1、毕业设计年产 2000 吨发酵豆奶饮料工厂设计摘要 本论文主要进行年产 2000 吨发酵豆奶饮料工厂设计。针对年产 2000 吨发酵豆奶饮料工厂进行了车间平面设计、产品方案及工艺论证、设备选型、物料衡算、企业组织等研究与设计。并绘制了工艺流程图（1 张）、生产车间设备平面布置图（1 张）、总平面布置图（1 张）。关键词发酵 发酵豆奶 工厂设计 Factory Design of Productting Zymo-beanmilk Beverage 2000 Ton Every YearAbstract This paper main about factory design of produc
2、tting zymo-beanmilk beverage 2000 ton every year. Carried out workshop plane design、product program and technology demonstration、equipment lectotype、materials calculation、 business organization for factory of productting zymo-beanmilk beverage 2000 ton every year. And drew a process chart、a site pla
3、n of workshop equipment、an assemble site planKeyword ferment zymo-beanmilk factory design目录1 引言 .11.1 产品优势 .12 车间平面设计 .22.1 原料仓库 .22.2 生产车间 .22.3 成品仓库 .22.4 冷藏库 .22.5 制冷车间 .22.6 包装车间及包装材料库 .32.7 化验室 .32.8 更衣室 .32.9 配电室、机修车间 .32.10 预留地及废水处理区 .32.11 总平面布置原则 .33 工艺流程及工艺操作特点 .43.1 工艺流程 .43.2 工艺操作特点 .43.
4、3 产品质量标准 .54 车间布置与结构 .54.1 车间布置 .54.2 车间建筑特点 .65 物料计算 .65.1 工艺经济指标及基础数据 .65.2 数据计算 .76 设备选型 .86.1 设备选型的依据 .86.2 设备概况 .97 辅助部门设计 .117.1 冷库 .117.2 包装材料库 .127.3 化验室 .127.4 锅炉房 .127.5 机修、配电车间 .128 劳动定员 .129 环境保护及处理办法 .13结论 .14致谢 .15参考文献 .161 引言豆奶是一种营养丰富、工艺简便的传统饮品，深受人们的喜爱。豆奶含有丰富的营养成分，如蛋白质、脂肪、磷脂以及多种微量元素等，
5、此外，还含有维生素 B1、B 2等，确是一款较好的营养饮品。 长期以来，由于豆奶一直处在乳制品和豆浆的夹缝中生存，如何让豆奶这颗老树发新芽，如何让这一中国传统产品枝繁叶茂，这对豆奶能否继续生存、发展下去起到一个极为重要的作用。而发酵型豆奶饮料，解决了豆奶市场上的这一难题，为豆奶发展开辟了一条崭新的道路。 发酵豆奶具有口感好，风味独特，植物蛋白含量丰富等特点，是豆奶市场上的新贵，是酸性饮料中的新宠。 1.1 产品优势1)、比普通豆奶的优势：发酵豆奶不同于普通豆奶，它是以大豆为主要原料发酵而成的，与豆奶相比，营养成分有较大增加。发酵酸豆奶由于乳酸菌的发酵作用，使大豆蛋白更易于人体吸收。经发酵后的豆
6、奶产生了大量的有益菌体及其代谢物质，如某些乳酸菌还能形成 B 族维生素，弥补了豆奶中 B 族维生素的不足、分解了大豆中的有害酶、消除豆腥味、减少了胀气成份的寡糖含量、具有乳酸发酵的清香风味等。 2)、成本上的优势：成本优势是给企业带来利润的前提之一。乳酸菌发酵型酸奶是一种深受消费者喜爱的大众化保健饮品，其通常是以鲜奶或奶粉经过乳酸发酵而成，而发酵型酸豆奶则是以大豆蛋白为主要原料，经乳酸菌发酵而成，这就决定了酸豆奶在成本上比用鲜奶或奶粉为原料发酵的酸奶要低的多。 3)、营养价值上的优势：在口感和外观上，酸豆奶与普通牛奶乳酸菌酸奶几乎没有什么差别，而且这种乳酸豆奶具有酸味柔和、改善胃肠、促进消化、
7、降低血脂、预防动脉硬化、抗疲劳、抗肌体内腐败菌孽生的特点。发酵型酸豆奶还是一种营养价值很高的营养饮品，其蛋白质中的氨基酸比例模式非常接近牛奶，但胆固醇含量却极低，具有高蛋白、低脂肪的特点，对改善人体内部结构有较大的好处，是一款老少皆宜的高营养性饮品。 4)、产品竞争上的优势：目前市场上的乳酸菌奶品种繁多，品牌也极多，但通常都是以鲜牛奶或奶粉发酵而成，且销量也大多集中在蒙牛、光明、伊利等几个大的品牌上，可以说是竞争比较激烈。而发酵型酸豆奶则是市场上新兴的产物，具有生产成本低、营养价值高、不含胆固醇等特点，而且大豆还是我国主要农作物之一，完全拥有有利资源的保证。 可以看出，酸豆奶的开发，为豆奶的发
8、展开辟出了一个更为广阔的市场空间，而且市场前景十分可观。以大豆代替牛奶开发饮料，满足人们对蛋白质的需要，引导人们健康消费，这是一个客观的发展趋势，意义重大。2 车间平面设计根据发酵豆奶生产的工艺要求，结合实际生产情况，需要以下建筑或构建物。2.1 原料仓库专门建设原料仓库，面积 150m2，用做大豆、乳粉、白砂糖等原料的储存，仓库内部具体布置根据实际情况。2.2 生产车间生产车间是的主要加工车间，在此车间的主要生产流程：原料经初步处理以后，然后进行原料标准化、配料(加蔗糖或其他原料)、过滤、预热、均质、杀菌、冷却、接种(发酵剂)、培养发酵、冷却。其中发酵是耗能和最影响发酵豆奶生产质量的主要因素
9、，是主要的加工区域，算上设备本身的占地面积和设备间的距离以及设备与墙体间的预留距离，还有生产车间中部工人活动范围，总面积 300m2。2.3 成品仓库主要用作灭菌豆奶的短期存放，面积 70 m2。2.4 冷藏库与主要生产车间比邻，是存放加工、包装后的发酵豆奶产品的区域，按照冷库设计的要求使用材料和安排布局，整个冷库分成两个区域，中间有门连通，根据实际需要使用冷库。采用双冷库设计可以有效降低能耗、便于管理，实际运行成本可以大大降低。设计库容量为 70t，正常情况每平米可以存放1.2t1.8t 产品，总面积 70m2，小冷库 20 m 2，大冷库 50m2。2.5 制冷车间制冷车间近邻冷藏车间，靠
10、近配电动力中心和维修中心，水泥地面加厚，面积 30m2。2.6 包装车间及包装材料库包装车间地坪加高到与低温库标高一致，在加工车间相同的建筑要求之上，增加吊顶，墙壁四周并外加隔热材料，并有专用门通向包装材料库，包装完毕后直接入库。面积约 80m2。2.7 化验室在办公大楼一侧，用于进行产品的原料和产品的质量检验，面积 60m2。2.8 更衣室位于进入各个车间的必经之地，分左右男女更衣室，不同工段的工人可以分别从不同更衣室进入不同的生产车间，避免交叉污染，总面积 30m2。2.9 配电室、机修车间靠近主动力中心，面积 100m2。2.10 预留地及废水处理区预留空地由环保部门设计废水处理池，面积
11、 300m2。2.11 总平面布置原则1）以方便生产为前提，符合车间生产程序，避免原料、半成品、人流的交叉污染。2）全建筑物采取南北朝向，利于通风、采光。3）配电房、锅炉靠近生产车间，减少能源消耗，锅炉房处于厂西北角，使生产 车间处在其上风位置。4）通盘考虑全厂布置，填平补齐，力求合理、经济，并充分考虑全厂扩大生产。2.11.1 总平面设计说明1）厂区主要建筑物：办公楼、仓库（高温、低温）、生产车间、包装车间，按照生产流程布置，并尽量缩短距离，避免物料的往返运输。2）考虑旺季生产的紧张，所设计的冷藏库为 70m2可以放置 70t 产品，用来贮存产品。3）办公室（办公、化验室、会议室）在人流出口
12、附近，距离车间较近，方便管 理，又与物流避免交叉。4）绿化情况：在厂房四周，各种建筑空地与预留地种植草坪。5）厂区道路：厂区主干道为 8000mm 宽，非主要道路为 6000mm 宽，交叉路口半径 10000mm，两旁均种植黄杨秋、雪松等。6）厂区考虑到防火要求，各主要建筑物和易燃物附近均设有消防水龙头和灭火 器。7）全厂面积：2000m 2 筑物占地面积：1100 m 2 露天堆场面积：100 m 2。3 工艺流程及工艺操作特点3.1 工艺流程消毒后鲜乳，接混合发酵菌 稳定剂 乳化剂 挑选大豆发芽处理磨浆脱渣冷却纯豆乳发酵调配均质装罐热处理成品3.2 工艺操作特点1)发芽处理: 大豆用温水浸
13、泡膨胀，放入发芽装置里发芽，温度 25左右，发芽二天，取出放入 pH7.57.8 的弱碱液内浸泡 2h。脂肪氧化酶是大豆产生腥味的主要原因，大豆经发芽处理后其自身含有的脂肪氧化酶受到一定程度地钝化，因而部分去除了大豆乳的豆腥味。发芽后大豆蛋白质中使人产生胀腹感的棉子糖等物质消失，植酸降解，更多的磷、铁等无机盐释放出来，维生素含量增加，其中核黄素增加 23 倍、硫胺素增加 34 倍。2)磨浆：用磨浆机将发芽的大豆磨成浆体，在进料的同时添加 5 倍水，二次磨浆分离，浆液经过 120 目筛过滤，去除豆渣。3)煮沸：进一步去除豆乳中挥发性豆腥味, 使抗胰蛋白酶和大豆凝血因子变性失活, 同时达到杀死杂菌
14、的目的, 冷却后即成纯豆乳。4)混合发酵菌剂制备方法培养基制备：检验合格的脱脂乳，分装在试管里，置于高压灭菌锅中， 120灭菌 1520min。菌种选择与活化：选择产酸能力强，发酵风味好的嗜热链球菌(S. t) 和保加利亚乳杆菌(L. b)，混合比例 11 为佳。将乳酸菌在培养基中进行 34 次接种纯培养。发酵菌剂制备：取脱脂乳 100m l 于三角瓶中，20灭菌 1520min，冷却至 40左右时，接种上述已活化的 S. 和 L. 菌种进行纯培养，43温箱培养48h，取出置 45温度下保存待用。5)接种与发酵：温度 43, 发酵时间 7h。为了改善发酵豆乳的口感, 接种时加入 5% 的蔗糖。
15、6)调配：调配口感：因发酵豆奶饮料在贮存期间，蛋白质容易发生絮凝作用而产生沉淀；且发酵豆奶所含脂肪易发生上浮现象，影响产品质量和外观，故需加入适量的稳定剂和乳化剂。随着纯豆乳所占比例上升(纯豆乳：鲜奶) , 发酵豆乳中蛋白质沉淀程度加大, 口感渐次, 但香味逐渐突出。纯豆乳占调配奶的比例控制在 60% 左右为佳。稳定剂的选择: 海藻酸丙二醇酯(PGA )、羧甲基纤维素钠(CMC 2Na)，添加量分别为 0.3% 和 0.2%，混合使用，产品三个月不发生沉淀现象。乳化剂的选择: 大豆中脂肪含量为 20%，由于单靠油和水是不易得到稳定的大豆乳，必须加入乳化剂，使互不相溶的大豆脂肪均匀分散于水中，成
16、为稳定的乳状液，从而阻止脂肪上浮。经研究，使用如下乳化剂效果明显：单甘酯 0.0050.01% + 脂肪酸蔗糖酯 0.01% 7)均质：调配后的发酵豆奶进行二次高压均质，使饮料保持较好的均匀稳定性， 均质后经过脱气机脱气。第一次均质时要求温度较高，所得制品口感非常好。但要注意温度不可过高，否则易杀死全部乳酸菌。经研究 62较适宜，只能使部分 S.菌种失活，L. 菌种则能抵抗 75、2030min 的加热。采用 2530M Pa 的高压处理，所得制品细腻爽口。 8)热处理：发酵豆奶饮料经过热处理后，部分嗜热链球菌失活。在酸性条件下(PH45)杂菌对热的抵抗性明显减弱。热处理温度为 62, 时间为
17、20min。 23.3 产品质量标准1 感官指标：呈均匀的乳状液，具有清香纯净的乳酸味，不得有豆腥味和杂质。2 理化指标：可溶性固形物(%) 10 (以折光计)；总酸(%) 0.750. 9 (以乳酸计)；总糖(% ) 5；蛋白质(%) 1. 5；脂肪(% ) 1；砷(mg/kg) 0. 5； 铅(mg/kg) 1；铜(mg/kg) 10。3 微生物指标：细菌总数: (个/m l) 100；大肠菌群: (个/100m l)3；致病菌不得检出。4 车间布置与结构4.1 车间布置1）对设备进行平面布置时，充分考虑专用设备和通用设备，使能共用的设备尽量共用，并根据需要适当添加设备。2）设计排水沟尽量
18、位于经常排污、排水设备的下面，保证车间排水通畅、每个排污口要安装防鼠网。3）设备与设备、设备与墙壁之间均要留出适当的空隙，不但可以保证操作方便，而且便于维修和清洗。4）由于发酵豆奶产品的后发酵温度比较低，为保证产品的质量，在发酵培养之后的后发酵车间温度控制在 26，以 4为好。车间尽量密闭，内墙面设置隔热保温层，减少能耗。5）为便于运输以及减少劳动量，将发酵库和后发酵库构建在一起，包装车间经过 包装的产品通过传送带直接传送到后发酵库。6）更衣室位于车间入口处，工人先更衣，经洗手、消毒后方能进入车间。为保证产品质量和车间卫生，工人进入车间必须保证工作服、工作帽、口罩、手套、胶鞋等统一规范，开始工
19、作前有专人检查并记录。4.2 车间建筑特点门：车间采用双扇折叠门，各个门尺寸根据需要而定。 窗：铝合金推拉窗户，窗下离地 1500mm，窗户尺寸 3000mm2000mm。地坪：采用水磨石地面。排水：墙壁靠墙两内侧开始 300mm 宽水沟，深 300mm，地面为圆弧，便于清洗。每隔 20000mm 设置一个穿墙的出水管道。墙壁：除特殊的隔热需要外，墙壁内墙铺设白磁砖至 3m 高。通风：排气扇通风，增加通风量。采光：、窗户采光；、屋面采光板。照明：满足车间照明，单位容量一般为 68W/。5 物料计算根据工厂设计规模、产品方案，通过物料平衡计算，可确定单位时间生产过程中主要原辅料的需求量以及水、蒸
20、汽、能源等流量与耗量，据此就可以计算出全年主要物料、包装材料的采购运输和仓储容量。同时通过物料衡算，还可以根据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根据。5.1 工艺经济指标及基础数据为平衡每月生产的产量，避免出现部分月停产，部分月加工任务过于繁重，结合主要加工发酵豆奶的品种成熟时间情况，初步安排产品生产方案如表 5-1：表 5-1 产品生产方案指标名称 指标 指标名称 指标生产规模 2000 吨/年 磨浆浆液损失率 1%生产天数 250 天/年 饮料含糖量 9%发酵周期 72 小时 发酵菌液添加量 4%日产量 8 吨/天（杯装（100ml）2 吨，瓶装（300ml）6吨）检样损失系数 0.6%出浆率（豆：浆） 1：14 罐装浆液损失率 0.8%表 5-2 配料配方序号 配料名称 添加比例1 多聚磷酸盐 0.015%2 乳酸、柠檬酸 0.32%3 稳定剂 0.5%4 水 稳定剂的 50 倍5 乳化剂 0.02%6 糖 水的 9%
