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1、 本 科 毕 业 设 计 第 9 页 共 42 页 1 绪论11 酸奶简介 牛乳的组成最为接近人体的母乳，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1。 联合国粮农组织和世界卫生组织（FAO/WHO）将酸奶定义为乳与乳制品(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。也可简单
2、将其定义为以新鲜牛乳或乳粉为原料，经乳酸菌保温发酵而制成的产品2。 通常根据酸奶在零售过程中的产品存在状态来进行分类，具体可分为凝固型酸奶和搅拌型酸奶。乳酸菌在乳中生长繁殖，发酵分解产生乳酸等有机酸，导致乳的pH值下降，使乳酪蛋白在其等电点附近发生凝集，把这种乳凝状的酸奶称为凝固型酸奶。所谓搅拌型酸奶，是指先在发酵罐中通过乳酸菌的作用，将经过标准化处理的牛乳发酵至乳凝，然后再用搅拌器破乳，是凝乳粒子保持在0.010.04mm大小的一种酸奶。产品呈半流动状态的粥糊状，易使用吸管吸食3。一半搅拌型酸乳可分为原味型和水果型，而凝固型大都为原味型4。 酸乳又名酸牛乳或酸奶，作为众多的发酵乳产品中当今最
3、为流行的乳制品，最初出现时其名是与发酵乳混用的，表示变酸的乳。尽管目前没有关于人类何时第一次制作酸奶的明确记载，但酸奶的食用可以追溯到许多世纪以前。发酵乳起源于巴尔干半岛和中东地区，在那里，牧民们早在几千年前就发现了可以通过发酵可以延长鲜乳保存期的方法。虽然起源没有明确的记载，但酸奶有益于人类身体健康并有丰富的营养价值这一观念在许多文明国度里已存在了很长时间。依据波斯人的传统，亚伯拉罕把自己的富饶和长寿归功于酸奶而法国皇帝法兰西一世据说也因饮用由山羊奶制成的酸奶而治愈其体虚气弱之疾5。然而，酸奶却极有可能起源于中东，在那时这种发酵产品的演变与世界各地牧民的烹饪技术发展是分不开的6。1.1.1
4、国外酸乳市场情况在欧美及其他发达国家，乳品是人们摄取动物蛋白的最主要食品之一，这些国家的人均消费量约为300kg每年。根据FAO的统计数据:2000年世界的人均乳品消费量约为l00kg每年，亚洲人均乳品消费量(不包括中国)约为40kg每年，日本、韩国、中国台北区和印度的人均消费量均已超过60kg每年7。世界乳品的需求每年按2%的速度在增长，发达国家的增长率大约是1%，而酸乳的增长速度超过5%，从全世界范围来看，酸奶也是发展最快的乳制品，每年乳制品的新品种中有约7%是酸奶，每年约有近千种酸奶新产品问世8。1.1.2 国内酸乳市场状况尽管目前我国的乳业市场不断扩大，乳品消费观念在不断提高，但我国年
5、人均乳制品不足20kg的消费量与世界人均1OOkg、发达国家人均140kg的消费量相比还有较大差距。中国的乳品消费在整体上并没有进入完全理性的轨道。由于营养知识的欠缺，许多人不了解乳品对改善营养、平衡膳食、补钙和增强体质的重要作用，包括对酸乳的认识也不够，因而市场占有率也不太高，不过随着人们对酸乳营养价值的认识，人们对酸奶的态度发生了改变，市场占有份额也逐年增加。表1为近几年城镇居民人均乳及乳制品增长情况。表1 城镇居民人均乳及乳制品增长情况 2001年较2002年 2001年较2002年 2001年较2002年 增长量 增长量 增长量 鲜乳品 0.197 0.218 0.188 奶粉 0.0
6、2 0.1 0.018 酸奶 0.214 0.338 0.39由表1可以明显看出，酸奶在所有的乳制品中的增长速度最快。据不完全统计，随着我国居民生活水平和消费观念的转变，酸奶的消费在以后的较长时间内仍旧会保持迅速的增长势头，这种超常的增长速度在全球酸奶发展史上是非常罕见的，市场前景极为广阔9。1.1.3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。(1) 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
7、，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10。(2) 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。(3) 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
8、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11。(4) 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12。(5) 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13。(6) 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14。(7) 抗癌作用 酸奶有抑制
9、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15 。2 设计总论21 设计依据、原则、范围211 设计依据本设计依据河北科技大学生物工程与食品科学学院食品教研室下达的设计任务书而进行设计的。 212 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
10、各方面进行综合考虑，使设计准确合理。213设计范围本设计主要是年产30000t发酵乳制品车间的工艺设计。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、工厂总平面布置图和工厂主要车间立剖图各一张，经济核算及效益分析。22 厂址选择221 厂址本设计厂址选择在石家庄市。221 厂址选择原因石家庄地处河北省中南部，环渤海湾经济区，距首都北京283公里。位于北纬37273847,东经1133011520之间，东与衡水接壤，南
11、与邢台毗连，西与山西为邻，北与保定为界。南北最长处约148.018公里，东西最宽处约175.383公里，周边界长760公里。2008年，石家庄市总面积15,848平方公里，常住人口966万人，其中市区面积455.8平方千米，市区人口240万人。石家庄市地处中纬度欧亚大陆东缘，属于暖温带大陆性季风气候。太阳辐射的季节性变化显著，地面的高低气压活动频繁，四季分明，寒暑悬殊，雨量集中于夏秋季节。干湿期明显，夏冬季长，春秋季短。夏季经常达到34度。 石家庄市总的气候特点为：年平均气温偏高，春温夏热秋凉冬冷，雨量分布不均，大部分地区接近常年，西部部分山区雨量偏多，日照偏少，春季天气多风。石家庄是一个极具
12、发展潜力的城市。自然资源丰富，交通通讯便利，基础设施配套，工商业发达，市场前景广阔，投资环境较为优越，是国内外客商投资兴业的理想之处。在全球经济一体化迅猛发展的今天，石家庄依托自身优势，正在全力打造“中国药都”、“全国纺织基地”、“华北重要商埠”、“北方特色农业区”和区域性高新技术产业中心为主导的支柱产业，为早日实现“加快发展、富民强市”的宏伟目标而奋斗。3 原辅材料及产品的标准31 原辅料的特性及标准311 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 6914-198
13、6中的规定。如表2表所示：表2 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） 2.5312 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1091011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。313 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GB 10355-89中的规定。如表3所示：表3 香精的国家标准项 目 指 标 状态粒度/m 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 细菌总数（个/mL） 100.0
