年产一万吨算入发酵工厂设计

1、引 言民以食为天，食以乳为先。牛乳自古以来即被人类饮用，牛乳的组成最为接近人乳，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、专门的风味、爽滑的质构和良好的生理功能，备受人们青睐。联合国粮农组织（FAO）、世界卫生组织（WHO）与国际乳品联合会（IDF）于1977年对酸乳作出如下定义：酸乳，即在添加（或不添加）乳粉（或脱脂乳粉）的乳（杀菌乳或浓缩乳）中，由保加利亚乳杆菌和嗜热乳酸链球菌1进行乳酸发酵制成的凝乳状产品，成品中必须含有大量的、相应的活性微生物。通常依照酸乳成品的组织状态来进行分类，具体可分为凝固

2、型酸乳（发酵过程在包装容器中进行，从而使成品因发酵而保留其均匀一致的凝乳状态）、搅拌型酸乳（成品先发酵后灌装而得，发酵后的凝乳已在灌装前和灌装过程中搅碎而成黏稠且均匀的半流淌状态）和饮用型酸乳（类似搅拌型酸奶，但包装前凝块被分散成液体）。饮用酸乳制品对躯体有专门多益处，乳中许多成分具有专门高的营养价值，而且微生物菌群产生的许多代谢产物对人体也极为有益。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，这些有机酸有益于躯体健康；后者被人汲取利用，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

3、白变成微细的凝乳粒，易于被人消化汲取。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可不能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。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。饮用酸奶能够维持有益菌群的优势。抑菌作用：嗜热乳杆菌和双歧杆菌不受胃液和胆汁的阻碍，能够进入肠道，在肠道内存留较长时刻。这两种乳酸菌以及在这些乳酸菌阻碍下生长起来的肠道中的其他乳酸菌，能够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。改善便秘作用：进入肠道中的

4、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，故能够改善便秘。降低胆固醇3：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。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。 本设计要紧是年产1万吨酸奶发酵工厂车间的工艺设计。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，依照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、工厂总平面布置图各一张，经济

5、核算及效益分析。绪论1.1 目的与意义 在现在的酸奶市场上，“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”类不内，尚无大品牌出现，品牌整合度较低。常温产品中，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，得以较快速的进展，然而其营养价值低，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进展，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，这种纯酸奶将成为以后酸奶市场进

6、展的主流。1.2 国内外酸奶产品进展现状 乳与乳制品的消费与普及水平被作为衡量一个国家和地区发达程度和人民生活水平高低的重要标准之一。 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。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。随着我国经济的进展，人民生活水平的提高，乳品消费同步增长。2008年，城镇居民人均乳品消费量22.72公斤，比2000年增长56.8%；农村居民人均4.81公斤，为2000年的3.9倍； 中国乳品行业，从1998年开

7、始进入了高速增长时期，直到2008年都保持两位数的增长。尤其，在2005年到2007年可谓黄金进展时期，行业产量增长速度平均达到16%左右，2007年总产量突破了1700万吨。然而，2008年爆发的三聚氰胺事件对乳品行业带来了致命的打击，尤其在当年的9月到11月，许多乳品企业的生产近乎陷入休克状态，整个行业的总产量也因此而出现了负增长，2008年全年总产量得益于上半年的进展，牵强与2007年持平。 于国家对乳品行业的整顿措施得当以及龙头企业对安全生产意识的强化，2009年和2010成为中国乳品行业的复苏期，尤其，2010年1-7月乳品产量达到1181.64万吨，同比增长9.24%。继液态奶、奶

8、粉之后，酸奶产品成为广受消费者喜爱的热门乳品分支，市场进展前景宽敞。目前国内乳品市场要紧以纯奶和奶粉为主，酸奶仅占整个乳品市场份额的15左右，其中乳酸菌奶饮品还不到5。然而进展速度特不快。常食酸奶，促进消化，有益身心的健康消费观日渐深入人心。截止2009年底，酸奶市场总规模接近100亿元，2010年1-7月年平均增长率达到27%，在这非同平常的时期给中国乳业的进展带来了光芒和希望。1.3产品方案制定依据产品方案的设计必须符合设计任务书的规定与要求，在安排产品方案是，应该做到“四个满足”和“五个平衡”；四个满足：满足要紧产品产量的要求；满足原料综合利用的要求；满足淡旺季生产平衡的要求；满足经济效

9、益的要求。五个平衡:产品产量与原料供应量应平衡；生产季节性与劳动力应平衡；生产班次应平衡；设备生产能力应平衡；水、电、汽负荷应平衡。此外，产品方案的设计应与市场需求相结合，满足消费者现在需要为主，辅以新产品的开发。依照以上原则及依据，设计出年产1万吨酸乳发酵工厂设计产品方案。1.4 酸奶的要紧消费群体据调查数据显示，酸奶的要紧消费群体有三类：儿童，青青年，中、青年女性。而酸奶产品的购买群是青青年和青、中年女性，他们有共同的目的：对自身健康的需求，包括肠道调理、促进消化、调节免疫、营养成分汲取。因此，消费群体对酸奶的消费是功能型的。酸奶的休闲性质也是酸奶消费的重要缘故，消费者对酸奶解渴功能的认同

10、度专门低。口感是三种人群在选择酸奶时首先考虑的因素，其次才是品牌、价格。 从目前来看，酸奶的即时消费和家庭消费并存，家庭消费比例略高。 三种人群对活性乳酸菌的认知度专门低，几乎不能分辨酸奶、乳酸菌饮料、乳酸饮料和酸性乳饮料的区不。因此，在广告活动中对消费者进行引导和教育比直接宣传产品更重要。1.5 发酵乳的营养价值及保健作用饮用酸乳制品对躯体有专门多益处，乳中许多成分具有专门高的营养价值，而且微生物菌群产生的许多代谢产物对人体也极为有益。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，这些有机酸有益于躯体健康；后者被人汲取利用，可参与

11、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，易于被人消化汲取。酸奶中的磷、钙和铁易被汲取，有利于防止婴儿佝偻病和老人骨质疏松病。牛奶中的脂肪经乳酸菌作用后，发生解离或酯键被破坏，易于被机体汲取。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。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可不能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。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

12、病时，有害菌群占优势。饮用酸奶能够维持有益菌群的优势。抑菌作用 嗜热乳杆菌和双歧杆菌不受胃液和胆汁的阻碍，能够进入肠道，在肠道内存留较长时刻。这两种乳酸菌以及在这些乳酸菌阻碍下生长起来的肠道中的其他乳酸菌，能够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。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，故能够改善便秘。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。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

13、胞，从而起到抗癌作用 。第2章 酸乳的工艺流程2.1 搅拌型酸乳生产工艺酸乳确实是乳与乳制品(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。2.1.1 搅拌型酸乳生产工艺原料乳的验收净化配料与标准化预热均质巴氏杀菌冷却接种发酵搅拌、冷却灌装、冷藏保持冷链贮存或销售。2.1.1 搅拌型酸乳工艺要点原料乳的验收鲜乳入厂验收时，除按规定抽样进行密度测定和酒精试验外，还要求鲜奶总干物质含量不得低于11.5%，非脂干物质不应低于

14、8.5%。原料奶的酸度应在18T 以下。不得使用含有抗生素或残留有效氯等杀菌剂的鲜乳。严禁用患乳腺炎的奶和注射过抗生素的奶，杂菌数每毫升不得高于500 万个。另外，按照我国酸奶国家标准（GB2746-1999）的要求，要对原料鲜乳进行标准化处理，从而保证各批产品质量的稳定性。原料乳的抗生素检测 由于乳腺炎乳中白血球含量的增加，因此对乳酸菌有不同的噬菌作用，尤其是在治疗乳腺炎时使用的抗生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生素时，对发酵也会有较大阻碍，同时，饮用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抗生素检测成为必要，表5-1是8种抗生素对发酵乳制品的阻碍

15、。为准确、快速检测抗菌素的含量，为酸乳生产提供合格原料，拟采纳美国生产的sNAP抗菌素检测仪，在10min内能够检测原料乳中的抗菌素的含量，为生产优质的产品打下良好的基础。表2-1 抗菌素对乳酸发酵的抑制剂量(IU/ml)项 目指 标四环素1.0 青霉素0.01 土霉素0.4 金霉素0.1 链霉素1.0 枯草杆菌抗菌素0.04 红霉素0.1 净化 原料乳验收后必须净化。利用特不设计的离心机，除去牛乳中的白血球和其他肉眼可见的异物。其目的是去除乳中的机械杂质并减少微生物的数量，能够采纳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，进一步过滤则采纳双联过滤器，滤布应经

16、常清洗灭菌。使用离心净乳机能够显著提高净化效果，有利于提高乳制品质量。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。配料与标准化按照GB27461999酸牛乳标准进行标准化。按配方要求顺序添加脱脂奶粉、稳定剂（如明胶、果胶）、糖、色素等。检查管道、阀门是否在正常位置，想配料缸加入计算好的物料，进行热混合。混料温度为4050，水和时刻1h.混料完毕后径直等待杀菌时刻应不超过45min。脂肪含量标准化：鲜奶中脂肪含量比较高，为了幸免酸奶中有脂肪析出，因此需要对鲜奶的脂肪含量进行调整，使其达到所要求的标准。能够再脂肪含量高的牛乳中，加入一定体积的脱脂乳，或通过分离机

17、，从牛乳中分离出稀奶油，然后在得到的脱脂乳中再渗入一定量稀奶油，使调制牛乳的脂肪含量达到要求。预热预热一方面能够杀菌，而且由于适当加热，能够使一部分乳清蛋白凝固，提高酪蛋白的热稳定性，以防止灭菌时凝固，并给予成品以适当的黏度。同时能够钝化酶并降低均质后乳脂肪球的直径，防止均质后的产品中脂肪上浮，增加产品的稳定性。预热温度操纵在6065。均质用于制作酸奶的原料乳一般都要进行均质处理。通过均质处理，乳脂肪被充分分散，酸奶可不能发生脂肪上出现象，酸奶的硬度和年度都有所提高。而且酸奶口感细腻，更易被消化汲取。将加热和均质两种方法适当结合起来，处理效果会更好。均质处理时的压力一般为2025MPa，如压力

18、达不到，需返回重新处理。均质处理时的温度一般为5575。在此温度下，脂肪球呈液态，易被打碎。低于此温度时，脂肪球呈固态，不易被打碎，将阻碍均质的效果。巴氏杀菌杀菌目的在于杀灭原料乳中的杂菌确保乳酸菌的正常生长和生殖，钝化原料乳中的天然抑制物；使乳清蛋白变性，以达到改善组织，提高黏稠度和防止成品乳清西出的目的。杀菌采纳较高温度、长时刻的热处理对酸奶的产酸及凝乳状态是有利的。杀菌温度一般采纳 9095、5min10min或 85、3min，这是处理酸奶的理想温度，此条件下的乳清蛋白变性率能够达到85%或更高些。或120、35s。然后冷却。灭菌的目的有以下几点：a.灭乳中病原菌和噬菌体；灭活乳中固有

19、的免疫球蛋白、溶菌酶等天然抑制成分；减少其他微生物数量并钝化脂肪酶。b.排除乳中的溶解氧，降低其氧化还原电位，且产生一些促乳酸菌生长成分(如甲酸)。c.杀菌后蛋白热变性使乳酸菌得到更多的可利用肤和氨基酸，并形成了少量SH基化合物，促进乳酸菌生长。d.乳清蛋白变性改善了终制品的硬度和粘度，并防止乳清析出。e.灭菌后，使乳中原本存在的酶失活，使发酵过程成为单一乳酸菌的作用过程，易于操纵生产。冷却冷却要紧是为接种的需要。通过热处理的牛乳需要冷却到一个适宜的接种温度，此温度操纵在4245内。为乳酸菌提供适宜的生长温度。因为做酸奶所用的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的最佳生长温度为4245，温度过高或过低都

20、会阻碍乳酸菌的生长。接种发酵剂宜采纳三种形式制作：(a)商业公司直投式发酵剂；(b)直投式发酵剂继代一次用于生产；(c)采纳继代式发酵剂，即：商业发酵剂母发酵剂中间发酵剂工作发酵剂此过程必须保证在绝对安全卫生的状况下进行。本工厂使用直投式菌种。以接种量：2%3%向上溯带接种的牛乳培养基中加入工作发酵剂。嗜热链球菌和保加利亚杆菌两者的接种比例为1：1或2：1。接种温度：一般为43。若菌种是在冰箱或冷库中取出的，接菌温度应为45，以免接种后温度下降，阻碍乳酸菌的生长。菌种的质量要求：乳凝固的均匀致密，轻击器壁时，凝乳还保持原来的形状，没有乳清析出，没有气泡，有诱人的芳香酸味。 菌种在接种前，应事先

21、在无菌条件下搅拌均匀并呈细腻状态。接种时，要严格按无菌操作程序进行。接种后，要关闭接种口，搅拌，使菌体与杀菌冷却液充分均匀混合，(搅拌510min)。接种是造成酸乳受微生物污染的要紧环节之一，因此严格注意操作卫生，防止细菌、酵母、霉菌、噬菌体及其他有害微生物的污染。接种时充分搅拌，使发酵剂与原料乳混合均匀。发酵这是工艺操作中最为重要的一环。(l)非操作人员禁止进人发酵车间。(2)发酵前，所有奶缸、管道、接口、奶泵等用具要清洁卫生、无溢漏。(3)杀菌要完全，以消灭阻碍乳酸菌发酵的物质和杂菌。(4)冷却降温要迅速，以免时刻过长阻碍产品风味。(5)接种温度要选择所用菌种最适生长温度并要操纵在此温度范

22、围内。温度高会阻碍发酵奶的口味和质量，温度会阻碍发酵奶的时刻和速度。用定量泵将工作发酵剂打入经杀菌并冷至43的乳液中。搅拌型酸奶在发酵罐中添加工作发酵剂，工作发酵剂的添加量为3%左右，一般发酵时刻为4小时左右，操纵终点的酸度为700T左右。搅拌型酸奶的发酵是在发酵罐中进行的，乳酸菌生殖将乳中的乳糖分解成乳酸使奶凝固并形成凝胶状产品。发酵终点判定：观看发酵乳表面的状态，只要表面呈均匀的凝固样，同时又少量乳清析出，即可初步推断接近发酵终点，再测定pH4.6时即可停止发酵。搅拌、添加果料、冷却冷却整个冷却过程应分时期进行。发酵结束后快速冷却至38，以抑制乳酸菌增殖，然后接着冷却至18左右，现在在不断

23、降温的条件下开始搅拌，同时加入通过冷却的果料及其它辅料，约10时进行装罐，接着冷却至6左右置于冷藏柜(6)冷藏后熟，通过1224h后即为成品。在各个降温时期必须严格操纵好时刻，因为冷却过快或过慢对成品质量都有不良阻碍。冷却过快时会使酸乳凝胶体收缩，成品风味变坏；冷却过慢又会促使细菌增殖，导致产酸过度，有第二次发酵的危险。搅拌的目的是使果料等辅料与酸奶凝胶体混合均匀，属于物理处理过程，但也会引起一些化学变化。因为酸奶凝胶体属于假塑性凝胶体，剧烈的机械力或过长时刻的搅拌会使酸奶硬度和粘度降低、乳清析出。若混入大量空气还会引起相分离现象。因此，关于搅拌型酸奶来讲，完成搅拌的最佳机械处理是最重要的。搅

24、拌开始时宜用较慢速度，然后用较快速度，整个过程不要超过30min。搅拌效果除了受搅拌设备类型阻碍外，也受搅拌时刻、凝胶体的酸度和温度等因素阻碍。我们实验时用手动搅拌法，发觉凝胶体在pH4.404.60，温度1215时搅拌效果好。工厂使用宽叶轮搅拌器，则要求转速为1-2r/min搅拌时刻为4-8min，是凝乳粒子的直径达到0.01-0.4mm。为了提高搅拌型酸奶的稳定性，除了使用均质技术外，优势还在均质处理前往原料乳中添加一定量的稳定剂。搅拌冷却(破乳)搅拌冷却是为了快速抑制乳酸菌的生长，防止发酵过程中产酸过度及高温搅拌时严峻脱水要尽量缩减产品的冷却时刻(一般不超过1h)，以便使冷却后成品的实际

25、酸度尽量接近所希望的成品酸度。 灌装和冷藏将冷却后的酸奶在无菌室内采纳相应灌装机进行灌装后的成品置于25冷藏12h24h，进行后熟，以产生良好的风味。一是可增加芳香物质的形成，使双乙酰和丙二酮的含量达到最高，给予酸奶良好的风味；二是增加酸奶的黏度，以形成更好的凝胶状态。保持冷链贮存或销售在贮存、配送和销售过程中温度不应超过6。2.2凝固型酸乳的生产工艺鲜牛乳验收预处理奶仓牛乳调配预热均质杀菌冷却接种发酵破乳、冷却混合均质冷却灌装、冷藏保持冷链贮存或销售。凝固性酸乳的工艺流程步骤（1） 原料鲜乳鲜乳入厂验收时，除按规定抽样进行密度测定和酒精试验外，还要求鲜奶总干物质含量不得低于11.5%，非脂干

26、物质不应低于8.5%。原料奶的酸度应在18T 以下。不得使用含有抗生素或残留有效氯等杀菌剂的鲜乳。严禁用患乳腺炎的奶和注射过抗生素的奶，杂菌数每毫升不得高于500 万个。另外，按照我国酸奶国家标准（GB2746-1999）的要求，要对原料鲜乳进行标准化处理，从而保证各批产品质量的稳定性。（2） 预处理 净化能够除去原料乳中的杂质，使牛乳达到最高的纯净度。为使原料乳中脂肪和无脂干物质之间的比例关系符合制品的要求，可通过闪蒸操作调整其比例关系。 （3） 调配a 加甜味剂使用最广泛的甜味剂是砂糖。加糖量在5.7%7.4%是较适当的，尤其是加糖量7.4%口感更好。近年来在运动员营养酸乳中，常常加入果糖

27、。一些天然甜味剂在乳制品中的应用逐渐推广， 如葡糖浆、甜味菊苷、葡萄糖和阿斯巴甜等。b 加脱脂乳当不采纳鲜乳作原料而采纳脱脂乳制做脱脂酸奶时，脱脂乳可直接进入标准化乳罐中进行加糖处理。（4） 预热 预热一方面能够杀菌，而且由于适当加热，能够使一部分乳清蛋白凝固，提高酪蛋白的热稳定性，以防止灭菌时凝固，并给予成品以适当的黏度。同时能够钝化酶并降低均质后乳脂肪球的直径，防止均质后的产品中脂肪上浮，增加产品的稳定性。预热温度操纵在6065。（5） 均质 均质要紧是使原料充分混合均匀，阻止奶油上浮，提高酸乳的稳定性和稠度，并保证乳脂肪均匀分布，从而获得质地细腻、口感良好的产品。均质压力操纵在15MPa

28、。（6） 加热杀菌杀菌目的在于杀灭原料乳中的杂菌确保乳酸菌的正常生长和生殖，钝化原料乳中的天然抑制物；使乳清蛋白变性，以达到改善组织，提高黏稠度和防止成品乳清西出的目的。杀菌温度操纵在95，保温5min进行杀菌。（7） 冷却 冷却要紧是为接种的需要。通过热处理的牛乳需要冷却到一个适宜的接种温度，此温度操纵在4245内。（8） 接种接种是造成酸乳受微生物污染的要紧环节之一，因此严格注意操作卫生，防止细菌、酵母、霉菌、噬菌体及其他有害微生物的污染。接种时充分搅拌，使发酵剂与原料乳混合均匀。（9） 灌装接种后的牛乳要立即连续地灌装，这道工艺也称作充填。酸奶容器大体有瓷罐、玻璃瓶、塑料杯、纸制盒4 类

29、。灌装和加盖可采纳全自动无菌灌装机来操作。必须对灌装设备、灌装容器和充填室进行无菌操纵。当采纳塑料瓶作为销售用小容器时要进行容器盖的破漏情况。小容器离开灌装机之后必须立即进入培养室进行培养。（10） 发酵发酵温度操纵在4245，从而为微生物代谢提供最适的温度环境，发酵时刻2.5h3h，且期间不搅拌。发酵终点判定：观看发酵乳表面的状态，只要表面呈均匀的凝固样，同时又少量乳清析出，即可初步推断接近发酵终点，再测定pH4.6时即可停止发酵。（11） 破乳、冷却 破裂凝胶体，使凝胶体的粒子直径达到0.01mm0.4mm，并使酸乳的硬度和黏度及组织状态发生变化。搅拌速度不可过快，时刻不宜过长。 冷却目的

30、是抑制乳酸菌的生长、降低酶的活性、防止产酸过度、使酸奶逐渐凝固、降低和稳定脂肪上浮和乳清析出的速度。将发酵乳迅速降温至1520。（12） 混合 将经溶解和杀菌的稳定剂、水和白砂糖辅料与发酵乳进行混合。（13） 均质 使混合料液滴微细化，提高料液黏度，抑制粒子的沉淀，并增强稳定剂的稳定效果。均质压力操纵在15MPa,均质温度为60左右。均质是为了充分将添加入混合罐中的稳定剂、水和白砂糖辅料混合均匀，从而获得质地细腻、口感良好的产品。（14） 灌装和冷藏采纳相应灌装机进行灌装后的成品置于05冷藏12h24h，进行后熟，以产生良好的风味。2.3 酸乳质量标准表2-2酸奶质量标准项目纯酸牛奶调味酸牛乳

31、、果料酸牛乳全脂部分脱脂脱脂全脂部分脱脂脱脂色泽呈均一一致的乳白色或微黄色呈均一一致的乳白色或调味乳果料应有的色泽味道和气味具有酸牛奶固有的味道和气味具有调味乳或果料乳应有的味道和气味组织状态组织细腻均匀，同意有少量乳清析出果料酸牛乳有果块或果粒脂肪3.1%1.0-2.0%0.5%2.5%0.8-1.6%0.4%蛋白质2.9%2.3%非脂乳固体8.1%6.5%酸度70T苯甲酸0.03g/kg0.23g/kg山梨酸不得检出0.23g/kg硝酸盐（NaNO3计）11mg/kg黄曲霉毒素MI0.5ug/kg大肠菌群MPN90/100ml致病菌（指肠道致病菌和致病性球菌）不得检出2.4原辅料的特性及标

32、准2.4.1 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/T 6914-1986中的规定。如表2-3表所示:表2-3原料乳的国家标准项 目指 标脂肪含量/（g/100g） 3.100 蛋白质/（g/100g） 2.950 相对密度（20/4） 1.028 酸度（以乳酸计）/% 0.162 杂质度/（mg/kg） 4.000 汞含量/（mg/kg） 0.010 三聚氰胺含量/（mg/kg） 2.500 2.4.2 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

33、种。直投式发酵剂采纳超浓缩处理，含活菌1091011个/g以上，活力极强，可直接使用，且染菌几率小，节约能耗。发酵剂可使牛乳中的乳糖转化为乳酸，并给予乳制品以良好的风味。3.4.3 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GB/T 1505-2007中的规定。如表2-4所示：3.4.4 稳定剂特性及标准那个地点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GB 1940-2005中的规定。如表2-5所示：表2-4 香精的国家标准 项 目指 标状 态粒度/m 2分布均匀，原液稳定不分层

34、砷（As）含量/（g/100g）0.0003 重金属（以pb计）/（g/100g）0.001 细菌总数（个/mL）100.0 细菌总数（个/mL）100.0大肠菌群（个/mL）30表2-5羧甲基纤维素钠（CMC）国家标准 项 目 指 标2%水溶液粘度 8001200mpas钠含量（Na） 6.58.5%pH值 6.08.5干燥减量 10.0% 氯化物1.8% 重金属（以Pb计） 0.002% 铁（Fe） 0.03% 砷（As）0.0002% 工艺计算依照工厂设计规模、产品方案，通过物料平衡计算，可确定单位时刻生产过程中要紧原辅料的需求量以及水、蒸汽、能源等流量与耗量，据此就能够计算出全年要紧物

35、料、包装材料的采购运输和仓储容量。同时通过物料衡算，还能够依照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，也是进行经济分析不可缺少的依照。3.1物料衡算为平衡每月生产的产量，幸免出现部分月停产，部分月加工任务过于繁重，结合要紧加工酸奶的品种成熟时刻情况，初步安排产品生产方案如下（注每月以30天计）：依照酸奶基础配方：3.1.1 凝固型酸奶鲜牛奶85%，蔗糖7%，稳定剂0.5%，菌种3%，水：余量。凝固型酸奶的日产量为7.5吨，因此生产凝固型酸奶的原料使用量（以最高使用量）如下：鲜牛奶：7.5吨85%=6.375吨；蔗糖：7.5吨7%=0.525吨；稳定剂：7.5吨

36、0.5%=0.0375吨；菌种：7.5吨3%=0.225吨。3.1.2搅拌型酸奶鲜牛奶85%蔗糖7%，稳定剂0.5%，菌种直投，果料5%，水：余量。菌种：脱脂奶粉12%，水：余量。搅拌型酸奶的日产量为20吨，因此生产搅拌型酸奶的原料使用量(以最高使用量)如下：鲜牛奶：20吨85%=17吨；蔗糖：20吨7%=1.4吨；稳定剂：20吨0.5%=0.1吨；菌种：直投式菌种；果料：20吨5%=1吨。3.1.3 培养菌种原料消耗量菌种日消耗量为0.25吨，因此原料使用总量如下：脱脂奶粉：0.25吨12%=0.03吨；水：适量。3.1.4各原料总消耗量依照生产产品原料产出率为96%计算:日消耗鲜牛奶24.

37、35吨或者相当于该数量原奶的全脂奶粉或者脱脂奶粉。蔗糖2.01吨，各种稳定剂总量0.143吨，各种果料总量0.96吨，直投式菌种供20吨搅拌性酸奶使用.菌种生产出来后直接进入产品，因此菌种率按99%计算的继代式菌种0.2525吨，脱脂奶粉0.0303吨。日消耗原料见表3-1：表3-1 原料日消耗表原料配方凝固型（吨）搅拌型（吨）菌种（吨)总量（吨)实际量（吨)凝固型搅拌型7.5200.2527.5鲜牛奶85%85%6.3751723.37524.35蔗糖7%7%0.5251.41.9252.01稳定剂0.50%0.50%0.03750.10.13750.143菌种3%0.2500.250.25

38、25果料0%5%00.960.961脱脂奶粉0.030.030.03033.2 能量衡算3.2.1 冰水耗量(1) 收奶系统消耗冰水量： 收奶系统每天收奶24.4吨，按照原奶温度15计，需要采纳冰水将原奶冷却到4的储存温度，冰水通常使用条件为2，升温不超过12，即14冰水回流，生奶的比热容为3.99KJ/Kg，因此收奶系统冰水日耗量计算如下：Q=MCT; Q冰水=Q生奶244003.99（154）=M冰水4.2（142）M冰水=21248.3升(2) 混料系统消耗冰水量： 每天生产牛奶按照27.5吨计算，通常混料量占总料量的1/3，因此混料系统每天有9.17吨物料需要加热和冷却，按照混料温度5

39、5计，需要采纳冷却塔水和冰水将混合物料冷却至暂存温度15，冷却塔水夏天时35，按照换热器设计2出口温差，需要用冰水冷却的温度段为37冷却至15，冰水通常使用条件为2进水，升温不超过12，即14冰水回流，混合物料的比热容按照奶的比热来计算，因此混料系统冰水日耗量计算如下： Q=MTT；Q冰水=Q混合物料91703.99（3715）=M冰水4.2（142）M冰水=15971.1升(3) 杀菌系统消耗冰水量： 每天生产凝固型酸奶按照7.5吨计算，生产搅拌型酸奶是设备出口温度为43，因此不需要使用冰水，而生产凝固型酸奶需要消耗冰水，依照设备能力不同，冰水耗量为： 20吨/小时巴氏杀菌机：25529升/

40、小时，日工作14小时； 10吨/小时巴氏杀菌机：12375升/小时，日工作16小时。(4) 菌种系统消耗冰水量： 每天生产菌种按照0.25吨计算，按照发酵温度42计，需要采纳冰水将混合物料冷却至暂存温度4，冰水通常使用条件为2进水，升温不超过12，即14冰水回流，菌种的比热按照奶的比热来计算，因此菌种系统冰水日耗量计算如下：Q=MCT； Q冰水=Q菌种奶2503.99（4220）=M冰水4.2（182）M冰水=326.6升目菌种罐加套用冰水使用量为1800升/小时（改设备冷却后回水温度将会下降至接近4）。(5) 发酵系统消耗冰水量： 每天生产搅拌型酸奶按照20吨计算，按照发酵温度42计，酸奶冷

41、却需要采纳冰水冷却至暂存温度20，冰水通常使用条件为2进水，但为保证产品质量，因此回流温度18回流，酸奶的比热容按照算奶的比热来计算，因此发酵系统冰水日消耗计算如下： Q=MCT； Q冰水=Q酸奶 200003.99（4220）=M冰水4.2（182） M冰水=26125升(6) 灌装系统消耗冰水量： 灌装系统消耗冰水要紧是屋顶灌装设备，屋顶包1、2消耗1140升/小时，每天工作10小时，屋顶包3消耗2280升/小时左右，每天工作8小时，日消耗冰水为41040升。 合计本工厂冰水消耗量约为：150567 即工厂日耗冷量为：Q冷量=1505674.2（142）=7588600KJ3.2.2 蒸汽

42、耗量（1） 混料系统消耗蒸汽量： 每天生产牛奶按照27.5吨计算，通常混料量占总量的1/3,因此混料系统每天有9.2吨物料需要加热和冷却，按照混料温度55计，需要采纳蒸汽将原奶从4升温至混料温度55，蒸汽通常使用条件为3Bar的饱和蒸汽，蒸汽潜热量为2200KJ/Kg，混合物料的比热按照奶的比热来计算，不考虑系统能量损耗，因此混料系统蒸汽日消耗计算如下：Q=MCT； Q蒸汽=Q混合物料92003.99（554）=M蒸汽2200M蒸汽=851Kg（2） 杀菌系统消耗蒸汽量： 每天预杀菌生奶为24.4吨，杀菌温度72，原奶温度4，按照设备的热回收效率90%计算，因此预杀菌巴氏杀菌机日蒸汽消耗为：

43、M蒸汽=244003.99（724）（190%）/2200=300.9Kg 即：每吨产品蒸汽耗量=12.4Kg 生产凝固型和搅拌型酸奶的杀菌温度均为95，进料温度10，按照27.5吨计算，设备热回收效率92%，酸奶巴氏杀菌机日蒸汽耗量为：M蒸汽=275003.99（9510）（192%）/2200=339.2Kg即：每吨产品蒸汽耗量=12.4Kg菌种系统消耗蒸汽量： 每天生产菌种按照0.25吨计算，进料温度10，按照275吨计算，设备热回收效率92%，菌种系统日消耗量为：M蒸汽=2503.99（9510）（192%）/2200=3.1kg发酵系统日蒸汽耗量：每天生产凝固型酸奶按照7.5吨计算，

44、按照发酵温度42计，酸奶加热至灌装温度43，需要采纳蒸汽加热热水，热水加热酸奶，能量传递效率98%，因此发酵系统蒸汽日消耗计算如下：M蒸汽=75003.99（4310）/2200/98%=458kgCIP系统蒸汽消耗量： 每天清洗需要加热清洗介质，依照清洗管式换热器的设计数据，各清洗压力线峰值蒸汽消耗量为723kg/小时，6Bar，饱和蒸汽。由于总共8条压力线，然而差不多上可不能同时消耗蒸汽，因此能够按照70%，进行计算，即平均消耗蒸汽4050kg蒸汽。其它电力、压缩空气等耗量： 电耗和压缩空气的耗量与设备的生产能力有关，将设备清单的消耗量累计，即可得到能源的消耗，由于工厂可不能所有设备同时运

45、转，因此依照经验以该数据总量的70%对其进行计算。 3.3 设备平衡计算3.3.1发酵罐容积及罐数（1)发酵罐容积及罐数 发酵罐单只容积V发取为60m，（装液系数为75%）（2）发酵罐数目A.单罐单批生产100%酸奶的量V=V发装液系数糖浓度转化率总回率（1染菌率） =6075%（10%70%111%）93%（75%80%）（10） =1.95吨（注：由于染菌的可能性专门小能够忽略，因此染菌率取为0）B.每年生产100%酸奶的量年产80%的酸奶为10000吨，则纯奶量为：1000080%=12500吨C.所需发酵罐数N发=年产纯酸奶量（年工作日单罐单批生产纯酸奶量发酵周期） =12500（30

46、01.956)=5.346个(3)富裕系数=（65.34）5.34100%=12.4% 因为清洗，周期使用，即要取18个容积为60m发酵罐3.3.2 种子罐容积及罐数（1）单批种子液用量（按发酵液量的10%接种） V单=（453）6075%10%=67.5m(2) 总容积 V总=单批种子液用量种子罐装液系数 =67.575% =90m(3) 单罐容积 种子罐单只容积V种取为6m（装液系数为75%）(4) 数量(种子培养周期为30小时） N种=种子液用量75%（种子罐单罐容积装液系数24培养周期） =9075%(1075%2430)=11.2512个(5) 富裕系数=（1211.25）11.25

47、100%=6.7% 即：取12个容积为10m的种子罐3.2.3.3 其他设备的选取采纳处理能力为5000L/h的板式换热器，牛乳密度为1020kg/m，比热容3.95kJ/kg），局部总传热系数K取值5000W/(）。通过热交换使冷乳从5预热到70，则：Q=KS(Tt)=KSt,S=Q/Ktm=VCpt/Ktm =50003.95102065/(500019.51000) =13.43故选择型号为BP0.25-0.5-16-NS-11B3,传热面积为16。设备的选型4.1设备选型的原则要求物料计确实是设备选型的依据，而设备选型则要符合工艺的要求。设备选型应依照每一种品种单位时刻产量的物料衡算情

48、况和设备生产能力来确实设备所需要的台数。选择设备时要注意四点： （1）依照每一品种单位时刻(h或min)产量的物料平衡情况和设备生产能力来确定所 需设备的台数。 （2）几个生产中的关键设备，除按实际生产能力所需台数的设备外，还应考虑备用设备。 （3）以便后道工序的生产能力要略大于前道，不至于生产能力不够，导致物料积 压。 （4）选择设备应考虑下列原则：1满足工艺要求，保证产品的质量和产量。2 应选用较先进，机械化程度较高的设备。3运行费用低，水电汽消耗少。4操作清洗方便，耐用易维修，备品配件供应可靠，减轻工人劳动强度，实施机械化和自动化方便。5结构紧凑，尽量采纳通过实践考验证明确实性能优良的设

49、备。6考虑生产波动与设备平衡，留有一定余量。7考虑设备故障及检修的备用。4.2 设备规格型号4.2.1 发酵罐设计发酵罐设计计算发酵罐的选型 选18个60m的发酵罐。要紧尺寸的计算 按60m的发酵罐计算封头拆边不计，以方便计算则 V全=V筒+2V封=0.785D2DD=60mH=2D;解方程得：1.57D0.26D60D=3.2 取3m H=2D=6圆柱部分容积V1=0.785326=42.39m上下封头体积 V2=V3=3.53m总容积V全=V1+V2+V3=42.39+3.53+3.53=49.45m取=70%实际装液量为：49.4570%=33.2m3冷却面积的计算 对60m的发酵罐，每

50、罐的实际装液量为： 49.4570%=33.2m4设备结构的工艺设计空气分布器：关于好气发酵罐，分布器要紧有两种形式，即多孔式和单管式。对通风量较小的设备，应加环形或直管型空气分布器；而对通气量大的发酵罐，则使用单管通风由于进风速度快，又有涡轮板阻挡，叶轮打碎，溶氧是没有问题的。本罐使用单管进风。挡板：挡板的作用是加强搅拌强度，促进液体上下翻动和操纵流型，防止产生涡旋而降低混合与溶氧效果。密封方式：随着技术的进步，机械密封已在生物工程行业普遍采纳，本罐采纳双面机械密封方式，处理轴与罐的动静问题。冷却管布置：关于容积小于5m的发酵罐，为了便于清洗，多使用夹套冷却装置。随着发酵罐容量的增加，比表面

51、积变小，夹套形成的冷却面积以无法满足生产要求，因此使用管式冷却装置，蛇管应易沉积污垢且不易清洗而不采纳；列管式冷却装置尽管冷却效果好，但耗水量多；因此广泛使用的是竖直蛇管冷却装置。5设备材料的选择 发酵设备材质的选择，优先考虑的是满足工艺的要求，其次是经济性。6发酵罐壁厚的计算确定发酵罐的壁厚S S=C式中 P设计压力，取最高工作压力的1.05倍，现P=0.4MPa D发酵罐内径D=300cm Q235钢的应用应力，=127MPa 焊接缝隙，=0.7 C壁厚附加量（cm) C=C1+C2+C3式中 C1钢板负偏差，现取C1=0.8mm C2为腐蚀余量，现取C2=2mm C3加工减薄量，现取C3

52、=0 C=0.8+2+0=2.8mm=0.28cm S=0.28=0.96（cm)选用10mm厚Q235钢板制作。封头壁厚计算：标准椭圆封头的厚度计算公式如下 S=C式中 P=0.4MPa D=600cm 127MPa C=0.08+0.2+0.1=0.38(cm) =0.7 S=0.38=1.1(cm)依照钢材规格选用12mm厚Q235钢7接管设计接管的长度h设计：各接管的长度h依照直径大小和有无保温层，一般取100200mm。接管直径的确定： 按排料管计算：该罐实际装液量33.2m，设2h之内排空，则物料体积流量 Q=0.0046m/s 发酵醪流速取v=1m/s；则排料管截面积为F F=0

53、.0046 F=0.785d管径： d=0.08m 取无缝管2457mm,231mm221mm,认为合适。 按通风管计算，压缩空气在0.4MPa下，支管气速为2025m/s。现通风比0.8vvm，为常温下20，0.1MPa下的情况，要折算0.4MPa，30状态。风量Q1取最大值，Q1=33.20.18=5.98m/mim=0.1m/s）利用气态方程式计算工作状态下的风量Qf Qf=0.1=0.004取风速v=25m/s，则风管截面积F为 F=0.004 F=0.785d则气管直径d为： d=0.07m因通风管也是排料管，故取两者的大值。取2457mm无缝钢管，可满足工艺要求。排料时刻复核：物流

54、量Q=0.0046m/s。物料流速v=1m/s；管道截面积A=0.7850.2312=0.042，在相同的流速下，流过物料因管径较原来计算结果大，则相应流速比为： P=0.11倍排料时刻为：t=20.11=0.22h8支座选择 生物工程工厂设备常用支座分为卧式支座和立式支座。其中卧式支座又分为支腿，圈型支座，鞍型支座三种。立式支座也分为三种即悬挂支座，支承式支座和群式支座。关于100m以上的发酵罐，由于设备总质量较大，应选用群式支座。本设计选用群式支座。种子罐种子罐选型选12个6m的种子罐。（2）要紧尺寸的计算 按6m的种子罐计算封头拆边不计，以方便计算则 V全=V筒+2V封=0.785D2D

55、D=6mH=2D;解方程得：1.57D0.26D6D= 1.5m H=2D=3圆柱部分容积V1=0.7851.523=4.2m上下封头体积 V2=V3=0.44m总容积V全=V1+V2+V3=5.08m取=70%实际装液量为：5.0870%=3.6m3冷却面积的计算 对6m的种子罐，每罐的实际装液量为： 5.0870%=3.6m 4搅拌器设计选用六弯叶涡轮搅拌器该搅拌器的各部尺寸与罐径D有一定比例关系；搅拌器叶径Di=0.5m;叶宽B=0.2Di=0.1m;弧长l=0.375Di=0.12m;底距C=0.5m;盘径di=0.75Di=0.38m;叶弦长L=0.25Di=0.0.13m;叶距Y=

56、D=1.5m;弯叶板厚=14mm;种子罐的搅拌转速为180rpm.8种子罐壁厚的计算确定种子罐的壁厚S S=C式中 P设计压力，取最高工作压力的1.05倍，现P=0.4MPa D发酵罐内径D=150cm Q235钢的应用应力，=127MPa 焊接缝隙，=0.7 C壁厚附加量（cm) C=C1+C2+C3式中 C1钢板负偏差，现取C1=0.8mm C2为腐蚀余量，现取C2=2mm C3加工减薄量，现取C3=0 C=0.8+2+0=2.8mm=0.28cm S=0.28=0.62（cm)选用8mm厚Q235钢板制作。封头壁厚计算：标准椭圆封头的厚度计算公式如下 S=C式中 P=0.4MPa D=1

57、50cm 127MPa C=0.08+0.2+0.1=0.38(cm) =0.7 S=0.38=0.72(cm)依照钢材规格选用8mm厚Q235钢依照以上每条生产线设备一览表见表4-1. 表4-1 设备规格型号设备型号数量配料罐 RHLR01-5000 4板式换热器BR0.25-0.5-16-NS-11B3 2发酵罐RZGZ01-200B 4发酵剂罐RZGZ03-300 2搅拌罐HL-JBG-100 2无菌罐RZGZ01-2B 2贮奶缸DHL-L 2奶泵BAW150 12均质机HOMG-Q5000-P25 2巴氏杀菌机JYB-LS 2净乳机RPDH211 1灌装机DY-气动六孔包 2打码机VC

58、-280 2车间布置设计与管道布局设计5.1 车间布局设计5.1.1 厂房的整体布置 厂房的整体布置要紧依照生产规模、生产特点、厂区面积以及厂区地形、地质等条件而定。一般采纳集中式或分离式。集中式是指将车间各工段及辅助房间集中合并在一个厂房内。本设计发酵工厂生产规模较大,车间各工段联系频繁,厂区面积较大,厂区地势较平坦,且符合建筑防火规范及工业企业卫生标准,综合考虑,采纳集中式。本设计的发酵工厂采纳一条生产线,全厂一个发酵车间。厂房整体布置的一个重要问题是设备露天化问题。本设计发酵罐为通风发酵罐,对无菌要求专门严格,布置在室内。供电、供水等辅助设施布置在车间外,以方便治理。门位置设计：为了正确

59、地组织人流、车间运输和设备进出以及保证车间的安全疏散,在厂房设计中要布置好出入口。厂房的安全出入口一般不能少于两个。窗位置设计：窗是用于室内采光和通风的要紧构件之一。工业厂房常用钢窗。本设计依照需要,采纳宽1400、1600、2000,高1800、2400等组合规格。5.1.2 厂房的立面布置发酵工厂建筑物按厂房的层数分类,可分为单层厂房、多层厂房和层次混合的厂房三类,要紧由生产工艺特点和工艺设备布置要求所决定,同时也要满足建筑上采光、通风等各方面的要求。本设计中厂房的立面布置依照以上各方面要求设计为单层,其特点是便于水平方向组织生产工艺流程。单层厂房的剖面高度：厂房的剖面空间高度尺寸及标高,

60、要紧是指厂房的地面标高、柱顶处的标高等。厂房高度取决于设备的高低,安装的位置,检修要求及安全卫生等条件。厂房的地面标高,本设计选用室内地面高于室外地面150,如此能够防止雨水流入车间。假如室内地面过高,则不但增加土方工作量,而且造成车间内外地面运输的困难。5.1.3 厂房的平面布置 厂房的平面布置形式,需按生产车间的组成和工艺要求以及建筑本身的可能性和合理性综合考虑。厂房的平面设计,同样应力求简单,为设备布置的可变性、灵活性和建筑的定型化制造有利条件。 本发酵工厂厂房外形设计为长方形。长方形便于总平面图的布置,节约用地,有利于设备排列,缩短管线,便于安排进出口和交通,有较多可供自然采光和通风的