7C壁厚附加量（cm）C=C1+C2+C3式中C1鋼板負(fù)偏差，現(xiàn)取C1=0.8mm C2為腐蝕余量，現(xiàn)取C2=2mmC3加工減薄量，現(xiàn)取C3=0C=0.8+2+0=2.8mm=0.28cmc 0.4 X300S=2 X127 X0.7-0.4+ 0.28=0.96 (cm)選用10mm厚Q235鋼板制作。封頭壁厚計(jì)算：標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的厚度計(jì)算公式如下S=

55、PD2 c P式中 P=0.4MPaD=600cm(y= 127MPaC=0.08+0.2+0.仁0.38(cm)(D=0.7S=2 W +訃叫根據(jù)鋼材規(guī)格選用12mm厚Q235鋼（7）接管設(shè)計(jì) 接管的長(zhǎng)度h設(shè)計(jì)：各接管的長(zhǎng)度h根據(jù)直徑大小和有無(wú)保溫層，一般取100200mm 接管直徑的確定：按排料管計(jì)算：該罐實(shí)際裝液量 33.2m3設(shè)2h之內(nèi)排空，則物料體積流量33 2Q=0.0046 （ m3s ）3600 X2發(fā)酵醪流速取v=1m/s;則排料管截面積為FF= Q=0.0046 m2vF=0.785d2管徑：/ F0.0046 小“=0.785 =丫 0.785 =0.08m取無(wú)縫管 尼45X7mm,231mm>221mm認(rèn)為合適。按通風(fēng)管計(jì)算，壓縮空氣在 0.4MPa下，支管氣速為2025m/s?，F(xiàn)通風(fēng)比0.8vvm，為常溫下