年产量3400吨乳粉厂设计.docx

1、年产量3400吨乳粉厂设计食 品 工 艺 学课 程 设 计设计题目：年产量3400吨乳粉厂设计姓 名：靳琪勋学 号：3年 级：09级系 部：食品科学与工程专 业：食品质量与安全指导教师：何丽萍完成时间：2012.6.4-2012.6.10年产量3400吨乳粉厂设计1.前言 31.1设计目的 31.2设计要求 31.3设计依据 41.4国内乳粉工业现状 42.工艺流程的确定与分析 42.1工艺流程图 42.2生产工艺说明 52.3产品方案确定 83.工艺计算及设备选型 83.1工艺计算 83.2设备选型 123.3主要设备选型列表 174.小结 171.前言1.1设计目的培养学生综合运用所学基础

2、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

3、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 2.2生产工艺说明2.2.1原料乳的验收标准生产无公害鲜牛

4、乳的奶牛饲养管理方式应符合(NYT 5049)的要求。生产无公害乳制品的原料奶要求符合(NY 50452001)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85.587.587.5总 乳 固 体10.514.513.0脂 肪2.56.04.0蛋 白 质2.95.03.4乳 糖3.65.54.8无 机 盐0.6-0.90.8 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l030ppm的杂质)：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24层让牛奶流

5、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。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03ppm的杂质)。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：提高原料乳的抗菌力，抑制细菌的繁殖。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。延长

6、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

7、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30 min高温短时间杀菌法 85-90 保温3-5 min超高温瞬时杀菌法 120-135 保温1-4 s 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(8524s)。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

8、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干燥速度快，物料受热时间短，整个干燥过程仅需1030s，牛乳营养成分损失小，乳粉溶解度高，冲调性好。乳粉颗粒表面温度较低，从而减少热敏性

9、物质的损失，产品具有良好的理化性质。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。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。操作控制方便，适用于连续化、自动化、大型化生产。占地面积大，一般需要多层建筑，一次性投资大。热效较低，只有3550左右，蒸发lkg水分需要23kg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：防止乳粉吸湿、结块、变质。便于销售、携带，利于运输、贮藏。避免紫外线照射。防止乳粉中香味散失。防止外界的一切污染。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

10、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)=5.67 t其中，K 为设备不均匀系数，取0.83.工艺计算及设备选型3.1工艺计算3.1.1物料衡算成品：3400 t乳粉 每班产品：5.67 t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

11、量W2 = 3%，则进入干燥塔前物料为： G1=G2(100-3)/(100-55)=5.6797/45=12.22 t 干燥塔内水分蒸发量为： W=G2-G1=12.22-5.67=6.55 t （2）浓缩过程中，浓缩后的奶量为12.22 t，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)=48.88 t 浓缩过程中蒸发掉的水量为： 48.88-12.22=26.66 t（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

12、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8085、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: 86240 Kg。则杀菌过程牛乳需要的热量为：Q=mcT2T14880 0Kg2.510J/（Kg）(8520)=7.93106 KJ设杀菌过程中热量损失为20%，则实际需要热量为Q=7.93106120%=9.91106 KJ全年的热量消耗为:Q=9.91106KJ2502=7.43109 KJ/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

13、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= mcT4T3=488002.510J/（Kg）7550=3.05106 KJ设浓缩过程中的热量损失为20%，则实际需要热量为Q=3.05106 KJ120%=3.81106 KJ全年的热量消耗为:Q=3.81106 KJ2503=2.86109 KJ/年(3) 喷雾干燥过程热量衡算喷雾干燥过程中的水分蒸发量 6.55 t根据水分蒸发量可选用YPLI2000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：65002000=3.25 h蒸汽消耗量2400Kg/h,水蒸汽的比热为c=2.

14、110J/（Kg）,则蒸汽的热量为 Q=c2400Kg/h3.25=2.110J/（Kg）2400 Kg/h2.25=1.14107J全年的热量消耗为Q=1.141073250=8.51109 KJ全年总的蒸汽消耗量：Q总=7.43109+2.86109+8.51109 =18.8109则生蒸汽的消耗量：W=18.8109/2.1103=8.95106 kg/年3.1.3其他计算(1)用水量计算 鲜奶冷却水用量：T1=20 T2=15； t1=0 t2=4，G=6.11T/h 则冷却水用量为：W= CG(T1-T2)100（t1-t2）=9.46.11(20-15)(4-0)=116.26.T

15、/h即换热器的用水量为116.26.T/h（2）用电量计算根据物料所选用的设备选型对生产工艺过程进行用电量计算1贮奶罐本生产过程选用两台用电功率为1.14Kw/h的立式贮奶罐贮存每日的原料乳，贮存罐工作的时间就是过滤器过滤的时间，已知过滤器的得过滤面积为0.75则则每日的用电量为1.14Kw31h=3.42Kwh则每年的用电量为3.42250=855 Kwh2过滤器 本生产过程选用的过滤器的电机功率为12Kw/班，则每日的用电量为12Kw3=36 Kwh每年的用电量为36250=9000 Kwh3浓缩器 本生产过程选用的是功率为27.2Kw的三效将模式蒸发器，生产过程每班需蒸发26.66t的水

16、，则每日需要处理时间为266603320021.64h每日的用电量为1.64h27.2kw=44.51 Kwh每年的用电量为44.51250=11126.52 Kwh4喷雾干燥设备本生产过程选用的是处理量为2000Kg/h的干燥器，功率为72kw，每小时水分蒸发量为374kg，则每日喷雾干燥塔工作的时间为374832000=4.49h每日的用电量为 724.49=323.28 Kwh每年的用电量为323.28250=86112 Kwh5包装机本生产过程选用的是包装效率为 3080(bags/h) ，包装量为125Kg/h，每袋400g，功率为2kw,每日的用电量为28=7.2 Kwh每年的用电

17、量为22503=1500 Kwh则每年的总用电量为：P=11126.52+9000+1500+855+86112=108648.52 Kwh3.2设备选型3.2.1贮奶罐名称型号规格效能净重价格(约)立式贮奶罐LCH-22t0.7t8000LCH-55t1.1t15000LCH-1010t2t25000一般情况下选罐的总容量为日处理量的50100。本设计选用罐的总容量为日处理量的50(即70吨)，所以这里选用7个10吨的立式贮奶罐贮存原料乳。3.2.2.奶泵乳液输送过程中需要乳泵，本设计处理量较大， 所以选用处理量较大的WB10/30型奶泵。 技术参数：型号： WB10/30流量： 10m3/

18、h扬程： 30m最小汽蚀余量： 2.7m允许席上真空度： 72kpa功率： 2.2kw净出口管径： 50mm/40mm3.2.3过滤器根据物料衡算得，每班处理的原料量为48.88 t， 可以选用双联过滤器，其主要参数如下：项目技术指标过滤面积（）0.75过滤温度（） 100使用压力MPa0.2外形尺寸mm(长宽高)1300 500 1300电机功率Kw123.2.4板式换热器(冷却)虽然有一部分原料乳从牧场收取，已进行了冷却处理，但考虑到运至工厂后的温度不均，并且还会受季节影响，所以为了保证设备具有足够的冷却能力，本设计暂定所有原料乳的温度均为平均室温20。设定每班收奶冷却时间为4小时班，则冷

19、却处理量为：M=48.88/4=12.22 t/h采用逆流换热 T=20-4=16对数平均温度差tm=7.76换热面积A=MCt奶/K tm =122200.94(20-4)/18007.76 =13.26 m2注：K=15002000kj/m2h，取k=1800kcalm2h。所以选用BP2一J15型板式换热器。技术参数：型号：BP2一J15 换热面积：15m2片数：75最高工作温度：100外形尺寸：1007 384 1545净重：434kg3.2.5巴氏杀菌采用板式杀菌设备，牛乳进料温度为55，过热水进水温度为130，出料温度为90，杀菌温度为85，每班杀菌奶量为48.88t/班，即6.1

20、1吨/小时，查手册取板式换热器K为4000W/（mhK），C乳=3.874kJ/(kgK),采用逆流换热 T=90-55=35平均温度差tm =40换热面积A=MCt奶/K tm =122200.9435/180040 =5.17 m2 所以选用BP2一J6型板式换热器。技术参数：型号：BP2一J6 换热面积：6m2片数：25最高工作温度：100外形尺寸：852 500 1545净重：338kg3.2.6三效蒸发浓缩器根据物料衡算得，每班真空浓缩量为48.88他t，浓缩蒸发量为26.66 t。选用RNJM03-3200三效降膜式蒸发器，其具体参数如下：项目技术指标型号名称RNJM03-3200

21、蒸发量KgH2O/h3200耗气量Kg/h1100循环耗水量T/h19蒸发温度一效70蒸发温度二效57蒸发温度三效45真空度一效Mpa69真空度二效Mpa83真空度三效Mpa90杀菌温度84-96杀菌保温时间s24电机总功率Kw27.23.2.7喷雾干燥 干燥量为1528/h，浓奶含水量为55%，奶粉含水量量为2%，喷雾压力为147N/，干燥温度为150，蒸发水量为820/h。 干燥塔直径的计算 首先计算容积干燥强度 AV = 0.03T1 1= 0.03150 1 = 3.5（/m2h） 干燥塔高度与干燥塔径的关系为：H = （1.11.2）D 故塔高： 选择常州市范强干燥设备有限公司的产品

22、： 名称 型号 水分蒸发量 加热方式 塔身直径 喷雾干燥塔 YPLI2000 2000/h 气电加热补偿或燃油 8000 3.3.8高压泵设备选型：(选用W6型高压泵)流量：60Lmin，压力60bar，转速：600rPm，功率：735kw，重量：40吨。注：水份蒸发量与物料特性，含固量及热风进出口温度有关。用度可根据当地能源选定加热方式，根据物料特性选择收尘，除尘方式。该喷雾干燥设备带有流化床装置。3.2.9包装机每班的工作产量为5.67吨/班乳粉，按每袋400克计，则包装速率为1772袋/小时，即30袋/分钟。采用聚乙烯塑料袋包装材料。选择上海精朝机械有限公司的产品： 名称 型号 包装效率

23、(bags/h) 重量（） 机械尺寸（） 包装机 YCIV-2420 3080 300 90068016503.2.10 CIP清洗设备 乳制品厂的设备需要CIP清洗设备系统进行清洗。选择武汉吴特流体设备有限公司的产品： 名称 型号 酸罐（L） 碱罐（L） CIP泵 泵功率 CIP清洗机 CIP-1 1000 1000 10T/H 2.2kw3.3主要设备选型列表序号设备名称型号规格尺寸数量1奶槽车SPB10吨52双联式过滤器RP6H21500*500*110013奶泵WB10/3034板式换热器（1）BP2-J-151007* 384 *154515板式换热器（2）BP2-J-6852* 5

24、00 *154526立式贮奶罐LH-103200*884257三校降模式蒸发器RNJM03-320028喷雾干燥塔YPLI200019充氮包装机YCLV-24201290*670*1560110清洗设备CIP-114.小结 经过一周的努力，终于圆满的完成了食品工艺学课程设计。在这里我感谢系部给我们安排这次实训机会，感谢指导老师及各位同学的帮助，特别是何丽萍老师，在设计期间给予我们悉心的指导和关心，帮助我们解决了很多在设计中遇到的问题，谨此表示衷心的感谢。通过这次设计，我学到了很多知识，同时也发现了很多的问题。首先，这次设计实训让我系统的回顾了所学的知识，特别是刚学完的食品工艺学，将所学的知识用

25、于生产实际，理论联系实际，得到了知识的升华。同时也深入了解了各门课程之间的联系，完善了自己的知识系统。例如物料衡算，热量衡算，设备选型等知识涉及化工原理,原料乳的入场验收及出厂检测涉及食品分析等等。其次，这次设计实训锻炼了我的独立思考能力和动手能力，也丰富了我的学习方法，从查阅资料到自己设计，初步掌握了科学的研究方法，积累了一些食品方面的专业网站及文献资料来源。同时也熟练了自己计算机的运用能力。最后，这次设计实训也暴露除了很多的问题，如一些专业基础课掌握不够，知识不够系统化，对一些东西一知半解，实际中应用出现困难。总之，通过这对次设计实训的深入剖析，认识到了自己的优势与不足，好的方面当然的继续的发扬，不足之处应在日后的学习中引以为戒。以丰富的知识让自己踏上更高的台阶。由于本人经验不足，水平有限，加之时间仓促，设计中难免有疏漏不妥之处，诚望老师和同学批评指正 靳琪勋