3.1.2 加糖量为变量
其他条件不变，改变加糖量，结果记录见表3-2及图3-2。
表3-2 加糖量变量统计表
|
接种量g/L |
|
加糖量% |
3 |
5 |
7 |
9 |
11 |
|
酸度°T |
74.43 |
79.23 |
87.89 |
86.11 |
89.09 |
|
持水力% |
60.57 |
62.68 |
62.85 |
65.54 |
63.78 |
|
感官状态 |
基本无甜味 |
甜味适中 |
甜味适中 |
甜味较重 |
甜味突出 |
|
综合评分 |
77.0 |
82.7 |
84.0 |
80.5 |
79.1 |
表3-2 加糖量变量统计图
由图表可以得出，白砂糖逐渐加量的过程中，酸度显著增加，持水力变化不大但有所上升。加糖量在7%和11%时酸度较高，但是11%的加糖量口味较重。因此选择7%作为最佳加糖量。
3.1.3 明胶量为变量
其他条件不变，改变明胶量，结果记录见表3-3及图3-3。
表3-3 明胶变量统计表
|
|
加糖量% |
表3-3 明胶变量统计图
由图表可以得出，随着明胶量的增加，酸度降低，且变得粘稠。明胶量过少，酸奶组织状态不稳定凝固状态不佳。添加量为0.2%时产品状态最优，因此最佳明胶添加量为0.2%。
3.1.4 发酵时间为变量
其他条件不变，改变发酵时间，结果记录见表3-4。
表3-4 发酵时间变量统计表
|
明胶量% |
0.1 |
0.15 |
0.2 |
0.25 |
0.3 |
|
酸度°T |
83.00 |
83.27 |
82.90 |
79.89 |
79.65 |
|
持水力% |
64.09 |
65.24 |
66.13 |
67.78 |
68.34 |
|
感官状态 |
基本凝固，无乳清 |
凝固良好，无乳清 |
凝固较好，无乳清 |
凝固较好，无乳清 |
凝固过厚 |
|
综合评分 |
82.0 |
86.3 |
86.9 |
85.6 |
80.2 |
|
表3-4 发酵时间变量统计图
由图表可以得出，发酵时间偏短或偏长，果肉凝固型酸奶的凝固状态不佳，乳清析出量大。且本组打分变化幅度较高，在于发酵时间虽然对酸度与持水力的影响较小，但所引起的组织形态的变化较显著。表格中7h和8h较优，但为了节约时间成本，因此最佳发酵时间为7h。
3.2 正交试验
前期进行了单因素实验，以所得结论的数据作为依据，固定其他条件，改变菌种量、白砂糖加入量、稳定剂的添加以及发酵所耗时间的不同，分别选择三个水平进行()正交试验。从正交表中分析得出最优方案，见因素水平表3-5与直观分析表3-6[4]。
表3-5 香蕉酸奶因素水平表
|
明胶量% |
表3-6 实验方案及实验结果分析
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发酵时间h |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
酸度°T |
76.00 |
76.34 |
78.57 |
79.98 |
81.20 |
|
持水力% |
66.01 |
65.32 |
65.65 |
64.19 |
63.12 |
|
感官状态 |
没有凝固 |
稍微凝固，有大量乳清 |
凝固较好，有少量乳清 |
凝固较好，有少量乳清 |
凝固过厚，有大量乳清 |
|
综合评分 |
60.0 |
79.3 |
85.5 |
86.4 |
80.2 |
在预实验中，发现果肉对酸奶发酵的影响不大，因此只分析其余四个因素。由结果分析表可知，影响果肉酸奶发酵的主要因素是B>A>D>C即白砂糖添加量影响最大，排在第二的是菌种添加量，排在第三的是发酵耗时，最后是稳定剂。因此得出最佳工艺参数为，即接种量2.4g/L，白砂糖添加量7%，明胶添加量0.2%，发酵时间7h，在此方案下进行3~5次验证实验。
验证证明实验结果正确，因此在上述条件下发酵的果肉老酸奶的风味最佳。
3.3 理化检测
选择最优方案，并制作成成品，检测其理化指标，结果如下表3-7。
表3-7 成品理化指标检测结果
|
4 工厂设计
4.1 设计依据和意义
4.1.1 设计依据
本设计参考由国家授权的食品安全卫生主管部门先后制定发布的《食品企业通用卫生规范》、《中华人民共和国食品卫生法》、《食品安全管理体系》等。所设计的内容为年产1.5万吨果肉凝固型酸奶的车间。全厂面积：3200m2;生产区占地面积：2400m2;其它面积：800m2。
4.1.2 项目实施的意义
本课题所设计的车间项目，可带动畜牧业、运输业等相关产业的发展，拓宽当地居民的致富渠道。同时要实现从产品的生产、加工、经营的完整产业链，一步一步地打开地区市场，被当地及周边城市的居民所熟知接收。
4.2 厂址的选择
4.2.1 自然条件资源
地势和地质：选择在平坦、地基稳固、无淤泥、非人防区域建厂，且坡度不宜超过2~3%，从而利于运输降低成本。地质条件需要达到良好，避免进行多余的基础工程，节省投资[5]。
占地：在需满足建厂和发展的要求的同时节约用地，尽量利用非农耕用地
环境：环境无污染，厂址周围不得有粪便堆场、垃圾堆场、污水处理站等有害污染源。应注意厂区周围的主导风向，避免污染物向人口居住处传播。
4.2.2 水源、能源
1、水源与排水：水源充足且水质合格。地理条件要利于排水从而保证厂区的生产、生活用水的排出通畅，工厂排水符合环保法，不得危害周围环境。选择靠近有水源的地方以满足乳品厂的大量用水。
2、能源：酸奶厂所需能源极为重要，如若出现能源短缺，便会造成产品变质浪费。因此尽量使厂址靠近能源地，降低运输成本的同时缩短运输时间，减少不必要的生产损失。
4.2.3 政策与交通情况
1、政策：厂址所需用地应该按照按基建要求，满足城市规划和政策方针。
2、设施：厂址选择交通条件方便，具有一定供电条件。厂址周围最好具备居民楼、商店、市场等娱乐消费等设施以便利厂区员工。
3、交通：厂址选择交谈便利的地段，方便原料及成品的运输，降低成本，同时方便员工出行。
4.2.4 小结
徐州处于江苏省西北部、华北平原的东南部，长江三角洲北翼，北倚微山湖，西连萧县，东临连云港，南接宿迁，京杭大运河从中穿过，陇海、京沪两大铁路干线在徐州交汇，素有“五省通衢”之称，公路铁路交错密布[18]。
拟建厂区地势平坦、地基稳固、无淤泥且为非人防区域。周边有一个小镇，可以招聘农村中的劳动力，带动当地就职率的同时降低公司的住宿成本。厂区环境卫生，交通便利，保证了原料的运输及时，降低生产成本。同时方便成品及时发出售往市场，确保消费者第一时间品尝到新鲜美味的果肉老酸奶。
5 工艺设计
5.1 产品方案
5.1.1 产品方案确定说明
本设计根据产品的种类、生产特点和产量，确定了本设计的产品方案，该方案符合生产向机械化、自动化、连续化发展方向的要求。按照国家法定节假日的安排，计算得全年工作295天，采用两班制，一班工作10小时计算，一天需生产50t酸奶。
5.2 工艺流程及论证
5.2.1 凝固型酸奶的生产工艺
辅料 (蔗糖等)原料奶 →检验→还原→标准化→均质 →杀菌(85℃~95℃，5min)→冷却至40℃~45℃ →接种 (接种量2.4g/L) →加入灭菌果肉→灌装→发酵 (43℃、7h) →冷藏后熟(0℃-5℃) →成品[2]。
5.2.2 工艺论证与说明
各工艺环节对酸奶质量的影响及控制很重要，加工工艺的完善与提高能够提高产品质量。
1、原料乳：生产酸奶用的原料乳质量指标相对来说比较高。其乳固体需要控制在标准范围内，确保后期凝固良好。奶源健康安全不含抗生素，确保发酵活力充足，防止酸乳变质[20]。
2、白砂糖量：实验表明加糖量为7%时酸甜度适中。糖的添加能够促进酸奶的发酵以及有利于最后的凝固状态。使生产的酸奶甜而不酸，酸而不甜，以适应消费者的口味。但是添加量不得高于11%，浓度过高会抑制发酵[17]。
3、稳定剂：稳定剂是制作凝固型酸奶的必不可少的一个工序。稳定剂的选择也有多种，本设计采用食用明胶作为酸奶的稳定剂，用以改善发酵后的凝固状态。
4、菌种：酸奶发酵依靠发酵剂，因此菌种的选择也是关键之一。凝固型酸奶发酵的好坏会因为所选的菌种不同或者菌种的混合比不同，得到不一样的产品。由于实验中发酵剂为市售发酵剂，与工厂所用发酵剂不同。在本设计中参考实验数据与查阅的资料，选择最适接种量为3%[3]。
5、发酵时间与温度：发酵时间和温度的控制，能够有效的保证产品的质量，在上述实验中，我已经分析了温度、时间的相应变化对发酵程度的影响。在实际工厂生产中，我们选择的发酵温度为43摄氏度，发酵时间会因为菌种的添加量有相应的改变，具相关资料及经验可以将发酵时间控制在四五个小时[11]。
5.3 物料衡算
在确定了工厂的生产规模后，就需要进行物料衡算。物料衡算可以确定工厂每日所需的原辅料、能源(其中能源包括电能和加热所需的煤炭);确定每日生产产品所需的包装材料;确定每日的仓储量和采购运输量。根据每日的数据即单位数据，确定全年的数据。参照这些计算值合理选择设备，安排劳动力、生产工序和设备布置[17]。
由实验得，果肉老酸奶最优工艺组合是接种量2.4g/L，白砂糖添加量7%，明胶添加量0.2%，发酵时间7h。由于实验所用发酵剂为市售发酵剂且用于家庭自制，在工厂批量生产中，使用接种量为3%的生产菌种。凝固型酸奶日产量按照方案确定为50t/d。
酸奶中已知鲜牛奶占比85%，白砂糖、稳定剂、接种量和香蕉果肉通过实验和相关资料确定分别确定为7%、0.2%、3%、5%。凝固型酸奶的原料使用量为[18]：
1、均质
经过均质，损失量为1%，则 50/99%=50.5t
2、热处理
经过热处理，原料的损失量为2%，则 50.5/98%=51.5t
鲜牛奶：51.5t×85%=43.8t;蔗糖：51.5t×7%=3.61t;稳定剂：51.5t×0.2%=0.103t;菌种：51.5t×3%=1.55t。
包装
日产50t，约50000L，每盒250mL，则日产50000L/0.25L=20万盒。每箱按32盒记，则每天200000/32=6250箱。
5.4 设备选型
5.4.1 选择原则
1、首先确定设备参数和设备台数，确定依据是日产量。
2、关键设备需考虑备用设备，以应对突发情况。
3、选择设备应考虑：生产产品保质保量、自动化强、卫生达标、耗能少、寿命长。
5.4.2 设备概况
1、高压均质机
型号：GJY4-25;工作参数：4t/h-25Mpa;长宽高为：1400、1200、1400
2、贮奶罐
原料奶以天计算：50t×1000/1kg/L/1=50000L/d
贮存罐的个数选择10个，型号为ZHNG-80型，体积8000L。
3、板式换热器
选用常用的板式热交换器2台，型号为BP2-d-5型板式热交换器，主要技术参数为：
|
发酵时间h |
4、调配系统
高速搅拌配料罐选择2台，工作时高速剪切物料，同时产生极强的湍流，能将稳定剂搅拌为胶体。本设备的高剪切和强烈搅拌比较节能，能有效避免沉淀[5]。
5、发酵罐
发酵罐选择容量为型号为T-15;主要参数：体积8000L，尺寸大小：1800×3800。
6、全自动灌装封口机
本机结构为进口不锈钢，符合食品级卫生标准，适用于果肉凝固型酸奶的制备。
7、超高温瞬时杀菌机
选用RP6L-20型国产套管式超高温瞬时杀菌机的主要技术参数：
|
水平 |
A接种量g/L |
B加糖量% |
C明胶量% |
D发酵时间h |
|
1 |
2.2 |
5 |
0.15 |
6 |
|
2 |
2.4 |
7 |
0.2 |
7 |
|
3 |
2.6 |
9 |
0.25 |
8 |
8、净乳机
用于原料奶的分离去污，尺寸6000mm。
果肉罐
用于存储加工处理过的香蕉果肉，尺寸大小：2000×4000
5.4.3 生产工艺流程图
详见附录一
