日生產(chǎn)35噸乳粉的生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)

1、食品科學(xué)與工程專業(yè)食品工廠設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書題目：日生產(chǎn)35噸乳粉的生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 無言玫瑰 學(xué) 號 888888888 專 業(yè) 食品科學(xué)與工程 班 級 2009-A 指導(dǎo)教師 * 學(xué) 部 食品與環(huán)境工程學(xué)部 黑龍江東方學(xué)院食品與環(huán)境工程學(xué)部目 錄第1章 產(chǎn)品方案及班產(chǎn)量的確定- 1 -第2章 工藝流程確定及要點(diǎn)說明- 2 -2.1 全脂加糖乳粉的工藝流程設(shè)計(jì)及要點(diǎn)說明- 2 -2.1.1 全脂加糖乳粉的工藝流程- 2 -2.1.2 全脂加糖乳粉的工藝要點(diǎn)說明- 3 -2.2 嬰兒配方乳粉的工藝流程設(shè)計(jì)及要點(diǎn)說明- 9 -2.2.1 嬰兒配方乳粉的工藝流程- 9 -2.2.2嬰兒配方乳粉

2、的工藝要點(diǎn)說明- 9 -第3章 物料衡算- 11 -3.1 產(chǎn)品的營養(yǎng)成分指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算- 11 -3.1.1 全脂加糖乳粉的配方設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算- 11 -3.1.2 嬰兒配方乳粉的配方設(shè)計(jì)- 12 -3.2 物料衡算- 13 -3.3 物料平衡表- 16 -第4章 生產(chǎn)車間設(shè)備選型- 17 -4.1 主要設(shè)備選型及設(shè)計(jì)- 17 -4.1.1 原料乳冷卻器的選擇- 17 -4.1.2 脂肪標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備的選擇- 18 -4.1.3 配料罐的選擇- 18 -4.1.4 巴氏殺菌機(jī)組的設(shè)計(jì)- 18 -4.1.5 濃縮設(shè)備的選擇- 20 -4.1.6 干燥設(shè)備的選擇- 21 -4.2主要設(shè)備一覽表-

3、 21 -第5章 熱量衡算- 24 -5.1 加熱部分熱量衡算- 24 -5.1.1 預(yù)處理殺菌階段- 24 -5.1.2 真空濃縮階段- 24 -5.1.3 噴霧干燥階段- 24 -5.1.4 總耗熱量- 25 -5.1.5 每小時需要蒸汽量- 25 -5.2 冷卻部分熱量衡算- 25 -5.2.1 原料乳冷卻階段- 25 -5.2.2 殺菌后冷卻階段- 25 -5.2.3 總耗冷量- 25 - 1 -2食品工廠設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書第1章 產(chǎn)品方案及班產(chǎn)量的確定本乳品車間的設(shè)計(jì)規(guī)模是日生產(chǎn)35噸乳粉的乳品廠設(shè)計(jì)，考慮到原料供應(yīng)、市場需求等因素，計(jì)劃生產(chǎn)兩種產(chǎn)品，即全脂加糖乳粉和嬰兒配方粉，全脂

4、加糖乳粉的日處理量為16噸，嬰兒配方乳粉的日處理量為19噸。全脂加糖乳粉采用400g鋁塑復(fù)合膜袋包裝，嬰兒配方乳粉采用1000g金屬罐包裝。由于牛奶屬于不耐貯存食品，故基本上全年都可以生產(chǎn)，不分淡旺季。本設(shè)計(jì)暫定每周工作六天(周一至周六)，并考慮到國家法定節(jié)假日照常休息，設(shè)備檢修、突發(fā)事件等引起的停產(chǎn)天數(shù)，計(jì)劃全年生產(chǎn)300天，年產(chǎn)量為1.05萬噸，即全脂加糖乳粉為0.48萬噸/年，嬰兒配方粉為0.57萬噸/年，才能滿足產(chǎn)量要求。生產(chǎn)班次為兩班制，每班工作12小時，扣除清洗時間，每班有效生產(chǎn)時間為10小時，即：全脂加糖乳粉班產(chǎn)量為8.0噸/班，嬰兒配方乳粉為9.5噸/班。第2章 工藝流程確定及

5、要點(diǎn)說明2.1 全脂加糖乳粉的工藝流程設(shè)計(jì)及要點(diǎn)說明2.1.1 全脂加糖乳粉的工藝流程原料乳驗(yàn)收過濾及凈化（20）冷卻 4貯存4預(yù)熱55標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)熱65均質(zhì)20MPa,4MPa殺菌85/15s真空濃縮45%噴霧干燥流化床冷卻35篩粉、半成品檢驗(yàn)成品檢驗(yàn)包裝30成品入庫、準(zhǔn)備出廠化糖適量乳溶解熱風(fēng)165廢氣80旋風(fēng)分離器廢氣排空塑料袋抽空充氮密封圖2-1全脂加糖乳粉的工藝流程圖2.1.2 全脂加糖乳粉的工藝要點(diǎn)說明2.1.2.1 原料乳的收購與運(yùn)輸牧場冷卻和貯存牛乳剛擠下的溫度約為37，雖然從健康牛剛擠出的奶不帶細(xì)菌，擠奶時即使特別注意衛(wèi)生，仍不可保證牛乳中不含細(xì)菌。再加上牛乳中豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，正

6、是繁殖細(xì)菌的最好培養(yǎng)基。因此為了使擠下的牛乳能立即冷卻到4，需要在牧場收奶站設(shè)立冷卻裝置。運(yùn)輸奶的運(yùn)輸是乳品生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，在運(yùn)輸過程中必須注意以下幾點(diǎn)：防止奶在途中溫度升高，特別要注意在夏季運(yùn)輸途中往往溫度很快升高，因此運(yùn)輸時間應(yīng)安排在夜間或早晨。保持清潔，運(yùn)輸時所用的容器或奶槽車必須保持清潔衛(wèi)生，并加以嚴(yán)格殺菌，當(dāng)原料乳運(yùn)至工廠卸下后，就要及時清洗。防止震蕩，容器必須裝滿并蓋嚴(yán)，防止運(yùn)輸過程中因震蕩而引起的脂肪分裂?？s短途中時間，按路程計(jì)算時間，盡量縮短中途停留時間，以免鮮奶變質(zhì)。2.1.2.2 原料乳的驗(yàn)收驗(yàn)收基本規(guī)章要求：生產(chǎn)無公害鮮牛乳的奶牛飼養(yǎng)管理方式應(yīng)符合(NYT5049)的要求

7、。生產(chǎn)無公害乳制品的原料奶要求符合(NY 50452001)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。原料乳驗(yàn)收必須符合國家食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)生乳（GB 19301-2010）規(guī)定的各項(xiàng)要求（詳見表2-1、表2-2），嚴(yán)格地進(jìn)行感官檢驗(yàn)、理化性質(zhì)檢驗(yàn)和微生物檢驗(yàn)。如不能立即加工，需貯存一段時間，必須凈化后經(jīng)冷卻器冷卻至46，再打入貯槽進(jìn)行儲存。牛乳在儲存期間要定期攪拌和檢查溫度及酸度。要注意生產(chǎn)乳粉的牛乳，在送到乳粉加工廠之前，不允許進(jìn)行強(qiáng)烈的，超長時間的處理。這樣的熱處理會導(dǎo)致乳清蛋白凝聚，影響奶粉的溶解度和滋氣味。表2-1 生乳理化指標(biāo)項(xiàng) 目指 標(biāo)檢驗(yàn)方法冰點(diǎn)a,b/（）-0.5000.560GB 5413.38相對密度

8、/（20/4）1.027GB 5413.33蛋白質(zhì)（g/100g）2.8GB 5009.5脂肪（g/100g）3.1GB 5413.3雜質(zhì)度（mg/kg）4.0GB 5413.30非脂乳固體（g/100g）8.1GB 5413.39酸度/（T）牛乳b1218GB 5413.34羊乳613a擠出3h后檢測b僅適用于荷斯坦奶牛表2-2 微生物限量項(xiàng)目限量CFU/g(ml)檢驗(yàn)方法菌落總數(shù)2106GB 4789.22.1.2.3 過濾及凈化考慮到雜質(zhì)來源、雜質(zhì)顆粒大小以及所處地點(diǎn)的具體條件，我們把過濾主要分成以下三個階段，把雜質(zhì)由大到小逐步除去。紗布過濾。主要是除去牛乳中混有的粗雜質(zhì)。將消毒過的紗布

9、折成24層讓牛奶流過，一般是扎在奶桶口或受奶槽上，凡是將牛奶從一個地方送至另一地方，從一個容器到另一容器，都需用紗布進(jìn)行基本的過濾。但要注意紗布要嚴(yán)格消毒。管內(nèi)過濾器。安裝在物料管內(nèi)，利用不銹鋼絲網(wǎng)去除牛乳中較細(xì)雜質(zhì)。通常選用的是雙聯(lián)式過濾器，它一般用在原料乳稱重完后流往換熱器冷卻的管路中，其體積小，價格低，效率高。離心式凈化機(jī)凈化。除去牛乳中及細(xì)微的雜質(zhì)，如空氣中的塵埃、細(xì)胞鱗片以及牛乳中卵磷脂、上皮細(xì)胞、白血球等。本設(shè)計(jì)采用在標(biāo)準(zhǔn)化過程中使用三用離心分離機(jī)同時進(jìn)行凈化。2.1.2.4 冷卻貯存經(jīng)過凈化的原料乳立即冷卻到46，以抑制細(xì)菌的繁殖。乳中的微生物的數(shù)量隨著貯存時間的長短和溫度高低而

10、變化。牛乳擠出后微生物變化可以分為五個階段，即抑菌期、乳鏈球菌期、乳酸桿菌期、真菌期、衰亡期。在抑菌期內(nèi)，乳中含有抑制微生物繁殖的抗菌物質(zhì)，使細(xì)菌的繁殖受到抑制。但抑菌期的長短與貯存溫度有關(guān)，如表2-2所示：表2-2抗菌期的長短與貯存溫度的關(guān)系12貯存溫度/()-100510253037抗菌期/(小時)240483624632在本設(shè)計(jì)中，冷卻使用板式熱交換器，將原料乳迅速冷卻到5以下泵入貯乳罐中保持4儲存。2.1.2.5 預(yù)熱標(biāo)準(zhǔn)化（1）預(yù)熱預(yù)熱目的：降低牛乳黏度便于分離；便于將牛乳中雜質(zhì)和一部分磷脂、酶及微生物分離除去；增加脂肪與乳漿的比重差，便于分離。牛乳預(yù)熱溫度達(dá)到50上下既可分離稀奶油

11、進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。牛乳的離心分離是憑借牛乳分離機(jī)分離缽的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力，將比重不同的脫脂乳和稀奶油分開，分出的稀奶油貯存在儲罐中。（2）標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)奶粉時，為了獲得具有一定化學(xué)組成的產(chǎn)品，使之符合國家有關(guān)規(guī)定指標(biāo)，生產(chǎn)前必須對原料乳進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，只要使奶粉中脂肪含量不低于26即符合標(biāo)準(zhǔn)化要求。由于乳在干燥成奶粉后僅僅除去了奶中的水分，而脂肪與無脂干物質(zhì)含量的比例基本不變，所以只要把原料乳中的脂肪和無脂干物質(zhì)的比例調(diào)整到奶粉所要求的比例，就能生產(chǎn)出合格的奶粉。這種調(diào)整原料乳中脂肪與無脂干物質(zhì)的比例使之符合奶粉指標(biāo)要求的過程，稱為原料乳的標(biāo)準(zhǔn)化。全脂加糖奶粉的標(biāo)準(zhǔn)化主要是對

12、原料乳的脂肪含量和蔗糖添加量進(jìn)行調(diào)整，使之達(dá)到成品的標(biāo)準(zhǔn)要求。脂肪標(biāo)準(zhǔn)化是將原料中的脂肪含量與無脂干物質(zhì)之比（R2）調(diào)整到等于乳粉中脂肪含量與無脂干物質(zhì)之比（R1），蔗糖標(biāo)準(zhǔn)化是將乳中的蔗糖含量與乳干物質(zhì)之比調(diào)整到等于乳粉中蔗糖含量與乳干物質(zhì)之比。工藝操作過程是先進(jìn)行脂肪標(biāo)準(zhǔn)化后在進(jìn)行蔗糖標(biāo)準(zhǔn)化，脂肪標(biāo)準(zhǔn)化采用分離機(jī)進(jìn)行，當(dāng)R2R1時，要從原料乳中分離一定質(zhì)量的稀奶油，使R2=R1，當(dāng)R2R1時，要從原料乳中分離一些脫脂乳，使R2=R1。脂肪標(biāo)準(zhǔn)化后要在標(biāo)準(zhǔn)化乳中添加蔗糖，添加量通過蔗糖標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算得出，但按國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，加糖乳粉中蔗糖含量應(yīng)在20%以下。加入方法是將蔗糖用一定量的標(biāo)準(zhǔn)乳溶解后加

13、入標(biāo)準(zhǔn)化乳中。2.1.2.6 預(yù)熱均質(zhì)均質(zhì)前需要對乳進(jìn)行預(yù)熱，溫度過高均質(zhì)形成的黏化現(xiàn)象就少，溫度過低均質(zhì)產(chǎn)生的黏化現(xiàn)象較多，一般在6070為佳，本工藝采用65。均質(zhì)可以使標(biāo)準(zhǔn)化時混合原料乳，如添加稀奶油或脫脂乳及蔗糖形成一個均勻的分散系。均質(zhì)采用二級均質(zhì)法，即第一級均質(zhì)采用較高的壓力（20MPa），目的是目的是通過對脂肪球進(jìn)行機(jī)械處理，使它們呈較小的脂肪球均勻一致的分散在乳中，第二級使用低壓（4MPa），目的是分散已破碎的小脂肪球，防止黏連，形成均勻的乳濁液。對于乳粉的加工來說，將牛乳進(jìn)行均質(zhì)化處理以后，生產(chǎn)的乳粉品質(zhì)具有較大穩(wěn)定性，經(jīng)均質(zhì)的濃縮乳在干燥時，在全脂乳粉中游離脂肪含量減少。2.

14、1.2.7 熱處理殺菌這里殺菌的目的主要是殺死如結(jié)核桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、李斯特菌等病原菌，及進(jìn)入乳中潛在的病原菌、腐敗菌，以保證乳粉的安全和質(zhì)量，提高成品的貯藏性，抑制酶的活性，以免成品產(chǎn)生脂肪水解，酶促褐變等不良現(xiàn)象，同時可保證沸點(diǎn)進(jìn)料，使?jié)饪s過程穩(wěn)定進(jìn)行，提高蒸發(fā)速度。由于本車間的生產(chǎn)規(guī)模大，所以采用板式換熱器殺菌后，冷卻到46，返回冷藏罐暫存，隨時取用，進(jìn)行濃縮。一般認(rèn)為，高溫殺菌可以防止或延遲乳脂肪的氧化，但高溫長時加熱會使部分不穩(wěn)定蛋白質(zhì)變性，從而降低了產(chǎn)品溶解度，此外當(dāng)牛乳在被加熱到100以上時，容易發(fā)生褐變，這將會嚴(yán)重影響牛乳成分，也會使產(chǎn)品顏色加深。本工藝采用高溫短

15、時殺菌方法，即85/15s。由于殺菌后的牛乳不能全部濃縮噴粉，所以采用板式熱交換器殺菌后，冷卻到46，返回冷藏罐暫存，隨時取用，進(jìn)行濃縮。2.1.2.8 真空濃縮所謂濃縮，就是用加熱的方法，是牛乳中的一部分水分汽化，并不斷的除去，從而是牛乳中的干物質(zhì)含量提高。為了減少牛乳中營養(yǎng)成分的損失，現(xiàn)均使用真空濃縮的方式，由于牛乳處于密閉狀態(tài)，避免了外界污染，可保證乳粉的衛(wèi)生量。真空濃縮的原理：在821kPa減壓狀態(tài)下，采用間接蒸汽加熱方式，對牛乳進(jìn)行加熱，使其在低溫條件（60左右）下沸騰，使牛奶中部分水分不斷汽化并排出，從而牛乳中干物質(zhì)含量由12%提高到50%，達(dá)到濃縮的目的。原料在干燥之前，先經(jīng)真空

16、濃縮除去70%80%的水分，可節(jié)省加熱蒸汽和動力消耗，相應(yīng)的提高了干燥設(shè)備的能力，降低成本，同時濃縮也可以提高乳粉的質(zhì)量。通常采用減壓（真空）濃縮，原料乳濃縮的程度直接影響乳粉的質(zhì)量，特別是溶解度。濃縮乳的質(zhì)量要求達(dá)到濃度與溫度穩(wěn)定，粘稠度一致，具有良好的流動性，無蛋白質(zhì)變性沉淀現(xiàn)象，總菌數(shù)指標(biāo)符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。一般要求原料乳濃縮至原體積的1/4，乳干物質(zhì)達(dá)到45%左右，濃縮后的乳溫一般為4750，這時的濃乳濃度應(yīng)為波美1416，比重為1.0891.100。乳粉的濃縮設(shè)備要選用蒸發(fā)速度快，連續(xù)出料、節(jié)能降耗的蒸發(fā)器?，F(xiàn)在常用的蒸發(fā)器為雙效降膜式、多效降膜式（二效、四效、五效、七效）等蒸發(fā)器，有列管

17、式、板式、離心式、刮板式蒸發(fā)器等。本工藝采用三效降膜式蒸發(fā)器，蒸發(fā)溫度為一效蒸發(fā)溫度6872；二效蒸發(fā)溫度為5762;三效蒸發(fā)溫度為4652。在濃縮的過程中，也起到了脫氣的作用：牛乳剛擠出后含氣體557，經(jīng)過貯存、運(yùn)輸、泵送以后，一般氣體含量在10以上，而且絕大多數(shù)為非結(jié)合的分散氣體，它們對牛乳加工起到破壞性作用。特別是對于乳粉的加工來說，通過脫氣可排除一部分奶腥味以及其他異味，這樣可大大改善最終產(chǎn)品的感官效果。濃縮結(jié)束，濃縮乳應(yīng)進(jìn)行過濾，一般采用雙聯(lián)過濾器。2.1.2.9 干燥噴霧干燥的目的是為了除去液態(tài)乳中的水分，使產(chǎn)品形成固態(tài)。防止成品腐爛變質(zhì)，實(shí)現(xiàn)較長時間貯存，減少體積和重量，便于運(yùn)輸

18、，擴(kuò)大供應(yīng)范圍。還可以在干燥同時改變食品的風(fēng)味或者形狀等。濃縮后的乳打入保溫罐內(nèi)，立即進(jìn)行干燥。干燥直接影響乳粉的溶解度、水分、雜質(zhì)度、色澤和風(fēng)味等，是乳粉生產(chǎn)中的最重要的工序之一。濃縮后的乳打入保溫罐內(nèi)，立即進(jìn)行干燥。干燥直接影響乳粉的溶解度、水分、雜質(zhì)度、色澤和風(fēng)味等，是乳粉生產(chǎn)中的最重要工序之一。本工序采用壓力式噴霧干燥，具體流程如圖2-2所示：進(jìn)風(fēng)空氣過濾加熱噴霧干燥濃縮乳出粉氣粉分離排風(fēng)圖2-2 噴霧干燥工藝流程具體工藝條件為：噴霧壓力20.024.0Mpa，物料溫度7072，噴嘴孔徑1.02.0mm，進(jìn)風(fēng)溫度165175，干燥室溫度7585，排風(fēng)溫度7580，乳粉水分不超過5.0%

19、。2.1.2.9 出粉與冷卻噴霧干燥室內(nèi)的乳粉溫度較高，粉溫可達(dá)60，要求迅速連續(xù)地卸出及時冷卻，用10-20左右的冷空氣將乳粉一邊冷卻一邊振動。以免受熱時間過長，會使全脂乳粉的游離脂肪增加，而嚴(yán)重影響乳粉的質(zhì)量，在保藏中容易引起脂肪氧化變質(zhì)，乳粉的色澤，滋氣味，溶解度同樣會受影響。所以，在噴霧干燥以后，出粉和冷卻也是重要的環(huán)節(jié)。乳品工業(yè)常用的出粉機(jī)械有螺旋輸送器、鼓型閥、渦旋氣封閥和電磁振蕩出粉裝置等。先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，是將出粉、冷卻、篩粉、輸粉、貯粉和稱量包裝等工序聯(lián)接成連續(xù)化的生產(chǎn)線。出粉后應(yīng)立即篩粉和晾粉。使制品及時冷卻。噴霧干燥乳粉要求及時冷卻至30以下。目前一般采用流化床出粉冷卻裝置

20、。2.1.2.10 篩粉與晾粉乳粉過篩的目的是將粗粉和細(xì)粉（布袋濾粉器或旋風(fēng)分離器內(nèi)的粉）混合，并除去乳粉團(tuán)塊、粉渣，也使乳粉均勻、松散、便于晾粉冷卻。采用機(jī)械振動篩，網(wǎng)眼4060目。晾粉過程中，不但使乳粉的溫度降低，同時乳粉表現(xiàn)密度可提高5%，有利于包裝。目前多采用流化床出粉冷卻裝置。先將常溫氣流經(jīng)過冷卻除濕后再用于冷卻乳粉，可以冷卻至18以下。而且避免乳粉在輸送管道中互相摩擦以致破碎。其中部分微?？稍诹骰采嫌枰苑蛛x，使制品顆粒大小均勻。在篩粉和晾粉完成后，需要對半成品乳粉進(jìn)行檢驗(yàn)，具體檢驗(yàn)方法見2.1.2.14。2.1.2.12 包裝當(dāng)乳粉貯放時間達(dá)到要求后，開始包裝。目的在于防止污染和

21、氧化，使成品能保持較久，便于運(yùn)輸與攜帶。這是乳粉生產(chǎn)的最后一道工序，包裝質(zhì)量直接影響到乳粉的保藏性及商品外觀。采用充氮包裝，包裝要求稱量準(zhǔn)確、排氣徹底、封口嚴(yán)密、裝箱整齊、打包牢固。每天在工作之前，包裝室必須經(jīng)紫外線照射30min滅菌后方可使用。包裝室配置空調(diào)設(shè)施，使室溫保持在2025，乳粉冷卻到28以下，相對濕度75%。凡直接接觸乳粉的器具要徹底清洗，烘干滅菌。操作者的工作服、帽、鞋要求清潔，經(jīng)過消毒；穿戴要整齊；雙手洗凈消毒后進(jìn)人操作。包裝材質(zhì)為塑料鋁箔復(fù)合袋。規(guī)格400g。2.1.2.13 裝箱入庫裝箱入庫工序包括產(chǎn)品裝入外箱、裝上運(yùn)輸車送至倉庫等。箱體平整、美觀、打包帶對稱均勻。包裝好

22、的乳制品貯藏在溫度不高于15，空氣相對濕度不高于85%的倉庫內(nèi)。2.1.2.14 檢驗(yàn)合格出廠成品由檢驗(yàn)員根據(jù)GB 196442010要求進(jìn)行檢驗(yàn)，對產(chǎn)品進(jìn)行有關(guān)感官、理化、污染物限量（GB 2762）、真菌毒素限量（GB 2761）、微生物限量進(jìn)行檢測。檢驗(yàn)合格方可出廠。此外，需要建立在線檢測技術(shù)，在線檢測有利于企業(yè)質(zhì)量檢驗(yàn)人員對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行跟蹤,并及時調(diào)整。檢驗(yàn)方法包括化學(xué)法、物理法和微生物的快速檢測，這就要求企業(yè)及科研人員較好的掌握乳制品在線檢測技術(shù)及設(shè)備的開發(fā)。2.1.2.15 CIP清洗牛乳加工操作結(jié)束后，應(yīng)及時對設(shè)備進(jìn)行清洗。清洗方法根據(jù)不同設(shè)備的特性而有所不同。如收奶和貯奶系統(tǒng)可

23、用清水清洗；分離機(jī)及殺菌設(shè)備先用清水沖洗，繼用堿液循環(huán)清洗，最后再用清水清洗。必要時還需要用酸液清洗。無論酸洗還是堿洗前后均需用清水清洗，兩者不可混合。每次開工生產(chǎn)前，還需要清水按加工程序進(jìn)行沖洗與設(shè)備殺菌，然后由牛乳頂走清水，投入正常生產(chǎn)。具體要求如下：清洗液原料： 氫氧化鈉：濃度30%，相對密度1.328。 硝酸：濃度30%，相對密度1.18。清 洗 液： 氫氧化鈉：濃度2%，溫度6070。 硝酸：濃度1%，溫度5060。2.2 嬰兒配方乳粉的工藝流程設(shè)計(jì)及要點(diǎn)說明2.2.1 嬰兒配方乳粉的工藝流程嬰兒配方乳粉的工藝流程如圖2-3所示。2.2.2 嬰兒配方乳粉的工藝要點(diǎn)說明嬰兒配方乳粉的預(yù)

24、處理同全脂乳粉，只有一些個別的工藝條件有所不同，這里只對不同之處加以說明。（1）采用40左右經(jīng)過預(yù)處理的原料乳在高速攪拌缸內(nèi)溶解乳清粉、糖等配料，以及維生素和微量元素，然后在與預(yù)處理的原料乳攪拌混勻；（2）混合后的物料預(yù)熱到65，在線加入脂肪部分；然后進(jìn)行均質(zhì)，均質(zhì)壓力20MPa，4MPa；（3）殺菌溫度采用85，15s;（4）濃縮工藝要求與全脂加糖奶粉相同，濃縮終點(diǎn)濃度為45%，但物料的出口溫度要求保持5560，此時為18B。（5）噴霧干燥進(jìn)風(fēng)溫度為155165，排風(fēng)溫度為8085，塔內(nèi)負(fù)壓196Pa。（6）包裝方法同樣采用充氮包裝，但包裝容器采用采用金屬罐，規(guī)格1000g。 原料乳驗(yàn)收過濾

25、及凈化（20）冷卻、貯存（4）預(yù)熱45混合均質(zhì)均質(zhì)65，20MPa，4MPa殺菌85/15s真空濃縮45%噴霧干燥冷卻35篩粉及半成品檢驗(yàn)成品檢驗(yàn)包裝30成品入庫熱風(fēng)（165）脂肪成分乳清、乳糖、營養(yǎng)素適量溶解廢風(fēng)（80）旋風(fēng)分離器廢氣排空原料乳熱不穩(wěn)定維生素圖2-3嬰兒配方乳粉的工藝流程第3章 物料衡算3.1 產(chǎn)品的營養(yǎng)成分指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算3.1.1 全脂加糖乳粉的配方設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算3.1.1.1 全脂加糖乳粉的配方設(shè)計(jì)根據(jù)國家食品安全標(biāo)準(zhǔn)乳粉（GB 19644-2010）中對理化指標(biāo)（如表3-1所示）的要求，并結(jié)合當(dāng)?shù)卦先橘|(zhì)量及實(shí)際情況，設(shè)計(jì)本全脂加糖奶粉營養(yǎng)成分指標(biāo)，詳見表3-2。表

26、3-1 乳粉理化指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)檢驗(yàn)方法乳粉調(diào)制乳粉蛋白質(zhì)/（%）非脂乳固體a的34%2GB 5009.5脂肪b/（%）26.0-GB 5413.34復(fù)原乳酸度/（T）牛乳18-GB 5413.34羊乳714-雜質(zhì)度/（mg/kg）16-GB 5413.30水分/(%)5%GB 5009.3a非脂乳固體（%）=100%-脂肪（）-水分（）僅限與全脂乳粉表3-2 全脂加糖乳粉營養(yǎng)成分指標(biāo)表項(xiàng)目每100g含量蛋白質(zhì)（%）24.48脂肪（%）26.00蔗糖（%）10.0011.00水分（%）2.003.1.1.2 全脂加糖乳粉的標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算根據(jù)原料乳指標(biāo)要求及全脂加糖乳粉的營養(yǎng)成分指標(biāo)要求，對全脂加糖乳粉

27、的脂肪和蔗糖進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算：（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：原料乳（M）1000kg、脂肪含量（F2）為3.5%、無脂干物質(zhì)（SNF2）為8.3%，全脂加糖乳粉含水量2.0%，蔗糖10.0%，脂肪（F1）26.0%，分離出去的稀奶油含脂肪率（F4）為40%，脫脂乳中脂肪含量（F3）為0.1%。（2）計(jì)算過程求R1、R2由于R2R1時，要從原料乳中分離一定質(zhì)量的稀奶油。脫脂乳中無脂干物質(zhì)（SNF3）稀奶油中無脂干物質(zhì)（SNF4）分離稀奶油量（C）乳粉中蔗糖與乳干物質(zhì)之比（E）標(biāo)準(zhǔn)化乳中乳干物質(zhì)含量（Ts）標(biāo)準(zhǔn)化乳中蔗糖的配比率（Q） (即100kg標(biāo)準(zhǔn)乳中需加蔗糖1.34kg)總加糖量（G）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算可知，

28、1000kg原料乳可以制得含糖標(biāo)準(zhǔn)化乳1012.8kg,其總干物質(zhì)含量為12.95%。3.1.2 嬰兒配方乳粉的配方設(shè)計(jì)根據(jù)國家食品安全標(biāo)準(zhǔn)嬰兒配方食品（GB 10765-2010）中對蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素及礦物質(zhì)的要求，并結(jié)合當(dāng)?shù)卦先橘|(zhì)量及本企業(yè)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)本嬰兒配方乳粉營養(yǎng)指標(biāo)，詳見表3-3。表3-3 嬰兒配方乳粉營養(yǎng)成分指標(biāo)表營養(yǎng)成分每100g含量營養(yǎng)成分每100g含量營養(yǎng)成分每100g含量水分/（g）2.5維生素B2/（g）550.0銅/（g）380蛋白質(zhì)/（g）18.61維生素B6/（g）220.0鎂/（mg）35脂肪/（g）20.06維生素B12/（g）2.0鐵/（

29、mg）8.0碳水化合物/（g）53.6維生素C/（g）50.0鋅/（mg）5.0灰分/（g）3.5煙酸/（g）5000錳/（g）35.0維生素A/（IU）1300.0葉酸/（g）25.0鈣/（mg）340.0維生素D/（IU）300.0泛酸/（g）18000.0磷/（mg）300.0維生素E/（IU）20.0生物素/（g）10.0碘/（g）100.0維生素K1/（g）28.0鈉/（mg）100.0氯/（mg）350.0維生素B1/（g）450.0鉀/（mg）460.0硒/（g）30.0根據(jù)上述營養(yǎng)指標(biāo)及國標(biāo)對食品添加劑和營養(yǎng)強(qiáng)化劑添加要求，設(shè)計(jì)嬰兒配方食品的配方，見表3-4。表3-4 嬰兒配方

30、奶粉配方表物料名稱牛乳乳清粉棕櫚油三脫油奶油蔗糖維生素混合物礦物質(zhì)混合物每噸投料/(kg)3260382565664590.26415.986注：牛乳要符合生乳收購標(biāo)準(zhǔn)，即：蛋白質(zhì)2.8%，脂肪3.1%，非脂乳固體8.1%；乳清粉中水分2.5%，脂肪1.2%，奶油中脂肪含量82%；維生素混合物包括：維生素A 5g、維生素D 0.12g、維生素E 60g、維生素K1 0.28g、維生素B1 4.5g、維生素B2 5.5g、維生素B6 2.2g、維生素B12 0.02g、維生素C 0.5g、煙酸 5.0g、葉酸 0.25g、泛酸 180g、生物素 0.1g；礦物質(zhì)混合物包括;鈉 1000g、鉀 4

31、600g、銅 3.8g、鎂 350g、鐵 80g、鋅 50g、錳 0.35g、鈣 3400g、磷 3000g、碘 1g、氯 3500g、硒 0.3g。3.2 物料衡算根據(jù)物料守衡定律，以產(chǎn)品配方和工藝流程為基礎(chǔ)，選擇班產(chǎn)量（全脂加糖乳粉班產(chǎn)量為8噸/班，嬰兒配方乳粉為9.5噸/班）為計(jì)算基準(zhǔn)，進(jìn)行物料衡算，計(jì)算過程略，計(jì)算結(jié)果見物料平衡圖，即：圖3-1、圖3-2。原料乳驗(yàn)收（60345kg）凈乳（60345kg）0.1%損失（60kg）冷卻、貯存（60285kg）預(yù)熱、脂肪標(biāo)準(zhǔn)化（60285kg）1.69%稀奶油（1019kg）蔗糖標(biāo)準(zhǔn)化（59266kg）白砂糖（794kg）+1.34%預(yù)熱均

32、質(zhì)殺菌（60060kg）損失（60 kg）0.1%濃縮（60000kg）水分（42492kg）70.82%干燥（17508kg）0.18%54.08%水分（9468kg）冷卻篩分（8008kg）損失（8kg）0.1%檢驗(yàn)包裝（8000kg）包材（20000個鋁塑）裝箱（20000袋）瓦楞紙箱（2000個）成品入庫（2000箱）損失（32kg）圖3-1 全脂加糖乳粉物料平衡圖注：運(yùn)輸包裝采用瓦楞紙箱，每箱10袋。原料乳驗(yàn)收（31109.5kg）凈化（31109.5kg）0.1%損失（31.1kg）冷卻、貯存（31078.4kg）混合均質(zhì)（31078.4kg）溶解水（9357.5kg）乳清粉（36

33、29kg）蔗糖（560.5kg）維生素（2.508kg）礦物質(zhì)（151.87kg）棕櫚油（532kg）三脫油（532kg）奶 油（608kg）預(yù)熱均質(zhì)殺菌（46451.8kg）濃縮（46451.8kg）干燥（20643.2kg）冷卻篩分（9500kg）包裝（9500kg）裝箱（9500罐）成品入庫（950箱）55.56%水分（25808.6kg）53.8%0.18%水分（11106.0kg）損失（37.2kg）包材（9500個金屬罐）瓦楞紙箱（950個）圖3-2 嬰兒配方乳粉物料平衡圖注：運(yùn)輸包裝采用瓦楞紙箱，每箱10罐。 3.3 物料平衡表根據(jù)每個產(chǎn)品的物料衡算結(jié)果，產(chǎn)品方案及全年生產(chǎn)安排的

34、要求，計(jì)算原輔料及包裝材料的消耗情況，結(jié)果見表3-5。表3-5 全脂加糖乳粉與嬰兒配方粉物料衡算表項(xiàng)目全脂加糖乳粉嬰兒配方粉噸耗量日耗量年耗量噸耗量日耗量年耗量原料新牛乳7543kg120.7t3.62萬噸3274.7kg62.22t1.87萬噸輔料乳清粉382kg7258kg2178噸棕櫚油56kg1064kg319.2t三脫油56kg1064kg319.2t奶油64kg1216kg364.8t蔗糖99.25kg1.588kg476.4t59kg1121kg336.3t維生素混合物0.264kg5.02kg1504.8kg礦物質(zhì)混合物15.986kg303.74kg91.12t包材鋁塑復(fù)合膜

35、2500袋40000袋1200萬袋金屬罐1000個1.9萬個570萬個瓦楞紙箱250個4000個120萬個100個1900個57萬個第4章 生產(chǎn)車間設(shè)備選型4.1 主要設(shè)備選型及設(shè)計(jì)4.1.1 原料乳冷卻器的選擇由于全脂加糖乳粉與嬰兒配方粉前處理工藝基本相同，所以，兩個產(chǎn)品的全處理設(shè)備放在一起選擇。根據(jù)工藝要求，要將原料乳從20冷卻到4，本設(shè)計(jì)選擇板式熱交換器進(jìn)行原料乳的冷卻，冷卻介質(zhì)為冰鹽水（-5），流量為原料乳的二倍，根據(jù)物料衡算結(jié)果可知，每班需要冷卻原料乳91.45噸（生產(chǎn)全脂加糖乳粉的原料乳需要量為60345kg/班，生產(chǎn)嬰兒配方粉的原料乳需求量為31109.5kg/班），為保證生產(chǎn)的

36、連續(xù)性，選擇兩臺生產(chǎn)能力為10噸/h的板式熱交換器。設(shè)計(jì)參數(shù)：牛乳流量G=10000kg/h，鹽水流量為牛乳的二倍，t1=20,t2=4,t3=-5,原料乳比熱（C乳）=3.93KJ/kg,鹽水比熱（C鹽）=3.35KJ/kg。換熱器傳熱板擬選用Bp2-D-65型波紋板，具體參數(shù)：板的工作面積（f）=0.2m2，兩板間間隙（h）=0.0028m，板厚（）=1.2mm，液流部分寬度（b）=0.27m，牛乳在板間的流速（v）為0.25m/s左右?，F(xiàn)設(shè)計(jì)換熱器的換熱面積（F），板片數(shù)量（Z），流程（i）及組合方式。計(jì)算鹽水出口（終了）溫度t4確定平均換熱溫差tm注：因?yàn)椋视盟阈g(shù)平均值。確定傳熱量Q

37、計(jì)算換熱板的組合流道數(shù)m取m=15，修正牛乳流速確定傳熱面積F、板數(shù)Z、流程i及組合方式 (取傳熱系數(shù)K=4018.56KJ/m2h) 取i=2程由于，鹽水流量是水的2倍，所以，取鹽水流道為牛乳流道的2倍，鹽水流速等于牛乳流速，即鹽水流道（m）為30。組合方式為：，需要板片61片。4.1.2 脂肪標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備的選擇脂肪標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備選用碟片式分離機(jī)，在線控制稀奶油的含脂率和稀奶油的分出量，以達(dá)到脂肪標(biāo)準(zhǔn)化的目的。根據(jù)物料衡算結(jié)果可知，每班有105.72噸原料乳（生產(chǎn)全脂加糖乳粉需要標(biāo)準(zhǔn)化的原料乳為59266kg/班，生產(chǎn)嬰兒配方粉配料后需要凈乳的原料乳為46451.8kg/班）需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化或凈乳，

38、為了保證生產(chǎn)的連續(xù)性，選擇2臺生產(chǎn)能力為10噸/h的碟片分離機(jī)。4.1.3 配料罐的選擇配料罐只要功能是將糖漿與標(biāo)準(zhǔn)化乳進(jìn)行混合。根據(jù)物料衡算記過可知，每班需要混合106.51噸原料（生產(chǎn)全脂加糖乳粉需要混合的物料為60060kg/班，生產(chǎn)嬰兒配方乳粉需要混合的物料為46451.8kg/班），為了保證生產(chǎn)的連續(xù)性，選擇2個10噸的配料罐。4.1.4 巴氏殺菌機(jī)組的設(shè)計(jì)根據(jù)工藝要求和物料衡算結(jié)果（每班需要?dú)⒕脑先闉?06.51噸），選擇2臺生產(chǎn)能力為10噸/h的巴氏殺菌機(jī)組。該巴氏殺菌機(jī)共4段，即：第一預(yù)熱段、第二預(yù)熱段、殺菌段、冷卻段。設(shè)計(jì)參數(shù)：牛乳流量G=10000kg/h，牛乳的起始溫

39、度t1=9，牛奶經(jīng)第一預(yù)熱段（第二余熱回收段）后的溫度t2=55,牛乳經(jīng)第二預(yù)熱段（第一余熱回收段）后的溫度t3=65,殺菌溫度t4=85,牛乳最終冷卻溫度為12，熱水起始溫度t熱=90,熱水流量與牛乳流量相同，冷卻水溫度t冷=4，冷卻水流量為牛乳的2倍，牛乳的比熱（C乳）=3.93KJ/kg,熱水喝冷水的比熱（C水）=4.19KJ/kg。換熱器傳熱板擬選用Bp2-D-65型波紋板，具體參數(shù)：板的工作面積（f）=0.2m2，兩板間間隙（h）=0.0028m，板厚（）=1.2mm，液流部分寬度（b）=0.27m，牛乳在板間的流速（v）為0.25m/s左右?，F(xiàn)設(shè)計(jì)換熱器的換熱面積（F），板片數(shù)量（

40、Z），流程（i）及組合方式。 確定計(jì)算必須的起始和終了溫度a. 殺菌后牛乳經(jīng)第一余熱回收段后的溫度t5t5=t4-(t3-t2)=85-(65-55)=75b. 殺菌后牛乳經(jīng)第二余熱回收段后的溫度t6t6=t5-(t2-t1)=75-(55-9)=29c. 熱水離開設(shè)備出口時的溫度t熱d. 冷水離開設(shè)備出口時的溫度t冷確定平均溫度差tma. 第一預(yù)熱段（第二余熱回收段）注：因?yàn)?，故用算術(shù)平均值。b. 第二預(yù)熱段（第一余熱回收段）c. 殺菌段d. 冷卻段注：因?yàn)?，故用幾何平均值確定傳熱量Qa.第一預(yù)熱段（第二余熱回收段）b.第二預(yù)熱段（第一余熱回收段）c.殺菌段d.冷卻段計(jì)算換熱板的組合流道數(shù)m

41、取m=15，修正牛乳流速選取傳熱系數(shù)K預(yù)熱段：K1=5504.6KJ/m2h,殺菌段：K3=8204.6KJ/m2h，冷卻段：K4=4772KJ/m2h。確定傳熱面積F、板數(shù)Z、流程i及組合形式根據(jù)公式、計(jì)算各段的傳熱面積F、板數(shù)Z、流程i及組合形式，結(jié)果如下：a.第一預(yù)熱段（第二余熱回收段）F1=16.42m2,Z1=91,i1=3 組合方式為b.第二預(yù)熱段（第一余熱回收段）F2=3.57m2,Z2=31,i2=1 組合方式為c.殺菌段F3=17.1m2,Z3=91,i2=3 組合方式為d.冷卻段F4=11.77m2,Z4=61,i4=2由于，鹽水流量為牛乳流量的2倍，所以，取鹽水流道為牛乳

42、流道的2倍，鹽水流速等于牛乳流速，即：鹽水流道（m）為30。 組合方式為這樣整個巴氏殺菌機(jī)組的配置如下：+4.1.5 濃縮設(shè)備的選擇（1）全脂加糖乳粉的濃縮設(shè)備選擇根據(jù)加工工藝要求，需要將標(biāo)準(zhǔn)乳中70%左右的水除掉，同時又保證產(chǎn)品中的營養(yǎng)成分最大程度的保留，所以本工藝選擇真空濃縮。真空濃縮是在低溫下使水分沸騰，可避免熱敏性營養(yǎng)損失；而且，真空濃縮對奶粉顆粒的屋里形狀有彰顯影響，乳經(jīng)濃縮后，噴霧干燥時，粉粒粗大，具有良好的分散性和沖調(diào)性，能迅速復(fù)水溶解。另外，真空濃縮熱效率高節(jié)能。由于本設(shè)計(jì)的生產(chǎn)規(guī)模大，所以選擇三效降膜蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器是利用真空系統(tǒng)降低水蒸氣的沸點(diǎn)，并將第一效水分蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽

43、作為二效的熱源，而二效產(chǎn)生的二次蒸汽又被作為三效的熱源，牛乳經(jīng)過三效的蒸發(fā)達(dá)到所需的濃度，這樣可以大大節(jié)省能源。根據(jù)本設(shè)計(jì)的規(guī)模及物料衡算結(jié)果，生產(chǎn)全脂加糖乳粉在濃縮過程中每班需要蒸發(fā)水分42492kg，所以選擇1臺蒸發(fā)能力為5000kg/h的三效降膜蒸發(fā)器。每一效的蒸發(fā)溫度分別為72、62、52。（2）嬰兒配方乳粉的濃縮設(shè)備選擇同全脂加糖乳粉一樣，選擇三效降膜蒸發(fā)器，對配料后的原料乳進(jìn)行真空濃縮，由于，配料后原料變濃，濃度達(dá)到20%左右，所以每噸原料乳蒸發(fā)掉的水分比全脂乳粉要小得多，根據(jù)物料衡算結(jié)果，生產(chǎn)嬰兒配方乳粉在濃縮過程中需要蒸發(fā)水分63774.3kg，所以選擇一臺蒸發(fā)能力為7000k

44、g/h的三效降膜蒸發(fā)器。每一效的蒸發(fā)溫度分別為72、62、52。4.1.6 干燥設(shè)備的選擇（1）全脂加糖乳粉的干燥設(shè)備選擇根據(jù)工藝要求，要將濃縮后的濃奶中剩余水分除去，制成干粉，同時又要最大程度的減少產(chǎn)品種營養(yǎng)成分的損失，并要保證產(chǎn)品具有良好的分散性和沖調(diào)性。又考慮到本設(shè)計(jì)規(guī)模較大，所以選擇噴霧式干燥設(shè)備來完成本工藝過程。該設(shè)備具有干燥速度快、物料受熱時間短、干燥溫度低，乳粉質(zhì)量好，工藝參數(shù)可調(diào)、容易控制質(zhì)量，衛(wèi)生質(zhì)量好、產(chǎn)品不易污染，產(chǎn)品呈松散狀態(tài)、不必粉碎，機(jī)械化自動化程度高等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本設(shè)計(jì)的規(guī)模及物料衡算結(jié)果，生產(chǎn)全脂加糖乳粉在干燥過程中每班需要蒸發(fā)水分9468kg，制得乳粉8008k

45、g，所以選擇1臺蒸發(fā)能力為1000kg/h的壓力式噴霧干燥設(shè)備。噴霧壓力20.024.0MPa，物料溫度7072，噴嘴孔徑1.02.0mm,進(jìn)風(fēng)溫度165175。干燥室溫度7585，排風(fēng)溫度7580。（2）嬰兒配方乳粉的干燥設(shè)備選擇同樣選擇壓力式噴霧干燥設(shè)備對嬰兒配方乳粉進(jìn)行干燥，根據(jù)本設(shè)計(jì)的規(guī)模及物料衡算結(jié)果，生產(chǎn)全脂加糖乳粉在干燥過程中每班需要蒸發(fā)水分11106.0kg、制的乳粉9500kg，所以選擇一臺蒸發(fā)能力為1500kg/h的壓力式噴霧干燥設(shè)備。噴霧壓力20.024.0MPa，物料溫度7072，噴嘴孔徑1.02.0mm,進(jìn)風(fēng)溫度155165。干燥室溫度7080，排風(fēng)溫度8085，塔內(nèi)

46、負(fù)壓196Pa。4.2 主要設(shè)備一覽表根據(jù)上述選擇以及物料衡算結(jié)果，并考慮到技術(shù)先進(jìn)可靠，經(jīng)濟(jì)合理等因素，對所有生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行選擇，詳見表4-1 （主要設(shè)備一覽表）。表4-1 主要設(shè)備一覽表序號設(shè)備名稱名稱規(guī)格及技術(shù)數(shù)據(jù)數(shù)量功率（KW）生產(chǎn)廠家備注一、收奶工段1101AB奶泵20T/h,自吸，楊程24m22.8APV中國有限公司2102AB凈乳機(jī)10T/h37.53103AC板式冷卻器13m234104AC雙聯(lián)過濾器20T/h,120目35105AD暫存罐10T42.26106AB清洗回液泵20T/h,楊程36m22.87107AC奶倉100000L33.88108AH奶泵20T/h,楊程24m82