年产200t豆奶粉设计说明书.docx
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年产200t豆奶粉设计说明书
第一章总论
第一节概述
大豆在我国有着悠久的栽培历史，古代称之为“菽”，现在同常把“黄豆”、“青豆”和“黑豆”统称为大豆。
大豆是我国七大粮食作物之一，也是四大油料作物之一，在全国范围内广泛分布，种植面积大，尤其盛产于我国东北地区。
豆奶粉是大豆与牛奶营养的完美互补的产品，广为我国人民喜爱。
它合理地将动物性营养物质与植物性营养物质科学调配，完好实现了营养互补，含有膳食纤维，更利于消化、吸收。
具有以下优点：
第一，从营养价值上看，大豆蛋白质含量高达40%，是优质蛋白质，含有人体所必需的氨基酸，其中赖氨酸的含量高干谷物，是植物性食物当中最合理、最接近干人体所需比例的。
另外，牛奶蛋氨酸含量较高，可以补充大豆蛋白质中蛋氨酸的含量，动、植物蛋白的互补，使氨基酸的配比更合理，更利干人体的消化吸收。
特别是近年来，美国和英国先后发布健康声明:
每天食用6.25克大豆蛋白，可以预防心血管疾病，使人们更加重视大豆蛋白的保健作用。
第二，豆奶粉中的脂肪主要是植物脂肪，不饱和脂肪酸含量较高，并含有人体所必需脂肪酸亚油酸，胆固醇含量低，可以预防动脉硬化。
第三，豆奶粉是经过超微粉碎工艺加工而成的，不除豆渣，大豆子叶被全部利用，膳食纤维的含量比同类产品高，膳食纤维有润肠通便的作用，可以预防直肠癌。
第四，豆奶粉中含有多种矿物质和维生素。
第五，豆奶粉中含有大豆低聚糖，大豆低聚糖对肠道内的双歧杆菌等益生菌有增殖作用，有润肠通便的作用，可以预防直肠癌;双歧杆菌等益生菌可以提高人体免疫力，延缓衰老。
第六，豆奶粉中含有大豆异黄酮，大豆异黄酮是植物雌激素，长期食用可以预防乳腺癌、前列腺癌;可以预防骨质疏松;可以减轻或防止引起更年期综合症。
第七，豆奶粉中含有大豆卵磷脂，大豆卵磷脂可以抗衰老，健脑。
由此可见大豆制品的生产在我国有着巨大的潜力和优越条件，因此将大豆进行脱腥处理，结合利用牛奶的营养和良好的风味，使豆乳与牛乳混合生产为被人们乐意接受的可口食品是近年来各国注重研究与开发的产品。
第二节设计依据和范围
本设计的工艺流程及主要设备选型，参考《食品工厂设计与环境保护》、江苏大学图书馆有关书籍以及相关资料，在食品学院各位老师的指导下，进行了一些工艺改良。
本设计主要包括物料衡算，设备衡算及选型，生产工艺流程图，车间平面布置图等。
第三节设计原则
1．符合经济建设的总原则：
做精心设计、投资省、技术新、质量好、收效快、回收期短。
2.设计的技术经济指标以到达或超过国内同类型工厂生产实际平均水平为宜。
3.积极采用新技术，力求设计在技术上具有现实性和先进性，在经济上具有合理性。
4.必须结合实际。
因地制宜，表达设计的通用性和独特性相符合的原则，并留有适当的发展余地。
5.应贯彻国家食品卫生有关规定充分表达卫生、优美、流畅并能让参观者放心的原则。
6.设计工作必须加强计划性、各阶段工作要有明确进度。
第四节产品品种、生产规模
1.产品品种：
〔1〕全脂速溶多维豆奶粉〔2〕其他品种豆奶粉
2.生产规模：
年产200吨豆奶粉
第二章工艺论证
第一节工艺流程确实定
豆奶粉以大豆和乳制品为原料，经磨浆、加热灭酶、浓缩、喷雾干燥而制成的粉状或微粒状食品；大豆经过磨浆，去渣，加入或不加入白砂糖，加入或不加入鲜乳〔乳粉〕及其它辅料，经过加热灭酶、浓缩、喷雾干燥而制成的产品。
工艺流程的具体选择应结合实际情况，从产品质量方面进行考虑，如产品的速溶性、保质期、功能性等，选用尽量完善的工艺流程生产出高质量的豆奶粉。
结合国内外以往生产豆奶粉的实践经验，在豆奶粉的生产过程中应该注意以下几个关键问题：
1.要钝化脂肪酶。
80℃是脂肪氧化酶能否具有活性的界限温度。
2.钝化胰蛋白酶抑制物，增加蛋白质的溶解性。
胰蛋白酶抑制素耐热性强，在100℃时处理20分钟才能使其丧失90%以上的活性。
3.提高产品的速溶性、溶解性是热门技术，直接影响产品的感官指标。
4.增加豆乳粉的功能性质，如补钙或添加双歧杆菌等
综合考虑以上因素，确定以下工艺流程：
第二节工艺论证
一、原料清杂精选
该工序的目的是除去原料中的杂质如泥块、石块等，采用组合精选机。
至少洗三次。
二、脱皮别离
大豆皮常常染有杂菌，同时含有较多的不良因子，因此要得到高品质的豆奶粉，大豆必须脱皮。
为了保证脱皮效果，要严格控制大豆水分含量，资料说明，水分达10%时，可保证脱皮率在90%以上。
脱皮直接用脱皮机，重量损耗8%左右。
三、浸泡
大豆的浸泡程度不但影响产品的得率，而且影响产品的质量。
浸泡后的大豆蛋白质呈脆性状态，在研磨时蛋白质充分破碎，使蛋白质能最大程度地融离出来。
采用2.2倍于大豆重量的水，在50℃下浸泡4小时，大豆吸水量约为1：
1～1：
2。
浸泡时要加入0.5%碳酸氢钠溶液，可以加速胰蛋白酶抑制物的钝化。
四、循环磨浆
循环磨浆可省去别离豆渣和浓缩工序，节省投资。
本工艺采用90℃左右的热磨，可钝化产生豆腥味的脂肪氧化酶，另外，本工序可以节省用水，磨浆后浓度可达18%左右。
为保证最终产品的质量，经三道循环磨浆后采用胶体磨，使细度达2微米左右，利于均质和喷雾干燥。
其中，循环磨浆前的预热，用自制的夹层锅，温度为90℃。
五、离心别离
混合液在高速旋转的转鼓内，具有不同密度的多组份在离心力的作用下成圆环状，密度最大的固体颗粒向外运动积聚在转鼓的周壁，密度小的液体在最内层，由于转鼓高速旋转产生的离心力远远大于重力，因此离心别离只需较短的时间即能获得重力沉降的效果。
六、配料调配
溶糖温度过高或时间过长，将导致焦糖化反应。
本工艺采用在溶糖锅中加入一定量的水，加热至60-70℃后加糖搅拌，继续加热至约95℃，保持5-10分钟，然后降温至70℃左右，使溶化的糖浓度为65%。
融化后的糖采用双联过滤机进行过滤，以保证糖的纯度和质量。
本设计采用热溶法，其相对于冷溶法的优点有：
能杀死糖内的细菌，别离掉糖内凝固的杂质，溶解速度快，短期内能产生大量溶糖。
缺点:
容易发生焦糖化反应。
糖浆浓度的测定：
比重计，糖度表。
七、杀菌脱腥
本设计采用直接蒸汽加热的超高温瞬时杀菌技术并用闪蒸法进行脱腥。
其优点在于：
①热敏性原料对超高温瞬时杀菌仍可保持最高限度的稳定，杀菌效果好。
②杀菌后闪蒸，既可除去加热蒸汽带入的水分，又可除去腥味成分〔易挥发物质随水分逸出〕。
③由于料液流速较快及温度较高，可不必考虑传热效果及结垢问题。
④闪蒸脱腥，即在高温杀菌后，将豆乳喷入真空罐，急剧降温到80℃左右，同时具有不良气味的挥发物质被真空泵排出，可防止长时间加热，减少褐变，易于调配。
本设计采用500Kpa蒸汽，140℃下pa真空度，防止气泡冲出。
八、均质
均质是将大豆的脂肪球打碎，使体系分布均匀，其原理是使豆浆在高压下通过均质法狭缝，将脂肪球粒打碎。
此工序可改善产品口感，增强体系稳定性，提高产品质量。
均质受压力、温度及均质次数的影响，一般随其增加而效果提高。
本设计将均质安排在杀菌脱醒和调制配料后进行，可使均质与喷雾工序连续作业，防止存料过多，也使喷雾前体系分布更均匀，提高喷雾产品质量。
本设计均质温度为90℃，防止料液被蒸汽过分稀释，并提高无菌操作条件，均质压力在12.7-22.5兆帕，均质一次可到达要求。
九、喷雾干燥
喷雾干燥是乳粉制造过程中的重要环节，直接影响产品质量，原理是利用机械力量，通过雾化系统将乳液在干燥室内喷成极细小的雾状乳滴，以增大外表积，加速水分蒸发。
雾状乳滴与瞬时鼓入的热空气接触，水分在瞬间挥发除去，细小乳滴干燥成粉。
喷雾干燥雾化方法有压力喷雾和离心喷雾，通过比较，本工艺采用离心喷雾干燥系统。
工艺参数：
进料浓度21%，热风温度160℃，出粉含水量7%左右，水分蒸发量500Kg水蒸气/hr。
十、流化床干燥
流化床处理可以使细粉颗粒增大、均匀，利于产品的溶解性，同时起冷却作用，有利于连续化自动生产。
十一、储粉和包装
豆乳粉经一段时间存放，可以提高外表密度，由辅料器送到粉仓，粉仓用紧密阀出粉，将粉送入包装间。
采用聚乙烯塑料袋，每袋480克。
充氮包装，小袋装入纸箱，运到成品库存放。
第三章物料衡算
第一节产品方案及班产量确实定
本设计为年产200吨豆奶粉车间设计，每年工作日按260天计，采用每天三班制，每班8个小时，其中1小时为上班前准备时间，另1小时为清洗时间。
故每班实际操作时间为6h，物料衡算以每班6h为基准。
1、根据年产量，生产能力为200×1000/〔260×18〕=kg/h
2、成品含水分2%，故豆奶粉中干物质重量为×〔1－2%〕=kg/h
调制后均质前的豆浆中干物质重〔含豆，糖，全脂奶粉〕
/[〔1－0.4%〕×〔1－0.1%〕×〔1－0.2%〕×〔1－0.3%〕]=kg/h
其中，包装损失0.4%，流化床处理损失0.1%，喷雾干燥损失0.2%，杀菌、
均质损失0.3%。
3、配方原浆浓度可为%，则豆浆中固形物含量为
×%×/〔＋＋×%〕=kg/h
配方
配料
用量kg
备注
原浆
浓度为%
蔗糖
以60%糖液加入
全脂奶粉
直接加入浆中
则大豆的处理量/0.66=kg/h
第二节物料计算
每小时处理kg大豆：
1、大豆清杂去重3%，再经脱皮去重8%后重量为
×〔1－3%〕×〔1－8%〕=kg/h
选用原料大豆的含水率为10%，则大豆中固形物含量为
×〔1－10%〕=kg/h
×2.2=kg/h
磨浆时需加入的水量为×2.8=kg/h
循环磨浆损耗以0.3%计，故磨浆后总浆重量为
〔＋〕×〔1－0.3%〕=kg/h
4、离心别离去渣：
豆渣中含水率要求在85%以下，控制豆渣的含水率为50%，
别离后豆浆中固形物含量按1%计。
设豆浆中固形物为xkg/h，则豆渣中固形物为〔－x〕kg/h
〔－x〕/〔1－50%〕＋x/1%=kg/h
解得x=，即别离后豆浆中固形物为kg/h
豆渣中固形物含量为－=3.09kg/h
豆渣中含水50%，故水的量也为3.09kg/h
别离出的豆浆量1－3.09-3.09=1kg/h
5、调制前，添加蔗糖×/〔×16.1%〕=kg/h
全脂奶粉量×/〔×%〕=kg/h
则豆浆中干物质含量＋＋=kg/h
蔗糖溶液〔60%〕带入的水量×〔40/60〕=kg/h
调制好的豆浆量〔含豆固形物，糖，全脂奶粉〕
＋＋＋=kg/h
浓度为[〔＋＋〕/]×100%=%
6、喷雾干燥前，豆浆经杀菌，均质损耗0.3%
故豆浆量为×〔1－0.3%〕=kg/h
豆固形物含量×〔1－0.3%〕=kg/h
蔗糖×〔1－0.3%〕=kg/h
全脂奶粉×〔1－0.3%〕=kg/h
7、喷雾干燥后，豆浆损失0.2%，成为含水7%的豆奶粉
豆固形物×〔1－0.2%〕=kg/h
蔗糖×〔1－0.2%〕=kg/h
全脂奶粉×〔1－0.2%〕=kg/h
固形物总计＋＋=kg/h
喷雾干燥后豆奶粉重量/〔1－7%〕=kg/h
蒸发水量×〔1－0.2%〕－=kg/h
8、流化床处理后豆奶粉含水2%，损失以0.1%计
豆固形物×〔1－0.1%〕=kg/h
蔗糖×〔1－0.1%〕=kg/h
全脂奶粉×〔1－0.1%〕=kg/h
固形物总计＋＋=kg/h
豆奶粉成品重量/〔1－2%〕=kg/h
蒸发水量×〔1－0.1%〕－=kg/h
9、包装损失0.4%，则包装后成品的重量为
×〔1－0.4%〕=kg/h
采用聚乙烯塑料袋包装，每袋480g，则8=89袋/h
10、全年实际生产豆奶粉×18×260/1000=2t
要求成品年产量200t,误差200－200.9=t
物料衡算表
名称
数量kg/h
备注
原料量
大豆含水10%
精选脱皮后重量
精选脱皮去重3%，8%
浸泡后豆重
磨浆后豆浆量
总豆水比1：
4
离心别离出豆浆量
1
豆渣中含水50%
调制加糖量
以60%糖液加入
加全脂奶粉量
直接加入浆中
喷雾干燥前豆浆量
蒸发水量Kg/h
喷雾干燥出粉量
喷雾干燥损失0.2%
流化床出粉量
流化损失0.1%
年产量
t
包装损失0.4%
第三节包装材料的计算
采用聚乙烯塑料袋，充氮包装，每袋480克，小袋装入纸箱，每箱20袋。
需要塑料袋：
8=89个/h
纸箱：
89/20=5个/h
第四章设备衡算及选型
一、斗式提升机
斗式提升机的主要优点是占地面积小，可把物料提升到较高的位置〔30～50米〕，生产范围较大〔3～160米3/小时〕，其缺点是过载较敏感，必须均匀地供料。
本设计采用垂直式斗式提升机。
靖江亚新机械厂
型号TH160
生产能力19m3/h
外形尺寸268×540×hmm
二、电磁振动筛
万达药化机械
型号ZS-350
振动频率3000次/分
生产能力60-500Kg/h
功率消耗0.55kw
电压220v
机械重量100kg
外形尺寸540×540×1060mm
根据国外资料研制而成，凡原料和筛子接触部分，均用不锈钢材料制造
三、脱皮机
烟台茂源食品机械制造大豆干法脱皮机
型号GT-D300大豆干法脱皮机
功率3kw
产量200kg/h
外形尺寸1180×850×1100mm
四、浸泡槽
北京洛克西南分公司
型号PDC-200-4
产能800kg/h
外形尺寸1800*600*1700mm
五、磨浆机
宁波市粮食机械厂MS40高温磨浆机与胶体磨组成三道循环磨浆机。
进料温度100℃以下。
磨腔设有冷却装置。
处理量300kg/h
外形尺寸1120×740×1217mm
重量600kg
六、胶体磨
广州旭众机械公司立式胶体磨
型号JML-50
转速2900r/min
外形尺寸420×280×760mm
整机重量45kg
七、离心别离器
湘潭裕丰离心机
型号SS1000三足离心机
转鼓直径1000mm转速1200r/min
工作容量144L
装料限量210kg
别离因数806
电机功率11kw
外形尺寸2000*1550*1200mm
整机重量2000kg
八、溶糖锅
杭州亿天轻工机械
型号RPJ-G600
设计温度15-126℃
容量600L
尺寸φ1050×1200mm
九、双联过滤器
型号RP6H1
尺寸1500×650×1100mm
过滤直径φ200mm，
过滤面积0.18m2
十、配料罐
型号PZG-1000
容量1000L
罐内设计压力
夹层设计压力
外形尺寸m
十一、闪蒸脱腥设备
烟台凯芙食品UHT列管式超高温瞬时灭菌设备
型号KFG2-Y
热源高压蒸汽
电压380V
额定功率kw
外形尺寸4500*1700*2100
净重1500kg
流量稳定，产品杀菌温度控制精确到达误差±1℃以内，对物料进行125-150℃灭菌，既保持豆奶营养成分，又到达灭菌效果；全系统无CIP清洗死角。
十二、均质机
型号HOMG-Q250-P70
流量250L/h
最大压力70MPa
额定压力60MPa
外形尺寸800×600×1100mm
十三、喷雾干燥设备
江苏省范群化工机械
型号LPG-100，
水分最大蒸发量100kg/h，
雾化器直径120mm
雾化器转速22000r/min
电加热最大功率7.5kw
机械传动
外形尺寸5500*4000*7000mm
十四、流化床
温州泰康蒸发器公司
采用ZDG系列振动流化床干燥机，将从喷雾干燥塔出来的高温速溶豆乳粉迅速冷却。
该机使用时需要配上振动输粉机，空气过滤器、冷却器、旋风别离器等附属设备。
尺寸440×1100×4260mm
十五、包装机
型号HD-150A粉剂自动包装机
包装速度40-60袋/min
制袋尺寸长80-140宽75-100
计量方法容杯式
功率kw
重量185kg
外形尺寸750*680*1550mm
十六、捆扎机
广州旭众公司KZB系列半自动捆扎机
型号KZBII
捆扎速度
捆聚力35kg
包装带宽度6-15mm
外型尺寸920*600*590mm
机器重量80kg
本机捆扎速度快，捆一条带只需1.5秒左右，降低了工人的劳动强度，提高了工作效率，捆扎力大，且调整范围广，质量稳定可靠，操作、维修方便；热刀加热迅速，5秒钟进入最正确打包状态，捆包完成后，如1分钟内不工作，电动机自动停止进入待机状态。
十七、泵
型号MP离心式卫生泵
流量3-50m3/h
压力Pa
最大入口压力
温度范围-10℃-+140℃
外形474×223×332mm
扬程5-10m
年产250吨豆奶粉车间设备一览表
序号
设备名称
生产能力
规格型号
外形尺寸mm
台数
1
斗式提升机
19m3/h
TH160
268*540*h
4
2
电磁振动筛
80-1200kg/h
ZS-220
1460*620*1300
1
3
脱皮机
250-300kg/h
GTJ-D300
1300*400*1400
1
4
浸泡缸
4000kg
PDC-200-4
d=3000，h=1000
1
5
磨浆机
300kg/h
MS40
1120*740*1217
3
6
胶体磨
JML-50
400*400*700
3
7
离心别离器
144L/h
SS1000
2000*1550*1200
1
8
溶糖锅
600L
RPJ-G600
φ1050*1200
1
9
双联过滤器
RP6H1
1500*650*1100
1
10
配料罐
PZG-1000
φ1000*1200
1
11
闪蒸脱腥设备
KFG2-Y
4500*1700*2100
12
均质机
250L/h
HOMG-Q250-P70
800*600*1100
1
13
喷雾干燥设备
100kg/h
LPG-100
5500*4000*7000
1
14
流化床
440*1100*4260
1
15
包装机
40-60袋/min
HD-150A
750*680*1550
1
16
捆扎机
KZBII
920*600*590
1
17
泵
3t/h
MP离心式卫生
474*223*332
8
结束语
在几位老师的指导和同学们帮助下我们顺利地完成了工厂设计，经过三周的时间我们对工厂设计的流程和基本原理有了较为初步的了解，虽然不够深刻，但是对我们今后的工作也会有很大的帮助。
能力不足，希望老师批评指正。
食品0902
3090901049
王罗成
参考资料
1《大豆制品加工技术》仇农学，李建科编中国轻工业出版社
2《食品工厂设计与环境保护》张国农主编中国轻工业出版社
3《乳品工艺学》无锡轻工大学
4《食品加工机械与设备手册》李书国，张谦科学技术文献出版社
5《化工原理》上下册天津大学华工原理教研组天津科学技术出版社
6《乳品生产常用设备》张麟麟编中国轻工业出版社
7《食品工厂机械与设备》无锡轻工业大学，天津轻工业学院中国轻工业
出版社
8《食品工厂设计综合实训》刘小杰，张一主编
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