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. 湖南文理學(xué)院 《食品工廠設(shè)計》 課程設(shè)計 設(shè)計題目： 年產(chǎn)10萬噸豆奶工廠設(shè)計 學(xué)生姓名： 唐霞 班級學(xué)號： 食品科學(xué)與工程11101班 指導(dǎo)老師： 楊志軍 2011年6月 目 錄 第一章 緒 論 3 1.1 植物蛋白飲料的現(xiàn)狀 3 1.2 豆奶的簡介 3 1.3 豆奶的市場分析 4 第二章 豆奶工廠工藝設(shè)計 5 2.1 廠址選擇 5 2.2 產(chǎn)品方案的要求 5 2.3 班產(chǎn)量的確定 5 2.4. 豆奶及豆乳發(fā)酵飲料的生產(chǎn)工藝流程 6 2.5 生產(chǎn)物料衡算與熱量衡算 11 2.6 設(shè)備選型 15 第三章.全廠總平面布置 19 3.1. 總平面設(shè)計的基本原則 19 3.2 廠區(qū)各建筑面積的確定 20 第四章 車間工藝布置 19 4.1 生產(chǎn)車間工藝布置的原則如下： 21 4.2 生產(chǎn)車間布置說明 21 4.3 門 21 4.4 地坪 21 4.5 內(nèi)墻面 22 參考文獻(xiàn) 24 第一章 緒 論 1.1 植物蛋白飲料的現(xiàn)狀 植物蛋白飲料屬營養(yǎng)型飲料，主要品種有；杏露、豆奶與豆奶粉、椰子汁、花生露、核桃露等。已形成維維豆奶、椰奶、露露等幾個大型企業(yè)集團(tuán)。但總產(chǎn)量還不多，應(yīng)是今后發(fā)展的重點。除了積極增加總量外，要適當(dāng)增加其蛋白質(zhì)含量，添加必要的維生素、礦物質(zhì)和微量元素，以提高其營養(yǎng)功效。 目前我國飲料主要劃分為瓶裝飲用水、碳酸飲料、果汁及果汁飲料、蔬菜及蔬菜飲料、含乳飲料、植物蛋白飲料、茶飲料、固體飲料、特殊用途飲料及其他飲料共10類。其中，植物蛋白飲料2003年產(chǎn)量達(dá)463365噸，占總產(chǎn)量2.67%比重：2004年產(chǎn)量增長到506975噸，占總產(chǎn)量2.33%比重，比2003年增長了9.4%。 1.2 豆奶的簡介 豆奶，是以大豆為原料，經(jīng)物理、化學(xué)和酶處理，使大豆分子膜破壞后而制成的，又稱“人造奶 。它于1920年在法國首先問世。1922年日本研制成功。接著美國、瑞典、丹麥等國相繼生產(chǎn)和發(fā)展. 我國起步較晚，1980年后才研究和開發(fā)此豆奶新產(chǎn)品.大豆制品---豆奶、豆?jié){、豆腐、豆腐乳是一種物美價廉的調(diào)味品、副食品和食品.由于我國人民吃大豆及其制品的習(xí)慣和加工方法不同,其營養(yǎng)效果也相差懸殊。大豆及其制品如果吃得合理,其消化率可達(dá)90%～98%，營養(yǎng)效果亦近乎牛奶或豬肉?，F(xiàn)在人們常食的豆奶、豆?jié){、豆腐、豆腐乳等大豆制品是屬于加工方法較好，而吃法亦合理的一類。古人曾把豆腐、豆腐乳與羊肉相比，現(xiàn)在常與牛奶相比，是有一定道理的.豆制品雖是我國的民伺傳統(tǒng)食品,千百年來勞動人民摸索和積累了豐富的豆?jié){制作經(jīng)驗,但豆奶制作方法與豆?jié){迥然不同，技術(shù)要求較高，難度亦大，生產(chǎn)時必須注意掌握。 我國人民的膳食組成仍然以糧谷類和蔬菜為主，蛋白質(zhì)攝人量仍然偏低，大豆蛋白質(zhì)是來自植物的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì).其脂肪含量低、熱量小、無膽固醇、賴氨酸含量豐富?？蓽p少引發(fā)富貴病的危險，這對于增強營養(yǎng)和保持身體健康具有非常重要的意義。進(jìn)入90年代，我國豆奶生產(chǎn)發(fā)展迅速，已形成相當(dāng)規(guī)模，擁有數(shù)萬噸的產(chǎn)品市場，在我國食品工業(yè)的發(fā)展發(fā)揮重要作用。但是，由于生產(chǎn)過程中管理不善、生產(chǎn)設(shè)備落后、生產(chǎn)場地環(huán)境條件較差，常常出現(xiàn)一些質(zhì)量問題，甚至造成食物中毒。因此在監(jiān)督管理中針對豆奶生產(chǎn)過程進(jìn)行危害分析(HA)提出控制措施，以利于提高產(chǎn)品質(zhì)量．獲取更大的社會經(jīng)濟(jì)效益。 豆奶是以大豆為主要原料調(diào)配適當(dāng)牛乳及其它輔料后所得的含豐富蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、維生素、礦物質(zhì)等的一類食品飲料。由于其含有豐富營養(yǎng)，易受微生物污染.我國大豆原料豐富，組成大豆蛋白的氨基酸模式與世界衛(wèi)生組織提出的理想蛋白質(zhì)中必需氨基酸模式基本相符。發(fā)展這一飲品可在一定程度上彌補我為膳食中肉類蛋白的不足。 1.3 豆奶的市場分析 隨著機遇來臨，豆奶粉行業(yè)將開始加快發(fā)展。不管是消費者的需求，還是行業(yè)發(fā)展的必需，快速開發(fā)豆奶粉的新品種勢在必行。考慮到現(xiàn)代文明病發(fā)病率的逐年升高1的逐年升高和消費者健康意識的日益增強，“功能食品大眾化，大眾食品功能化”已經(jīng)成為食品發(fā)展的最新趨勢。紅罐王老吉、蒙牛酸酸乳、光明漢方草本酸奶、伊利優(yōu)品嘉人等等無不是走大眾食品功能化之路的成功者。因此，對于豆奶粉來說，從營養(yǎng)型轉(zhuǎn)向功能型也將是個很好的發(fā)展方向。 上海市區(qū)人口1200萬，是我國最重要的商業(yè)城市，市場潛力大，競爭品牌多。近年來豆奶類飲品在居民心中不斷上升的消費地位和上海獨特的快節(jié)奏生活方式，給營養(yǎng)綠色飲料帶來巨大的商業(yè)機遇。 第二章 豆奶工廠工藝設(shè)計 2.1 廠址選擇 根據(jù)以上原則，本設(shè)計將廠址選擇在黑龍江省黑河市孫吳縣。 黑龍江省是我國重點的大豆產(chǎn)區(qū)，土地肥沃，夏日白天光照時間長，晝夜溫差大，有助于大豆蛋白質(zhì)生成與貯存，因而這里的大豆成為蛋白質(zhì)的含量最高的農(nóng)作物。據(jù)去年統(tǒng)計，黑龍江大豆產(chǎn)量占全國的三分之一以上充裕的大豆資源，為大豆豆奶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了物質(zhì)保障。 黑河市孫吳縣地處小興安領(lǐng)北麓，2個國營農(nóng)場，全縣公路、鐵路、水路交通便利。黑河—大連202國道縱貫全境，黑河——哈爾冰鐵路南北貫通，是黑河、遜克通往內(nèi)地的重要交通樞紐。農(nóng)業(yè)方面，全縣農(nóng)業(yè)糧豆著總產(chǎn)量超過一億斤，質(zhì)量效益型農(nóng)業(yè)在增產(chǎn)增收上的比重明顯提高，已經(jīng)形成了多渠道、多角度特色型的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)。廠址選擇在有充足水源的地區(qū)，廠區(qū)周圍不得有粉塵、有害氣體、放射性物質(zhì)和其他擴(kuò)散性染源。同時，廠址與居民駐宅還有一段距離，避免相互污染，生產(chǎn)區(qū)建筑與外緣公路或道路有防護(hù)地帶，避免自然條件引起的雨水積蓄影響衛(wèi)生。 2.2 產(chǎn)品方案的要求 植物蛋白飲料加工廠主要原料是大豆，為了供應(yīng)市場需求，及調(diào)節(jié)產(chǎn)品用以調(diào)節(jié)生產(chǎn)忙閑不均的現(xiàn)象，再有盡可能綜合利用原材料及加工半成品貯存。 產(chǎn)品品種 包裝規(guī)格 年產(chǎn)量 班產(chǎn)量 生產(chǎn)月份 豆奶 200ml無菌復(fù)合紙盒 50000噸 27 發(fā)酵豆乳飲料 200ml無菌復(fù)合紙盒 50000噸 48 2.3 班產(chǎn)量的確定 （1）生產(chǎn)班制：工廠每天生產(chǎn)班次為2班 (2)班產(chǎn)量為q,設(shè)備不均勻系數(shù)k=0.75，每年為300天。 q =Q/(k*2t)=50000/(0.75*2*300)=112噸/班 （3）平均日產(chǎn)量 q1=q*n*k=112*2*0.75=168噸/班 2.4. 豆奶及豆乳發(fā)酵飲料生產(chǎn)工藝流程 2.4.1 豆奶生產(chǎn)工藝流程 1．工藝流程 大豆清選 去雜 清理 脫皮 篩選 浸泡 磨漿 過濾 脫腥 配料 均質(zhì) 殺菌 包裝 成品檢驗 2. 操作要點 (1)大豆的選取、浸泡及處理 大豆選?。憾鼓藤|(zhì)量的好壞，很大程度上取決于原料中大豆的品質(zhì)。一般無霉變或未經(jīng)熱處理變性的大豆，而且色澤光亮、籽實飽滿、無蟲蛀和鼠咬的新大豆為佳。新大豆制得的產(chǎn)品，蛋白質(zhì)含量高、色澤白、口味好。但新收獲的不宜使用，應(yīng)存放2～3個月以后再用。較理想的原料是在良好條件下貯存3～9個月的大豆。 浸泡：大豆表面有很多細(xì)微皺紋，塵土和微生物，浸泡前應(yīng)進(jìn)清洗，至少需要三次.浸泡的目的是為了降低磨漿時能耗與磨損，提高膠體分散程度和懸浮性，增加得率。浸泡適度的大豆蛋白體膜成脆性狀態(tài)，使蛋白質(zhì)能充分的溶解出來。通常將大豆浸泡于3倍的水中。浸泡程度應(yīng)隨季節(jié)而異，夏季可浸泡至九成，浸泡時間8～10h；冬季則需浸泡至十成,時間約為16～20h。浸泡好大豆吸水量為1:1～1.2，進(jìn)泡溫度和時間是決定大豆浸泡程度的兩個關(guān)鍵因素，相互影響,相互制約。溫度越高，浸泡時間越短,但溫度過高,會消耗本身的營養(yǎng)成分,會引起微生物繁殖,導(dǎo)致大豆腐敗.較理性的水溫用控制在15～20C. (2) 大豆脫皮 大豆脫皮通常放在浸泡工序之前。但浸泡之前進(jìn)行大豆干脫皮為好。大豆通過脫皮，可減少土壤中帶來的耐熱細(xì)菌，改善豆奶風(fēng)味，限制起泡性，同時，還可以縮短脂肪氧化酶所需要的加熱時間，降低貯存蛋白質(zhì)的熱變性，防止非霉褐變，賦予豆奶良好道的色澤。大豆脫皮率應(yīng)控制在95%以上，采用干法脫皮，欲經(jīng)脫皮的大豆含量在13%以上時，嚴(yán)重影想脫皮效率。當(dāng)大豆水分超標(biāo)時，應(yīng)先進(jìn)行干燥處理，將其置于105～110C的熱空氣中進(jìn)行干燥，當(dāng)水分控制在9.5%～10.5%時，冷卻，后在進(jìn)行脫皮。在大豆進(jìn)行脫皮時，應(yīng)注意脂肪氧化酶多存在于靠近大豆表皮的子葉處，豆皮經(jīng)過破碎，油脂可在脂肪氧化酶的作用下，發(fā)生氧化，所以脫皮的大豆不可貯存，會產(chǎn)生豆腥味。 (3) 磨漿與酶的鈍化 在大豆磨漿時，應(yīng)防止脂肪氧化酶的作用。常用的滅酶方法由干熱處理、蒸氣法、熱水浸泡法與熱磨法、熱燙法、酸或堿處理法等。 ① 干熱處理 熱處理一般是在大豆脫皮入水前進(jìn)行，利用高溫?zé)峥諝鈱Υ蠖惯M(jìn)行加熱。且高溫瞬時，熱空氣的溫度不能低于120C，但溫度不能過高，否則大豆易焦化。一般溫度為120～200C，處理時間為10～30s，如170C 15s即可。 ② 蒸汽法 這種方法多用于大豆脫皮后入水前，利用高溫蒸汽對對脫皮豆進(jìn)行熱處理，如用120～200C高溫蒸汽加熱7～8s即可。這種處理方法多是通過旋轉(zhuǎn)式網(wǎng)筒或網(wǎng)帶市運輸機來完成，生產(chǎn)能力大，機械化程度高。但這種大豆抽提率低，浪費大。 ③ 熱水浸泡法與熱磨法 上述方法多用于不脫皮的加工工藝。熱水浸泡法即是把清洗過的大豆用高于80C熱水浸泡30～60min，然后磨碎制漿；熱磨法是將浸泡好的大豆瀝去浸泡水，另加沸水磨漿，在高于80C條件下保溫10～15min ，然后過濾、制漿。 將脫皮的大豆迅速的投入到80C以上的熱水中，并保持10～30min，后磨碎制漿。消除異味角度來說，保溫時間越長，效果越好。但時間過長，不利于豆的磨碎和蛋白質(zhì)的溶出。一般80C以上只需保溫18～20min.90C以上只需保溫13～15min，沸水要保溫10～12min. 大豆經(jīng)脫皮浸泡后,為提高蛋白質(zhì)的收得率,一般采用加入足量的水直接磨成漿體,將其分離出去豆渣萃取出漿液.目前采用的磨漿設(shè)備為砂輪磨,在生產(chǎn)中總的要求是磨的要細(xì)。一般漿體的細(xì)度應(yīng)有90%以上固形物通過150目濾網(wǎng)。采用粗細(xì)兩次磨碎的方法即可。 (4) 分離與脫臭 豆?jié){經(jīng)分離將漿液和豆渣分開。分離工序會影響到豆奶蛋白質(zhì)和固形物的回收。一般豆渣的含水量在85%以下。含水量過大，蛋白質(zhì)等固形物的回收率降低。 離心常采用的設(shè)備是三足式離心分離機.分離豆?jié){采用熱漿分離,可降低漿體的黏度，利于分離。在生產(chǎn)中盡量采取一系列的滅酶的方法，但無法避免仍會有異味產(chǎn)生,有大豆本身帶進(jìn)的,也有在磨漿等加工工序時產(chǎn)生的.故常采用真空脫臭的方法來最大限度的除去異味，真空脫臭后豆奶溫度可降至75～80C左右。 (5) 豆奶的調(diào)制 要想獲得成分和口感接近牛奶的豆奶需要進(jìn)行調(diào)制。設(shè)計中主要討論中性調(diào)制豆乳飲料。即按照產(chǎn)品配方和標(biāo)準(zhǔn)要求，在調(diào)制缸中將豆?jié){、營養(yǎng)強化劑、賦香劑、糖和穩(wěn)定劑等加在一起，充分?jǐn)嚢杈鶆?，用無菌水調(diào)至規(guī)定濃度的過程。 ① 營養(yǎng)強化 豆?jié){中雖然含有豐富的蛋白質(zhì)和大量的不飽和脂肪酸等重要成分，但仍存在不足需要補充，在生產(chǎn)嬰幼兒豆奶粉或豆奶時，尤為要注意。大豆蛋白質(zhì)是較為完全的，但硫氨基酸含量較低，在生產(chǎn)中，可以適當(dāng)補充一些蛋氨酸。 大豆維生素含量較少，種類也不全，維生素Ｂ１和維生素Ｂ2不足，維生素Ａ和維生素C很低，維生素Ｂ12和維生素D幾乎沒有。為彌補其不足，有必要進(jìn)行強化。 最長增補的無機鹽是鈣鹽，以碳酸鈣為好。因其溶解度低，不宜造成蛋白質(zhì)沉淀，有提高豆奶消化率的優(yōu)點。為防止碳酸鈣在豆奶中沉淀出來，可以采用小型均質(zhì)機進(jìn)行乳化處理，豆奶中碳酸鈣的添加量為1.2g。加酪蛋白之前，先要進(jìn)行熱處理（90～100C、5～10min），穩(wěn)定效果更好。 ② 添加油脂 豆奶中加入油脂可以提高口感及色澤。油脂先要進(jìn)行乳化方可加入。油脂的添加量在1.5%左右（將豆奶中油脂的含量增加到3%左右收到很明顯的效果）。 ③ 添加甜味料 豆奶生產(chǎn)中添加甜味料是必不可少的。宜選用甜味溫和的雙糖。若選用單糖在殺菌時易發(fā)生美拉德和變反應(yīng)，使豆奶的色澤變暗，糖得添加量一般在6%左右，但由于品種及各地區(qū)人群的嗜好不同，添加量存在著很大的區(qū)別。 ④ 添加賦香劑 奶味豆奶是豆奶市場中最普遍的豆奶品種，容易被接受。最好用奶粉或鮮奶。奶粉使用量一般在5%（占總形物）左右，鮮奶為30%（占成品）左右。但生產(chǎn)中多采用添加奶粉。 ⑤ 添加穩(wěn)定劑 豆奶是以水為分散介質(zhì)，以大豆蛋白及大豆油脂為主要分散相的宏觀體系，需要添加乳化穩(wěn)定劑來提高豆奶乳化的穩(wěn)定性。豆奶中常使用的乳化劑的添加量主要根據(jù)乳化劑的品種確定。使用量一般為油脂量的12%左右。在添加乳化劑之前，先將乳化劑各組分按比例配好，放入可加熱的容器中，使之熔融，然后充分?jǐn)嚢?，使其混勻。使用時，一般按黃豆重量的0.5%～2%添加，用80C以上熱水完全將其溶化，加入豆奶中，經(jīng)過膠體磨，再均質(zhì)可得到最佳乳化效果。 (6) 均質(zhì) 品質(zhì)比較好的豆奶口感柔和、組織細(xì)膩、經(jīng)過一段時間的存放無分層、無沉淀。均質(zhì)處理可以提高豆奶口感與穩(wěn)定性。豆奶在高壓下從均質(zhì)閥的狹縫壓出，油滴、蛋白質(zhì)等顆粒在剪切力、沖擊力等作用下，進(jìn)行微細(xì)化，形成均一的分散液，目的可以防止脂肪上浮、蛋白質(zhì)沉將、增加豆奶的光澤度，提高了其穩(wěn)定性。因此生產(chǎn)中常采用13～23MPa的壓力進(jìn)行均質(zhì)，溫度一般控制在70～80C之間比較適宜。目前國內(nèi)只采用一次均質(zhì)。要想得到品質(zhì)優(yōu)異的豆奶需要進(jìn)行兩次均質(zhì)。 均質(zhì)也可以放在豆奶殺菌之前，也可以在之后。各有利弊。殺菌前，殺菌后能在某種程度上破壞殺菌效果，豆奶易出現(xiàn)“油線”。但采用這個工藝由殺菌后的污染機會減少了，貯存的安全性更高。設(shè)備費用較低。且經(jīng)過均質(zhì)的豆奶在進(jìn)入殺菌殺菌機不宜結(jié)垢。均質(zhì)放在殺菌之后情況剛好相反. (7) 殺菌 由于豆奶中含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、糖，是細(xì)菌良好的培養(yǎng)基，經(jīng)調(diào)制后的豆奶應(yīng)盡快進(jìn)行殺菌。由于細(xì)菌污染造成PH值顯著下降時，加熱后就會發(fā)生蛋白質(zhì)凝固的現(xiàn)象。沒經(jīng)殺菌調(diào)制的豆奶，在50C下存放2h，ph值會下降，在經(jīng)加熱，蛋白質(zhì)就會發(fā)生凝絮。 殺菌工序最關(guān)鍵的工藝參數(shù)是殺菌溫度和殺菌時間。豆奶加工中常用的殺菌方法有三種，即常壓殺菌、高溫殺菌和超高溫瞬時殺菌。 豆奶經(jīng)常壓殺菌后只能殺滅致病菌和腐敗菌的營養(yǎng)體。常壓殺菌的豆奶在常溫下存放，由于殘存耐熱菌的芽孢發(fā)芽成營養(yǎng)體，并且不斷繁殖，產(chǎn)品一般不超過24h即出現(xiàn)敗壞。但常壓殺菌包裝好的豆奶迅速冷卻，且貯存于2～4C的環(huán)境下，可以存放1～3個星期。 豆奶要在室溫下長期貯存，需要殺滅全部耐熱性的芽孢，采用加壓殺菌或超高溫殺菌，可達(dá)到此目的。加壓殺菌是將豆奶裝于玻璃瓶中或復(fù)合蒸煮袋中，裝入殺菌釜內(nèi)分批殺菌。加壓殺菌普遍采用的是殺菌溫度121才、恒溫10～20min的工藝規(guī)程。加壓高溫殺菌包括蒸汽殺菌和水殺菌兩種。臥式加壓殺菌鍋一般采用蒸汽殺菌，由于殺菌過有一定的長度，用水殺菌很難保證溫度均一。立式可以采用此殺菌鍋。蒸升溫汽殺菌蒸汽壓力比較低，約為112.7～117.6KPa。 加壓高溫殺菌一般分為三個過程：升溫過程、恒溫過程、降溫過程。升溫過程原則上要求時間越短越好，但考慮到制品的中心溫度以及包裝材料的局限性，一般控制升溫時間在15min左右。降溫過程有三種形式：自然降溫、反壓降溫、熱水分段降溫.自然降溫的制品因為長期處于高溫狀態(tài)，容易發(fā)生非酶褐變，色澤加深變黑，制品會容易產(chǎn)生煮熟味。反壓降溫時間短，很容易將瓶蓋沖掉或?qū)b袋撕破，要控制降溫時間,一般降溫時間為15min左右。熱水分段降溫，先將制品用90～100C熱噴淋冷卻，再置于55～65C熱水池中冷卻，最后置于自來水冷卻至常溫。但操作工序較繁雜。此外加壓高溫殺菌，費力、費時，產(chǎn)品質(zhì)量不宜控制。易引起脂肪析出和蛋白質(zhì)沉淀等。 超高溫瞬時殺菌是將為包裝好的豆奶在130C以上的高溫下，經(jīng)數(shù)十秒的時間，然后迅速冷卻、灌裝。該滅菌方法顯著的提高了豆奶的色、香、味等感官質(zhì)量，又能較好地保持豆奶中一些不穩(wěn)定的營養(yǎng)成分。因此，超高溫瞬時滅菌被廣泛的應(yīng)用于豆奶生產(chǎn)中。 (8) 包裝 豆奶的包裝形式有很多，常見的有玻璃瓶包裝、復(fù)合袋包裝和散裝等.將殺菌后的豆奶迅速冷卻到1～4C，裝入保溫容器中，輸送至各個銷售點，這類豆奶可以保存一天而不會發(fā)生變質(zhì)。 但在生產(chǎn)流通環(huán)節(jié)過程中，采用什么樣的的包裝形式,它直接決定了成品的的保藏期。也進(jìn)一步影響著產(chǎn)品的質(zhì)量和成本。一般采用常壓及加壓高溫殺菌只能選用玻璃瓶或復(fù)合蒸煮帶來作為包裝。 2.4.2 豆乳發(fā)酵飲料生產(chǎn)工藝流程 1.工藝流程 蔗糖糖漿↓ 發(fā)酵劑 ↓ 檸檬酸及檸檬酸鈉↓ ↓ ↓（蔗糖糖漿—殺菌—冷卻）↓ ↓ 豆乳 殺菌 冷卻 發(fā)酵 冷卻攪拌 混合 調(diào)酸 均質(zhì) 冷卻 穩(wěn)定劑 預(yù)溶 溶膠 稀釋 灌裝 成品 2.操作要點 2.1 大豆選料與處理：大豆要新鮮、色澤光亮、籽粒飽滿、無霉變、蟲蛀、病斑。將大豆清洗去雜質(zhì)，放在0.25%小蘇打（NaHCO3）溶液中浸泡，大豆與小蘇打溶液比為1∶3，夏季浸泡8~10 h，冬季浸泡12~16 h。 2.2 磨制:大豆在磨碎后,其含有的脂肪氧化酶在一定溫度、含水量和氧氣的存在條件下發(fā)生反應(yīng),產(chǎn)生很濃的豆腥味,影響產(chǎn)品的風(fēng)味。因此磨制時,應(yīng)選用合理的方法進(jìn)行加工。 2.3 均質(zhì):溫度60℃~70℃、壓力23Mpa條件均質(zhì)兩次。第二次均質(zhì)在殺菌后進(jìn)行。殺菌: 121℃下持續(xù)15min即可。 2.4 滅 酶:由于大豆中含胰蛋白酶抑制劑和凝血素等熱不穩(wěn)定性的抗?fàn)I養(yǎng)因子,故通過煮沸(5min左右)或超高溫130℃(1min左右)濕熱處理都可使其完全失去活性,選用熱交換器或溢流罐進(jìn)行處理。 2.5 真空脫臭:豆乳雖經(jīng)過去腥處理,但還是含有一定的豆腥味揮發(fā)性化合物、真空脫臭就是在26.60~39.60KPɑ的真空下,蒸發(fā)除去揮發(fā)性不良?xì)馕丁?注:一般純豆乳生產(chǎn)可省去真空脫臭工序) 2.6 發(fā)酵劑的制備 ：菌種采用嗜 酸乳桿菌和乳酪鏈球菌，為了使乳酸菌在豆乳基質(zhì)中正常發(fā)酵，采用逐級適應(yīng)的方法。 2.7 乳酸發(fā)酵 ：經(jīng)滅菌、冷卻的豆乳中加人發(fā)酵劑，混合菌種比例為 1：3，接種量為5，發(fā)酵溫度37℃，發(fā)酵時間14h。 2.8 調(diào)制: 發(fā)酵豆乳 CMC+PGA 混合乳化劑 蔗糖 檸檬酸+檸檬酸鈉 滅菌水 40 0.4+0.2 0.15 14 O.125+ 0.125 45 2.5 生產(chǎn)物料衡算與熱量衡算 2.5.1 生產(chǎn)物料衡算 （1）由上班產(chǎn)量確定可知，年產(chǎn)量50000噸，全年生產(chǎn)時間按300天計，確定該飲料為2班生產(chǎn)，因此，每班的日產(chǎn)量為： 500003002=84（噸/班） （2）工藝過程的各步驟 挑選 1%-2% 清洗 0.5%-1% 脫皮 1%-3% 浸泡 豆水比1:5 漿渣分離 30% 調(diào)制 0.3%-1% 均質(zhì) 0.30% 脫氣 0.30% 包裝 0.20% 物料計算：每班日產(chǎn)84t 包裝損耗0.2% ： 84000/(1-0.2%)=84168.34 kg 脫氣損耗0.3% ：84168.34/（1-0.3%）=84421.60 kg 均質(zhì)損耗0.3% ：84421.60/(1-0.3%)=84675.63 kg 調(diào)制損耗 1% ：84675.63 /(1-1%)=85530.94 kg 在調(diào)制過程中，各輔料添加率為：油脂1.5%，白砂糖：6%，鮮奶：30%，卵磷脂：2.4%，穩(wěn)定劑：0.1%，分散劑：0.3%，故 輔料總添加率為 = 1.5% + 6% + 30% + 2.4% + 0.1% + 0.3% = 40.3% 添加輔料40.3%： 85530.94/（1+40.3%）=60962.89 kg 漿渣分離損耗30%： 60962.89/(1-30%)=87089.85 kg 浸泡豆水比1:5: 87089.85 /6=14514.97 kg 脫皮損耗3% ： 14514.97/(1-3%)=14963.89 kg 清理損耗1% : 14963.89/(1-1%)=15115.04 kg 挑選損耗2% ： 15115.04/(1-2%)=15423.51 kg 故，生產(chǎn)84t豆奶飲料，需要大豆原料15.42t，需要的輔料為： 60962.8940.3%=24.55噸 （3）物料平衡圖（日班產(chǎn)84噸豆奶飲料） 15423.51kg 挑選 損失2% 15115.04 kg 清理 損失1% 14963.89kg 脫皮 損失3% 14514.97kg 浸泡 豆水比1:5 87089.85kg 磨漿分離除渣損失30% 60962.89kg 調(diào)制添加40.3%，損失1% 84675.63kg 包裝損失0.2% 84421.60kg 均質(zhì) 損耗0.3% 84168.34kg 脫氣 損失0.3% 84000kg （4）豆奶飲料的主要理化指標(biāo)： 項目 指標(biāo)《豆乳飲料（非果汁型）二級品》 總固形物含量/（g/100mol）≥ 7.5 蛋白質(zhì)含量≥ 1.0 脂肪含量≥ 0.5 衛(wèi)生指標(biāo)： 項目 指標(biāo) 菌落總數(shù) ≤30000 大腸菌群/(MPN/100ml) 90 致病菌（指腸道致病菌和致病性球菌） 不得檢出 霉菌、酵母菌/（cfu/ml） ≤50 2.5.2 熱量衡算 豆奶平均每噸成品耗水，耗氣量表 產(chǎn)品名稱 耗水量（t/t產(chǎn)品） 耗電量（度/t） 耗氣量（t/t產(chǎn)品） 豆乳 10--11 65--70 0.30—0.45 （1）設(shè)備用水量估算 主要用水部分：原料清洗殺菌后產(chǎn)品的冷卻，包裝容器的洗滌消毒，車間的清潔衛(wèi)生和產(chǎn)品再生產(chǎn)過程中本身所需之水等。 根據(jù)設(shè)計的班產(chǎn)量84噸，估計生產(chǎn)（冷卻，預(yù)熱，殺菌，清洗等）總用水量約為：11*84=924噸/班。 （2）設(shè)備用電量估算 70*84=5880度/班 （3）設(shè)備用汽量計算 估算耗氣量為0.45*84=37.8噸/班 (4)各工段熱量估算 a.大豆脫皮耗熱量：Q1=C*m*(t2-t1)=4.18*14963.89*（110℃-20℃）=56.29*10∧5kj b.浸泡大豆時所消耗的熱量：Q2=C*m*(t2-t1)=4.18*14514.97*（20℃-110℃）=-54.61*10∧5kj c.磨漿時消耗的熱量：由于豆?jié){是混合物且水占很大比例，因此設(shè)豆?jié){的比熱容約為水的比熱容。 Q3=C*m*(t2-t1)=4.18*87089.85*（100℃-20℃）=291.23*10∧5kj d.配料時消耗的熱量：Q4= C*m*(t2-t1)=4.18*60962.89*（80℃-100℃）=-50.96*10∧5kj e.均質(zhì)時消耗的熱量：Q5= C*m*(t2-t1)=4.18*84675.63*（100℃-80℃）=70.79*10∧5kj e.殺菌時消耗的熱量：Q6= C*m*(t2-t1)=4.18*84675.63*（130℃-100℃）=106.18*10∧5kj f.包裝時消耗的熱量：Q7= C*m*(t2-t1)=4.18*84168.34*（3℃-130℃）=-446.82*10∧5kj 2.6 設(shè)備選型 1.斗式提升機（5臺） 根據(jù)物料衡算可知處理量為550.84kg/h，按50%達(dá)能，則輸送能力為：1101.68kg/h ，公式（生產(chǎn)能力計算）：G=3600v/avρφ G—斗式提升機的生產(chǎn)能力,kg/h V—料斗體積，m3 a—兩個料斗得中心距，m h—斗深 φ—料斗填充系數(shù)，谷物為0.75 V—帶速度 ρ—物料的堆積密度，kg/ m3 設(shè)備名稱 斗容 輸送量 斗寬 斗距 廠家 斗式提升機 0.65L 3.1 m3/h 300mm 300mm 新鄉(xiāng)市浦東通用設(shè)備有限公司 2、滾道式清洗機（5臺） 所處理量為：539.82kg/h，按50%達(dá)能，處理量為：1079.64kg/h，則設(shè)備選型其性能為： 設(shè)備名稱 生產(chǎn)能力 配用功率 型號 外形尺寸 滾道式清洗機 2000kg/h 3.3kw zxJ-z 3000mm1100mm1450mm 廠家：江蘇科威機械公司 3、 脫皮機（3臺） 所需處理量為：14963.89/8=1870.49 kg/h 根據(jù)生產(chǎn)能力為：200kg/h的脫皮機需10臺。其設(shè)備性能： 設(shè)備名稱 型號 生產(chǎn)效率 脫皮率 動力 規(guī)格 脫皮機 DT-300 200kg/h 〉94% 3 kw 11808501100mm 廠家：煙臺茂源食品機械制造有限公司 4、 螺旋離心分離機（3臺） 根據(jù)處理量87089.85/8=10886.23kg/h，因為豆奶中水的含量較多，故把豆奶的密度近似等于水的密度1000 kg/ m3,則水處理量為10.87 m3/h，按50達(dá)能，實際水處理量為：21.77 m3/h 設(shè)備性能： 設(shè)備名稱 型號 生產(chǎn)能力 電機功率 轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)數(shù) 外形尺寸（長寬高） 螺旋離心分離機 LW33351460 3-10 m3/h 42.5kw 400r/min 268520371104 廠家：南京綠洲機器廠 5、調(diào)配罐(6臺): 由物料衡算可知處理量為85530.94/8=10691.37kg/h，豆奶密度為：1.033kg/ m3 則：V=10691.37/1.033=10349.82 L 產(chǎn)品性能： 設(shè)備名稱 容積 直徑 攪拌速度 功率 調(diào)配罐 2000 L 1600mm 31—72 r/min 0.75—1.5 kw 6、高壓均質(zhì)機（3臺） 所處理量為：84675.63/8=10584.45kg/h，按80%達(dá)能，則需處理量為13230.56kg/h， 即：13230.56kg/h=13190.99L/h 產(chǎn)品性能： 設(shè)備名稱 流量 最大壓力 額定壓力 功率 外形尺寸 高壓均質(zhì)機 6000L/h 30N/pa 25Mpa 45 KW 125016501100 廠家：杭州圣亞機械有限公司mm 7、脫氣機（6臺） 處理量為84421.60/8=10552.70kg/h,按80%達(dá)能，則需處理量為10552.7080%=13190.88kg/h，按生產(chǎn)能力2.5t/h的設(shè)備6臺 設(shè)備性能： 設(shè)備名稱 生產(chǎn)能力 使用真空度 附屬設(shè)備 外形尺寸（長寬高） 脫氣機 2.5t/h 0.06～0.09MPa 水環(huán)式空泵無級調(diào)速螺桿泵 1125mm780mm2360mm 制造廠：浙江輕工業(yè)機械廠 8、管式換熱器（4臺） 處理量為：84168.34kg/8h=10521.04kg/h,按80%達(dá)能，則需處理量為：13151.30kg/h,奶密度為：1.03kg/L ,則處理量13151.30/1.033=12731.17L/h 設(shè)備性能： 設(shè)備名稱 生產(chǎn)能力 型號 加熱面積 設(shè)備質(zhì)量 蒸汽進(jìn)口管徑 管式換熱器 4000L/h RP6L3 4.1 570kg Dg25 制造廠：黑龍江省安達(dá)市輕工業(yè)機械制造廠 9、無菌罐裝設(shè)備（13臺） 每瓶200ml,需處理15423.51㎏/h,則 15423.51㎏/h/1.03310(-6)㎏/mol=14930.7910(3)ml/h 14930.7910(3)ml/h/200 ml=74654瓶/h,則需13臺無菌灌裝設(shè)備。 設(shè)備性能： 設(shè)備名稱 型號 生產(chǎn)能力 電功率 整形質(zhì)量 外形尺寸 無菌罐裝設(shè)備 GCG型 6000瓶/h 2.2kw 3600kg 226012002200 廠家：廊坊包裝制造總公司生產(chǎn) 10.CIP系統(tǒng)（5臺） 設(shè)備性能： 設(shè)備名稱 型號 酸罐 堿罐 水罐 泵功率 CIP系統(tǒng) SCIP-1 1000L 1000L 600L 3KW 廠家：上海瑞派機械有限公司 11、豆奶生產(chǎn)線的主要設(shè)備： 飲料廠包裝設(shè)備清單 序號 設(shè)備名稱 規(guī)格型號 安裝尺寸 生產(chǎn)能力 臺數(shù) 1 斗式提升機 　 斗寬300 3.1m3/h 5 2 滾筒式清洗機 2XJ-2 30011001450 2000kg/h 5 3 脫皮機 DT-300 11808501100 2000kg/h 3 4 螺旋分離機 LW3351460 268520371104 3～10m3/h 3 5 調(diào)配罐 　 直徑1600 2000L/h 6 6 高壓均質(zhì)機 　 125016501100 6000L/h 3 7 管式換熱器 RP6L3 面積4.1 4000L/h 6 8 脫氣機 　 11257802360 2.5t/h 4 9 無菌灌裝機 GCG 226012002200 600瓶/h 13 10 CIP系統(tǒng) 　 　 　 5 第三章.全廠總平面布置 3.1. 總平面設(shè)計的基本原則 這個總平面設(shè)計符合生產(chǎn)流程的要求。原料、半成品、成品的生產(chǎn)作業(yè)線順直、短捷，設(shè)有交叉和返回。建、構(gòu)筑物的廠房布置分區(qū)劃片，分為廠前區(qū)、能源區(qū)、生產(chǎn)區(qū)。體現(xiàn)出各區(qū)功能分明、運輸聯(lián)系方便、建筑井然有序。廠前區(qū)的建筑基本上屬于行政管理及后勤職能部門等有關(guān)設(shè)施（食堂、車庫、門衛(wèi)等）。生產(chǎn)區(qū)包括主要車間廠房及其原料、成品庫。能源區(qū)包括動力車間廠房（水泵房、水塔、鍋爐房等），生產(chǎn)區(qū)處在廠址場地的中部，也是地形地質(zhì)較好的地帶。 全廠運輸?shù)缆吩O(shè)置在各區(qū)片之間，主干道與大門通連。廠前區(qū)，主干道兩側(cè)設(shè)置綠化設(shè)施，美化環(huán)境，動力車間靠近其服務(wù)的部門生產(chǎn)區(qū)。這樣，最大限度的減少管路管線的鋪設(shè)、輸送汽、冷、氣、電的常年能量損失。且動力車間布置在廠區(qū)的下風(fēng)向，以免煙塵污染廠區(qū)和容易引起火災(zāi)。 輔助車間靠近為其服務(wù)的主車間廠房，分布在廠區(qū)的右側(cè)。水塔分布在右側(cè)靠中，以便為生產(chǎn)提供大量用水。包裝材料庫設(shè)置在主車間一樓和二樓，接近包裝車間。原料庫布置在主車間左側(cè)，為生產(chǎn)時運輸節(jié)省成本。廠前門右側(cè)設(shè)置一個汽車庫和自行車棚，主要為車間工人停車用地，廠后區(qū)設(shè)計一個小車庫，主要為成品運輸車輛停車用。鍋爐房處在廠區(qū)右側(cè)下方。主要為了靠近主車間的蒸煮間，可減少供汽的熱量與壓力損失。有利于凝結(jié)水的回收及環(huán)境衛(wèi)生。 行政管理和后勤部門的總體布置位集中在廠前區(qū)。因為其職能性質(zhì)規(guī)定，對廠內(nèi)方便于全廠性的行政業(yè)務(wù)和生產(chǎn)技術(shù)管理，以及后勤服務(wù)，對外在建筑上適應(yīng)城市規(guī)劃、市容整齊的要求。故設(shè)在工廠的大門處，臨近兩側(cè)。首先，辦公大樓正對著大門，并且附以大型花池綠化及旁側(cè)美化，體現(xiàn)了工廠的方位朝向。并且通風(fēng)采光充足，其他福利設(shè)施布置在廠前區(qū)左側(cè)，如食堂、活動室、及運動場地等，作為生活區(qū)的一部分，方便工人的生活。 全廠總平面布置采用區(qū)帶式布置形式。在廠區(qū)劃分的前提下，保證區(qū)域功能分明的特點，以主要生產(chǎn)車間的定位布置，帶起輔助車間和動力車間的逐一布置。這種布置形式的特點是突出了主要生產(chǎn)車間的中心地帶位置。全廠各區(qū)布置得比較協(xié)調(diào)合理。道路網(wǎng)布置井然有序，綠化區(qū)面積得以保證。 3.2 廠區(qū)各建筑面積的確定 表 1 各部門占地面積 名稱 尺寸（m） 面積（㎡） 門衛(wèi)室（2個） 66 36 辦公樓 1524 360 食堂 1212 144 浴室 99 81 廁所 129 108 生產(chǎn)車間 4827 1296 成品庫 2418 432 原料庫 2418 432 鍋爐房 159 135 車庫 249 216 停車場 126 72 機修室 159 135 配電室 69 54 水泵房 69 54 第四章 車間工藝布置 4.1 生產(chǎn)車間工藝布置的原則如下： （1）要有全局觀念，符合總體設(shè)計要求。 （2）車間設(shè)備布置時，應(yīng)使設(shè)備能夠靈活調(diào)動，滿足多種生產(chǎn)的可能，并留有更換設(shè)備適當(dāng)余地。同時還應(yīng)注意設(shè)備相互間的間距及設(shè)備與建筑物的安全維修距離，保證操作方便，維修裝卸和清潔衛(wèi)生方便。 （3）除某些特殊設(shè)備按相同類型適當(dāng)集中外，其余設(shè)備要盡量按工藝流水線安排。 （4）要盡可能利用車間的運輸空間，人員、物料分開進(jìn)出。 （5）注意車間的采光、通風(fēng)、采暖、降溫等設(shè)施。 （6）考慮生產(chǎn)衛(wèi)生與勞動保護(hù)。 （7）可設(shè)于室外的設(shè)備盡量設(shè)于室外。 4.2 生產(chǎn)車間布置說明 由于本設(shè)計產(chǎn)量較小，則只需一個生產(chǎn)車間。此設(shè)計廠房為單層廠房，外形為長方形。由于設(shè)備與設(shè)備之間，設(shè)備與建筑之間需要有一定的安全距離。 則車間的長為 48m, 寬為 27m。 4.3 門 （1）車間大門要滿足機械設(shè)備的進(jìn)出，則尺寸為 20003800mm。 （2）倉庫的門要滿足大型交通工具的進(jìn)出，則尺寸為 40003000mm。 （3）其它的門均采用尺寸為 10002200mm 的木門。 4.3 地坪 由于飲料車間的地坪經(jīng)常受水、酸、堿等腐蝕性物質(zhì)的侵襲，則采用高標(biāo)號混凝土地面，一般采用 300 號混凝土。地坪表面需劃線條或印滿天星花格作防滑處理。 地坪需要有 1.8%的坡度，并設(shè)有明溝或地漏排水。 4.4 內(nèi)墻面 食品工廠對車間內(nèi)墻面衛(wèi)生要求很高，要防霉、防濕、防腐、有利于衛(wèi)生，轉(zhuǎn)角處最好為圓弧形設(shè)計。本設(shè)計內(nèi)墻面的下部用白瓷磚或塑料面磚做成 1.8～2.0m 高的墻裙。內(nèi)墻粉刷采用仿瓷涂料，可防水、防霉。 總結(jié) 首先，對楊老師表示崇高的敬意和深深的感謝！ 這次做工廠設(shè)計，我在整個過程中學(xué)到了很多，不僅是針對食品工廠設(shè)計這個對專業(yè)性要求很強的認(rèn)識中，還是和老師同學(xué)之間的探討過程里，對于學(xué)術(shù)方面、專業(yè)知識還有團(tuán)隊力量上，我都受益匪淺。 這次工廠設(shè)計主要是以豆奶的配方和生產(chǎn)線進(jìn)行設(shè)計。在整個生產(chǎn)過程中，要考慮許多方面，先考慮到了原材料的綜合利用，然后各生產(chǎn)設(shè)備的選擇都完全依據(jù)生產(chǎn)量來確定，盡量選擇適當(dāng)?shù)男吞?、尺寸、功率，以避免浪費。全廠布局都按照經(jīng)濟(jì)合理的指標(biāo)來設(shè)計，在保證生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，做到了衛(wèi)生、節(jié)約、美觀的多重功效。這些花了時間查資料，但很值得。 但設(shè)計里還存在些缺陷。在全廠布局上，為求簡潔明了，建構(gòu)筑物不是很多。有些輔助部門設(shè)計得不太詳細(xì)。沒有設(shè)置大的宿舍樓，只在食堂上設(shè)有臨時宿舍，職工上下班只能離廠。本設(shè)計沒有計算成本回收期、投資利潤等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，用水用電量也只是大概估算，設(shè)計得不是很細(xì)致。但做過這次工廠設(shè)計后，會讓我在以后的工作中遇到類似的問題不會手忙腳亂。 最后，再次向楊老師表示真誠的謝意??！ . 參考文獻(xiàn) [1] 張國農(nóng)主編．食品工廠設(shè)計與環(huán)境保護(hù)[M]．第１版第 4 次印刷．中國輕工業(yè)出版社，2008 年 [2] 李基洪主編. 軟飲料生產(chǎn)工藝與配方 3000 例上冊[M]. 第 1 版第 1 次印刷. 廣東科技出版社，2004 年: 38 [3] 邵長富 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