年产2000吨玉米乳饮料生产车间的设计

1第一章总论1.1项目背景我国是玉米生产大国，其种植面积和总产量居世界第二。玉米是一种营养全面的主要粮食，也是一种丰富的食品资源。玉米富含蛋白质、脂肪、氨基酸、多种维生素、矿物质及大量纤维素、碳水化合物等，并有良好的药用价值。但目前玉米用于饲料工业较多，在食品工业中除作为淀粉及其深加工的原料外，一般应用很少。为了开发玉米资源，改变人们长期以来对玉米作为粗粮的简单食用方式，增加人们的健康意识，本设计设计了一种老少皆宜的天然绿色营养保健食品——玉米乳饮料。1.2立项依据据国内外营养学家分析，五谷杂粮比起精制面粉和大米，其营养价值更高一筹，含有保健益寿的营养成份并具防癌抗癌功效。“五谷饭”的营养价值要比吃单一谷物煮的饭高五倍。玉米在五谷杂粮中脂肪、磷、维生素B2的含量居于之首，脂肪含量是面粉、大米的一倍多，胡萝卜素的含量更使大米、面粉望尘莫及。玉米中含有亚油酸和维生素E，能使人体内胆固醇水平大大降低，从而减少动脉硬化的发生。其含有的丰富谷胱甘肽是一种抗癌因子，它能在人体内与多种致癌物质相结合，并促使其排出体外。并且玉米中还含有丰富的纤维素，能有效地促进肠蠕动，缩短食物通过消化道的时间，减少有毒物质的吸收和致癌物质对结肠的刺激，因而可减少结肠癌的发生。同时由于食用玉米以后，大量的纤维素在肠道内形成巨大的网络，能束缚及阻碍过量的葡萄糖的吸收，起到抑制饭后血糖升高的的作用，抑制脂肪的吸收，降低血脂水平，预防和改善冠心病、肥胖、胆结石症的发生。因此，在北美和欧洲，玉米不仅作为一种“休闲食品”，更被推崇为“减肥食品”，“抗癌食品”,“抗糖尿病食品”。美国国家癌症协会（NCI），营养协会，牙医协会等一致评价玉米为“天然黄金”，使玉米类食品例如玉米饮料，玉米花，玉米早餐食品在市场上大行其道，深受消费者欢迎。现代研究证实，玉米中含有丰富的不饱和脂肪酸，尤其是亚油酸的含量高达60％以上，它和玉米胚芽中的维生素E协同作用，可降低血液胆固醇浓度并防止其沉积于年产2000吨玉米乳饮料生产车间的设计2血管壁。因此，玉米对冠心病、动脉粥样硬化、高脂血症及高血压等都有一定的预防和治疗作用。维生素E还可促进人体细胞分裂，延缓衰老。玉米中还含有一种长寿因子——谷胱甘肽，它在硒的参与下，生成谷光甘肽氧化酶，具有恢复青春，延缓衰老的功能。玉米中含的硒和镁有防癌抗癌作用，硒能加速体内过氧化物的分解，使恶性肿瘤得不到分子氧的供应而受到抑制。镁一方面能抑制癌细胞的发展，另一方面能促使体内废物排出体外，这对防癌也有重要意义[1~2]。目前，国内玉米产量虽高，但主要是作为饲料原料，缺乏深加工产品，据调查，国内沿海发达地区及大中城市，已开始出现了玉米食品热，许多宾馆餐厅甚至老百姓菜篮子中，煮玉米、玉米馒头、窝窝头、爆玉米花、玉米面条成为新宠，一盘小小的“金银馒头”在餐厅。这说明，随着生活水平的提高，消费者已趋向于“粗细搭配”、“合理膳食”之路。但同时，我们也发现，玉米深加工的食品品种单一，选择性小，若能开发出食用方便，口感舒适，甜酸适度的纯玉米饮料、玉米奶饮料将会受到市场及消费者的欢迎。玉米是江苏省仅次于水稻和小麦的第三大粮食作物，近年来种植面积稳定在600万亩左右。而在2009年只盐城东台的种植面积就达到了122万亩，而盐城的大丰、东台、响水等县市以实施农业部保护性耕作和省农机三项工程、科技入户工程等项目为契机，开展了玉米机械化播种、联合收获和秸秆粉碎还田试验示范工作，通过召开现场会、举办培训班、开展科技入户等方式，带动和引导农民发展玉米生产机械化。盐城市政府还出台了明确的扶持政策，为加快推进玉米生产机械化创造了良好的发展环境和条件。本项目一期投资1千万，建筑面积1350平方米，主要建设工程为主厂房、动力车间、锅炉房及其他附属设。生产过程全部实行自动化控制。玉米乳饮料生产车间的合理设计对公司的效益和当地政府及人民的利益起着关键性的作用[3]。1.3市场预测我国玉米食品生产起步较晚，但增长较快，特别是一些大型乳制品企业，不断地进行产业升级，开发更高端的产品，调整产品结构，主打功能、健康牌，推出了多款中高端新产品，其中主要产品就是玉米乳。随着市场扩大和前景的看好、许多省市都积极引进玉米加工项目。随着人们生活水平和对生活的品质要求的提高以及市场开发力度的加大，玉米乳饮料的需求量会越来越大，价格也会进一步上升。因此开发玉米3乳饮料市场具有很大的前景[4]。1.4拟建规模考虑公司后期发展规划，结合当地资源及企业的资金能力，该项目以“适度规模，提高档次”为建设原则，分步实施，循序渐进，不断扩大企业规模。本次项目建设规模拟订为年产玉米乳饮料2000吨。1.5生产方案论证1.5.1生产方案表1-12000吨玉米乳饮料项目生产方案[5]名称生产周期(月)备注玉米乳饮料12玉米净含量不低于10%1.5.2方案论证（1）随着人们健康意识的增强，杂粮饮料慢慢的进入了人们的视线，而玉米具有丰富的营养成分。（2）我国是玉米生产大国，具有丰富的玉米，将玉米加工成玉米乳饮料，提高了玉米的使用价值。（3）本项目采用纸盒无菌包装，纸盒包装无污染，易回收，对环境保护有利；纸盒包装有利于防止光和氧对果汁营养成分的破坏，最大限度的保证果汁的品质；纸盒包装果汁档次高，有利于创造名牌产品。欧美等许多国家已颁布法令取缔塑料包装，一些国家更明令要求食品包装应采用全纸包装，据悉，我国也在制定有关政府法令。可以适应国际国内这种潮流和趋势，有利于产品进入市场。年产2000吨玉米乳饮料生产车间的设计4第二章工艺论证与设计2.1生产工艺及论证2.1.1工艺流程图玉米乳饮料生产工艺流程[6~8]水处理无菌灌装打浆冷冻玉米粒解冻预煮杀菌、冷却贴标脱气过滤均质调配溶糖溶酸成品全脂奶粉、稳定剂、乳化剂、水52.1.2工艺论证和说明（1）冷冻玉米粒解冻在进行玉米粒的加工前，首先进行冷冻鲜玉米粒的解冻。解冻后暂存于不锈钢容器中。（2）预煮预煮就是在夹层锅中加入玉米粒及适量的水进行漂烫，以保证玉米的风味。一般温度为95-100℃，时间为10-15分钟左右。（3）打浆将预煮好的玉米粒加入打浆机进行打浆，得到玉米浆。（4）过滤通过离心过滤机对玉米浆进行过滤处理，以去除玉米浆中的部分沉淀物质和漂浮物。（5）水处理饮料用水水质是保证果汁口感、风味、稳定性及保质期的重要条件。根据国标GB5749-85确保饮料用水水质要求，见表2-1表2-1水质要求标准[8]指标要求水污染指数(SDI)≤4饮料用水电导率≤20µs铁≤0.05ppm锰≤0.02ppm总硬度≤20DH暂时硬度≤3DH细菌总数≤1000个/ml致病菌不得检出（6）溶糖溶酸采用热溶法，溶解速度快，还可杀死糖浆中的微生物。溶解温度60℃-70℃,糖度控在40-50°BX。溶糖结束后再加入定量水对柠檬酸进行溶解，溶解完后用泵泵入调配缸。（7）调配将所需玉米汁泵入调配罐，将全脂奶粉、稳定剂、乳化剂及溶糖溶酸罐中年产2000吨玉米乳饮料生产车间的设计6的原料按比例加到调配罐中，最后加入适量的水，以玉米乳浓度达到要求为准进行定容。（9）均质均质是保证果汁稳定性和口感的关键工艺，压力和温度是均质工艺的重要参数，本设计采用二次均质：一次均质压力为16Mpa、温度为75℃；二次均质压力为33Mpa、温度为75℃。（10）脱气脱气是为了去除料液中的空气（氧气），抑制褐变、色素、维生素和其他物质的氧化，防止品质降低；去除附着于料液中悬散微粒气体，抑制微粒上浮，保持良好外观；防止罐装和高温杀菌时起泡影响杀菌；减少对容器内壁的腐蚀本设计采用真空脱气，脱气时玉米浆温度控制在40-60℃，罐内的真空度为0.07-0.09兆帕。（11）杀菌、冷却将经过脱气的玉米乳进行板式超高温瞬时杀菌，杀菌温度为125℃-137℃，时间为2-3S,冷却水为1~4℃，防止过度杀菌导致玉米乳的粘度产生变化。（12）无菌灌装本设计包装为屋顶包，该包装有利于防止光和氧对玉米乳营养成分的破坏，最大限度的保证玉米乳的品质。（13）贴标要求生产日期和批次号定位准确，字体清晰。（14）检验装箱发现封口异常、不严渗漏，生产日期、字体不清，等不合格品及时挑出，合格品装箱，要求封箱胶带料粘贴整齐、牢固，装箱数量准确无误。(15)成品贮藏将装箱的玉米乳饮料运输到成品库贮藏等待发货。2.2玉米乳饮料成品质量标准根据相关国家标准和产品的具体要求[9~10]，成品质量标准见表2-2、表2-3、表2-47表2-2感官要求项目感官特性色泽呈乳黄色滋味和气味具有玉米特有的气味及滋味,无异味;组织状态产品呈均匀混浊态,久置后允许少量分离沉淀,但摇动后呈均匀状态杂质无肉眼可见外来杂质表2-3理化指标项目要求可溶性固形物（20℃折光计）%≥5.0蛋白质g/100ml≥0.5重金属含量符合国家规定的有关标准表2-4微生物指标项目要求细菌总数≤100个/mL大肠杆菌≤3个/100mL霉菌、酵母≤20个/mL致病菌不得检出2.3玉米乳饮料质量的关键点控制（1）原辅料验收：依据原辅料验收标准，每批进厂验收。验收完的玉米粒放入冷库进行冷藏。（2）水质：根据水质要求，每周检验1次。（3）辅料溶解：保证辅料用量和完全溶解。（4）调配：按标准要求进行理化指标检测和定容。（5）脱气、均质、杀菌：保证工艺参数稳定。（6）CIP：每天对设备和管路进行标准CIP一次，对清洗不到的设备部件及表面也要及时采取其他方法清洗消毒，保证设备及管路的卫生。（7）检测：对每批产品要进行灌装量、理化指标、感官和卫生指标检测。2.4产品原辅材料消耗—物料衡算根据工厂规模、产品方案，通过物料平衡计算，可确定单位时间内生产过程中主要原辅材料的需要量以及水、蒸汽、能源等流量与耗量，据此即可计算出全年主要物料、包装材料的采购运输和仓储容量。物料衡算的另一目的是依据计算数值，经济合理地选择生产设备，并进行车间的工艺布置和各工序劳动力的安排等。年产2000吨玉米乳饮料生产车间的设计82.5产品与产量确定2.5.1产品方案根据充分的市场调研，全年产品方案和规划见表2-1。表2-1玉米乳饮料项目产品方案名称规格生产周期（月）包装方式备注玉米乳250ml/包、24包/箱12纸盒屋顶包装玉米净含量不低于10%2.5.2产量确定根据年产2000吨生产规模，玉米乳饮料产量设计情况见表2-2[11]表2-2玉米乳饮料产量设计名称年产量月产量日产量备注玉米乳饮料2000吨166.7吨6.67吨玉米净含量不低于10%注：全年生产，每年生产300天，每天一班7小时.2.5.3.产品配方：表2-11每吨玉米乳饮料中原材料及辅料所占的比例（%)原料含量（%）玉米（净含量）10全脂奶粉0.5白砂糖5复合稳定剂0.25柠檬酸0.25乳化剂0.15水84.85注：实际生产中考虑到玉米汁过滤时的损耗为10%，则实际玉米消耗量所占比例为11%2.5.4、原辅材料消耗量及用量（1）原辅料需求：按食品行业中的饮料厂,其成品率为97%，因此每天实际投料总量为：6.67/97%=6.88吨。为保证成品量，实际生产以每天7吨为准,则每小时生产量为19吨。表2-12每小时、每班实际原辅料使用量原辅料每小时的用量每班的用量玉米粒0.11吨0.77吨全脂奶粉0.05吨0.035吨柠檬酸0.025吨0.0175吨乳化剂0.015吨0.0105吨水0.8485吨5.9395吨白砂糖0.5吨0.35吨复合稳定剂0.025吨0.0175吨屋顶包4000个28000个纸箱167个1167个2.6设备选型2.6.1设备选型原则设备选型是保证产品质量的关键和体现生产水平的标准，也是工艺布置的基础，并且是动力配电、水、汽用量计算提供依据。在选择设备时，要按照下列原则进行。（1）选设备必须满足工艺要求，保证产品质量与产量。（2）设备的先进性与机械化程度就根据生产规模大小加以决定。（3）所选设备应能充分利用原料，耗能少，效率高，体积小，操作方便，劳动强度低，且应考虑一机多用。（4）符合产品卫生要求，易清洗拆装，与食品接触的材料要耐腐蚀。设备结构合理，材料性能适应性强。2.6.2设备选型由每小时