年产3600吨发酵蓝莓汁的工厂设计开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1. 课题的意义

蓝莓，属杜鹃花科，越橘属植物，原产于北美洲和东亚，果实呈蓝色，果肉细腻，口感极佳^[1]。蓝莓果实富含丰富的营养物质，尤其是富含花青素，其不仅具有良好的的营养保健作用，还具有防止脑神经老化、强心、抗癌、软化血管、已经增强人体免疫作用的生理活性，有“浆果之王”和“人类第五大健康食品的美称^[2]。传统上蓝莓以鲜食为主，但蓝莓果皮薄且含水量高，采摘、包装、贮藏及运输过程中容易因机械损伤和微生物的侵染而腐烂变质，使其食用价值和经济价值下降^[3]。目前，以蓝莓为原料的产品种类较少，主要包括蓝莓果汁、果酒、果酱、果脯和糖果等^[4]。但随着经济的增长和人们生活水平的提高，对蓝莓加工产品的需求也日益增加，单一的蓝莓产品已不能满足人们的需求。

乳酸菌是一类能发酵碳水化合物产生乳酸的革兰氏阳性细菌的统称，广泛存在于人、畜、禽肠道以及众多食品和物料中^[5]。乳酸菌目前被广泛应用于果蔬发酵食品生产中，其在发酵过程中的作用主要是产生风味物质，如赋予发酵果蔬柔和酸味和独特香气，还可影响果蔬多糖、酚酸、黄酮、氨基酸及维生素等生物活性物质含量和抗氧化性、抗高血压和调节新陈代谢等生理功能^[6]。

乳酸菌发酵型蓝莓果汁作为新兴饮料，不仅可以改善蓝莓风味、增加蓝莓保健价值、提高原料利用率还丰富了蓝莓产品的种类。本设计以发酵车间为重点，通过确定乳酸菌发酵型蓝莓果汁的生产工艺流程，绘制出工艺流程图，解决了主要设备选型和原辅料来源。同时综合相关建厂要素，完成了工厂选址问题，并对工厂总平面和车间进行合理规划和布局，最终设计出绿色、无添加的加工生产线，生产出更加优质、健康、绿色的乳酸菌发酵型蓝莓果汁。

2. 国内外研究进展

2.1 蓝莓深加工技术研究进展

随着人们对蓝莓保健功能的重视，蓝莓的深加工产业开始迅速发展，目前蓝莓的深加工方式主要有榨汁、发酵、干燥。以下对几种深加工方式研究进展进行介绍。

蓝莓果汁是最传统的蓝莓深加工产品，在加工过程中烫漂工艺和杀菌工艺属于关键工艺，热加工是最传统、最常用的方法。但Brownmiller^[7]将高温热烫与巴氏杀菌结合处理后的蓝莓果汁与新鲜果汁做对比，发现总单体花青色素苷损失43，即热加工加速花青素的损失。Ludikhuyze^[8]等研究发现除杀菌外的烫漂工艺会使多酚氧化酶失活，从而提高花青素的稳定性。因此单独的热加工技术并不利于生产高质量蓝莓果汁。经研究表明，超高压技术^[9]、高压脉冲技术^[10]及超声波技术^[11]处理后的蓝莓果汁花青素含量、酚类化合物含量有所提高，是同时保证蓝莓果汁高质量、高安全性的较好方法。

蓝莓果酒和蓝莓果醋是目前最常见的蓝莓发酵产品，Mins^[12]等研究发现蓝莓在发酵过程中花青素、总酚含量及抗氧化活性均有显著提高。李安等人^[13]通过比较不同发酵及贮藏条件对蓝莓果酒花色苷稳定性和抗氧化活性影响，确定了最佳的蓝莓果酒发酵及贮藏条件。陈曦等人^[14]利用Box-Behnken试验设计原理对蓝莓果醋的发酵工艺条件优化，最终确定了发酵醋酸产量为5.63 g/100 mL,具有浓郁醋香及蓝莓果香且口感纯正柔和的蓝莓果醋的发酵工艺条件。

蓝莓果脯、果粉、果茶等产品是采用不同干燥方式进行深加工的蓝莓产品。王春容等人^[15]研究发现在真空干燥、微波干燥和热风干燥3种干燥技术中，真空干燥在保持蓝莓原有风味和色泽方面效果更佳。Veerachra等^[16]研究发现强迫对流干燥、流化床干燥、气体流冲击干燥、改进的气体流冲击干燥4种干燥技术中，气体流冲击干燥得到的蓝莓干干制品整体品质更好。陈宏毅^[17]以干燥后的蓝莓果、蓝莓叶及蓝莓花瓣为原料配置成具有抗衰老、降低血糖等功效的保健茶。

2.2 乳酸菌发酵蓝莓汁的研究进展

传统发酵果蔬制品是以延长果蔬贮藏期为目的，以附着在果蔬表面的微生物进行天然发酵，发酵周期长且过程可控性差。随着发酵技术的发展和人们对乳酸菌的认识加深，利用乳酸菌发酵果蔬生产出具有益生功能的发酵果蔬制品成为一种热门趋势。同时，近年来“酵素”受到广泛关注促进乳酸菌发酵果蔬汁的发展。蓝莓作为富含多种营养物质的“浆果之王”和不耐贮藏浆果，成为乳酸菌发酵果蔬制品良好的基质。的目前乳酸菌发酵蓝莓汁的相关研究主要集中在乳酸菌发酵蓝莓汁工艺优化、乳酸菌发酵对蓝莓的生理活性的影响和乳酸菌发酵蓝莓汁产品的开发三方面。

2.2.1乳酸菌发酵工艺的研究

乳酸菌发酵蓝莓汁的关键在于发酵工艺，其主要受发酵菌种、工艺条件、成品品质三个因素的影响。乳酸菌蓝莓汁发酵工艺条件见表1.

表 1 乳酸菌果蔬汁发酵工艺条件表

2.2.2乳酸菌发酵对蓝莓的生理活性的研究

王文琼、孙智勇等人^[21]研究表明乳酸菌对乳清蛋白蓝莓汁混合体系的沉淀率、色度、游离氨基含量、多酚及花色苷的含量有积极的影响，其中保加利亚乳杆菌有促进蛋白水解的作用，而嗜热链球菌有促进乳清蛋白多肽与蓝莓汁中花色苷及多酚类物质结合的作用。Yuxin Cheng等人^[22]的研究表明利用干酪乳杆菌发酵蓝莓果渣可以使果渣的酚类化合物的种类增多，抗氧化能力增强。Yan Yehua等人^[23]的研究表明乳酸菌发酵蓝莓果渣可以提高抗氧化活性、提高降胆固醇能力。张宏志^[24]在乳酸菌发酵蓝莓黑莓混合汁的过程中发现DPPH自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基均有所增加，且对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、酿酒酵母和黑曲霉等几种微生物抑制作用增强。Ji‐Yeon Ryu等人^[25]研究表明发酵后的蓝莓汁富含酚酸，具有良好的抗氧化性、抗癌活性。李虹甫^[19]的研究表明植物乳杆菌发酵后提高了蓝莓果汁对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的抑制作用,增强了蓝莓果汁的自由基清除能力、缓解氧化损伤能力和功能物质利用率。

2.2.3 乳酸菌发酵蓝莓汁产品的开发现状

近年来，利用乳酸菌发酵蓝莓汁成为蓝莓相关产品的研究与开发热点。江苏雨润肉食品有限公司等^[26]以蓝莓汁、番茄汁和胡萝卜汁为发酵基质研制了一种低热量的乳酸菌发酵果蔬汁（通过发酵过程中乳酸菌的代谢作用而消耗掉果蔬汁中的大量糖分）。孟祥红、赵梦妮等人^[27]以蓝莓果渣为原料，经酶解后由植物乳杆菌和鼠李糖乳杆菌发酵成一种高活菌型乳酸菌发酵蓝莓果渣饮料。熊涛等人^[28]以蓝莓原浆为原料，嗜酸乳杆菌为发酵剂研制了一种乳酸菌发酵蓝莓饮料。

2. 研究的基本内容和问题

1. 研究的目标与内容

本设计以发酵车间为重点，通过确定乳酸菌发酵型蓝莓果汁的生产工艺流程，绘制出工艺流程图，解决了主要设备选型和原辅料来源。同时综合相关建厂要素，完成了工厂选址问题，并对工厂总平面和车间进行合理规划和布局，最终设计出绿色、无添加的加工生产线，生产出更加优质、健康、绿色的乳酸菌发酵型蓝莓果汁。

2. 拟解决的关键问题

3. 研究的方法与方案

1.技术路线

1.1厂址选择

1.1.1为了保证原料供应充足以及降低原料运输成本的损耗，厂址位于蓝莓辽东半岛生产区。

4. 研究创新点

(1)为乳酸菌发酵蓝莓汁产品的工业化提供思路。

(2) 设计出绿色环保的加工生产线，生产出更加优质、健康的乳酸菌发酵型蓝莓果汁。

5. 研究计划与进展

1. 研究计划

2 预期进展

2.1绘制全厂总平面设计图、生产车间平面图、管道系统图、工艺设备流程图及两个主要设备单机设备图总共六张一号图纸。