发酵工程毕业论文

1 绪论

1．1 概述

发酵乳制品是指以乳类为主的原料, 经乳酸菌和其他有益菌发酵后加工而成的产品。发酵乳经过发酵，含有乳糖、半乳糖、蛋白质、脂类、乳酸、葡萄糖、芳香物质、呈味成分、SOD、细胞壁外多糖、维生素、活性钙、镁、磷、活性酶、有机酸、乳酸菌增值因子及乳酸菌，这些物质对维持肠道菌群正常平衡，促进人体健康具有重要作用。

发酵乳制品的历史悠久, 约公元前4000 年, 从人类开始饮用牛乳时就有了发酵乳。古老的方法是自然发酵。据记载，公元前200年，印度、埃及和古希腊人等已掌握了发酵乳的手工制作方法；1008年德国开始建厂生产酸奶。在20世纪初,俄国诺贝尔奖获得者梅契尼柯夫通过调查发现保加利亚100 岁以上老人的健康长寿与日常饮用发酵乳有密切关系,从而使发酵乳在世界范围内被人们所重视。探讨其奥秘发现，发酵乳中乳酸菌在人体肠道内能抑制腐败细菌，因而具有延缓人体衰老的功能，提出经常饮用酸奶可以长寿的“酸奶长寿说”，指出了发酵乳的医疗效果。随着人们生活水平的逐步提高, 保健观念的更新, 发酵乳制品以其特有的营养及保健功能, 深受大众欢迎, 其产业发展十分迅速。据美国保健食品专家预测, 未来新兴的健康食品将是添加物为乳酸菌或其他有益菌的乳品。

随着人们生活水平提高，温饱问题解决了，如何从营养角度来提高健康水平已成为群众和各级政府十分关注的问题。牛奶是一种营养丰富的理想食品，富含人体生长发育所必需的各种氨基酸，也是人体钙的最好来源，所以，世界各国都非常重视奶的问题。国务院批准试行的《当前国家鼓励发展的产业、产品和技术目录》将奶业列入其中，发展奶业符合国家的产业政策。

改革开放以来，我国人民的营养情况有了较大改善，但全国奶类的消费仍大大低于世界平均水平。2000年人均占有奶量全国为7.40kg，而当年奶类的世界人均占有量为93kg，发达国家大都超过200kg，一些发展中国家也达到60kg左右。我国人均占有奶类仅为世界平均占有量的8.0%，为发展中国家人均占有量的12.3%。可见，振兴我国奶业，是提高人民健康水平的迫切需要。

根据我国奶业战备发展规划的要求，至2000年，我国人均占有奶量8kg，到20世纪中叶的2030年，人均占有奶量达到25kg。随着改革开放和市场经济的发展，我国奶业在近20年来已经奠定一定的基础，并且积累了比较丰富的经验。奶业生产、加工、销售一体化经营与集团化运营的开展将为逐步实现奶业现代化创造有利的条件。

“一杯牛奶强壮一个民族”。作为“后起之秀”的发酵型乳酸菌奶饮品正成为国际乳制品发展的新趋势，也有望成为消费者日常的健康饮品。生产工艺和技术远高于普通奶制品的发酵型乳酸菌奶饮料，将成为人们提高生活质量的重要饮品。发酵乳产品有着广阔的发展前景必将成为乳制品行业新的增长亮点。

1．2 发酵乳的营养价值及保健作用

牛奶经过发酵，大部分乳糖被降解成葡萄糖和半乳糖，更适于有乳糖不耐症的消费者。例如：人们饮用发酵型乳酸菌奶饮品，可以防止腹泻，增强对牛奶中营养的吸收，从而改善乳糖不耐受功能。通过发酵乳制品可扩大体内乳酸菌等有益菌的增殖, 抑制有害菌的繁殖, 从而促进人体健康。大量的研究表明, 发酵乳制品具有诸多的保健功能, 如整肠作用、促进消化吸收、抗菌作用、降低胆固醇、提高免疫力等保健作用。

2 设计总论

2．1 设计依据、原则、范围

2．1．1 设计依据

本设计依据河北科技大学生物科学与工程学院食品教研室下达的《设计任务书》而进行设计的。

2．1．2 设计原则

本设计以我国目前的乳品行业发展状况为基点，贯彻国家发展食品工业的各项条

例，从节省能源，生产向机械化、自动连续化、大型化方向发展。尽量做到因地置宜，力求技术上的可行性和经济上的合理性。尽可能地采用新工艺、新设备、新技术，并节约设备投资，在保证产品质量的前提下，尽可能减少原辅料的消耗，充分考虑工人工作和生活条件，美化环境，搞好生活设施建设，对各方面进行综合考虑，使设计准确合理。

2．1．3 设计范围

本设计主要是年产10万t发酵乳制品车间的工艺设计，为“模拟型”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、工厂总平面布置图和工厂主要车间剖面图各一张，经济核算。

2．2厂址选择

2．2．1 厂址

本设计厂址选择在河北省石家庄市西郊。

2.2.2厂址选择原则

一个乳品工厂的建设,与当地资源,交通运输,农业发展都有密切关系。乳品工厂的厂址选择得当与否,不仅影响其收益利润，还直接影响工农关系,城乡关系,有时甚至还影响基建进度。工厂建设的投资费用及建成投产后的生产条件和经济效果,产品质量和卫生条件,职工的劳动环境等,也都与厂址有着密切的关系,所以选择厂址时要必须认真仔细和慎重,厂址选择应在当地建委或城建规划部门的统筹安排下,由建设

单位负责组织力量进行,必要时可委托工程咨询公司或设计部门一起进行。

选择厂址必须严格遵循党和国家的基本建设方针,政策,服从全国的工业布局,在这个前提下选取厂址一般要考虑以下几个方面:

（1）奶源:必须在奶源充足的地方建厂,选择厂址时应做奶源调查,既要查清这一地区目前所有成年母牛,育成牛,牛犊的数量,产奶量以及三年内的牛头数和奶产量的发展规划数,小型乳品厂收奶半径常为30km-35km,大中型工厂可建收奶站,收奶半径可放宽至60km-70km.

（2）水源和排水:必须有充足的水源,且水质要求必须符合饮用水的标准,地形,地势应使排水通畅,确保厂区卫生条件,排放的废水.应符合环保法,不得危害农副业

生产.

（3）占地面积:厂址应少占耕地,不占良田,少拆或不拆迁民房,不破坏农业灌溉网,不与农业争水源,厂区所占面积以满足生产需要并适应考虑发展余地即可应以节

约用地为原则。

（4）地势与地质:地势应基本平坦,如为坡地,则厂区按不同标高建造,以尽量减少石方工程量,厂区标高应高出通常最高洪水位,厂址不应选在矿山或下沉淤泥和泥

沙地区,厂址应有一定的抵耐力,在地震区建厂要考虑相应的抗震措施。

（5）动力:厂址应选择接近供电线路及燃料供应方便的地方。

（6）劳动力:乳品厂生产有淡季,旺季,厂址宜靠近居民集中点以便劳动力的调节。

（7）交通运输:乳品厂运输量较大,厂址应便利于运输条件。

（8）周围环境:应了解厂址所在地区的近期,远期发展规划,确保厂区周围有良好的卫生环境,厂区周围不得有有害气体,放射性物质,粉尘和其它扩散性污染源,厂址

不应选择在受污染河流的下游或传染病医院的近旁。

（9）协作条件:厂址所在地应尽可能具有良好的协作条件,能协助解决包装材料的加工,设备维修,运输以及技术标准等各项工作。

（10）其它:厂址选择应征得城建,卫生防疫,环境,消防等有关部门的同意。

2.2.3厂址选择

厂址选择在石家庄市西郊,有利于产品运输和销售。通过市场调查，果乳在该市场销售厂家少，消费者有较强购买需求，市场前景较好。且奶源丰富，拟定收奶半径为40-45公里,并根据采奶具体情况进行调整，采用地下水,水质符合国家卫生标准,而且厂址有利于排水。占地良田很少,占地面积约为6000平方米,该地区为平原,地势平坦,地质由一定的耐压力,地震危害不大。交通及动力供应、燃料供应便利，临近津京唐，有较好的地理优势，周围卫生环境良好。

2.2.4厂址特点

本市地区除矿区为山地外,其余部分为平原,地势由西向东逐渐降低,海拔一般

在60-100米.本市属温带大陆性季风气候,冬季寒冷干燥,夏季炎热多雨,春秋温和,年平均温度为12.9度,极端最低温度为-26.5度,极端最高温度为42.7度,冬季多西北风,夏季多东南风,地震烈度为6度,震级为4级。

3 原辅材料及产品的标准

3．1 原辅料的特性及标准

3．1．1 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 6914-2010中的规定。如表1所示：

表1原料乳的国家标准

项目指标

脂肪含量/% ≥ 3.10

相对密度（20℃/4℃）≥ 1.028

酸度（以乳酸计）/% ≤ 0.162

杂质度/（mg/kg）≤ 4

汞含量/（mg/kg）≤ 0.01

三聚氰胺含量/（mg/kg）≤ 2.5

六六六,DDT/（mg/kg）≤ 0.02

3．1．2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种。直投式发酵剂采用超浓缩处理，含活菌109～1011个/g以上，活力极强，可直接使用，且染菌几率小，节省能耗。发酵剂可使牛乳中的乳糖转化为乳酸，并赋予乳制品以良好的风味。3．1．3 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中的规定。如表2所示：

表2香精的国家标准

项目指标状态

粒度/μm ≤2 分布均匀，原液稳定性不分层

砷（As）含量/% ≤0.0003

重金属（以pb计）≤0.001

细菌总数（个/mL）≤100.0

大肠菌群（个/mL）≤30

3．1．4稳定剂特性及标准

这里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3所示：

表3 羧甲基纤维素钠（CMC）国家标准

项目 FH6指标

2%水溶液粘度，mpa·s ≥ 800～1200

钠含量（Na）/% ≥ 6.5～8.5

pH值 6.0～8.5

干燥减量/% ≤ 10.0

氯化物（以Cl-计）/% ≤ 1.8

重金属（以pb计）/% ≤ 0.002

铁（Fe）/% ≤ 0.03

砷（As）/% ≤ 0.0002

注：FH

为高粘度。

3．1．5 白砂糖特性及标准

白砂糖是食糖中质量最好的一种。其颗粒为结晶状，均匀，颜色洁白，甜味纯正。

白砂糖应符合国家标准GB 317-2006中的规定。如表4所示：

表4 白砂糖国家标准

项目指标

蔗糖分（%）≥ 99.65

还原糖分（%）≤ 0.15

灰分（%）≤ 0.10

水分（%）≤ 0.07

色值（St°）≤ 2.00

其他不溶于水的杂质（mg/kg）≤ 60

3.2 产品的标准

3.2.1 酸乳

酸乳应符合国家标准GB 2746中的规定。如（1）、表5、表6所示：

（1）感官指标：呈乳白色或稍带淡黄色，具有清香纯净的乳酸味，凝块稠密结实均匀，无气泡，允许少量乳清析出。

（2）表5 理化指标

项目指标

脂肪（%）≥ 3.10

酸度（以乳酸计）（%） 0.63～0.99

汞（mg/kg，以Hg计）≤ 0.01 （3）表6 细菌指标

项目指标

大肠菌群（个/mL）≤90

致病菌（系指肠道致病菌及致病性球菌）不得检出

3.2.1 乳酸菌饮料

乳酸菌饮料应符合国家标准GB 2746中的规定。

（1）表7 理化指标

项目指标

蛋白质/% ≥ 0.7

总固体量/% ≥ 11

总糖（以蔗糖计）量/ % ≥ 10

酸度/°T 40～90

砷（以As计）量/（mg/kg）≤ 0.5

铅（以pb计）量/（mg/kg）≤ 1.0

铜（以Cu计）量/（mg/kg）≤ 5.0

脲酶试验阴性

（2）表8 微生物指标