1、食品科學與工程專業食品工廠設計課程設計說明書題目：日生產35噸乳粉的生產車間設計學生姓名 無言玫瑰 學 號 888888888 專 業 食品科學與工程 班 級 2009-A 指導教師 * 學 部 食品與環境工程學部 黑龍江東方學院食品與環境工程學部目 錄第1章 產品方案及班產量的確定- 1 -第2章 工藝流程確定及要點說明- 2 -2.1 全脂加糖乳粉的工藝流程設計及要點說明- 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說明- 3 -2.2 嬰兒配方乳粉的工藝流程設計及要點說明- 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、的工藝要點說明- 9 -第3章 物料衡算- 11 -3.1 產品的營養成分指標及標準化計算- 11 -3.1.1 全脂加糖乳粉的配方設計及標準化計算- 11 -3.1.2 嬰兒配方乳粉的配方設計- 12 -3.2 物料衡算- 13 -3.3 物料平衡表- 16 -第4章 生產車間設備選型- 17 -4.1 主要設備選型及設計- 17 -4.1.1 原料乳冷卻器的選擇- 17 -4.1.2 脂肪標準化設備的選擇- 18 -4.1.3 配料罐的選擇- 18 -4.1.4 巴氏殺菌機組的設計- 18 -4.1.5 濃縮設備的選擇- 20 -4.1.6 干燥設備的選擇- 21 -4.2主要設備一覽表-

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食品工廠設計課程設計說明書第1章 產品方案及班產量的確定本乳品車間的設計規模是日生產35噸乳粉的乳品廠設計，考慮到原料供應、市場需求等因素，計劃生產兩種產品，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，不分淡旺季。本設計暫定每周工作六天(周一至周六)，并考慮到國家法定節假日照常休息，設備檢修、突發事件等引起的停產天數，計劃全年生產300天，年產量為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，才能滿足產量要求。生產班次為兩班制，每班工作12小時，扣除清洗時間，每班有效生產時間為10小時，即：全脂加糖乳粉班產量為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、要點說明2.1 全脂加糖乳粉的工藝流程設計及要點說明2.1.1 全脂加糖乳粉的工藝流程原料乳驗收過濾及凈化（20）冷卻 4貯存4預熱55標準化預熱65均質20MPa,4MPa殺菌85/15s真空濃縮45%噴霧干燥流化床冷卻35篩粉、半成品檢驗成品檢驗包裝30成品入庫、準備出廠化糖適量乳溶解熱風165廢氣80旋風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說明2.1.2.1 原料乳的收購與運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菌，擠奶時即使特別注意衛生，仍不可保證牛乳中不含細菌。再加上牛乳中豐富的營養物質，正

6、是繁殖細菌的最好培養基。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立冷卻裝置。運輸奶的運輸是乳品生產的重要環節，在運輸過程中必須注意以下幾點：防止奶在途中溫度升高，特別要注意在夏季運輸途中往往溫度很快升高，因此運輸時間應安排在夜間或早晨。保持清潔，運輸時所用的容器或奶槽車必須保持清潔衛生，并加以嚴格殺菌，當原料乳運至工廠卸下后，就要及時清洗。防止震蕩，容器必須裝滿并蓋嚴，防止運輸過程中因震蕩而引起的脂肪分裂。縮短途中時間，按路程計算時間，盡量縮短中途停留時間，以免鮮奶變質。2.1.2.2 原料乳的驗收驗收基本規章要求：生產無公害鮮牛乳的奶牛飼養管理方式應符合(NYT5049)的要求

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

8、/（20/4）1.027GB 5413.33蛋白質（g/100g）2.8GB 5009.5脂肪（g/100g）3.1GB 5413.3雜質度（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 微生物限量項目限量CFU/g(ml)檢驗方法菌落總數2106GB 4789.22.1.2.3 過濾及凈化考慮到雜質來源、雜質顆粒大小以及所處地點的具體條件，我們把過濾主要分成以下三個階段，把雜質由大到小逐步除去。紗布過濾。主要是除去牛乳中混有的粗雜質。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，都需用紗布進行基本的過濾。但要注意紗布要嚴格消毒。管內過濾器。安裝在物料管內，利用不銹鋼絲網去除牛乳中較細雜質。通常選用的是雙聯式過濾器，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。離心式凈化機凈化。除去牛乳中及細微的雜質，如空氣中的塵埃、細胞鱗片以及牛乳中卵磷脂、上皮細胞、白血球等。本設計采用在標準化過程中使用三用離心分離機同時進行凈化。2.1.2.4 冷卻貯存經過凈化的原料乳立即冷卻到46，以抑制細菌的繁殖。乳中的微生物的數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，乳中含有抑制微生物繁殖的抗菌物質，使細菌的繁殖受到抑制。但抑菌期的長短與貯存溫度有關，如表2-2所示：表2-2抗菌期的長短與貯存溫度的關系12貯存溫度/()-100510253037抗菌期/(小時)240483624632在本設計中，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 預熱標準化（1）預熱預熱目的：降低牛乳黏度便于分離；便于將牛乳中雜質和一部分磷脂、酶及微生物分離除去；增加脂肪與乳漿的比重差，便于分離。牛乳預熱溫度達到50上下既可分離稀奶油

11、進行標準化。牛乳的離心分離是憑借牛乳分離機分離缽的高速旋轉所產生的離心力，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）標準化生產奶粉時，為了獲得具有一定化學組成的產品，使之符合國家有關規定指標，生產前必須對原料乳進行標準化。根據國家食品衛生標準規定，只要使奶粉中脂肪含量不低于26即符合標準化要求。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的比例調整到奶粉所要求的比例，就能生產出合格的奶粉。這種調整原料乳中脂肪與無脂干物質的比例使之符合奶粉指標要求的過程，稱為原料乳的標準化。全脂加糖奶粉的標準化主要是對

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

13、入標準化乳中。2.1.2.6 預熱均質均質前需要對乳進行預熱，溫度過高均質形成的黏化現象就少，溫度過低均質產生的黏化現象較多，一般在6070為佳，本工藝采用65。均質可以使標準化時混合原料乳，如添加稀奶油或脫脂乳及蔗糖形成一個均勻的分散系。均質采用二級均質法，即第一級均質采用較高的壓力（20MPa），目的是目的是通過對脂肪球進行機械處理，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，將牛乳進行均質化處理以后，生產的乳粉品質具有較大穩定性，經均質的濃縮乳在干燥時，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核桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、李斯特菌等病原菌，及進入乳中潛在的病原菌、腐敗菌，以保證乳粉的安全和質量，提高成品的貯藏性，抑制酶的活性，以免成品產生脂肪水解，酶促褐變等不良現象，同時可保證沸點進料，使濃縮過程穩定進行，提高蒸發速度。由于本車間的生產規模大，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，進行濃縮。一般認為，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定蛋白質變性，從而降低了產品溶解度，此外當牛乳在被加熱到100以上時，容易發生褐變，這將會嚴重影響牛乳成分，也會使產品顏色加深。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含量提高。為了減少牛乳中營養成分的損失，現均使用真空濃縮的方式，由于牛乳處于密閉狀態，避免了外界污染，可保證乳粉的衛生量。真空濃縮的原理：在821kPa減壓狀態下，采用間接蒸汽加熱方式，對牛乳進行加熱，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，從而牛乳中干物質含量由12%提高到50%，達到濃縮的目的。原料在干燥之前，先經真空

16、濃縮除去70%80%的水分，可節省加熱蒸汽和動力消耗，相應的提高了干燥設備的能力，降低成本，同時濃縮也可以提高乳粉的質量。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量，特別是溶解度。濃縮乳的質量要求達到濃度與溫度穩定，粘稠度一致，具有良好的流動性，無蛋白質變性沉淀現象，總菌數指標符合衛生標準。一般要求原料乳濃縮至原體積的1/4，乳干物質達到45%左右，濃縮后的乳溫一般為4750，這時的濃乳濃度應為波美1416，比重為1.0891.100。乳粉的濃縮設備要選用蒸發速度快，連續出料、節能降耗的蒸發器。現在常用的蒸發器為雙效降膜式、多效降膜式（二效、四效、五效、七效）等蒸發器，有列管

17、式、板式、離心式、刮板式蒸發器等。本工藝采用三效降膜式蒸發器，蒸發溫度為一效蒸發溫度6872；二效蒸發溫度為5762;三效蒸發溫度為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，經過貯存、運輸、泵送以后，一般氣體含量在10以上，而且絕大多數為非結合的分散氣體，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品的感官效果。濃縮結束，濃縮乳應進行過濾，一般采用雙聯過濾器。2.1.2.9 干燥噴霧干燥的目的是為了除去液態乳中的水分，使產品形成固態。防止成品腐爛變質，實現較長時間貯存，減少體積和重量，便于運輸

18、，擴大供應范圍。還可以在干燥同時改變食品的風味或者形狀等。濃縮后的乳打入保溫罐內，立即進行干燥。干燥直接影響乳粉的溶解度、水分、雜質度、色澤和風味等，是乳粉生產中的最重要的工序之一。濃縮后的乳打入保溫罐內，立即進行干燥。干燥直接影響乳粉的溶解度、水分、雜質度、色澤和風味等，是乳粉生產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：進風空氣過濾加熱噴霧干燥濃縮乳出粉氣粉分離排風圖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，進風溫度165175，干燥室溫度7585，排風溫度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的乳粉溫度較高，粉溫可達60，要求迅速連續地卸出及時冷卻，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，而嚴重影響乳粉的質量，在保藏中容易引起脂肪氧化變質，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節。乳品工業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。先進的生產工藝，是將出粉、冷卻、篩粉、輸粉、貯粉和稱量包裝等工序聯接成連續化的生產線。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

20、。2.1.2.10 篩粉與晾粉乳粉過篩的目的是將粗粉和細粉（布袋濾粉器或旋風分離器內的粉）混合，并除去乳粉團塊、粉渣，也使乳粉均勻、松散、便于晾粉冷卻。采用機械振動篩，網眼4060目。晾粉過程中，不但使乳粉的溫度降低，同時乳粉表現密度可提高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。其中部分微粒可在流化床上予以分離，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行檢驗，具體檢驗方法見2.1.2.14。2.1.2.12 包裝當乳粉貯放時間達到要求后，開始包裝。目的在于防止污染和

21、氧化，使成品能保持較久，便于運輸與攜帶。這是乳粉生產的最后一道工序，包裝質量直接影響到乳粉的保藏性及商品外觀。采用充氮包裝，包裝要求稱量準確、排氣徹底、封口嚴密、裝箱整齊、打包牢固。每天在工作之前，包裝室必須經紫外線照射30min滅菌后方可使用。包裝室配置空調設施，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，經過消毒；穿戴要整齊；雙手洗凈消毒后進人操作。包裝材質為塑料鋁箔復合袋。規格400g。2.1.2.13 裝箱入庫裝箱入庫工序包括產品裝入外箱、裝上運輸車送至倉庫等。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。2.1.2.14 檢驗合格出廠成品由檢驗員根據GB 196442010要求進行檢驗，對產品進行有關感官、理化、污染物限量（GB 2762）、真菌毒素限量（GB 2761）、微生物限量進行檢測。檢驗合格方可出廠。此外，需要建立在線檢測技術，在線檢測有利于企業質量檢驗人員對產品質量進行跟蹤,并及時調整。檢驗方法包括化學法、物理法和微生物的快速檢測，這就要求企業及科研人員較好的掌握乳制品在線檢測技術及設備的開發。2.1.2.15 CIP清洗牛乳加工操作結束后，應及時對設備進行清洗。清洗方法根據不同設備的特性而有所不同。如收奶和貯奶系統可

23、用清水清洗；分離機及殺菌設備先用清水沖洗，繼用堿液循環清洗，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。每次開工生產前，還需要清水按加工程序進行沖洗與設備殺菌，然后由牛乳頂走清水，投入正常生產。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計及要點說明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說明嬰兒配方乳粉的預

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左右經過預處理的原料乳在高速攪拌缸內溶解乳清粉、糖等配料，以及維生素和微量元素，然后在與預處理的原料乳攪拌混勻；（2）混合后的物料預熱到65，在線加入脂肪部分；然后進行均質，均質壓力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）噴霧干燥進風溫度為155165，排風溫度為8085，塔內負壓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，規格1000g。 原料乳驗收過濾

25、及凈化（20）冷卻、貯存（4）預熱45混合均質均質65，20MPa，4MPa殺菌85/15s真空濃縮45%噴霧干燥冷卻35篩粉及半成品檢驗成品檢驗包裝30成品入庫熱風（165）脂肪成分乳清、乳糖、營養素適量溶解廢風（80）旋風分離器廢氣排空原料乳熱不穩定維生素圖2-3嬰兒配方乳粉的工藝流程第3章 物料衡算3.1 產品的營養成分指標及標準化計算3.1.1 全脂加糖乳粉的配方設計及標準化計算3.1.1.1 全脂加糖乳粉的配方設計根據國家食品安全標準乳粉（GB 19644-2010）中對理化指標（如表3-1所示）的要求，并結合當地原料乳質量及實際情況，設計本全脂加糖奶粉營養成分指標，詳見表3-2。表

26、3-1 乳粉理化指標項目指標檢驗方法乳粉調制乳粉蛋白質/（%）非脂乳固體a的34%2GB 5009.5脂肪b/（%）26.0-GB 5413.34復原乳酸度/（T）牛乳18-GB 5413.34羊乳714-雜質度/（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 全脂加糖乳粉營養成分指標表項目每100g含量蛋白質（%）24.48脂肪（%）26.00蔗糖（%）10.0011.00水分（%）2.003.1.1.2 全脂加糖乳粉的標準化計算根據原料乳指標要求及全脂加糖乳粉的營養成分指標要求，對全脂加糖乳粉

27、的脂肪和蔗糖進行標準化計算：（1）基礎數據：原料乳（M）1000kg、脂肪含量（F2）為3.5%、無脂干物質（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）計算過程求R1、R2由于R2R1時，要從原料乳中分離一定質量的稀奶油。脫脂乳中無脂干物質（SNF3）稀奶油中無脂干物質（SNF4）分離稀奶油量（C）乳粉中蔗糖與乳干物質之比（E）標準化乳中乳干物質含量（Ts）標準化乳中蔗糖的配比率（Q） (即100kg標準乳中需加蔗糖1.34kg)總加糖量（G）根據標準化計算可知，

28、1000kg原料乳可以制得含糖標準化乳1012.8kg,其總干物質含量為12.95%。3.1.2 嬰兒配方乳粉的配方設計根據國家食品安全標準嬰兒配方食品（GB 10765-2010）中對蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素及礦物質的要求，并結合當地原料乳質量及本企業實際情況，設計本嬰兒配方乳粉營養指標，詳見表3-3。表3-3 嬰兒配方乳粉營養成分指標表營養成分每100g含量營養成分每100g含量營養成分每100g含量水分/（g）2.5維生素B2/（g）550.0銅/（g）380蛋白質/（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根據上述營養指標及國標對食品添加劑和營養強化劑添加要求，設計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混合物每噸投料/(kg)3260382565664590.26415.986注：牛乳要符合生乳收購標準，即：蛋白質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 物料衡算根據物料守衡定律，以產品配方和工藝流程為基礎，選擇班產量（全脂加糖乳粉班產量為8噸/班，嬰兒配方乳粉為9.5噸/班）為計算基準，進行物料衡算，計算過程略，計算結果見物料平衡圖，即：圖3-1、圖3-2。原料乳驗收（60345kg）凈乳（60345kg）0.1%損失（60kg）冷卻、貯存（60285kg）預熱、脂肪標準化（60285kg）1.69%稀奶油（1019kg）蔗糖標準化（59266kg）白砂糖（794kg）+1.34%預熱均

32、質殺菌（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：運輸包裝采用瓦楞紙箱，每箱10袋。原料乳驗收（31109.5kg）凈化（31109.5kg）0.1%損失（31.1kg）冷卻、貯存（31078.4kg）混合均質（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（151.87kg）棕櫚油（532kg）三脫油（532kg）奶 油（608kg）預熱均質殺菌（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：運輸包裝采用瓦楞紙箱，每箱10罐。 3.3 物料平衡表根據每個產品的物料衡算結果，產品方案及全年生產安排的

34、要求，計算原輔料及包裝材料的消耗情況，結果見表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礦物質混合物15.986kg303.74kg91.12t包材鋁塑復合膜

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 生產車間設備選型4.1 主要設備選型及設計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，兩個產品的全處理設備放在一起選擇。根據工藝要求，要將原料乳從20冷卻到4，本設計選擇板式熱交換器進行原料乳的冷卻，冷卻介質為冰鹽水（-5），流量為原料乳的二倍，根據物料衡算結果可知，每班需要冷卻原料乳91.45噸（生產全脂加糖乳粉的原料乳需要量為60345kg/班，生產嬰兒配方粉的原料乳需求量為31109.5kg/班），為保證生產的

36、連續性，選擇兩臺生產能力為10噸/h的板式熱交換器。設計參數：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：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。現設計換熱器的換熱面積（F），板片數量（Z），流程（i）及組合方式。計算鹽水出口（終了）溫度t4確定平均換熱溫差tm注：因為，故用算術平均值。確定傳熱量Q

37、計算換熱板的組合流道數m取m=15，修正牛乳流速確定傳熱面積F、板數Z、流程i及組合方式 (取傳熱系數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 脂肪標準化設備的選擇脂肪標準化設備選用碟片式分離機，在線控制稀奶油的含脂率和稀奶油的分出量，以達到脂肪標準化的目的。根據物料衡算結果可知，每班有105.72噸原料乳（生產全脂加糖乳粉需要標準化的原料乳為59266kg/班，生產嬰兒配方粉配料后需要凈乳的原料乳為46451.8kg/班）需要進行標準化或凈乳，

38、為了保證生產的連續性，選擇2臺生產能力為10噸/h的碟片分離機。4.1.3 配料罐的選擇配料罐只要功能是將糖漿與標準化乳進行混合。根據物料衡算記過可知，每班需要混合106.51噸原料（生產全脂加糖乳粉需要混合的物料為60060kg/班，生產嬰兒配方乳粉需要混合的物料為46451.8kg/班），為了保證生產的連續性，選擇2個10噸的配料罐。4.1.4 巴氏殺菌機組的設計根據工藝要求和物料衡算結果（每班需要殺菌的原料乳為106.51噸），選擇2臺生產能力為10噸/h的巴氏殺菌機組。該巴氏殺菌機共4段，即：第一預熱段、第二預熱段、殺菌段、冷卻段。設計參數：牛乳流量G=10000kg/h，牛乳的起始溫

39、度t1=9，牛奶經第一預熱段（第二余熱回收段）后的溫度t2=55,牛乳經第二預熱段（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：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。現設計換熱器的換熱面積（F），板片數量（

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

41、取m=15，修正牛乳流速選取傳熱系數K預熱段：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Z、流程i及組合形式根據公式、計算各段的傳熱面積F、板數Z、流程i及組合形式，結果如下：a.第一預熱段（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組的配置如下：+4.1.5 濃縮設備的選擇（1）全脂加糖乳粉的濃縮設備選擇根據加工工藝要求，需要將標準乳中70%左右的水除掉，同時又保證產品中的營養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，乳經濃縮后，噴霧干燥時，粉粒粗大，具有良好的分散性和沖調性，能迅速復水溶解。另外，真空濃縮熱效率高節能。由于本設計的生產規模大，所以選擇三效降膜蒸發器，該蒸發器是利用真空系統降低水蒸氣的沸點，并將第一效水分蒸發產生的蒸汽

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

44、g/h的三效降膜蒸發器。每一效的蒸發溫度分別為72、62、52。4.1.6 干燥設備的選擇（1）全脂加糖乳粉的干燥設備選擇根據工藝要求，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品種營養成分的損失，并要保證產品具有良好的分散性和沖調性。又考慮到本設計規模較大，所以選擇噴霧式干燥設備來完成本工藝過程。該設備具有干燥速度快、物料受熱時間短、干燥溫度低，乳粉質量好，工藝參數可調、容易控制質量，衛生質量好、產品不易污染，產品呈松散狀態、不必粉碎，機械化自動化程度高等優點。根據本設計的規模及物料衡算結果，生產全脂加糖乳粉在干燥過程中每班需要蒸發水分9468kg，制得乳粉8008k

45、g，所以選擇1臺蒸發能力為1000kg/h的壓力式噴霧干燥設備。噴霧壓力20.024.0MPa，物料溫度7072，噴嘴孔徑1.02.0mm,進風溫度165175。干燥室溫度7585，排風溫度7580。（2）嬰兒配方乳粉的干燥設備選擇同樣選擇壓力式噴霧干燥設備對嬰兒配方乳粉進行干燥，根據本設計的規模及物料衡算結果，生產全脂加糖乳粉在干燥過程中每班需要蒸發水分11106.0kg、制的乳粉9500kg，所以選擇一臺蒸發能力為1500kg/h的壓力式噴霧干燥設備。噴霧壓力20.024.0MPa，物料溫度7072，噴嘴孔徑1.02.0mm,進風溫度155165。干燥室溫度7080，排風溫度8085，塔內

46、負壓196Pa。4.2 主要設備一覽表根據上述選擇以及物料衡算結果，并考慮到技術先進可靠，經濟合理等因素，對所有生產設備進行選擇，詳見表4-1 （主要設備一覽表）。表4-1 主要設備一覽表序號設備名稱名稱規格及技術數據數量功率（KW）生產廠家備注一、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10T/h37.53103AC板式冷卻器13m234104AC雙聯過濾器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