年产550吨豆奶粉工厂设计说明书

2021年1月22日发(作者：臧懋循)
年产
550
吨豆奶粉工厂设计说明书

第一章

总论

第一节

概述

豆奶粉是一种新型固体饮料 ，
它综合了大豆和牛奶的营养成份，
具有口感细
腻，香味浓郁，营养丰富，携带方便等 特点。在诸多豆制品中，豆奶粉以其众多
优点受到人们青睐。豆奶粉主要有以下营养价值。


一、从营养价值上看，大豆蛋白质含量高，含有人体所必需的八种氨基酸，
比 较接近世界卫生组织新拟定的营养模式，
其中赖氨酸含量高于谷物，
是植物性
食物中最 合理、最接近人体所需比例的。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
利于人体消化吸收。

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，
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。


三、
豆奶粉是经过超微粉碎 工艺加工而成的，
不除豆渣，
大豆子叶全部被利
用，膳食纤维的含量比同类产品高，有 润肠通便的作用，可以预防直肠癌。


四、豆奶粉中含有多种矿物质和维生素。


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，可以提高人体免疫力，延 缓衰老。


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、前列腺癌和骨质疏松，减轻或避免更年期综合症。


七、豆奶粉中含有大豆卵磷脂，可以抗衰老，健脑。

第二节

设计依据

本设计参考了《食品工厂设计与环境保护》、
《大豆制品加工技术》
、
《食品工
厂机械与设备》
、
《化工原理》上下册、
《食品工厂设计综合实训》等。根据以上
设计任务，查阅有关资料、文献 ，搜集必要的技术资料，工艺参数与数据，进行
生产方法的选择，工艺流程与工艺条件的确定与物料衡算 和包装材料计算。

第三节

设计目的和意义

本设计是将 我们学到的知识应用到实践中来。
在完成这个设计的过程中，
一
方面巩固学到的知识，
另一方面通过查阅，
整理资料增加我们的认识和科研技能，
同时，
进一步熟悉 工厂的生产实际，
培养我们理论联系实际的能力，
锻炼了我们
解决问题的能力。


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豆奶是以豆类为主要原料制成的。目前，市场上出售的豆奶，品种多，价格
适宜，食用方便，因而很受消 费者欢迎。据分析，豆奶含有丰富的营养成分，特
别是含有丰富的蛋白质以及较多的微量元素镁，
此外，
还含有维生素
Bl
、
B2
等，
确是一种较好的营养 食品。
豆奶还被西方营养学家称作
“
健脑
”
食品，
因为豆奶 中
所含的大豆磷脂可以激活脑细胞，提高老年人的记忆力与注意力。

大豆食品是深受 消费者欢迎的保健食品，
随着经济的增长，
人们对豆奶粉的
消费会越来越大。
所以也看到了豆奶粉的发展前景。
这时候建立一豆奶粉工厂的
话，产品的广阔市场为工厂的生存 和发展提供了良好的保证。

第二章

工艺流程

第一节

工艺流程的确定

近年来我国非常重视大豆蛋白饮料的研究 ，
对于大豆食品中不良风味已了解
到其产生的原因，
并进一步找出了防止的方法，取得了进步。
想要改善豆奶的风
味，
关键要做到两个方面：
其一是钝化或 抑制脂肪氧化酶活性，
防止产生豆腥味；
二是采用脱臭的方法除去豆奶中固有的不良气味，两者相辅相成，
才能生产处优
质的产品。综合考虑以上因素，确定以下工艺流程：

原料大豆

→

精选除杂

→

脱皮分离→

浸泡

→失活软化→

循环磨浆

→

离心
分离

→调配

→

杀菌脱腥

→

均质

→

喷雾干燥

→

流化床处理

→

包装成品

原料大豆

精选除杂

脱皮分离

浸泡

失活软化

循环磨浆

离心分离

调配

杀菌脱腥

均质

溶糖

过滤

喷雾干燥

包装成品

流化床处理



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第二节

工艺论证

一、原料精选除杂


大豆表面上有很多 的尘土和微生物附着，
浸泡前应充分地进行清洗，
至少清
洗三遍。

二、脱皮

在脱皮工序进行的同时还除去皮和胚芽等，
以保证产品质量，避免浸泡过程
中污水处理问题。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。因本设计是拟不出渣的工艺， 所以要严
格控制水分。当水分超标时，大豆应在干燥机中通入
105
～
110
℃的热空气干燥。
脱皮直接用脱皮机，重量损耗
8%
左右。

三、浸泡

为了软化大豆组织细胞，
降低磨浆时的能耗与磨损，
提高 胶体分散程度与悬
浮性，增加吸收率，以增强均质效果。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
：< br>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、失活软化

将大豆 放在失活器内，
在
85
℃的失活水中
（
3%
的碳酸氢钠溶液 ）
持续
10min
。
该步骤的目的是使脂肪氧化酶失活，
控制大豆青 臭口味的产生，
并使大豆得到软
化，以利于破碎。

五、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
℃ 。

六、渣浆分离

浆体经分离将浆液和豆渣分开。这步操作对蛋白质和固形 物回收影响很大。
豆渣中含水分应在
60%
左右，含水过多则蛋白质回收率降低。以热 浆进行分离，
可降低浆体粘度，有助于分离。离心分离操作，可用篮式离心机分批进行，大量
生 产用连续式离心机完成，可使浆液和豆渣分别连续排出。


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七、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
℃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。

八、杀菌脱腥

本设计采用微波技术对大豆干燥和脱腥，
将传统的湿法生产工艺改为干法生
产工艺，该 工艺将大豆经分拣机分选后，置入微波场中，使大豆自身温度上升，
达到脱净豆腥和杀菌的效果。

该工艺流程有以下特点：生产周期短、设备投资少、大豆利用率高、脱腥、
能源消耗低、自 动化程度高、生产成本低。

九、均质

均值可改善豆奶口感和稳定性，是生产优质豆奶不可缺少的设备。
均质机的
原理是在高压下将豆奶经均质阀的狭缝压出，< br>而将脂肪球等粒子打碎，
是豆奶乳
浊液稳定，具有奶状的粘度，易于消化。


豆奶均质的效果有下列三个因素决定：
均质压力，
压力越高效果越好 ，
但受
设备性能限制。均质温度，温度高均质效果好。均质次数：增加均质次数也可提
高均质效果。

豆奶生产中通常用
130-230
公斤
/
厘米
2
在
90
摄氏度下均质一次，
可获良好
效果。
从豆奶生产工艺流程的安 排上，
均质机可放在杀菌脱腥之前，
也可放在杀
菌脱腥之后，各有利弊。放在杀菌脱腥 之前，效果较差，但设备费用低，若放在
杀菌脱腥之后则情况相反。

十、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。
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。


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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
。

十一、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。

十二、包装

豆奶很易变质，
除了以散装供应外，
均需以一定包装形 式供应消费者。
豆奶
的包装可分装于玻璃瓶、
塑料瓶或复合蒸煮袋中，
采用哪 一种包装是生产厂一个
重大的问题，决定成品保藏期，也影响质量增加成本，在建厂时应进行考虑，做< br>出决策。

纸盒无菌包装近年来发展很快，目前日本有
70%
以上的豆 奶是用纸盒包装，
可显著提高产品质量，
在常温下货架期可达半年以上。
包装材料轻巧 ，
一次性消
费无需回收，
这对运输、
销售和消费均带来方便。
无菌包 装是瑞典利乐公司的专
利，该公司规定必须使用它的包装材料，因此材料要长期进口，包装费高，在我< br>国目前条件下，要普遍应用还不具备条件。



第三章

物料衡算

第一节

产品方案和班产量的确定

本 设计为年产
550
吨豆奶粉车间设计，
每年工作日按
280
天计，< br>采用每天两
班制，每班
8
小时。

1
、
< br>根据年产量，生产能力为
550
×
1000/
（
280
×
16
）
= 122.77 kg/h
2
、成品含水分
2%
，故豆奶粉中干物质重量为
122.77
×
(1-2%)= 120.31kg/h
调制后均质前的豆浆中干物质重（含豆，糖，全脂奶粉）

1 20.31/[
（
1
－
0.4%
）×（
1
－
0.1%
）×（
1
－
0.2%
）×（
1
－
0.3%
）
]
=
121.52kg/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%
。


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3
、

配方

配料

原浆

蔗糖

全脂奶粉

豆浆中固形物含量为

49.24
×
1 5.8%
×
121.52/(49.24
×
15.8%+11.25+2.0 1)=44.93kg/h
4
、一般大豆的豆奶粉的得率为
0.65
～< br>0.70
，按得率
0.67
设计，则大豆的
处理量
44.93 /0.67= 67.06kg/h
用量
kg
49.24
11.25
2.01
备注

浓度为
15.8 %
以
60%
糖液加入

直接加入浆中

第二节

物料衡算和包装材料计算

每小时处理
67.06kg
大豆：

1
、大豆清杂去重2%
，再经脱皮去重
8%
后重量为

67.06
×（
1
－
2%
）×（
1
－
8%
）
=60.46 kg/h


选用原料大豆的含水率为
12%
，则大豆中固形物含量为

60.46
×（
1
－
12%
）
= 53.20kg/h
2
、浸泡后大豆的重量为原来的
1.8
～
2.4
倍，以2.18
倍计算

60.46
×
2.18 = 131.80 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
2.9
倍


磨浆时需加入的水量为
60.46
×
2.9=175.33 kg/h

循环磨浆损耗以
0.4%
计，故磨浆后总浆重量为


（
131.80
＋
175.33
）×（
1< br>－
0.4%
）
= 305.90kg/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
60%
，


分离后豆浆中固形物含量按
15.8%
计。


设豆浆中固形物为
x kg/h
，则豆渣中固形物为（
53.20
－
x
）
kg/h

（
53.20
－
x
）
/
（
1
－
60%
）＋
x/15.8% = 305.90kg/h

解得
x=45.15
，即分离后豆浆中固形物为
45.15 kg/h

豆渣中固形物含量为
53.20-45.15= 8.05kg/h

豆渣中含水
60%,
故水的量为：
8.05
×
60%/40 %=12.08kg/h

分离出的豆浆量
305.90
－
8.05
－
12.08 = 285.77kg/h

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5
、

调制前，添加蔗糖
45.15
×
11.25 /
（
49.24
×
15.8%
）
= 65.29kg/h

全脂奶粉量
45.15
×
2.01/
（
49 .24
×
15.8%
）
= 11.66kg/h

则 豆浆中干物质含量
45.15
＋
65.29
＋
11.66= 122.10kg/h

蔗糖溶液（
60%
）带入的水量
65 .29
×（
40/60
）
= 43.53kg/h

调制好的豆浆量（含豆固形物，糖，全脂奶粉）

285.77
＋
65.29
＋
11.66
＋
43.53 = 406.25kg/h

浓度为
(45.15
＋
65.29+ 11.66)/402.02
×
100% =30.07%
6
、

喷雾干燥前，豆浆经杀菌，均质损耗
0.3%

故豆浆量为
406.25
×（
1
－
0.3%
）
=405.03kg/h

豆固形物含量
45.15
×（
1
－
0.3%
）
= 45.01kg/h

蔗糖
65.29
×（
1
－
0.3%
）
= 65.09kg/h

全脂奶粉
11.66
×（
1
－
0.3%
）
= 11.63kg/h
7
、

喷雾干燥后，豆浆损失
0.2%
，成为含水
8%
的豆奶粉


豆固形物
45.01
×（
1－
0.2%
）
= 44.92 kg/h

蔗糖
65.09
×（
1
－
0.2%
）
= 64.96kg/h

全脂奶粉
11.63
×（
1
－
0.2%
）
= 11.61kg/h

固形物总计
44.92
＋
64.96
＋
11.61= 121.49kg/h

喷雾干燥后豆奶粉重量
121.49/
（
1
－
7%
）
= 130.63 kg/h

蒸发水量
405.03
×（
1
－
0.2%
）－
130.63 = 273.60 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
44.92
×（
1
－
0.1%
）
= 44.88kg/h

蔗糖
64.96
×（
1
－
0.1%
）
=64.90kg/h

全脂奶粉
11.61
×（
1
－
0.1%
）
= 11.60kg/h

固形物总计
44.88
＋
64.90
＋
11.60= 121.38kg/h

豆奶粉成品重量
121.38/
（
1
－
2%
）
= 123.86kg/h

蒸发水量
130.63
×（
1
－
0.1%< br>）－
123.86 = 6.64kg/h
9
、包装损失
0.4%
，则包装后成品的重量为

123.86
×（
1
－
0.4%
）
= 123.36kg/h
10
、全年实际生产豆奶粉
123.36
×
16
×
280/1000 =552.65t
7