课程设计1.docx

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课程设计1

至诚学院

课程设计（食工）

设计题目：

福州地区日处理23吨原乳生产AD钙营养强化奶的工艺流程图和车间平面布置图初步设计

学生姓名：

魏倩倩

学号：

210793738

专业班级：

07级生物工程

指导教师：

郑为东吴敏基

二〇一〇年十一月十五日

1.课程设计目的…………………………………………………3

2.课程设计题目描述和要求……………………………………3

3.课程设计报告内容……………………………………………3

4．结论…………………………………………………………13

5．参考书目……………………………………………………14

1.课程设计目的

通过课程设计实践，使我们进一步掌握食品工厂设计基础课程和其他先修课程的基本理论、基本方法，把分散于各课程及各章节的理论知识和方法融合贯通起来，进一步巩固和加深所学的理论知识和方法。

学习工厂设计的一般方法和步骤，完成作为工程师的综合基本训练，培养我们创造性思维能力和独立、全面、科学的设计能力，为毕业设计和今后独立从事食品工厂设计工作打下良好的基础。

掌握使用各种设计资料、经验估算、数据处理，进一步提高我们绘图、计算和运用计算机进行辅助设计与分析以及查阅技术资料的能力。

通过编写设计说明书，培养我们表达、归纳、总结和独立思考与分析的能力。

2.课程设计题目描述和要求

2．1题目描述

设计福州地区日处理23吨原乳生产AD钙营养强化奶的工艺流程图和车间设备平面布置图的初步设计。

2．2要求

2.2.1方案设计及工艺计算。

内容含确定本设计的产品方案及制度，工艺流程选择，物料衡算，设备选型及论证，车间劳动力计算及劳动定员，生产车间布置设计等。

2.2.2绘制初步设计阶段的产品工艺流程图。

2.2.3绘制初步阶段的生产车间设备平面布置图。

2.2.4编写初步设计说明书。

3.课程设计报告内容

3.1总论

3.1.1设计依据

本设计依据食品工厂工艺设计的原则进行。

3.1.1.1产品方案及班产量确定的原则：

“四个满足”“五个平衡”

四个满足是：

（1）满足主要产品产量的要求；

（2）满足原料综合利用的原则；

（3）满足淡旺季平衡生产的要求；

（4）满足经济效益的要求。

五个平衡是：

（1）产品产量与原料供应量要平衡；

（2）生产季节性与劳动力要平衡；

（3）生产班次要平衡；

（4）设备生产能力要平衡；

（5）水、电、汽负荷要平衡。

3.1.1.2工艺流程设计原则

（1）采用成熟、先进的工艺和设备；

（2）对科研成果或新工艺，需中试或者鉴定后才能应用到设计中来；

（3）对规模或许班产量大的产品，选择机械化、自动化程度高的生产线；

（4）对规模或许班产量大的，未实现机械化、自动化生产的产品以及规模或者班产量较小的产品，应按流水线形式设计。

3.1.1.3设备选型基本原则

（1）遵循《食品卫生通则》和《食品企业通用卫生》的有关规定；

（2）结构合理，适应性强，使用、维修方便，能一机多用；

（3）共用设备，要按物料处理量最大的产品来选型；

（4）后道工序设备的生产能力要略大于前道；

（5）关键设备要考虑备用。

3.1.1.4车间布置设计原则

（1）各工序应按流程以流水线形式布置；

（2）设备定位时既要考虑安装、操作和维修；又要使接管最短；

（3）符合工业厂房及食品厂房建筑规范和设计要求；

（4）符合安全、卫生和防腐要求；

（5）严格执行GMP、HACCP、SO14000等标准规范。

3.1.2设计特点

本产品每100ml含维生素A200-300IU、维生素D40-160IU，钙元素含1.5-1.8g/l。

产品达到各项标准，无任何不良反应，有益于群体有效防治维生素AD、钙缺乏症。

3.1.3产品方案及生产制度

本设计是日处理23吨原乳生产AD钙营养强化奶。

全年生产日为300天，每月生产25天，每天1班，每班每天生产8小时，班产量为25296L,收奶4小时，收奶量为23吨，采用连续性生产。

3.1.4生产主要技术规格及质量标准

3.1.4.1产品标准

（1）产品分类

①品种：

AD钙营养强化奶

②规格：

利乐包1L

（2）技术要求

①牛奶：

必须符合GB5468及GB6941

②白砂糖：

必须符合GB317

③食品添加剂：

必须符合GB2760

（3）感官标准

①色泽呈乳白色或者稍带微黄色；

②滋味和气味：

具有鲜牛奶特有的乳香味，无异味，微甜；

③形状：

均匀流体、不分层、无凝块、无杂质、无粘稠和浓厚现象。

（4）理化标准

项目

单位

指标

乳固形物

％

≥11.2

脂肪

％

≥3

杂质度

PPM

≤2

酸度

T

≤18

总糖量（以蔗糖计）

％

≥4

汞（以mg计）

PPM

≤0.01

比重（20℃）

1.028-1.032

VA

IU/100ml

200-300

VD

IU/100ml

40-160

钙

g/l

1.5-1.8

（5）微生物指标

项目

单位

指标

细菌总数

个/100ml

≤30000

大肠杆菌

个/100ml

≤90

致病菌

不得检出

（6）标志、包装、运输和贮存按GB7718和GB10790规定执行

（7）保质期：

常温保存6个月

3.2工艺设计

3.2.1生产方法及工艺流程选择

3.2.1.1工艺流程

原料奶（20℃）检验→称量→收集→净化→预热（65℃）→脱气→冷却（5℃）→储奶（5℃）→配料→均质（温度70-75℃,压力2.0-2.5MPa）→冷却→超高温灭菌→冷却→无菌灌装→成品检验→装箱→入库贮存

3.2.1.2操作要点

（1）检验：

对原料乳进行嗅觉、味觉、外观、尘埃、酸度、酒精、比重、脂肪、蛋白质、全乳固体、细菌数等严格检验

（2）净化：

除去乳中的杂质并减少微生物的数量，使用离心净化可以显著提高净化效果，有利于提高制品质量。

离心净乳机还能将乳中的乳腺细胞和某些微生物除去，。

（3）预热：

可以进行初步杀菌，初步杀死大部分的细菌致病菌，使UHT的杀菌更彻底，以保证食品的安全性。

还可以抑制酶的活性，以免造成脂肪水解、酶促褐变等不良现象。

预热温度在65℃左右。

（4）冷却：

冷却温度在5℃左右以抑制细菌的繁殖。

（5）储存：

为保证生产的连续性，一般设有多个贮乳罐，设有搅拌装置，定时搅拌液体，防止脂肪上浮，造成原料乳的成分分布不均匀。

（6）均质：

均质是对脂肪球进行机械处理，使脂肪球均匀一致分散的乳中。

采用二级均质，较高温度有利于均质效果，但温度过高会引起乳脂肪、乳蛋白变性，所以一般采用70-75℃，均质压力在2.0-2.5Mpa效果较好，若温度降低均质，不仅影响均质效果，而且会是脂肪球形成乳油粒。

（7）UHT灭菌：

温度在135-145℃左右，保持3-4S。

这种杀菌方法有效的杀灭微生物的前提下，最大限度地保留了牛奶的营养成分，生产的牛奶可以在常温下长期保存。

（8）无菌灌装：

灌装必须在无菌条件下进行，计量准确，封口可靠，成型完好，喷码清晰。

（9）检验：

合格产品直接装箱出库，有问题的产品进行一次复检，仍不合格的产品直接销毁。

（10）入库贮存：

UHT乳制品进入常温贮存。

3.2.2物料衡算说明

3.2.2.1材料及引用标准

⑴维生素AD钙强化标准引用GB14880-94《食品营养强化使用卫生标准

⑵GB5408《消毒牛乳》⑶GB6914《生鲜乳收购标准》

⑷GB2670《食品添加剂使用卫生标准》⑸GB7718《食品标签通用标准》

⑹GB317《白砂糖》⑺GB4789-31《食品卫生微生物检验，大肠菌群测定》

⑻GB5009《食品卫生检测方法》⑼GB4789-2《食品卫生微生物检验菌落总数测定》

⑽GB10789《软饮料分类》⑾GB9687-1988《复合食品包装卫生标准》

⑿GB10790《软饮料的检测规测、包装、运输和贮存》

⒀强化原料标准：

V-AV-D引用GBT5413•9-1997《中国药典95版》⒁矿物质引用GB13880-94

3.2.2.2物料衡算依据和方法

进去的物料等于出来的物料加上损耗量

3.2.2.3物料衡算过程

每道工序的损失量皆为原料乳的千分之二

即P损失=23×1000／1.03×2‰=45L

[原料奶（20℃）检验→称量→收集→净化→预热（65℃）→脱气→冷却（5℃）→储奶（5℃）]﹛4小时完成﹜→[配料（由于原乳个方面指标满足产品要求，故不需要标准化）→加热→均质（温度70-75℃,压力2.0-2.5MPa）→冷却→超高温灭菌（冷却）→无菌灌装→成品检验→装箱→入库贮存]﹛8小时完成﹜

例如：

原料：

n1=23×1000÷1.03=22330L

称量：

n2=22330-45=22285L

收集：

n3=22285-45=22240

………………………………

配料：

VAVD:

1IU=0.3μg

则VA:

300×0.3μg/100ML=90μg/100ML

VD:

160×0.3μg/100ML=48μg/100ML

钙：

0.6g/L

则配料阶段物料量=25491L

………………………………

3.2.3设备选型及配置论证

3.2.3.1设备选型

（1）磅乳槽：

满足设备如下表：

同样容量，同样质量，RP6-300占地面积最少，故应选RP6-300。

只需1台。

（2）受乳槽：

满足设备如下表：

占地面积最小的是RPS-350，故选RPS-350。

只需1台。

（3）奶泵（预处理阶段）：

满足设备如下表：

同样流量，RP9E11占地面积，价格比较便宜。

故选RP9E11，每个处理过程1台，共需3台。

（4）净乳机：

满足的设备有奶油分离机和净乳机。

由于乳中污染了很多极为微小的机械杂质和细菌细胞，用净乳机不易除去，为了达到更高的纯净度，故选用奶油分离机净化。

满足要求设备：

只需1台。

（5）加热器和冷却器：

①管式换热器：

优点：

在同样壳体直径内，布管最多；其结构简单、紧凑，制造费用低。

两端管板固定，当管束与壳体的壁温或材料线膨胀系数相差较大 时，需要在换热器上设置柔性元件（如膨胀节、挠性管板等）以 降低温差应力。

壳程设置法兰盘，适用于耐泄漏的场合。

缺点：

由于管束不能拉出，壳程、管程清洗不方便，管间不能机械清洗。

适用于壳程介质清洁，不易结垢；管程需要清洗或壳程虽有污垢，但能进行溶液清洗，以及管、壳程两侧温差不大或温差较大，但壳程压力不高的场合。

②板式换热器：

优点：

结构紧凑，单位体积设备所提供的换热面积大；组装灵活，可根据需要增减板数以调节传热面积；板面波纹使截面变化复杂，流体的扰动作用增强，具有较高的传热效率；拆装方便，有利于维修和清洗。

缺点：

处理量小；操作压力和温度受密封垫片材料性能限制而不宜过高。

板式换热器适用于经常需要清洗、工作环境要求十分紧凑，工作压力在2.5MPa以下，温度在-35℃~200℃场合。

由于牛奶是易结垢溶液，综合以上优缺点，选用板式换热器。

又因为牛奶是热敏性物料，故选用BP2-J系列的产品。

则满足设备如下表（计算详见计算本）：

（6）真空脱气机：

单台设备满足的型号只有YX-10000，选用多台则费用和占地面积都增加。

故选之，只需1台。

（7）立式贮奶缸：

由于卧式贮乳罐占地面积太大，故选用立式贮乳罐。

贮乳罐如果只装半罐，会加快乳温上升，不利于原料乳的贮存。

因此每罐需放接近满。

又因为收奶分上下午，故至少选用两台贮奶罐。

满足设备如下表：

同一容量选择搅拌速度较快的，故选择95GK-15和95GK-8，搅拌速度同为112.5r/min。

（8）奶泵（生产阶段）：

满足要求如下表：

同样流量，RP9E11占地面积，价格比较便宜。

故选RP9E11，每个处理过程1台，共需3台。

（9）立式调料缸:

为了满足连续化生产，故选择两台调料缸。

型号为WD-2000，容量为2000L。

（10）均质机：

满足的设备如下表:

额定流量一样，SLS-3500-40，电源为30KW更经济，故选择。

只需1台。

（11）全自动高温灭菌机：

由于LH4A2全自动灭菌机连续性更高，并兼有加热和冷却系统。

故选之。

只需1台,生产能力为4000L/h即可。

（12）平衡罐：

选择RP2-1000。

（13）利乐包装机:

由于本产品生产的是1L砖型包装的营养强化奶。

故选择AB型利乐包装机。

只需一台。

3.2.3.2设备一览表

3.2.4劳动力计算及劳动定员

3.2.4.1劳动力定员原则：

（1）对于自动化生产程度较低的工序，根据生产单位重量品种所需劳动工日来计算。

若P1表示每班所需人数：

则P1（人/班）=劳动生产率（人/产品）×班产量（产品/班）

（2）对于自动化程度较高的工序，根据每台设备所需的劳动工日来计算。

若P2表示每班所需人数：

则P2（人/班）=∑KiMi（人/班）

（3）P3（人／班）以生产经验来估算

车间总劳动力数量P（人）=S（P1+P2+P3）；

车间劳动定员：

按照食品工厂劳动定员原则、以男：

女=3：

7考虑拟

定车间所需各类人员比例、总人数。

3.2.4.2人员工序表

3.2.5车间布置设计

车间选择的是长方形砖混结构。

车间面积为36×24m，内包括办公室、会议室、男女更衣室、消毒间、消毒池、化验室、工具间、外包装间和成品暂存间、配电间、配料间、CIP间和包装间。

选择等跨式柱网，柱距为12m，跨度为12m，挡风柱设为6m，层高为6m。

设备采用U型布置。

3.2.5.1车间卫生

（1）车间内部分隔：

①生产线之间要分隔，②生产工段时间分隔：

原料预处理、整理灌装、杀菌工段之间③生产工段与辅助部分之间的分隔

（2）机械器具材料要求：

与食品物料直接接触的机械设备、输送带操作台面、工器具、食品物料管道等均应采用不锈钢材料制作。

（3）建筑构件卫生要求

①外墙体采用两砖，内墙采用一砖。

内墙设有1.8-2.0米高的墙裙，其他内墙面、天花板一律采用无毒、防霉、耐潮不脱落的涂料层；墙角、顶角、地角设计成弧形。

②地面设有1.5-2.0%的坡度，并设有明沟，低出设有地漏地面材料附要求防腐蚀、坚固、不打滑。

明沟至排水管前设有格兰，排水管设有防鼠装置。

③车间门实行人员、物料分流制，人员和物料进口处应采取放虫、防鼠、防蝇措施。

人流门的尺寸宽为1米，高为2米。

工具门尺寸能让车间内需要搬出的最大型设备通过。

车间大门采用双扇外开门，普通门采用单扇内开门，工具间门采用双扇外开门。

CIP清洗开有2米宽的空洞门。

④车间窗户设有防蝇、防尘、放虫装置，窗下台面下倾45°，窗框材料防锈、防潮、易清洗。

（4）卫生设施

车间人员进口处：

更衣室→消毒间→消毒池→车间；各种出口设有防鼠等装置。

（5）通风、降温设计

自然通风、机械通风和安装空调。

（6）局部排气设计

局部安装排气扇；热加工工序上方安装排气罩。

4.结论

本产品采用连续式生产，二阶段式均质，使脂肪球破碎到最小，并且温度选在70-75℃，如果太低，可能发生粘滞现象；UHT杀菌，最大程度的保留了牛奶的营养成分，所选灭菌设备包含有就地消毒功能，灭菌温度可自动控制，出料温度可设定调节、可自控，还有就地清洗功能，由于粘性液体食品物料加热到135℃以上，长期工作，粘壁和结垢都是难免的，甚至会结焦，这为生产的连续性提供很大的方便，并且保证了产品的质量。

另外本产品中添加的钙为乳钙，它对成品的稳定性影响很小，牛奶中无蛋白质沉淀，相比之下葡萄糖酸钙、磷酸氢钙、碳酸钙、乳酸钙等钙剂对牛奶稳定性影响较大。

另一原因是乳钙来源比较丰富、无污染、安全性高，更容易吸收。

乳制品中所含营养丰富，备受人们青睐，中国的乳品市场每年在以两位数速度增长。

本产品中添加了人体所需的微量营养素，对老少幼这些易得营养素缺乏症的人尤为适合。

另外本产品的采用钙源为100%乳钙，口感浓郁，比普通牛奶口感浓郁，具有更好的口感和奶香味，并且不含有普通高钙奶产品常见的涩味，口味悠长，相信会很受广大消费者喜欢。

开始设计时，由于对于牛奶的生产过程中所需设备的要求不是很了解，因此选型花费了很多的时间。

开始我们为了方便我们经常只选择一台设备，但是为了满足生产的连续性和产品的质量，贮奶缸和调料缸通常采用多台。

对于无菌灌装前面通常配有一个平衡罐，牛奶的暂存之处，用来防止灌装过程中出现的问题。

在换热器的选型过程中，由于对加热水和冷却水温度的选择不是很了解，我们徘徊了很久，等到选型完结已经一周过去了。

在画图过程中，由于画图的技术不行，再加上车间排布总是不满足要求，还有对于车间的柱距、跨度了解不是很清楚，结果出现的现象就是画了改，改了再改，就像老师说的一样，一些问题他有提醒我们就不会错，不提醒我们就集体错误，最后耗费了很多时间。

在这我要感谢老师这几周来对我的指导，若不是老师的指导，我们可能再花一周也做不出成果来。

参考书目：

［1］自编．课程设计（食工）指导书．2010

［2］张国农．食品工厂设计与环境保护，2006

［3］国家教委高等教育司，北京市教委．高等学校毕业设计指导手册．（化工卷）北京：

高等教育出版社，1999

［4］杨芙莲．食品工厂设计基础。

北京：

机械工业出版社，2005

［5］编写组．乳制品工业手册．北京：

轻工业出版社，1986

［6］顾瑞霞．乳与乳制品工艺学．北京：

中国计量出版社，2006

［7］赵晋府．食品工艺学．北京：

中国轻工业出版社，2000

［8］李书国，张谦．食品加工机械与设备手册．北京：

科学技术文献业出版社，2006

［9］华东化工学院．化工制图．北京：

人民教育出版社，1978

［10］其他有关的设计基础资料