食品工厂设计1

乳粉工厂课程设计 南京工业大学 食 品 与 轻 工 学 院 《食品工厂设计》课程设计 设计项目名称 年产10000T乳粉项目工艺设计 专业班级 食品 姓名(学号) 指导教师 年 月 日​— 日 目录 1 设计任务书………………………………………………………(3) 2 设计 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 书………………………………………………………(5) 2.1 项目概述………………………………………………………(5) 2.2 原材料及产品的主要技术规格………………………………(5) 2.3 生产流程简述…………………………………………………(6) 2.4 主要设备的选择与计算………………………………………(14) 2.5 存在的问题及建议……………………………………………(27) 2.6 设计参考文献…………………………………………………(28) 3 附表格及图纸……………………………………………………(28) 3.1 车间主要设备一览表…………………………………………(28) 3.2 车间主要物料衡算图…………………………………………(28) 3.3生产工艺流程图………………………………………………(28) 3.4 车间平面布置图………………………………………………(28) 4 设计结果评述……………………………………………………(29) 设计任务书 项目名称：年产10000T乳粉项目工艺设计 一、建设规模、产品 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 、生产方法和工作制度： 1． 建设规模：年产10000T。 2． 产品方案：本项目仅生产全脂乳粉。产品满足GB 19644-2010的要求。 3． 生产方法：以新鲜优质牛乳为原料，经标准化、杀菌、并经真空浓缩、喷雾干燥后所获得的产品。 4． 工作制度：年工作日按300d计，其中浓缩工段及喷雾干燥工段均按四班三运转进行。 二、建设地点为南方某市其气候条件为： 年平均气温：15.3℃ 历年平均最高气温：38℃ 历年平均最低气温：-14.2℃ 最热平均相对湿度：85% 最冷平均相对湿度：75% 年平均气压：1016.5mP 夏季平均气压：1004.5mP 年均风速：3.6m/s 年均降落量：1025.6mm 日最大降水量：219.6mm 3、 达到的技术经济指标： 标准化原料乳固形物含量11.6%；浓缩操作应去除原料乳中70%-80%的水份、每蒸发1kg水份蒸汽消耗不高于0.4kg ; 喷雾干燥的热效率不低于50%、产品的含水量不高于2.5%。 吨产品其主要的原料及动力消耗为： 1. 鲜牛乳9.09吨 2. 水:50吨 3. 蒸汽:5.26吨 四、设计要求： 就该乳粉车间进行工艺设计，要求完成： 1． 确定合理的工艺路线，提供工艺流程示意图； 2． 进行工段的工艺计算，包括物料、热量、水、压缩空气耗量等平衡计算，并提供相应的工艺计算平衡图； 3． 对标准设备及非标设备的数量进行计算，选定标准设备型号并就至少一种非标设备的结构进行简单的结构计算，提供所需设备的一览表并至少提供一种非标设备的总装图。 4． 绘制带控制节点的工艺流程图； 5． 绘制车间设备布置图； 6． 编写初步设计说明书。 设计说明书 一、项目概述： 乳粉是以新鲜牛乳为原料制成的重要乳制品之一。但牛乳中含有大量水分（约80%-90%），以液态形式难以实现安全运输和保藏。因此，为延长乳品的保质期，常采用浓缩和干燥的工艺将牛乳中水除去，生产乳粉。 全脂乳粉是以牛乳为主要原料，经杀菌、浓缩、干燥等工艺过程制得的粉末状产品。全脂乳粉中几乎保持了牛乳中的全部营养成分，而且冲调容易，食用方便，便于运输，可以调节产奶的淡旺季。脱脂乳粉除可供人直接饮用外，还可制造果糖、冷饮。糕点等食品加工用。研究生产全脂乳粉，是符合市场需求，增强人们营养摄入的必然选择。 本项目主要介绍了全脂乳粉生产的基本理论、生产工艺和生产的安全质量控制等内容。 二、原材料及产品的主要技术规格： 1.原材料（牛乳）：色泽为乳白色或稍带微黄色的均匀胶体流体，略带甜味和牛乳的特有香气。其中，牛乳的相对密度1.028~1.034（15℃），PH为6.6~6.7（16~18 °T），72%酒精检验呈阴性，菌落总数≤1000000 cfu/ml (工厂指标)。 2.产品（全脂乳粉）：具有均匀一致的乳黄色和纯正的乳香味的干燥粉末。其中，蛋白质≥非脂乳固体的34%（非脂乳固体=100%-脂肪实测值（%）-水分实测值（%）），脂肪≥26%，复原乳酸度≤18（°T），杂质度≤16 mg/kg，产品的含水量不高于2%。 三、生产流程简述： 原料乳验收 预处理 标准化 加糖 预热杀菌 浓缩 空罐 喷雾干燥 清洗 冷却 灭菌 塑料袋 包装 抽真空充氮 成品 封罐 生产流程具体阐述如下： 3.1.原料乳验收： 3.1.1.取样：每次取样量最少为250ml。 取样时要将牛乳混合均匀。一般取样量为0.2～1‰。 牛乳样品应贮于2～6℃，以防变质。 样品应置于15～20℃水中，保温10～15min，然后充分摇匀。冰冻乳应预先加温熔化，升温到20℃时充分摇匀后再取样。 3.1.2.感官鉴定：是否有异常气味，如酸味、牛粪味、腥味和煮熟乳气味等。观察色泽是否带红色、绿色或明显的黄色；是否有大量杂质，如煤屑、豆渣、牛粪、尘埃和昆虫等；是否发粘或呈凝块。 3.1.3.测定比重和脂肪：按公式求出牛乳的近似成分，或测定其干物质。 (T=0.25L+1.2F+K,T为牛乳的总固体物含量百分比，F为脂肪含量百分比，K为校正系数。) 3.1.4.滴定酸度：吸取10ml牛乳，置于250ml三角瓶中，加入20ml水，再加入0.5m 10.5%的酚酞乙醇溶液，小心摇匀，用 0.1N （当量浓度）氢氧化钠标准溶液滴至微红色（见注），在 1 min内不消失为止。消耗 0.1N氢氧化钠标准溶液的毫升数乘以10，即得酸度（°T）。 3.1.5.酒精试验：于试管内用等量的乙醇与牛乳混合（一般用1～2ml等量混合），振摇后不出现絮片的牛乳符合【表1】酸度标准，出现絮片的牛乳为酒精试验阳性乳，表示其酸度较高。 试验温度以 20℃为标准，不同温度需进行校正。根据收乳标准，采用68°,70°,72°的酒精。 【表1】 酒精浓度 不出现絮片的酸度 68° 20°T以下 70° 19°T以下 72° 18°T以下 3.2.预处理： 原料乳的预处理主要包括净化、冷却、贮存三个步骤。 3.2.1.原料乳的净化：为了除去乳中的机械杂质，减少微生物的数量，验收后的原料乳必须立即进行净化。净化的方法有过滤净化和离心净化两种：过滤净化中压力差要控制在0.07MPa以内，压力过大会出现杂质漏过滤网的跑滤现象，滤布和滤网需要经常清洗，以防滋生微生物；离心净化是指在离心机的作用下，乳中相对密度较大的微细机械杂质、脱落的体细胞等可被除去，乳中凝固的蛋白质、白血球、红血球以及一些细菌也可被除去的过程。一般离心净乳机的离心力为6000~10000g，除菌率约为90%，故亦称为离心除菌机。相较于过滤净化，离心净化设备清洗方便，处理效果好。所以，本项目采用离心净化的方法对原料乳进行净化。 3.2.2.原料乳的冷却：净化后的原料乳应立即冷却到5~10℃，以抑制细菌的增长，保持乳的新鲜度。冷却宜采用板式换热器进行，冷却介质为冰水。挤出后的鲜乳中含有一种能抑制微生物生长的抗菌物质，这种物质名为乳烃素，可抑制某些链球菌增殖。但乳烃素抗菌作用时间长短与乳的贮存温度有关。 由【表2】（乳温与抗菌作用时间的关系）知：将鲜乳迅速冷却至5~10℃,可使抗菌作用时间延长。 【表2】乳温与抗菌作用时间的关系 乳温/℃ 抗菌作用时间/h 乳温/℃ 抗菌作用时间/h 37 ≤2 5 ≤36 30 ≤3 0 ≤48 25 ≤6 -10 ≤240 10 ≤24 -25 ≤720 3.2.3.原料乳的贮存：冷却后的原料乳贮存在贮乳罐中。多使用容量为50000~100000L的大型乳仓贮乳，此种大型乳仓设在户外。原料乳贮存量至少应与工厂1d的处理量相平衡，以保证连续生产。在冷却条件下贮乳，只能抑制微生物的生命活动，而不能杀灭微生物。而且，乳温的升高会导致细菌大量繁殖。因此，贮存时间不宜超过72h。 3.3.标准化： 我国牛乳标准要求乳中的脂肪含量不应低于3.2％，但由于奶牛的品种、泌乳期、季节、饲料以及喂养条件的不同，使原乳中的脂肪含量可能不符合国家标准，所以需要在加工前将它标准化。 标准化的方法： ①检测原料乳中的各项指标(特别是脂肪含量和水分含量)。 ②由全脂乳粉国标规定，确定产品各项指标的具体数值。 ③根据标准化原则：若脂肪含量过高，将原料乳离心分离取出一定的脂肪，再将脱脂乳剩下的原料乳中；若脂肪含量过低：将原料乳中加入一定量的稀奶油，使它达到标准化要求。 ④由温度等条件确定脱脂乳与稀奶油的脂肪含量以及非脂干物质含量。（一般要求在分离时把稀奶油含脂率控制在40％左右，这样有利于各种乳制品的标准化工作，稀奶油浓度过高会影响到乳的分离效果以及机器的寿命。） ⑤最后根据公式求得原料乳所需要提出或是加入稀奶油的质量。 3.4.预热杀菌： 预热杀菌淀粉目的在于杀死乳中微生物和破坏酶的活性。主要有两种方法：HTST杀菌法（高温短时杀菌法）：使用板式杀菌器，杀菌条件为86~94℃,24s或80~85℃,15s；UHT瞬间杀菌法（超高温瞬时杀菌法）：使用UHT灭菌机，杀菌条件为125~150℃，1~2s。HTST杀菌法或UHT杀菌法可以减少蛋白质的热变性，从而有利于提高乳粉的溶解性能。根据生产实际，采用HTST杀菌法，80~85℃,15s，杀菌终点可控性高，且乳粉无明显褐变现象，产品品质较好。 3.5.浓缩： 所谓浓缩，就是用加热的方法使乳中一部分水分汽化并不断除去，从而使乳中干物质含量提高，以达到喷雾干燥工艺所要求的浓度。原料乳经浓缩后再进行喷雾干燥具有以下优点：①原料乳经浓缩除去约大部分的水分，节约喷雾干燥工艺的加热蒸汽和动力消耗，相应地提高了干燥设备的能力，降低了成本。②经浓缩后的浓乳喷雾干燥成奶粉，其颗粒较粗大，具有良好的分散性、冲调性，能较迅速复水溶解。反之，不经浓缩直接喷雾干燥，奶粉颗粒很细很轻，冲调性差，且奶粉色泽灰白，感官质量差。③可改善奶粉的保藏性。因浓缩可排除溶解在乳中的空气和氧气，使奶粉颗粒内的气泡大大减少。④经浓缩后喷雾干燥的奶粉，颗粒致密坚实，密度较大，利于包装。 为了减少乳在常压下加热蒸发时营养成分的损失，一般采用减压蒸发，即所谓的真空浓缩。真空浓缩设备的型式很多，目前我国采用盘管式浓缩和升膜式浓缩的较多，均属单效蒸发浓缩设备。此外，个别大中型乳品厂也有用直管式降膜双效或三效蒸发器的。所谓单效蒸发器，即指加热蒸汽所产生的热量只利用一次，浓缩乳时产生的二次蒸汽不再利用，直接冷凝后排除；双效蒸发是指产生的二次蒸汽回收后作为浓缩乳的热源，即加热蒸汽所产生的热量被利用两次；利用多次则称为多效蒸发。因此，次数越多，能源节约越多。例如盘管式单效浓缩每蒸发1千克水分消耗1.1千克蒸汽；而双效蒸发器只耗0.41千克蒸汽。目前国外已有七效浓缩设备。 具体浓缩的工艺条件如下：采用三效蒸发浓缩设备，①加热蒸汽的压力(表压)：0.05～0.2兆帕。②浓缩锅内的真空度：82.7～93.3千帕。③乳蒸发的温度：50～60℃。④浓缩乳的浓度：全脂奶粉为12～13波美度，干物质含量为400～500克/升；加糖全脂奶粉为15～20波美度，干物质含量为450～500克/升。乳浓缩结束后应立即输送至保温缸中保温至45～50℃，进行喷雾干燥。 3.6.喷雾干燥： 喷雾干燥流程图 SHAPE \* MERGEFORMAT 乳粉的干燥方法很多，其中应用最广泛的是喷雾干燥。喷雾干燥有以下特点：干燥速度快，物料受热时间短；整个干燥过程中，乳粉颗粒表面的温度较低，不会超过干燥介质的湿球温度（50~60°C），从而减少牛乳中一些热敏性物质的损失，且产品具有良好的理化性质；工艺 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 可以方便地调节，产品质量容易得到控制，同时也可以成产有特殊要求的产品；整个过程都是在密闭的状态下进行的，产品不易受到外来的污染，从而最大程度地保证了产品的质量；操作简单，机械化、自动化程度高，劳动强度低，生产能力大。 喷雾干燥即将浓缩乳泵入干燥塔中进行干燥。该阶段又可分为三个连续过程：①将浓缩乳分散成非常微细的雾状液滴。②微细的雾状液滴与热空气流接触，在此过程中牛乳中的水分大量迅速地蒸发。③将乳粉颗粒与热空气分开。 干燥过程需要大量热量，热量的主要来源是干热的空气（进风）。空气的加热方式有三种，即蒸汽加热、油加热和电加热。其中，电加热方式一般在中式设备中才有应用，国内厂家普遍采用的是蒸汽加热方式，而油加热方式由于热效率高，常用于需要高温的场合，在国外应用较多。本项目选用蒸汽加热方式。 干热空气可以与浓缩乳同向进入干燥塔（即顺流关系），也可以与浓缩乳反向进入干燥塔（即逆流关系）。本项目选用顺流关系，因为顺流下水分含量最高的液滴与温度最高的热空气接触，使整个干燥过程又快又温和。 按照浓缩乳雾化方式的不同，喷雾干燥又可以分为两类，压力式和离心式喷雾干燥。压力式喷雾干燥中，浓缩乳的雾化是通过一台高压泵和一个安装在干燥塔内部的喷嘴来完成的。其雾化的原理是当浓缩乳在高压泵的作用下通过一狭小的喷嘴后，瞬间得以雾化成无数微小的液滴。离心式喷雾干燥中，浓缩乳的雾化是通过一个高速旋转的转盘来完成的。其雾化的原理是当浓缩乳在泵的作用下进入高速旋转的转盘（一般是在10000r/min转速）中央时，由于受到很大的离心力作用而以高速被甩向四周，从而达到雾化的目的。本项目采用压力式喷雾干燥的方法。压力喷雾干燥在生产全脂乳粉时，应将工艺条件控制在下表列出的范围内。 压力喷雾干燥法生产乳粉的工艺条件：【表3】 项目 全脂乳粉 浓缩乳浓度/°Be` 11.5~13 乳固体含量/% 38~42 浓缩乳温度/°C 45~60 高压泵工作压力/kPa 10000~20000 喷嘴孔径/mm 2.0~3.5 喷嘴数量/个 3~6 喷嘴角/rad 1.047~1.571 进风温度/°C 140~180 排风温度/°C 75~85 排风相对湿度/% 10~13 干燥室负压/Pa 98~196 3.7.冷却： 喷雾干燥室内的乳粉要求迅速连续地卸出及时冷却，以免受热过久，降低制品质量。乳品工业常用的出粉机械有螺旋输送器、鼓型阀、涡旋气封阀和电磁振荡出粉装置等。先进的生产工艺是将出粉、冷却、筛粉、输粉、贮粉和称量包装等工序联接成连续化的生产线。出粉后应立即筛粉和晾粉。使制品及时冷却。喷雾干燥乳粉要求及时冷却至30℃以下。本工厂采用流化床出粉冷却装置。 3.8.包装： 乳粉冷却后应立即用马口铁罐、玻璃罐或塑料袋进行包装。根据保存期和用途的不同要求，可分为小罐密封包装、塑料袋包装和大包装。长期保存的乳粉采用500克马口铁罐抽真空充氮密封包装，保藏期可达3～5年。短期内销售的产品，采用聚乙烯塑料袋包装，每袋500克或250克，用高频电热器焊接封口。每罐重12.5千克；每袋重12.5千克或25千克。 4、 主要设备的选择与计算： 4.1.设备的选择： 4.1.1原料预处理使用的磅奶槽： 经检验合格后的原料乳，移入磅奶槽验收。其为牛奶过磅时必备设备，结构简单，清洗方便等优点；磅奶槽通常与受奶槽配合使用,以提高收奶工作的效率。 本设备全部采用进口不锈耐酸钢1Cr18Ni19Ti薄板制成，内表面抛光，外抛鳞状花纹，长方型槽型卧式，上有两个可开式盖和带不锈钢丝滤网的过滤设备，进料口间断使用，出料口用旋塞式奶阀为开关，过磅后只要旋转手柄90度即可放料。 磅奶槽技术参数：【表4】 有效容积（L） 筒体长（mm） 筒体宽（mm） 筒体高（mm） 总高（mm） 300 1100 800 450 745 350 1100 800 550 850 500 1100 800 630 1050 600 1300 800 570 850 1000 1300 800 1000 1250 根据数据计算：本项目需要磅奶槽6个。选用有效容积为1000L。 4.1.2.预处理使用的离心净乳机： 分离机是牛奶乳品行业中最精密的专用设备之一。主要用于牛乳的脱脂，黄油、干酪素、奶酪生产，无水黄油离心浓缩等生产工艺中，并去除牛奶中的外来杂质。    本机采用由进出口装置、转鼓、立轴、横轴、机身及电动机等组成。进出口为敞开式，所有与物料接触的零件均采用不锈钢制造，防止物料的腐蚀。物料能得到良好的分离。由于原料处理量接近15000kg/h，选择型号为NRLDH580的净乳机。【表5】    净乳机： 型 号 额定处理量(kg/h) 电机功率(kW) 转速(r/min) 沉降面积 (×107cm2) 压力(kPa) 重量 (kg) 外形尺寸 长×宽×高（mm） 进口 出口 NRLDH380 :4000～5000 7.5 7069 27 0～200 100～350 810 1500×1100×1500 NRLDH500 6000～8000 15 6626 67 0～200 100～350 1560 1772×1500×1855 NRLDH580 :15000～20000 22 4900 92 0～200 100～350 2200 1970×1560×1970 4.1.3.标准化使用的贮奶罐： 为使产品符合标准要求，必须对原料乳进行标准化处理。标准化工作可在贮奶罐的原料乳中进行或在标准化机中连续进行。本项目选用直冷式贮奶罐。直冷式贮奶罐采用食用不锈钢制造的奶罐体，以及进口丹佛斯美优乐原装压缩机组、自动搅拌器、以及电器控制等四大部件，并配有 CIP 清洗系统。 本设备运行良好，制冷速度快。当长时间存放牛奶，如缸内奶温高于 6 ℃（可进行调节）时，压缩机将自行启动，进行制冷，直至罐内奶温降到低于 4 ℃（可进行调节）时自动停机，从而达到保冷目的。本项目选用型号为30吨的贮奶罐，且需要10个贮奶罐。 4.1.4.预热杀菌使用的板式换热杀菌器： 根据物料衡算得，若想生产34t/d的乳粉, 则原料量为263.5t/d。选用上海宣辰机械设备有限公司BR0.05型板式换热器，其具体参数如下：【表6】 规格 BR 0.05 单片换热面积 ㎡ 0.05 板片尺寸 ㎜ 500 × 168 板片厚度 ㎜ 0.8 角孔直径 ㎜ 38 接管直径 ㎜ 28 波纹形状 人字形波纹 平均板间距㎜ 3.8 可组合换热面积 ㎡ 0.5 ～ 5 最大允许使用压力Mpa 0.4 ～ 2 最高允许使用温度℃ 一般 120 ～ 160 ℃ 特殊可达 250 ℃ 传热系数 W/ ㎡℃ 2000 ～ 6000 4.1.5均质机： 原料乳的均质：均质时一般压力控制在14～21Mpa，温度控制在60℃为宜。二级均质时，第一级压力为14～21Mpa，第二级均质压力为350Mpa左右。均质后脂肪球变小，从而可以有效地防止脂肪的上浮，并易于消化吸收。 根据物料衡算得，均质量为7.7424万吨。选用上海申鹿SRH4000型均质机，其具体参数如下：【表7】 项目 技术指标 规格型号 SRH4000-30 柱塞根 3 额定流量升/小时 4000 最大工作压力MPa 30 连续工作压力Mpa 24 电源（KW） 40 重量（Kg） 1800 外形尺寸L×W×H(m) 1.5×1×1.5 4.1.6.真空浓缩设备： 真空浓缩，是乳粉生产过程中必须经过的工艺过程。本项目采用三效式逆流降膜蒸发器。 其运行机制及特点如下：①预热后料液由顶部加入，利用重力作用成膜，能蒸发粘度较大的料液，且受热时间短，适于热敏性强的物料；②料液的沸点均匀，有效温差较大，传热效果好，节约蒸汽。③蒸发管较长，沸腾泡沫易受热破裂，因此适于蒸发易生泡沫的物料；④清洗方便；⑤适于浓度较大，不易结晶、结垢的物料。 效用示意图如下：【表8】 参数名称 数值 单位 蒸发量 12000 kg/h 料液温度 72 57 42 ℃ 加热温度 143 72 57 ℃ 面积 15 200 150 ㎡ 成品浓度 5%—28% % 4.1.7.喷雾干燥： 根据物料衡算得，喷雾干燥量为8.040t/h，则喷雾干燥每小时蒸发的水分为8.040×75%=6.03t/h，即蒸发水分量为6030kg/h。选用常州市至尊机械设备有限公司生产的LPG6500高速离心喷雾干燥机，其具体参数如下：【表9】 项目 技术指标 型号 LPG6500 入口温度℃ 140-350自控 出口温度℃ 80-90 喷雾形式 高速离心雾化器（机械传动或无极变频调速可供选择 水分蒸发量kg/h 6500 雾化器转速rmp 11000-12000 雾化盘直径mm 根据工艺要求确定 电加热最大功率kw 根据工艺流程、场地条件及用户要求确定 干粉回收率% 同上 占地长度、宽度m 同上 喷头吊装高度m 同上 塔体高度m 同上 塔体直径m 6 注：水份蒸发量与物料特性，含固量及热风进出口温度有关。用度可根据当地能源选定加热方式，根据物料特性选择收尘，除尘方式。该喷雾干燥设备带有流化床装置。 4.2.计算： 4.2.1.标准化计算： 4.2.1.1.成分表 原料乳成分表：【表10】 乳脂肪 蛋白质 乳糖 灰分 水分 非乳脂固体 3.6% 3.2% 4.7% 0.7% 87.8% 8.6% 注：非乳脂固体（%）=蛋白质（%）+乳糖（%）+灰分（%） 产品成分表【表11】（任务书要求：产品的含水量不高于2.5%。） 乳脂肪 水分 非乳脂固体 27% 2% 71% 4.2.1.2.乳脂肪(F)与非脂乳固体(S)之比(R)： 原料乳：R0 =F0/S0 =3.6%/8.6%= 0.42 成品：R =F/S =27%/71% =0.38 标准化的方法：由于R。≥ R，说明原料乳中的脂肪含量偏高，需要标准化使之平衡。原料乳中的脂肪含量过高，所以要把部分原料乳进行分离，分离出的脱脂乳要加入原料乳中使它达到标准乳要求，而分离的稀奶油则另用容器贮存。 4.2.1.3.稀奶油及脱脂乳中的非脂干物质的计算： [设：预热温度为40℃时，脱脂乳含脂肪F1=0.01％，稀奶油含脂肪F2=40％] 脱脂乳中非脂乳固体： S1=[(100-F1)/（100-F0）]×S0=[(100-0.01)/(100-3.6)]×8.6%=8.92% 稀奶油中非脂乳固体： S2=[(100-F2)/（100-F1）]×S0=[(100-40)/(100-0.01)]×8.6%=5.16% 4.2.1.4.每吨原料乳应添加的脱脂乳(M1)： M1=[(F0-R×S0)/(R×S1-F1)]×1000=[(3.6-O.38×8.6)/(0.38×8.92-0.01)]×1000=98.24kg 4.2.1.5.标准乳成分： 脂肪含量：F标=(1000×3.6%+M1×0.01%)/(1000+M1) =（1000×3.6%+98.24×0.01%)/(1000+98.24)=3.28% 非脂乳固体：S标=F标/R=3.28%/0.38=8.63%【表12】 乳脂肪 水分 非乳脂固体 3.3% 88.1% 8.6% 4.2.1.6.制(M1)脱脂乳需要分离原料乳(G)： 设：分离(G kg)原料乳可得到(M1 kg)脱脂乳和(M2 kg)稀奶油根据脂肪含量守衡可知：G×F0=M1×F1+M2×F2 且 G=M1+M2 则 M2=M1×[(F0-F1)/(F2-F0)]= 98.24×[(3.6-0.01)/(40-3.6)]=9.69 kg 则 需要分离原料乳：G=M1+M2=98.24+9.69=107.93kg。 4.2.1.7.一吨原料乳可制得标准乳(G1)去除的稀奶油(G2): 一吨原料乳可制得标准乳：1107.93/1098.24=1000/G1,则G1=991.25kg 去除的稀奶油：G2=1000一G1=1000-991.25=8.75kg。 4.2.1.8.结论: 标准化的损失率为：0.875% ， 同时产生副产品：稀奶油。 4.2.2.物料恒算: 4.2.2.1.工艺技术指标及基础数据： （1）生产规模： 10000t/a 全脂乳粉 （2）生产方法：以新鲜优质牛乳为原料，经标准化、杀菌、并经真空浓缩、喷雾干燥后所获得的产品。 （3）生产天数：每年300天 （4）产品日产量：10204.08÷300=34t/d （5）产品质量：见【表11】GB 19644-2010规定，脂肪≥26%，非脂乳固体≥34%。 脂肪与非脂干物质比：R =27/70=0.386 （6）原料牛乳成分：见【表10】 脂肪与非脂干物质比：R=3.6/8.6=0.4186 注：非乳脂固体（%）=蛋白质（%）+乳糖（%）+灰分（%） （7）标准化后的牛乳：（任务书要求：标准化原料乳固形物含量11.6%） 本产品标准化原料乳固形物含量11.9%＞任务书要求的11.6%。 （8）副产品的产量：一吨原料乳可制得的稀奶油为8.75kg。. 4.2.2.2.原料消耗的计算： 设计任务书要求：生产1 t产品消耗的原料及动力为：鲜牛乳9.09吨。浓缩操作应去除原料乳中70%-80%的水份。产品的含水量不高于2.5%。 4.2.2.2.1.生产10000t全脂乳粉的鲜牛乳消耗量： （1）取过筛的损失率为0.5%，则筛前的质量为： 1÷（1-0.5%）=1.005万吨 （2）喷雾与浓缩：产品浓度为98%，浓缩操作应去除,乳中75%的水份。 本产品标准化原料乳固形物含量11.9%，浓缩后的浓度为： 11.9%÷25%=47. 6% ①喷雾干燥损耗按 0.5%计算，喷雾干燥之前的质量为： 1.005×98%÷47.6%÷（1-0.5%）=2.0795万吨 ②浓缩损耗按 0.4%计算，则浓缩前的质量为： 2.0795÷（1-0.4%）÷（1-75%）=8.3514万吨 （3）取杀菌的损失率为0.05%，则经杀菌前的质量为： 8.3514÷（1-0.05%）=8.3556万吨 （4）取均质的损失率为0.1%，则经均质前的质量为： 8.3556÷（1-0.1%）=8.3639万吨 （5）标准化的损失率为0.875，则标准化之前的质量为： 8.3639÷（1-0.875%）=8.4378万吨 （6）取净乳的损失率为0.05%，则经净乳前的质量为： 8.4378÷（1-0.05%）=8.4420万吨 （7）取过滤的损失率为0.05%，则经过滤前的质量为: 8.4420÷（1-0.05%）=8.4462万吨 综上所述：满足任务书要求。 4.2.2.3.设备选型辅助计算： ①每天收奶量：8.4462÷300÷24÷2=5.865t/半小时 奶罐规格：1000L 牛奶密度：1.0288g/ml 每天收奶体积：5.865t/d÷1.0228g/ml=5734.2589L 需要磅奶槽的个数：5734.2589÷1000=5.734个，取6个磅奶槽。 ②可知：每天收奶量：5.865*48=281.52t/h 贮奶罐的个数：281.52÷30=9.384个，取10个贮奶罐。 4.2.3.热量衡算： 4.2.3.1.基本参数： （1）鲜牛乳的温度：15.3℃（取年平均气温） （2）查工具书得，水的气化潜热为2250KJ/kg,水的比热: 乳粉干物料比热： ,压缩空气的比热容 （3）每小时的原料：（四班三运转） 8.4462÷（300×3×8）=11.73t/h （4）工艺参数：浓缩乳进料温度: 离开喷雾干燥塔温度： 浓缩乳含水量： 2% 喷雾干燥产品含水量: 2% 喷雾干燥室蒸发量W=3000kg/h 4.2.3.2.各工艺热量消耗： 4.2.3.2.1.预处理： 物料进口温度：15.3℃ 物料出口温度：6℃ 进料浓度：11.6% 出料浓度：11.6% 原料液处理量：8.4462÷（300×3×8）=11.73 t/h 该工序主要进行耗冷量计算。 4.2.3.2.2.标准化： 物料进口温度：6℃ 物料出口温度：6℃ 进料浓度：11.6% 出料浓度：11.9% 原料液处理量：8.4378÷（300×3×8）=11.72 t/h 标准化是在原料乳添加是产品达到标准的物质，不进行热量计算。 4.2.3.2.2.预热杀菌： 进料浓度：11.9% 出料浓度：11.9% 原料液处理量：M=8.3556÷（300×3×8）=11.605 t/h 1 预热：从6℃加热到75℃，15min Q1=MCp(t2-t1)= 11.605×4.187×(75-6)=3.353×10^6KJ/h 2 杀菌条件：杀菌条件：85℃，15s Q2= MCp(t3-t2)=11.605×4.187×(85-75)=4.86×10^5 KJ/h 4.2.3.2.3.浓缩热量衡算： 物料进口温度：94℃ 物料出口温度：45℃ 进料浓度：11.9% 出料浓度：48% 8.4462万吨原料乳经标准化乳经输送、冷却、贮存后料液量为8.3514万吨，标准乳中的固体含量为11.9%，浓缩乳浓度控制在48%。 原料液处理量：M=8.3514÷（300×3×8）=11.60t/h 水分总蒸发量：W=M×(1-X0÷X3)=11.60×（1-11.9%÷48%）=8.724 t/h 处理量为11.73t/h，本设计采用的是三效式降膜蒸发器。 【表13】三效降膜式蒸发器各效参数 项目 Ⅰ效 Ⅱ效 Ⅲ效 蒸发温度/℃ 70 57 45 真空度/kPa 69 83 90 加热蒸汽温度/℃ 81 70 57 物料进口温度/℃ 94 70 57 物料出口温度/℃ 70 57 45 出料浓度/（%） 21 30 48 ①各效消耗蒸汽量 W1=M×(1-X0÷X1)=11.60 （1-11.9%÷21%）=5.0267 t/h W2=(M-W1)×(1-X1÷X2)=(11.60-5.0267)×(1-21%÷30%)=1.972 t/h W3=(M-W1-W2)×(1-X2÷X3)=(11.60-5.0267-1.972)×(1-30%÷48%)=1.725 t/h ②蒸发水分所需热量 【表14】 不同温度水蒸汽的热焓 R（生蒸汽） 蒸汽温度/℃ 164.7 81 70 57 45 热焓/kJ/kg 2071.5 2307.9 2331.3 2366.5 2389.5 Q1=W1×R1=5.0267×2331.3=1.172万t/h Q2=W2×R2=1.972×2366.5=0.467万t/h Q3=W3×R3=1.725×2389.5=0.4122万t/h 4.2.3.2.4.喷雾干燥塔热量计算： ①基本参数： 已知：干燥设备的处理量为：M0=2.0795÷(24×300)=2.888t/h 喷雾干燥塔内水分含量:52%→2% 设定：喷雾干燥室蒸发量W=3000kg/h。 水的比热： ，乳粉干物料比热： ， 浓缩乳进料温度： ，离开喷雾干燥塔温度： ， 浓缩乳含水量：52%，喷雾干燥产品含水量：2%， 新鲜空气温度：15.3℃，新鲜空气相对湿度： 80%。 ②喷雾干燥部分比容计算： 【表15】 设计参数 参数 单位 新鲜空气 热空气 废气 温度/t ℃ 15.3 150 80 相对湿度 % 80 0 12 湿度/ kg水/kg干空气 0.011 0.011 0.035 焓/H kJ/kg 49 182 176 公式： （单位：m3/kg） 新鲜空气比容：v=4.64×0.001×(0.622+0.011)×(273+15.3)=0.847m³/Kg 热空气比容：v=4.64×0.001×(0.622+0.011)×(273+150)=1.24m³/Kg 废气比容：v=4.64×0.001×(0.622+0.035)×(273+80)=1.08m³/Kg 干燥室内空气的平均比容：(v1+v2)/2=1.16 m³/Kg ③空气用量计算：（注：废气排出量是进风量和水分蒸发量的总和。） 每小时绝干空气用量L=W/(rm2-rm1)= 3000/(0.035-0.011)=120000kg干空气/h 需要新鲜空气的容积： =L× =120000×0.847=101640.00 m³/Kg 热空气容积： =L× =120000×1.24=148800.00 m³/Kg 干燥过程热空气用量 120000×1.16=192000.00 m³/Kg 废气容积： =(L+W)× =(120000+3000)×1.08=162000.00 m³/Kg ④干燥室热量衡算： 1．带入热量计算： （1）热空气带入热量 已知：热空气温度为150°c→焓H=182kJ/kg； 每小时绝干空气用量：L=120000.00kg/h 则：Q1=L×H1=120000×182=2.18×10^7KJ/h （2）干物料带入热量 已知：干燥成品量:G=3272.72kg/h；干物料比热:Cp=2.09KJ/kg℃， 浓缩乳进料温度：45℃ 则：t入=45℃→Q2=G×Cp干×t入=3000×4.187×45=5.65×10^5KJ/h 所以：带入总热量：Q入=Q1+Q2=2.18×10^7+5.65×10^5=2.24×10^7Kg/h 2．带出热量计算： （1）废气带出热量 已知：废气温度为80℃，焓H176kJ/kg） 则：废气排出量是进风量和水分蒸发量的总和： L+W=120000+3000=1.23×10^5Kg/h 1.23×100000×176=2.16 （2）乳粉带出热量： 已知：干燥成品量：G=3272.72㎏/h；干物料比热:Cp=2.09KJ/kg℃ 乳粉出料温度：70℃ 则： 3272.72×2.09×70=4.78 kJ/h 所以：带出总热量Q出=Q1’+Q2’=2.16×10^7+4.78×10^5=2.21×10^7KJ/h 3．热损失计算： 损失率=（Q入-Q出）/Q入=（2.24×10^7-2.21×10^7）/2.24×10^7=1.4% 4.4.水平衡计算： 原料乳在净化后的应立即冷却到5~10℃，以抑制细菌的增长，保持乳的新鲜度。冷却在板式换热器中进行： 设：原料乳进口温度：T1=20℃ 出口温度：T2=10℃； 冷水进口温度：t1=0℃ 出口温度：t2=4℃： 已知：G=15.75T/h 则：冷却水用量为： W1= C×G(T1-T2)／100（t1-t2）=0.93×15.75×(20-10)／(4-0)=36.62T/h 所以：换热器的用水量:36.62T/h 4.5.耗冷量计算： 4.5.1.预处理冷藏耗冷量： 根据物料衡算可知，原料乳的量为：G=34 x 9.09=309.06t 又知：原料乳从15.3℃下降到6℃，工艺要求在1h内完成，则所需耗冷量为：Q1 = Gc(t1-t2)/τ = 309.06 x 2.5 x （15.3-6）/1 = 7185.645x10^3（kJ/h） 根据设计结果，一共有10个贮乳罐，则每个罐原料乳耗冷量为： Qf = Q1 / 10 = 7185.645 / 10 =718.6x10^3(kJ/h) 相应的冷冻介质（2℃的冷水,出口温度为85℃）耗量为： M1 = Q1 / c(t2-t1) = 7185.645 / 4.18 x (85-2) = 20.7x10^3(kJ/h) 4.5.2.浓缩后冷却耗冷量： 将60℃的原料乳浓缩后，放入45℃左右。恒温箱保存。 耗冷量为： Q2 = G x 0.5 c(t1- t2） = 309.06 x 0.5 （60 - 45） =2317.95x10^3（kJ） 4.5.3.喷雾干燥后冷却耗冷量： 将60℃左右的奶粉降温至30℃左右，干燥后的奶粉质量约为34t，所以此时耗冷量为： Q3 = G x c(t1-t2)= 34 x 4.1 (60 - 30) = 4182x10^3(kJ) 五、存在的问题及建议： 1.在本设计的计算部分，小组自行设定了部分参数，其中可能存在一些不合理的因素，如果有条件能在工厂实习一段时间，亲身体验工厂生产实际，我们会比现在做得好的，另外，在热量计算过程中，对设备的不熟悉给计算造成很大的困扰。 2.设计生产工艺流程时，一些次要的工艺流程不是很清楚，比如在原料乳验收中，到底是怎么验收我们研究的不是很清楚，只是大概了解验收的基本方法和指标。原料乳验收后贮存时的温度控制，是很重要的，我们也解释了重要的原因，但是到底怎么去控制温度，我们找到的资料很少，掌握的方法也不多。 3.由于奶粉中脂肪酶的作用它会将乳糖中脂肪水解产生游离的挥发性脂肪酸会产生刺激性酸臭味，奶粉中脂肪容易氧化酸败产生哈巴味。可以在奶粉加工前处理时对原料乳进行均质充分，并进行牛奶的标准化处理，调节原料乳中的脂肪含量，使其达到生产所需要求。同时做好原料乳杀菌灭酶措施，来减少其理化反应。另外，在奶粉的储藏时，应该存放在阴凉干燥处。 六、设计参考文献： [1].赵晋府，《食品工艺学》，中国轻工业出版社，2011； [2].李建强，《乳品加工技术》，中国轻工业出版社，1994； [3].郭本恒，《乳粉》，化学工业出版社，2003； [4].张裕中，《食品加工技术装备》，中国轻工业出版社，1999； [5].武建，《乳制品生产技术》，中国轻工业出版社，2002； [6].涂建国，《食品工厂设备》，中国轻工业出版社，1991； [7].内蒙古轻工科学研究所，《乳品工艺》，中国轻工业出版社，1989； [8].顾瑞霞，《乳与乳制品工艺学》，中国计量出版社，2006； [9].马海乐，《食品机械与设备》，中国轻工业出版社，2006； [10].伍建新，《乳品技术装备》，中国轻工业出版社，2000； [11].王如福，《食品工厂设计》，中国轻工业出版社，2009； 附表格及图纸 一、车间主要物料衡算图：（见附件） 二、生产工艺流程图及车间主要设备一览表：（见附件） 三、车间平面布置图：（见附件） 设计结果评述： 本设计主要研究了与乳粉工厂生产相关的生产工艺、工艺流程，并进行了设备选择和相关计算，并且对生产车间进行了布置等。设计过程中，小组成员对乳粉生产过程中的关键步骤进行了相关的物料衡算，热量衡算，水平衡计算，耗冷量计算等。但由于缺乏实际的操作经验，对相关的参数在合理的范围内进行了假设，同时参考了国内其他乳粉厂的相关设施等，进行了设备的选型。 工艺的设计和工厂平面的布置按照流程及操作要求做到布局合理、安全使用、统筹兼顾。在设计中考虑到了环境保护和三废的排放和相应处理，实际的效果有待在实践中考察、整改并完善。除了工艺设计外，其他设施，如通风采暖等，在实际的施工和生产过程中也是必须考虑到的。 当前乳粉市场竞争激烈。中国乳粉消费已进入升级时代，在中外品牌乳粉的对垒中，国际品牌以悠久的品牌历史，成功的营销策略，在中国高端市场上占据大片江山。我们应该从提高现有乳粉厂的技术要求，保证生产工艺的先进性上着手超越；另外，在乳粉生产过程中建立HACCP体系,卫生要求应符合GMP标准，这样能够有效控制影响食品质量的危害,以保证产品质量，同时还应注意为工厂引进高级技术人员，对操作工人进行必要的 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 ，并做好各环节的生产纪录，促进企业的不断发展。 废气排出 排风机 粉尘回收设备 进风机 空气加热器 后处理过程 贮粉 筛粉 冷却 浓缩乳贮存 喷雾干燥 高压泵（压力喷雾） 或乳泵（离心喷雾） 出粉 前处理过程 喷雾干燥过程 空气过滤器 新鲜空气 二次蒸汽 一效 二效 三效 加热蒸汽 料液 完成液 冷凝水 冷凝水 冷凝水 第28页 _1286880655.unknown _1286987729.unknown _1286989550.unknown _1286989579.unknown _1353745874.unknown _1286989564.unknown _1286989529.unknown _1286882955.unknown _1286887845.unknown _1286888722.unknown _1286888094.unknown _1286887537.unknown _1286880708.unknown _1272169724.unknown _1286880223.unknown _1286880378.unknown _1286880503.unknown _1272170139.unknown _1272170221.unknown _1286100368.unknown _1272170181.unknown _1272169761.unknown _1272169665.unknown _1272169687.unknown _1234567900.unknown