年产20万吨酸乳生产车间设计设计文档格式.docx
《年产20万吨酸乳生产车间设计设计文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《年产20万吨酸乳生产车间设计设计文档格式.docx（33页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
日期：
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
日期：
导师签名：
日期：
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
4、研究方法的科学性；
技术线路的可行性；
设计方案的合理性
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
建议成绩：
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
二、论文（设计）水平
评阅教师：
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
3、学生答辩过程中的精神状态
评定成绩：
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
教学系意见：
系主任：
年产20万吨酸乳生产车间设计
摘要
本设计主要研究几个方面内容：
工艺流程确定及论证；
厂区车间平面设计；
物料衡算；
热量衡算及主要设备的选型。
根据分析中国酸乳的发展前景，确立设计年产20万吨酸乳车间设计，选取了成熟的工艺以达到高产量、高品质的要求，以国标GB19302-2010为准则控制酸乳的的品质，将本设计酸乳的品质控制为原料乳要求占成品85%，要求成品含2.5%的蛋白质。
本设计根据实际设计产量和情况选择了板式热交换器作为冷却、加热和杀菌设备，计算其热量衡算，计算出各阶段的的热量，包括鲜奶冷却段、原料乳标准化段、均质杀菌段和发酵乳冷却段四个阶段，其热量分别算得4862500kJ/h、4084500kJ/h、4084500kJ/h和7215950kJ/h。
最终根据设备的选型、热量衡算、GMP要求绘制出厂房车间CAD布置图。
关键词：
酸乳车间工艺设计
DesignofAnnual20TonneYogurtWorkshop
ABSTRACT
Thispapermainlystudiesaboutthefollowingcontext,confirmandtestthetechnologicalprocess,planedesignofthefactoryworkshop,materialbalance,heatbalanceandmainlyequipmentselection.
AccordingtothedevelopmentprospectOderChineseyogurt,establishadesignofaannual20tonneyogurtworkshop,choosethematuretechnologyinordertoreachthehighproduction,highquality.Thispaper,thequalityofyogurtrequeststherawmilkis85%ofthefinishedproduct,thefinishedproductmustcontain2.5%protein.
Thisischoosetheplateheatexchangerascooling,heatandsterilizationequipmentaccordingtothepracticaldesignproductionandsituation,thencountitsheatbalanceandtheheatofeverystep,includingfreshmilkcoolingstage,rawmilkstandardizationstage,homogeneitysterilizationandfermentedcoolingstage,theyareheatare4862500kJ/h、
4084500
kJ/h、4084500
kJ/h和7215950
kJ/h.Finally,IdrawtheworkshopCADarrangementdiagramaccordingtotheequipmentselection,heatbalanceandGMPstandards.
Keyword：
yogurt；
workshop；
technology；
design
1前言
1.1酸乳（yoghurt）
酸乳（酸奶），即在添加（或不添加）乳粉（或脱脂乳粉）的乳中（杀菌乳或浓缩乳），由于保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的作用进行乳酸发酵而制成的凝乳状制品，成品中必须含有大量的、相应的活性微生物[1]。
酸乳可分为凝固型酸乳和搅拌型酸乳两类。
酸乳具有其独特的营养价值：
酸乳中的蛋白质更易被机体合成细胞时所利用，具有更好的生化可利用性；
含有更多的易于吸收的钙质和丰富的维生素；
同时，酸乳可减轻“乳糖不耐受症”、调节人体肠道中的微生物菌群平衡、有效降低胆固醇水平以及预防白内障的形成等。
1.2酸乳的分类
按成品的组织状态分类
搅拌型酸奶（Stirredyoghurt）
搅拌型酸乳是指将果酱待辅料与发酵结束后得到的酸奶凝胶体进行搅拌混合均匀，然后装入杯或其他容器内，再经冷却后熟而得到的酸奶制品。
凝固型酸奶（Setyoghurt）
其发酵过程在包装容器中进行，从而使成品因发酵而保留其凝乳状态。
按成分分类（GB19302-2010）
发酵乳（fermentedmilk）
以生牛（羊）乳或乳粉为原料，经杀菌、发酵后制成的pH值降低的产品。
酸乳（yoghurt）
一生牛（羊）乳或乳粉为原料，经杀菌、接种嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌（德氏乳杆菌保加利亚亚种）发酵制成的产品。
风味酸乳（flavoredyoghurt）
以80%以上生牛（羊）乳或乳粉为原料，添加其他原料，经杀菌、接种嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌（德氏乳杆菌保加利亚亚种）发酵前或后添加或不添加食品添加剂、营养强化剂、果蔬、谷物等制成的产品。
按发酵作用的特点分类
乳酸发酵（酸性发酵乳）
利用乳酸菌进行发酵，分解乳糖产生乳酸，并赋予酸乳独特风味
酒精发酵（醇性发酵乳）
利用乳酸菌和酵母菌共同发酵，代谢产物既有乳酸又有乙醇，具有显著的乙醇风味，亦称乳酒。
1.2酸乳的作用
1.2.1克服乳糖不耐症
有一部分人群对各种鲜奶中的乳糖酶有过敏症，但是饮用酸乳可以克服此不耐症，因为酸乳中的乳糖酶在发酵中被分解。
1.2.2酸乳可延长寿命
科学家用小白鼠做实验发现，喂食基础饲料混合酸乳的那组小白鼠寿命明显比只喂食基础饲料的那组的长。
而且发现喂食基础饲料混合酸乳的那组小白鼠感染肺炎等病症的几率也明显减少。
1.2.3酸乳使人年轻
因为酸乳中富含钙和一定量的维生素（维生素A、维生素B2等），钙有利于牙齿骨骼的生长，而维生素A和维生素B2都有益于眼睛，达到明目的效果，酸乳中还有丰富的氨基酸，这也是有益于人体的，使人活的越来越年轻，还有酸乳能改善消化功能[2]，防止便秘，抑制有害物质如酚、吲哚及胺类化合物在肠道内产生和积累，因此能防止细胞老化，使人年轻。
1.3酸乳的发展与前景
饮用酸乳在我国有着悠久的历史，特别是边陲的少数民族最尾青睐酸乳。
但酸乳作为现代食品以工业化的模式迅速发展则是从1996年开始的。
目前全国大中城市中酸乳消费量增长明显，消费者饮用酸乳的习惯在逐步得到强化，各乳品企业都把发展酸乳作为自己企业新的利润增长点。
虽然消费者对酸奶的认识程度逐渐在加深，但目前的主要消费人群依然是儿童、青少年、女士以及病患者为主，随着消费水平的提高、消费习惯的改变、国家的倡导、企业的宣传，消费群体会每年大幅度扩大。
1997~2001年，中国酸乳产量从7万吨增长到27.55万吨，增长了2.94倍。
城镇居民的人均酸乳消费从0.19千克增长到0.57千克，增长了2.03倍。
过去10年来，虽然国内乳制品市场风云变化，几经展转，但仍然保持较快的发展速度。
根据BOABC估算，2010年，中国酸乳产量达到400万吨，较2001年增长13.52倍，城镇居民人均酸乳消费达到3.15千克，较2001年增长了4.50倍。
目前中国农村酸乳市场几乎是空白，城镇居民的消费水平也显著落后于发达国家市场，不仅如此，中国的酸乳产品虽然大大突破原来的单一形式，但真正意义上的附加值较高的酸乳产品比例还很小，中国酸乳市场具有巨大的发展空间。
过去的15年，中国酸乳生产整体呈现快速增长态势，由1997年的70千吨快速增长到2011年的2679千吨，产量增长了37.27倍，年均增长率达到32.57%。
从2011年的情况来看，就大区而言，华北和华东是中国主要的酸乳生产地区，合计产量占全国总产量的74.7%，其次是东北，其产量大致占全国的11.5%，西北、西南和中南地区分别占全国的6.0%、4.7%和3.2%。
就省区而言，2011年，内蒙古是中国最大的酸奶产区，其产量占全国的26.5%，其次是上海、江苏和山东，分别占全国的13.1%、12.3%和9.2%。
其他重要的酸奶生产省区包括河北、陕西、黑龙江和四川。
中国居民的酸乳消费有很大的差异，总体来说，农村居民的消费显著低于城镇，农村市场的酸乳容量大致仅占全国的1/10，人均消费水平不到城镇居民的1/8。
2011年，全国城镇居民人均酸乳消费量为3.67千克，农村居民酸乳人均消费量不足0.5千克。
酸乳是中国盈利率最高的液体乳类，目前整个行业平均毛利率达到35~50%，渠道费用大约20~30%，净利润率高达10~15%，虽然盈利水平因企业不同以及产品档次的不同有较大的差异。
一般来说，基础性的酸乳产品，袋装原味酸乳，毛利率也有35%，高端酸乳毛利率高达50%以上。
2设计
2.1设计方案
2.1.1产品方案
根据各种配套设备的生产能力及综合未来酸乳市场的发展，本设计为年产酸乳20万吨，其中搅拌型酸乳年产量为15.5万吨，凝固型酸乳为4.5万吨，因为搅拌型酸乳适合长途运输，可销售到其他城市，而凝固型酸乳并不适合长途运输，所以设计搅拌型酸乳产量大于凝固型酸乳。
全年生产方案及规划见表2.1。
表2.1酸乳的品种及产量设计表（单位：
t）
名称
年产量
月产量
日产量
搅拌型酸乳
155000
15500
516
凝固型酸乳
45000
4500
150
2.1.2生产车间结构
根据酸乳生产工艺要求，需以下建筑物或构筑物：
主生产车间、原、辅材料库、水处理间、冷库、空压机房、化验室、更衣室、内外包装仓库。
2.1.3产品和产量的确定
根据从优化工艺迎合未来市场需求以及合理探究酸乳厂车间配置上来看，本设计选择年产量为20万吨酸乳的生产规模，产品的产量及包装设计情况见表2.2，其中一年按10个月计算，每月按30天计算。
表2.2酸乳的产量及包装设计表
规格
产量
包装方式
350g/瓶；
32瓶/框
35000吨
塑料瓶包装
200g/瓶；
20000吨
250g/包；
24包/箱
80000吨
小房型纸盒包装
500g/包；
12包/箱
65000吨
2.2工艺流程确定
2.2.1搅拌型酸乳的工艺流程
由于搅拌型酸乳的生产工艺已经非常成熟，加上由于本设计产量较大，不需改动其成熟的生产工艺，本设计的生产工艺流程如图2.1简略所示[3]。
图2.1搅拌型酸乳生产工艺流程简略图
2.2.2凝固型酸乳的工艺流程
凝固型酸乳生产工艺亦非常成熟，加上由于本设计产量较大，不需要改动其成熟的生产工艺，本设计的生产工艺流程如图2.2简略所示。
图2.2凝固型酸乳生产工艺流程简略图
2.3工艺论证和说明
2.3.1原料乳的要求及检验
制造高品质的酸乳，必须选用同样高品质的原料乳，而且必须经过严格的验收，验收时必须根据国标GB19301-2010对原料乳进行各方面的测试（包括嗅觉、味觉、外观、尘埃、温度、酒精、酸度、比重、脂肪含量、蛋白质含量、全乳固体含量、菌落总数等）。
表2.3原料乳检验要求表
项目
限量
依据
备注
菌落总数
≤2×
106[CFU/g（mL）][4]
GB19301-2010
铅含量
0.05mg/kg[5]
GB2762-2012
以Pb计
汞含量
0.01mg/kg
以Hg计
砷含量
0.1mg/kg
以As计
铬含量
0.3mg/kg
以Cr计
亚硝酸盐
0.4mg/kg
以NaNO2计
黄曲霉毒素
0.5μg/kg[6]
GB2761-2011
2.3.2原料乳的净化
牛乳中常含有杂质，因此须进行净化，目前大多采用离心和过滤净化，在去除杂质的同时减少微生物的数量。
一般采用离心乳机进行净化，离心净乳就是利用牛乳在分离钵内受强大的离心力，将大量的机械杂质留在分离钵内壁上，最后使得牛乳被净化。
原料乳的净化包含：
粗滤、奶油分离、净乳三大步骤，大型乳品厂也采用三用分离机（奶油分离、净乳、标准化）来净乳，三用机应设在粗滤之后，冷却之前。
2.3.3原料乳的标准化
由于本设计产量比较大，所以会大量地向周边收购原料乳，而不同地域、不同的奶牛品种、不同的季节、不同的饲养管理都会导致原料乳各项指标不一样，为了使我们出厂成品的品质高且一致，我们需要对原料乳进行标准化，使其符合我们的标准。
例如，含脂较低时，我们需要向其加入稀奶油去提高其脂肪的含量，而相反含脂量高，我们要向其加入脱脂乳降低其含脂量。
2.3.4均质
原料乳在标准化之后还要进行均质，均质的目的是为了防止脂肪上浮和仕原料充分混合。
一般乳制品工厂都会采用均质机。
均质机的原理是牛奶在高压下被送入外环和芯子之间的间隙，在此间隙中，高静压能被转化成动能，这样，牛奶在狭窄的、环形的间隙中获得非常高的速度（200~300m/s），在高开间隙时，牛奶以高速冲击均质环的内侧，并被迫改变方向。
均质效果与温度有关，均质前牛乳必须先行预热60℃左右。
2.3.5杀菌
微生物无处不在，原料乳中含有大量的微生物，它们的来源包括牛体、空气、挤乳器具、工作人员等。
一般的热处理杀菌方法有以下几种：
（1）预巴氏杀菌（60℃~69℃、15s~20s）
（2）低温巴氏杀菌（63℃，30min）
（3）高温巴氏杀菌（70℃~75℃，20min）
（4）超巴氏杀菌（125℃~138℃，2s~4s）
（5）超高温杀菌（135℃~140℃，2s~4s）
（6）装瓶保温灭菌（115℃~120℃，20min~30min）
加热杀菌会对牛乳产生一定的影响，包括形成薄膜、褐变、甚至会有蒸煮味。
综合上述杀菌方法的优缺点，为了尽量减少杀菌给牛乳品质带来的影响，我们选用高温巴氏杀菌，但是使病原菌完全死灭的效率只达到85%~99%，对耐热嗜热细菌及孢子等不易杀死。
尤其是牛乳中德细菌数超多时杀菌后的残存菌也很多，因此，本设计是控制在95℃/5min的杀菌方式。
2.3.6接种和发酵
对杀菌后的牛乳先进行冷却，冷却至42℃。
对已经冷却的酸乳用定量泵将发酵剂注入。
接种量为3%[7]，接种采用“球杆比”为100:
1的混合菌种，因为结果表明更加有利于酸乳的风味形成，酸乳后酸化弱，更耐存放，货架期更长[8]。
发酵温度选取42℃恒温发酵[9]，控制发酵终点为酸度达到79°
T，搅拌型酸乳一般发酵时间控制在4小时左右，发酵完要进行3分钟左右的搅拌；
而凝固型酸乳控制在3~4小时，酸度在65°
T的时候进入冷库进行后发酵。
2.3.7灌装
灌装的目的主要是便于分送销售、便于消费者饮用，此外还能防止污染，保持杀菌乳的良好滋味和气味，防止吸收外界异味，减少成分的损失。
搅拌型酸乳全部为小房型纸包包装进行无菌灌装，灌装的温度在20~25℃。
现在市场上流通的保质期较长的酸乳主要是利乐包和小房型包装。
而我们选用小房型包装，它是将一个个已经制造好的但没有封底的纸筒放在灌装机上，通过气吸将纸筒打开，热合封底，然后进入无菌小室，在此向纸盒内喷入过氧化氢进行杀菌并加热使其蒸发，随后注入杀菌奶，热封口并送出无菌小室。
2.3.8冷藏及出厂
搅拌型酸乳可马上出厂，酸乳产品在3~8℃冷藏条件下一般要求有25~30d的货架期[10]。
特别是运输到其他城市售卖的酸乳，但是一定要保证在整个运输过程中必须使用冷藏车，货物到达销售点要进行冷藏的冷链操作办法。
而凝固型酸乳进入冷库后必须保存二十四小时后才能出厂，保证产品有充足的后发酵时间，而且在出厂运输时要避免大得振动，以保证产品品质。
3设备选型
3.1选择设备的原则
设备选型需要根据生产工艺要求和市场供应情况，按照技术上先进、经济上合理，生产上适用的原则，以及可行性、维修性、操作性和能源供应等要求，进行调查分析比较，以确定设备选型。
本设计为搅拌型酸乳和凝固型酸乳各两条生产线，分别对应不同的灌装包装，由于两条生产线的产量接近并为了提后能进行调整，两条生产线的设备型号、工作量一样。
3.2主要设备选型
根据以上设备选型的原则，本设计设备的选型将涉及到几类设备：
贮存设备、流体输送设备，净乳设备，均质设备，加热杀菌设备，发酵设备，灌装设备等。
现在简要说明一下部分主要设备。
3.2.1奶泵
每天的原料乳的收购量约为600吨左右，按12小时的收奶时间算，流量为50t/h，一共需要8台离心泵、两台容积式凸轮泵，下面简要说明：
1.用离心泵将原料乳泵入奶槽，流量为50t/h，数量1台，选型如IS80-65-125；
2.用离心泵将冷却后的牛奶泵到贮奶罐，流量为50t/h，数量1台，选型如IS80-65-125；
3.用离心泵将已经标准化的原料乳泵到换热器中，流量为50t/h，数量为4台，选型如IS80-65-125；
4.用离心泵将接种好的凝固型酸乳泵到塑瓶灌装机中，产率约为10t/h，选用流量为12.5t的离心泵，数量为2台，选型如IS50-32-125。
搅拌型酸乳发酵后乳液酸度、粘度均升高，不能选用离心泵，故选用容积式凸轮泵，一共需要4台，下面简要说明：
1.用容积式凸轮泵将发酵罐中的搅拌型酸乳泵到灌装机，根据设计产量选52t/h，数量2台，选型如TR-2-173；
2.用容积式凸轮泵将二次均质后的乳液泵到板式换热器，52
升级会员 