1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
1酸奶
1.1酸奶简介
2. 研究的基本内容和问题
研究目标
本设计主要以最佳的生产方法和设备为基础，设计出一个年产量为2.4万吨，能生产具有高粘度、细腻的口感、风味丰富的优质酸奶的工厂。
3. 研究的方法与方案
1 研究方法
总览全貌得设计产品方案的设计、工艺流程设计、物料衡算、设备选型、生产车间总平面布置、水电汽管路设计
2 技术路线
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（1）原料乳的验收
要生产出高品质的酸奶，首先必须保证原料乳品质达标，原料乳接收时，必须对每一批、每一车原料乳进行检验，验收时除考虑外观外，还需要对尘埃、嗅觉、味觉等表型进行观察，对所含成分如脂肪、蛋白质、细菌数、抗生素等进行测定，必须符合以下要求：
1.应是健康的母牛所产的新鲜牛奶；
2.禁止采用处于孕期的母牛的产后7天内、产前15日内的初乳；不得含有肉眼可见的杂质；
3.进行气味检测时，不可有奇怪的味道，如夹杂有霉味、苦味、臭味等；
4.原料乳需均匀无沉淀，粘度过大者不可使用；
5.原料乳如有红色绿色或显著黄色者不可采用，色泽应呈现出均匀一致的乳白色或微黄色；
6.酸度不可超过20°T；
同时还必须检测原料中的抗生素含量。对于患有乳腺炎个体，牛乳中的白细胞数量会上升，一定程度上拮抗乳酸菌的生长，影响发酵过程。同时抗生素会用于乳腺炎的治疗，牛乳中有一定的残留，残留在原料乳中的抗生素同样会影响发酵过程，且人体摄入过多的抗生素不利益健康，因此有必要对抗生素含量进行检测。
（2）预处理
原料乳在灭菌前须得经过预处理，及一定程度的净化。净化的机制是利用离心净乳机对原料进行离心，将杂质分离，利用离心力将原料乳中的高密度杂质甩出原料进入除渣室进行排放，这个过程可除去牛乳中对发酵有不利影响的白血球及一些密度较大的固体杂质。净乳机可以除去牛乳中的杂质，从原料乳开始就注意杂质的分离以及为发酵做准备，有利于提高产品质量。
（3）标准化
原料乳的品质受外界影响较大，主要是其中的脂肪含量、蛋白质含量等随环境、时间的改变有较大的变化，这就要求在正式生产前对原料进行标准化，更有利于控制产品的质量。原料乳的标准化根据生产的酸奶的产品的要求，对乳的品质进行校准，保障各批次产品的品质基本稳定。如新鲜牛乳中脂肪含量较高，所以需对脂肪含量进行标准化，通过分离机分离或在脂肪含量较高的原料乳中加入一些脱脂乳或脱脂奶粉可降低脂肪含量，避免发酵时酸奶中有脂肪析出，或可将原料乳中的脂肪分离出来，成为稀奶油，而后将定量的稀奶油加入脱脂乳中，使脂肪含量均衡降低。
（4）混料
向原料乳中添加的物料主要是稳定剂、白砂糖等，加糖一方面可以给乳酸菌提供能量，促进其生长繁殖与代谢，另一方面可改善酸奶的风味口感，但需控制用量，过高的浓度不利于乳酸菌的生存。向配料缸中根据配方按顺序加入脱脂奶粉、稳定剂、糖、色素等配置好的物料，进行热混料。
（5）预热
预热一方面能够杀死原料乳中的部分微生物，降低发酵过程中杂菌生长的速度和几率；另一方面，加热使部分乳清蛋白变性，使酸奶的质地更加坚实。但是预热阶段加热时间短，可能会使乳清蛋白变性不充分，这有可能导致乳清的析出。
（6）均质
均质主要是破碎乳中的脂肪颗粒，通过让牛乳通过小孔而将大的脂肪球分裂成小脂肪球，小的脂肪球相较于体积大的，在牛奶中上浮速度更慢，增加了上浮的时间，可缓解生产过程中的脂肪上升情况，提高酸奶稳定性，优化酸奶色泽，保障脂肪能够趋近均一状态，从而获得口感更加细腻、质地更加优良的产品。
（7）杀菌
目前对于乳制品的杀菌主要采用巴氏杀菌和超高温灭菌，杀菌主要是杀死在新鲜牛乳中的致病菌和芽孢，还可使一些溶菌酶失活。同时还可使牛乳中的溶解氧被排出，降低氧化还原电位，这有利于有机酸的产生，以保证在在接种后乳酸菌能够占据优势，正常生长繁殖；不仅如此，加热过程还可使乳清蛋白变性，防止后续过程乳清析出，提高蛋白质水合能力，达到改善组织，提高粘稠度的目的。
各种杀菌工艺的比较：巴氏杀菌比较温和，虽然可以杀死大多数致病菌且营养成分损失较少，但是低温的巴氏杀菌酸奶的货架期较短，在冷藏条件下仅能存放1-2周。在生产扩大化和集中化的情况下，远程的运输不利于酸奶的保存，因此需要寻求强度更大是杀菌方式。但是超高温灭菌会使酸奶有较大的蒸煮味和糊味，产品感官较差。通常温度在60-82℃，一般细菌在68℃条件下加热30min可被杀灭，但并不仅限于此，要想达到巴氏杀菌同等的效果，可以将不同的灭菌时间和灭菌温度组合起来。目前所采用的巴氏杀菌有高温短时间杀菌、低温长时间杀菌、超巴氏杀菌法。
低温长时巴氏杀菌：灭菌条件为将物料加热至62～65℃条件下加热30min。该法的特点是对奶中营养破坏小，杀菌效果最高可达99。但灭菌时间长，能量消耗大、费力、处理量低、时间长。
高温短时巴氏杀菌：灭菌条件为加热到80～88℃，保持10～15S；或者加热到72～75℃，保持16～40S。此法一般采用片式或管式热交换器，可将加热过程与冷却过程设置在同一台设备中，充分利用热能，处理量大，杀菌效果好，能连续化生产、节约时间，提高效率；同时因为加热时间较短使得营养成分被破坏的程度小，乳质量高。
超巴氏杀菌：灭菌条件为在等于或高于138℃条件下加热2～4S，然后将物料迅速冷却到7℃以下，即可将保质期延长至40天及以上。
从灭菌角度来看，毫无疑问是灭菌强度越大越好，但在灭菌的同时我们不可避免得要考虑产品的质量，过高的灭菌强度会破坏牛奶中的营养成分，改变产品的外观、口感以及产生不良后果。因此，综合考虑灭菌效果和酸奶品质，本设计选择的灭菌条件是90℃，30min。
（8）冷却
灭菌时过高的温度不利于接种，因此在灭菌后需将料液通过换热器或换热器冷却到 40～43℃，至高不超过 45℃，否则既不利于菌的生长，也会对凝乳状态有不利影响，甚至可能有严重的乳清析出。
（9）接种
接种过程由于较为开放，因此是最易造成杂菌污染的环节之一，应时刻留意操作的规范性和卫生情况，避免微生物污染。接种温度控制在43℃左右，接种量可根据发酵剂的活力和乳的状态判断，一般为3。对于搅拌式酸奶可使用继代式发酵剂，凝固型酸采用直投式发酵剂。
（10）发酵
这是整个生产工艺中最关键的一步，在发酵前要对所有接口、管道、奶缸进行清洗灭菌，并在发酵过程中禁止非工作人员进入发酵车间，保持无菌环境。发酵时的温度应控制在42～45℃，顺应乳酸菌的最适生长温度。发酵后的冷却降温过程要迅速，终止发酵，以免发酵时间过长，产生别的物质，破坏酸奶品质。搅拌型酸奶是在发酵罐中加入发酵剂和物料进行发酵，接种量一般为3，发酵时间一般为3小时。发酵终点范围较小，如果过早停止发酵可能会使酸奶不够坚实，组织软嫩，过晚停止发酵可能产酸过多，破坏酸奶的风味，导致乳清析出。对发酵终点的判断：当进行酸度测定发现酸度达到65-70°T时；对组织状态与流动性进行观察，当流动性变差且出现细小颗粒时表明到达发酵终点。
（11）破乳、冷却、添加果料
破乳指破碎酸奶的凝胶状态，改变乳的硬度和粘度。冷却过程应分步进行，逐步冷却。首先判断发酵终点后迅速将料液冷却至38℃，终止发酵，然后继续冷却至20℃，此时可加入冷却后的果料，同时进行搅拌进一步降温，冷却至10℃时进行灌装，在6℃左右置于冷藏柜进行后熟。
（12）灌装和冷藏
灌装要保证无菌条件，包装材料和产品都要进行灭菌，之后在无菌环境下进行灌装，在无菌条件下进行灌装可避免由于二次灭菌对产品营养和组织性质造成的破坏，同时可延长货架期。采用灌装之后产品应置于0～5℃的条件下进行冷藏，这是一个后熟的过程，可通过化学反应产生更多风味物质，还可提升酸奶的粘稠度，从而形成更好的凝胶状态。
4可行性分析
酸奶生产技术较成熟，在现有的基础上做出的一些改进有利于工厂减少成本，提高生产效率，课程设置中也有相关内容，有利于我们从中借鉴。
4. 研究创新点
生产凝固型和搅拌型酸奶两种类型的酸奶，设备较多，但充分共用了通用设备，节约了设备，减少了成本，节约了用地，减少资源浪费。
5. 研究计划与进展
预期时间 主要内容
2020年4月 完成工厂的设计部分
2020年5月 完成对于图纸的绘制
