产13000t婴儿配方乳粉的工厂设计毕业设计任务.docx
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产13000t婴儿配方乳粉的工厂设计毕业设计任务
产13000t婴儿配方乳粉的工厂设计毕业设计任务
黑龙江东方学院
毕业论文（设计）
题目：
年产13000t婴儿配方乳粉的工厂设计
学生姓名
学号
专业
食品科学与工程
班级
指导教师
学部
食品与环境工程
答辩日期
2013年5月18日
黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）任务书
姓名
学号
专业班级
食品科学与工程2009-B
毕业论文（设计）题目：
年产13000t婴儿配方乳粉的工厂设计
毕业论文（设计）的立题依据
中国奶粉市场，尤其是婴幼儿配方奶粉的需求增长速度较快，其中高档婴儿奶粉市场销量每年以两位数的速度增长。
庞大的新生儿消费群体又孕育着中国婴幼儿奶粉巨大的市场空间。
婴儿配方乳粉的生产与销售为加快其他食品工业的发展也有着十分重要的意义。
主要内容及要求
本文对项目规模和建设内容作了总体规划，并对婴儿配方乳粉加工生产的工艺方法、产品结构、产量和设备进行了设计，从而为厂区布置时确定面积，设施布置提供依据。
陈述了项目平面布置设计的方法，并进行了优化布置；同时对工厂公用系统及辅助设施进行了设计。
进度安排
2013年03月01日
选题
2013年03月01日～2013年05月19日
接受指导老师的指导
2013年03月01日～2013年03月08日
拟定论文大纲
2013年03月09日～2013年03月14日
搜集、查阅、整理相关资料
2013年03月15日～2013年04月20日
初稿形成
2013年04月21日～2013年04月23日
初稿审定
2013年04月24日～2013年04月27日
第一次修改
2013年04月28日～2013年05月02日
第一次审定
2013年05月03日～2013年05月06日
第二次修改
2013年05月07日～2013年05月10日
定稿
2013年05月11日～2013年05月17日
论文评阅小组评审论文（设计）
2013年05月18日
毕业论文（设计）答辩
学生签字：
指导教师签字：
年产13000t婴儿配方乳粉的工厂设计
摘 要
整个设计充分考虑了目前的经济状况和今后发展的需要，从节能的角度出发选择设备。
生产流程充分考虑到机械化、自动化水平，技术上先进、可靠，布局上合理、规范。
本论文根据乳粉厂设计的要求，利用autoCAD绘制婴儿配方粉乳粉厂工艺流程图，乳粉喷雾装置平面装置图，严格的对设备进行初步选型，以求达到现代化、合理化的生产目的，并为日后建厂提供可靠数据和有力依据，也为将来扩建、改建厂房打下坚实基础。
关键词：
婴儿配方粉；生产工艺；工厂设计
Thedesignof13000t/yinfantformulamilkpowderfactory
Abstract
Thewholedesignisfullyconsideredthecurrenteconomyandtherequirementofthefuturedevelopandtheequipmentisselectedinviewofsavingenergysource.Themechanizationandautomatizationoftheprocessflowisimprovedaspossible.Meanwhile,wedoourmosttosearchfortheadvancedandcredibletechnology.
Inthisdissertation,accordingtothemilkpowderfactorydesignrequirements,drawingofinfantformulamilkpowderfactoryprocessflowchartusingautoCAD,powdersprayingdeviceplanardevice,thestrictpreliminaryselectionofequipment,inordertoachievemodernization,rationalproductionpurposes,andprovidereliabledataandastrongbasisforthefutureconstruction,butalsoasolidfoundationforfutureexpansion,alterationofplant.
Keywords:
Infantformula;productionengineering；factorydesign
目 录
摘 要II
AbstractIII
第1章绪 论1
1.1婴儿配方粉定义1
1.2我国乳制品行业及消费概况2
1.3婴儿配方粉的发展前景2
1.4设计依据及意义3
1.4.1设计依据3
1.4.2设计意义4
第2章工艺流程确定及论证5
2.1产品及产量的确定5
2.2工艺流程5
2.3工艺要点论证6
2.3.1原料乳的检验与验收6
2.3.2原料乳的预处理与贮奶系统7
2.3.3标准化8
2.3.4均质9
2.3.5真空浓缩9
2.3.6喷雾干燥9
2.3.7流化床10
2.3.8出粉冷却筛粉11
2.3.9包装11
2.3.10CIP系统12
2.4婴儿配方乳粉原则12
2.4.1牛乳与人乳主要营养成分区别12
2.4.2婴儿配方乳粉的的标准13
第3章厂区的平面设计15
3.1厂址的选择15
3.1.1水源、能源15
3.1.2政治经济与交通情况15
3.2总平面设计方案15
3.3车间布置原则17
第4章物料衡算18
4.1原料乳成分及产品成分18
4.2标准化调整18
4.2.1蛋白质的调整18
4.2.2脂肪的调整19
4.2.3碳水化合物的调整19
4.2.4灰分的调整19
4.2.5维生素的调整19
4.2.6标准化计算19
第5章热量衡算22
5.1热量衡算22
5.1.1巴氏杀菌阶段22
5.1.2真空浓缩阶段22
5.1.3喷雾干燥阶段22
5.1.4总热量衡算22
5.2冷量衡算23
5.2.1原料乳冷却阶段23
5.2.2杀菌后冷却阶段23
5.2.3喷雾阶段冷却阶段23
5.2.4乳粉冷藏阶段23
第6章主要的设备选型24
6.1生产设备流程24
6.2设备选型原则24
6.3主要设备选型24
6.4主要设备选型27
第7章劳动组织28
7.1基本劳动制度28
7.2乳粉车间编制28
7.3生产车间及辅助设施29
7.4生产车间及辅助设施29
第8章辅助部门30
8.1生产车间及辅助设施30
8.1.1化验室30
8.2生产车间及辅助设施31
8.2.1收奶站31
8.2.2奶仓31
8.2.3品质监控室31
8.2.4仓库31
8.2.5机修间31
8.3供电系统31
8.4用水系统32
8.4.1乳粉厂用水分类32
8.4.2给水系统32
8.4.3排水系统32
第9章公共系统与环境卫生33
9.1全厂用水的估算33
9.1.1辅助部门用水33
9.1.2生活用水33
9.1.3总用水量33
9.2车间用汽量的计算33
9.3用电量计算33
9.4环境工程分析33
9.4.1物理处理方法34
9.4.2化学处理方法34
9.4.3生物化学处理方法34
9.5废气处理方法34
9.6炉渣处理34
第10章经济技术分析35
10.1全厂建设投资计算35
10.1.1建设投资35
10.2产品生产成本核算35
10.2.1原料及配料35
10.2.2包装材料35
10.2.3水电供料36
10.2.4劳动成本36
10.2.5设备折旧费36
10.2.6其他制造费用36
10.2.7管理成本37
10.2.8销售成本37
10.2.9产品成本核算37
10.3全厂总投资核算38
10.4产品收入核算38
10.5利润分析38
10.6风险分析38
10.6.1总投资回收期38
结 论39
参考文献40
附 录41
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年产13000t婴儿配方乳粉工厂的设计
第1章绪 论
婴幼儿配方乳粉是20世纪初50年代发展起来的一种乳制品。
初期的婴幼儿调制乳粉是在乳制品中添加婴幼儿必需的各种营养素而干燥制成的一种乳粉。
母乳是促进婴儿健康成长与发育的理想食品。
我国母乳喂养率已达到80％，但仍有20％由于个人、社会、工作等外界因素的影响使母亲的母乳不足或没有母乳的情况客观存在,这就需要寻求一种母乳替代品来保证婴儿的健康成长,无疑,婴儿配方食品是人们公认的最佳的母乳替代品,婴儿配方奶粉是婴儿配方食品的主体,解决好婴儿配方奶粉的质量安全问题因此也成为倍受社会的关注的问题。
可以说，收入的增长构成了未来中国乳品生产和消费进一步发展的重要力量[1]。
1.1婴儿配方粉定义
婴儿配方乳粉是指以牛乳或其它动物乳汁，或其它动植物提炼成份为基本组成，并适当添加营养素，使其总合成份能供给婴儿生长与发育所需要之一种人工食品，也就是俗称的婴儿奶粉。
（1）婴儿配方粉的分类
1以牛乳为基础之婴儿配方奶粉：
是适用于一般婴儿的配方奶粉。
②特殊配方之婴儿配方奶粉：
一些特殊生理状况的婴儿，需要食用经过加工处理的婴儿配方食品。
如不含乳糖之婴儿配方奶粉：
适用于对乳糖无法耐受的婴儿。
部份水解奶粉：
适用于较轻度的腹泻或过敏之婴儿。
完全水解奶粉：
适用于严重的腹泻、过敏或短肠症候群之婴儿[2]。
元素配方奶粉：
适用于最严重的慢性腹泻、过敏或短肠症候群之婴儿。
③早产儿配方粉：
主要成分（如乳糖改为葡萄糖聚合物，以及中链脂肪酸油取代部分长链脂肪酸油）。
1.2我国乳制品行业及消费概况
纵观中国乳品行业，可以用“振奋”、“欣慰”和“深思”三个词汇来描述其现状，即：
日趋庞大的市场规模令人振奋，日趋成熟的竞争态势令人欣慰，但是在发展中存在的问题也令人深思。
在近10年的发展过程中，中国乳品行业经历了价格战、危机事件、行业洗牌等多重而复杂的历史时期，目前已经形成了相对有序的竞争格局，市场集中度不断提升，品牌发展也相对稳定。
按照企业性质来分类，竞争格局可以分为基地型、城市型以及综合性竞争格局。
其中：
基地型企业多生产常温奶，以伊利、蒙牛为代表；城市型企业多生产保质期较短的巴氏奶，以上海光明为代表；而综合性企业产品线覆盖比较广，却单位销售量都不算太大，成为核心竞争优势有待确定的类型，在此不做一一点名。
相比之下，由于基地型企业存在规模和原料成本优势，在未来发展中占据较大的优势。
尤其，从今年上半年的数据来看，伊利和蒙牛的上半年销售额均突破140亿元，与去年同期相比，均保持20%左右的增长速度，成为典型的行业领跑者。
近年来，随着我国国民经济的不断发展，人民生活水平日益提高，家庭的膳食结构得到普遍改善，对乳制品的消费量呈明显上升趋势。
但由于我国农村经济不发达，人均收入低，习惯于传统食品等原因，目前除牧区自产自销以外，奶制品消费主要集中于大城市城镇居民。
所以我国目前乳制品消费呈现如下特点：
人均奶制品消费量很低。
全国人均消费奶类13．5千克，城镇居民的人均消费达到24．8千克，农村居民人均消费2千克。
农村居民的奶制品消费趋势呈现绝对量较低，而增长速度较快。
考虑到中国农村的巨大人口数量，只要能够有效的提高农村居民收入，未来的消费潜力很大。
目前奶制品消费结构比较单一，主要消费品种为液体奶、奶粉和酸奶，对于奶酪、黄油和炼乳的消费量很少。
这种现象一方面与人们的饮食习惯有关，另一方面是人们缺乏有关奶酪、黄油和炼乳的知识。
如果加以宣传和指导，对这些产品的消费需求就会显著增长。
1.3婴儿配方粉的发展前景
中国奶粉市场，尤其是婴幼儿配方奶粉的需求增长速度较快，其中高档婴儿奶粉市场销量每年以两位数的速度增长。
我国现在一年的婴幼儿奶粉产量仅15万吨左右，庞大的新生儿消费群体孕育着中国婴幼儿奶粉巨大的市场空间。
婴儿奶粉与酸奶市场所不同的是，婴幼儿奶粉市场早就经历过价格战和行业洗牌，目前的竞争格局比较明朗。
高端奶粉主要由外资品牌垄断，成为市场集中度极高的品类，美赞臣、惠氏、多美滋、雀巢和雅培是份额比较大的品牌；中低档婴幼儿奶粉主要由伊利、雅士利、圣元等国内企业占领。
婴儿作为一个特殊的消费群体，在完全依赖于婴儿配方粉时，其生长发育所需的全部营养物质均来自于其中，并且婴儿时期的大脑发育、视觉形成以及神经中枢的完善对今后一生都有巨大的影响。
因此，婴儿配方奶粉应该努力模拟母乳，达到婴儿需求的最佳标准，并在必要的情况下，为之配制出具有特殊用途的婴儿配方奶粉。
随着对婴儿营养需求及母乳功能性成分的研究进一步深入，婴儿配方奶粉的发展和应用将具有更大的空间。
1.4设计依据及意义
1.4.1设计依据
婴儿配方奶粉是婴儿配方食品中最主要的一种。
在不能足够保证婴儿母乳喂养的情况下，婴儿配方粉的作用就显得尤为重要，它在一定程度上可以作为母乳的替代品，促进婴儿的成长发育。
从某种意义上讲，婴儿配方粉的发展历程就是模仿母乳化的过程。
为了更好的模拟出具有母乳营养功能性的婴儿配方粉，必须针对牛乳和母乳在组成成分上的差异，在牛乳乳粉中添加调节各种营养物质的含量和比例，达到婴儿生长发育所需的最佳标准。
通过添加脱盐乳清粉将牛乳蛋白质中酪蛋白与乳清蛋白的比例80:
20调整到40:
60，近似母乳比例，以利于婴儿消化吸收。
为了调整酪蛋白和乳清蛋白的比例，通过添加大量的乳清粉，其优点是易于消化。
婴儿配方粉中的脂肪主要依靠植物油来提高不饱和脂肪酸的含量，普遍使用的是精炼玉米油和棕榈油。
其中后者除含有可利用的油酸外还含有大量的婴儿不易消化的棕榈酸，会增加婴儿血小板血栓的形成，故添加量不易过多适应添加功能性低聚糖取代蔗糖，前者不仅能够提供能量，主要在于它不被人体的消化液消化，可被肠道有益菌，如双歧杆菌等利用，因而产生特殊的生理作用。
全面均衡的维生素是婴儿健康成长发育的重要保障，牛乳是维生素B1的良好来源，但维生素C、D、A和烟酸含量不充足，因此在牛乳中适量的添加的这些不足的维生素具有重要意义。
目前婴儿配方粉已发展成为一个全球重要的食品产业。
1.4.2设计意义
据介绍,母乳是婴儿出生后最好的食物,在生产婴儿配方奶粉时,主要依据各国母乳的成分和含量进行设计和生产。
此前,我国婴儿配方奶粉生产的依据多是根据国外的母乳调查结果和婴儿营养需要,很多配方奶粉与我国婴儿最佳生长的需要有一定的差距。
伊利集团自2004年起开始立项进行母乳采集,分别在上海、广州、呼和浩特、北京等7个城市选取足月分娩的健康产妇采集母乳,得出在不同泌乳阶段母乳中营养素的组成、含量,找出了我国母乳营养成分的分泌规律和营养特点,并与我国婴儿的生长规律和营养需求进行比较,建立了中国首个《母乳数据库》。
该数据库汇集了很多自主创新、具有自主知识产权的研究成果,可为中国母乳的研究和婴幼儿配方产品的开发提供全面、完整、科学的资料库。
国内有必要建立大规模乳粉生产厂，注重品牌及质量，能够让消费者喝到放心的奶粉，并与国外的大品牌形成良性竞争，促进国内乳粉行业迅速发展。
乳粉工业是食品工业的重要行业之一。
无论从满足人民日渐提高的生活需要，促进农牧生产方面，还是加速国民经济的发展，乳粉工业都具有举足轻重地位。
乳粉营养丰富，是对人体健康最有益食品之一，尤其对促进儿童健康成长更有突出的作用[2]。
第2章工艺流程确定及论证
2.1产品及产量的确定
由于婴儿配方乳粉生产无淡旺季季节之分，并且它是婴儿日常饮食的必须品，因此全年都可以生产。
婴儿配方粉生产扣除国家法定节假日、设备维修，平均年工作日为300d。
正常情况下，乳粉车间每天实行两班制，每班十小时，其中打扫、清洗、间餐2h，实际生产时间为16h，因为年产为13000t，所以日产44t婴儿配方粉，每小时处理量为2.75t/h。
本设计为年生产13000吨婴儿配方乳粉，具体生产产品方案见表2-1
表2-1工厂日生产产品方案
产品种类
包装
包装规格
灌装能力
产量
婴儿配方粉
袋装
500g/袋
48000袋/天
24吨/天
听装
900g/听
22222听/天
20吨/天
2.2工艺流程
婴儿配方乳粉工艺[3]，见图2-1
图2-1婴儿配方乳粉工艺
2.3工艺要点论证
2.3.1原料乳的检验与验收
原料乳的质量情况直接影响各种产品的加工、产品质量及成本等问题，故原料乳的验收是极为重要的。
对于原料乳的验收必须按照我国规定的生鲜乳收购的质量标准。
验收的内容包括感官检验，酒精试验，乳温的测定，比重的测定，以及干物质、脂肪、酸度、微生物等项目的检验。
国内知名的安全婴儿奶粉品牌，对奶源的控制向来严格，除了选择优质牧场之外，对于原料乳质量的管控也是非常重视，一直坚持“每日取样，每日检测，每日送检”。
除了在饲养和防疫方面介入外，原料乳管控的第一关从奶牛进入奶站开始，病牛和康复不到一周的奶牛将被拒之门外。
奶户的健康奶牛进入挤奶厅前首先要进行挤前的清洁和消毒，即用自带的大、小毛巾清洗牛体和牛乳房，在对乳头进行药浴后挤掉头三把奶，再对乳头作5秒钟的方向按摩，以保证足够的良性刺激，并且在十几秒之内完成套杯组开始挤奶。
伴着悠远、舒缓的音乐，刚刚挤出的鲜奶通过管道打入冷却罐冷却至4℃（自动控温），然后由公司的恒温式奶车连同各奶户的奶样运到公司。
2.3.2原料乳的检验与验收
采用健康母牛挤出的新鲜天然乳汁。
不得使用产前15日的胎乳和产后7日内的初乳。
原料乳不得含有肉眼可见的杂质。
具有新鲜牛乳的滋味和气味，不得有外来的异味，如饲料味、苦味、臭味、涩味等。
为均匀无沉淀的流体，呈浓厚粘性者不得使用。
色泽应为白色或微黄色，不得有红色、绿色或显著黄色。
酸度不超过18°T，个别地区允许使用不高于19°T的牛乳。
原料乳含脂肪率应不低于3.2%，总乳固体含量不低于11.5%。
不得使用任何化学物质和防腐剂。
汞的残留量不得高于0.01mg/kg。
原料乳在15℃时相对密度为1.032土0.02。
奶站应配有简易的检测设备，对原料乳一直坚持“每日取样，每日检测，每日送检”。
在奶站现场检测原奶的密度、酸度、温度、碱试验和酒精阳性乳；原奶运到工厂后检测脂肪、蛋白质、抗生素、掺杂使假等36项指标，现在又增加了三聚氰胺的检测。
企业应该将料乳批批送至农业部乳品检测中心检测三聚氰胺，检测结果合格后用于生产，对不合格原料乳拒收的同时通过奶样追溯到奶户，并将检验数据告之相关部门，加强奶源管理。
从饲料的喂养到疫病的防治，从对牛场的消毒及消毒剂的使用到清洗挤奶设备的水质、水温、时间、次数，所有的牧场都有明确的规定。
在收奶站点，大多进行感官评定、酒精试验和相对密度的测定等。
以上三项均合格的方可送至工厂，进行理化指标和微生物指标的检测。
检测方法见表2-2和2-3。
表2-2原料乳主要的理化指标和检测方法
项目
指标
检测方法
相对密度（20℃/4℃）
1.028～1.032
按GB/T5409检验
脂肪（%）
≥3.2
按GB/T5409检验
蛋白质（%）
≥3.0
按GB/T5413.1检验
非脂乳固体（%）
≥8.3
按GB/T5409检验
酸度（°T）
≤20
按GB/T5409检验
杂质度（mg/kg）
≤4
按GB/T5413.30检验
表2-3原料乳主要的微生物要求及检测方法
项目
指标
检测方法
菌落总数（cfu/mL）
≤500000
平皿细菌总数计算法
2.3.3原料乳的预处理与贮奶系统
初验合格的原料乳→称重计量→初滤→脱气→净乳→冷却→贮藏
（1）称重计量
奶秤（重量法）：
计量范围可为：
0～250kg或0～500kg。
（现在乳品厂一般采取的称重方法）。
流量计（体积法）：
换算关系为：
重量=容积×比重。
（2）出滤
简单的初步出去奶中的一些杂质。
（3）脱气
乳刚刚被挤出后约含5.5%～7%的气体；经过贮存、运输和收购后，一般其气体含量在10%以上，而且绝大多数为非结合的分散气体。
这些气体对牛乳加工的破坏作用主要有:
①影响牛乳计量的准确度；②使巴氏杀菌机中结垢增加；③影响分离和分离效率；④影响牛乳标准化的准确度；⑤影响奶油的产量；⑥促使脂肪球聚合；⑦促使游离脂肪吸附于奶油包装的内层；⑧促使发酵乳中的乳清析出。
在牛乳处理的不同阶段进行脱气是非常必要的。
首先，要在奶槽车上安装脱气设备，以避免泵送牛乳时影响流量计的准确度。
其次，是在乳品厂收奶间流量计之前安装脱气设备。
但是上述两种方法对乳中细小的分散气泡是不起作用的。
因此在进一步处理牛乳的过程中，还应使用真空脱气罐，以除去细小的分散气泡和溶解氧。
（4）净乳目的：
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[4]。
（过滤前牛乳含有10～30ppm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，均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。
③离心式净化机净化。
除去牛乳中极细微的杂质，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。
（净化后可达到只有≤0.1ppm的杂质）。
（5）冷却
冷却目的：
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，保持牛乳原味，从而保证产品质量。
③延长牛乳贮存时间，以便于生产调度。
冷却温度越低，贮存时间越长，但决不能达到乳的冻结点（-0.55℃）
（6）贮藏
由于立式罐具有占地面积少、刷洗方便等特点，因此本设计选用立式贮乳罐。
一般情况下选罐的总容量为日处理量的50%~100%。
2.3.4标准化
（1）标准化的目:
保证牛乳中含有规定的最低限度的脂肪。
各国牛乳标准化的要求有所不同。
一般说来低脂乳含脂辜为0.5％，普通乳为3.0％。
我国规定消毒乳的含脂率为3.0％，凡不合乎标准的乳都必须进行标准化。
（2）标准化的具体计算方法：
检测原料乳中的各项指标（特别是原料乳的脂肪含量和水分含量）。
根据我国全脂乳粉质量标准规定，确定所要生产乳粉的各项指标的具体数值。
根据标准化原则，判断是提出还是加入稀奶油才能满足要求。
一般要求分离时把稀奶油含脂率控制在40%左右。
根据温度等条件确
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