毕业设计（论文）-新年产16500t果肉型酸奶的工厂设计.doc

黑龙江东方学院黑龙江东方学院 毕毕 业业 论论 文（设文（设 计）计） 题目：年产 16500 吨果肉型酸奶的工厂设计 学生姓名 学 号 专 业食品科学与工程（乳品工程） 班 级2010 级（1）班 指导教师张俊山 学 部食品与环境工程 答辩日期2014 年 5 月 17 日 黑黑龙龙江江东东方方学学院院本本科科生生毕毕业业论论文文（设设计计）任任务务书书 姓名刘欢学号10202120专业班级 食品科学与工程（乳品工程） 2010 级（1）班 毕业论文（设计）题目：年产 16500 吨果肉型酸奶的工厂设计 毕业论文（设计）的立题依据： 随着人们生活水品的提高，酸奶的市场需求也日渐增大。 人们对食品需求已由营 养、安全上升为保健功效方面, 而酸奶由于其特有的营养价值和保健功能, 越来越受到 人们的普遍重视和欢迎, 使得酸奶的需求量逐年增加。由于乳制品市场竞争愈加激烈, 发酵酸奶制品将成为乳品市场的又一热点。 主要内容及要求： 本文对项目规模和建设内容作了总体规划，并对酸奶加工生产的工艺方法、产品 结构、产量和设备进行了设计，从而为厂区布置时确定面积，设施布置提供依据。陈 述了项目平面布置设计的方法，并进行了优化布置；同时对工厂公用系统及辅助设施 进行了设计。 进度安排 2014 年 2 月 24 日选题 2014 年 2 月 24 日2014 年 5 月 17 日接受指导老师的指导 2014 年 2 月 24 日3 月 3 日拟定论文大纲 3 月 4 日3 月 12 日搜集、查阅、整理相关资料 3 月 13 日2013 年 4 月 18 日初稿形成 4 月 19 日4 月 21 日初稿审定 4 月 22 日4 月 25 日第一次修改 4 月 26 日4 月 28 日第一次审定 4 月 29 日5 月 5 日第二次修改 5 月 6 日5 月 8 日定稿 5 月 9 日5 月 16 日论文评阅小组评审论文（设计） 5 月 17 日毕业论文（设计）答辩 学生签字： 指导教师签字： 年 月 日 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） i 年产 16500 吨果肉型酸奶的工厂设计 摘 要 本文探讨了果肉型酸奶的加工工艺，以鲜牛奶为主料，白砂糖为调味剂，经调配、 过滤、均质、杀菌、冷却、接入混合乳酸菌、添加果肉,，42恒温发酵，后熟制得保 健果肉酸奶，既可保持传统型酸奶的色泽、风味及组织状态，并具有果肉固有的营养、 色泽和风味。 本文是通过 AutoCAD 根据食品工厂设计的生产 16500T 的果肉型酸乳要求设计， 日处理能力至少达 40 吨的鲜奶，收奶计量采用电子磅秤与流量计相结合，有一个 40T 的室外奶仓，采用预杀菌和分离机净乳操作。本文根据食品工厂设计的要求，利 用 AutoCAD 绘制了果肉型酸乳工艺流程图和车间平面布置图。 本文设计的工厂采用 3 班倒的工作制，每天工作时间 16 小时，除去设备清洗和升 温时间 4 小时，实际生产时间按 12 小时计，本设计讲述了一个日产量 50 吨乳品厂主 车间平面图及项目工艺方案的设计原则、方法、程序、设备、耗水耗气、清洗等等。 关键词：发酵；果肉型酸奶；工厂设计 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） ii Year production 16500 ton Solid-Type-Yoghurt Containing Fruit Particulates factory design Abstract This study discussed processing technology of a solid-type-yoghurt containing fruit particulates, which used fresh milk as the main material, and cane sugar was added Following the processes of formulation, filtration, homogenization, sterilization, cooling, adding fruit particulates and lactic acid bacteria, a kind of healthy solid-type-yoghurt containing fruit particulates was prepared with fermenting under 421 It not only kept original yoghurts color, flavor and good structure, but also had fruits nutritive value, color and flavour1 This text is pass AutoCAD to design according to the food factory of request a design to handle an ability to reach to 40 tons at least for day of fresh milk, then produce the sour milk with 16500 Ts, the milk calculates adoption electronics scale and flow meter to combine together, there is one outdoors milk camalig of 40 Ts, adopt to prepare to disinfect and separate machine a clean milk an operation. The request that this text designs according to the food factory, made use of AutoCAD to draw sour milk craft flow chart and factory flat surface to arrange diagram. The factory of this text design adopts 3 classes of work systems for pouring, working everyday time remove an equipments to clean and heat time for 4 hours for 16 hours, actual produce time account by 12 hours, this design relates a day yield 50 ton milk article factories a main car the design principles, methods, procedures, equipmentses of the plane chart and item craft project, consumes water to consume spirit and cleans an etc.【1】 Keywords：Ferment；Fruit-based yoghurt ； Design Factory 。 目 录 摘 要.I Abstract.II 第 1 章 绪 论 .1 1.1 酸乳工业概貌 .1 1.2 设计依据和意义.1 1.2.1 设计依据.1 1.2.2 设计意义.2 1.3 设计指导思想及特点.2 1.3.1 设计指导思想.2 1.3.2 设计特点.3 1.4 设计内容.3 第 2 章 工艺流程确定及论证.4 2.1 产品及产量的确定 .4 2.2 工艺流程确定 .4 2.3 工艺论证.5 2.3.1 收奶 .5 2.3.2 原料乳的净化.6 2.3.3 原料乳的标准化 .7 2.3.4 配料 .7 2.3.5 过滤 .7 2.3.6 预热 .7 2.3.7 均质 .7 2.3.8 杀菌 .7 2.3.9 冷却 .8 2.3.10 接种发酵.8 2.3.11 添加果肉.8 2.3.12 灌装 .8 2.3.13 后熟 .8 2.3.14 包装 .8 2.3.15 保温实验及检验出厂.9 2.3.16 成品 .9 第 3 章 厂区平面设计 .10 3.1 厂址的选择.10 3.1.1 自然条件资料.10 3.1.2 水源、能源 .10 3.1.3 政治经济与交通.10 3.2 总平面设计方案.11 3.3 车间布置的基本原则.12 第 4 章 物料衡算.14 4.1 原料乳及产品成分的要求 .14 4.1.1 原料乳成分 .14 4.1.2 成品乳的成分.14 4.2 标准化计算.14 4.2.1 从原料乳中直接标准化（在线标准化）配成标准化乳.14 4.2.2 在原料乳中添加乳脂肪配成标准化乳.15 4.3 车间物料平衡计算 .16 第 5 章 热量衡算.18 5.1 加热部分热量衡算 .18 5.2 冷却部分热量计算 .18 第 6 章 主要设备选型 .20 6.1 生产设备流程简介（见附图 1） .20 6.2 设备选型说明 .20 6.2.1 设备选择原则.20 6.2.2 生产设备的选型.20 6.2.3 工厂设备安装与调试 .22 第 7 章 公共系统与辅助部门.23 7.1 生产及辅助车间设施.23 7.1.1 化验室设施 .23 7.1.2 研发室设施 .24 7.1.3 乳品工厂仓库的设计 .24 7.1.3.1 原料仓库的设计.25 7.1.3.2 包装材料库的设计.25 7.1.3.3 成品库的设计.25 7.2 给排水系统.26 7.3 给汽系统.26 7.4 供电系统.27 7.4.1 供电要求及相应措施 .27 7.4.2 电负荷计算.27 7.4.3 供电系统 .28 第 8 章 劳动组织.29 8.1 生产车间人员配置 .29 8.2 辅助生产及管理人员配置 .29 第 9 章 环境影响分析及废水处理 .30 9.1 环境影响分析 .30 9.2 废水处理.30 第 10 章 经济技术分析 .32 10.1 项目投资指标 .32 10.2 年生产总成本指标 .32 10.3 利润、利润率、投资回收期计算.33 10.3.1 利润 .33 10.3.2 利润率.34 10.3.3 投资回收期 .34 结 论.35 参考文献.36 附 录.37 致 谢.38 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 1 年产 16500 果肉型酸奶的工厂设计 第 1 章 绪 论 1.1 酸乳工业概貌 牛奶是天然营养食品，含有人体需要的几乎所有营养物质。奶业的发展关系到改 善人民食物结构、提高生活质量、增强身体素质，因此，世界各国，特别是发达国家 都非常重视奶业的发展。随着社会的发展和消费水平的提高，消费者在“健康”概念的 引领下对食品营养的认知更全，营养价值要求更高，由于益生菌产品是以活菌形式提 供饮用，它能在肠部起到调节和维持肠道菌群的平衡，抑制有害菌群的作用，所以酸 乳成了消费者的新宠。 据英国某调研公司调查发现，欧共体国家对益生菌产品的消费，每年都有 17左 右的增长。在日本、欧洲，活性乳酸菌类饮料在乳制品中的比例高达 80，在北美也 有 30。而根据国内某家权威公司最新统计，目前国内乳品市场主要以纯奶和奶粉为 主，酸奶仅占整个乳品市场份额的 15左右，其中乳酸菌奶饮品（包括乳酸菌的老大 哥太子奶在内）还不到 5。但是发展速度非常快，在国外成熟的乳品市场，酸奶的 比例一般会达到 40左右。抛开其他因素不考虑，从数据比较来看，国内酸奶市场潜 力巨大。着眼于未来乳品市场必将是价格、质量等多元化竞争，本设计即是对中小型 酸乳生产企业的规划设计进行探讨。 在近两年，全球酸奶的增长率为 23左右，而白奶的增长还不到 10，在中国更 加明显，经过几年的飞速发展，在近两年的增长有了明显的下滑，由以前的 30以上 下滑到 26左右，但是酸奶每年还在以 30以上的增长在高速发展，部分品项的酸奶 达到 40以上，其中，果肉型酸乳的销量更是以惊人的速度在上涨。 【2】 1.2 设计依据和意义 1.2.1 设计依据 牛乳不仅营养丰富，含有丰富的蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 2 质等，而且各种营养成分比例合理，非常利于人体消化、吸收和利用。过去，对于我 国奶源缺乏，牛乳只能供应给婴儿和病人，而现在随着饲养业和加工业的发展，牛乳 的供应量有了很大的提高。牛乳是除母乳以外营养最为均衡的全价食品，也是最接近 “完善”的食品，它还有人体所需的全部营养成分，如能量、营养、免疫、生理调节 等诸多物质，在人们的膳食结构中有其他食品无法替代的地位和作用。牛乳中的乳脂 肪、蛋白质、乳糖小仅是动物能量的来源，而且具有其他食品所没有的特点。 尽管日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 制品上 7kg 的消费量与世界人均 100kg、发达国家人均上 40kg 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，有的人宁愿 花更多的钱买药品或保健品来补钙，而不知道价格低廉的牛乳不仅可以补钙，而且还 有其他丰富的营养。目前影响我国乳品消费的因索主要包括营养知识、保健意识、收 入水平以及购买力便等。我国己经开展了“学生饮用奶计划”和“居民营养改善行动 计划” ，乳业成为国家大力鼓励发展的朝阳产业3。 该产品选用无抗鲜奶、果肉块、接种发酵、添加果肉块灌装而成。产品色泽均匀、 粘稠适中、口感细腻滑润、风味饱满、稳定性好，是一种信用安全、营养丰富的高档 乳制品，该产品达到了国内同类产品先进水平。 该产品适应市场对高档乳制品的需求，有着广阔的市场前景，投放市场后定 深受消费者欢迎，取得良好的经济效益和社会效益。 1.2.2 设计意义 近年来，随着人们物质生活水平的提高，饮食结构也在悄悄地发生变化。乳品从 过去的昂贵的营养品逐渐变成当今老百姓饭桌上的日常消费品。而其中的酸奶，更是 以惊人的速度在增长。面对如此好的乳业发展形式和日益激烈的竞争趋势，该酸奶产 品想在市场上保持龙头位置，有效抵御外来品牌的入侵，就必须不断的细分市场，不 断的开发中高档乳品新品。该产品定位于中高档产品，目标消费人群为白领阶层（尤 其是白领丽人）和少年儿童。该产品工艺特殊，再加上不同口味的果肉搅入，故其集 良好的口感和健康营养于一体，更配上时尚方便灵巧的包装，完全满足白领一族和少 年儿童对美味和美感的追求。市场前景非常乐观。 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 3 1.3 设计指导思想及特点 1.3.1 设计指导思想 本论文对设计规模和建设内容作了总体规划，并对果肉型酸乳加工生产的工艺方 法、产品结构、产量和设备进行了设计，从而为厂区布置时确定面积，设施布置提供 依据。陈述了平面布置设计的方法，并进行了优化布置；同时对工厂公用系统及辅助 设施进行了设计以及设备选型、经济技术分析等。 1.3.2 设计特点 本选址于安达市东部，环境优美，交通便捷；厂区总体设计合理，尤其在车间设 计中，将主生产车间置于厂房中部，各辅助设施分布于主车间四周，使整厂设计紧凑， 同时最大限度降低管道、物料输送距离，节约能源。 综合考虑了生产工艺和经济技术等因素，对不同工段的生产设备进行选型；设计 冷库、原辅材料库、化验室和研发室等辅助设施，对果肉型酸乳制品生产进行全程监 控，确保该产品的安全性和质量稳定性。 采用“公司+基地+农户”的经营管理模式对工厂生产进行组织和管理；合理劳动定 员，实行三班制生产。从企业可持续发展战略出发，注重保护环境，采用特殊法进行 污水处理。 1.4 设计内容 （1）果肉型酸奶厂的工艺流程及论证 （2）物料衡算 （3）主要设备热量衡算及设计 （4）主要设备选型 （5）劳动组织设计 （6）辅助部门设计 （7）公用系统设计 （8）土建、防火、卫生设计 （9）经济技术分析 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 4 第 2 章 工艺流程确定及论证 2.1 产品及产量的确定 根据目前市场的需求情况和对近期市场的预测，产品主要为菠萝果肉酸奶、黄桃 果肉酸奶、草莓果肉酸奶三种口味。其日产量分别为： 菠萝果肉酸奶 15 吨； 黄桃果肉酸奶 20 吨； 草莓果肉酸奶 15 吨。 对于乳品生产工厂，一般采用 3 班倒，2 班工作制，每天工作时间 16 小时，除去 清洗时间和升温时间 4 小时，实际工作时间按 12 小时计。 2.2 工艺流程确定 图 2-1：工艺简要流程图【4】 牛乳验收原料乳标准化 冷却 菌种 过滤（80 目）均质灭菌 牛乳预处理 白糖、稳定 剂 配 料 搅 拌冷 却 暂 存 出 厂 罐装 包装入库 暂存发 酵 果肉、香精 冷藏后熟 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 5 2.3 工艺论证 2.3.1 收奶 乳产品的质量决定于原料乳。对原料乳的收购必须遵循我国生鲜牛乳的质量标准。 并且奶槽车及其输奶软管应消毒清洗。收奶时乳的温度保持在 5 摄氏度以下，从奶挤 出后到加工前所经历的时间不能超过 24 小时。验收原料乳时，必须对原料乳进行嗅觉， 味觉，外观，尘挨，温度，相对密度，脂肪率和细菌数等严格检验后进行分级质量优 良的原料乳应具有新鲜牛乳的风味和特有的香气。 （一）原料乳理化指标检测：制造优良品质的乳制品，必须选用质量优良的原料 乳，原料乳送到加工厂时，必须进行逐车或逐批验收，验收时对原料乳进行嗅觉、味 觉、外观、尘挨、温度、相对密度、蛋白质、脂肪率和细菌数等严格检验，必须符合 下列要求： （1）采用健康母牛挤出的新鲜天然乳汁； （2）不得使用产前 15 日内的胎乳和产后 7 日内的初乳； （3）不得含有肉眼可见的机械杂质； （4）具有新鲜牛乳的滋味和气味，不得有外来异味，如饲料味、苦味、臭味、霉 味和涩味等； （5）为均匀无沉淀的流体，呈浓厚粘性者不得使用； （6）色泽为白色或稍带黄色，不得有红色、绿色或显著黄色； （7）酸度 12-18，相对密度1.027 （8）要求乳脂肪3.1%，蛋白质2.8%，非脂乳固体8.1%； （9）不得使用任何化学物质和防腐剂； （10）汞和有机氯的残留量应符合以下标准：汞0.01ppm，六六六 0.02ppm，DDT0.02ppm。 （二）原料乳的抗菌素检测 由于乳腺炎乳中白血球含量的增加，因此对乳酸菌有不同噬菌作用，尤其是在治 疗乳腺炎时使用的抗菌素在乳中有一定的残留量，实验证明在乳中含有较低浓度的抗 菌素时，对发酵也会有较大的影响，同时，饮用含抗生素的牛乳及乳制品对人的健康 产生危害，因此建立快速安全高效的抗生素检测成为必要，为准确检测抗生素的含量， 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 6 为果肉型酸乳的生产提供合格原料，引进了美国生产的 SNAP 抗菌素检测仪，在 10min 内可以检测原料乳中的抗菌素含量，为生产优质的产品打下良好的基础。 2.3.2 原料乳的净化 原料乳验收后必须净化。其目的是去除乳中的机械杂质并减少微生物的数量，可 以采用过滤净化或离心净化等。简单的粗滤是在受乳槽上装有过滤筛网并铺上多层纱 布进行，进一步过滤则采用双联过滤器，滤布应经常清洗灭菌。使用离心净乳机可以 显著提高净化效果，有利于提高制品质量。离心净乳机还能将乳中的乳腺体细胞和某 些微生物除去，净乳机放在粗滤之后，冷却之前【5】。本设计中牛乳先经过双联过滤器， 然后再经过净乳机，从而实现原料乳的净化 2.3.3 原料乳的标准化 为了使产品符合规格要求，乳制品中脂肪、蛋白质和非脂乳固体含量要保持一定 的含量，符合生产产品要求。但是，原料乳中的脂肪、蛋白质和非脂乳固体含量随乳 牛的品种、地区、季节和饲养管理等囚素不同有很大的差异，因此必须对原料乳进行 标准化，调整原料乳脂肪、蛋白质和非脂乳固体的关系，使其比例符合乳制品的要求。 我们引进瑞典利乐公司的现代化生产设备，稀乳油的标准化，原料乳经分离机分离成 稀乳油和脱脂乳之后，再按生产需要将稀乳油按比例配与脱脂乳混合，制成要求脂肪 和蛋白质含量的标准化乳。如果原料乳中脂肪含量不足时，应添加稀乳油或脱去部分 脱脂乳，当原料乳中脂肪含量过高时，应添加脱脂乳或脱去部分稀乳油，标准化工作 采用在线或配料罐中6。 2.3.4 配料 在化糖锅内加入一定量检验合格的鲜奶,开启搅拌,加热为 30左右,缓慢加入预先 调制的稳定剂、然后加入砂糖,升温至 70,维持 5min,稳定剂完全溶解后打入配料缸 与原料奶混合,再加入脱脂奶粉,搅拌均匀。 2.3.5 过滤 采用双联过滤器，80 目筛网过滤。 2.3.6 预热 原料乳在均质之前进行预热的目的有： (1)初步杀死大部分的细菌和致病菌，使杀菌更彻底，以保证食品的安全性，提高 成品的贮藏性。 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 7 (2)抑制酶的活性，以免成品产生脂肪水解，酶促褐变等不良现象。 (3)控制乳的温度在 55-65，使均质效果更好。 根据以上几点，确定牛乳的预热温度为 60。 2.3.7 均质 均质是指对脂肪球进行机械处理，使脂肪球呈均匀一致分散在乳中。经均质后乳 有以下优点： （1）风味良好、口感佳。 （2）使产品不产生脂肪上浮现象。 （3）有利于人体对脂肪的消化吸收。均质采用二级均质，即物料连续通过两个均 质头，将粘在一起的小脂肪球打开。较高的温度均质效果较好，但温度过高会引起乳 脂肪、乳蛋白的变性，通过大量的试验表明，均质温度采取 55-80，均质压力 17- 25MPa 效果最好，若温度降低后再均质，不仅降低了均质效果，而且有时会使脂肪球 形成乳油粒7。本设计中均质采用 60，一级均质压力 10-18MPa，二级均质压力 7 MPa。 2.3.8 杀菌 乳中的细菌是引起乳败坏的主要原因，也是影响酸乳质量与保质的重要因素。通 过杀菌可消除或抑制细菌的繁殖及解脂酶和过氧化酶的活性。对于生产酸乳的加工厂， 为了便于加入，经均质后的原料乳用板式热交换器进行杀菌，温度控制在 95杀菌 300S 。 【8】 2.3.9 冷却 用冰水冷却至 43接菌温度。 2.3.10 接种发酵 用定量泵将工作发酵剂打入经杀菌并冷至 43的乳液中，在发酵罐中恒温发酵至 需要的酸度 PH3.8-4.2。 2.3.11 添加果肉 加入果粒, 该产品中所用的果肉均取自于高档罐头，果粒的平均粒径为 12 立方毫 米,搅拌 5min。 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 8 2.3.12 灌装 用灌装机进行灌装，灌装必须计量准确，封口可靠，成形完好，打码清晰，灌装 的同时要随时观察酸奶的组织状态和控制酸度，成品进入 16冷库贮存。 2.3.13 后熟 灌装结束后,放入 16冷库后熟 24h。 2.3.14 包装 （一）贴管：热熔胶操作温度 150-180。 （二）装箱： （1）装箱规格：3*8。 （2）装箱形式：手工装箱，成箱；不允许有二次封箱痕迹。 2.3.15 成品 检验合格后即为成品，可出厂销售。 【9】 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计） 9 第 3 章 厂区平面设计 3.1 厂址的选择 3.1.1 自然条件资料 安达市位于黑龙江省西南部、松嫩平原腹地。地处全省经济发展最活跃的哈大齐 经济带的中心，市距省城 120 公里，北距齐齐哈尔市 160 公里，毗邻油城大庆。滨洲 铁路、哈大高速公路穿越市区， 明沈、哈满、安绥等 10 余条国家和省级公路网集城 乡,交通便利。安达市地处东经 124 度 53 分至 125 度 55 分， 北纬 46 度 01 分至 47 度 01 分之间，属于北温带大陆性半干旱季风气候。安达草原属世界三大优质草原之一， 年产优质牧草 4 亿斤，植被构成以驰名中外的羊草为主，是亚洲东部特有的建群植物 种，素有“世界明珠”之称，其粗蛋白含量比国内、国外同类型牧草高出 2 和 3 个百 分点，用该草饲喂的奶牛生长快，产奶量高，乳脂率高，大量出口日本、南韩等国。 全市野生芦苇面积 16.5 万亩，年产芦苇 2800 万斤。境内石油、天然气、地热资源比 较丰富，石油储量 5000 多万吨，天然气储量 262 亿立方米，升平镇内有地热资源，地 下水温度 90。 3.1.2 水源、能源 安达市是全国著名的奶牛之乡和肉牛基地，国家级无公害农产品和东北地区蔬菜 生产基地。安达市幅员面积 3586 平方公里。其中