年產(chǎn)一萬噸算入發(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養(yǎng)成分，營養(yǎng)最為均衡，在人們的膳食結(jié)構(gòu)中具有其他食品無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養(yǎng)、專門的風(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)合國糧農(nóng)組織（FAO）、世界衛(wèi)生組織（WHO）與國際乳品聯(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。通常依照酸乳成品的組織狀態(tài)來進(jìn)行分類，具體可分為凝固

2、型酸乳（發(fā)酵過程在包裝容器中進(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程中攪碎而成黏稠且均勻的半流淌狀態(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)軀體有專門多益處，乳中許多成分具有專門高的營養(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)酸有益于軀體健康；后者被人汲取利用，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

3、白變成微細(xì)的凝乳粒，易于被人消化汲取。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可不能出現(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)。飲用酸奶能夠維持有益菌群的優(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阻礙，能夠進(jìn)入腸道，在腸道內(nèi)存留較長時(shí)刻。這兩種乳酸菌以及在這些乳酸菌阻礙下生長起來的腸道中的其他乳酸菌，能夠產(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

4、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，故能夠改善便秘。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?？拱┳饔茫核崮逃幸种?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)要緊是年產(chǎn)1萬噸酸奶發(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，依照物料衡算進(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)

5、核算及效益分析。緒論1.1 目的與意義 在現(xiàn)在的酸奶市場(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”類不內(nèi)，尚無大品牌出現(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”，由于沒有低溫保鮮限制，得以較快速的進(jìn)展，然而其營養(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進(jìn)展，此類產(chǎn)品能提供豐富的營養(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)特的營養(yǎng)品”。隨著我國冷鏈設(shè)施的不斷完善和人們消費(fèi)知識(shí)的日益豐富，這種純酸奶將成為以后酸奶市場(chǎng)進(jìn)

6、展的主流。1.2 國內(nèi)外酸奶產(chǎn)品進(jìn)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)在全球大大超過了其他乳制品的增長率。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)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)展，人民生活水平的提高，乳品消費(fèi)同步增長。2008年，城鎮(zhèn)居民人均乳品消費(fèi)量22.72公斤，比2000年增長56.8%；農(nóng)村居民人均4.81公斤，為2000年的3.9倍； 中國乳品行業(yè)，從1998年開

7、始進(jìn)入了高速增長時(shí)期，直到2008年都保持兩位數(shù)的增長。尤其，在2005年到2007年可謂黃金進(jìn)展時(shí)期，行業(yè)產(chǎn)量增長速度平均達(dá)到16%左右，2007年總產(chǎn)量突破了1700萬噸。然而，2008年爆發(fā)的三聚氰胺事件對(duì)乳品行業(yè)帶來了致命的打擊，尤其在當(dāng)年的9月到11月，許多乳品企業(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，2008年全年總產(chǎn)量得益于上半年的進(jìn)展，牽強(qiáng)與2007年持平。 于國家對(duì)乳品行業(yè)的整頓措施得當(dāng)以及龍頭企業(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1181.64萬噸，同比增長9.24%。繼液態(tài)奶、奶

8、粉之后，酸奶產(chǎn)品成為廣受消費(fèi)者喜愛的熱門乳品分支，市場(chǎng)進(jìn)展前景寬敞。目前國內(nèi)乳品市場(chǎng)要緊以純奶和奶粉為主，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。然而進(jìn)展速度特不快。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月年平均增長率達(dá)到27%，在這非同平常的時(shí)期給中國乳業(yè)的進(jìn)展帶來了光芒和希望。1.3產(chǎn)品方案制定依據(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：滿足要緊產(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

9、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)品的開發(fā)。依照以上原則及依據(jù)，設(shè)計(jì)出年產(chǎn)1萬噸酸乳發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)產(chǎn)品方案。1.4 酸奶的要緊消費(fèi)群體據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，酸奶的要緊消費(fèi)群體有三類：兒童，青青年，中、青年女性。而酸奶產(chǎn)品的購買群是青青年和青、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、營養(yǎng)成分汲取。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)的重要緣故，消費(fèi)者對(duì)酸奶解渴功能的認(rèn)同

10、度專門低。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)知度專門低，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)不。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)酵乳的營養(yǎng)價(jià)值及保健作用飲用酸乳制品對(duì)軀體有專門多益處，乳中許多成分具有專門高的營養(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)酸有益于軀體健康；后者被人汲取利用，可參與

11、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，易于被人消化汲取。酸奶中的磷、鈣和鐵易被汲取，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)體汲取。發(fā)酵過程中，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、煙酸和葉酸等營養(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可不能出現(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

12、病時(shí)，有害菌群占優(yōu)勢(shì)。飲用酸奶能夠維持有益菌群的優(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阻礙，能夠進(jìn)入腸道，在腸道內(nèi)存留較長時(shí)刻。這兩種乳酸菌以及在這些乳酸菌阻礙下生長起來的腸道中的其他乳酸菌，能夠產(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，故能夠改善便秘。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?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)

13、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)工藝酸乳確實(shí)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 攪拌型酸乳生產(chǎn)工藝原料乳的驗(yàn)收凈化配料與標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)熱均質(zhì)巴氏殺菌冷卻接種發(fā)酵攪拌、冷卻灌裝、冷藏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

14、8.5%。原料奶的酸度應(yīng)在18T 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抗生素的奶，雜菌數(shù)每毫升不得高于500 萬個(gè)。另外，按照我國酸奶國家標(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)有較大阻礙，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)酵乳制品的阻礙

15、。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，擬采納美國生產(chǎn)的sNAP抗菌素檢測(cè)儀，在10min內(nèi)能夠檢測(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 青霉素0.01 土霉素0.4 金霉素0.1 鏈霉素1.0 枯草桿菌抗菌素0.04 紅霉素0.1 凈化 原料乳驗(yàn)收后必須凈化。利用特不設(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，能夠采納過濾凈化或離心凈化等。簡單的粗濾是在受乳槽上裝有過濾篩網(wǎng)并鋪上多層紗布進(jìn)行，進(jìn)一步過濾則采納雙聯(lián)過濾器，濾布應(yīng)經(jīng)

16、常清洗滅菌。使用離心凈乳機(jī)能夠顯著提高凈化效果，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GB27461999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、閥門是否在正常位置，想配料缸加入計(jì)算好的物料，進(jìn)行熱混合?；炝蠝囟葹?050，水和時(shí)刻1h.混料完畢后徑直等待殺菌時(shí)刻應(yīng)不超過45min。脂肪含量標(biāo)準(zhǔn)化：鮮奶中脂肪含量比較高，為了幸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)。能夠再脂肪含量高的牛乳中，加入一定體積的脫脂乳，或通過分離機(jī)

17、，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)熱一方面能夠殺菌，而且由于適當(dāng)加熱，能夠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，并給予成品以適當(dāng)?shù)酿ざ?。同時(shí)能夠鈍化酶并降低均質(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)熱溫度操縱在6065。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。通過均質(zhì)處理，乳脂肪被充分分散，酸奶可不能發(fā)生脂肪上出現(xiàn)象，酸奶的硬度和年度都有所提高。而且酸奶口感細(xì)膩，更易被消化汲取。將加熱和均質(zhì)兩種方法適當(dāng)結(jié)合起來，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

18、達(dá)不到，需返回重新處理。均質(zhì)處理時(shí)的溫度一般為5575。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，將阻礙均質(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和生殖，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。殺菌采納較高溫度、長時(shí)刻的熱處理對(duì)酸奶的產(chǎn)酸及凝乳狀態(tài)是有利的。殺菌溫度一般采納 9095、5min10min或 85、3min，這是處理酸奶的理想溫度，此條件下的乳清蛋白變性率能夠達(dá)到85%或更高些?；?20、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

19、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，并形成了少量SH基化合物，促進(jìn)乳酸菌生長。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)酵過程成為單一乳酸菌的作用過程，易于操縱生產(chǎn)。冷卻冷卻要緊是為接種的需要。通過熱處理的牛乳需要冷卻到一個(gè)適宜的接種溫度，此溫度操縱在4245內(nèi)。為乳酸菌提供適宜的生長溫度。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溫度為4245，溫度過高或過低都

20、會(huì)阻礙乳酸菌的生長。接種發(fā)酵劑宜采納三種形式制作：(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)采納繼代式發(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)酵劑此過程必須保證在絕對(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%向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。若菌種是在冰箱或冷庫中取出的，接菌溫度應(yīng)為45，以免接種后溫度下降，阻礙乳酸菌的生長。菌種的質(zhì)量要求：乳凝固的均勻致密，輕擊器壁時(shí)，凝乳還保持原來的形狀，沒有乳清析出，沒有氣泡，有誘人的芳香酸味。 菌種在接種前，應(yīng)事先

21、在無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，(攪拌510min)。接種是造成酸乳受微生物污染的要緊環(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)。(l)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、無溢漏。(3)殺菌要完全，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)刻過長阻礙產(chǎn)品風(fēng)味。(5)接種溫度要選擇所用菌種最適生長溫度并要操縱在此溫度范

22、圍內(nèi)。溫度高會(huì)阻礙發(fā)酵奶的口味和質(zhì)量，溫度會(huì)阻礙發(fā)酵奶的時(shí)刻和速度。用定量泵將工作發(fā)酵劑打入經(jīng)殺菌并冷至43的乳液中。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)刻為4小時(shí)左右，操縱終點(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，乳酸菌生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：觀看發(fā)酵乳表面的狀態(tài)，只要表面呈均勻的凝固樣，同時(shí)又少量乳清析出，即可初步推斷接近發(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)冷卻過程應(yīng)分時(shí)期進(jìn)行。發(fā)酵結(jié)束后快速冷卻至38，以抑制乳酸菌增殖，然后接著冷卻至18左右，現(xiàn)在在不斷

23、降溫的條件下開始攪拌，同時(shí)加入通過冷卻的果料及其它輔料，約10時(shí)進(jìn)行裝罐，接著冷卻至6左右置于冷藏柜(6)冷藏后熟，通過1224h后即為成品。在各個(gè)降溫時(shí)期必須嚴(yán)格操縱好時(shí)刻，因?yàn)槔鋮s過快或過慢對(duì)成品質(zhì)量都有不良阻礙。冷卻過快時(shí)會(huì)使酸乳凝膠體收縮，成品風(fēng)味變壞；冷卻過慢又會(huì)促使細(xì)菌增殖，導(dǎo)致產(chǎn)酸過度，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)械力或過長時(shí)刻的攪拌會(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，關(guān)于攪拌型酸奶來講，完成攪拌的最佳機(jī)械處理是最重要的。攪

24、拌開始時(shí)宜用較慢速度，然后用較快速度，整個(gè)過程不要超過30min。攪拌效果除了受攪拌設(shè)備類型阻礙外，也受攪拌時(shí)刻、凝膠體的酸度和溫度等因素阻礙。我們實(shí)驗(yàn)時(shí)用手動(dòng)攪拌法，發(fā)覺凝膠體在pH4.404.60，溫度1215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)刻為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，防止發(fā)酵過程中產(chǎn)酸過度及高溫?cái)嚢钑r(shí)嚴(yán)峻脫水要盡量縮減產(chǎn)品的冷卻時(shí)刻(一般不超過1h)，以便使冷卻后成品的實(shí)際

25、酸度盡量接近所希望的成品酸度。 灌裝和冷藏將冷卻后的酸奶在無菌室內(nèi)采納相應(yīng)灌裝機(jī)進(jìn)行灌裝后的成品置于25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，給予酸奶良好的風(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、配送和銷售過程中溫度不應(yīng)超過6。2.2凝固型酸乳的生產(chǎn)工藝鮮牛乳驗(yàn)收預(yù)處理奶倉牛乳調(diào)配預(yù)熱均質(zhì)殺菌冷卻接種發(fā)酵破乳、冷卻混合均質(zhì)冷卻灌裝、冷藏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，還要求鮮奶總干物質(zhì)含量不得低于11.5%，非脂干

26、物質(zhì)不應(yīng)低于8.5%。原料奶的酸度應(yīng)在18T 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抗生素的奶，雜菌數(shù)每毫升不得高于500 萬個(gè)。另外，按照我國酸奶國家標(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 凈化能夠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脂干物質(zhì)之間的比例關(guān)系符合制品的要求，可通過閃蒸操作調(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)模绕涫羌犹橇?.4%口感更好。近年來在運(yùn)動(dòng)員營養(yǎng)酸乳中，常常加入果糖

27、。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)不采納鮮乳作原料而采納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)熱一方面能夠殺菌，而且由于適當(dāng)加熱，能夠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，并給予成品以適當(dāng)?shù)酿ざ取Ｍ瑫r(shí)能夠鈍化酶并降低均質(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)熱溫度操縱在6065。（5） 均質(zhì) 均質(zhì)要緊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)壓力操縱在15MPa

28、。（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和生殖，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。殺菌溫度操縱在95，保溫5min進(jìn)行殺菌。（7） 冷卻 冷卻要緊是為接種的需要。通過熱處理的牛乳需要冷卻到一個(gè)適宜的接種溫度，此溫度操縱在4245內(nèi)。（8） 接種接種是造成酸乳受微生物污染的要緊環(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

29、。灌裝和加蓋可采納全自動(dòng)無菌灌裝機(jī)來操作。必須對(duì)灌裝設(shè)備、灌裝容器和充填室進(jìn)行無菌操縱。當(dāng)采納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)酵溫度操縱在4245，從而為微生物代謝提供最適的溫度環(huán)境，發(fā)酵時(shí)刻2.5h3h，且期間不攪拌。發(fā)酵終點(diǎn)判定：觀看發(fā)酵乳表面的狀態(tài)，只要表面呈均勻的凝固樣，同時(shí)又少量乳清析出，即可初步推斷接近發(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 破裂凝膠體，使凝膠體的粒子直徑達(dá)到0.01mm0.4mm，并使酸乳的硬度和黏度及組織狀態(tài)發(fā)生變化。攪拌速度不可過快，時(shí)刻不宜過長。 冷卻目的

30、是抑制乳酸菌的生長、降低酶的活性、防止產(chǎn)酸過度、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1520。（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)壓力操縱在15MPa,均質(zhì)溫度為60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） 灌裝和冷藏采納相應(yīng)灌裝機(jī)進(jìn)行灌裝后的成品置于05冷藏12h24h，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

31、、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一一致的乳白色或微黃色呈均一一致的乳白色或調(diào)味乳果料應(yīng)有的色澤味道和氣味具有酸牛奶固有的味道和氣味具有調(diào)味乳或果料乳應(yīng)有的味道和氣味組織狀態(tài)組織細(xì)膩均勻，同意有少量乳清析出果料酸牛乳有果塊或果粒脂肪3.1%1.0-2.0%0.5%2.5%0.8-1.6%0.4%蛋白質(zhì)2.9%2.3%非脂乳固體8.1%6.5%酸度70T苯甲酸0.03g/kg0.23g/kg山梨酸不得檢出0.23g/kg硝酸鹽（NaNO3計(jì)）11mg/kg黃曲霉毒素MI0.5ug/kg大腸菌群MPN90/100ml致病菌（指腸道致病菌和致病性球菌）不得檢出2.4原輔料的特性及標(biāo)

32、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養(yǎng)成分。其營養(yǎng)價(jià)值之高是其它食物所不能比的。原料乳應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 6914-1986中的規(guī)定。如表2-3表所示:表2-3原料乳的國家標(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（20/4） 1.028 酸度（以乳酸計(jì)）/% 0.162 雜質(zhì)度/（mg/kg） 4.000 汞含量/（mg/kg） 0.010 三聚氰胺含量/（mg/kg） 2.500 2.4.2 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

33、種。直投式發(fā)酵劑采納超濃縮處理，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)約能耗。發(fā)酵劑可使牛乳中的乳糖轉(zhuǎn)化為乳酸，并給予乳制品以良好的風(fēng)味。3.4.3 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)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1505-2007中的規(guī)定。如表2-4所示：3.4.4 穩(wěn)定劑特性及標(biāo)準(zhǔn)那個(gè)地點(diǎn)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)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB 1940-2005中的規(guī)定。如表2-5所示：表2-4 香精的國家標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng) 目指 標(biāo)狀 態(tài)粒度/m 2分布均勻，原液穩(wěn)定不分層

34、砷（As）含量/（g/100g）0.0003 重金屬（以pb計(jì)）/（g/100g）0.001 細(xì)菌總數(shù)（個(gè)/mL）100.0 細(xì)菌總數(shù)（個(gè)/mL）100.0大腸菌群（個(gè)/mL）30表2-5羧甲基纖維素鈉（CMC）國家標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng) 目 指 標(biāo)2%水溶液粘度 8001200mpas鈉含量（Na） 6.58.5%pH值 6.08.5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% 工藝計(jì)算依照工廠設(shè)計(jì)規(guī)模、產(chǎn)品方案，通過物料平衡計(jì)算，可確定單位時(shí)刻生產(chǎn)過程中要緊原輔料的需求量以及水、蒸汽、能源等流量與耗量，據(jù)此就能夠計(jì)算出全年要緊物

35、料、包裝材料的采購運(yùn)輸和倉儲(chǔ)容量。同時(shí)通過物料衡算，還能夠依照計(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)分析不可缺少的依照。3.1物料衡算為平衡每月生產(chǎn)的產(chǎn)量，幸免出現(xiàn)部分月停產(chǎn)，部分月加工任務(wù)過于繁重，結(jié)合要緊加工酸奶的品種成熟時(shí)刻情況，初步安排產(chǎn)品生產(chǎn)方案如下（注每月以30天計(jì)）：依照酸奶基礎(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，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85%=6.375噸；蔗糖：7.5噸7%=0.525噸；穩(wěn)定劑：7.5噸

36、0.5%=0.0375噸；菌種：7.5噸3%=0.225噸。3.1.2攪拌型酸奶鮮牛奶85%蔗糖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85%=17噸；蔗糖：20噸7%=1.4噸；穩(wěn)定劑：20噸0.5%=0.1噸；菌種：直投式菌種；果料：20噸5%=1噸。3.1.3 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12%=0.03噸；水：適量。3.1.4各原料總消耗量依照生產(chǎn)產(chǎn)品原料產(chǎn)出率為96%計(jì)算:日消耗鮮牛奶24.

37、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)出來后直接進(jìn)入產(chǎn)品，因此菌種率按99%計(jì)算的繼代式菌種0.2525噸，脫脂奶粉0.0303噸。日消耗原料見表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7.5200.2527.5鮮牛奶85%85%6.3751723.37524.35蔗糖7%7%0.5251.41.9252.01穩(wěn)定劑0.50%0.50%0.03750.10.13750.143菌種3%0.2500.250.25

38、25果料0%5%00.960.961脫脂奶粉0.030.030.03033.2 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15計(jì)，需要采納冰水將原奶冷卻到4的儲(chǔ)存溫度，冰水通常使用條件為2，升溫不超過12，即14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=MCT; Q冰水=Q生奶244003.99（154）=M冰水4.2（142）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?；炝狭空伎偭狭康?/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5

39、5計(jì)，需要采納冷卻塔水和冰水將混合物料冷卻至?xí)捍鏈囟?5，冷卻塔水夏天時(shí)35，按照換熱器設(shè)計(jì)2出口溫差，需要用冰水冷卻的溫度段為37冷卻至15，冰水通常使用條件為2進(jìn)水，升溫不超過12，即14冰水回流，混合物料的比熱容按照奶的比熱來計(jì)算，因此混料系統(tǒng)冰水日耗量計(jì)算如下： Q=MTT；Q冰水=Q混合物料91703.99（3715）=M冰水4.2（142）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43，因此不需要使用冰水，而生產(chǎn)凝固型酸奶需要消耗冰水，依照設(shè)備能力不同，冰水耗量為： 20噸/小時(shí)巴氏殺菌機(jī)：25529升/

40、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計(jì)，需要采納冰水將混合物料冷卻至?xí)捍鏈囟?，冰水通常使用條件為2進(jìn)水，升溫不超過12，即14冰水回流，菌種的比熱按照奶的比熱來計(jì)算，因此菌種系統(tǒng)冰水日耗量計(jì)算如下：Q=MCT； Q冰水=Q菌種奶2503.99（4220）=M冰水4.2（182）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）。(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42計(jì)，酸奶冷

41、卻需要采納冰水冷卻至?xí)捍鏈囟?0，冰水通常使用條件為2進(jìn)水，但為保證產(chǎn)品質(zhì)量，因此回流溫度18回流，酸奶的比熱容按照算奶的比熱來計(jì)算，因此發(fā)酵系統(tǒng)冰水日消耗計(jì)算如下： Q=MCT； Q冰水=Q酸奶 200003.99（4220）=M冰水4.2（182） M冰水=26125升(6) 灌裝系統(tǒng)消耗冰水量： 灌裝系統(tǒng)消耗冰水要緊是屋頂灌裝設(shè)備，屋頂包1、2消耗1140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=1505674.2（142）=7588600KJ3.2.2 蒸汽

42、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?/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55計(jì)，需要采納蒸汽將原奶從4升溫至混料溫度55，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=MCT； Q蒸汽=Q混合物料92003.99（554）=M蒸汽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，原奶溫度4，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：

43、M蒸汽=244003.99（724）（190%）/2200=300.9Kg 即：每噸產(chǎn)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95，進(jìn)料溫度10，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=275003.99（9510）（192%）/2200=339.2Kg即：每噸產(chǎn)品蒸汽耗量=12.4Kg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10，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=2503.99（9510）（192%）/2200=3.1kg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，

44、按照發(fā)酵溫度42計(jì)，酸奶加熱至灌裝溫度43，需要采納蒸汽加熱熱水，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=75003.99（4310）/2200/98%=458kgCIP系統(tǒng)蒸汽消耗量： 每天清洗需要加熱清洗介質(zhì)，依照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，然而差不多上可不能同時(shí)消耗蒸汽，因此能夠按照70%，進(jìn)行計(jì)算，即平均消耗蒸汽4050kg蒸汽。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)，即可得到能源的消耗，由于工廠可不能所有設(shè)備同時(shí)運(yùn)

45、轉(zhuǎn)，因此依照經(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60m，（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)糖濃度轉(zhuǎn)化率總回率（1染菌率） =6075%（10%70%111%）93%（75%80%）（10） =1.95噸（注：由于染菌的可能性專門小能夠忽略，因此染菌率取為0）B.每年生產(chǎn)100%酸奶的量年產(chǎn)80%的酸奶為10000噸，則純奶量為：1000080%=12500噸C.所需發(fā)酵罐數(shù)N發(fā)=年產(chǎn)純酸奶量（年工作日單罐單批生產(chǎn)純酸奶量發(fā)酵周期） =12500（30

46、01.956)=5.346個(gè)(3)富裕系數(shù)=（65.34）5.34100%=12.4% 因?yàn)榍逑矗芷谑褂?，即要?8個(gè)容積為60m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)酵液量的10%接種） V單=（453）6075%10%=67.5m(2) 總?cè)莘e V總=單批種子液用量種子罐裝液系數(shù) =67.575% =90m(3) 單罐容積 種子罐單只容積V種取為6m（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75%（種子罐單罐容積裝液系數(shù)24培養(yǎng)周期） =9075%(1075%2430)=11.2512個(gè)(5) 富裕系數(shù)=（1211.25）11.25

47、100%=6.7% 即：取12個(gè)容積為10m的種子罐3.2.3.3 其他設(shè)備的選取采納處理能力為5000L/h的板式換熱器，牛乳密度為1020kg/m，比熱容3.95kJ/kg），局部總傳熱系數(shù)K取值5000W/(）。通過熱交換使冷乳從5預(yù)熱到70，則：Q=KS(Tt)=KSt,S=Q/Ktm=VCpt/Ktm =50003.95102065/(500019.51000) =13.43故選擇型號(hào)為BP0.25-0.5-16-NS-11B3,傳熱面積為16。設(shè)備的選型4.1設(shè)備選型的原則要求物料計(jì)確實(shí)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)依照每一種品種單位時(shí)刻產(chǎn)量的物料衡算情

48、況和設(shè)備生產(chǎn)能力來確實(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）依照每一品種單位時(shí)刻(h或min)產(chǎn)量的物料平衡情況和設(shè)備生產(chǎn)能力來確定所 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，盡量采納通過實(shí)踐考驗(yàn)證明確實(shí)性能優(yōu)良的設(shè)

49、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)算發(fā)酵罐的選型 選18個(gè)60m的發(fā)酵罐。要緊尺寸的計(jì)算 按60m的發(fā)酵罐計(jì)算封頭拆邊不計(jì)，以方便計(jì)算則 V全=V筒+2V封=0.785D2DD=60mH=2D;解方程得：1.57D0.26D60D=3.2 取3m H=2D=6圓柱部分容積V1=0.785326=42.39m上下封頭體積 V2=V3=3.53m總?cè)莘eV全=V1+V2+V3=42.39+3.53+3.53=49.45m取=70%實(shí)際裝液量為：49.4570%=33.2m3冷卻面積的計(jì)算 對(duì)60m的發(fā)酵罐，每

50、罐的實(shí)際裝液量為： 49.4570%=33.2m4設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)空氣分布器：關(guān)于好氣發(fā)酵罐，分布器要緊有兩種形式，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，溶氧是沒有問題的。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)和操縱流型，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)普遍采納，本罐采納雙面機(jī)械密封方式，處理軸與罐的動(dòng)靜問題。冷卻管布置：關(guān)于容積小于5m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

51、積變小，夾套形成的冷卻面積以無法滿足生產(chǎn)要求，因此使用管式冷卻裝置，蛇管應(yīng)易沉積污垢且不易清洗而不采納；列管式冷卻裝置盡管冷卻效果好，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S S=C式中 P設(shè)計(jì)壓力，取最高工作壓力的1.05倍，現(xiàn)P=0.4MPa D發(fā)酵罐內(nèi)徑D=300cm Q235鋼的應(yīng)用應(yīng)力，=127MPa 焊接縫隙，=0.7 C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=2mm C3加工減薄量，現(xiàn)取C3

52、=0 C=0.8+2+0=2.8mm=0.28cm S=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=C式中 P=0.4MPa D=600cm 127MPa C=0.08+0.2+0.1=0.38(cm) =0.7 S=0.38=1.1(cm)依照鋼材規(guī)格選用12mm厚Q235鋼7接管設(shè)計(jì)接管的長度h設(shè)計(jì)：各接管的長度h依照直徑大小和有無保溫層，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33.2m，設(shè)2h之內(nèi)排空，則物料體積流量 Q=0.0046m/s 發(fā)酵醪流速取v=1m/s；則排料管截面積為F F=0

53、.0046 F=0.785d管徑： d=0.08m 取無縫管2457mm,231mm221mm,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。現(xiàn)通風(fēng)比0.8vvm，為常溫下20，0.1MPa下的情況，要折算0.4MPa，30狀態(tài)。風(fēng)量Q1取最大值，Q1=33.20.18=5.98m/mim=0.1m/s）利用氣態(tài)方程式計(jì)算工作狀態(tài)下的風(fēng)量Qf Qf=0.1=0.004取風(fēng)速v=25m/s，則風(fēng)管截面積F為 F=0.004 F=0.785d則氣管直徑d為： d=0.07m因通風(fēng)管也是排料管，故取兩者的大值。取2457mm無縫鋼管，可滿足工藝要求。排料時(shí)刻復(fù)核：物流

54、量Q=0.0046m/s。物料流速v=1m/s；管道截面積A=0.7850.2312=0.042，在相同的流速下，流過物料因管徑較原來計(jì)算結(jié)果大，則相應(yīng)流速比為： P=0.11倍排料時(shí)刻為：t=20.11=0.22h8支座選擇 生物工程工廠設(shè)備常用支座分為臥式支座和立式支座。其中臥式支座又分為支腿，圈型支座，鞍型支座三種。立式支座也分為三種即懸掛支座，支承式支座和群式支座。關(guān)于100m以上的發(fā)酵罐，由于設(shè)備總質(zhì)量較大，應(yīng)選用群式支座。本設(shè)計(jì)選用群式支座。種子罐種子罐選型選12個(gè)6m的種子罐。（2）要緊尺寸的計(jì)算 按6m的種子罐計(jì)算封頭拆邊不計(jì)，以方便計(jì)算則 V全=V筒+2V封=0.785D2D

55、D=6mH=2D;解方程得：1.57D0.26D6D= 1.5m H=2D=3圓柱部分容積V1=0.7851.523=4.2m上下封頭體積 V2=V3=0.44m總?cè)莘eV全=V1+V2+V3=5.08m取=70%實(shí)際裝液量為：5.0870%=3.6m3冷卻面積的計(jì)算 對(duì)6m的種子罐，每罐的實(shí)際裝液量為： 5.0870%=3.6m 4攪拌器設(shè)計(jì)選用六彎葉渦輪攪拌器該攪拌器的各部尺寸與罐徑D有一定比例關(guān)系；攪拌器葉徑Di=0.5m;葉寬B=0.2Di=0.1m;弧長l=0.375Di=0.12m;底距C=0.5m;盤徑di=0.75Di=0.38m;葉弦長L=0.25Di=0.0.13m;葉距Y=

56、D=1.5m;彎葉板厚=14mm;種子罐的攪拌轉(zhuǎn)速為180rpm.8種子罐壁厚的計(jì)算確定種子罐的壁厚S S=C式中 P設(shè)計(jì)壓力，取最高工作壓力的1.05倍，現(xiàn)P=0.4MPa D發(fā)酵罐內(nèi)徑D=150cm Q235鋼的應(yīng)用應(yīng)力，=127MPa 焊接縫隙，=0.7 C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=2mm C3加工減薄量，現(xiàn)取C3=0 C=0.8+2+0=2.8mm=0.28cm S=0.28=0.62（cm)選用8mm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=C式中 P=0.4MPa D=1

57、50cm 127MPa C=0.08+0.2+0.1=0.38(cm) =0.7 S=0.38=0.72(cm)依照鋼材規(guī)格選用8mm厚Q235鋼依照以上每條生產(chǎn)線設(shè)備一覽表見表4-1. 表4-1 設(shè)備規(guī)格型號(hào)設(shè)備型號(hào)數(shù)量配料罐 RHLR01-5000 4板式換熱器BR0.25-0.5-16-NS-11B3 2發(fā)酵罐RZGZ01-200B 4發(fā)酵劑罐RZGZ03-300 2攪拌罐HL-JBG-100 2無菌罐RZGZ01-2B 2貯奶缸DHL-L 2奶泵BAW150 12均質(zhì)機(jī)HOMG-Q5000-P25 2巴氏殺菌機(jī)JYB-LS 2凈乳機(jī)RPDH211 1灌裝機(jī)DY-氣動(dòng)六孔包 2打碼機(jī)VC

58、-280 2車間布置設(shè)計(jì)與管道布局設(shè)計(jì)5.1 車間布局設(shè)計(jì)5.1.1 廠房的整體布置 廠房的整體布置要緊依照生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)特點(diǎn)、廠區(qū)面積以及廠區(qū)地形、地質(zhì)等條件而定。一般采納集中式或分離式。集中式是指將車間各工段及輔助房間集中合并在一個(gè)廠房內(nèi)。本設(shè)計(jì)發(fā)酵工廠生產(chǎn)規(guī)模較大,車間各工段聯(lián)系頻繁,廠區(qū)面積較大,廠區(qū)地勢(shì)較平坦,且符合建筑防火規(guī)范及工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),綜合考慮,采納集中式。本設(shè)計(jì)的發(fā)酵工廠采納一條生產(chǎn)線,全廠一個(gè)發(fā)酵車間。廠房整體布置的一個(gè)重要問題是設(shè)備露天化問題。本設(shè)計(jì)發(fā)酵罐為通風(fēng)發(fā)酵罐,對(duì)無菌要求專門嚴(yán)格,布置在室內(nèi)。供電、供水等輔助設(shè)施布置在車間外,以方便治理。門位置設(shè)計(jì)：為了正確

59、地組織人流、車間運(yùn)輸和設(shè)備進(jìn)出以及保證車間的安全疏散,在廠房設(shè)計(jì)中要布置好出入口。廠房的安全出入口一般不能少于兩個(gè)。窗位置設(shè)計(jì)：窗是用于室內(nèi)采光和通風(fēng)的要緊構(gòu)件之一。工業(yè)廠房常用鋼窗。本設(shè)計(jì)依照需要,采納寬1400、1600、2000,高1800、2400等組合規(guī)格。5.1.2 廠房的立面布置發(fā)酵工廠建筑物按廠房的層數(shù)分類,可分為單層廠房、多層廠房和層次混合的廠房三類,要緊由生產(chǎn)工藝特點(diǎn)和工藝設(shè)備布置要求所決定,同時(shí)也要滿足建筑上采光、通風(fēng)等各方面的要求。本設(shè)計(jì)中廠房的立面布置依照以上各方面要求設(shè)計(jì)為單層,其特點(diǎn)是便于水平方向組織生產(chǎn)工藝流程。單層廠房的剖面高度：廠房的剖面空間高度尺寸及標(biāo)高,

60、要緊是指廠房的地面標(biāo)高、柱頂處的標(biāo)高等。廠房高度取決于設(shè)備的高低,安裝的位置,檢修要求及安全衛(wèi)生等條件。廠房的地面標(biāo)高,本設(shè)計(jì)選用室內(nèi)地面高于室外地面150,如此能夠防止雨水流入車間。假如室內(nèi)地面過高,則不但增加土方工作量,而且造成車間內(nèi)外地面運(yùn)輸?shù)睦щy。5.1.3 廠房的平面布置 廠房的平面布置形式,需按生產(chǎn)車間的組成和工藝要求以及建筑本身的可能性和合理性綜合考慮。廠房的平面設(shè)計(jì),同樣應(yīng)力求簡單,為設(shè)備布置的可變性、靈活性和建筑的定型化制造有利條件。 本發(fā)酵工廠廠房外形設(shè)計(jì)為長方形。長方形便于總平面圖的布置,節(jié)約用地,有利于設(shè)備排列,縮短管線,便于安排進(jìn)出口和交通,有較多可供自然采光和通風(fēng)的