食品工藝學課程設計光

1、課程工藝設計報告書設計題目：2000T/Y乳粉車間工藝流程設計 2013年6月1721日目錄年產(chǎn)2000噸乳粉的工廠設計2前言21.產(chǎn)品名稱22.產(chǎn)品介紹23.產(chǎn)品市場分析3國內(nèi)乳粉工業(yè)現(xiàn)狀3乳粉工業(yè)發(fā)展趨勢44.原料來源及選址45.物料衡算5工藝流程5主要技術56.產(chǎn)品銷售67.產(chǎn)品方案確定68.物料衡算79.物料平衡圖（每班）810.設備選型8室外貯乳罐8室內(nèi)貯乳罐9均質(zhì)機10殺菌設備10濃縮設備11噴霧干燥設備11篩分機12包裝設備12CIP清洗設備1211. 工廠輔助生產(chǎn)設施的設計1312. 工廠設計13選址13總平面布置14車間工藝布置15年產(chǎn)2000噸乳粉的工廠設計前言 乳中各種營

2、養(yǎng)素齊全且配合合理，并含多種生物活性物質(zhì)，是人體成長不可缺的高營養(yǎng)食物。發(fā)展乳品事業(yè)，是關乎國計民生的大事。目前隨著人民生活水平的提高，隨著大眾對營養(yǎng)食品需求日益增長，市場競爭也日趨激烈。尤其是隨著新技術的應用，成功地解決了乳制品的營養(yǎng)和保鮮問題，加之新包裝材料及技術的應用和靈活多樣的促銷方式，使消費者愿意接受具有豐富營養(yǎng)，口感良好并且價格合理的乳制品品牌。乳制品市場的競爭也開始日趨激烈。為了在未來的乳品市場中取得一席之地，我們從滅菌乳、攪拌型酸乳、乳酸菌飲料、乳粉等眾多乳制品中最終選取UHT滅菌乳為主要產(chǎn)品因其具有工藝成熟、易于貯藏運輸、營養(yǎng)損失少等優(yōu)勢。1.產(chǎn)品名稱全脂乳粉2.產(chǎn)品介紹全脂

3、乳粉，新鮮牛乳標準化后，經(jīng)殺菌、濃縮、干燥等工藝而制得的符合一定質(zhì)量標準的粉末狀產(chǎn)品，乳粉能較好的保存鮮乳的特性及營養(yǎng)成分由于生產(chǎn)中除去了乳中幾乎全部的水分，微生物不能生長繁殖，因此大大延長了產(chǎn)品的貨架期，而且極大減輕了產(chǎn)品的體積和重量，便于運輸。全脂乳粉的化學組成：水分2.00%、脂肪30.60%、蛋白質(zhì)26.20%、乳糖35.50%、灰分5.70%。3.產(chǎn)品市場分析乳與乳制品是最接近完美的食品，在人類食品中占有特殊的地位，它對人類健康和爭強身體素質(zhì)的重要價值逐漸被國民所重視。隨著國民經(jīng)濟的增長，其地位日益提高，乳業(yè)與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整，增加農(nóng)民收入，改善人們膳食結構和營養(yǎng)水平密切相關。乳業(yè)整

4、體水平是衡量一個國家畜牧業(yè)發(fā)展程度的重要標志。國內(nèi)乳粉工業(yè)現(xiàn)狀在乳制品中，奶粉類產(chǎn)品為39.08萬噸，占總產(chǎn)69.2%，其中全脂奶粉約為8。2萬噸，占21%，加糖奶粉約為17萬噸，占43%；脫脂奶粉約為0.8萬噸，占0.2%；嬰兒配方奶粉約為6.3萬噸，占16%；其它奶粉約7萬噸，占18%。 就目前已有的技術和設備，已使加工的乳粉在很大程度上保持了牛乳的風味、色澤和營養(yǎng)價值，并具有良好的速溶性?，F(xiàn)在，乳粉的生產(chǎn)除最大限度的保存牛乳的營養(yǎng)成分和速溶性外，更注重對牛乳營養(yǎng)成分的調(diào)整，使其更符合不同生理狀況人群的營養(yǎng)需要，生產(chǎn)出母乳化嬰兒乳粉、強化乳粉等新品種。另外，牛乳的濃縮干燥單元操作是乳品工業(yè)

5、中消耗熱源最多的工程。在能源日益匱乏的今天，研究濃縮、噴霧干燥過程中的節(jié)能技術也有著長遠意義。我國的乳品消費現(xiàn)狀是：（1） 城鎮(zhèn)是中國乳品的主要消費市場。（2） 廣大農(nóng)村居民乳品年人均消費量很少，但隨著國民經(jīng)濟增長，人民收入的提高，其消費市場也在逐步擴大。（3） 城鄉(xiāng)居民消費差距大。 分析表明，乳制品消費市場主要在城市，同時農(nóng)村也還有很大開發(fā)潛力，人們對乳制品有一定的市場需求，乳制品中乳粉則更易被人們所接受。從大環(huán)境上看，預計在未來三年，中國的城市化速度進一步加強，到2013年，中國的城市人口可能超過農(nóng)村人口，成為真正的以城市消費帶動全國消費的國家。再加上城鄉(xiāng)人口可支配收入的不斷增加以及三農(nóng)政

6、策的進一步落實和西部大開發(fā)進入攻堅階段，在客觀環(huán)境上，給中國乳業(yè)的發(fā)展提供了更加良好的平臺。乳粉工業(yè)發(fā)展趨勢從市場走勢上看，預計在未來三年，中國的嬰幼兒奶粉的市場規(guī)模將超過日本，成為世界嬰幼兒奶粉消費的第二大國。這就意味著，一個龐大的市場正在開懷迎接更多的企業(yè)來投資奶粉。從近年中國奶粉的發(fā)展總體情況看，中國奶粉行業(yè)發(fā)展迅速。但是同時，相對于整個奶粉市場而言，中國的奶粉行業(yè)發(fā)展仍然是落后于世界奶粉強國，品牌缺乏，市場長期為國外品牌占據(jù)；行業(yè)競爭混亂；產(chǎn)品質(zhì)量不過關，大大降低國產(chǎn)奶粉的信譽等等，這些問題的解決不僅需要加快奶粉技術研發(fā)，更需要加強行業(yè)結構調(diào)整和企業(yè)之間的相互合作。相信，中國的奶粉市場

7、有著巨大的發(fā)展空間。 雖說，之前的乳品界的三聚氰胺事件，對整個行業(yè)是一個沉重的打擊，但近幾年隨著該行業(yè)產(chǎn)品逐步規(guī)范化，國家管理力度加大，人們對乳制品也重新接受，對其營養(yǎng)價值也持肯定態(tài)度。再說，此事件之后，嬰幼兒家長對奶粉的消費觀念發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變，從原來的“性價兼顧”的觀念轉(zhuǎn)向“只在乎品質(zhì)，不在乎價格”，這給高端嬰兒奶粉的發(fā)展提供了機會。同時，經(jīng)濟發(fā)展、個人收入以及社會保障等諸多因素也使得人們對嬰幼兒產(chǎn)品的消費能力越來越加強。 因此在未來，高端奶粉仍然是焦點品類，“洋品牌”與“本土品牌”之間的較量、“洋品牌”與“洋代工”之間的PK將會愈演愈烈。而且，奶粉市場的競爭，不會像酸奶那樣，玩弄那么多概

8、念、價格或渠道的滲透，而是真正的功能強化和情感滲透的競爭。如果說，酸奶的未來競爭仍然停留在渠道驅(qū)動，那么奶粉將徹底進入消費者驅(qū)動，體驗營銷將在奶粉領域大發(fā)神威?？傮w來說，乳制品業(yè)是21世紀的朝陽產(chǎn)業(yè)，全脂乳粉有很大的發(fā)展空間。4.原料來源及選址 乳牛產(chǎn)奶具有一定的季節(jié)性，在每年的不同時期產(chǎn)奶量有所不同。為了避免因產(chǎn)奶量波動而給生產(chǎn)帶來不利影響，就需要合適的建廠地?？紤]原料來源，工廠不宜建在經(jīng)濟高速發(fā)展的南方。而連云港地廣人稀，適宜建廠。同時，交通便利，且有原料直接來源。再者，連云港處于中部地區(qū)，本地原料不足時，從其他地區(qū)補充原料便利，產(chǎn)品銷售輻射地域廣。且該市正處于發(fā)展階段，已得到政府支持。5

9、.物料衡算工藝流程： 原料驗收 過濾凈化 冷卻 貯乳 標準化 預熱殺菌 濃縮 噴霧干燥 冷卻 篩分 包裝 裝箱 檢驗 產(chǎn)品入庫主要技術 (1)原料乳驗收和預處理：原料乳必須新鮮，不能混有異常乳，比重應為1.0281.032(20)，酸度不超過20°T，含脂率不低于3.1%，乳固體不低于11.5%。雜菌數(shù)不超過20萬個/毫升。合格牛奶要進行過濾和凈化等處理。 (2)標準化：必須是標準化乳中的脂肪含量與非脂乳固體之比等于產(chǎn)品中的脂肪含量與非脂乳固體之比，使其符合產(chǎn)品要求，保持產(chǎn)品的一致性。 (3)預熱殺菌：目的是殺死乳中微生物和破壞酶的活性。一般采用高溫短時間殺菌法，或超高溫瞬時間殺菌法

10、。若使用片式或管式殺菌器，通常采用的殺菌條件為8085、保持30秒鐘，或95，保持24秒鐘。若用超高溫瞬時殺菌裝置，則為120150，保持12秒鐘。 (4)濃縮：原料乳經(jīng)殺菌后，應立即進行真空濃縮。濃縮至原料乳體積的1/4左右，乳固體含量為4050%。濃縮后的乳溫一般均為4750，這時濃縮乳的濃度應為1416°é，濃縮設備采用雙效真空蒸發(fā)器。 (5)噴霧干燥：先將過濾的空氣由鼓風機吸進，通過空氣加熱器加熱至130160后，送入噴霧干燥室。同時將過濾的濃縮乳由高壓泵送至噴霧器或由奶泵送至離心噴霧轉(zhuǎn)盤，噴成1020微米的乳滴與熱空氣充分地接觸，進行強烈的熱交換和質(zhì)交換，迅速地排

11、除水分，在瞬間完成蒸發(fā)，干燥。隨之沉降于干燥室底部，通過出粉機構不斷地卸出，及時冷卻。最后進行篩粉和包裝。 (6)出粉、冷卻：噴霧干燥室內(nèi)的乳粉要求迅速連續(xù)地卸出及時冷卻，以免受熱過久，降低制品質(zhì)量。乳品工業(yè)常用的出粉機械有螺旋輸送器、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。 (7)稱量與包裝：乳粉冷卻后應立即用馬口鐵罐、玻璃罐或塑料袋進行包裝。根據(jù)保存期和用途的不同要求，可分為小罐密封包裝、塑料袋包裝

12、和大包裝。需要長期保存的乳粉，最好采用500克馬口鐵罐抽真空充氮密封包裝，保藏期可達35年。如果短期內(nèi)銷售，則多采用聚乙烯塑料袋包裝，每袋500克或250克，用高頻電熱器焊接封口。小包裝稱量要求精確、迅速，一般采用容量式或重量式自動稱量裝罐機。大包裝的乳粉一般供應特別需要者，也分為罐裝和袋裝。每罐重12.5千克；每袋重12.5千克或25千克。6.產(chǎn)品銷售 銷售環(huán)節(jié)是企業(yè)整個生產(chǎn)銷售鏈的終端，產(chǎn)品銷售市場決定著企業(yè)的生存。乳粉的用途廣泛：（1） 直接銷售作為人們的日常飲用品；（2） 牛乳的復原；（3） 制作面包時加入面團中，以增加面包的體積和持水力，還可以延長面包的貨架壽命；（4） 加入糕點中，

13、增加松脆感；（5） 制作面包和糕點時作為雞蛋的替代品；（6） 巧克力工業(yè)中作為牛奶巧克力配料；（7） 冰淇淋配料等。7.產(chǎn)品方案確定 乳粉年產(chǎn)量為2000t 由于產(chǎn)品本身特點，全年生產(chǎn)沒有明顯淡旺季之分，則每年以250天計，其余為節(jié)假日和設備檢修日，每天以2班制計。=G2 其中，K 設備不均勻系數(shù)，取0.7 年產(chǎn)2000噸全脂乳粉工廠產(chǎn)品方案產(chǎn)品名稱年產(chǎn)量 噸班產(chǎn)量 噸1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月全脂乳粉 2000 5.78.物料衡算成品：2000t乳粉 每班產(chǎn)品：5.7t按班產(chǎn)量進行物料衡算 （1）在噴霧干燥過程中，設干燥前濃縮奶的含水量為W1 = 55% ，干燥后

14、乳粉中含水量W2 = 2%，則 進入干燥塔前物料為： 干燥塔內(nèi)水分蒸發(fā)量為： （2）再濃縮過程中，濃縮后的弄奶量為12.4t，濃縮過程中除去75%的水分,則濃縮前的乳液量為： 濃縮過程中蒸發(fā)掉的水量為： （3）殺菌過程中無物料損失 （4）標準化，原料乳中，脂肪含量為4%，而在全脂乳粉成品中脂肪含量一般為25%，則標準化后的乳液中脂肪含量為（5.7×25%）/49.6 = 2.9%，則在標準化過程中需加入脫脂乳，脫脂乳的脂肪含量一般為1%，原料奶用量可用交叉法計算。如圖： A D C B EA、 B、C分別代表原料中脂肪含量，脫脂乳中脂肪含量，標準化后的脂肪含量。 4.0 1.9 2.

15、9 1.9 + 1.1 = 3.0 1.0 1.1 原料乳用量為：49.6×1.93.031.4t 脫脂乳用量為：49.6×1.13.018.2t 所以，每班生產(chǎn)所需原料乳為31.4t9.物料平衡圖（每班） 原料乳驗收、預處理31.4噸 冷卻、貯乳31.4噸 標準化49.6噸 脫脂乳18.2噸 濃縮乳12.4噸 脫去水分37.2噸 噴霧干燥5.7噸 蒸發(fā)水量6.7噸 每班乳粉5.7噸10. 設備選型室外貯乳罐通常上、下午兩次收奶，第一次連續(xù)工作四個小時，占全天收奶量的60%，即收奶37.68噸。第二次工作三個小時，占全天收奶量的40%，即收奶25.12噸。所以收奶設備選型應

16、以第一次為準。 其中查得原料乳的密度為1.030kg/L則： 收奶設備需要的小時處理能力為： 由于奶量較多，采用三個貯乳罐用于生產(chǎn)，在配備一個備用。選用石家莊科泰機械制造有限公司的產(chǎn)品： 名稱 型號 容量（L） 外形尺寸 保溫性能（溫度）直冷式貯奶罐 SYZL-5A 5000 4200×2050×2200 16h室內(nèi)貯乳罐 由于經(jīng)過預處理后的液態(tài)乳在貯乳罐中進行標準化，標準化后的乳液量為49.6噸/班，則調(diào)配罐的處理能力為： 選用石家莊科泰機械制造有限公司的產(chǎn)品： 名稱 型號 容量（L） 外形尺寸 保溫性能（溫度）直冷式貯奶罐 SYZL-5A 5000 4200×

17、2050×2200 16h乳泵 乳液輸送過程中需要乳泵，則選用上海天田泵業(yè)制造有限公司： 名稱 型號 品牌 流量 離心乳泵 SP GP 中航技TNT 3.0 m3/h均質(zhì)機 標準化后的乳液需要均質(zhì)，均質(zhì)能力為： 選用廊坊通用機械制造有限公司的產(chǎn)品： 名稱 型號 容量（L） 外形尺寸 額定壓力Mpa 均質(zhì)機 JJ-8/40 8000 2034*1417*2246 35殺菌設備 采用板式殺菌設備，牛乳進料溫度為55，過熱水進水溫度為130，出料溫度為90，殺菌溫度為85，每班殺菌奶量為49.6t/班，即6.2噸/小時，查手冊取板式換熱器K為4000W/（m²·h

18、83;K），C乳=3.874kJ/(kg·K),采用逆流 其中，A 換熱器所需要的換熱面積 V 物料流量，L/h 物料密度 Cp 物料的比熱 t1 物料的溫度變化值 tm 平均溫度變化值 K 熱傳導系數(shù)(W/m2·k) 換熱器總面積為： 選擇天津太平洋機電及設備有限公司的產(chǎn)品： 名稱 型號 板型 換熱面積 外形尺寸 板式殺菌設備 BR3 H 4 700×164×439濃縮設備濃縮前乳量為6.2 t/h，濃縮蒸發(fā)量味4.65 t/h，即4650/h。根據(jù)物料處理量和水分蒸發(fā)量，采用雙效降膜式蒸發(fā)器。選擇奧森機械有限公司的產(chǎn)品： 名稱 型號 水分蒸發(fā)量 蒸汽

19、消耗量 蒸發(fā)溫度 雙效降膜式蒸發(fā)器 AJZ-6.0 6000/h 16800/h 76 噴霧干燥設備 噴霧干燥塔的計算 干燥量為1550/h，濃奶含水量為55%，奶粉含水量量為2%，噴霧壓力為147×N/，干燥溫度為150，蒸發(fā)水量為840/h。 干燥塔直徑的計算 首先計算容積干燥強度 AV = 0.03T1 1= 0.03×150 1 = 3.5（/m2·h） 干燥塔高度與干燥塔徑的關系為：H = （1.11.2）D 故塔高： 選擇常州市范強干燥設備有限公司的產(chǎn)品： 名稱 型號 水分蒸發(fā)量 加熱方式 塔身直徑 噴霧干燥塔 YPLI2000 2000/h 氣電加熱

20、補償或燃油 8000 篩分機 經(jīng)過噴霧干燥并晾粉冷卻后需要經(jīng)過篩分后在包裝。則選用新鄉(xiāng)市高服篩分機械有限公司的產(chǎn)品： 名稱 型號 物料粒度 振幅 尺寸（） 篩分機 JC-1020 0.07410 34.5 1000×2500包裝設備 每班的工作產(chǎn)量為5.7噸/班乳粉，按每袋250克計，則包裝速率為2850袋/小時，即48袋/分鐘。采用聚乙烯塑料袋包裝材料。選擇上海精朝機械有限公司的產(chǎn)品： 名稱 型號 包裝效率(bags/h) 重量（） 機械尺寸（） 包裝機 YCIV-2420 3080 300 900×680×1650CIP清洗設備 乳制品廠的設備需要CIP清洗設

21、備系統(tǒng)進行清洗。選擇武漢吳特流體設備有限公司的產(chǎn)品： 名稱 型號 酸罐（L） 堿罐（L） CIP泵 泵功率 CIP清洗機 CIP-1 1000 1000 10T/H 2.2kw系統(tǒng)可單獨進行酸洗、堿洗、熱水沖洗等工序，也可根據(jù)需要編制特定的清洗程序進行全自動的清洗；不僅能有效的將設備清洗干凈，而且還能控制微生物生長；同時可根據(jù)客戶要求配置半自動、和全自動控制系統(tǒng)。濃酸、濃堿液在埋地式濃酸、濃堿缸中進行；罐內(nèi)液位自動控制并有溢流保護系統(tǒng)；獨特的出料口結構可以防止清洗液析出結晶堵塞管路。與手動清洗相比，大大縮減了清洗時間，提高了工作效率；清洗劑和水的使用將更加科學合理；同時蒸汽耗量也相對較小，可以

22、達到合理利用能源的目的；因此有效的降低了清洗成本。11. 工廠輔助生產(chǎn)設施的設計 本廠除生產(chǎn)車間以外的其他部門設施，為輔助設施。本設計的輔助設施可分為三類： （1）生產(chǎn)性輔助設施：主要包括：原材料的接受和暫存；原料，半成品和成品的檢驗；產(chǎn)品、工藝條件的研究和新產(chǎn)品的試制；機械設備和電氣儀器的維修；車間內(nèi)外和廠內(nèi)外的運輸；原輔材料及包裝材料的貯存；成品的包裝和貯存等。 （2）動力性輔助設施：主要包括：給排水、鍋爐房、供電和儀表自控、通風、制冷機、廢水處理等。 （3）生活性輔助設施：主要包括：辦公樓、食堂、更衣室、廁所、浴室、綠化園地等。12. 工廠設計選址乳牛產(chǎn)奶具有一定的季節(jié)性，在每年的不同時

23、期產(chǎn)奶量有所不同。為了避免因產(chǎn)奶量波動而給生產(chǎn)帶來不利影響，就需要合適的建廠地?？紤]原料來源，工廠不宜建在經(jīng)濟高速發(fā)展的南方?？偲矫娌贾?（1）全廠總長114m，寬為75m,總面積為8550，生產(chǎn)車間長48m，寬30 m。 （2）全廠分為生產(chǎn)區(qū)、辦公區(qū)、生活區(qū)，建有生產(chǎn)車間、停車場、辦公樓、研發(fā)樓、傳達室、配電房、宿舍等，物流和人流分開。各建筑區(qū)之間有綠化帶分開，安排比較合理。 （3）根據(jù)規(guī)定：乳品廠的建筑系數(shù)不低于25%-35%，廠區(qū)利用系數(shù)不低于45%-65，綠地率不低于20。且廠區(qū)利用系數(shù) =（3364/8550）×100 = 40 綠地率 =（782/8550）×100 = 9.1 （4）廠區(qū)道路應采用便于清洗的混凝土、瀝青及其他硬質(zhì)材料鋪設，防止積水及塵土飛揚。本廠道路是采用的水泥地面，主干道路面寬為18m，次干道路面寬12m。設計全廠平面布置如下：（長×寬/m）序號名稱長×寬/m面積m21廠區(qū)114×758550