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年产30000吨酸奶工厂设计









专业：生物工程专业
班级：2010级1班
姓名：马晋生





沈阳大学毕业设计（论文） No.I

目 录

引 言 ............................ .................................................. ......................................... 2
1 酸奶工艺流程设计 ......................................... .................................................. .... 7
1.1 酸奶种类简介 .......................... .................................................. .......................................... 7
1.2 酸奶生产工艺流程比较选择 ................................. .................................................. ........... 7
1.3 酸奶生产工艺 ................... .................................................. ................................................. 7
1.3.1原料乳的标准指标 .......................... .................................................. ............................ 7
1.3.2原料乳的标准指标 .................................... .................................................. .................. 8

2 发酵车间设计
........ .................................................. .................................................. .......... 11
2.1 物料衡算 ..................... .................................................. .................................................. ... 11
2.1.1酸奶加工过程中工艺要求 .................. .................................................. ...................... 11
2.1.2酸奶加工过程中的损失率估算 ............................... .................................................. . 12
2.2 发酵车间设备设计 .......................... .................................................. ................................ 12
2.2.1车间布置设计原则 .................................... .................................................. ................ 13
2.2.2环境与卫生 ........... .................................................. .................................................. ... 13
2.2.3生产车间设备选择 ..................... .................................................. ............................... 14
2.2.4生产车间用水用电估算 .................................. .................................................. .......... 19
3 工厂选址概述及辅助部门的设计
........... .................................................. .................... 22
3.1 工厂选址要求 ......... .................................................. .................................................. ....... 22
3.2 辅助部门及车间的设计 .................. .................................................. ................................ 23
3.2.1冷库的设计 ....................................... .................................................. ......................... 23
3.2.2其他车间的设计 .................................................. .................................................. ...... 25
4 工业三废的处理
...................... .................................................. .......................................... 27
4.1

酸奶工厂工业废物概述 ........................... .................................................. ...................... 30
4.2

酸奶工厂工业废物处理 ................................... .................................................. .............. 30
5 结论 ....................... .................................................. ............................................ 28



沈阳大学毕业设计（论文）

致 谢 .............................. .................................................. ..................................... 30
参考文献 .................................................. .................................................. ............. 31
附录Ⅰ 搅拌型酸奶生产工艺流程图
附录Ⅱ 生产车间设备布置俯视图
附录Ⅲ 生产车间设备布置主视图
附录Ⅳ 酸奶工厂厂区平面设计图





沈阳大学毕业设计（论文）

摘 要
酸奶是采用鲜牛奶加入白糖和脱脂乳粉后均质 ，经超高温灭菌后接入乳
酸菌发酵后制成的一种发酵型乳制品。为了更好的实现酸奶生产，提高酸奶的质量和产量，从而扩大经济效益，本文对酸奶的生产工艺以及厂房建设进
行了设计。
以 鲜奶为原料，对其经过高温瞬时杀菌、均质、发酵、后熟等步骤，可
以将鲜奶发酵成为营养丰富的酸奶。 本设计以搅拌型酸奶为生产工艺，根据
搅拌型酸奶发酵的工艺流程，首先对生产工艺流程进行设计,同时 对生产设备
进行选择，在设备选择中以发酵罐、均质机和室外奶仓为例进行了设计，然
后再确定 生产车间设计与布置，再设计其他的附属部门或车间，并对各部门
的功能和面积进行了简介，最后再完成 整个工厂的设计。
为使酸奶更加健康粘稠，风味更佳，因此在发酵前加入了脱脂乳粉，可以降低发酵体系的整体含脂肪量，低脂奶发酵可以使产品品质更佳。同时酸
奶工业废水含氮量高，如 果随意排放可造成对环境的严重污染，本设计采用
AO污水处理工艺，对污水进行脱氮脱磷处理，减小对 环境的影响。

关键词：
低脂奶; 搅拌型酸奶; 工厂设计; 设备设计






沈阳大学毕业设计（论文） No.1

Abstract

Yogurt is using fresh milk add sugar and homogeneous after dried skim milk, after ultra
high temperature sterilization access made of lactic acid bacteria fermentation type a fermented
dairy products. In order to better the implementation of the yogurt production, improve the
quality of yogurt and production, to enhance economic efficiency, in this paper, the yogurt
production process and factory construction has carried on the design.
Fresh milk as raw material, the high temperature instantaneous sterilization, steps, such as
homogeneous, fermentation, after cooked can will become rich nutrition milk fermented yogurt.
This design for the production process, to stir yoghurt according to stir yoghurt fermentation
process, first of all to design, production process for the production equipment selection, in the
equipment selection in fermentation tank, homogenizer, and designing outdoor milk storehouse
as an example, and then determine the production workshop design and decorate, redesign the
other affiliated department or workshop, and has carried on the introduction to the function of
each department and area, and then complete the whole design of the factory.
To make yogurt more healthy sticky, better flavor, therefore joined the dried skim milk
before fermentation, fermentation system can be reduced the overall fat content, low fat milk
fermentation can make the product quality is better. Yogurt industrial wastewater of high
nitrogen content at the same time, if the indiscriminate discharge can cause serious pollution to
the environment, this design USES the AO sewage treatment process, the denitrification and
dephosphorization of sewage treatment, reduce the impact on the environment.







Key words
:
Low fat milk; Type stirred yogurt; lant design; Equipment design








沈阳大学毕业设计（论文） No.2

引 言
民以食为天，食以乳为先。牛乳自古以来即被 人类饮用，牛乳的组成最
为接近人乳，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他食品无法替代的地位和作用。由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，备受人们青睐。
联合国粮农组织（FAO）、世界卫生组织（WHO ）与国际乳品联合会（IDF）
于1977年对酸乳作出如下定义：酸乳，即在添加（或不添加）乳粉（ 或脱脂
乳粉）的乳（杀菌乳或浓缩乳）中，由保加利亚乳杆菌和嗜热乳酸链球菌进
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。
酸牛奶是采用优质纯鲜牛奶加 入白糖均质，经超高温灭菌后接入乳酸菌
发酵后制成的一种发酵型乳制品。在发酵过程中，鲜牛奶中的酪 蛋白遇酸凝
固，成为有弹性的凝块，颜色乳白、气味清香、酸甜可口。酸牛奶一般分为
原味型和 果味型两种。原味型酸奶除加入白糖外，不添加其他成份；果味型
酸奶是发酵完后添加进果肉或果汁搅拌 而成。近年来，酸奶生产在我国发展
很快，销量也逐年上升，它以其酸甜细滑的独特风味和较高的营养价 值及保
健功能倍受消费者青睐，专家称它是“21世纪的食品”，是一种“功能独特的
食品”。 下面对酸奶的营养价值和保健功能作以简单介绍。
⑴营养作用：牛奶中乳糖经乳酸菌发酵，其 中20%～30%被分解为葡萄糖
和半乳糖。前者进一步转化为乳酸或其他有机酸，这些有机酸有益于身 体健
康；后者被人吸收利用，可参与幼儿脑苷脂和神经物质的合成，并有利于提
高乳脂肪的利用 率。牛奶中的蛋白质经发酵作用后，乳蛋白变成微细的凝乳
粒，易于被人消化吸收。酸奶中的磷、钙和铁 易被吸收，有利于防止婴儿佝


沈阳大学毕业设计（论文） No.3

偻病和老人骨质疏松病。牛奶中的脂肪经乳酸菌作用后，发生解离 或酯键被
破坏，易于被机体吸收。发酵过程中，乳酸菌还会产生人体所必需的维生素
B1、维生 素B2、维生素B6、维生素B12、烟酸和叶酸等营养物质。同时，酸
奶产生的酸味物质又有以下功能 ：增加乳的爽快风味；抑制碱性细菌的生长
和繁殖；促进胃肠蠕动及胃液和胰液的分泌，提高人体的消化 功能；提高机
体对钙、磷铁的吸收利用。
⑵缓解乳糖不耐症：乳酸菌产生的乳糖酶能 降解牛奶中的乳糖，因此乳糖
不耐症患者饮用酸奶就不会出现饮用牛奶时发生的乳糖不耐症，如腹胀、腹
痛、肠道痉挛、下泻等。
⑶增强肠道免疫作用：在人的肠道内生存着许多细菌，包括对机体有 益和
有害的两大类群，在正常情况下，肠道内的有益菌占多数，这称为肠道菌群
的平衡状态，由 于某种因素（度疲劳、过食、偏食、服用化学药品等)使肠内
菌群混乱时，有害菌占据优势，从而导致疾 病的发展，食用酸奶可增加有益
菌群，维持肠道菌群平衡。肠道菌群中，存在有产生氨、吲哚、酚类、硫 化
氢、二甲胺等腐败产物的细菌，这些物质对细胞有毒性，是诱发肠道疾病如
便秘、鼓胀、腹痛 等的原因，对此一般采用抗生素治疗，而抗生素对肠道菌
群平衡有破坏作用，在杀死有害菌的同时，有益 菌亦遭受破坏。酸奶中含有
大量的乳酸菌，每天喝0.25-0.5千克，长期坚持，可以维持肠道正常 菌丛平衡，
起到预防与治疗保证人体健康的目的。
(4)改善矿物质的代谢吸收，调 节机体微量元素的平衡:酸奶中所含的钙、
磷、铁、维生素、氨基酸等是机体的重要营养成分，其中磷是 骨骼的重要组
成成分，而钙是牛奶中含量最高的矿物质，它可以促进幼儿骨骼发育，防止


沈阳大学毕业设计（论文） No.4

老年骨质疏松症。另外，酸奶中还含有丰富的脂溶性维生素，如V A，β一胡
萝卜素、VE、VD，由于乳酸菌的发酵作用，可合成大量的B族维生素，如B1、
B2 、B6，同时VD可以促进机体对钙的吸收。
(5)抑菌抗病作用：嗜热乳杆菌和双歧 杆菌不受胃液和胆汁的影响，可以
进入肠道，在肠道内存留较长时间。这两种乳酸菌以及在这些乳酸菌影 响下
生长起来的肠道中的其他乳酸菌，可以产生嗜热乳菌素等抗菌物质，这些物
质大都对大肠杆 菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌等有明显的抑菌作用。
(6)降低胆固醇：牛乳中的乳清酸、 乳糖和钙，以及酸奶中存在的羟基戊
二酸都有降低胆固醇的作用。经研究证明，食用酸奶能使血清中胆固 醇含量
降低，这是由于乳酸菌可在肠道内吸附、繁殖，从而干扰了小肠壁对胆固醇
的吸收，也有 人认为是微生物细胞吸收了胆固醇，通过微生物代谢将胆固醇
转化为胆酸及胆汁酸而排出体外。
(7)抗癌作用：酸奶有抑制3种酶的活性作用，这些酶能引起癌变。另外，
酸奶还能 激活巨噬细胞，抑制肿瘤细胞，从而起到抗癌作用。肠道中有害菌
产生的酚类、吲哚、亚硝酸、亚硝胺等 物质具有强致癌性，而通过乳酸菌作
用，可调整肠内菌群，抑制有害菌过量生成，同时降低了各种有害物 质(致癌
诱变剂)的浓度，减少了癌变发生率。并且经过试验还证实，食用酸奶后，酸
奶中乳酸 菌对体内的巨噬细胞有激活作用，增强了机体的免疫力，所以酸奶
有抑制癌变的作用。此外，牛乳中含有 的一种反式脂肪酸即共轭亚油酸，有
抗氧化，清除氧自由基作用，可有效地抑制乳癌、皮肤癌等疾病的发 生发展。
目前国内的酸奶生产工艺通常根据酸乳成品的组织状态来进行分类，具
体可分为凝 固型酸乳（发酵过程在包装容器中进行，从而使成品因发酵而保


沈阳大学毕业设计（论文） No.5

留其均匀一致的凝乳状态）、搅拌型酸乳（成品先发酵后灌装而得 ，发酵后的
凝乳已在灌装前和灌装过程中搅碎而成黏稠且均匀的半流动状态）。饮用酸乳
制品对 身体有很多益处，乳中许多成分具有很高的营养价值，而且微生物菌
群产生的许多代谢产物对人体也极为 有益。
我国乳品工业起步较晚，产品结构单一。所以酸奶消费远低于世界平均
消费水 平，伴随着人们的消费念观的改变，绿色化，健康化的酸奶将更快的
进入人们的生活
[1]。
尽管目前我国的乳业市场不断扩大，乳品消费观念在不断提高，但我国
年人均 乳制品不足20kg的消费量与世界人均100kg、发达国家人均140kg的消
费量相比还有较大差 距。中国的乳品消费在整体上并没有进入完全理性的轨
道。由于营养知识的欠缺，许多人不了解乳品对改 善营养、平衡膳食、补钙
和增强体质的重要作用，包括对酸乳的认识也不够，因而市场占有率也不太高，不过随着人们对酸乳营养价值的认识，人们对酸奶的态度发生了改变，
市场占有份额也逐年增加 。以下是近三年来居民人均乳及乳制品增长率，如
下表1。
表1 2010至2013年居民人均乳及乳制品增长率

乳品种类

鲜乳品
奶粉
酸奶
2011较2010增长率
0.197
0.2
0.214
2012较2011增长率
0.218
0.19
0.338
2013较2012增长率
0.188
0.198
0.36
由上表可以看出酸奶制品在所有的乳制品中的增长速度最快。根据不完全统计，随着我国的生活水平及消费水平的提高，酸奶消费在较长的时间内
仍会保持增长的势头。因 此设计一个更加环保，高效的酸奶工厂市场潜力巨
大。


沈阳大学毕业设计（论文） No.6

1 酸奶工艺流程设计
1.1 酸奶种类简介 酸奶从生产工艺上分主要是分为凝固型酸奶和搅拌型酸奶。凝固型酸奶
是指乳酸菌在乳中生长，发酵 分解乳糖生成乳酸等有机酸，导致乳的PH值下
降使乳酪蛋白在其等电点附近发生凝集, 我们把这种乳凝状的酸奶称为凝固
型酸奶。
搅拌型酸奶是指将果酱待辅料与发酵结束后得到的酸奶凝 胶体进行搅
拌混合均匀，然后装入杯 或其他容器内，再经冷却后熟而得到的酸奶制品。
搅拌型酸奶与普通酸奶相比 具有口味多样化、营养更为丰富的特点
[2]
。
1.2酸奶生产工艺流程比较选择

表2 凝固型酸奶和搅拌型酸奶优缺点比较分析
比较种类
口感风味
搅拌型酸奶
搅拌型酸奶质地平滑，黏性比凝固型酸奶
高,还可以加入各种果味香料,口味多样，
给消费者更多选择余地。
蛋白质含量略低,但可在后期加入一些营
养素,使其营养更均衡。
搅拌型酸奶生产的产品质量均一，风味不
会相差过大，容易实现产品的标准化生产。
搅拌型酸奶在运输过程中，乳凝胶结构不
易因碰撞等原因发生缩水现象。

含添加剂。
凝固型酸奶
大多数口味单一,可变性小。
从营养学方面
产品质量
蛋白质含量略高，不含甜味剂、增
味剂、增稠剂。
凝固型酸奶在生产品质上不易实
现均一。
凝固型酸奶在运输过程中，乳凝胶
结构易因碰撞等原因发生缩水现
象。
不含添加剂。
后期运输和销售
是否含添加剂
综上所述，如果酸 奶是小规模生产的话，更适合生产凝固型酸奶。而对
于年产年产几千吨甚至上万吨的酸奶发酵厂，更适合 生产凝固型酸奶。
1.3 酸奶生产工艺
1.3.1原料乳的标准指标
原料乳的品质决定着酸奶成品的质量，只有良好的原料乳才能生产出安


沈阳大学毕业设计（论文） No.7

全放心的酸奶，按照国家的规定，原料乳的品质应该符合下列要求
[3]
:
表3 原料乳的标准项目指标


项目
脂肪含量%
相对密度（20℃4℃）
酸度（以乳酸计）%
杂质度（mgkg）
聚氰胺含量（mgkg）
汞含量（mgkg）

≥
≥
≤
≤
≤
≤
指标
3.10
1.028
0.162
4
0.01
2.5
1.3.2原料乳的标准指标
根据上面选定的酸奶生产种类，可以 设计出搅拌型酸奶工艺流程，搅拌
型酸奶工艺流程如下图所示
[4]
：
原料奶
↓
预处理
脂肪含量0.5%～3.5%
非脂乳固体含量8.5%～12.5%
↓
配料←白砂糖、奶粉，水
↓
预热
60～65℃
↓
均质
温度60～65℃
压力10～20MPa
↓
杀菌
95℃，5-8min
↓
冷却
42～45℃
↓
接种←菌种
↓
保温发酵
42～45℃，3～4h
[5]

↓
破乳
↓


沈阳大学毕业设计（论文） No.8

冷却
15～20℃
↓
混合←香料，稳定剂，水，白砂糖
↓
灌装→入库冷藏2～6℃
搅拌型酸奶工艺流程操作要点说明:
(1)预处理：净化 可以除去原料乳中的杂质，使牛乳达到最高的纯净度。
为使原料乳中脂肪和无脂干物质之间的比例关系符 合制品的要求，可通过闪
蒸操作调整其比例关混合。
(2)预热：预热一方面可以 杀菌，而且由于适当加热，可以使一部分乳清
蛋白凝固，提高酪蛋白的热稳定性，以防止灭菌时凝固，并 赋予成品以适当
的黏度。同时可以钝化酶并降低均质后乳脂肪球的直径，防止均质后的产品
中脂 肪上浮，增加产品的稳定性。预热温度控制在60℃～65℃。
(3)均质：均质主要是使原 料充分混合均匀，阻止奶油上浮，提高酸乳的
稳定性和稠度，并保证乳脂肪均匀分布，从而获得质地细腻 、口感良好的产
品。均质压力控制在 15MPa。
(4)杀菌：杀菌目的在于杀灭 原料乳中的杂菌确保乳酸菌的正常生长和繁
殖，纯化原料乳中的天然抑制物，使乳清蛋白变性，以达到改 善组织，提高
黏稠度和防止成品乳清西出的目的。杀菌温度控制在95℃，保温8min进行杀
菌。
(5)冷却：冷却主要是为接种的需要。经过热处理的牛乳需要冷却到一个
适宜 的接种温度，此温度控制在42℃～45℃内。
(6)接种：接种是造成酸乳受微生物污染的主要环节 之一，因此严格注意
操作卫生，防止细菌、酵母、霉菌、噬菌体及其他有害微生物的污染。接种


沈阳大学毕业设计（论文） No.9

时充分搅拌，使发酵剂与原料乳混合均匀。
(7)发酵 ：发酵温度控制在42℃～45℃，从而为微生物代谢提供最适的温
度环境，发酵时间2.5h～3.5 h，且期间不搅拌。发酵终点判定：观察发酵乳表
面的状态，只要表面呈均匀的凝固样，并且又少量乳清 析出，即可初步判断
接近发酵终点，再测定pH4.6时即可停止发酵
[15]
。
(8)破乳和冷却：破碎凝胶体，使凝胶体的粒子直径达到0.01mm～0.4mm，
并使酸乳的硬度和黏度及组织状态发生变化。搅拌速度不可过快，时间不宜
过长。冷却目的是抑制乳酸 菌的生长、降低酶的活性、防止产酸过度、使酸
奶逐渐凝固、降低和稳定脂肪上浮和乳清析出的速度。将 发酵乳迅速降温至
15℃～20℃。
(9)混合：将经溶解和杀菌的稳定剂、水和白砂糖辅料与发酵乳进行混合。
(10)均质 ：使混合料液滴微细化，提高料液黏度，抑制粒子的沉淀，并增
强稳定剂的稳定效果。均质压力控制在1 5MPa,均质温度为60℃左右。均质是
为了充分将添加入混合罐中的稳定剂、水和白砂糖辅料混合均 匀，从而获得
质地细腻、口感良好的产品。
(11)灌装和冷藏：采用相应灌装机进行灌装后 的成品置于0℃～5℃冷藏
12h～24h，进行后熟，以产生良好的
[5]
。








沈阳大学毕业设计（论文） No.10

2 发酵车间设计
2.1 物料衡算
本设计以每月工 作25天算，那么每年以300天工作日计算，那么每年生
产30000吨酸奶，则日生产量为：
M
0
= M
1
T
=30000300
=100（t） (2-1)

式中：M
0
——酸奶每日生产量，t；


M
1
——酸奶年生产总量，t；
T——工厂年生产天数，d。
2.1.1酸奶加工过程中工艺要求
(1)对乳品中含脂率要求
[10]
:
一般市场所出售的鲜牛奶的含脂率为3.2% ，而要生产合格的牛奶则要保
证牛乳的含脂率为3.0%，因此必须向原料乳中加入脱脂乳房，而脱脂乳 粉的
含脂率为0.1%；
3.2x+0.1y=3.0(x+y)
那加入得原料乳：脱脂乳粉=x:y=29:2
(2)低脂发酵乳与第一次加入白砂糖的比为30:1；
(3)末尾混合时发酵液：白砂糖：水，香料和稳定剂混合物
=95：2：3：
其中的水:香料:稳定剂=85:10:5。



沈阳大学毕业设计（论文） No.11

2.1.2酸奶加工过程中的损失率估算
酸奶生产过程中，由于加 热，加压的物理加工过程，及酸奶流经各个管
道必然因为挂壁而导致了损失，根据以往的经验及各设备参 数可以预估出酸
奶经过各工艺的损失率，从而使物料恒算更精确，各过程的损失率如下表
[12 ]
。
表4 酸奶加工过程的损失率
损失项目
预处理
预热
均质
杀菌
冷却
保温发酵
破乳与冷却
灌装

损失率
0.05%
0.25%
0.1%
0.8%
0.01%
0.2%
0.01%
0.01%
设每天的鲜牛奶为M3，那么：
M
2
（1-0.05%）(1+6 .89%)(1+3.33%)(1-0.25%)(1-0.1%) (1-0.8%)（1-0.01%）
(1+2.5%)(1-0.2%)（1-0.01%）(1+0.15%) (1-5.2%)（1-0.01%）=100(t);
M
2
= 85.12t。
式中：M
2
——酸奶每日生产量，t。


那么生产过程中各物料的加入量为：
(1)脱脂奶粉为 5.849t；
(2)第一次加入白砂糖的量为 3.050t；
(3)加入的稳定剂与蔗糖为 5.001t；
其中蔗糖 2.0004t；
水与稳定剂、香料的混合物为 3.0006t。
2.2 发酵车间设备设计



沈阳大学毕业设计（论文） No.12

2.2.1车间布置设计原则
(1)车间布置应符合生产工艺的要求；
(2)车间布置因符合生产操作的要求；
(3)车间布置应符合设备安装、检修的要求；
(4)车间布置应符合厂房建筑的要求；
(5)车间布置应符合节约建设投资的要求；
(6)车间布置应符合安全、卫生和防腐蚀的要求
[19]
。
2.2.2环境与卫生
(1)采光
车间一般采用开侧窗、天窗方式采光，由于季 节、天气的变化天然光线
也随之变化，室内应有辅助人工照明设备，当自然光线达不到要求时，加强人工照明，照明灯一般是白炽灯和荧光灯。
(2)通风

通风的目的是排除车 间内的余热、余湿、有害气体、粉尘等，以保持适
宜的温度湿度和卫生要求。通风包括自然通风和机械通 风，自然通风有两种
方式：热压通风、风压通风。在设计自然通风时，应先了解当地的常年主导
风向，窗户尽可能对着常年主导风向，但应避免窗户是东西方向，避免有大
面积的窗、墙受日晒。为了充 分发挥穿堂风的作用，从侧窗进出风的面积应
不小于侧窗的30%，厂房周围应尽量减少披屋等辅助建筑 物。
(3)管道布置
在管道布置设计时，首先要统一协调工艺和非工艺管的布置，然后按工
艺流程并结合设备布置、土建情况等布置工艺管道。一般安装原则：



沈阳大学毕业设计（论文） No.13

1.管道通过人行道时离地面至少2米，通过公路时不小于4.5米，通过工
厂主要交通干道时应为5米。
2.管道应集中敷设，垂直派了时，热介质在上冷介质在下，无 腐蚀介质在
上有腐蚀介质在下，气体管在上液体管在下，不经常检修管在上检修频繁的
管在下， 高压管在上低压管在下。
3.管线交叉时的避让原则是：小管让大管，易弯曲的让不易弯曲的，压力< br>管让重力管，软管让硬管，施工量小的管让施工量大的管，新管让旧管。
4.管线尽可能布置于 道路外面，只在施工顺序许可的条件或者布置有困难
的情况下，可将检修次数小的雨水管、污水管埋设在 道路下面。
5.一般管道应明线敷设，走直线，少拐弯，少交叉，不重叠布置，力求整
齐、美 观，管道和阀件的布置应便于操作。
根据《国家食品企业工厂安全条例》，设备布置应该符合下面要求。
表5 设备的安全距离
序号
1
2
3
4
5
６
7
8
9
10
11
12
13
14
15
项目
泵与泵之间的距离
泵离墙的距离
泵列与泵列间的距离
计量罐与计量罐间的距离
贮罐与贮罐间的距离
换热器与换热器间的距离
离心机周围通道
发酵罐罐盖上传动装置离天花板距离
发酵罐罐底部与人行通道距离
发酵罐卸料口至离心机的距离
起吊物品与设备最高点距离
往复运动机械的运动部件离墙距离
控制室、开关室与炉子之间距离
产生可燃性气体的设备和炉子间距
工艺设备和道路间距离
标准
不小于0.7
至少1.2
不小于2.0
0.4～0.6
0.4～0.6
至少1.0
不小于1.5
不小于0.8
不小于1.8～2.0
不小于1.0～1.5
不小于0.4
不小于1.5
15
不小于0.8
不小于1.0
2.2.3生产车间设备选择



沈阳大学毕业设计（论文） No.14

(1)均质机在原料乳的应用
：
均质机是指将物料的料液 在挤压，强冲击与失压膨胀的三重作用下使物
料细化，从而使物料能更均匀的相互混合，在强力的机械作 用下，压力
16.7-20.6MPa将乳中大的脂肪球破碎成小的脂肪球。使之均匀一致地分散在乳中。可有效防止脂肪球上浮。均质不仅可以防止脂肪球上浮，而且还具有
其他一些优点：经均质后 的牛乳脂肪球直径减小，易被人体消化吸收。均质
使乳蛋白凝块软化。促进消化和吸收，在酶制干酪生产 中，均质可使乳凝固
加快，乳产品风味更加一致
[7]
。
由物料衡算可知:均质机的工作量为:
D
0
= M
0
t
=1008
=12.5（t） (2-2)
式中：M
0
——酸奶每日生产量，t；


D
0
——均质机每小时处理量，t；
T——工厂每天工作时长，h。
那么均质机的工作参数如下表：
表6 均质机的工作参数
设备工艺类型
型号
流量（Lh）
乳化平均料（um）
固定分散平均（um）
额定压力(Mpa)
电机功率(kw)
黏度(Pa.s)
尺寸(mm)
购买数(台)
设备参数
JJ1.540
15000
<1
<2
25
22
0.2
1350×1100×1290
1



沈阳大学毕业设计（论文） No.15

(2)鲜奶储奶仓
是用于室外低温贮存鲜奶的 不锈钢容器。用于内壁与外壳之间的绝热结
构保温层（或加冷却夹套）和罐内高速推进式搅拌器的作用， 使进入仓内的
低温（≤5℃）鲜奶贮存24小时，温升不超过2℃、脂肪不上浮，广泛用于
乳品 厂室外贮存鲜奶
[17]
。
鲜奶储奶仓外形为圆柱体，仓体内腔与物料接触 的部分均采用
SUS304-2B板制造，外包板可根据用户要求采用SUS304-2B板焊缝钝化处 理
或涂料瓦楞板。仓体侧面设有爬梯，顶部有不锈钢护栏（与走台）、呼吸阀、
旋转喷头。仓体 下部设有室内工作小室，内设椭圆形人孔、高速推进式搅拌、
进出料口、温度计、压力变速器、取样阀、 清洗器。
由物料衡算可知:鲜奶储奶仓的工作量为:
P
0
= M
0
×120%
=100×120%
=120（t） (2-3)
式中：M
0
——酸奶每日生产量，t；


P
0
——鲜奶储奶仓的日工作量，t。
鲜奶储奶仓的个数确定N
0
:
N
0
= P
0
P
1

=12025
=4（个） (2-4)
式中：P
1
——鲜奶储奶仓的储藏量，此处选25t。



沈阳大学毕业设计（论文） No.16

那么每个鲜奶储奶仓的参数如下表：

表7 鲜奶储奶仓的工作参数
设备工艺类型
型号
公称容积(L)
外直径(mm)
总高(mm)
入口口径(mm)
电机功率(KW)
稳定温度
搅拌转速(转分)
购买数(台)
设备参数
BPC-25
25000
2520
7500
120
2.2
5
960
4
(3)发酵罐的设计：
1工艺要求:
发酵罐的进料量为20th,每0.5h装满一罐，发酵周期为3h，冷却水的 初、
终温分别为15°C和20°C，发酵温度控制在40~45°C，发酵原料进口温度
40 ~45°C，酸奶成品完全输出0.5h。
2设计思路：
酸奶发酵，发酵过程相对简单，将 待发酵液放入发酵罐中，加入菌种，
加入的量为发酵液的25%。保温发酵3h。
3主要结构与配置说明
[8]
:
结构形式 ：立式，上下封头分别采用椭圆封头、锥形封头。
夹套形式 ：半圆盘管夹套；
保温材料 ：填充聚氨酯浇注发泡，具有良好隔热保温效果。
搅拌装置： 罐顶中(偏)心搅拌；

搅拌桨形式：推进式；
液位计形式：玻璃管液位计



沈阳大学毕业设计（论文） No.17

支脚形式： 可调节三棱锥形式
设备附件配置 ：快开式卫生人孔、窥视灯镜、温度计(液晶数显式或表盘
指针式)、采样口、呼吸器、CIP清洗器、 料液进出口、防涡板、pH计口、灭
菌口、冷热媒进出口等接口。
4.主要规格及主要技术参数的计算
[18]

发酵罐体积：
V=V°φ
=20×1×1000(0.85×1070)
=21.99m³ (2-5)
式中：V——发酵罐的全体积，m2；
V°——进入发酵罐的发酵质量，t；
Φ——装液系数，可取0.80~0.90,(此工艺要求原料占发酵罐体积0.85)
确定发酵罐个数N
1
：
N
1
= M
0
(V°
×
(T+m)2 )+1
=100(20
×
2)+1
=4(个) (2-6)
式中: N
1
——发酵罐的个数(其中一个备用)，个；
V°——进入发酵罐的发酵质量，t；
T——一次发酵周期所用时间，h;
m ——一次发酵周期加入料所用时间。
那么每个发酵罐的工作参数为：





沈阳大学毕业设计（论文） No.18

表8 发酵罐的工作参数
设备工艺类型
型号
公称容积(L)
外直径(mm)
总高(mm)
入口口径(mm)
电机功率(KW)
稳定温度

购买数(台)

设备参数
RZG203-5000
21000
2820
6500
90
3.2
43

4
由于 发酵车间设备众多，在此不再一一计算选择，依据上面的设备选择方
法，可以选择出生产车间所需要的设 备，以下是发酵车间的主要设备清单。

表9 主要设备清单
序
号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
设备名称
室外奶仓
离心奶泵
离心奶泵
离心水泵
双联过滤机
真空脱气罐
净乳机
储奶罐
均质机
板式热交换器
版式热交换器
保温罐
种子罐
发酵罐
高速混料机
灌装机
CIP清洗系统
型号
BPC-25
BAW250
BAW150
BAW250
RFGL03
SP2
DBN31520-21-
30
RZWG01
GYB3000
BR-UHT-16
BR-UHT-8
RZGC01
RZLR01-500
RZG203-500
GSAL1000
XAV500
SAM800
生产能
力
30t
10th
5 th
10th
12th
6th
11th
数
量
4
4
1
10
1
2
1
设备尺寸
D2500×H7100



2500×550×1500
1200×1300×1600
1800×600×1200
D3100×H5100
1350×1200×1900
1800×1100×1800
2570×1050×1900
D3200×H3500
D2500×H7100
D2800×H4000
1500×1100×1600
2100×900×3700

设备工作功率
(KW)
3.2
4.5
2.4
4.5
5.2
6.6
8.6
4,2
32
6.6
4.4
6.5
3.2
2,2
40
20.2
215
30 th 2
12 th 1
12 th 2
4 th
20 t
5 t
20 t
12th
2ht

6
2
2
4
1
6
1
2.2.4生产车间用水用电估算
2.2.4.1生产车间用水估算
(1)生产车间生产用水量



沈阳大学毕业设计（论文） No.19

水与稳定剂的混合物为 3.0006t
其中的水：香料：稳定剂=85：10：5。
那么日加入的水W
0
=2.55t班。
(2)发酵前预热用水量计算：
自来水加热用水蒸汽加热158℃→80℃，酸奶25℃→65℃。酸奶的比热容
C
P
酸奶

=2.5×10
3
J(kg.℃)；水的比热C
P
水
=
4.2×10
3
J(kg×℃)；水的汽化热R气
=2.26×10
3
J(kg×℃)；水蒸气的比热C
P
气< br>=2.1×10
3
J(kg×℃)。
M
酸奶
×C
P
酸奶
×△t
酸奶
=M
水
×C
P
水
×△t
水
；+M
水
×C
P
气
×△t
气< br>+M
水
×R
气

W
水
1
=48.06t; (2-7)
式中：M
酸奶
——每日加工酸奶的质量，t;
M
水
——加热酸奶的消耗水蒸气的质量，t。
(3)发酵前杀菌用水量计算与上面计算方法相同不过这部分采用158℃热
蒸汽加热。
那么这部分水消耗量为W
2
=30.5t班
(4)发酵中平衡温度用水量W
3
=12×1=12t班。
(5)发酵结束后用0℃冰水冷却冷却用水量W
4
=150 t班。
对于杀 菌、加热、冷却的用水可以循环利用，工业使用率为90%，那么对
于杀菌、加热、冷却的用水W
4

W
5
=（48.06+30.5+12+150）×10%
=24.01 t班 (2-8)
(6)设备清洗采用CIP清洗设备，每星期清洗一次，一次耗水12吨;
设备清洗日用水量W
5




沈阳大学毕业设计（论文） No.20

W
6
＝125
=2.4 t班 (2-9)
那么生产车间日用水量为W
总
=W
0
+ W
5
+ W
6

=2.55+24.01+2.4
=28.96t天 (2-10)
2.2.4.2生产车间用电估算
(1)食品厂的用电性质属三类负荷，一般采 取单电源供电，但由于停电
可能导致大量物料变质，故供电不稳定的地区又有条件时，应采用双电源供< br>电，或自备发电机组。
(2)为了减少电能损耗和改善供电的质量，厂内的变压所应接近负荷高度
集中的部门。
生产车间设备分两大类，一类为连续性工作设备，如室外奶仓等基本上
只要开始，在一周不停，另一类 属于间歇性设备，如离心奶泵、双联过滤机
等，只在白天工作时使用，那么每天每小时的装机总容量计算 ：
P
1
=12.8+13.2+8.4
=34.4kW (2-11)
P
2
=18+3.3+2.4+45+5.2+13.2+8.6+32+26.4+13＋6.4＋8.8＋40 ＋121.2

=401.1kW (2-12)
CIP清洗系统每周工作一次，耗电量为P
3
=215 kW
P
总
=(P
1
×d×24+ P
2
×d×10+P
3
)d×24
=203.3kWh (2-13)
式中： P
1
——连续性工作设备的功率，kW；



沈阳大学毕业设计（论文） No.21

P
2
——间歇性工作设备的功率，kW；
P
3
——CIP清洗系统每周工作一次的耗电量，kW；
d——设备每周工作天数，5天；
P
总
——每周生产车间每小时的耗电量，kW。
3 工厂选址概述及辅助部门的设计
3.1 工厂选址要求
酸奶工厂一般倾向于设在原料产地附 近的大中城市的郊区：牛奶厂多数
是以农产品为主要原料的加工企业，由于依赖性强，在加工中需要大量 的农
产品为原料，同时牛奶生产是一个大宗的原料生产过程，因此选择原料产地
附近的地域可以 保证获得足够数量和质量的新鲜原材料，若采取远距离运输
等拉长时间的作业，一方面增加了防止农产品 变质的成本，另一方面增加了
农产品自身的消耗损失，从而增加了牛奶厂的生产成本，这也要求牛奶厂选
址应尽量在主要原料产区附近；同时牛奶生产过程中还需要工业性的辅助材
料和包装材料，这又 要求厂址选择要具有一定的工业性原料供应方便的优势。
由于以上原因，酸奶工厂应符合以下要求
[14]
：
(1)所选厂址，必须要有可靠的地理条件，特别是应避免将工厂设在 流沙、
淤泥、土崩断裂层上。尽量避免特殊地质如溶洞、湿陷性黄土、孔性土等。
在山坡上建厂 则要注意避免滑坡、塌方等。同时也要避免将工厂设在矿场、
文物区域上。同时厂址要具有一定的地耐力 ，一般要求不低于 2×
10
5
Nm2 。
(2)厂址所在地区的地 形要尽量平坦，以减少土地平整所需工程量和费用；
也方便厂区内各车间之间的运输。厂区的标高应高于 当地历史最高洪水位约
0.5～lm，特别是主厂房和仓库的标高更应高于历史洪水位。厂区自然排水坡



沈阳大学毕业设计（论文） No.22

度最好在0.004～0.008之间。
(3)所选厂址 附近应有良好的卫生条件，避免有害气体、放射性源、粉尘
和其他扩散性的污染源，特别是对于上风向地 区的工矿企业、附近医院的处
理物等，要注意它们是否会对牛奶工厂的生产产生危害。
3.2 辅助部门及车间的设计
3.2.1
冷库的设计

本冷库的设计主要用于成品 酸奶的储存，主要类型是中低温型冷库，冷
库设计容量为600t，即能容纳六天的生产量，冷库的大小 400m
2
：(20m×20m),
为采用钢结构大棚，顶部为平顶，设计为一层，库 温为-5°C。
(1)遵循规范
71.S4《冷库设计规范》；
2.商业部设计院《冷库制冷技术手册》；
73042.1990《组合冷库技术手册》；
99003.86《装配式冷藏库》；
(2)设计参数
环境温度：年平均温度定为25°C；
库内温度，平均定为-5°C；
制冷系统冷凝器Tk=40°C；
冷酷的年纪的大小取决于产品的日产量及周转期成品按日产量考虑。
计算公式:
V=WT
=0.5×120×10



沈阳大学毕业设计（论文） No.23

=600t (3-1)
式中：V——冷库容纳量，t；
W——单位日产量，t；(设定产品的最大存放时间为0.5个月)
T——存放时间或时长。
冷库的面积确定：
F=F1+F2= Vdk+F2
=600（0.9+0.8）+50
=400m
2
(3-2)

式中：F——冷库的面积，m
2
；
F1——冷库库房的建筑面积，m
2
；
F2——冷库的辅助用房的建筑面积,查《冷库制冷技术手册》得50；
V——冷库的容纳量，t；
D——单位库房面积可堆放的物料净重，t；
K——库房面积利用系数一般0.8。
带入数据得：F。
(3)库体说明
由于冷库在建筑物内部一楼，采用钢混结构；
墙体采用1 50fnnl聚氨酯保温板，其内表面采用0.5mm厚镀锌涂塑彩钢
板，库板连接采用凹槽结构，内偏 心锁构连接，两面板链采用密封膏密封，
密封性能好，库板连接锁具由分别在两块板上的钩盒和锁具组成 ，高强度塑
料制作，在库板成型时，一并嵌入板内发泡，用随冷库一起提供的专用工具



沈阳大学毕业设计（论文） No.24

将其顺时针转动，就可以将两块板紧紧连接在一起。
(4)制冷系统说明
主机选用4IV-125制冷压缩机；
采用氟泵强制供液，冷凝器选用卧式高效冷凝器。
3.2.2其他车间的设计
根据酸奶生产的工艺要求
[166]
，结合实际生产情况，需要以下构建物。
(1)原料仓库：专门建设原料仓库，面积200 m
2
，用做乳粉、白砂糖、淀
粉糖浆等原料的储存，仓库内部具体布置根据实际情况。
(2)化验室：用于对抽测的铲平进行感官定位，微生物检测，成分分析。
是保障产品质量必不 可少的过程，将化验室建在厂区的东南角，有利于实现
与生产车间的分开，防止可能的病原微生物污染生 产中或加工完的酸奶。需
要面积，200 m
2
.
(3)更衣室、卫生间： 位于进入各个车间的必经之地，分左右男女更衣室，
不同工段的工人可以分别从不同更衣室进入不同的生 产车间，避免交叉污染，
面积120 m
2
。
(4)配电室：靠近主动力中心，面积50 m
2
。
(5)预留空地由环保部门设计废水处理池，面积520 m
2
。
(6)锅 炉房：从工厂卫生的角度讲，锅炉房应建在对生产车间影响最小的
位置，本设计将其置于工厂的西北角， 其应该满足以下的要求，首先全年是
主导风向的下风向，而且靠近用气，用水中心。其次有做够的面积来 放置煤
及灰渣，同时锅炉房建设要与相邻的建筑物间距应符合防火和卫生标准 ，面
积160 m
2
。



沈阳大学毕业设计（论文） No.25

(7)机修车
间：
为适应生产扩大的需要，预留适当的变电 设备余地，分配
电装置，启动控制设备，采用防水防腐措施。机修站设与主要生产车间保持
适当 的距离面积，面积150 m
2
。
工厂辅助车间及部门应该严格按国家要求来建，在 酸奶工厂中各个部门
及辅助车间的占地面积及功能简介如下表：
表10 辅助车间及部门一览表
车间或部门名称
冷库
变电站
机修站
化验室
食堂
宿舍
办公大楼
门卫
研发
杂物
体育场
污水厂
废物堆放
生产车间
锅炉房
占地大小（长，宽，高）
（m）
20×20×6
10×5×4
10×15×4
7×10×4
10×25×6
20×25×15
30×8×12
12×8×4
15×20×10
15×20×5
40×20
40×20×5
26×20
38×24×17
8×20×4
主要功能
酸奶成品储存
变电以符合各设备的电压
对设备进行维护与修理
对鲜奶检验分析
员工就餐
员工住宿
办公，开会
负责生产安全
研发新的产品
堆放工厂生产杂物
体育运动
污水处理
堆放固废
酸奶制品生产
提供热水











沈阳大学毕业设计（论文） No.26

4 三废的处理
4.1 酸奶工厂工业废物概述
乳品卫生不仅直接影响乳制品的质量．而且关系到人民身体健康，是一
个关系到企业生存和发展的大问题 。为了防止乳制品在生产加工过程中受到
污染，乳品厂的建设，必须从厂址选择、总平面布置、车间布置 、施工要求
到相应的辅助设施等，按照我国《工业企业设计卫生标准》进行周密的考虑，
确保把污染降到最小
[6]
。
4.2 酸奶工厂工业废物处理
酸奶工业的的废物主要有工业生产废水，锅炉燃烧所放的废渣，废气。
其中的废气和废渣排放较少，而废 水的排量较多本。具体处理如下：
(1)工业废水处理
通过实地调查，考虑到公司所处环境 的自然生态质量、国家产业政策及乳
业污染控制的特点，以及酸奶工业废水含氮，含磷高的特点，应该采 用厌氧
好氧工艺法处理污水，处理过的废水可以回收利用，用来洗车，拖地等达到
废水零排放。
酸奶厂污水处理办法：
AO工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A(Anacrobic) 是厌氧段，用与脱氮除磷；
O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有机物。A段搅拌，只起使污泥悬浮 ，而避
免DO的增加。O段的前段采用强曝气，后段减少气量，使内循环液的DO含量
降低，以 保证A段的缺氧状态。
(2)工业固废处理
炉渣主要含有中性成分(如硅酸盐和铝酸盐等，含量占30％以上)，且物理



沈阳大学毕业设计（论文） No.27

化学和工程性质与轻质的天然骨料(石英砂和粘土等)相似，因而是很好的建 筑
原材料。最常见的一种做法是将城市生活垃圾焚烧炉渣、水、水泥及其它骨
料按一定比例制成 混凝土砖。
(3)工业废气处理
酸奶工厂的废气主要来自锅炉房的煤燃烧 ，现在工业一般的处理方法是
将燃烧的废气加压，再通过水膜除尘器中，经过水膜除尘器的处理可除去大
部分固体颗粒及部分有气体，达到国家规定的排放要求。
同时企业良好的环境管理水 平主要依靠每一位普通员工的努力，因此，
要对员工进行全面的环境保护、减少生产成本、降低废物率等 培训，将循环
经济、清洁生产等理念运用到生产的日常活动中，使得每个员工都自觉的实
行。
5 结论
本设计主要针对酸奶厂的生产工艺进行了设计，经过综合比较后采用了
搅 拌酸奶生产工艺进行酸奶生产，搅拌酸奶生产工艺在生产中成功得到应用。
获得的酸奶口味酸甜，营养丰 富，结构感强。感官品质显著高于传统发酵。
(1)获得每天100t成品酸奶，需用品质优良的原料乳85.12t；脱脂奶粉为
5.849t；添加的白砂糖量为242.4t。

(2)发酵设备选用的是生产能力 为20t的RZG203-5000型发酵罐，发酵温
度40-45ºC，发酵时间2.5-3h，电机 功率3.2KW，发酵车间面积为1000m
2
。
(3)设备的布置要求泵之间大于 0.7m，储罐之间距离0.4-0.6m，发酵罐与
人行道之间在1.0-1.5之间。
(4)冷库采用4IV-125制冷压缩机，面积为600m
2
。



沈阳大学毕业设计（论文） No.28

(5)污水处理采用AO污水处理工艺，污水处理车间面积为600m
2
。固废
可直接卖给建筑公司。而废气经过处理后排放。
(6)酸奶工厂的总面积为6×10
3
m
2
。









































沈阳大学毕业设计（论文） No.29

致 谢
值此论文完成之际，首先衷心感谢导师王军老师 ，在王老师的悉心指
导和教诲下我才得以顺利地完成本课题的设计工作。在与王老师的交往、讨
教的过程中，深深为他严谨的治学态度和踏实的工作作风所感染，这将激励
和鞭策我在今后的学习、工作 中更加严格的要求自己，为社会做出应有的贡
献。同时也衷心感谢王老师提供了大量的资料和咨询，他百 问不厌，受人尊
敬。作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全
的地 方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完
成这个设计是难以想象的。 < br>同时还要感谢我的同学，感谢他们在我做设计时给予的帮助。在此还要
感谢杨绍斌老师、房英春老 师、邓理老师、韩俊艳老师、赵丹彤老师和杨彩
霞老师，以及生物学院的所有老师在大学期间对我的教诲 。因为得到这么多
人的帮助我才能顺利的完成设计。
我还要感谢我的母校——沈阳大学，是母 校给我们提供了优良的学习环
境；最后，我要感谢我的父母，感谢他们对我的养育和教导。大学这四年是
值得我永远回忆的，是我人生中重要的一个阶段。在我未来的日子里我会再
接再厉，继续刻苦努 力，不辜负母校对我的期望，为母校、为自己争光添彩。








沈阳大学毕业设计（论文） No.30

参考文献
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沈阳大学毕业设计（论文） No.31

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沈阳大学毕业设计（论文） No.32

沈阳大学毕业设计（论文） No.1