食品机械课程设计

1、 目录一、 前言 31.1牛奶简介 31.2 牛乳的滋味与气味 31.3 牛乳中的营养成分 3 1.3.1 牛乳蛋白 3 1.3.2 牛乳脂肪 3 1.3.3 乳糖 4 1.3.4牛奶中的无机物质 4 1.3.5牛奶中的维生素 4 1.4牛乳的保存 4 1.5牛乳的饮用 41.6 液态牛乳的分类 41.7牛乳的发展现状及趋势 5二、 工艺 52.1工艺流程 52.2操作要点 6 2.2.1原料乳验收 6 2.2.1运乳 6 2.2.3净乳 6 2.2.4 冷却 7 2.2.5 贮乳 7 2.2.6 标准化 7 2.2.7 均质 7 2.2.8 杀菌 7 2.2.9 灌装 7 2.2.10 贮存

2、和分销 7三、 物料衡算 7四、 设备选型 9 4.1立式贮奶罐 9 4.2板框过滤器 9 4.3 离心净乳机 9 4.4牛乳分离机 10 4.5高压均质机 10 4.6板式换热器 10 4.7牛奶灌装机 10五、 参考文献 11六、 小结 111.前言1.1 牛奶简介牛奶，又称“牛乳”，古今中外对其赞美之辞不胜枚举，本草纲目称它“返老还童”之功效，西方医学之父阿尔西波夫称它是“最接近完善的食物"”和“人类的保姆”，我国著名营养学家于若木称它是“大自然为人类酿造的琼浆玉露”。 牛乳是一种乳白色、白色或微黄色的不透明胶性液体，它是一种由水、蛋白质、脂肪、乳糖、磷脂、维生素、盐类和酶类等

3、多种成分所组成的优质的营养食品。因此它不仅是老、弱、病、妇婴的滋养强壮佳品，也是人人皆可食用的保健食品。牛奶中所含的物质及其含量，与人乳十分相近，完全可以代替母乳，单独作为婴儿的主食，因此，牛奶是缺奶或断奶婴儿不可缺少的滋补强壮佳品。据研究证明，每天早晨饮用一杯鲜牛奶，可满足人体所需热量的10%，可满足人体所需各种微量维生素的40%。如果每人1天饮用500克牛奶，则可满足人体每天所需维生素和钙量的80%，并具防癌作用。因此，科学家认为，牛奶是新生命最好的营养源，牛奶所具有的原生营养性是其它任何人造营养品都无法比拟的。1.2 牛乳的滋味与气味 牛乳中存有挥发性脂肪酸及其他挥发性物质，所以牛乳含有

4、一种特殊的乳香，这种香味随温度的高低而异，牛乳经加热后香味强烈，冷却后减弱。同时牛乳具有很强的吸附性，很容易吸收外界的各种气味，所以挤出的牛乳如在牛舍中放置太久即带有牛粪味或饲料味，与鱼虾类放在在一起则带有鱼腥味，贮存器不良时则产生金属味，消毒温度过高则产生焦糖味，总之，乳的气味易受外界因素的影响，所以每一个处理过程都必须注意周围环境的清洁以及各种因素的影响。 牛乳的风味集微甜、酸、咸、苦四种风味为一体，其中甜味来自于甜度是蔗糖的1/6的乳糖,酸味来自于乳中的柠檬酸和磷酸，咸味由氨基酸形成，苦味由镁和钙形成。人们在饮用牛乳时只感觉到感觉牛乳的甜味，别的风味则不易感觉出来。1.3 牛乳中的营养成

5、分1.3.1牛乳蛋白 牛乳中含有2.7-3.7%的蛋白质，牛乳蛋白是人类摄取优良蛋白质的来源，蛋白质是所有生物细胞不能缺少的成分，也是合成人体血和肉的基础，然而食物中的蛋白质有优劣之分，劣质蛋白质不易被人体所吸收，而牛乳中的蛋白质属于良质的，消化率达90100，为各类蛋白质之冠。牛乳蛋白主要包括酪蛋白、乳白蛋白、乳球蛋白等，其中酪蛋白能促进快乐激素-血清素的大量增长。1.3.2 牛乳脂肪 牛乳脂肪为人类体内热能来源，脂肪是人体内最大的能量来源，供给身体内各器官组织的热与能，牛乳的脂肪一般称作乳脂，在乳脂中又溶有多数的脂溶性维他命及游离脂肪酸，对脑神经及细胞核都有特殊功用，乳脂融点甚低，在常温时

6、呈液状，极易消化，有97可为身体吸收，是脂肪中吸收率最高者之一，消化能力低者，亦能多量食用。主要成分为脂肪酸、磷脂质和固醇类等，在乳脂肪中又溶有多数的脂溶性维生素及游离脂肪酸。乳脂中富含卵磷脂、脑磷脂及神经磷脂，是人类脑神经及其它细胞构造维持所必需的成分。其中共轭亚油酸具有很高的抗癌功效，是一种良好的细胞抗氧化剂，可以提高细胞中抗氧化酶的活性，清除危害身体的自由基，从而维持机体氧化系统和抗氧化系统的平衡，发挥抗癌作用。1.3.3乳糖 乳糖帮助消化吸收及骨骼硬化，乳糖在体内除能产生热能、增进肌肉运动、治愈便秘外，且为婴儿脑成形时所必要的成份，对婴儿骨骼硬化也有显著的作用。鲜乳中碳水化合物（糖类）

7、99.8以上是乳糖，占乳糖分子一半的半乳糖是婴儿形成脑部细胞的醣脂质及黏多醣类的必要成分。乳糖亦能使消化系统肠道内的有益菌-乳酸菌大量繁殖，因而能抑制害菌的繁殖，帮助肠道的消化吸收能力。在钙与磷的代谢上，乳糖可提高其吸收与存，对成长期儿童的骨质增长与成年人骨质疏松的预防有显著的功效。1.3.4牛奶中的无机物质 无机物质是丰富而优良的钙磷来源，牛奶中所含的无机物质种类甚多含量约占0.7，有钙、磷、铁、钠、镁、锰、碘、氯、钾、硫等，尤其是钙的含量特别高，是骨骼和牙齿构成时不可缺少的主要成分。尤其国人都以谷类为主食，更需要多喝牛奶来补充钙质的不足。矿物质在人体的代谢机制上扮演着催化剂的功能，而且是维

8、持身体内生理酸碱平衡的基石。另外，牛乳中钙与磷之比，钙与钾之比，镁与钠之比，均近似于人体所要求的状态。1.3.5牛奶中的维生素 牛奶中的维生素是活力与精力泉源，牛奶中有25种以上的维他命，包括维他命a、b1、b2、b6、b12、c、d、e、k、烟碱酸、泛酸、生物素、叶酸等，能以极微量的形态来参与酵素的活动，调节体内的新陈代谢、支配动物营养的吸收，因此牛奶是多种重要的维他命供给来源。1.4牛乳的保存 牛奶不宜在日光照射下保存，因为只要阳光直射片刻，牛奶中的维生素b和维生素c很快就会消失；牛奶也不宜冰冻保存，因为冰冻后，容易呈现凝固沉淀物，产生异味、脂肪上浮、营养价值下降；牛奶更不宜在高温下保存，

9、因为高温可使香味下降，蛋白质沉淀，维生素减少。1.5牛乳的饮用 首先，牛奶不宜冷冻，因为牛奶冷冻后，其中的脂肪、蛋白质分离，乳酪素呈粉状凝结，牛奶营养成分不易被吸收。其次，牛奶不宜被日光照射，牛奶中的维生素受到日光照射会很快消失。因此用来承装牛奶的纸包装，是由含有纸、铝箔和塑料的复合材料制成，能有效阻止阳光和空气的侵蚀，适合长期在常温下保存。第三，牛奶不宜与茶水食用，牛奶中含有丰富的钙离子，茶叶中的鞣酸会阻碍它们在胃肠的吸收。最后也是最重要的一点，牛奶不宜空腹时饮用，空腹喝的牛奶不能被充分酶解，其中的蛋白质很快转化为能量被消耗掉。最好喝奶前先吃点东西或边吃食物边饮用，以确保牛奶营养的全面吸收。

10、1.6 液态牛乳的分类 液态乳可以分为消毒乳、含乳饮料和灭菌乳，其中消毒乳即巴氏杀菌乳，是以新鲜牛乳为原料，经有效的加热杀菌处理，以液体状态灌装，直接供给消费者饮用的商品乳。消毒乳因脂肪含量不同，可分为全脂乳、半脂乳、脱脂乳和稀奶油。含乳饮料是指以新鲜牛乳为主要原料，加入水与适量的辅料如可可、咖啡、果汁和蔗糖等物质，并进行调色调香，经有效杀菌制成，具有相应风味的乳饮料。根据国家标准规定，含乳饮料中的蛋白质及脂肪的含量均应大于1%。灭菌乳又可分为超高温灭菌乳和保持灭菌乳。1.7牛乳的发展现状及趋势 目前，国内经济平稳发展，在人们解决温饱，想小康社会过渡的新阶段，注重产品品质、追求生活质量成为人们

11、的消费潮流。乳中各种营养素齐全且配合合理，并含多种生物活性物质，是人体成长不可缺的高营养食物。发展乳品事业，是关乎国计民生的大事，但是与世界先进国家比较，我国奶类产量仅为美国的11%，发过的28.5%，我国人均占有奶类产品7.2公斤，人均占有量仅为世界平均水平的1/10,发达国家的1、37，世界液态乳的人均消费量为105公斤/年，中国液态乳人均消费量仅为7公斤/年，仅为亚洲年人均乳品占有率的1/6，不及世界人均乳品占有率的1/16。因此中国乳品存在巨大的增长空间。随着人民生活水平的提高，大家对营养食品需求日益增长，市场竞争也日趋激烈，尤其是随着新技术的应用，成功地解决了乳制品的营养和保险问题，

12、价值新包装材料及技术的应用和灵活多样的促销方式，是消费者愿意接受具有丰富营养，口感良好并且价格合理的乳制品品牌，乳制品市场的竞争也可是日趋激烈。 其中巴氏杀菌奶是目前国际社会非发酵液态奶市场里的主导产品。英国、澳大利亚、美国和加拿大等国巴氏杀菌奶的消费量占液态奶80% 以上；在泰国，学生专用奶全部为巴氏杀菌产品；在我国，目前巴氏杀菌产品在液态奶中所占比例较低，仅为2030，且限于城市等基础条件较好地区销售，销售半径短。而且目前我国原料奶经常出现细菌总数超标现象，严重影响巴氏杀菌产品的产量，甚至有个别企业采取“超巴氏”的杀菌方法，混淆了巴氏杀菌的真正含义。由此看来，我国需在刺激消费量的同时严格控

13、制原料奶的品质。此外为了提高牛乳的附加值和扩大市场份额，许多国家开发了牛乳高端产品，如牛乳活性肽、牛初乳免疫球蛋白、低乳糖牛乳和富锗牛乳等，现代科学技术已赋予乳业及乳品工业广阔的发展空间及其无穷的生命力，同时人们对营养、健康、绿色和方便食品的需求日益增加，牛乳高端产品所具有特殊的营养保健功能，必将造福人类。液态奶已居乳品主导地位，规模持续扩大，1996年起，液态奶产销量已超过奶粉，成为国内乳品消费市场中的第一大品种。2000年液态奶产量已达到190万吨，同期的奶粉产量为58万吨。从近几年各类乳品消费的发展状况来看，1996年到2000年的5年内，液态奶产销量年均增长率达到53%左右，而同期奶粉

14、的年均增长率却只有13%左右。因此，液态奶已经成为我国乳品产业中规模最大、增长最快的细分市场。2.工艺2.1 工艺流程2.2操作要点2.2.1原料乳验收 欲生产高质量的产品，必须选用质量优良的原料乳，乳品厂收购鲜乳时，对原料乳的质量应严格要求并做检验，检验的内容包括：（1） 感官指标：正常牛乳为乳白色或微带黄色，不得含有肉眼可见的异物，不得有红色、绿色或其他异色。不能有苦、咸、涩的滋味和饲料、青贮、霉等其他异常气味。（2） 理化性质包括酸度、相对密度、含脂率、冰点、抗菌素残留量等，其中前三项为必检项目，后两项可定期进行检验；（我国颁布的标准规定原料乳验收时的理化指标为： 脂肪 （%） 蛋白质

15、（%） 密度（20/4） 酸度 （%）杂质（%）（mg/kg）六六六、滴滴涕（mg/kg） 3.1 2.95 1.0280 0.162 4 0.13）微生物指标：主要是细菌总数，其他还包括嗜冷菌数，芽孢数、耐热芽孢数及体细胞数等。2.2.2运乳 运乳过程中必须保持良好的冷却状态并且没有空气进入，运输过程中震动越轻越好。此外，奶桶必须有足够的刚性，经久耐用，内壁光滑，转角做成圆弧形，便于清洗，桶盖与桶体紧密配合，途中无漏损，综上所述，不锈钢材料较好。2.2.3净乳 原材料验收后必须净化，其目的是去除乳中的机械杂质并减少微生物数量。净乳的方法有过滤法和离心净乳法。（1） 过滤器过滤净化使用过滤器应

16、尽量扩大过滤面。如果牛乳乳脂率在4%以上，为加快其流速，牛乳温度应保持在40，不超过70；乳脂率在4%以下，牛乳在4-15温度下过滤，则将会降低其流速。过滤时的压力应保持在0.7 千克以内，压力过大，将会使滤布上附着的杂质由于压力而通过，以致起不到过滤作用。使用过滤器，其滤网（或滤布）必须保持清洁，并注意消毒。否则，滤网（或滤布）将成为细菌和杂质的污染源。过滤必须在杀菌前进行。（2） 净乳机：原料乳经过数次过滤后，虽然除去了大部分的杂质，但是，由于乳中污染了很多极为微小的机械杂质和细菌细胞，难以用一般的过滤方法除去。为了达到最高的纯净度，一般采用离心净乳机净化。乳净化时，首先要注意原料乳的温度

17、，乳温在脂肪溶点左右为好，即3032。若在低温情况下（410）净化，则会因乳脂肪的粘度增大而影响流动性和尘埃的分离。根据乳品生产工艺的设置，也可以采用40或60的温度净化，净化之后应该直接进入加工段，而不应该再冷藏；其次，要控制进料量，根据离心净乳机的工作原理，乳进入机内的量越少，在分离钵内的乳层则越薄，净化效果则越好，大流量时，分离钵内的乳层加厚，净化不彻底。一般进料量比额定数减少10%15%；第三，原料乳在进入分离机前要进行较好的过滤，去除大的杂质。一些大的杂质进入分离机内可使分离钵之间的缝隙加大，从而使乳层加厚，使乳净化不完全，影响净化效果。2.2.4 冷却 刚挤出的乳马上降至10以下，

18、就可以抑制微生物的繁殖，若降至23时，几乎不繁殖，不马上加工的原料乳应降至5下贮藏。2.2.5 贮乳 贮乳罐的个数应由每天处理的乳量和罐的大小来决定，罐要装满，半罐易升温，影响乳的质量。绝缘性能以贮乳10h以上，升温23为标准。2.2.6 标准化 为了保证达到法定要求的脂肪含量，在半脱脂乳和标准化乳生产中需要进行标准化，而脱脂乳是一种稀奶油分离产品，原则上无需标准化。2.2.7 均质 原料乳经验收、净化、冷却、标准化等预处理之后，必须进行预热均质。均质是只对脂肪球进行适当的机械处理，是他们称更细小的微粒均匀一致地分散在乳中。均质在较高的温度下效果较好，但温度过高会引起乳脂肪、乳蛋白质变性。另一

19、方面，温度与脂肪球的结晶有关，固态的脂肪球不能在均质机内被打碎。牛乳的均值温度一般控制在5065.一般采用二级均质。二级均质是指让物料连续通过两个均质阀头，将黏在一起的小脂肪球打开。二级均质的目的是使一级均质后重新结合在一起的小脂肪球分开，从而提高均值效果。均质后的牛乳风味良好，口感细腻，减缓了脂肪上浮现象，凝块张力降低，改变了牛乳的可消化性。2.2.8 杀菌 巴氏杀菌的目的首先是杀死引起人类疾病的所有微生物，其次是尽可能多的破坏这些微生物和酶类系统，以保证产品质量，由于牛乳收购间隔时间的延长，尽管现代化的制冷技术，但微生物有更充足的时间繁殖并产生酶类，而且微生物代谢产生的副产物有时是有毒的，

20、此外，微生物还引起牛乳中某些成分分解，是ph下降，因此，当乳到达现在普遍使用高温短时杀菌法（7275/1520s），杀菌后的牛乳应尽快冷却至4，冷却速度越快越好。2.2.9 灌装（1） 包装材料应保证产品的质量及营养价值，保证产品的卫生及清洁，对所包装的产品没有任何污染，且避光密封，有一定的抗压强度，便于运输，便于携带和开启，减少食品腐败和废物的产生，有一定的装饰作用。（2） 包装过程中首先应该主要避免二次污染，包括包装环境、包装材料及包装设备的污染。尤其是在使用可回收奶瓶时，很难使之清洁干净并达到灭菌要求。其次，应尽量避免灌装时的产品升温，因为包装后的产品冷却比较缓慢。第三，对包装材料应提出

21、较高的要求，如要求干净、避光、密封，且有一定的机械强度。2.2.10 贮存和分销 巴氏杀菌产品的特点决定其在贮存和分销过程中，必须保持冷链的连续性，尤其是从乳品厂到商店的运输过程及产品在商店的贮存过程是冷链两个最薄弱环节。除温度外，在巴氏杀菌产品的贮存和销售中还应注意：小心轻放，避免产品与硬物质碰撞，远离具有强烈气味的物质，同时要避光防止和避免高温，避免产品强烈震动。3. 物料衡算 工厂日产30吨消毒牛乳，假设工厂每天生产一班，一班生产8小时，则每小时生产3750吨。查阅资料得： 原料乳预处理时损失率为0.3%； 均质损失率为0.5%； 杀菌损失率为0.5%； 冷却损失率为0.03%； 灌装损

22、失率为1%。 物料衡算中关键步骤为标准化，标准化的目的是为了确定巴氏杀菌乳中的脂肪含量，以满足不同消费者的需求，一般低脂巴氏杀菌乳的脂肪含量为1%，常规巴氏杀菌乳的脂肪含量为3%，但不同的国家有不同的规定，有时脂肪含量可低至0.10.5%。 乳脂肪的标准化可通过添加稀奶油或脱脂乳进行调整，标准化时，应首先了解即将标准化的原料乳的脂肪和非脂乳固体含量，这些是标准化的依据。 假设原料乳含脂率为2.9%，因含脂率过低，拟用含脂率35%的稀奶油调整，使标准化后的混合乳脂肪含量为3.2%，查阅资料得公式 x/y=(-q)/(p-)其中，x表示标准化的原料乳量； y表示需添加的稀奶油或脱脂乳量； 原料乳的

23、含脂率为p%； 脱脂乳或稀奶油的含脂率为q%； 按比例混合后，混合乳的含脂率为%；式中若q<,p>则表示需添加脱脂乳，反之，则表示需添加稀奶油。由物料衡算得每小时标准化后的原料乳含量为3827.2kg，将数据代入公式，得 3827.2kg/y=（35-0.2)/(3.2-2.9) 解得 y=33.0 kg即每小时需加入33.0kg 稀奶油调节含脂率 物料衡算表如下: 原料乳的验收 - - - - - - -3794.2kg/h 预处理 - - - - - - - 3794.2kg/h 损失率0.3% 标准化 加入33.0kg/h的稀奶油 - - - - - -3827.2kg/h

24、均质 - - - - - - -3827.2kg/h 损失率0.5% 杀菌 - - - - - - - 3808.1kg/h 损失率0.5% 冷却 - - - - - - -3789.0kg/h 损失率0.03% 灌装 - - - - - - -3787.9kg/h 损失率1% 成品 - - - - - - - 3750kg/h 4. 设备选型4.1立式贮奶罐 型号 外型(mm) 功率(kw) 容积（l） 规格（）dhl-l50002400*2200*2900 1.1 5000 0.25设备生产厂家：江阴顶江机械设备有限公司网址：4.2板框过滤器 型号 外型(mm) 功率(kw) 流量（t/h

25、） 过滤面积（）shf-400900*600*1000 1.1 5000 0.25设备生产厂家：海宁市胜圣华医药设备厂网址：4.3 离心净乳机（1） 原理：离心净乳机是利用高速旋转的转鼓产生的离心力，将牛奶中密度较大的杂质甩向离心机转鼓的周壁，并在周壁上沉积下来，从而达到净化牛奶的目的。（2） 基本结构：转鼓、排渣机构、驱动机构和控制系统（3） 工作过程：过滤后的鲜乳由上方中央管道进入转鼓，并从转鼓的底部充满碟片间隙和整个转鼓。由于转鼓的高速回转，密度较大的杂质在离心力的作用下由碟片锥面滑出并甩向四周。由于转股中间的结合处直径最大，流速最小，沉降速度就最大，因此杂质便沉积于环形间隙。当环形间隙

26、处的杂质达到预定数量时，由机电联合控制，压力水进口阀门关闭，压力水排出，活动底便在重力作用下下降，从而闪出一条狭窄的环状缝隙，杂质便在离心力作用下迅速甩出，随即压力水马上进入压力室，使活动底上升压紧密封圈，整个转鼓又成为一个封闭体，从而开始下一个工作循环。（4） 特点：离心净乳机的生产能力大，分离效果好，排渣速度快（仅需几秒钟），全机由自动程序控制，操作管理方便，工人劳动强度低。但它的控制系统和设备结构较复杂，对安装、调整和维护的技术水平要求较高，且在排渣时会损失一部分鲜乳，需另设回收装置。离心净乳机的连续运转时间与牛乳温度有关，一般净化低温牛奶时可运转8h，净化高温牛奶时可运转4h，若需连续

27、生产，通常设置两台交换使用。 型号 外型(mm) 功率(kw) 生产能力(lh)  ocm-5 975*705*1210 5.5 5000设备生产厂家：绥芬河莫尼亚机械设备有限公司网址：4.4牛乳分离机 型号 外型(mm) 功率(kw) 生产能力(lh)  nrldh150 1100*650*1550 7.5 5000设备生产厂家：宜兴市海德分离机械有限公司网址：4.5高压均质机 型号 外型(mm) 功率(kw) 生产能力(lh)gjj-5/251605*1200*1585 37 5000设备生产厂家：浙江省温州市国乐机械制造有限公司网址：4.6板式换热器 型号 单片换热面

28、积（） 工作压力（mpa） 最大处理量(lh)br0.050.051 1.6 10000设备生产厂家：淄博泰勒换热设备有限公司网址：4.7牛奶灌装机 型号 外型(mm) 功率(kw) 生产能力(lh) cfr-6 3000*1000*1800 0.8 5000设备生产厂家：汕头市昌华机械设备有限公司网址：5.参考文献【1】 曾寿瀛，张国农. 现代乳与乳制品加工技术. 北京: 中国农业出版社. 2003. 【2】 涂国材. 食品工厂设备. 北京: 中国轻工业出版社 . 1997. 【3】 汪家琦,张龙安,钱程. 巴氏牛奶在我国的发展现状. 中国乳业. 2007.【4】 刘佳. 消毒牛乳的加工. 中国畜牧兽医报. 中国农业出版社. 2003.【5】 高学军,刘家福