【正文】 內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明 書(shū) 1 年產(chǎn) 20 噸發(fā)酵酸豆乳飲料車(chē)間 第一章 緒論 大豆的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn) 大豆是我國(guó)主要的植物性蛋白食物資源，營(yíng)養(yǎng)豐富，大豆中蛋白質(zhì)含量一般為 35%～ 40%，脂肪含量為 15%～ 20%，其中人體所必需的亞油酸含量約占 50%，碳水化合物含量為 20%～ 30%，此外還含有多種礦物質(zhì)和維生素，氨基酸種類(lèi)齊全，其中人體所必需的 8 種氨基酸的含量基本上與聯(lián)合國(guó)衛(wèi)生組織所建議的相近【 1】 ，因此，有“植物肉”、“綠色牛乳”之美譽(yù) 【 2】 。此外，大豆中不含膽固醇，故有降血脂的作用 。其中含有的維生素、無(wú)機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，又使大豆具有輔 助治療糖尿病、缺鐵性貧血，防止動(dòng)脈硬化和防治腫瘤等功效 ，有資料顯示大豆產(chǎn)品的消費(fèi)是與癌癥與心血管疾病成反比的 【 3】 。 大豆酸乳的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值 由于大豆酸 乳 中的大豆、鮮牛奶等經(jīng)乳酸發(fā)酵成分有很大的改變。它既能發(fā)揮大豆的營(yíng)養(yǎng)功效，又能去除大豆中的抗?fàn)I養(yǎng)因子，使大豆蛋白質(zhì)的消化率得到明顯提高，營(yíng)養(yǎng)效果更趨于完善。（ 1）大豆酸奶中的蛋白質(zhì)經(jīng)乳酸發(fā)酵 ,變成氨基酸 ,與同類(lèi)型產(chǎn)品相比 ,大豆酸奶發(fā)酵前后氨基酸含量增加 11 倍 ,而一般酸奶僅增加 4 倍 ,并含有豐富的必需氨基酸 ,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提高 【 4】 。 (2)大豆酸 奶中的脂肪、膽固醇由于使用大豆為主要原料 ,對(duì)照同類(lèi)產(chǎn)品 ,前者其含量明顯下降，一般酸奶脂肪為 1%～ 3% ,而大豆酸奶脂肪僅 %；而且發(fā)酵后脂肪球變小 ,低級(jí)脂肪酸和必需脂肪酸含量增加 ,有利于消化吸收 【 5】 。 (3) 大豆酸奶中的乳糖約有30 %轉(zhuǎn)化為各種有機(jī)酸 (如甲酸、檸檬酸、乙酸等 ),它能增加酸奶的獨(dú)特風(fēng)味抑制有害微生物的繁殖，促進(jìn)胃液分泌和胃腸蠕動(dòng) 促進(jìn)機(jī)體對(duì)鈣、磷、鐵的吸收 【 6】 。（ 4）發(fā)酵酸豆乳飲料含有較多的 Ca， Fe， Zn 等微量元素。另外益生菌發(fā)酵過(guò)程中，豆?jié){中的植酸含量降低了 50%，低 聚糖、脂肪氧化酶等抗?fàn)I養(yǎng)因素分解，從而提高了產(chǎn)品中 Fe， Zn， Ca 等營(yíng)養(yǎng)素的生物利用率，腸漲氣現(xiàn)象和豆腥味明顯減少，口感風(fēng)味改善，使大豆蛋白更易被人體消化吸收 【 1】 。 內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明 書(shū) 2 發(fā)酵酸豆乳飲料的保健功能 大豆酸奶具有較強(qiáng)的抗菌活性，可抑制有害菌的生長(zhǎng) （據(jù)研究證明 大豆酸奶中的乳清可使綠膿桿菌、傷寒桿菌、福式痢疾桿菌完全不生長(zhǎng)，對(duì)大腸桿菌有很強(qiáng)的抑制作用 ） ，而 使有益菌如嗜酸桿菌、雙歧桿菌占優(yōu)勢(shì)， 嗜酸桿菌會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸、過(guò)氧化氫及抗生素物質(zhì)，雙歧桿菌具有防止便秘、預(yù)防及治療細(xì)菌性下痢、維持腸道菌群平衡、合成 VB 等 功能，而且它還可以利用其它細(xì)菌不能利用的低聚糖類(lèi) 【 1】 。 (2)研究證明，飲用酸豆乳能使血清中膽固醇含量降低，這是由于乳酸菌可在腸道內(nèi)吸附、繁殖，從而干擾了小腸壁對(duì)膽固醇的吸附。也有人認(rèn)為是微生物細(xì)胞吸收了膽固醇，通過(guò)微生物代謝將膽固醇轉(zhuǎn)化為膽酸及膽汁酸而排出體外 【 1】 。（ 3）酸豆乳中含有多種抗氧化物質(zhì)（如 SOD 等），具有防衰老和延年益壽之功效 。 SOD 及其它抗氧化物質(zhì)能清除機(jī)體中的自由基，防止它使生物細(xì)胞膜受損、酶反應(yīng)活性下降，能起到防衰老，延年益壽的作用 【 5】 。 因此，在老齡化社會(huì)即將到來(lái)之際，酸豆乳飲品作為 老年人食品更具意義。（ 4）豆乳飲料中含有豐富的卵磷脂和礦物質(zhì)，長(zhǎng)期飲用豆乳類(lèi)飲料有利于治療缺鐵性貧血。 同時(shí) 酸豆乳含有優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)和維生素，對(duì)恢復(fù)肝細(xì)胞活力、保護(hù)肝臟是最好的食品。 發(fā)酵酸豆乳飲料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 發(fā)酵酸豆乳飲料的感官要求 參考 《植物蛋白飲料 豆奶（豆?jié){）和豆奶飲料》標(biāo)準(zhǔn) 【 7】 見(jiàn)表 11。 表 11 感官要求 項(xiàng)目 要求 外觀 氣味與滋味 具有反映產(chǎn)品特點(diǎn)的外觀及色澤，允許有少量 沉淀上浮，無(wú)非正?？梢?jiàn)外來(lái)雜質(zhì) 具有豆奶以及所添加輔料應(yīng)有的氣味和滋味，無(wú)異味 發(fā)酵酸豆乳飲料的理化指標(biāo) 參 考 《植物蛋白飲料 豆奶（豆?jié){）和豆奶飲料》標(biāo)準(zhǔn) 【 7】 見(jiàn)表 12。 表 12 理化指標(biāo) 項(xiàng)目 指標(biāo) 總固形物 ≥ g/100mL 內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明 書(shū) 3 蛋白質(zhì) 脂肪 ≥ ≥ g/100g 衛(wèi)生要求：脲酶活性 、總砷、鉛、銅及菌落總數(shù)、大腸桿菌、霉菌和酵母、致病菌（沙門(mén)氏菌、志賀氏菌、金黃色葡萄球菌）按 GB 16322 的規(guī)定執(zhí)行。 食品添加劑和食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑應(yīng)符合 GB 2760 及 GB 14880 的有關(guān)規(guī)定。 國(guó)內(nèi)外酸豆乳的研究現(xiàn)狀 在許多國(guó)家，將大豆作為食品已經(jīng)有幾個(gè)世紀(jì)之久，不經(jīng)發(fā)酵而 食用的大豆食品主要有豆?jié){、豆腐等，作為霉菌發(fā)酵的有醬、腐乳和納豆等。但是在東方，大豆食品的乳酸菌發(fā)酵卻未受到人們的重視，甚至研究工作者也沒(méi)有給予應(yīng)有的注意。在國(guó)內(nèi)，大豆作為發(fā)酵制品主要是經(jīng)過(guò)發(fā)酵后作為調(diào)味品，而對(duì)乳酸菌發(fā)酵大豆制品的研究與國(guó)外的研究相比，起步較晚。 早在 1934 年和 1937 年國(guó)際上就有相關(guān)發(fā)酵酸豆乳飲料的報(bào)道。 1940 年，對(duì)酸豆乳中的乳酸菌培養(yǎng)進(jìn)行了第一次系統(tǒng)的研究。 1970 年 Yama 等利用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌發(fā)酵開(kāi)發(fā)了酸豆乳飲料，研究認(rèn)為以大豆蛋白為原料制造酸凝乳或乳酸飲料無(wú)需特殊菌 種，添加某些氨基酸就可以掩蔽大豆特有的豆腥味。 BunooMA 等人在生產(chǎn)豆乳酸奶時(shí)分別加入 %果糖、淡煉乳、脫脂奶粉，就水蘇糖濃度、風(fēng)味、質(zhì)量參數(shù)與未發(fā)酵豆乳進(jìn)行了比較，豆腥味明顯減少。巴西 等人對(duì)含有 10%牛奶的 10種不同風(fēng)味的酸豆奶進(jìn)行了感官評(píng)定，認(rèn)為都可以接受。 vagras， %豆乳粉、 %乳清粉、硫酸鈣和水的大豆乳清酸奶 (Syoawhyeygohurt)的產(chǎn)品貨架期進(jìn)行了研究，其工藝流程是 :加 %脫脂奶粉， 10%糖及 %明膠，加熱至 95℃保溫 5 分鐘 后冷卻，混合接種 3%酸奶發(fā)酵劑， 41℃培養(yǎng) 4～ 5 小時(shí)，在 5～ 15℃溫度下可保存 35 天 【 4】 。 目前，對(duì)發(fā)酵酸豆乳飲料的研究主要集中在以下幾個(gè)方面：（ 1）改善發(fā)酵豆乳飲料的風(fēng)味，消除豆腥味及苦澀味，去除有害因子。解決的方法主要有：①通過(guò)添加風(fēng)味劑，如果料、果汁、香料等，加于掩蓋；②通過(guò)菌種的新組合加于實(shí)現(xiàn)；③通過(guò)某些添加劑，阻斷不良風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生。 （ 2） 增強(qiáng)發(fā)酵酸豆乳飲料的穩(wěn)定性。主要解決的方法主要有：①通過(guò)添加乳化劑和增稠劑；②添加螯合劑；③均質(zhì)，通過(guò)減小顆粒的粒徑，減緩沉淀的發(fā)生 【 1】 。 目前國(guó)內(nèi)外的 文獻(xiàn)資料大多以大豆為主要原料，經(jīng)浸泡、磨漿、殺菌、接種內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明 書(shū) 4 乳酸菌、發(fā)酵等工序加工制成酸豆乳。發(fā)酵酸豆乳的菌種，可以從自然發(fā)酵的酸豆乳中分離篩選也可以從生產(chǎn)酸牛奶已知菌種中挑選適合豆乳發(fā)酵的菌種。由于后一種方法簡(jiǎn)單易行，效果可靠，為多數(shù)人們所采用。目前使用較多的菌種為乳酸菌，大多認(rèn)為采用 1:1 比例的保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌風(fēng)味最佳。在豆乳中接種的乳酸菌可把豆乳中的己醛等碳基化合物轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸而除去豆腥味。乳酸菌產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分解酶可以使蛋白質(zhì)降解從而有利于消化和吸收。此外，大豆中雖然含有一定量的糖類(lèi)物質(zhì)，但大多是 不能被乳酸菌所利用的低聚糖和高聚糖，而可被乳酸菌利用的糖類(lèi)含量較少，且在大豆處理過(guò)程中還有大量流失，而糖類(lèi)又是乳酸菌重要的碳源物質(zhì)，且對(duì)于產(chǎn)品具有重要的影響，因此必須添加適量糖類(lèi)。糖類(lèi)的應(yīng)用因所用的菌種的不同而異，當(dāng)采用混合菌種發(fā)酵時(shí)，最好是多種糖類(lèi)并用同時(shí)要注意添加量的控制 。 雖然說(shuō)對(duì)發(fā)酵酸豆乳飲料已有快一個(gè)世紀(jì)的研究，然而目前國(guó)外已有的一些工業(yè)化酸豆奶產(chǎn)品與普通酸奶相比，產(chǎn)品顏色較黃，質(zhì)地較硬，在風(fēng)味、香氣和口感上不及普通酸奶 。 發(fā)酵酸豆乳的發(fā)展前景 目前世界上食品的潮流正向植物型食品系列發(fā)展 ，低脂肪 、 高蛋白食品越來(lái)越受到消費(fèi)者的歡迎 。歐美各國(guó)爭(zhēng)先生產(chǎn)各種豆制品系列，其中 酸豆奶最為流行 如 ， 利樂(lè)包 1000mL 豆奶 比 1000mL 酸奶好銷(xiāo)，且價(jià)格高，在消費(fèi)者心目中，酸豆奶比酸牛奶高檔 ；法國(guó)超市中酸奶沒(méi)有禮盒包 裝而酸豆奶多為禮盒包裝 ；在東南亞地區(qū)和日本等 國(guó)家，豆奶和酸豆奶也有廣闊的市場(chǎng) 【 8】 。 由此以豆奶 、 酸豆奶掛帥的植物蛋白飲料發(fā)、展前景良好。 在我國(guó)雖然發(fā)酵型酸豆乳行業(yè)才剛剛起步，然而發(fā)酵型酸豆乳是以大豆蛋白為主要原料， 經(jīng)乳酸菌發(fā)酵而成，這就決定了酸豆奶在成本上比 一般 酸奶要低的多 。目前市場(chǎng)上的乳酸菌 奶品種繁多，品牌 也極多，但通常都是以鮮牛奶或奶粉發(fā)酵而成，且銷(xiāo)量也大多集中在蒙牛光明 伊利等幾個(gè)大的品牌上， 可以說(shuō)是競(jìng)爭(zhēng)比較激烈 ， 而發(fā)酵型酸豆奶則是市場(chǎng)上新興的產(chǎn)物，具有生產(chǎn)成本低 、 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高和不含膽固醇等特點(diǎn)，這些都為酸豆奶進(jìn)入市場(chǎng)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 【 8】 。 雖然說(shuō)目前我國(guó)的發(fā)酵酸豆乳行業(yè)還存在 一些問(wèn)題，如： （ 1）企業(yè)規(guī)模小、產(chǎn)品品種少、經(jīng)濟(jì)效益差；（ 2）資源綜合利用率低、浪費(fèi)嚴(yán)重、造成環(huán)境污染；（ 3）產(chǎn)品加工深度、精度不夠，難于抵擋國(guó)外產(chǎn)品的沖擊；（ 4）產(chǎn)品技術(shù)含量?jī)?nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明 書(shū) 5 低，制約我國(guó)產(chǎn)品向高檔化、系統(tǒng)化發(fā)展；（ 5）生產(chǎn)企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的市場(chǎng)投入很小，對(duì)豆奶品牌及其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的宣傳較少，嚴(yán)重制約著豆奶業(yè)的發(fā)展 【 9】 。但是我們堅(jiān)信隨著我國(guó)“大豆行動(dòng)計(jì)劃”的實(shí)施，人們消費(fèi) 意識(shí)的提高，食品科學(xué)高新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，酸豆奶生產(chǎn)與消費(fèi)的這些問(wèn)題將逐步緩解，豆奶將成為 我國(guó) 21 世紀(jì)的新型產(chǎn)業(yè)。 設(shè)計(jì) 的立題意義 大豆起源于我國(guó)，以其高蛋白、高礦物質(zhì)、低膽固醇而深受人們的喜愛(ài)。酸豆乳飲料是以大豆、牛奶為基料 ,添加一定量的有益菌進(jìn)行發(fā)酵 ,經(jīng)科學(xué)組方調(diào)制而成 ,它所含有的蛋白質(zhì)被一定程度分解后 ,易于被人體消化吸收 ,而且對(duì)健美和減肥 大有益處，受到廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)。而我國(guó)的而我國(guó)的大豆產(chǎn)業(yè)剛剛興起，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力還比較弱 ,加工生產(chǎn)方式也遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了人們對(duì)大豆食品的衛(wèi)生、營(yíng)養(yǎng)、保健的要求 ,也難以參與經(jīng)濟(jì)全球化條件下的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。而發(fā)酵酸豆乳飲料作為大豆深加工產(chǎn)品中的高檔品，是國(guó)家大豆行動(dòng)計(jì)劃的具體實(shí)施，是大豆產(chǎn)業(yè)積極迎接全球化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的體現(xiàn)。因此為貫徹國(guó)家大豆行動(dòng)計(jì)劃，振興大豆產(chǎn)業(yè) ,提高產(chǎn)品科技含量 ,增強(qiáng)我國(guó)大豆深加工產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 ,滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，從事這個(gè)課題的設(shè)計(jì)具有積極的社會(huì)意義和現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)意義。 設(shè)計(jì) 的立題 目的 通過(guò)本次設(shè)計(jì)爭(zhēng) 取達(dá)到一下目的： (1)鞏固大學(xué)四年所學(xué)的有關(guān)內(nèi)容，并使它擴(kuò)大化和系統(tǒng)化； (2)培養(yǎng)計(jì)算技能及應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力； (3)熟悉食品工廠工藝設(shè)計(jì)的基本步驟和方法； (5)熟悉掌握查閱參考資料及使用圖表、手冊(cè)的能力； (6)培養(yǎng)從工程技術(shù)觀點(diǎn)出發(fā)考慮和處理工程實(shí)際問(wèn)題的能力 ,為即將走上社會(huì) ,進(jìn)入企業(yè)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ) . 設(shè)計(jì) 內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)需要 內(nèi)容有 ：（ l）根據(jù) 所給定的生產(chǎn)規(guī)模以及 原料特點(diǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量要求等因素， 通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)資料，確定發(fā)酵酸豆乳飲料車(chē)間 生產(chǎn)方案 ；（ 2）選擇并確定 發(fā)酵酸豆乳飲料車(chē) 間生產(chǎn)工藝流程，確定工藝參數(shù)指標(biāo)及操作說(shuō)明；（ 3） 根據(jù)質(zhì)量守恒定律進(jìn)行車(chē)間的物料計(jì)算；（ 4）能量計(jì)算（熱量、耗冷量、耗電量、給水量計(jì)算）；（ 5）設(shè)備的選型和計(jì)算，確定生產(chǎn)設(shè)備的規(guī)格和臺(tái)數(shù)；內(nèi)蒙古工業(yè) 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明 書(shū) 6 （ 6）生產(chǎn)車(chē)間布置設(shè)計(jì)；（ 7） 根據(jù)前期工作，繪制生產(chǎn)工藝流程圖、生產(chǎn)工藝設(shè)備布置圖等。 第二章 設(shè)計(jì)方案的確定 年產(chǎn)量 新建食品廠的年產(chǎn)量按下式計(jì)算 ： Q=Q1+Q2Q3Q【 10】 （ 21） 式中 ： Q— 新建食品廠某類(lèi)食品年產(chǎn)量（噸） ； Q1— 本地區(qū)該類(lèi)食品年銷(xiāo)售量（噸） Q2— 本地區(qū)該類(lèi)食品年調(diào)出量（噸） ； Q3— 本地區(qū)該類(lèi)食品年調(diào)入量（噸） Q4— 本地區(qū)該類(lèi)食品原有廠家的年產(chǎn)量（噸） 又有： Q=Q 旺 +Q 中 +Q 淡 【 10】 （ 22） 在本課題設(shè)計(jì)中，年產(chǎn)量已經(jīng)給定，為 20kT/a。 生產(chǎn)班制及相關(guān)計(jì)算 在本設(shè)計(jì)方案中， 考慮到原料供應(yīng)、設(shè)備檢修等其他原因，全年的生產(chǎn)日數(shù)一般為 300 天左右，一般不少于 250 天。在本設(shè)計(jì)中，一年工作日定為 280天。 每天 2班，每班 8小時(shí)。 則有 平均日產(chǎn)量 Q 日 = 20 7 1 .4 3 /280??Q kT TdTd （ 23） 式中： Q— 年產(chǎn)量； T— 年工作日 。 班產(chǎn)量 Q 班 7 1 .4 3 / 4 7 .6 2? ? ?? ? ????Q T dnk 噸 /班 （ 24） 式 中： Q 日 — 平均日產(chǎn)量（噸 /日） ； Q 班 — 班產(chǎn)量（噸 /班） ； n— 生產(chǎn)班次 k— 設(shè)備不均衡系數(shù)，可取 ～ ,本設(shè)計(jì)中取 。 產(chǎn)品方案的確定 產(chǎn)品配方 發(fā)酵酸豆乳飲料用的大豆必須顆粒飽滿(mǎn)，無(wú)蟲(chóng)蛀無(wú)霉變，