食品工厂设计与环境保护 年产1000t核桃蛋白饮料生产工艺设计
2.2工艺流程的确定
2.2.1生产方法
核桃奶是以核桃仁为原料，根据核桃中特有的营养成分及其功能特性，以开发天然植物蛋白饮料为宗旨，生产过程中绝不添加任何香精，色素，防腐剂以此保持核桃营养成分。将核桃原料通过破壳、脱皮、磨浆、分离、调配、均质、脱气、灭菌、灌装、二次杀菌、保温冷却、检验、包装等过程进行加工生产。 2.2.2工艺选择 ⑴脱仁衣方法
核桃脱仁衣常采用水浸法和干燥去皮法。干燥法是将核桃仁置于热风干燥箱中高温烘烤（110～120℃），约3小时，最后采用机械脱皮。此种方法相比于水浸法，不足之处在于过高的温度处理核桃仁会影响其中的蛋白质性质，使接下来磨浆过程蛋白质溶出率降低，并且不能很好的处理核桃皮所具有的涩味。使用水浸法脱仁衣，脱皮温度较干燥法低，蛋白质溶出率相对较高，并且水浸法可以起到预煮作用，能很好的去除核桃仁涩味。 ⑵均质脱气顺序
生产中物料脱气可放置与均质前和均质后，本设计将脱气过程放在在均质过程之后是考虑到如果先脱气再进行均质那么有可能在均质的剪切、撞击过程中会有气体产生消减了脱气效果，并可能在灌装过程中仍有泡沫产生。 ⑶杀菌工艺
本设计采用先巴氏杀菌后使用杀菌锅杀菌的生产工艺。虽然饮料生产中经常使用超高温瞬时灭菌法杀菌，且效果更好，物料营养损失更少，产品保质期更长。但是UHT灭菌通常使用无菌灌装，而且根据设计依据，生产包装只能采用玻璃瓶进行灌装，所以查阅相关生产资料并结合生产要求决定先采用巴氏杀菌法消灭致病菌，再使用10min-20min-15min/121℃杀菌公式进行杀菌。 2.2.3.工艺流程
原料预处理→脱仁衣→浸泡→磨浆→浆渣分离→调配→均质→脱气→巴式杀菌 →灌装→密封→二次杀菌→冷却→检验包装→成品
2.3工艺生产要点
2.3.1原料预处理
核桃仁外共有三层保护性外皮，分别是种皮、内果皮和青皮。它们分别由内到外保护着最里层的核桃仁，成熟以后的核桃通过轻轻敲打就能使青皮脱落。首先我们要通过砸仁法取出核桃仁，通常核桃的出任率大约为32%～50%。符合要求的核桃仁质的饱满，色泽呈虎皮色或者是黄白色，半形比较肥大、完整，皮内肉呈白色，我怪味或者虫蛀现象，以此作为指标进行挑选。接下来通过挑选剔除遭受虫蛀的、干瘪的、霉烂的或者黑色变坏的核仁，
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用清水冲洗核桃仁除掉其表面的泥沙、浮皮及其他杂质异物。 2.3.2脱皮
核桃仁经过机器脱破壳脱去青皮后，多呈现为凹凸的不规则块状，通常完整的核仁呈球形，有四半种仁合并而成，褶皱不平，凹凸多沟，外表种皮呈棕褐色。但核桃仁脱去种皮后里面是乳白色的子叶。核桃仁质地较脆，味道比较淡，细嚼会有清香味，但因为其中涩味较重，且富含大量油质，核桃仁的种皮通常会被脱去。通过实验发现种皮中涩味物质的来源主要是单宁一类的物质，单宁是多酚类物质中一种高度聚合的化合物，很容易被氧化，通常情况下可以同金属离子发生反应生成黑色物质。生产过程中为了保持产品色、香、味等独特风味及产品性质的稳定性，生产过程中常采用水浸法或干燥法脱除核桃的仁衣。水浸法是指在80℃～90℃下，把核桃仁装在竹篓中置于3～8%的碱溶液中浸泡大约15～30min（浓度不能过大否则若清洗不干净会影响调配物料的等电点），然后用清水冲洗，摇动竹篓即可去除外皮。通过这种处理后的核桃仁质地较好，且生产稳定性高并可以达到烫漂的目地，并且不会影响核桃具的独特香味，所以本设计决定采用此种方法。 2.3.3浸泡
将核桃仁按1:2～1:3的比例加清水进行浸泡，是核桃仁吸水膨胀以便于后续进行磨浆工序。浸泡时间通常取8～12h,浸泡期间每隔3～4h小时换水一次，并在在换水时及时清除其中的杂质和异物。 2.3.4磨浆
浸泡后将核桃仁用磨浆机先进行初步磨浆。磨浆过程中物料的加入比例取为1:3～1:5，初磨后的浆液再通过胶体磨进行二次细磨，可重复精磨直到浆液颗粒细度达到生产要求，胶体磨得过程中添加1%的亚硫酸钠溶液护色，防止溶液褐变，待磨成均匀的乳状液时过滤，进行浆渣分离，磨出的浆液细度大约在80～100目间。 2.3.5过滤
过滤可以采用160～200目的筛网进行过滤，使用离心机过滤。主要是为了除去核桃浆液中的粗纤维和浆渣，便于后面加工过程的质量，保证产品品质。 2.3.6调配
按事先计算好的比例加入所需添加剂和各种乳化剂稳定剂等，砂糖在加入时应该先放入化糖锅中加入软水配成70%浓度的糖水，加热升温至95℃搅拌融化然后用单面绒布热过滤备用，并且将混合中的料液的PH调到7.0～9.0，通过搅拌混合均匀,核桃乳原料配方如下:
辅料名称
核桃香精 白砂糖 稳定剂RB 甜赛糖TR50
表2-2 核桃乳辅料组成 用量(%) 辅料名称 0.05 乙基麦芽酚 4.00 氢氧化钠 0.30～0.35 柠檬酸 0.06 小苏打
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用量(%)
0.001 3.00 0.30 适量
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2.3.7均质
均质可以使核桃固形物微细化，改变其粒度分布。同时均质可以是不同大小的颗粒均质化使浆液乳化混合均匀分散且不易分层。这极大的改善了稳定性，而且进行过均质的核桃乳口更加感细腻，保存过程中不会有分层和沉淀想象发生。均值原理是液体在高压下由均质阀的狭缝喷出，在此过程中核桃乳中含有的蛋白质、脂肪等组分达到了细化效果，并且形成了均匀的分散液相。影响均质效果的三个因素：①均质压力通常采用30～60MPa②均质温度常取45～70℃、③均质次数采用两次均质。 2.3.8脱气
通过脱气可以脱除核桃中的腥味、臭味，并且可以有效的控制灌装过程中产生泡沫。脱去料液中气体的同时也起到了防制料液灌装之前被污染的作用，脱气真空度取70～80Kpa。 2.3.9杀菌与灌装
脱气后进行巴氏杀菌，巴氏杀菌可以保持核桃乳生物活性物质不被破坏，减少蛋白质、维生素的损失，此法所使用的温度较低，所以达不到消灭细菌的程度，但是它可以杀死结核杆菌、痢疾杆菌、布氏杆菌和伤寒杆菌等致病微生物，总体可以使细菌总数减少90％，巴式杀菌温度为85～90℃，杀菌时间15～30s,接着待核桃奶冷却到60～70℃时用250ml玻璃瓶做灌装容器进行热灌装。 2.3.10密封杀菌及检验
灌装密封后的核桃奶再进行二次杀菌，杀菌过程在杀菌釜中进行，杀菌公式为10min-20min-15min/121℃,二次杀菌温度较高可以杀灭致病菌达到延长保质期的目的，杀菌后将核桃乳冷却到37℃左右，保温检验然后包装成为成品。
2.4质量控制
2.4.1原料筛选和水质要求
①原料中发霉、萎焉和变质的坏果占有率≦2%。
②生产用水的水质要求，首先符合GB5749-1985《生活饮用水卫生标准》的规定，其次还应当符合表2-3中软饮料用水的规定。
表2-3 软饮料水质要求 名称 浊度/度 色度/度 味及臭气 总固形物/（mg/L） 参数 小于2 小于5 名称 参数 高锰酸钾消耗量/(mg/L) 小于10 总酸度（以碳酸钙计）/(mg/L) 小于50 小于0.1 小于100 小于3 无 无味、无臭 游离氯（mg/L） 小于500 小于100 小于0.1 8
细菌总数/(个/mL) 大肠菌群/(个/L) 致病菌 总硬度（以碳酸钙计）/（mg/L） 铁（以Fe计）/(mg/L)
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锰（以Mn计）/(mg/L) 小于0.1 2.4.2成品的质量指标 ⑴感官指标
乳白色均匀乳浊液，口感细腻，具有核桃乳特有的色、香、味，无杂质、霉变及凝结（肉眼观察）。 ⑵理化指标
总酸(以乳酸计)≤0.08%，总糖(以葡萄糖计)≥5%，蛋白质≥0.5%，脂肪≥1.1%，总固形物≥6.5%。 ⑶微生物指标
菌落总数≦100cfu/mL，大肠菌群≦3MPN/Ml。 ⑷重金属指标
砷（以As计）≦0.2mg/L，铅（以Pb计）≦0.3mg/L。
三、物料衡算
3.1年产1000t核桃奶班产量确定
表3-1 核桃奶主要工艺技术经济指标
核桃奶主要工艺技术经济指标及基础数据 指标名称 生产规模 生产天数 班产量 拣选损耗 清洗损耗 脱皮损耗 配料损耗 数据 1000t/年 250 2t 1% 0.5%-1% 8% 0.5% 指标名称 磨浆损耗 过滤损耗 均质损耗 罐装损耗 脱气损耗 离心损耗 检验损耗 数据 2% 1.5% 0.3% 0.6% 0.3% 1.5% 0.3% 核桃奶日产量：1000÷250=4t 核桃奶班产量：4÷2=2t 按1t原料生产进行物料恒算：
⑴1t核桃拣选后所得量=1×（1-1%）=0.99t
⑵1t核桃所得核仁量=0.99×（1-42%）=0.574t（出仁率为42%） ⑶脱去种皮得核仁量=0.574×（1-8%）=0.528t(脱皮损耗8%) ⑷清洗过后得核仁量=0.528×（1-0.5%）=0.525t
⑸浸泡后的核仁量计算，将已去皮的核桃仁置于3倍于其重量的20℃水中浸泡8小时，时期从分吸水，去吸水系数为1:1.5计算。浸泡后核桃仁的量=0.525×（1＋1.5）=1.313t
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⑹磨浆时以1:4的比例加水，并加入1%的亚硫酸钠进行粗磨和胶体磨后得到浆液量=1.313×（1＋1%＋400%－2%）=6.553t
⑺过滤后所得浆液量=6.553×（1-1.5%）=6.455t ⑻调配计算
①加入砂糖的量=6.455×7%=0.452t
②加入单硬脂酸的量=6.455×0.01%=0.0006t ③加入蔗糖脂肪酸脂的量=6.455×0.4%=0.026t ④加入果胶的量=6.455×0.17%=0.011t ⑤加入卡拉胶的量=6.455×0.01%=0.0006t 调配后所得液体总量
=6.455t+0.452t+0.0006t+0.026t+0.011t+0.0006t=6.952t ⑼均质后得液量=6.952×（1-0.3%）=6.93t ⑽脱气后得液量=6.93×(1-0.3%)=6.91t ⑾巴式杀菌后的液量=6.91×（1-0.3%）=6.86t ⑿灌装后的液量=6.86×（1-0.6%）=6.84t ⒀二次杀菌后得液量=6.84×（1-0.3%）=6.82t ⒁检验后得液量=6.82×（1-0.3%）=6.80t
表3-2 物料平衡表(以1t核桃原料计)
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 工艺过程 拣选后所得核桃量 脱壳得核仁 脱皮得核仁量 清洗过后得核仁量 浸泡后的核仁量 磨浆后的浆液量 过滤后所得浆液量 砂糖 单硬脂酸 处理量（t） 序号 0.99 0.574 0.528 0.525 1.313 6.553 6.455 0.452 0.0006 10 11 12 13 14 15 16 17 18 工艺过程 蔗糖脂肪酸脂 果胶 卡拉胶 均质 脱气后得液量 杀菌 灌装 二次杀菌 检测 处理量（t） 0.026 0.011 0.0006 6.93 6.91 6.86 6.84 6.82 6.80 由
每班消耗核桃量1?得，每班消耗核桃量=0.293t
20.68273.2辅助材料计算
每班采用8小时生产制，每天两班，每小时消耗核桃量=2.93÷8=0.37t
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