年产量3400吨乳粉厂设计Word下载.doc

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1.4国内乳粉工业现状 4

2.工艺流程的确定与分析 4

2.1工艺流程图 4

2.2生产工艺说明 5

2.3产品方案确定 8

3.工艺计算及设备选型 8

3.1工艺计算 8

3.2设备选型 12

3.3主要设备选型列表 17

4.小结 17

1.前言

1.1设计目的

培养学生综合运用所学基础理论和专业知识的能力、分析和解决食品工厂工艺设计中一般工程技术问题的能力；

提高学生的绘图能力和计算机应用能力；

增强和拓展学生的专业技能；

通过课程工艺设计，深化学生对设计思想、设计方法、设计规范的理解，培养学生良好的学习方法，为毕业设计打下坚实的基础。

1.2设计要求

1.按时有序地完成各项设计内容；

2.独立完成设计任务，不弄虚作假，不抄袭别人的成果；

3.严格遵守纪律，在指定的地点进行课程设计；

4.严格遵守CAD设计室的有关规章制度；

5.按规范撰写设计说明书。

1.3设计依据

本次设计过程中的主要参考资料：

《食品工艺学》、《乳制品加工技术》、《乳品工艺装备》以及多种有关资料作为理论基础，充分利用了学校图书馆的现有资料进行设计,并在指导老师的指导下，进行了一些工艺改进。

1.4国内乳粉工业现状

就我国目前已有的技术和设备，已使加工的乳粉在很大程度上保持了牛乳的风味、色泽和营养价值，并具有良好的速溶性。

现在，乳粉的生产除最大限度的保存牛乳的营养成分和速溶性外，更注重对牛乳营养成分的调整，使其更符合不同生理状况人群的营养需要，生产出母乳化婴儿乳粉、强化乳粉等新品种。

另外，牛乳的浓缩干燥单元操作是乳品工业中消耗热源最多的工程。

在能源日益匮乏的今天，研究浓缩、喷雾干燥过程中的节能技术也有着长远意义。

2.工艺流程的确定与分析

2.1工艺流程图

过滤及净化（20℃）

冷却（4℃）

原料乳

→→→

喷雾干燥

真空浓缩

预热杀菌5-95℃（15s）

↓

←←

流化床干燥冷却

筛粉，包装

检验出厂

↓

→→

2.2生产工艺说明

2.2.1原料乳的验收标准

①生产无公害鲜牛乳的奶牛饲养管理方式应符合（NY／T5049）的要求。

②生产无公害乳制品的原料奶要求符合（NY5045—2001）标准的规定。

2.2.2原料乳的过滤：

原料乳的主要成分

含量范围（%）

平均值（%）

水分

85.5—87.5

87.5

总乳固体

10.5—14.5

13.0

脂肪

2.5—6.0

4.0

蛋白质

2.9—5.0

3.4

乳糖

3.6—5.5

4.8

无机盐

0.6-0.9

0.8

考虑到杂质来源、杂质颗粒大小以及所处地点的具体条件，我们把过滤主要分成以下三个阶段，把杂质由大到小逐步除去（过滤前牛乳含有l0～30ppm的杂质）：

①纱布过滤。

主要是除去牛乳中混有的粗杂质。

将消毒过的纱布折成2～4层让牛奶流过，一般是扎在奶桶口或受奶槽上，凡是将牛奶从一个地方送至另一地方，从一个容器到另一容器，需用纱布进行基本的过滤。

但要注意纱布的严格消毒。

②管内过滤器。

安装在物料管内，利用不锈钢丝网去除牛乳中较细杂质。

通常选用的是双联式过滤器，它一般用在原料乳称重完后流往换热器冷却的管路中，其体积小，价格低，效率高。

（过滤后可达到只有≤0．3ppm的杂质）。

③离心式净化机净化。

除去牛乳中及细微的杂质，如空气中的尘埃、细胞鳞片、以及牛乳中卵磷脂、上皮细胞、白血球等。

本设计采用双联过滤器进行过滤。

2.23原料乳的冷却

冷却的目的：

①提高原料乳的抗菌力，抑制细菌的繁殖。

②防止鲜乳的酸度迅速提高，保箨军季礴味i从而保证产品质量。

③延长牛乳贮存时间，以便于生产调度。

本设计中的冷却或加热设备均选用板式换热器，具体型号由后面章节计算出的换热面积确定。

2.2.4原料乳的杀菌

杀菌的目的：

杀灭存在牛乳中的全部病原微生物。

杀死存在牛乳中出病原微生物外的绝大部分微生物，合使产品中的微生物残存量达到最低值，达到国家卫生标准的要求，成为安全食品。

破坏牛乳中各种酶的活性，尤其要破坏脂酶和二氧化酶，以延长乳粉的保质期。

提高乳粉的热稳定性。

提高了浓缩过程中牛乳的进料温度，使牛乳的进料温度超过浓缩锅内相应牛乳的沸点，杀菌乳进入浓缩锅后即自行蒸发，从而提高了浓缩设备的生产力，或牛乳的进料温度等于浓缩锅内牛乳的沸点，也同样可以提高设备的生产能力，并可减少浓缩设备加热器表面结垢现象。

高温杀菌可提高乳粉的香味，同时又因分解含硫氨基酸，而产生活性硫氨基，提高了乳粉的抗氧化性，延长了乳粉的保质期。

牛乳的杀菌方法：

低温长时间杀菌法63℃保温30min

高温短时间杀菌法85-90℃保温3-5min

超高温瞬时杀菌法120-135℃保温1-4s

本设计的一大特点就是杀菌和蒸发的连续进行，这样就可以最大程度地利用蒸发器中的热量将标准乳预热到杀菌温度，而事实上后面的蒸发过程选用的真空蒸发沸点进料，所以要利用这些蒸汽加热就只能选用高温短时间杀菌法（85℃／24s）。

2.2.5原料乳的真空浓缩

牛乳真空浓缩的目的：

牛乳中含有87.5%-89%的水分，在全脂乳粉生产中，牛乳经过浓缩可除去70-80%的水分，因而可提高喷雾干燥设备的效率，在设备设计时可减少干燥室的容积，节省钢材，减少投资，并可相应地减少动力及热能的消耗。

可使牛乳中的干物质提高至一定值，使牛乳的颗粒直径增大色泽改善，冲调性也有所改善。

乳粉颗粒较大，利于粉尘回收设备分离，提高了回收设备的分离效率，使产品的产率提高，损失较小不。

提高了乳粉的密度，减少了包装过程中粉尘飞扬现象，沾粘现象，便于包装。

本设计采用多效将降式蒸发器。

2.2.6牛乳高压喷雾

喷雾干燥的特点

①干燥速度快，物料受热时间短，整个干燥过程仅需10～30s，牛乳营养成分损失小，乳粉溶解度高，冲调性好。

②乳粉颗粒表面温度较低，从而减少热敏性物质的损失，产品具有良好的理化性质。

③通过调节工艺参数可以控制成品指标。

如：

乳粉颗粒大小、状态和水分含量等。

④整个过程都是在密闭状态下进行的，卫生质量好，产品不易受外界污染。

⑤操作控制方便，适用于连续化、自动化、大型化生产。

⑥占地面积大，一般需要多层建筑，一次性投资大。

⑦热效较低，只有35％～50％左右，蒸发lkg水分需要2～3kg饱和蒸汽。

本设计选用的是压力式顺流喷雾干燥塔对蒸发后的浓缩乳进行干燥。

2.2.7包装

包装的目的：

①防止乳粉吸湿、结块、变质。

②便于销售、携带，利于运输、贮藏。

③避免紫外线照射。

④防止乳粉中香味散失。

⑤防止外界的一切污染。

⑥利用包装引起消费者注意，并注明重量、成分、用途及食用方法等。

本设计中奶粉的包装将选用500克／袋的真空充氮的袋装，包装材料将选用偏聚二氯乙烯。

袋装好后为了运输的方便性，将把袋装乳粉人工装箱（24袋／箱）。

2.3产品方案确定

乳粉年产量为3400t。

由于产品本身特点，全年生产没有明显淡旺季之分，则每年以250天计，其余为节假日和设备检修日，每天以3班制计，每班工作八小时。

则每班生产量：

q班=3400/（0.8*250*3）=5.67t

其中，K为设备不均匀系数，取0.8

3.工艺计算及设备选型

3.1工艺计算

3.1.1物料衡算

成品：

3400t乳粉

每班产品：

5.67t

按班产量进行物料衡算：

（1）在喷雾干燥过程中，设干燥前浓缩奶的含水量为W1=55%，干燥后乳粉中含水量W2=3%，则进入干燥塔前物料为：

G1=G2（100-3）/（100-55）

=5.67×

97/45=12.22t

干燥塔内水分蒸发量为：

W=G2-G1=12.22-5.67=6.55t

（2）浓缩过程中，浓缩后的奶量为12.22t，浓缩过程中除去75%的水分，则浓缩前的乳液量为：

12.22/（1-0.75）=48.88t

浓缩过程中蒸发掉的水量为：

48.88-12.22=26.66t

（3）杀菌过程中无物料损失。

物料平衡图（每班）

原料乳验收、预处理48.88吨

冷却、贮乳48.88吨

浓缩乳12.22吨脱去水分26.66吨

喷雾干燥12.22吨蒸发水量6.55吨

每班乳粉5.67吨

3.1.2热量衡算

（1）杀菌过程热量衡算

牛乳的杀菌采用巴氏杀菌技术，通常采用的杀菌条件为80～85℃、保持30秒钟。

本设计采用牛乳原料温度T1=20℃，杀菌后温度T2=85℃.

每班需要处理牛乳原料:

86240Kg。

则杀菌过程牛乳需要的热量为：

Q=m×

c×

﹙T2﹣T1﹚

＝48800Kg×

2.5×

10³

J/（Kg·

℃）×

（85℃－20℃）

=7.93×

10^6KJ

设杀菌过程中热量损失为20%，则实际需要热量为

Q=7.93×

10^6÷

﹙1－20%﹚=9.91×

10^6KJ

全年的热量消耗为:

Q=9.91×

10^6KJ×

250×

2=7.43×

10^9KJ/年

（2）浓缩过程热量衡算

杀菌后的乳液流经管道过程中直到进入真空浓缩器之前存在温度差，设进入真空浓缩器的温度为T3=50℃、真空浓缩器内温度为T4=75℃，则浓缩过程中需要的热量为:

Q=m×

﹙T4﹣T3﹚

=48800㎏×

﹙75℃－50℃﹚

=3.05×

设浓缩过程中的热量损失为20%，则实际需要热量为

Q=3.05×

10^6KJ÷

﹙1－20%﹚=3.81×

Q=3.81×

10^6KJ×

3=2.86×

（3）喷雾干燥过程热量衡算

喷雾干燥过程中的水分蒸发量6.55t

根据水分蒸发量可选用YPLI—2000型立式压力喷雾干燥设备，水分蒸发量2000kg/h,则处理原料所需时间：

6500÷

2000=3.25h

蒸汽消耗量2400Kg/h,水蒸汽的比热为c=2.1×

℃）,则蒸汽的热量为

Q=c×

2400Kg/h×

3.25=2.1×

2400Kg/h×

2.25