酸奶工厂设计工厂设计

酸奶工厂设计第1页共43页1绪论1．1酸奶简介牛乳的组成最为接近人体的母乳，含有人体所需要的全部营养成分，营养最为均衡，在人们的膳食结构中具有其他食品无法替代的地位和作用。由鲜牛乳发酵成的酸乳由于其丰富的营养、特殊的风味、爽滑的质构和良好的生理功能，备受人们青睐[1]。联合国粮农组织和世界卫生组织（FAO/WHO）将酸奶定义为乳与乳制品(杀菌乳或浓缩乳)在保加利亚杆菌（L.bulgaricus）和嗜热链球菌(S.thermophilus)的作用下乳酸发酵而得到的凝固型乳制品其中可任意添加全脂乳粉、脱脂乳粉、乳清粉等。但在最终发酵产品中必须大量存在这些微生物。也可简单将其定义为以新鲜牛乳或乳粉为原料，经乳酸菌保温发酵而制成的产品[2]。通常根据酸奶在零售过程中的产品存在状态来进行分类，具体可分为凝固型酸奶和搅拌型酸奶。乳酸菌在乳中生长繁殖，发酵分解产生乳酸等有机酸，导致乳的pH值下降，使乳酪蛋白在其等电点附近发生凝集，把这种乳凝状的酸奶称为凝固型酸奶。所谓搅拌型酸奶，是指先在发酵罐中通过乳酸菌的作用，将经过标准化处理的牛乳发酵至乳凝，然后再用搅拌器破乳，是凝乳粒子保持在0.01～0.04mm大小的一种酸奶。产品呈半流动状态的粥糊状，易使用吸管吸食[3]。一半搅拌型酸乳可分为原味型和水果型，而凝固型大都为原味型[4]。酸乳又名酸牛乳或酸奶，作为众多的发酵乳产品中当今最为流行的乳制品，最初出现时其名是与发酵乳混用的，表示变酸的乳。尽管目前没有关于人类何时第一次制作酸奶的明确记载，但酸奶的食用可以追溯到许多世纪以前。发酵乳起源于巴尔干半岛和中东地区，在那里，牧民们早在几千年前就发现了可以通过发酵可以延长鲜乳保存期的方法。虽然起源没有明确的记载，但酸奶有益于人类身体健康并有丰富的营养价值这一观念在许多文明国度里已存在了很长时间。依据波斯人的传统，亚伯拉罕把自己的富饶和长寿归功于酸奶而法国皇帝法兰西一世据说也因饮用由山羊奶制成的酸奶而治愈其体虚气弱之疾[5]。然而，酸奶却极有可能起源于中东，在那时这种发酵产品的演变与世界各地牧民的烹饪技术发展是分不开的[6]。在如今的酸奶市场上，“乳酸饮料”和“酸性乳饮料”占据相当大的比重；在“乳酸菌饮料”和“搅拌型酸奶”类别内，尚无大品牌出现，品牌整合度较低。常温酸奶工厂设计第2页共43页产品中，早期的酸奶市场中的主流产品“调制型酸性乳饮料”和“发酵型乳酸饮料”，由于没有低温保鲜限制，得以较快速的发展，但是其营养价值低，淡出市场是大势所趋。低温产品中，低温乳酸菌饮料及纯酸奶将得到快速发展，此类产品能提供丰富的营养物质，还能调节机体内微生态的平衡，经常食用，能够调整肠道功能、预防癌症、养颜，是一种“功能独特的营养品”。随着我国冷链设施的不断完善和人们消费知识的日益丰富，这种纯酸奶将成为未来酸奶市场发展的主流。1.1.1国外酸乳市场情况有关资料数据显示，在国外，发酵型乳酸菌奶饮品已空前发达，日本、欧洲发酵乳酸菌奶饮料在乳制品市场比例已达到80％，北美约30％，乳酸菌产业在全球大大超过了其他乳制品的增长率。我国消费每年递增25％，专家预测，未来3－5年将是中国乳酸菌行业快速发展的“黄金时期”。目前，全球含乳酸菌、益生菌的乳制品产值已达近400亿美元，欧洲占有约50％的市场。在中国市场上，除了专业生产此类产品的太子奶、益乐多等外，为了顺应消费趋势，并能从传统市场的大战中突围，乳品、饮料生产商纷纷将科技含量和附加值高的乳酸菌、益生菌产品纳入到自己的产品视线中。达能BE80菌、蒙牛LABS菌、伊利LGG菌、味全B－longum、光明活力e＋菌等产品相继上市。在欧美及其他发达国家，乳品是人们摄取动物蛋白的最主要食品之一，这些国家的人均消费量约为300kg每年。根据FAO的统计数据:2000年世界的人均乳品消费量约为l00kg每年，亚洲人均乳品消费量(不包括中国)约为40kg每年，日本、韩国、中国台北区和印度的人均消费量均已超过60kg每年[7]。世界乳品的需求每年按2%的速度在增长，发达国家的增长率大约是1%，而酸乳的增长速度超过5%，从全世界范围来看，酸奶也是发展最快的乳制品，每年乳制品的新品种中有约7%是酸奶，每年约有近千种酸奶新产品问世[8]。1.1.2国内酸乳市场状况尽管目前我国的乳业市场不断扩大，乳品消费观念在不断提高，但我国年人均乳制品不足20kg的消费量与世界人均1OOkg、发达国家人均140kg的消费量相比还有较大差距。中国的乳品消费在整体上并没有进入完全理性的轨道。由于营养知识的欠缺，许多人不了解乳品对改善营养、平衡膳食、补钙和增强体质的重要作用，包括对酸乳酸奶工厂设计第3页共43页的认识也不够，因而市场占有率也不太高，不过随着人们对酸乳营养价值的认识，人们对酸奶的态度发生了改变，市场占有份额也逐年增加。表1为近几年城镇居民人均乳及乳制品增长情况。表1城镇居民人均乳及乳制品增长情况2001年较2002年2001年较2002年2001年较2002年增长量增长量增长量鲜乳品0.1970.2180.188奶粉0.020.10.018酸奶0.2140.3380.39由表1可以明显看出，酸奶在所有的乳制品中的增长速度最快。据不完全统计，随着我国居民生活水平和消费观念的转变，酸奶的消费在以后的较长时间内仍旧会保持迅速的增长势头，这种超常的增长速度在全球酸奶发展史上是非常罕见的，市场前景极为广阔[9]。在调配型乳饮料市场一片大好的形势下，以太子奶为代表的乳酸菌饮料更是高歌猛进。2006年我国乳酸菌饮料市场规模已达25亿元，年总产量突破50万吨，乳酸菌产业规模已超过160亿元人民币。中国食品科技学会孟素荷秘书长指出，乳酸菌产业的发展是科技在食品工业中完美体现的一个典型例证，通过养乐多、太子奶和丹尼斯克等众多优秀企业多年来对消费者的营养宣传与市场培育，国内乳酸菌产业的科技支撑体系已逐步形成。领先企业的企业标准已大大高于国标，也客观上要求国标“收紧尺度”。1.1.3发酵乳的营养价值及保健作用饮用酸乳制品对身体有很多益处，乳中许多成分具有很高的营养价值，而且微生物菌群产生的许多代谢产物对人体也极为有益。(1)营养作用牛奶中乳糖经乳酸菌发酵，其中20%～30%被分解为葡萄糖和半乳糖。前者进一步转化为乳酸或其他有机酸，这些有机酸有益于身体健康；后者被人吸收利用，可参与幼儿脑苷脂和神经物质的合成，并有利于提高乳脂肪的利用率。牛奶中的蛋白质经发酵作用后，乳蛋白变成微细的凝乳粒，易于被人消化吸收。酸奶中的磷、钙和铁易被吸收，有利于防止婴儿佝偻病和老人骨质疏松病。牛奶酸奶工厂设计第4页共43页中的脂肪经乳酸菌作用后，发生解离或酯键被破坏，易于被机体吸收。发酵过程中，乳酸菌还会产生人体所必需的维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12、烟酸和叶酸等营养物质[10]。(2)缓解乳糖不耐症乳酸菌产生的乳糖酶能降解牛奶中的乳糖，因此乳糖不耐症患者饮用酸奶就不会出现饮用牛奶时发生的乳糖不耐症，如腹胀、腹痛、肠道痉挛、下泻等。(3)整肠作用人体肠道内存在有益菌群和有害菌群。在人体正常情况下，前者占优势；当人患病时，有害菌群占优势。饮用酸奶可以维持有益菌群的优势[11]。(4)抑菌作用嗜热乳杆菌和双歧杆菌不受胃液和胆汁的影响，可以进入肠道，在肠道内存留较长时间。这两种乳酸菌以及在这些乳酸菌影响下生长起来的肠道中的其他乳酸菌，可以产生嗜热乳菌素等抗菌物质，这些物质大都对大肠杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌等有明显的抑菌作用[12]。(5)改善便秘作用进入肠道中的活的乳酸菌能产生乳酸、醋酸等有机酸。这些有机酸有刺激肠道，加强蠕动的作用，故可以改善便秘[13]。(6)降低胆固醇牛乳中的乳清酸、乳糖和钙，以及酸奶中存在的羟基戊二酸都有降低胆固醇的作用[14]。(7)抗癌作用酸奶有抑制3种酶的活性作用，这些酶能引起癌变。另外，酸奶还能激活巨噬细胞，抑制肿瘤细胞，从而起到抗癌作用[15]。2设计总论2．1设计依据、原则、范围2．1．1设计依据本设计依据华南农业大学学院食品教研室下达的《设计任务书》而进行设计的。2．1．2设计原则本设计以我国目前的乳品行业发展状况为基点，贯彻国家发展食品工业的各项条例，从节省能源，生产向机械化、自动连续化、大型化方向发展。尽量做到因地置宜，力求技术上的可行性和经济上的合理性。尽可能地采用新工艺、新设备、新技术，并节约设备投资，在保证产品质量的前提下，尽可能减少原辅料的消耗，充分考虑工人工作和生活条件，美化环境，搞好生活设施建设，对各方面进行综合考虑，使设计准酸奶工厂设计第5页共43页确合理。2．1．3设计范围本设计主要是年产30000t发酵乳制品车间的工艺设计。设计范围包括厂址选择，制定产品方案，各产品工艺流程的确定，工艺论证，根据物料衡算进行设备选型，对水、电、汽等生产车间必备的生产要素的配给和优化，企业组织及劳动力组成，全厂辅助设施及公用系统，车间生产工艺流程图、车间平面布置图、工厂总平面布置图和工厂主要车间立剖图各一张，经济核算及效益分析。2．2厂址选择2．2．1厂址本设计厂址选择在珠海市。2．2．1厂址选择原因我们将厂址选在珠海，珠海地理位置极其优越，各种乳业在满足当地旺盛需求的同时，还可有效辐射珠三角地区。此次酸奶将有效占领华南市场的优势地位。珠三角作为中国经济发展的黄金区域，消费市场成熟，消费潜力巨大，一直都是快速消费品行业争夺的焦点。尤其是近几年来，对高品质酸奶的需求更是呈现出了旺盛的发展态势，厂址选择在珠三角核心区珠海建厂，在节省成本的同时，将进一步增强酸奶在珠三角地区的竞争力。随着人们生活品质的不断提高，酸奶业务市场前景日益广阔。近几年，在中国每年以40%以上的速度增长。具报道2006年初，伊利在业内率先推出的复合大果粒酸奶，销量以280％的速度增长，在业内独占鳌头，引导了国内酸奶市场的消费潮流，显示出酸奶市场强劲的增长势头。酸奶已经成为整个乳业的发展亮点，酸奶的投产也必将实现高附加值产品和高端市场需求的完美结合3原辅材料及产品的标准3．1原辅料的特性及标准3．1．1原料乳特性及标准牛乳为乳白色或微黄色，含有丰富的蛋白质、碳水化合物、矿物质等人体所需要的全部营养成分。其营养价值之高是其它食物所不能比的。原料乳应符合国家标准GB/T6914-1986中的规定。如表2表所示：酸奶工厂设计第6页共43页表2原料乳的国家标准项目指标脂肪含量/%≥3.10相对密度（20℃/4℃）≥1.028酸度（以乳酸计）/%≤0.162杂质度/（mg/kg）≤4汞含量/（mg/kg）≤0.01三聚氰胺含量/（mg/kg）≤2.53．1．2发酵剂特性发酵剂所用菌种是嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的混合菌种。直投式发酵剂采用超浓缩处理，含活菌109～1011个/g以上，活力极强，可直接使用，且染菌几率小，节省能耗。发酵剂可使牛乳中的乳糖转化为乳酸，并赋予乳制品以良好的风味。3．1．3香精特性及标准香精可增加乳制品的风味、香味。香精应符合国家标准GB10355-89中的规定。如表3所示：表3香精的国家标准项目指标状态粒度/μm≤2分布均匀，原液稳定性不分层砷（As）含量/%≤0.0003重金属（以pb计）≤0.001细菌总数（个/mL）≤100.0细菌总数（个/mL）≤100.0大肠菌群（个/mL）≤303．1．4稳定剂特性及标准这里使用羧甲基纤维素钠（CMC）作为稳定剂，它呈白色或微黄色纤维状粉末，可增加乳制品的黏稠度和稳定性。羧甲基纤维素钠（CMC）应符合国家标准GB1940-2005中的规定。如表4所示：表4羧甲基纤维素钠（CMC）国家标准酸奶工厂设计第7页共43页项目FH6指标2%水溶液粘度，mpa·s≥800～1200钠含量（Na），%≥6.5～8.5pH值6.0～8.5干燥减量，%≤10.0氯化物（以Cl-计），%≤1.8重金属（以pb计），%≤0.002铁（Fe）,%≤0.03砷（As）,%≤0.0002注：FH6为高粘度。3．1．5白砂糖特性及标准白砂糖是食糖中质量最好的一种。其颗粒为结晶状，均匀，颜色洁