年产250吨凝固型酸乳工艺设计

年产250吨凝固型酸乳工艺设计

1 前言

1.1 酸乳

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它食品无法替代的地位和作用。有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，备受人们的青睐。[1]

联合国粮农组织（FAO）、世界卫生组织（WHO）与IDF于1977年对酸乳作出如下定义：酸乳就是在添加（或不添加）乳粉（或脱脂乳）的乳中（杀菌乳或浓缩乳），由于保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的作用进行乳酸发酵制成的凝乳状产品，成品中必须含有大量的、相应的活性微生物。[2]也可简单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。[3]

根据不同的分类原则（如成品的组织状态、口味、原料中乳脂肪含量、加工工艺和菌种组成等），酸乳可以有不同的分类。以下是最常用的分类： (1)按成品的组织状态分类:

①凝固型酸乳（set yoghurt）：其发酵过程在包装容器中进行，从而使成品因发酵而保留其凝乳状态；

②搅拌型酸乳（stirred yoghurt）：成品是先发酵后灌装而得。发酵后的凝乳已在灌装前和灌装过程中搅碎而成黏稠状组织状态。 （2）按成品口味分类：

①天然纯酸乳（natural yoghurt）：产品只由原料乳加菌种发酵而成，不含任何辅料和添加剂；

②加糖酸乳（sweeten yoghurt）：产品由原料乳和糖加入菌种发酵而成；

③调味酸乳（flavored yoghurt）：在天然酸乳或加糖酸乳中加入香料而成；

④果料酸乳（yoghurt with fruit）：成品是由天然酸乳与糖、果料混合而成；

⑤复合型或营养健康型酸乳：通常在酸乳中强化不同的营养素（维生素、食物纤维等）或在酸乳中混入不同的辅料（如谷物、干果等）而成。这种产品在西方国家极为盛行。

（3）按原料中脂肪含量分类：

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据FAO/WHO规定将酸乳分为如下三类：

①全脂酸乳：脂肪含量≥2.5%（纯酸牛乳脂肪含量≥3.1%）；

②部分脱脂酸乳：脂肪含量为0.8%～1.6%（纯酸牛乳脂肪含量为1.0%～2.0%）；

③脱脂酸乳：脂肪含量≤0.4%（纯酸牛乳脂肪含量≤0.5%）。

1.2 酸奶的起源与发展

酸奶是一种营养丰富、易于消化的饮料。源于保加利亚。很久以前，以游牧为主的色雷斯人常常背著灌满羊奶的皮囊随畜群在大草原上游荡。由于气温、体温的作用及其它原因，皮囊中的奶常常馊而呈渣状，少量这样的奶倒入煮过的奶中，煮过的奶很快亦变酸。这即是最早的酸奶。色雷斯人很喜欢喝这种奶，于是不断寻求更简便、效果更佳的制作酸奶的方法。

20世纪初，俄国科学家梅契尼柯夫在研究人类长寿问题时，到保加利亚去作调查，发现每千名死者中有4名是百岁以上去世的，这些高龄人生前都爱喝酸奶。他断定喝酸奶是使人长寿的一個重要原因。后来经过研究，又发现了一种能有效地消灭大肠內的腐败细菌的杆菌，命名为“保加利亚乳酸杆菌”，并因此获得诺贝尔奖。

梅契尼柯夫对酸奶的研究成果使西班牙商人伊萨克·卡拉索受到启发，开始了酸奶生产。最初他把酸奶当作药品在药房销售，但生意并不理想。第二次世界大战爆发后，伊萨克·卡拉索在美国建立了一家酸奶厂，并大作广告，不久便使酸奶风靡世界。[4]

1.3 酸奶的营养成分

酸奶的原料是牛奶、蔗糖和乳酸菌发酵剂，不仅保存了牛奶中所有的营养成分，而且因经过发酵使营养素变得更容易被人体消化吸收，因此它在促进生长、改善营养方面的作用更为优越，是母乳之外最为优质的一种营养食品。 1、乳糖奶中的乳糖在肠内较其他糖类分解缓慢，有些人甚至不能消化乳糖。经发酵后的酸奶，乳中的乳糖分解为半乳糖和葡萄糖，半乳糖是构成动物脑、神经系统中脑苷脂类的成分，并且由于发酵，消耗了一定量的乳糖。因此，酸奶适用于患乳糖不耐症的人食用。

2、乳酸生奶中几乎不含乳酸，而酸奶由于经过了发酵，一定量的乳糖变成了乳酸。乳酸可抑制有害菌，促进胃内容物的排泄，减轻胃酸分泌，提高钙、磷、铁的利用率。

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3、蛋白质酸奶中的蛋白质由于经过乳酸菌发酵，被分解成微细的凝固奶酪和肽、氨基酸等。因此，更容易消化吸收，提高了蛋白质的消化利用率。 4、脂肪奶中的脂肪以微细球状的乳浊液状态分散在乳中，酸奶中的脂肪被分解成为脂肪酸，更易于吸收。经研究证实，酸奶中游离脂肪酸和必需氨基酸含量均可达鲜牛奶的4倍。

5、钙鲜奶中钙含量丰富，经发酵后钙和无机盐都不发生变化。但发酵后产生的乳酸可有效地提高钙、磷的利用率，酸奶中的钙更容易吸收。[5]

1.3 酸奶对人体的好处

益生菌是指能够促进肠内菌群生态平衡，对宿主起有益作用的活的微生物制剂，对人的口腔、皮肤、阴道、肠道的菌群平衡有着重要作用。简单来说，就是有益于人类的生命和健康的一类肠道生理细菌，如双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌等乳酸菌。目前市面上各种酸奶制品品种繁多，有凝固型的、搅拌型的，还有加入不同的果汁、酸甜可口、适应各人不同口味的果汁型酸奶。不管是何种酸奶，其共同的特点都是含有乳酸菌。这些乳酸菌在人体的肠道内繁殖时会分泌对人体健康有益的物质，因此酸奶对人体有较多的好处： 1、能将牛奶中的乳糖和蛋白质分解，使人体更易消化和吸收；

2、酸奶有促进胃液分泌、提高食欲、加强消化的功效； 3、乳酸菌能减少某些致癌物质的产生，因而有防癌作用；

4、能抑制肠道内腐败菌的繁殖，并减弱腐败菌在肠道内产生的毒素； 5、有降低胆固醇的作用，特别适宜高血脂的人饮用；

6、一般来说，无论是手术后，还是急性、慢性病愈后的病人，为了治疗疾病或防止感染都曾服用或注射了大量抗生素，使肠道茵丛发生很大改变，甚至一些有益的肠道菌也统统被抑制或杀死，造成菌群失调。酸奶中含有大量的乳酸菌，每天喝0.25-0.5千克，可以维持肠道正常菌丛平衡，调节肠道有益菌群到正常水平。所以大病初愈者多喝酸奶，对身体恢复有着其他食物不能替代的作用。因此，对于久病初愈的人来说也是最需要的。

上班族下午经常犯困、打不起精神。美国最近一项研究发现，酸奶中的酪氨酸对于缓解由心理压力过大、高度紧张和焦虑引发的疲惫状况，有很大的帮助。大脑的生理功能、智力水平与神经递质的变化紧密相关， 酪氨酸是一种重要的神经递质——氨基丁酸的前体物质，是保证大脑功能的物质基础。它在人体中一旦含量不足，就会抑制神经传导，让人出现犯困、注意力不集中、无精打采、精神散漫等现象。此外，酪氨酸对大脑保持敏锐的思维、记忆力以及清醒程度，也起着决定性作用。 [5]

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1.4 酸奶的发展趋势

美国有关食品的市场信息指出，酸奶只朝着健康和嗜好两个方向发展。酸奶作为功能性食品的代表性产品，日益显示出其明显的优势。根据市场信息和国外专家对21世纪食品发展趋势的预测，高品质、健康、方便、嗜好是酸奶市场发展的趋势。在我国，随着生活水平的不断提高及对生活品质的更高要求，酸奶产销量在乳品市场中增长迅速。

与此同时，近年来我国大批中型乳品企业迅速崛起，搅拌型酸奶和饮用型酸奶已在市场占据支配地位。这两类酸奶风味各异，因口感良好而受到我国消费者的青睐。冷冻酸奶也受到人们的喜爱，不过还没达到普及的程度。

近年来，国内酸奶产销量以年均40%的速度增长。酸奶多样化的需求推动了包装技术的发展。从世界范围来看，酸奶是发展最快的乳制品产品。欧洲是开发酸奶新产品的基地，每年乳制品的新产品中有约7%是酸奶，每年约有近千种酸奶新产品问市。

酸奶的产品开发有如下共同的趋势：一是营养强化型和功能型酸奶，如添加有益菌，增加钙质，降低胆固醇以及增加纤维素，美容减肥的酸奶等。二是儿童酸奶丰富多彩。采用儿童喜爱的风味和包装，如多风味联杯及棒状包装；酸奶与多种果料组合，如分层灌装、子母杯包装等；酸奶与多种膨化食品（或者巧克力涂覆的膨化食品）及各种水果的组合。三是开发新颖独特的包装技术和设备。酸奶多样化的需求，推动了包装技术的发展，而包装技术的进步又带动了酸奶新产品的开发。[6]

2 工艺流程[7]

辅料（蔗糖等） ↓

原料乳→净乳→标准化→配料→浓缩→过滤→预热（55～65℃）→均质（8.0～10.0MPa）→杀菌（90～95℃、5～10min；120℃、2～5s；140℃、2～3s）→冷却（43～45℃）→接种→灌装→培养发酵→冷却（15～20℃）→后熟（2～7℃）→成品 ↑ ↑ 发酵剂 空瓶 2.1 工艺要点

（1）原料乳的质量要求

用于制造酸乳的原料乳质量比一般乳制品原料乳要求高。除按规定验收合格外，还必须满足以下要求：①总乳固体不低于11.5%，其中非脂乳固体不低于

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8.5%。②不得使用含有抗生素或残留有效氯等杀菌剂的鲜乳，一般乳牛注射抗生素后4d内所产的乳不得使用，因为常用的发酵剂菌种对抗生素和残留杀菌剂、清洗剂非常敏感。③不得使用患有乳房炎的牛的乳，否则会影响酸乳的风味和蛋白质的凝胶力。

（2）接种

接种前应将发酵剂充分搅拌，将凝乳完全破坏。接种是造成酸乳受微生物污染的主要环节之一，因此应严格注意操作卫生，防止霉菌、酵母、细菌噬菌体和其他有害微生物的污染，特别是在不采用发酵剂自动接种设备的情况下更应如此。发酵剂加入后，要充分搅拌10min，使菌体能与杀菌冷却后的牛乳完全混匀。还要注意保持乳温，特别是对非连续灌装工艺或采用效率较低的灌装手段时，因灌装时间较长，保温就更为重要。发酵剂的用量主要根据发酵剂的活力而定。

（3）灌装

接种后经充分搅拌的牛乳应立即连续地灌装到零售容器中。凝固型酸乳的容器主要有玻璃瓶、塑杯和纸盒等。玻璃瓶能很好地保持酸乳的组织状态，容器没有有害的浸出物质，但运输比较沉重，回收、清洗、消毒麻烦。而塑杯和纸盒虽然不存在上述的缺点，但在凝固型酸乳“保形”方面却不如玻璃瓶。

（4）发酵

发酵温度一般在42～43℃，这是嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌最适生长温度的折衷值。发酵时间一般在2.5～4h，发酵终点的判断非常重要，是制作凝固型酸乳的关键技术之一。可以采用以下方法判断：发酵一定时间后，抽样观察，打开瓶盖，观察酸乳的凝乳情况。若已基本凝乳，立即测定酸度，酸度达到70～90°T则可终止发酵。但酸度的高低还取决于当地消费者的喜好。在实际生产中，发酵时间的确定还应考虑冷却需要一个过程，在此过程中，酸乳的酸度还会继续上升。

(5)冷藏后熟

冷藏的目的首先是为了终止发酵过程，迅速而有效地抑制酸乳中乳酸菌的生长；其次促进香味物质产生，改善酸乳硬度。香味物质的高峰期一般是在酸乳终止发酵后第4h，而有人研究的结果为时间更长，特别是形成酸乳特征风味是多种风味物质互相平衡的结果，一般是12～24h完成，这段时间就是后熟期。[2]

3 物料衡算

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3.1原料在加工过程中会有损耗，损耗情况如下： （1）净乳的损失率为0.1%。

（2）添加稳定剂增加0.02%，蔗糖5%。 （3）浓缩的损失率为12%。 （4）过滤的损失率为0.05%。 （5）均质的损失率为0.1%。 （6）杀菌的损失率为1%。 （7）添加发酵剂增加2.5%。 （8）灌装的损失率为0.05%。[8]

设原料的用量为X，年产250吨的凝固型酸乳，一年按300天，一天按8小时的工作时间计算，则一个小时的生产量为104.17kg。

X×（1－0.1%）×（1＋16.67%）×（1＋5.02%）×（1－12%）×（1－0.05%）×（1－0.1%）×（1－1%）×（1＋2.5%）×（1－0.05%）=104.47kg/h 解得：X=95.49kg/h

3.2 物料衡算图

原 料 乳(95.49kg/h) ↓－0.1%

净 乳（95.39kg/h）（脂含量为3.5%鲜奶）

↓←为鲜乳含量3%的含脂0.1%的脱脂奶（＋16.67%） 标 准 化(111.30kg/h)（脂含量为3.0%） ↓＋稳定剂0.02%，蔗糖5% 添加配料（116.88kg/h） ↓－12% 浓 缩（102.86kg/h） ↓－0.05% 过 滤（102.81kg/h） ↓－0.1% 均质(102.70kg/h) ↓－1% 杀 菌(101.68kg/h)

↓＋2.5% 接种(104.22kg/h)

↓－0.05%

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灌 装（104.17kg/h） ↓ 冷 藏

4 设备选型

4.1 超高温瞬时杀菌机 型号 生产能力（t/h） 物料进口温度（℃） 物料杀菌温度（℃） 杀菌时间（s） 物料出口温度（℃） 物料进口温度（℃） 加热方式 生产厂家：九江精业食品机械有限公司[9]

4.2 发酵罐

名 称 公称容积（m3） 筒体直径（Dgmm） 筒体高度H（mm） 换热面积（m2） 搅拌轴转速（rpm） 发酵罐 150 4200 10800 165 150～250 JYS-0.5T 0.5 5 137 5 35 ≤35 蒸汽 搅拌轴功率（KW） 165～275 生产厂家：无锡明燕集团（无锡太湖石化装备厂）[10] 5 小结

通过这次的工艺学的课程设计，使我在课堂学习的基础之上，又进一步地了解到了不同酸乳的加工要点、工艺以及注意事项等。

不同的酸乳生产，有着不同的加工工艺。本次选题，我的题目是《年产250t凝固型酸乳工艺设计》。通过查阅各种资料，我首先初步了解了酸乳生产的工艺流程。然后在此基础上，了解每一步工艺的详细要点、注意事项，最后选取主要

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设备。

在工艺选择的过程中，我对许多课本介绍的工艺过程及课本未详尽介绍的酸乳加工工艺有了更深刻的认识，也对它们的具体操作有了更多的了解。比如，我了解到了许多乳品生产可能用到的工艺过程，包括脱气、杀菌、超高温瞬时杀菌、均质、发酵、灌装等等。在这过程中，我不仅了解到我自己所用到的工艺，还了解了很多其它用途的工艺。

通过本次学习，以及老师的指导，让我对《食品工艺学》这门课有了足够的认识，并在此基础上掌握课程所规定的部分内容。

我充分认识到，食品工艺学，在食品工业上有着举足轻重的地位。现代化的食品加工设备，使得食品工业飞速发展，生产工艺更加先进化、现代化，不仅做到了安全快速地生产，产品质量也更加值得信赖。虽然目前食品工业的负面新闻还很多，大型食品企业还很少，但是我们相信，有这么多的先进设备资源，发展出这么多先进的加工工艺，不久的将来，中国食品工业定将飞速发展。

参考文献：

[1]蒋明利.酸乳和发酵乳饮料生产工艺和配方.北京：中国轻工业出版社，2002 [2]夏文水.食品工艺学.北京：中国轻工业出版社，2011 [3]郭本恒.酸奶.北京：化学工业出版社，2003

[4]http://blog.19lou.com/13110580/viewspace-2948117

[5]http://wenku.baidu.com/view/35a56e04bed5b9f3f90f1cc6.html [6]http://blog.sina.com.cn/s/blog_8d821e4a0100ycvi.html [7]郭本恒.功能性乳制品.北京：中国轻工业出版社，2001 [8]http://www.qiyeku.com/xinwen/994209.html [9]http://www.jjjyjx.com/productsDetails99.html

[10]http://detail.cn.china.cn/provide/detail,1672485228.html

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