阅读说明：本技术 一种酸奶加工生产装置及其加工方法 (Yoghourt processing production device and processing method thereof ) 是由 索南昂旦 于 2020-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种酸奶加工生产装置,包括基板,基板上设置有两个过滤单元,过滤单元包括箱体,箱体下端与基板连接；箱体内设置有过滤纱布,箱体上方通过第二管道与主管道连通,两个箱体之间通过连接管连通,连接管上设置有添料管,过滤盘内设置有超滤膜,过滤盘下端设置有出料管,过滤盘与基板连接；各过滤单元结构相同且相互对称设置。通过本发明分离浓缩菌体细胞,除去乳酸菌生长过程中产生的抑制乳酸菌生长的乳酸等物质,延长乳酸菌生长对数期,增强发酵剂活力,从而提高生产效率。并且在超滤的同时,不断向系统中添加菌体生长的营养物质和缓冲盐,来满足菌体生长的营养并起到调节PH值的作用,以期获得菌体生长最佳环境。(The invention discloses a yoghourt processing and producing device which comprises a base plate, wherein two filtering units are arranged on the base plate, each filtering unit comprises a box body, and the lower end of each box body is connected with the base plate; the filtering gauze is arranged in the box body, the upper part of the box body is communicated with the main pipeline through a second pipeline, the two box bodies are communicated through a connecting pipe, a feeding pipe is arranged on the connecting pipe, an ultrafiltration membrane is arranged in the filtering disc, a discharging pipe is arranged at the lower end of the filtering disc, and the filtering disc is connected with the base plate; the filtering units have the same structure and are symmetrically arranged. By separating and concentrating the thallus cells, substances such as lactic acid and the like which are generated in the growth process of the lactic acid bacteria and inhibit the growth of the lactic acid bacteria are removed, the logarithmic phase of the growth of the lactic acid bacteria is prolonged, and the activity of a leavening agent is enhanced, so that the production efficiency is improved. And continuously adding nutrient substances and buffer salt for the growth of the thalli into the system while performing ultrafiltration to meet the nutrition for the growth of the thalli and play a role in regulating the pH value so as to obtain the optimal environment for the growth of the thalli.)

一种酸奶加工生产装置及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种加工生产装置，具体地说，特别涉及一种酸奶加工生产装置及其加工方法。

背景技术

牦牛乳又被称为“天然浓缩乳”，是高原地区各族人民重要的食品和乳品加工原料，同时牦牛乳丰富的营养成分又为微生物的生长繁殖提供良好的营养基础，另外，牦牛乳干物质、蛋白质、脂肪、乳糖和矿物质含量也较其他牛乳更高。通过牦牛乳制成的牦牛酸奶是民间非常传统的奶制饮品，营养胜于牛奶，它能助消化、增食欲，还有抑菌、收敛、镇静和催眠的功能，对轻微腹泻的慢性病人有治疗作用。医学家还发现它能降低胆固醇浓度，预防动脉硬化和肿瘤，避免过早衰老。但现有发酵牦牛乳生产工艺一方面，生产发酵时间长，生产效率低；另一方面，现有生产工艺中菌体生长环境不佳；再一方面，生产的有机牦牛酸奶的风味与状态欠佳。

因此本领域技术人员致力于开发一种对发酵牦牛乳生产工艺进行优化，缩短生产发酵时间，提高生产效率，同时使生产的有机牦牛酸奶，风味与状态都优于直投式菌种的一种酸奶加工生产装置及其加工方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种对发酵牦牛乳生产工艺进行优化，缩短生产发酵时间，提高生产效率，同时使生产的有机牦牛酸奶，风味与状态都优于直投式菌种的一种酸奶加工生产装置及其加工方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种酸奶加工生产装置，包括基板，所述基板上设置有两个过滤单元，所述过滤单元包括箱体，所述箱体下端与所述基板连接；

所述箱体内设置有过滤纱布，所述箱体上方通过第二管道与主管道连通，各所述第二管道上套设有定位环，各所述定位环分别通过各定位块与所述箱体上端连接；

两个箱体之间通过连接管连通，所述连接管上设置有添料管，所述添料管的上半段通过固定件分别与各所述箱体的上端连接，所述连接管位于所述过滤纱布上方；

各所述箱体下半段通过第三管道连通，所述第三管道上设置有阀门，所述第三管道通过第四管道与过滤箱连通，所述过滤箱上端通过第五管道与氮气罐连接，所述第五管道上设置有电磁阀和气压表；

所述过滤箱通过第六管道与过滤盘的上端连接，所述过滤盘内设置有超滤膜，所述过滤盘下端设置有出料管，所述过滤盘与所述基板连接；各所述过滤单元结构相同且相互对称设置。

作为优选，基板底部设置有两个第一支撑脚，各所述第一支撑脚的下端分别与各稳定座的上端连接，各所述稳定座从上至下的横截面逐渐变大。

作为优选，述箱体内设置有定位框，所述过滤纱布设置在所述定位框内，所述定位框的外壁与所述箱体的内壁连接；

所述箱体顶部进料口处设置有连接板，所述连接板上设置有若干个第一管道，各所述第一管道上端贯穿于所述连接板并与所述第二管道连通，各所述第一管道位于所述过滤纱布上方。

作为优选，所述箱体内设置有定位板，所述定位板位于所述连接板和所述定位框之间，所述定位板的外边缘通过若干个连接块与所述箱体内壁连接，各所述第一管道呈矩形阵列设置且下半段向下延伸贯穿于所述定位板。

作为优选，所述箱体上端设置有连接罩，所述连接罩的下端与所述箱体顶部外壁连接并与所述进料口配合使用，所述连接板的上端与所述箱体顶部内壁连接并与所述进料口配合使用，所述连接罩上端与第二管道连接，所述连接罩从上至下的横截面逐渐变大。

作为优选，所述过滤箱设置在第一支撑板上，所述氮气罐设置在第二支撑板上，所述第一支撑板与第二支撑板底部均设置有第二支撑脚，所述第一支撑板与第二支撑板分别与各所述第一支撑脚连接，所述第二支撑脚的底端与所述稳定座的底端齐平。

作为优选，所述过滤盘外壁设置有两个相互对称的固定块，各所述固定块分别可活动的套设在各螺杆上，各所述螺杆上端均与所述基板下端连接，各所述螺杆上均套设有限位螺母，各所述限位螺母位于所述固定块下方。

一种加工生产装置的酸奶加工方法，对牦牛乳样品进行采集；将采集的牦牛乳通过主管道引至过滤单元中，通过过滤单元中的过滤纱布进行过滤，经过过滤的牦牛乳通过第二管道进入过滤箱，通过氮气罐提供稳定气压，通过打开第一电磁阀13配合超滤膜实现超滤，分离浓缩菌体细胞，除去乳酸菌生长过程中产生的抑制乳酸菌生长的乳酸，同时通过添料管进行间歇进料法。

作为优选，所述间歇进料法具体操作步骤为，通过添料管添加菌体生长的营养物质和缓冲盐的同时不断从体系中排除乳酸、乳酸盐抑制发酵的小分子。

作为优选，对牦牛乳样品进行采集时，采用青藏高原当地的复合益生菌群进行发酵，收集青藏高原酸牦牛奶样品，样品保存了当地自然环境中的有益微生物复合益生菌群，分离纯化其中的复合益生菌，采用乳酸菌、酵母菌的复合益生菌共同发酵生产牦牛乳。

本发明的有益效果是：通过本发明分离浓缩菌体细胞，除去乳酸菌生长过程中产生的抑制乳酸菌生长的乳酸等物质，延长乳酸菌生长对数期，能最大限度的减少菌种死亡，增强发酵剂活力，从而提高生产效率。并且利用“间歇进料”的方式，在超滤的同时，不断向系统中添加菌体生长的营养物质和缓冲盐，来满足菌体生长的营养并起到调节PH值的作用，以期获得菌体生长最佳环境。

附图说明

图1是酸奶加工生产装置的第一立体结构示意图。

图2是酸奶加工生产装置的第二立体结构示意图。

图3是本发明中过滤单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1至图3所示，一种酸奶加工生产装置，包括基板1，所述基板1上设置有两个过滤单元2，所述过滤单元2包括箱体3，所述箱体3下端与所述基板1连接；

所述箱体3内设置有过滤纱布5，所述箱体3上方通过第二管道6与主管道7连通，各所述第二管道6上套设有定位环8，各所述定位环8分别通过各定位块9与所述箱体3上端连接；

两个箱体3之间通过连接管10连通，所述连接管10上设置有添料管11，所述添料管11的上半段通过固定件12分别与各所述箱体3的上端连接，所述连接管10位于所述过滤纱布5上方；

各所述箱体3下半段通过第三管道13连通，所述第三管道13上设置有阀门15，所述第三管道13通过第四管道16与过滤箱17连通，所述过滤箱17上端通过第五管道18与氮气罐19连接，所述第五管道18上设置有电磁阀和气压表；

所述过滤箱17通过第六管道20与过滤盘21的上端连接，所述过滤盘21内设置有超滤膜，所述过滤盘21下端设置有出料管23，所述过滤盘21与所述基板1连接；各所述过滤单元2结构相同且相互对称设置。

基板1底部设置有两个第一支撑脚26，各所述第一支撑脚26的下端分别与各稳定座27的上端连接，各所述稳定座27从上至下的横截面逐渐变大。

所述箱体3内设置有定位框28，所述过滤纱布5设置在所述定位框28内，所述定位框28的外壁与所述箱体3的内壁连接；

所述箱体3顶部进料口处设置有连接板29，所述连接板29上设置有若干个第一管道30，各所述第一管道30上端贯穿于所述连接板29并与所述第二管道6连通，各所述第一管道30位于所述过滤纱布5上方。

所述箱体3内设置有定位板31，所述定位板31位于所述连接板29和所述定位框28之间，所述定位板31的外边缘通过若干个连接块32与所述箱体3内壁连接，各所述第一管道30呈矩形阵列设置且下半段向下延伸贯穿于所述定位板31。

所述箱体3上端设置有连接罩33，所述连接罩33的下端与所述箱体3顶部外壁连接并与所述进料口配合使用，所述连接板29的上端与所述箱体3顶部内壁连接并与所述进料口配合使用，所述连接罩33上端与第二管道6连接，所述连接罩33从上至下的横截面逐渐变大。

所述过滤箱17设置在第一支撑板35上，所述氮气罐19设置在第二支撑板36上，所述第一支撑板35与第二支撑板36底部均设置有第二支撑脚37，所述第一支撑板35与第二支撑板36分别与各所述第一支撑脚26连接，所述第二支撑脚37的底端与所述稳定座27的底端齐平。

所述过滤盘21外壁设置有两个相互对称的固定块38，各所述固定块38分别可活动的套设在各螺杆39上，各所述螺杆39上端均与所述基板1下端连接，各所述螺杆39上均套设有限位螺母50，各所述限位螺母50位于所述固定块38下方。

一种加工生产装置的酸奶加工方法，对牦牛乳样品进行采集；将采集的牦牛乳通过主管道7引至过滤单元2中，通过过滤单元2中的过滤纱布5进行过滤，经过过滤的牦牛乳通过第二管道6进入过滤箱17，通过氮气罐19提供稳定气压，通过打开第一电磁阀13配合超滤膜实现超滤，分离浓缩菌体细胞，除去乳酸菌生长过程中产生的抑制乳酸菌生长的乳酸，同时通过添料管11进行间歇进料法。

所述间歇进料法具体操作步骤为，通过添料管11添加菌体生长的营养物质和缓冲盐的同时不断从体系中排除乳酸、乳酸盐抑制发酵的小分子。对牦牛乳样品进行采集时，采用青藏高原当地的复合益生菌群进行发酵，收集青藏高原酸牦牛奶样品，样品保存了当地自然环境中的有益微生物复合益生菌群，分离纯化其中的复合益生菌，采用乳酸菌、酵母菌的复合益生菌共同发酵生产牦牛乳。

本项目旨在利用微生物技术获得高效的复合益生菌发酵剂来生产有机牦牛发酵乳。同时，对发酵牦牛乳生产工艺进行优化，缩短生产发酵时间，提高生产效率。生产的有机牦牛酸奶，风味与状态都优于直投式菌种(DVI)。

本发明采用青藏高原当地的复合益生菌群进行发酵。收集青藏高原酸牦牛奶样品，这些样品中较好保存了当地自然环境中的有益微生物—复合益生菌群，分离纯化其中的复合益生菌，采用乳酸菌、酵母菌的复合益生菌共同发酵生产牦牛乳。

本发明中牦牛乳为有机牦牛乳。项目采用的牦牛乳为启龙牧场有机养殖的牦牛产的奶，更安全，口感更纯正。产品已被中国国家有机认证中心认定为有机牦牛酸奶。

本发明采用超滤(UF)技术，分离浓缩菌体细胞，除去乳酸菌生长过程中产生的抑制乳酸菌生长的乳酸等物质，延长乳酸菌生长对数期，能最大限度的减少菌种死亡，增强发酵剂活力，从而提高生产效率。

并且利用“间歇进料”的方式，在超滤的同时，不断向系统中添加菌体生长的营养物质和缓冲盐，来满足菌体生长的营养并起到调节PH值的作用，以期获得菌体生长最佳环境。

本发明利用收集的青藏高原自然发酵酸牦牛乳中特有乳酸菌和酵母菌经过分离筛选获得高产稳定的系列菌株，通过超滤技术获得高效的生产发酵剂，生产牦牛发酵乳。分为五个阶段实施：

阶段一：青藏高原自然发酵酸牦牛乳样品的采集；

阶段二：青藏高原自然发酵酸牦牛乳中特有乳酸菌和酵母菌的分离纯化；

阶段三：超滤浓缩工艺参数的实验室研究；

阶段四：生产工艺参数验证、中试；

阶段五、产品生产、上市销售。

项目总体框架：(1)自然发酵酸牦牛乳样品采集利用无菌操作法，使用无菌移液管和灭菌采样瓶，采集不同地区藏族及蒙古族牧民家庭用传统工艺制作而成的自然发酵酸牦牛奶样品，用PH计和温度计记录采集样品的PH值和温度，确保采集过程不被杂菌污染。分析发酵酸奶的相关数据，确定优质自然发酵酸牦牛乳产区。采集的酸奶样品需全程冷藏以确保后续样品的可靠性。

(2)菌种的分离、纯化与保存从复杂的微生物群体中获得只含有一种或者某一株微生物的过程称为分离和纯化。本项目通过对自然发酵酸牦牛奶中的益生菌群进行分离和纯化，旨在获得纯正的牦牛乳发

酵菌株，除去杂菌。采用分离培养基、平板划线法对样品中的菌种进行分离纯化。

对得到的乳酸菌和酵母菌进行分别采用増菌培养基进行増菌后，接种于斜面培养基，密封冷藏。

(3)利用超滤技术浓缩经过分离、纯化的复合益生菌利用超滤技术，用陶瓷膜除去抑制菌体生长的物质、采用主发酵剂、中间发酵剂、生产发酵剂逐级扩大培养过程，提高活菌含量，同时浓缩菌液，达到获得高效生产发酵剂的目的。超滤技术中，膜分离是压力驱动的物质分离过程。按其分离孔径的大小可以有如下的分离过程：微滤、超滤、纳滤和反渗透。由于分离膜具有选择透过特性。所以它可以使混合物质有的通过，有的留下。超滤是一个以压力差为推动力的膜分离过程其操作压0.1-0.5Mpa左右。牛乳中生长的乳酸菌通常都有延滞期、对数期和稳定期，在稳定期细胞数可达10的9次方-10的10次方个/ml，但由于乳酸产生(PH4.0-4.5)，使细胞的***受到抑制，此时添加营养物质，用缓冲体系调节PH值，用超滤除去乳酸等抑制细胞***的小分子，可延长乳酸菌生长对数期，会使乳酸菌活菌数达到10的10次方-10的11次方个/ml。

在添加营养物质和缓冲体系的同时，不断从体系中排除乳酸、乳酸盐等抑制发酵的小分子，此方法又称“间歇进料法”，与传统的发酵剂制备技术来比，此方法具有无可比拟的优势，能够减小对菌体损伤，提高分离存活率，制成的发酵剂产酸性能强，发酵时间短，发酵活力高，节省能源。

(4)复合益生菌发酵牦牛乳工艺的优化采用乳酸菌和酵母菌的复合益生菌发酵牦牛乳，与传统的发酵工艺相比，有很大区别，因此对工艺流程进行了优化：在调配工艺加入半乳糖、单糖等酵母菌发酵需要的营养物质，以确保酵母菌良好发酵，产生更好的风味；特别是对发酵工艺技术进行优化集成确定乳酸菌和酵母菌共生发酵的最佳温度与时间及最佳接种比例，以获得更佳的产品质量和更佳的产品风味。

项目关键技术完成情况：

(1)现有的成熟关键技术：项目完成中试，以攻克自然发酵酸牦牛乳样品的采集,菌种的分离、纯化与保存；对不同碳源、氮源、缓冲盐体系的选择，通过正交试验配比出了超滤浓缩过程中，乳酸菌和酵母菌共生发酵时，间歇进料添加最佳营养物质比例等技术难题。

(2)该项目拟解决的关键技术：

1、利用超滤技术浓缩复合益生菌：滤膜孔径的选择：实验装置在一定操作压力下，分别使用不同孔径的膜管进行发酵液过滤实验通过衰减幅度变化和截留效果比较，选择最适合分离的膜孔径。超滤最佳工艺参数的确定：选用确定最适孔径的超滤膜，温度恒定的情况下，采用不同的操作压力，通过测定渗透通量和死亡率来确定最适宜操作压力；当最适孔径的膜和最适操作压力确定后，在这个基础上采用不同的操作温度进行超滤，通过测定渗透通量和死亡率来确定最适宜操作温度。超滤膜清洗方案的确定：膜污染是指处理物料中的微粒、胶体粒子或溶质大分子由于与膜存在物理化学相互作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵塞使膜产生透过流量与分离特征的不可逆变化现象。对于膜污染应当说一旦料液与膜接触膜污染即开始。膜的清洗技术常用的有物理清洗、化学清洗、生物清洗、物理化学清洗和电清洗等方法。需要根据实际情况确定相应的清洗技术。

2、复合益生菌发酵牦牛乳工艺的优化：为了保证酵母菌充分发酵，在配料时需加入酵母菌生长所需的营养物质，通过实验确定营养物质的成分和最佳比例；研究在不同温度条件下、通过测定每个时间基点的PH值，绘制共生发酵曲线，确定乳酸菌和酵母菌共生发酵的最佳时间和温度及接种比例，确定共生发酵生产的最佳工艺参数。

项目创新点(应用、技术、结构、工艺和商务模式)

1、采用乳酸菌和酵母菌的复合益生菌共同发酵采用乳酸菌和酵母菌的复合益生菌共同发酵牦牛乳，这与市场上普遍流行的使用的乳7酸菌发酵的酸奶，不论从风味、状态、营养成分都有很大的不同。由于乳酸菌、酵母菌经过超滤、纯化，菌体活性高，菌体本身含有种类齐全的氨基酸,是良好的蛋白质来源。酵母菌发酵产生重要的风味物质酸类、乙醇和其它醇类物质,形成特有的酒花香味,给人提神刺激的感受，同时酵母菌能够产生多种水溶性维生素,与乳酸菌共同作用，进一步提高了本产品的营养价值。

2、应用创新：菌体细胞的分离技术—超滤技术菌体细胞的分离技术是制各高效浓缩型冻干发酵剂重要的中间工艺环节，目前国内普遍应用离心分离技术，此种分离方法操作简便，但在离心分离过程中，会造成部分菌体死亡及部分菌体残留在上清液中而损失，使活菌收得率大大降低，直接导致发酵剂的活菌含量下降，效力降低。

进一步的，本项目采用超滤工艺，通过对最适合复合菌分离膜孔径的确定，超滤的最佳操作温度、操作压力的研究，能最大限度的减少菌种死亡，增强发酵剂活力，从而缩短发酵时间，提高生产效率。

3、工艺创新：

目前，国内外浓缩培养乳酸菌的方法有以下几种：

化学中和法；在乳酸菌培养过程中自动向培养液中添加碱类物质，不断中和乳酸菌产生的乳酸，促进乳酸菌和大量繁殖。缺点：在培养过程中乳酸盐或乳酸钠的浓度将不断增加,达到一定水平时,仍会抑制菌体的生长繁殖。

2缓冲盐法：向乳酸菌的培养液中加入缓冲盐，调节培养液的酸度在一定范围内不升高，促进乳酸菌生长繁殖。缺点：此法对菌的形态有一定影响，且不易进行分离。

3膜渗析法：向乳酸菌的培养液中不断添加营养物质，代谢产物通过膜而除去，促使乳酸菌生长繁殖。

本工艺采取间歇进料法：在不断向发酵液中添加营养物质的同时，依靠一边添加缓冲盐和一边超滤去除代谢产物调节PH，2者结合保持体系更加稳定，获得更高效的发酵剂。

产品实现的技术路线

青藏高原酸耗牛奶一取样一分离纯化一超滤浓缩一生产发酵牦牛乳

发酵牦牛乳生产工艺：

2014年4月---2014年6月：试验设备到位，安装调试完成；2014年7月---2014年9月：根据试验情况确定生产时滤膜孔径、最佳工艺参数、生长曲线8，膜的清洗方案；2014年10月---2014年12月：生产设备到位，安装调试。

需要新购置的研究、开发设备：实验用小型均质机、全自动机械搅拌发酵罐(10L、1000L)、实验用陶瓷膜超滤系统0.2m2、生产用陶瓷膜超滤系统(1.5吨)、冷却系统、循环泵、不锈钢管道、生化培养箱、电子显微镜、试剂药品。

4、项目完成时主要技术指标

5、项目涉及的环保污染治理措施

本项目所排放的生产污水，含有糖类、蛋白质、脂肪等有机营养成分，适宜于微生物降解。设计采用好氧微生物处理方法进行处理，既经济、可靠，且易达到排放标准。污泥外运作为肥料用。

一、污水处理流程如下：

污水→调节池→格栅→污水处理设备→排放

这部分废水经过污水处理站处理后达到《污水综合排放标准》(GB8978)中的二级标准，有利于减少污染、保护环境，不会对周围环境造成新的污染。

温度废水处理：通过降温完全可回收循环利用。

二、废气

主要是锅炉烟气。锅炉房采用高效脱硫除尘装置处理，经检测达到《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271)二类区II时段排放标准排放。

三、废渣

废渣主要为锅炉产生的炉渣，在厂内临时堆放，定期运出厂外，用作铺路或建材。

四、噪声

该项目噪声主要来源于锅炉房引风机和车间电机。在锅炉房内安装消声减振设施，取屏蔽隔离措施，降低噪声声值，使噪声达到国家标准要求(工业企业厂界噪声标准GB12348中的规定)。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。