年产200t豆奶粉设计说明书

2021年1月20日发(作者：封行高)
第一章

总论

第一节

概述

大豆在我国有着悠久的栽培历史，
古代称之为
“菽”
，
现在同常把
“黄豆”
、
“青豆”和“黑豆”统称为大豆。大豆是我国七大粮食作物之一，也是四大油料作物之一，在全国范围内广泛分布，种植面积大，尤其盛产于我国东北地区。

豆奶粉是大 豆与牛奶营养的完美互补的产品，
广为我国人民喜爱。
它合理地
将动物性营养物质与植 物性营养物质科学调配，
完好实现了营养互补，
含有膳食
纤维，更利于消化、吸收。具 有以下优点：

第一，从营养价值上看，大豆蛋白质含量高达
40%
，是优质 蛋白质，含有人
体所必需的氨基酸，
其中赖氨酸的含量高干谷物，
是植物性食物当中最 合理、
最
接近干人体所需比例的。
另外，
牛奶蛋氨酸含量较高，
可以 补充大豆蛋白质中蛋
氨酸的含量，动、植物蛋白的互补，使氨基酸的配比更合理，更利干人体的消化吸收。
特别是近年来，
美国和英国先后发布健康声明
:
每天食用
6.25
克大豆蛋白，
可以预防心血管疾病，使人们更加重视大豆蛋白的保健作用。


第二，
豆奶粉中的脂肪主要是植物脂肪，
不饱和脂肪酸含量较高，< br>并含有人
体所必需脂肪酸亚油酸，胆固醇含量低，可以预防动脉硬化。


第三，
豆奶粉是经过超微粉碎工艺加工而成的，
不除豆渣，
大豆子叶被全部< br>利用，
膳食纤维的含量比同类产品高，
膳食纤维有润肠通便的作用，
可以预防直
肠癌。


第四，豆奶粉中含有多种矿物质和维生素。


第五，
豆奶粉中含有大豆低聚糖，
大豆低聚糖对肠道内的双歧杆菌等 益生菌
有增殖作用，有润肠通便的作用，可以预防直肠癌
;
双歧杆菌等益生菌可以提高
人体免疫力，延缓衰老。


第六，
豆奶粉中含有大豆异黄 酮，
大豆异黄酮是植物雌激素，
长期食用可以
预防乳腺癌、前列腺癌
;
可以预防骨质疏松
;
可以减轻或避免引起更年期综合症。


第七，豆奶粉中含有大豆卵磷脂，大豆卵磷脂可以抗衰老，健脑。

由此可见大豆制品的生产在我国有着巨大的潜力和优越条件，
因此将大豆进
1

行脱腥处理，
结合利用牛奶的营养和良好的风味，
使豆乳与牛乳混合生产为 被人
们乐意接受的可口食品是近年来各国注重研究与开发的产品。

第二节

设计依据和范围

本设计的工艺流程及主要设备选型，参考《食品工厂设计与环境保护 》
、江
苏大学图书馆有关书籍以及相关资料，
在食品学院各位老师的指导下，
进行了一
些工艺改进。

本设计主要包括物料衡算，
设备衡算及选型，
生产工艺流程图，
车间平面布
置图等。

第三节

设计原则

1
．符合经济建设的总原则：做精心设计、投资省、技术新、质量 好、收效
快、回收期短。

2.
设计的技术经济指标以达到或超过国内同类型 工厂生产实际平均水平为
宜。

3.
积极采用新技术，
力求设计在技 术上具有现实性和先进性，
在经济上具有
合理性。

4.
必须结合实 际。
因地制宜，
体现设计的通用性和独特性相符合的原则，
并
留有适当的发展 余地。

5.
应贯彻国家食品卫生有关规定充分体现卫生、
优美、
流 畅并能让参观者放
心的原则。

6.
设计工作必须加强计划性、各阶段工作要有明确进度。

第四节

产品品种、生产规模

1.
产品品种：
（
1
）全脂速溶多维豆奶粉

（
2
）其他品种豆奶粉

2.
生产规模：年产
200
吨豆奶粉

第二章

工艺论证

第一节

工艺流程的确定

豆奶粉以 大豆和乳制品为原料，经磨浆、加热灭酶、浓缩、喷雾干燥而制成
的粉状或微粒状食品；大豆经过磨浆， 去渣，加入或不加入白砂糖，加入或不加
入鲜乳（乳粉）及其它辅料，经过加热灭酶、浓缩、喷雾干燥而 制成的产品。工
艺流程的具体选择应结合实际情况，
从产品质量方面进行考虑，
如产品 的速溶性、
2

保质期、功能性等，选用尽量完善的工艺流程生产出高质量的豆奶粉。

结合国内外以 往生产豆奶粉的实践经验，
在豆奶粉的生产过程中应该注意以
下几个关键问题：

1.
要钝化脂肪酶。
80
℃是脂肪氧化酶能否具有活性的界限温度。

2.
钝化胰蛋白酶抑制物，增加蛋白质的溶解性。胰蛋白酶抑制素耐热性强，在
100
℃时处理
20
分钟才能使其丧失
90%
以上的活性。

3.
提高产品的速溶性、溶解性是热门技术，直接影响产品的感官指标。

4.
增加豆乳粉的功能性质，如补钙或添加双歧杆菌等

综合考虑以上因素，确定以下工艺流程：


原料大豆


精选去杂

脱皮分离

浸泡

预热







均质

杀菌脱腥

配料

离心分离

循环磨浆

喷雾干燥




流化床处理


溶糖

过滤

豆渣

成品包装

第二节

工艺论证

一、原料清杂精选

该工序的目的是除去原料中的杂质如泥块、石块等，采用组合精选
机。至少洗三次。

二、脱皮分离

大豆皮常常染有杂菌，
同时含有较多的不良因子，
因 此要得到高品质的
豆奶
粉
，大豆必须脱皮。为了保证脱皮效果，要严格控制大豆水分含 量，资
料表明，水分达
10%
时，可保证脱皮率在
90%
以上。脱皮 直接用脱皮机，重
量损耗
8%
左右。

三、浸泡

大豆的浸泡程度不但影响产品的得率，而且影响产品的质量。浸泡后的
3

大豆蛋白质呈脆性状态，
在研磨时蛋白质充分破碎，
使蛋白质能最大程度地
融离出来。 采用
2.2
倍于大豆重量的水，在
50
℃下浸泡
4
小时，大 豆吸水
量约为
1
：
1
～
1
：
2
。 浸泡时要加入
0.5%
碳酸氢钠溶液，可以加速胰蛋白酶
抑制物的钝化。

四、循环磨浆


循环磨浆可省去分离豆渣和浓缩工序，节省投资。
本工艺采用
90
℃左右
的热磨，可钝化产生豆腥味的脂肪氧化 酶，另外，本工序可以节省用水，磨
浆后浓度可达
18%
左右。为保证最终产品的质量 ，经三道循环磨浆后采用胶
体磨，使细度达
2
微米左右，利于均质和喷雾干燥。其中， 循环磨浆前的预
热，用自制的夹层锅，温度为
90
℃。

五、离心分离

混合液在高速旋转的转鼓内，
具有不同密度的多组份在离心力 的作用下
成圆环状，
密度最大的固体颗粒向外运动积聚在转鼓的周壁，
密度小的液体< br>在最内层，
由于转鼓高速旋转产生的离心力远远大于重力，
因此离心分离只
需较 短的时间即能获得重力沉降的效果。

六、配料调配

溶糖温度过高或时间过 长，将导致焦糖化反应。本工艺采用在溶糖锅
中加入一定量的水，
加热至
60-70< br>℃后加糖搅拌，
继续加热至约
95
℃，
保持
5-10
分钟，然后降温至
70
℃左右，使溶化的糖浓度为
65%
。融化后的糖采< br>用双联过滤机进行过滤，以保证糖的纯度和质量。

本设计采用热溶法，其相对于冷溶法 的优点有：能杀死糖内的细菌，
分离掉糖内凝固的杂质，溶解速度快，短期内能产生大量溶糖。缺点:
容易
发生焦糖化反应。糖浆浓度的测定：比重计，糖度表。

七、杀菌脱腥

本设计采用直接蒸汽加热的超高温瞬时杀菌技术并用闪蒸法进行脱腥。
其优点在于：

①热敏性原料对超高温瞬时杀菌仍可保持最高限度的稳定，杀菌效果
好。

② 杀菌后闪蒸，
既可除去加热蒸汽带入的水分，
又可除去腥味成分
（易
挥发物质 随水分逸出）
。

③由于料液流速较快及温度较高，可不必考虑传热效果及结垢问题。

④闪蒸脱腥，即 在高温杀菌后，将豆乳喷入真空罐，急剧降温到
80
℃
左右，
同时具有不良气 味的挥发物质被真空泵排出，
可避免长时间加热，
减
少褐变，易于调配。
< br>本设计采用
500Kpa
蒸汽，
140
℃下杀菌。
脱腥控制条 件：
26.6-39.9Kpa
真空度，防止气泡冲出。

八、均质


均质是将大豆的脂肪球打碎，
使体系分布均匀，
其原理是使豆
4

浆在高压下通过均质法狭缝，
将脂肪球粒打碎。
此工序可改善产品口感，
增< br>强体系稳定性，提高产品质量。均质受压力、温度及均质次数的影响，一般
随其增加而效果提高。
本设计将均质安排在杀菌脱醒和调制配料后进行，
可
使均质与喷雾工序连续作业，防止 存料过多，也使喷雾前体系分布更均匀，
提高喷雾产品质量。

本设计均质温度为90
℃，防止料液被蒸汽过分稀释，并提高无菌操作
条件，均质压力在
12.7- 22.5
兆帕，均质一次可达到要求。

九、喷雾干燥

喷雾干燥是 乳粉制造过程中的重要环节，
直接影响产品质量，
原理是利
用机械力量，
通过 雾化系统将乳液在干燥室内喷成极细小的雾状乳滴，
以增
大表面积，
加速水分蒸发。< br>雾状乳滴与瞬时鼓入的热空气接触，
水分在瞬间
挥发除去，细小乳滴干燥成粉。

喷雾干燥雾化方法有压力喷雾和离心喷雾，
通过比较，
本工艺采用离心
喷雾干 燥系统。
工艺参数：
进料浓度
21%
，
热风温度
160
℃，
出粉含水量
7%
左右，水分蒸发量
500Kg
水蒸气
/hr
。


十、流化床干燥

流化床处理可以使细粉颗粒增大、
均匀，
利于产品的溶解性，
同时起冷
却作用，有利于连续化自动生产。


十一、储粉和包装

豆乳粉经一段时间存放，
可以提高表面密度，
由 辅料器送到粉仓，
粉仓
用紧密阀出粉，将粉送入包装间。

采用聚乙烯塑料袋 ，每袋
480
克。充氮包装，小袋装入纸箱，运到成品
库存放。


第三章

物料衡算

第一节

产品方案及班产量的确定

本设计为年产
200
吨豆奶粉车间设计 ，
每年工作日按
260
天计，
采用每天三
班制，每班
8个小时，其中
1
小时为上班前准备时间，另
1
小时为清洗时间。故
每班实际操作时间为
6h
，物料衡算以每班
6h
为基准。


1
、

根据年产量，生产能力为
200
×
1000/
（
260
×
18
）
= 42.73 kg/h

5

2
、
成品含水分
2%
，
故豆奶粉中干物质重量为
42.73
×
（
1
－
2%
）
=
41.88
kg/h

调制后均质前的豆浆中干物质重（含豆，糖，全脂奶粉）

41.88/[（
1
－
0.4%
）
×
（
1
－
0.1%
）
×
（
1
－
0.2%
）
×
（
1
－
0.3%
）
]
=
42.30kg/h

其中，包装损失
0.4%
，流化床处理损失
0.1%
，喷雾干燥损失
0.2%
，
杀菌、


均质损失
0.3%
。


3
、配方原浆浓度可为
16.1%
，则豆浆中固形物含量为

33.7 6
×
16.1%
×
42.3/
（
1.28
＋
7.69
＋
33.76
×
16.1%
）
= 15.96kg/h
配方

配料

原浆

蔗糖

全脂奶粉


4
、一般大豆的豆奶粉的得 率为
0.65
～
0.70
，按得率
0.66
设计


则大豆的处理量
15.96/0.66 = 24.18 kg/h

用量
kg
33.76
7.69
1.28
备注

浓度为
16.1 %
以
60%
糖液加入

直接加入浆中

第二节

物料计算

每小时处理
24.18kg
大豆：

1
、大豆清杂去重
3%
，再经脱皮去重
8%
后重量为

24.18
×（
1
－
3%
）×（
1
－
8%
）
= 21.58kg/h


选用原料大豆的含水率为
10%
，则大豆中固形物含量为

21.58
×（
1
－
10%
）
= 19.42 kg/h

2
、浸泡后大豆的重量为原来的
2
～
2.2
倍， 以
2.2
倍计算

21.58
×
2.2 = 47.48 kg/h

3
、总豆水比为
1
：
4
，即循环磨浆时加入的水量为实际处理大豆的
2.8
倍


磨浆时需加入的水量为
21.58
×
2.8 = 60.42 kg/h

循环磨浆损耗以
0.3%
计，故磨浆后总浆重量为


（
47.48
＋
60.42
）×（
1
－
0.3%
）
= 107.58 kg/h

4
、
离心分离去渣：
豆渣中含水率要求在
85%
以下，
控制豆渣的含水率为
50%
，


分离后豆浆中固形物含量按
16.1%
计。

6


设豆浆中固形物为
x kg/h
，则豆渣中固形物为（
19.42
－
x
）
kg/h

（
19.42
－
x
）
/
（
1
－
50%
）＋
x/16.1% = 107.58kg/h

解得
x=16.33
，即分离后豆浆中固形物为
16.33 kg/h

豆渣中固形物含量为
19.42
－
16.33= 3.09 kg/h

豆渣中含水
50%
，故水的量也为
3.09 kg/h

分离出的豆浆量
107.58
－
3.09-3.09 = 101.40kg/h

5
、

调制前，添加蔗糖
16.33
×
7.6 9/
（
33.76
×
16.1%
）
= 23.10 kg/h

则豆浆中干物质含量
16.33
＋
23.10
＋
3.85= 43.28 kg/h

蔗糖溶液（
60%
）带入的水量
23.10
×（
40/60
）
= 15.40kg/h

调制好的豆浆量（含豆固形物，糖，全脂奶粉）

101.40
＋
23.10
＋
3.85
＋
15.4 = 143.75 kg/h

浓度为
[
（
16.33
＋
23.10
＋
3.85
）
/143.75]
×
100% =30.11%

6
、

喷雾干燥前，豆浆经杀菌，均质损耗
0.3%

故豆浆量为
143.75
×（
1
－
0.3%
）
= 143.32 kg/h

豆固形物含量
16.33
×（
1
－
0.3%
）
= 16.28 kg/h

蔗糖
23.10
×（
1
－
0.3%
）
= 23.03 kg/h

全脂奶粉
3.85
×（
1
－
0.3%
）
= 3.84kg/h

7
、

喷雾干燥后，豆浆损失
0.2%
，成为含水
7%
的豆奶粉


豆固形物
16.28
×（
1
－
0.2%
）
= 16.25 kg/h

蔗糖
23.03
×（
1
－
0.2%
）
= 22.98 kg/h

全脂奶粉
3.84
×（
1
－
0.2%
）
= 3.83 kg/h

固形物总计
16.25
＋
22.98
＋
3.83 = 43.06 kg/h

喷雾干燥后豆奶粉重量
43.06/
（
1
－
7%
）
= 46.30 kg/h

蒸发水量
143.32
×（
1
－
0.2%
）－
46.30 = 96.73 kg/h

8
、流化床处理后豆奶粉含水
2%
，损失以
0.1%
计


豆固形物
16.25
×（
1
－
0.1%
）
= 16.23 kg/h

蔗糖
22.98
×（
1
－
0.1%
）
= 22.96 kg/h

全脂奶粉
3.83
×（
1
－
0.1%
）
= 3.83 kg/h

固形物总计
16.23
＋
22.96
＋
3.83 = 43.02 kg/h

豆奶粉成品重量
43.02/
（
1
－
2%
）
= 43.11 kg/h
7

全脂奶粉量
16.33
×
1.28/
（33.76
×
16.1
%
）
= 3.85 kg/h