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安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）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、特殊的风味、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。通常根据酸乳成品的组织状态来进行分类，具体可分为凝固型酸乳（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动状态）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。⑴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。⑵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。⑶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。⑷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。⑸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。⑹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。⑺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。本设计主要是年产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，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、工厂总平面布置图各一张，经济核算及效益分析。江伟君：年产1万吨酸乳发酵工厂设计2第1章绪论1.1目的与意义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。1.2国内外酸奶产品发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。随着我国经济的发展，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年开始进入了高速增长阶段，直到2008年都保持两位数的增长。尤其，在2005年到2007年可谓黄金发展时期，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，不少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发展，勉强与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，市场发展前景广大。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，其中乳酸菌奶饮品还不到5％。但是发展速度非常快。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%，在这非同寻常的时期给中国乳业的发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：满足主要产品产量的要求；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。根据以上原则及依据，设计出年产1万吨酸乳发酵安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）3工厂设计产品方案。1.4酸奶的主要消费群体据调查数据显示，酸奶的主要消费群体有三类：儿童，青少年，中、青年女性。而酸奶产品的购买群是青少年和青、中年女性，他们有共同的目的：①对自身健康的需求，包括肠道调理、促进消化、调节免疫、营养成分吸收。因此，消费群体对酸奶的消费是功能型的。②酸奶的休闲性质也是酸奶消费的重要原因，消费者对酸奶解渴功能的认同度很低。③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。④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。⑤三种人群对活性乳酸菌的认知度很低，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别。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。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。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。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。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。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。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，抑制肿瘤细胞，从而起到抗癌作用。江伟君：年产1万吨酸乳发酵工厂设计4第2章酸乳的工艺流程2.1搅拌型酸乳生产工艺酸乳就是乳与乳制品(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8.5%。原料奶的酸度应在18°T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，对发酵也会有较大影响，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影响。为准确、快速检测抗菌素的含量，为酸乳生产提供合格原料，拟采用美国生产的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净化安徽工程大学机电学院毕业设计（论文）5原料乳验收后必须净化。利用特别设计的离心机，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，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GB2746—1999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40～50℃，水和时间1h.混料完毕后径直等待杀菌时间应不超过45min。脂肪含量标准化：鲜奶中脂肪含量比较高，为了避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。可以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，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。预热预热一方面可以杀菌，而且由于适当加热，可以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，并赋予成品以适当的黏度。同时