日产200吨凝固型酸奶生产车间的设计.doc

湖南科技大学本科毕业设计（论文）200t/d凝固型酸奶生产车间的设计摘要：本设计是为200t/d凝固型酸奶生产车间的初步工艺设计。根据毕业设计大纲和设计任务要求，进行了酸奶工艺流程的选择和论证，对整个工艺装置进行了物料衡算、热量衡算、水平衡计算和耗冷计算，对非标准设备进行了计算和选型，同时对主要附属设备也进行了计算和选择，特别凸出了杀菌设备的计算和选型。关键词：酸奶；凝固型；工艺流程；杀菌the 200 t/d concretion type sour milk producesprofession:biology engineering author:zeng xianying supervisor: zhou jianhongabstract:this design is the initial technological design of sour milk production car of the 200 ts/d concretion type.according to graduate design outline and design mission a request, carried on a sour milk craft choice and argument of the process, to the whole craft device carried on material calculate, calories calculate, water equilibrium calculation with consume a cold calculation, to the not- standard equipments carried on calculation and choose a type, in the meantime to main subsidiary equipments also carry on calculation and choice, specially to ferment equipments carry on calculation and choice.keywords:sour milk; concretion type; craft process; disinfect; ferment前 言毕业设计是普通高校本科教育的最后一个环节，也是必不可少的一个环节，是理论知识和实际应用相结合的重要措施。本设计为200t/d凝固型酸奶生产车间的设计，其生产方法是发酵法，参照大量酸奶生产工艺和化工设计的有关资料。本设计分别对酸奶的各工艺作了详细阐述，并有详细的计算过程和原理介绍。大体包括两大部分：设计说明书和图纸。设计说明书共有三个部分，第一部分：1.酸奶生产的各种工艺流程及相关的特性；2.工艺设计原则、范围与依据；3.工艺流程的确定；第二部分：4.主要构筑物的设计计算；第三部分：5.主要设备一览表；6.工程概算及成本分析，运行管理等；7.主要参考文献；8.致谢。图纸三张：1.高程布置及带控制点的工艺流程图；2.总工艺平面布置图；.主要设备构筑图。在本次设计过程中，查阅了大量文献及资料，参考很多的设计和论文，最终根据自己的设计要求定出了本设计内容。本设计以理论设计为依据，以实际生产为参考，力求接近实际，切合实际。由于本人水平有限，设计经验不足，设计中难免存在疏漏和不妥之处，敬请各位老师批评指正。设计人： 2007年 5 月湖南科技大学本科生毕业设计（论文）1绪论1.1酸奶的发展及用途 酸奶历史悠久。它起源于保加利亚，是以各种乳品为原料，经乳酸菌发酵而成的产品。世界卫生组织和联合国粮农组织和的定义是以鲜牛奶为原料，经过预处理然后接入纯粹培养的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌作为发酵剂，并保温一定时间，因产生乳酸而使酪蛋白凝结的成品称为酸奶。酸奶按形态分为：凝固型酸奶和搅拌型酸奶。按脂肪含量高低分为：高脂酸奶、全脂酸奶、低脂酸奶和脱脂酸奶。按生产时所用原料的不同，酸奶可分为纯酸奶、调味酸奶、果料酸奶。酸奶是以鲜奶为原料，接种乳酸杆菌在一定条件下发酵而成的。酸奶经过发酵后，原有的乳糖部分转变成乳酸，但仍保留有部分乳糖，所以形成特有的酸甜风味。不同品种可能发酵的程度不同，乳糖和乳酸的比例有一定差异，因而在口感上有的品种会稍甜一些，而有的品种会稍酸一些。但不会是很甜，如果真是很甜，可能是添加了糖。固型酸奶是指乳酸发酵在零售容器中进行的酸乳制品。乳酸菌可以使蛋白质发生一定程度的降解而形成预消化状态，并且能够抑制肠道内有害菌,解决乳糖不耐症，促进有益菌的活动，有抗癌作用。因此，酸奶是一种深受广大群众喜爱的产品。然而，由于酸奶的加工对其原料和生产过程的控制要求较为严格，若某些环节控制不当，将会出现一些质量问题.因此，充分了解影响酸奶品质的各种因素，切实掌握生产设备的性能与加工工艺，就可设法避开不利因素，生产出高品质的酸奶制品。目前市面上有凝固型和搅拌型两种酸奶，后者因为在酸性环境下，蛋白质部分变性形成凝乳。前者在此基础上，还加了少量凝乳酶，促进蛋白质凝固，所以感官性状呈半凝胶型。两种类型的酸奶与鲜奶的营养成分没有多大差异。但请注意，酸奶与市面上乳酸型的饮料不同，后者是在各种饮料上添加一定量的酸味剂，使之呈一定的酸味，营养价值较低。目前，在我国市场上供应的酸奶多以牛奶加工而成。它保留了牛奶的原有的全部营养成分，经过乳酸菌发酵，风味更是别具一格。在我国酸奶产品中，以全脂酸奶居多，脂香诱人而郁于鲜奶，也有特为脂肪不适症者加工的脱脂酸奶。酸奶对高血压、动脉硬化、老年骨质疏松、肿瘤病患者都有较好的防治作用，且对年老体弱者也非常有益，口感老少皆宜，故已为广大百姓所接受。实际上，随着人民的生活水平不断提高，全国的酸奶市场也在迅速扩大。以前酸奶消费多在大中城市，而现在，许多中小城市，乃至乡镇都出现了酸奶“热”，消费量呈逐年递增之势。酸奶是一种营养价值高的食品，健康人一天吃多少较合适没有严格限制。专家们认为，健康成人每天喝不超过一千毫升都是可取的。一天之中任何时候想喝都可以喝。酸奶除了营养丰富外，还含有乳酸菌，所以具有保健作用。这些作用是：1.维护肠道菌群生态平衡，形成生物屏障，抑制有害菌对肠道的入侵。2.通过产生大量的短链脂肪酸促进肠道蠕动及菌体大量生长改变渗透压而防止便秘。3.酸奶含有多种酶，促进消化吸收。4.通过抑制腐生菌在肠道的生长，抑制了腐败所产生的毒素，使肝脏和大脑免受这些毒素的伤害，防止衰老。5.通过抑制腐生菌和某些菌在肠道的生长。从而也抑制了这些菌所产生的致癌因子，达到防癌的目的。6.提高人体免疫功能，乳酸菌可以产生一些增强免疫功能的物质，可以提高人体免疫，防止疾病。1.2酸奶发展前景 2000年全国液态奶的销量为190万吨，其中12%为酸奶，也就是23万吨。 98年全国人均酸奶消费量为0.1公斤，2000年全国人均酸奶消费量为0.18公斤，远低于欧洲人均1820公斤的消费水平。 行业预计酸奶增长量为每年递增15%20%，而实际增长远低于预测数据。 在酸奶总体市场内，“乐百氏”和“娃哈哈”总共占据40%的份额，而“乐百氏”和“娃哈哈”的主力产品是“乳酸饮料”和“酸性乳饮料”，因此说明酸奶销售中“乳酸饮料”和“酸性乳饮料”占了相当大的比重。中国乳制品工业协会理事长宋昆冈19日说，乳业已成为中国现代化食品制造业之一，中国乳制品产量和总产值在最近的10年内增长了10倍以上。但在总的消费量、品种结构和企业规模方面与世界先进水平尚存在差距。宋昆冈说，去年中国乳制品产量达到1204.4万吨，与1995年相比增长了10.5倍；乳制品工业总产值达891.2亿元，与1995年相比增长10.6倍。中国目前年人均奶类产品占有量达到21.7公斤。据介绍，近两年中国政府出台了一系列有利于乳业持续快速发展的政策，加快奶业发展列入了国家“十一五”规划，这对以农业和畜牧业为基础的乳业具有深远影响。但与世界乳业先进水平相比，中国乳业还存在较明显的差距。宋昆冈说，一是在消费量上，国际年人均奶类产品占有量已达100公斤以上，而中国还处在21.7公斤的水平；二是在品种结构上，国外除了液态奶作为大众消费的主要产品之外，干酪、奶油也是大宗产品，但在中国只有液态奶是主要产品，干酪、奶油很少；三是企业规模也有差距，但近年来发展很快，一些大型企业的市场占有量在显著提高，产品质量不断提升，奶牛分散饲养、集中挤奶，保证了原料奶的质量。由于中国乳业市场潜力巨大，中国已成为世界乳业发展最快的国家之一。在中国上海举行的第27届世界乳业大会中，国际乳联负责人在会前的发布会上说，中国乳业发展的前景令人羡慕，全球乳品行业都在“追着中国市场”而发展，中国应更多地引入全球的资金和先进经验。全球乳业正进入一个大发展的时期，行业结构、产品消费结构正在与人们的生活方式和消费方式一起变化，乳品正在从传统类型向更为现代的营养型品种发展。自从著名学者前苏联科学家metchnikoff 于1908年提出酸奶长寿理论后，酸奶才逐渐被人们所熟悉。随着研究的逐渐深入，1942年欧洲donnon 家族开始酸奶商业化生产，1946年成立donnon 公司并开始生产果料酸奶。果料酸奶的出现，改善了酸奶的口味，酸奶在世界各国得到了飞速发展，成为球最受消费者喜爱的食品之一。2酸奶生产的各种工艺流程及相关特性随着生活水平的提高， 饮用酸奶的人群越来越多，尤其对新鲜酸奶的需求量越来越大。酸奶中含有丰富的蛋白质、脂肪、糖类，各种维生素及钙磷铁钠等人体需要的营养素，具有良好的营养保健作用。乳酸菌在乳中生长繁殖，发酵分解乳糖产生乳酸等有机酸，导致乳的 ph 值下降，使乳酪蛋白在其等电点附近发生凝集，我们把这种乳凝状的酸奶称为凝固型酸奶。在实验条件下，我们探讨了凝固型酸奶的生产技术。其产品酸味纯正，口感滑腻，具有良好咀嚼感，经试销，市场反映良好，前景广阔。发酵酸奶乳酸菌的种类较多，常用的有干酪乳杆菌(lactobacillus casei)、保加利亚乳杆菌(l. bulgaricus)、嗜酸乳杆菌(l. acidophilus)、植物乳杆菌(l. plantarum)、乳酸乳杆菌(l. lactis)、乳酸乳球菌(lactococcus lactis)、嗜热链球菌(streptococcus thermophilus)等1。近年来，随着对双歧乳酸杆菌在营养保健方面作用的认识，人们便将其引入酸奶制造，使传统的单株发酵，变为双株或三株共生发酵。由于双歧杆菌的引入，使酸奶在原有的助消化、促进肠胃功能作用基础上，又具备了防癌、抗癌的保健作用。双歧杆菌因其菌体尖端呈分枝状(如y型或v型)而得名。双歧杆菌是无芽孢革兰氏阳性细菌，专性厌氧、不抗酸、不运动、过氧化氢酶反应为阴性，最适生长温度为3741。初始生长最适ph6.57.0，能分解糖。双歧杆菌能利用葡萄糖发酵产生醋酸和乳酸(2:3)，不产生co2。目前已知的双歧杆菌共有24种，其中9种存在于人体肠道内，它们是两歧双歧杆菌(b. bifidum)、长双歧杆菌(b. longum)、短双歧杆菌(b. brevvis)、婴儿双歧杆菌(b. angulatum)、链状双歧杆菌(b. adolescentis)、假链状双歧杆菌(b. pseudocatenulatum)和牙双歧杆菌(b. dentmum)等。应用于发酵乳制品生产的仅为前面5种。 双歧杆菌酸奶的生产有两种不同的工艺。一种是两歧双歧杆菌与嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌等共同发酵的生产工艺，称共同发酵法。另一种是将两歧双歧杆菌与兼性厌氧的酵母菌同时在脱脂牛乳中混合培养，利用酵母在生长过程中的呼吸作用，以生物法耗氧，创造一个适合于双歧杆菌生长繁殖、产酸代谢的厌氧环境，称为共生发酵法。2.1共同发酵法生产工艺 2.1.1工艺流程 共同发酵法双歧杆菌酸奶的生产工艺流程如下：原料乳 标准化 调配(蔗糖10%+葡萄糖2%) 均质(1520mpa) 杀菌(115，8min) 冷却(3840) 适量维生素c接种(两歧双歧杆菌6%、嗜热链球菌3%) 灌装消毒瓶 发酵(3839， 6h) 冷却(10左右) 冷藏(15) 成品 2.1.2生产工艺 双歧杆菌产酸能力低，凝乳时间长，约需1824h，且由于其属于异型发酵，最终产品的口味和风味欠佳。因而，生产上常选择一些对双歧杆菌生长无太大影响，但产酸快的乳酸菌，如嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、乳脂明串珠菌等与双歧杆菌共同发酵。这样既可以使制品中含有足够量的双歧杆菌，又可以提高产酸能力，大大缩短凝乳时间，缩短生长周期，并改善制品的口感和风味1。2.2共生发酵法生产工艺2.2.1工艺流程 双歧杆菌、酵母共生发酵乳的生产工艺流程如下： 原料乳 标准化9.5% 蔗糖10%+葡萄糖2%调配 均质(1520mpa) 杀菌(115，8min) 冷却(2628) 两歧双歧杆菌6%接种乳酸酵母3% 发酵(2628，2h) 升温(37) 发酵(37，5h) 冷却(10左右) 罐装 冷藏(l5) 成品 2.2.2生产工艺共生发酵法常用的菌种搭配为两歧双歧杆菌和用于马奶酒制造的乳酸酵母(sacch.lactis)，接种量分别为6%和3%。在调配发酵培养用原料乳时，用适量脱脂乳粉加入到新鲜脱脂乳中，以强化乳中固形物含量(固形物大于等于9.5%)，并加入10%蔗糖和2%的葡萄糖，接种时还可加入适量维生素c，以利于双歧杆菌生长。酵母菌的最适生长温度为2628。为了有利于酵母先发酵，为双歧杆菌生长营造一个适宜的厌氧环境，因而接种后，首先在温度2628下培养，以促进酵母的大量繁殖和基质乳中氧的消耗，然后提高温度到30左右，以促进双歧杆菌的生长。由于采用了共生混合的发酵方式，双歧杆菌生长迟缓的状况大为改观，总体产酸能力提高，加快了凝乳速度，所得产品酸甜适中，富有纯正的乳酸口味和淡淡的酵母香气，制品酸度为80900t双歧杆菌活菌数保证在100万个/ml以上。因此，酸奶最好在生产7d内销售出去，而且在生产与销售之间必须形成冷冻链，因为即使在510以下，存放7d后，双歧活菌的死亡率高达96%，20下存放7d后，死亡率达99%以上1。2.3凝固型酸奶的工艺流程鲜奶处理配料过滤预热均质杀菌冷却接种分装发酵冷却后熟成品1鲜奶处理：将检验合格的原料乳，除去其中肉眼可见的异物，并将脂肪含量标准化。2配料：（1）添加奶粉: 向经过处理的原料乳中加入脱脂奶粉，添加量为 1%3% ，使其中非脂干物质含量达到要求。经本处理的酸奶具有一定的硬度2。（2）添加蔗糖: 取部分上述调制乳加热到 65左右，加入需要量的白砂糖，(一般按 48% 添加)，待糖溶解后，经过滤再加入到原料乳中。3均质：将上述调制乳加热到 60左右，然后在均质机中于810m pa 的压力下进行均质处理。4杀菌、冷却:将均质后的原料乳加热至 90， 保温 5min， 或在 85下保温 30 分钟进行杀菌处理，然后迅速冷却至 4345，待接种。5接种：将制备好的工作发酵剂(保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌比例为 11) 进行充分搅拌使凝乳完全破坏，以使菌体从凝乳中游离分散出来，然后加入到原料乳中并充分搅拌 10min 左右，使菌体能与乳充分混合均匀。注意接种操作应施行无菌操作，并保持乳温。6分装：将含有乳酸菌的牛乳分装到事先消毒好的销售用的塑料小杯中并封盖，工作环境要求接近无菌状态，最好是无菌操作，灌装操作要又快又准。7发酵：将分装好的小塑杯置于发酵恒温箱中进行发酵，恒温培养箱温度保持4043，培养23小时。8冷却：发酵结束，将酸奶从发酵室中取出，用冷风迅速将其冷却到10以下，使酸奶中的乳酸菌停止生长，防止酸奶酸度过高而影响口感。9冷藏和后熟：经冷却处理的酸奶放入10的冰柜(冷藏室) 中保存后熟，约12小时后即可销售。3工艺设计原则、范围与依据尽管酸奶厂的类型很多，而且在同一类型的酸奶厂中产品的品种和加工工艺亦各不相同，但在同一类型的酸奶厂中主要工艺过程和设备基本相近，只要这些产品不同时生产，其相同工艺过程的设备是可以公用的，所以我们在确定产品工艺流程时只要将主要产品的工艺流程确定后，其他产品就好办了。但必须指出，为了保证酸奶产品的质量，如果所确定的工艺路线和条件不相同，不仅会影响产品质量，而且会影响到工厂的经济效益，所以，我们对所设计的酸奶生产车间的工艺流程应进行认真探讨和论证。3.1原则工艺流程是初步设计审批过程中主要审查内容之一，它的正确与否往往决定产品质量、产品竞争力，决定酸奶厂的生存与发展，选择工艺流程必须通过分析、比较，从理论和实际各个方面进行论证，证实它在技术上是先进的。在经济上是高效的，符合设计计划任务书的要求。（1）原料匹配性。根据原料性质、种类和来源拟定工艺流程。（2）按产品规格和部颁标准拟定。（3）注意经济效益，尽量选投资少，消耗低，成本低，产品收益率高的生产工艺。（4）“三废”处理效果好，减少“三废”处理量，治理三废项目与主体工程同时设计，同时施工，选用产品“三废”少或经过治理容易达到国家规定的“三废”排放标准的生产工艺。（5）产品在市场有较强的竞争能力，有利于原材料的综合利用。（6）对传统名优产品不得随意更改生产工艺，一旦更改必须经过反复实验、专家鉴定、报上级批准。（7）对科研成果，必须经过中试放大后，才能应用。（8）优先采用机械化、连续化自动作业线，暂不能实现机械化生产的品种，其工艺流程应尽量按流水线排布，减少原料，半成品在生产流程中停留的时间，避免变色、变味、变质现象发生。（9）罐装后需要杀菌的食品最好采用连续杀菌或高温短时杀菌，高浓缩操作的食品应采用真空浓缩以减少温度对产品色泽和口味的影响。 （10）结合我国国情。在进行产品工艺设计时，必须以我国具体情况出发，在市场消费水平，相关机械设备及电气仪表制造能力，劳动就业与生产自动化水平关系等方面做出恰当的衡量，综合考虑。在引进国外先进技术和设备时，要考虑是否适合我国生产实际，并注意消化吸收，以缩短与发达国家的水平差距3。（11）确保安全生产，以保证人身和设备安全。3.2设计依据（1）根据前期可行性调查研究，确定产品方案及生产规模。（2）根据当前的技术，经济水平。（3）工艺规程文件，主要是设计任务指导书。（4）食品设计手册。（5）与其设计有关的各种标准。（6）产品图纸及有关设计文件。（7）工厂备的有关资料。（8）国内外典型设计图样及有关资料。（9）工厂同类产品同类设计图样和设计资料。3.3设计范围工艺设计在整个工厂设计中占有重要的地位，为其他非工艺设计所需基础提供依据，生产工艺设计的范围：负责全厂生产工艺流程设计和各生产车间的设计。主要包括: （）产品方案、产品规格及班产量确定。（）主要产品及综合利用产品的工艺流程的确定和操作说明。（）物料衡算。（）生产车间设备的生产能力的计算、选型及配套。（）劳动力计算、平衡及劳动的组织。（）生产车间平面布置。（）生产车间水、电、汽、冷用量的估算。（）生产车间管道设计、计算及设备安装3。4 生产方法的选择和工艺流程的确定本设计的设计目标是生产日产量为200吨产的凝固型酸奶，采用双歧杆菌与嗜热链球菌共同发酵的生产工艺。4.1生产线数目的确定共两条生产线。4.2生产线自动化程度的确定采用连续生产。4.3工艺流程确定工艺流程如下：原料乳 标准化 脱脂乳 调配(蔗糖6%) 过滤预热（60）均质(1520mpa) 杀菌(90，5min) 冷却（40) 适量维生素c接种(两歧双歧杆菌6%、嗜热链球菌3%) 灌装消毒瓶 发酵(40，3h) 冷却(6左右) 冷藏(15) 成品4.4生产方法（1）原料检验：用牛奶作原料时，奶要新鲜、无杂质，酸度小于18ot，乳固体含量大于12，细菌少于3万个/ml，不含患乳房炎等病牛的奶，不含抗菌素及黄胺类药物；用奶粉作原料时，奶粉要采用特级品，无结块，无抗菌素和防腐剂，应符合gb5410标准。（2）生产前消毒：放清水于夹层锅中煮沸。开泵使开水循环，将管道、容器、设备与奶液接触的部分，以及生产工具清洗510分钟。车间空间用紫外线灯消毒1小时。（3）牛奶的标准化：选取高质量新鲜牛奶（用酒精检验无絮状沉淀，比重1.030），可添加0.53%脱脂奶粉或水解动物蛋白粉，使其蛋白质含量大于3.3%，非脂乳固体含量大于8.7%，原料牛奶必须在3以下贮奶罐中贮藏待用。如果使用的原料是奶粉，则需参考上述标准，先将奶粉与配方量的白砂糖干混合，用无菌温水搅成奶糊，然后用无菌水在搅拌下将奶糊冲稀到标准倍数。（4）奶液配制：标准化处理后的奶液，进行预热处理，即加热至70预热20分钟后，经过滤，用泵打入冷热缸备用。另将奶液总量0.20.5的l奶稳定剂d型，与其数倍的白砂糖干混合，在搅拌下徐徐加入冷水中，煮沸后保温搅拌10分钟左右，使其溶解完全无粒状物。然后将稳定剂液加入奶液中搅拌均匀。混合奶液经150目筛网过滤。（5）均质、杀菌：均质可使 奶液均匀柔腻，口感优雅。将均质后的奶液在冷热缸中迅速升温至90加热5分钟。（或80，30分钟）灭 菌，可对发酵乳的硬度和粘度的形成，产生良好效果。灭菌后奶液经板式热交换器迅速降温至40。（6）接种：接种目前一般采用两种方法：一是采用将乳酸菌混合干粉直接投入奶液的方法：接种室在接种前开紫外灯杀菌1小时，关闭紫外灯，并严格防止外来人为污染，将按标准量（0.02%）计量的菌种，拌入40的奶液中，使之均匀溶化，然后倒入配料缸的奶液中，搅拌使之均匀分散。二是采用酸奶发酵增殖的方法：保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌作为液状种子，从各自的试管中，按照11的比例，以23%的量，移入300ml灭菌脱脂奶中进 行培养，即获得母发酵剂；从母发酵剂中提取24%菌种，投入灭菌奶中培养制成中间发酵剂；再从中间发酵剂中提取24%投入灭菌奶中，培养制成生产发酵 剂；生产发酵剂直接投入到生产奶液中去，生产发酵剂按奶液总量的34%加入，进行生产发酵4。（7）发酵：在40进行恒温培养，采用发酵增殖法接种，培养时间为3小时；可以通过检验确定发酵终点：酸奶的发酵终点控制在ph4.54.7，此时即可停止培养。（8）冷却：当发酵终点一到，酸奶即可从保温培养室移到外边，进行自然冷却；也可采用送风冷却。使酸奶冷却到10左右。（9）老化：酸奶移入15冷库中老化1218小时。老化能把酶的变化和生物化学变化抑制到最小限度，同时可以使酸奶形成良好的风味和芳香。经过老化的产品，检验合格后打印生产日期和装箱，产品在15中保存。（10）合格出厂： 表酸牛乳的感官特性项目纯酸牛乳调味酸牛乳、果料酸牛乳色泽呈均匀一致乳白色或微黄色呈均匀一致的乳白色，或调味乳、果料应有的色泽滋味和气味具有酸牛乳固有滋味和气味具有调味酸牛乳或果料酸牛乳应有的滋味和气味组织状态组织细腻、均匀、允许有少量乳清析出；果料酸牛乳有果块或果粒表酸牛乳的理化指标项目纯酸牛乳调味酸牛乳、果料酸牛乳全脂部分脱脂脱脂全脂部分脱脂脱脂脂肪 (%)3.11.02.00.52.50.81.60.4蛋白质(%)2.92.3非脂乳固(%)8.16.5酸度(t)70.0 5工艺计算5.1物料衡算5.1.1班产量的计算班产量是工艺设计的最主要经济基础，直接影响到车间布置、设备配套，占地面积，劳动定员和产品经济效益。一般情况下，食品工厂班产量越大，单位产品成本越低，效益越好，由于投资局限及其它方面制约，班产量有一定的限制，但是必须达到或超过经济规模的班产量。最适宜的班产量实质就是经济效益最好的规模。班产量受市场需要、季节气候、生产条件（温度、湿度等）和原料供应等方面影响，生产天数和生产周期大不相同。酸奶的生产旺季在夏季6月、7月、8月，旺季工作日（t旺）为78d。2月、3月、4月为生产淡季，工作日为75d（t淡），中季生产为135d，余下77d为节假日和设备检修日，则全年酸奶生产天数为：=78+135+75=288（d）班产量q班计算公式如下： k为设备不均匀系数0.70.85要求每天生产200吨凝固型酸奶年产量为：q=200288=57600 (t)班产量为： (t/班)表酸奶生产基础数据项目名称百分比(%)项目名称百分比(%)定 额 指 标原料利用率98.0原料配比原料乳85.3脱脂乳14.7原料乳含脂率3.5酸奶损失率冷却损失5.0非脂乳含量8.5发酵损失1.6产品含脂率3.0过滤损失1.6产品非含脂率8.5装瓶损失3.05.1.2乳标准化的计算若设：f原料乳中的含脂率（%）；snf原料乳中非脂乳固体含量（%）；f1标准化后乳中含脂率（%）；snf1标准化后非脂乳固体含量（%）；f2乳制品中的含脂率（%）；snf2乳制品中的非脂乳固体含量（%）。则 ： 标准化 因为 所以 又因在标准化时添加的稀奶油（或脱脂乳）量很少，标准化后乳中干物质含量变化甚微，标准化后乳中的非脂乳固体含量大约等于原料乳中非脂乳固体含量，即：因为 所以若；则加稀奶油调整；若，则加脱脂乳调整。标准化后的乳中非脂乳含量：=（%）=3.5，则加脱脂乳调整。在生产上通常用比较简便的皮尔逊法进行计算，其原理是设原料中含脂率为%，脱脂乳的含脂率为q%，按比例混合后乳（标准化乳）的含脂率为%，原料乳的数量为x，脱脂乳的量为y时，对脂肪进行物料衡算，则形成下列关系式即原料乳和脱脂乳的脂肪总量等于混合乳的脂肪总量。设有100kg原料乳，原料损失率为98%，即要加入17.0kg的脱脂乳混合后：17.098=115（kg）蔗糖的加入量式中g标准化乳中蔗糖加入量，kg；m标准化乳的数量，kg；q蔗糖的配比率，%。加糖的目的是提高酸乳的甜味，同时也可提高黏度，有利于酸乳的凝固性。加糖量一般为5%8%的砂糖。加糖的方法是用原料乳溶解。q取6% g=0.06115=6.9（kg）即混合后总的量为1156.9=121.9（kg）；即100kg原料乳可制得121.9kg标准乳。5.1.3乳消耗量标准化后乳的密度1.032kg/l6标准化乳的体积 121.91.032=118.1 ( l)(1)过滤乳量 118.1(10.016)= 116.2 ( l)在9095时标准化乳体积增加1.04倍，标准化乳体积为：116.21.04=120.9 ( l)(2)冷却乳量 120.9(10.05)=114.9 ( l)(3)罐装乳量 114.9(10.03)=111.5 ( l)(4)发酵乳量 111.5(10.016)= 109.7 ( l)5.1.4生产100l酸奶的物料衡算 根据上述衡算结果知，100kg原料乳可生产109.7 l，故可得出下述结果：(1)生产100l酸奶需耗原料乳(100/109.7)100=91.2 (kg)(2)脱脂乳耗用量91.25.8=15.7 (kg)(3)蔗糖耗用量 (91.215.7)6 %=6.4 ( kg)(4)过滤乳的量 (116.2109.7)100=105.9 (l)(5)冷却乳的量 (114.9109.7)100=104.7 (l)(6)热处理乳的量(120.7109.7)100=110 (l)5.1.5每班的产量：每班的产量为132.64 t/班表酸奶厂物料衡算表物料名称单位对100kg原料乳对100l凝固酸乳每班定额量标准化原料98.91.2116315.1脱脂乳17.015.720023.5蔗糖6.96.48123.1过滤完的乳l116.2105.9135063.2热处理完的乳l120.9110140292.3冷却完的乳l114.9104.7133532.8灌装凝固乳量l109.7100127538.5设成品密度为1.040/l5.2热量衡算(每班)工艺流程中温度的变化如：（5 度） （60度） （90度） （40度） （10度）原料 预热 杀菌5min 冷却发酵 冷却5.2.预热耗热量 (1)标准化乳的温度为5,预热至60时 ：原料乳的比热容 kj/(kgk) 脱脂乳的比热容 kj/(kgk)蔗糖的比热容 kj/(kgk).kj/(kgk)3kj(2)预热的热损失升温过程中消耗的热损失约为升温耗热量的10%1.1=33806060.3kj5.2.2杀菌时的热量(1)乳从60升至9060时 原料乳的比热容 kj/(kgk)脱脂乳的比热容 kj/(kgk)蔗糖的比热容 kj/(kgk) kj/(kgk) (kj) (2)杀菌中蒸汽带出的热量杀菌时间为5min，蒸发量为每小时3%，则杀菌蒸发水分量为：(l)已知100水的汽化潜热kj/kg故90时的汽化潜热0.38(kj)蒸发热量(kj)(3)热损失=19389092.6(kj)总=q1+q2=53195152. 9(kj)5.3水平衡计算5.3.1原料乳的冷水耗量原料乳的温度=25，应降温至=5冷却水 =0，=20设每班工作8ha1=(kg/h)原料乳比热容 kj/(kgk) =4.18 kj/(kgk)则每小时耗水量(kg/h)5.3.2 标准乳预热的热水耗量乳 560 热水 8025a=33806060.3/8=4225757.5(kj/h)每小时耗水量=18380.8(kg/h)5.3.3 杀菌时的耗水量乳 6090 水蒸气 10060 a=19389092.6/8=2423636.6(kg/h)每小时耗气量 (kg/h)5.3.4 杀菌冷却的冷水耗量杀菌后的乳的温度 9040 kj/(kgk)冷却水 2580a=139273.7/8=17409.2（l/h）热处理后的量 (kg/h)5.4耗冷量的计算通常发酵工厂的耗冷量分为工艺耗冷量（）和非工艺耗冷量（），而工艺耗冷量又包含了发酵培养基和发酵罐体的冷却降温耗冷，生物反应放热（发酵热）的除去等；非工艺耗冷量则包括结构耗冷量，用电设备运转散热耗冷量等。具体的计算公式5.4.1工艺耗冷量=q1+q2+q3（1）原料乳冷却耗冷量原料乳 25 5 冷却水 020原料乳比热容 kj/(kgk) 班乳量为116315.1kg工艺要求在8h内完成冷却过程，则所耗冷量为(kg/h)相应的冷冻介质（0的水）耗量为：(kg/h)（2）杀菌后乳冷却耗冷量杀菌后的乳的温度 9040 冷却水 2580 kj/(kgk) 班乳量为g =144461.71.032=149084.5（kg）工艺要求在8h内完成冷却过程，则所耗冷量为： (kg/h)相应的冷冻介质（0的水）耗量为：(kg/h)（3）发酵耗冷量q31发酵期间发酵放热q3，假定发酵乳固形物均为乳糖、蔗糖，而它们的发酵放热量为18000，设发酵度为60%则1l发酵乳每小时放热量为： (kj/l.h)根据物料衡算每班的发酵量为127538.5l，则主发酵时间为3h的总发酵热 (kj)考虑到发酵放热的不平衡，取系数1.5，忽略主发酵期的乳温升，则发酵高峰期耗冷量为： ( kj/h)2 发酵后期发酵液发酵降温耗冷q3主发酵后期，发酵乳温度从40降至6。每班降温耗冷量为： (kj)工艺要求此过程应快速，设此过程在1小时内完成所以：(kj/h)发酵总耗冷量：q3=q3+q3=+=19536939.2 (kj/h)每班耗冷量：q0=q0+q0=+=21603062.9 (kj)工艺耗冷量：kj/h=2.429107 (kj/h)5.4.2非工艺耗冷量qut因发酵主要在发酵室进行，故主要非工艺耗冷量主要为发酵室的冷量散失q4，按经验选取，通常q4=12%qt发酵室=12%=495869.7(kj)冷却室=12%=2096497.9(kj)所以得发酵室：q=qt+qnt=+495869.7=4628117.1(kj)冷却室：q=qt+qnt=+2096497.9=19567313.4(kj)36设备的设计与选型6.1灭菌设备本设计的生产规模较大所以采用连消塔喷淋冷却连续灭菌。6.1.1 连消塔（1）连消塔的选型：本设计选用喷孔型。（2）生产能力： 8h处理kg的乳。（3）主要尺寸及接管的计算灭菌时间的确定：5分钟连消塔的长度：取培养基流速v0.3m/s，在连消塔内滞留时间t10slvt0.3103(m)连消蒸汽耗量：设8h处理乳液，则质量流量g糖为： (kg/h)比热容为：3.875 kj/(kg.k) 连消终温取t290，预热温度取60，加热蒸汽p0.42mpa，相应饱和蒸汽温度145干饱和蒸汽热焓654.34.18kj/kg，比容v0.45m3/kg，90饱和蒸汽热焓量i113.24.18kj/kg，则蒸汽耗量d为：因热损失蒸汽耗量加10%则d=d1.19281.11020.8(kg/h)v=v1.120621.12268.2 (m3/h)4 进汽管直径计算：取汽速v40m/s 进气管截面积为f，管径d选无缝管1594.5，则内150mm5 进料管直径计算：进料体积流量v料16.8 m3/h，物料流速v0.40m/s选无缝管1404.5，则内131mm6 出料管直径计算：出料量g出g进 + 1.1d17.47 + 1.72 19.19 (t/h ) 选无缝管1464.5，则内137mm7 连消塔外圆尺寸计算：出料体积流量18.45 m3/h，物料在连消塔中移动速度0.1m/sf环0.785（d外内2 d内外2）取dgd外内0.35m8 外筒有效长度的校核300时f环0.051m2，有效长度为l1350时f2环0.067 m2，有效长度为l2（4）设备结构的工艺设计：连消塔内汽管开孔孔6mm汽管1594.5，外管周长cd3.14159499mm，取弦长20mm为孔中心距，则一个圆周上可排孔数n1c/20499/2025个可开孔的长度为2.280.200.151.93（m）需开孔的环数为625/2525（环），取25环，环距为1.93/240.080（m）（5）设备材料选择：不锈钢、低碳钢合普通钢材。a3钢（6）壁厚计算：压力p1.6mpa；查表得壁厚6mm；350封头，6mm（7）支座选择：悬挂式支座（b型）、支撑式支座6.1.2维持罐（1）维持罐的选型：维持罐和维持管（2）生产能力、数量和容积的确定生产能力：质量流量g出19.1t/h，体积流量v出18.45 m3/h数量：一个容积：300-10295s4.8min(m3)（3）主要尺寸的确定：h/d3，采用椭圆封头v维2v封 + v筒2d2/24 + 0.785d23d2（m3）d0.91m，取d0.9m，则h3d2.7m，封头高度hha +hb300 + 25 325（mm），v封0.255m3总高h总h+2h2.7+20.3253.35（m）核算其总容量v2 v封+ v筒20.255 + 0.7850.922.72.23m3v维1.69m3v有效v封 + v筒0.255 + 0.7850.922.7 1.97（m3）上部出料管的开孔位置：（m）hlh0+ h2.7 + 0.3253.0（m）出料管的开孔位置离下封头底3m处（4）设备材料选择：普通钢材。a3钢（5）壁厚计算：压力p0.5mpa，127mpa，0.7，c0.28cm圆整后取s7mm（6）接管计算：进出料管尺寸1464.5（7）支座选择：支撑式支座6.1.3螺旋板换热器换热器型式：管壳式、板式合螺旋板换热器（1）换热面积计算1热乳液可能放出的热量q1（从90降到40）