食品工艺学课程设计

食品工艺学课程设计任务书1.1设计题目7 T/班巴氏杀菌奶车间工艺流程设计1.2操作条件(1) 生产规模：7 T/班巴氏杀菌奶。(2) 原料情况：采用国家标准规定全脂乳，巴氏杀菌乳的脂肪含量为N3.1%。(3) 产品质量指标：质量应符合国家标准。1.3设计任务(1) 工艺设计计算包括物料衡算、热量衡算和设备选型。(注明公式及数据来源)(2) 绘制工艺流程图绘制生产工艺流程图一张(2号图纸)；CAD绘制。(3) 编写设计说明书设计说明书的撰写应符合规范与要求。1.4参考文献：1 赵晋府.食品工艺学M.中国轻工业出版社,2006.52 陈志.乳品加工技术M.化学工业出版社,20063 金世琳.乳与乳制品生产M.北京出版社,19774 金世琳.乳品工业手册M.北京轻工业出版社,19875 张凤宇.最新乳制品生产工艺与设备运行检修手册M.中国轻工业出版社,20046 张和平，张列兵.现代乳品工业手册M.中国轻工业出版社,20057 曾寿瀛.现代乳及乳制品M.中国农业出版社,20038 姜竹茂.酸奶科学与技术M.中国农业出版社,2003食品科学与工程2015年5月摘要本设计根据日产7吨巴氏杀菌奶任务进行工艺设计。巴氏杀菌奶是由巴氏杀菌法处理的优 质鲜奶，可以很大程度的保留了牛乳的营养和原乳的风味，符合我们追求的营养和新鲜以及天 然食品的概念。以优质牛奶为原料，采用巴氏杀菌法生产，全程冷链配送的巴氏杀菌奶和低温 保藏具有广泛的社会需求和市场前景。本设计根据课程设计任务书要求，进行查阅资料，咨询 相关人士。对项目进行了产品方案及工艺论证、工艺操作要点、生乳验收和国家标准、物料衡 算、热量衡算和设备选型等设计。关键词：巴氏杀菌、鲜乳、工艺、物料、热量、设备绪论1.1巴氏奶介绍根据杀菌方式不同，液态乳制品可分为两大类，一类是巴氏奶，采用巴氏杀菌法杀菌，保 质期短；另一类是常温奶，采用超高温杀菌，保质期比较长。巴氏奶又称为消毒奶、市乳，是用巴氏消毒法处理的鲜牛奶。巴氏奶以生乳为原料，经过检验验收、预处理、标准化、均质、巴氏杀菌、冷却、灌装而 成。巴氏杀菌的温度控制在7285C/1520s高温短时杀菌法，在杀灭牛奶中的有害菌群的同 时完好地保存了营养物质和纯正口感。巴氏奶保质期较短，在正常保存条件下，一般只有七天左右。巴氏奶需要在4C左右的环 境中存放，因此对运输、销售、储存的各个环节要求比较高。任何的一个环节的疏漏都会导致 细菌的重生和牛奶的变质，特别南方夏季时，天气较热，需要特别的注意。巴氏奶的包装有屋顶包，也叫新鲜屋，是一种纸塑复合包装，外型有点象小房子，里面装 的巴氏消毒奶，主要在零售渠道售卖，需要冷藏在冷柜中，冷藏温度一般为46C。另外两种 是巴氏塑料袋和玻璃瓶装，这是两种比较经济的巴氏奶包装，因为塑料袋的成本相对较低，而 玻璃瓶可以循环使用。跟屋顶包一样，这种包装的牛奶也一定要注意冷藏，而且保质期更短， 一般为2-3天。这两种包装主要走传统的牛奶渠道送奶上门，需要建议消费者尽快食用或加倍 注意冷藏。1.2巴氏奶的营养价值牛乳是一种对人类的营养需求极有价值的物质，它能提供较大量的五大营养素。巴氏杀菌乳中营养素的平均值分布见表1.1表1.1巴氏杀菌乳提供的营养素（平均值）营养素乳中含量/L营养素乳中含量/L蛋白质34.0g维生素D0.30mg脂肪39.1g维生素B10.40mg碳水化合物49.4g维生素b21.6mg钙1.2g烟酸9.3mg铁1.1mg维生素C10.4mg维生素A（相当含量的视黄素）417mg按照人类所需的营养，乳中最有价值的成分是蛋白质，乳蛋白提供的氨基酸相当平衡，在 评价食物蛋白质量时，酪蛋白通常被作为参照蛋白质来对照。和常温相比，巴氏奶杀菌温度温和，不但能达到消毒的目的，而且对牛奶中营养物质的破 坏更少及几乎不影响其风味，最大的保存了牛奶的营养物质和风味。巴氏奶生产时，采用巴氏 消毒法，将鲜奶经过一系列的前期处理，然后加热到7285C，在适宜的时间内对牛奶进行杀 菌处理。1.3巴氏奶的前景在以前，由于国内食品销售渠道冷链建设落后以及家庭制冷设备普及度不高，导致巴氏奶 保质期短，购买不方便，所以巴氏奶销量增长较小，销售范围也仅限于大中城市。由于高温灭 菌技术的应用，常温奶无需冷链、保质期长、配送距离长，满足了那时消费者对方便性的需求， 更是满足了小城市和农村地区潜在消费需求。现在，巴氏奶的优势与宣传以得大多消费者的心。而且在国家全国学生营养日中就有个营 养学专家呼吁的学生饮用奶。然而就现在而说巴氏奶无疑是最合适的选择。而且现在随着城市 群的成立，交通更便利，市场更广阔，不在是本市的市场而是整个城市群的市场，可以潜力市 场巨大，是发展强大，逐步取缔常温奶的时代。以全球的范围来看，巴氏奶仍是主流，全球有90%的国家以巴氏奶为主，在奶业发达的国 家巴氏奶更是占有绝对的优势，市场份额高达80%以上。而我国现在只是大约占有30%，远远 没有达到饱和，仍有巨大的发展空间。而且做大做强更是顺应主流的发展。2.工艺流程2.1巴氏奶工艺流程验收e冷藏贮存净乳预热标准化均质冷却暂存灌装检验|装箱冷藏分销巴氏杀菌2.2工艺操作要点生乳验收：生乳的质量直接决定了最终产品的质量。巴氏奶采用低温杀菌，对生乳的要求 更为严格。在生乳验收中必须严格把关，生乳的标准必须符合GB 19301-2010。为了提高产品 竞争力，我们可以适当的提高自己的标准，打好质量信誉。净乳：采用最常用的离心净乳法，预处理用碟式离心机。净乳时的乳温控制在3040C， 还要注意防止泡沫的产生。净乳可以去除乳中的机械杂质并减少微生物数量。离心净乳还能分 离牛奶中的脂肪。冷藏：经过离心机处理后的牛奶采用直冷式储奶罐储藏。储存罐温度控制在4C。直冷式 储奶罐起到冷藏的作用。主要用于当原料乳供应不稳定时，为了稳定生产而设计冷藏贮存，。预热：在本设计中，巴氏奶生产采用先预热再标准化的方式，预热用板式换热器加热。在 6065C牛奶中脂肪处于溶融状态，预热能增加稀奶油的溶解度，使脂肪球膜软化以利于提高 均质效果。预热温度为60C。标准化：我国的生乳脂肪含量大多在2.9%3.9%，甚至还有部分更低或更高，为平衡脂 肪含量，在生产中采用了脂肪的标准化生产，就是将乳脂先分离出来后，在重新按一定的标准 重新混合，使生产出的奶的脂肪含量能保持在一个平衡的水准。脂肪含量可以通过添加稀奶油 或脱脂乳调整。为了保证连续生产，流水线持续活力，降低能耗，在标准化机种连续进行。标 准化后的牛奶暂存于储奶罐，为后面的均质、杀菌做准备。如果非连续进行，标准化需在贮乳 罐中进行，采用十字交叉法计算。均质：均质是提高产品质量的关键步骤之一。均质机类型较多，本设计选用高压均质机， 均质温度60C，均质压力18Mpa。均质是对脂肪球进行适当的机械处理，使它们呈更小的微粒 均匀一致地分散在乳中。可以使牛奶风味良好、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。巴氏杀菌：巴氏杀菌是巴氏奶生产中的关键步骤之一，巴氏杀菌的效果不但关系到是否达 到杀菌的目的，而且对牛奶的风味影响比较大，因此巴氏杀菌一定控制好杀菌时间和温度。本 设计采用板式换热器进行杀菌处理，杀菌温度75C，时间15s。巴氏杀菌可以杀死致病菌，保 证食品卫生，保护消费者的健康；破坏影响产品的风味和贮存期的其他成分和微生物。冷却：杀菌后的牛奶应尽快降温4C。用板式换热器杀菌处理过程中，可以用冷却区对杀 菌后的牛奶进行降温。在杀菌机和灌装机之间设置一个暂储罐，可以起到缓冲作用。暂储罐可 以平衡灭菌机及包装机生产能力的差异，并保证在灭菌机或包装机中间停车时不致产生相互影 响。为了避免再次被细菌污染，储罐的进出管道、阀以及与乳直接接触的任何部位都要处于无 菌状态。灌装：灌装的目的是为了便于分送、销售。灌装采用无菌灌装机，可以使牛奶在包装完成 之前都处于一个无菌状态。本设计中产品类型包括玻璃瓶装巴氏奶和屋顶包装巴氏奶。在灌装 中，两种产品采用不同的灌装方式。玻璃瓶装采用全自动灌装、封口一体机灌装，屋顶包装采 用半自动屋顶盒灌装机灌装。检验:经过灌装后的产品应该进行外观检查，如有灌装异常不得装箱。并且每个批次产品应 该进行抽检，如有不合格整个批次产品不得出厂。装箱:为了方便运输，经过罐装的巴氏奶应该进行装箱。玻璃瓶装巴氏奶的外包装采用循环 利用的640X512X110 mm的塑料周转箱，规格为80瓶/箱。屋顶盒装巴氏奶的外包装采用 BS-2.2单瓦楞纸箱，规格为50盒/箱。巴氏塑料袋也是，规格为20袋每箱。冷藏分销：装箱后的成品应该及时的送入冷库作销售前的暂存或冷库车。冷库温度控制在 46C。冷藏销售，贮藏期为1周左右。生乳的国家标准生乳从符合国家有关要求的健康奶畜乳房中挤出的无任何成分改变的常乳，产犊后七天的初乳、 应用抗生素期间和休药期间的乳汁、变质乳不应用坐生乳。感官要求：应符合表1的规定。表1感觉要求项要求检验方法目色呈乳白色或微黄色取适量试样置于50mL烧杯中，在自然泽光下观察色泽和组织状态。闻其气味，用温滋具有乳固有的香味，开水漱口，品尝滋味味、气无异味味组呈均匀一致液体，无织状态凝块、无沉淀、无正常视力可见异物理化指标：应符合表2的规定。项目指标检验方法冰点 ab/ (C)-0.500-0.560GB 5413.38相对密度/ ( 20 C/4C)N1.027GB 5413.33蛋白质/ (g/100g)N2.8GB 5009.5脂肪/ (g/100g)N3.1GB 5413.3杂质度/ (mg/kg)W4.0GB 5413.30非脂乳固体/(g/100g)N8.1GB 5412.39酸度牛乳12 18GB 5413.34a挤出3h后检测b仅适用于荷斯坦奶 牛污染物限量：GB 2762的规定。真菌毒素限量：应符合GB 2761的规定微生物限量：应符合表3的规定。表3微生物限量项目限量检验方法菌落总数W2X106GB 4789.2农药残留限量和兽药残留限量农药残留量应符合GB 2763及国家有关规定和公告。兽药残留量应符合国家有关规定和公告。物料衡算基础数据日产七吨的巴氏奶由于产量较小，我们采用每日生产一班，一班生产七个小时，剩下一个小时用于开机前和 关机后的设备清洗和检查。每天生产八个小时，夜班生产，下午两点到晚上十点，采用连续生 产，中间替班休息和吃饭。这样便于配送和早上时刚好把新鲜巴氏奶送到客户手中和零售商。也就是一个小时生产一吨物料衡算巴氏奶因脂肪含量不同，可分为全脂乳、半脂乳、脱脂乳和稀奶油。常常在标准化过程中 添加稀奶油，不在添加任何添加剂。稀奶油的添加量可根据脱脂奶的量按比例加入。在净乳处 理阶段，碟式离心机分离机能分离牛乳中的脂肪，使脱脂奶中脂肪含量保持恒定水平，离心机 分离出的稀奶油可用于标准化阶段。因此在原料衡算中可以忽略标准化对原料的影响。原料衡算根据经验数据，在巴氏奶生产中，生乳的成品的比率为1000： 955。在加工生产中，乳液 有一定的损失，损耗量按1%计算。则生产每吨巴氏奶所需生乳的量：既日生产7吨巴氏奶所需生乳为7.4039吨约为7.5吨。原乳脂肪标准化计算生乳经过碟式分离机处理后脂肪含量保持恒定水平，在标准化过程中只需加入相应量的稀 奶油。可用反比例方法来确定标准化过程中稀奶油量添加量：名称原料乳稀奶油标准化脂肪含量/%0.3403.1与标 准化差3.1-0.3=2.840-3.1=36.9/%比例36.92.836.9+2.8=39.7由上可得，假设原料乳1000kg，则稀奶油量为：1000x2.836 9 = 75.9 kg所以，在标准化阶段，每吨原料乳标准化需要添加含脂40%的稀奶油75.9kg。包装材料计算采用屋顶包、玻璃瓶和巴氏塑料袋，都是容量200ml，既包装量为3.5万。由于屋顶包比 较贵，玻璃瓶主要是固定用户，塑料袋经济实惠。所以三者比为1： 2： 2。既屋顶包七千个， 玻璃瓶1.4万个，巴氏塑料袋1.4万。损耗率按0.1%计算。进货量以月或季度为周转，玻璃瓶 可以重复使用不在考虑范围内。屋顶包/盒玻璃瓶/只塑料袋/袋玻璃瓶封口膜/张7007140014140014140014热量计算流程温度取值计算备注原料乳044冷藏贮存044净化30 4035预热50 6560由于预热和标准 化都是在配料罐中完 成标准化50 65均质50 6565巴氏杀菌72 7575冷却44说明，主要分为四阶段热交换，第一阶段就是由均质到巴氏杀菌的加热，用85C热水加热 原料从60C到75C。第二阶段就是用杀菌后成品加热净化到标准化的原料，也就是用杀菌后 成品75C加热原料35C到60C。第三阶段就是用还未完全冷却的成品继续加热原料，使原料 从4C加热到35C。第四阶段就是用冷水或冷盐水把成品冷却到4C进行冷藏分销，用2C的 冷水。由表可知，原料乳也就是鲜乳的比定压热容取值C 1 = 3.90 kJ /(kg .K)水的比定压热容取值C = 4.21kJ /(kg .K) 2原料乳流量由基础计算得出为W1 = 1000kg / h设水的流量为W = 1600kg / h2每个环节的热量损失都为5%由于热交换中没有相变化，所以用热量衡算关系计算：Q = Wc 侦-T )= Wc 侦-T )+ Q h ph hlh 2c pc C 2C1L由以上数据，联系公式计算得在第一阶段，水为热流体，原料为冷流体，由原料冷流体来计算热量:Q = 1000x 3.90 x 103 x(75 - 60)+ 0.5Q3600所以Q =17105J所以总的一天一班，消耗热量为:Q 总=7Q = 7 x 17105 = 119737 J水流出的温度为：由 Q = Wh c 方(Th1 - T2 2)，得,-Qh1W ch ph2= 85 一 16001： =* x 4.21 x 1033600在第二阶段，成品为热流体，原料为冷流体，由原料冷流体来计算热量:Q = 00 x 3.90 x 103 x(65 -35)+ 0.5Q3600所以Q = 31930J则成品经过这个阶段，降温到:由Q =川卜c方tQ，得hlWCh ph即 T =75 = 46Ch2 1000x 3.90 x 1033600在第三阶段，同上，Q = 1000 x 3.90 x 103 x（35 - 4）+ 0.5Q 3600所以Q = 35351J则成品经过这个阶段，降温到: 由Q = Wh c方侦妇一T2 2 )，得Th2h1WCh ph35351即 Th2 = 46 - 1W= 13打x 3.90 x 1033600在第四阶段，热流体是成品，冷流体是冷水，由成品热流体来计算热量:Q =四00 x 3.90 x 103 x(13.4 - 4)3600所以Q =10191J冷水经过这个阶段，升温为: 由Q = Wc侦？ - T，得T =- + TC 2W CC1191+ 2 = 7.5Cx 4.20 x 1033600第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段热流体进口温度85754613.4出口温度75.84613.44冷流体进口温度603542出口温度7565357.5设备选型序号设备名称规格、型号、参数、说明数量设备用途1受奶槽容量：350L尺寸:1000 X 700 X500 mm1用于加工时原料的缓冲2净乳机碟片式离心分离机型号：NRSDH100脱脂乳含脂率0.04 排渣方式：自动1用于脱脂和净乳3制冷储奶罐型号：直接向厂家定 制容量：7000L尺寸：2000X210001用于收集的生乳的冷藏贮存，带有搅拌器mm功率2.2kW4配料罐容量：70尺寸：400 mm1用于标准化，具有保温功能5杀菌机巴氏鲜奶杀菌机容量：200L加热功率:15kW离心泵功率：0.55kW1用于工艺中的 巴氏杀菌，具有智能 控制。6高压均质机型号：GJB1000-60生产能力：1000(kg/h)尺寸：1300 X 1200 X1450 mm功率：22kW1用于鲜奶的均质，减少脂肪对鲜奶的影响7传送带型号：定制食品级别网状，有护边用于灌装后玻璃瓶、屋顶盒和塑料 袋的传送8暂存罐容量：500L3用于巴氏奶暂时储存，起缓冲作用9半自动屋顶盒灌装机型号:BW-1000-2生产能力：2000包/ 小时功率：22kW尺寸：3300X1100X2200 mm半自动智能1用于屋顶形纸盒灌装，美观价高。10玻璃瓶、灌装、封口一体机型号：BBR-18-18-6生产能力6000瓶/小时1用于玻璃瓶的灌装功率：4kW尺寸：2450 X 1900 X2300 mm全过程自动化11CIP机组型号：RQJD10-2000功率：4kW容量：2000L尺寸：6000 X 2000 X3200 mm全自动的功能1用于与食品接 触的设备的清洗，主 要是内部的清洗。12制冷机组水冷式冷水机型号：GXW-U015D标准制冷量：46.3kW尺寸：1400 X 800 X1200 mm1提供冷却水，用 于冷却成品。13水处理机组型号：定制容量：2000L1提供生产所需 的热，加热原料到杀 菌温度和CIP所需 的热水洗瓶烘干机型号：YFH-10生产能力：2500瓶/ 小时自动化程度：全自动用水量：0.5吨/小时1用于回收玻璃 瓶的清洗和烘干，便 于安全的重复利用理瓶机型号：LHLP-600功率：0.2速度：10转/分钟1用于烘干后玻 璃瓶的理顺，便于灌 装板式换热器型号：定制传热方式：间壁式换4满足生产换热需求热器根据热量衡算数据利用计算机算出泵型号：定制具有食品卫生等级食品专用泵若干提供生产需求的动能报告总结首先能完成，感谢老师选的题目。本以为是个简单的题目，应该容易就能完成，然而事实 是好难啊！发现了很多知识断层，还有很多自己的自以为是，也发现了许多，收货非凡。例如 发现了所学食品工艺学里边给的巴氏杀菌温度就不合理。应该是对的，但温度比较高，容易给 成品杂有糊味，影响品质和质量。也知道了当没有杀菌机也可用保温罐来杀菌，只要温度持续 达到杀菌温度即可。也了解了巴氏奶曾经占领过市场的七成，但现在却只占有市场的三成，为 什么，值得我们去思考，也利于以后的见解。参考文件1赵晋府.食品工艺学M.中国轻工业出版社,2006.5陈志.乳品加工技术M.化学工业出版社,20063 金世琳.乳与乳制品生产M.北京出版社,19774 金世琳.乳品工业手册M.北京轻工业出版社,19875 张凤宇.最新乳制品生产工艺与设备运行检修手册M.中国轻工业出版社,20046 张和平，张列兵.现代乳品工业手册M.中国轻工业出版社,20057 曾寿瀛.现代乳及乳制品M.中国农业出版社,20038 谢继志.液态乳制品科学与技术.中国轻工业出版社.19999 杨同舟.食品工程原理.中国农业出版社.2005