年产550吨豆奶粉工厂设计说明书说课讲解.docx
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年产550吨豆奶粉工厂设计说明书说课讲解
年产550吨豆奶粉工厂设计说明书
第一章总论
第一节概述
豆奶粉是一种新型固体饮料，它综合了大豆和牛奶的营养成份，具有口感细腻，香味浓郁，营养丰富，携带方便等特点。
在诸多豆制品中，豆奶粉以其众多优点受到人们青睐。
豆奶粉主要有以下营养价值。
一、从营养价值上看，大豆蛋白质含量高，含有人体所必需的八种氨基酸，比较接近世界卫生组织新拟定的营养模式，其中赖氨酸含量高于谷物，是植物性食物中最合理、最接近人体所需比例的。
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，更利于人体消化吸收。
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。
三、豆奶粉是经过超微粉碎工艺加工而成的，不除豆渣，大豆子叶全部被利用，膳食纤维的含量比同类产品高，有润肠通便的作用，可以预防直肠癌。
四、豆奶粉中含有多种矿物质和维生素。
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，可以提高人体免疫力，延缓衰老。
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、前列腺癌和骨质疏松，减轻或避免更年期综合症。
七、豆奶粉中含有大豆卵磷脂，可以抗衰老，健脑。
第二节设计依据
本设计参考了《食品工厂设计与环境保护》、《大豆制品加工技术》、《食品工厂机械与设备》、《化工原理》上下册、《食品工厂设计综合实训》等。
根据以上设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数与数据，进行生产方法的选择，工艺流程与工艺条件的确定与物料衡算和包装材料计算。
第三节设计目的和意义
本设计是将我们学到的知识应用到实践中来。
在完成这个设计的过程中，一方面巩固学到的知识，另一方面通过查阅，整理资料增加我们的认识和科研技能，同时，进一步熟悉工厂的生产实际，培养我们理论联系实际的能力，锻炼了我们解决问题的能力。
豆奶是以豆类为主要原料制成的。
目前，市场上出售的豆奶，品种多，价格适宜，食用方便，因而很受消费者欢迎。
据分析，豆奶含有丰富的营养成分，特别是含有丰富的蛋白质以及较多的微量元素镁，此外，还含有维生素Bl、B2等，确是一种较好的营养食品。
豆奶还被西方营养学家称作“健脑”食品，因为豆奶中所含的大豆磷脂可以激活脑细胞，提高老年人的记忆力与注意力。
大豆食品是深受消费者欢迎的保健食品，随着经济的增长，人们对豆奶粉的消费会越来越大。
所以也看到了豆奶粉的发展前景。
这时候建立一豆奶粉工厂的话，产品的广阔市场为工厂的生存和发展提供了良好的保证。
第二章工艺流程
第一节工艺流程的确定
近年来我国非常重视大豆蛋白饮料的研究，对于大豆食品中不良风味已了解到其产生的原因，并进一步找出了防止的方法，取得了进步。
想要改善豆奶的风味，关键要做到两个方面：
其一是钝化或抑制脂肪氧化酶活性，防止产生豆腥味；二是采用脱臭的方法除去豆奶中固有的不良气味，两者相辅相成，才能生产处优质的产品。
综合考虑以上因素，确定以下工艺流程：
原料大豆→精选除杂→脱皮分离→浸泡→失活软化→循环磨浆→离心分离→调配→杀菌脱腥→均质→喷雾干燥→流化床处理→包装成品
原料大豆
精选除杂
脱皮分离
失活软化
浸泡
循环磨浆
喷雾干燥
均质
溶糖
过滤
流化床处理
包装成品
调配
杀菌脱腥
离心分离
第二节工艺论证
一、原料精选除杂
大豆表面上有很多的尘土和微生物附着，浸泡前应充分地进行清洗，至少清洗三遍。
二、脱皮
在脱皮工序进行的同时还除去皮和胚芽等，以保证产品质量，避免浸泡过程中污水处理问题。
为了保证脱皮效果，要严格控制大豆水分含量，资料表明，水分达10%时，可保证脱皮率在90%以上。
因本设计是拟不出渣的工艺，所以要严格控制水分。
当水分超标时，大豆应在干燥机中通入105～110℃的热空气干燥。
脱皮直接用脱皮机，重量损耗8%左右。
三、浸泡
为了软化大豆组织细胞，降低磨浆时的能耗与磨损，提高胶体分散程度与悬浮性，增加吸收率，以增强均质效果。
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、失活软化
将大豆放在失活器内，在85℃的失活水中（3%的碳酸氢钠溶液）持续10min。
该步骤的目的是使脂肪氧化酶失活，控制大豆青臭口味的产生，并使大豆得到软化，以利于破碎。
五、循环磨浆
循环磨浆可省去分离豆渣和浓缩工序，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℃。
六、渣浆分离
浆体经分离将浆液和豆渣分开。
这步操作对蛋白质和固形物回收影响很大。
豆渣中含水分应在60%左右，含水过多则蛋白质回收率降低。
以热浆进行分离，可降低浆体粘度，有助于分离。
离心分离操作，可用篮式离心机分批进行，大量生产用连续式离心机完成，可使浆液和豆渣分别连续排出。
七、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，分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。
八、杀菌脱腥
本设计采用微波技术对大豆干燥和脱腥，将传统的湿法生产工艺改为干法生产工艺，该工艺将大豆经分拣机分选后，置入微波场中，使大豆自身温度上升，达到脱净豆腥和杀菌的效果。
该工艺流程有以下特点：
生产周期短、设备投资少、大豆利用率高、脱腥、能源消耗低、自动化程度高、生产成本低。
九、均质
均值可改善豆奶口感和稳定性，是生产优质豆奶不可缺少的设备。
均质机的原理是在高压下将豆奶经均质阀的狭缝压出，而将脂肪球等粒子打碎，是豆奶乳浊液稳定，具有奶状的粘度，易于消化。
豆奶均质的效果有下列三个因素决定：
均质压力，压力越高效果越好，但受设备性能限制。
均质温度，温度高均质效果好。
均质次数：
增加均质次数也可提高均质效果。
豆奶生产中通常用130-230公斤/厘米2在90摄氏度下均质一次，可获良好效果。
从豆奶生产工艺流程的安排上，均质机可放在杀菌脱腥之前，也可放在杀菌脱腥之后，各有利弊。
放在杀菌脱腥之前，效果较差，但设备费用低，若放在杀菌脱腥之后则情况相反。
十、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，以增大表面积，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。
十一、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。
12、包装
豆奶很易变质，除了以散装供应外，均需以一定包装形式供应消费者。
豆奶的包装可分装于玻璃瓶、塑料瓶或复合蒸煮袋中，采用哪一种包装是生产厂一个重大的问题，决定成品保藏期，也影响质量增加成本，在建厂时应进行考虑，做出决策。
纸盒无菌包装近年来发展很快，目前日本有70%以上的豆奶是用纸盒包装，可显著提高产品质量，在常温下货架期可达半年以上。
包装材料轻巧，一次性消费无需回收，这对运输、销售和消费均带来方便。
无菌包装是瑞典利乐公司的专利，该公司规定必须使用它的包装材料，因此材料要长期进口，包装费高，在我国目前条件下，要普遍应用还不具备条件。
第三章物料衡算
第一节产品方案和班产量的确定
本设计为年产550吨豆奶粉车间设计，每年工作日按280天计，采用每天两班制，每班8小时。
1、根据年产量，生产能力为550×1000/（280×16）=122.77kg/h
2、成品含水分2%，故豆奶粉中干物质重量为122.77×（1-2%）=120.31kg/h
调制后均质前的豆浆中干物质重（含豆，糖，全脂奶粉）
120.31/[（1－0.4%）×（1－0.1%）×（1－0.2%）×（1－0.3%）]=121.52kg/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
配料
用量kg
备注
原浆
49.24
浓度为15.8%
蔗糖
11.25
以60%糖液加入
全脂奶粉
2.01
直接加入浆中
豆浆中固形物含量为
49.24×15.8%×121.52/（49.24×15.8%+11.25+2.01）=44.93kg/h
4、一般大豆的豆奶粉的得率为0.65～0.70，按得率0.67设计，则大豆的处理量44.93/0.67=67.06kg/h
第二节物料衡算和包装材料计算
每小时处理67.06kg大豆：
1、大豆清杂去重2%，再经脱皮去重8%后重量为
67.06×（1－2%）×（1－8%）=60.46kg/h
选用原料大豆的含水率为12%，则大豆中固形物含量为
60.46×（1－12%）=53.20kg/h
2、浸泡后大豆的重量为原来的1.8～2.4倍，以2.18倍计算
60.46×2.18=131.80kg/h
3、总豆水比为1：
4，即循环磨浆时加入的水量为实际处理大豆的2.9倍
磨浆时需加入的水量为60.46×2.9=175.33kg/h
循环磨浆损耗以0.4%计，故磨浆后总浆重量为
（131.80＋175.33）×（1－0.4%）=305.90kg/h
4、离心分离去渣：
豆渣中含水率要求在85%以下，控制豆渣的含水率为60%，
分离后豆浆中固形物含量按15.8%计。
设豆浆中固形物为xkg/h，则豆渣中固形物为（53.20－x）kg/h
（53.20－x）/（1－60%）＋x/15.8%=305.90kg/h
解得x=45.15，即分离后豆浆中固形物为45.15kg/h
豆渣中固形物含量为53.20-45.15=8.05kg/h
豆渣中含水60%,故水的量为：
8.05×60%/40%=12.08kg/h
分离出的豆浆量305.90－8.05－12.08=285.77kg/h
5、调制前，添加蔗糖45.15×11.25/（49.24×15.8%）=65.29kg/h
全脂奶粉量45.15×2.01/（49.24×15.8%）=11.66kg/h
则豆浆中干物质含量45.15＋65.29＋11.66=122.10kg/h
蔗糖溶液（60%）带入的水量65.29×（40/60）=43.53kg/h
调制好的豆浆量（含豆固形物，糖，全脂奶粉）
285.77＋65.29＋11.66＋43.53=406.25kg/h
浓度为（45.15＋65.29+11.66）/402.02×100%=30.07%
6、喷雾干燥前，豆浆经杀菌，均质损耗0.3%
故豆浆量为406.25×（1－0.3%）=405.03kg/h
豆固形物含量45.15×（1－0.3%）=45.01kg/h
蔗糖65.29×（1－0.3%）=65.09kg/h
全脂奶粉11.66×（1－0.3%）=11.63kg/h
7、喷雾干燥后，豆浆损失0.2%，成为含水8%的豆奶粉
豆固形物45.01×（1－0.2%）=44.92kg/h
蔗糖65.09×（1－0.2%）=64.96kg/h
全脂奶粉11.63×（1－0.2%）=11.61kg/h
固形物总计44.92＋64.96＋11.61=121.49kg/h
喷雾干燥后豆奶粉重量121.49/（1－7%）=130.63kg/h
蒸发水量405.03×（1－0.2%）－130.63=273.60kg/h
8、流化床处理后豆奶粉含水2%，损失以0.1%计
豆固形物44.92×（1－0.1%）=44.88kg/h
蔗糖64.96×（1－0.1%）=64.90kg/h
全脂奶粉11.61×（1－0.1%）=11.60kg/h
固形物总计44.88＋64.90＋11.60=121.38kg/h
豆奶粉成品重量121.38/（1－2%）=123.86kg/h
蒸发水量130.63×（1－0.1%）－123.86=6.64kg/h
9、包装损失0.4%，则包装后成品的重量为
123.86×（1－0.4%）=123.36kg/h
10、全年实际生产豆奶粉123.36×16×280/1000=552.65t
要求成品年产量550t,误差552.65－550=-2.65t
物料衡算表
名称
数量kg/h
备注
原料量
67.06
大豆含水10%
精选脱皮后重量
60.46
精选脱皮去重2%，8%
浸泡后豆重
131.80
浸泡增重2.18倍
磨浆后豆浆量
305.90
总豆水比1：
4
离心分离出豆浆量
285.77
豆渣中含水60%
调制加糖量
65.29
以60%糖液加入
加全脂奶粉量
11.66
直接加入浆中
喷雾干燥前豆浆量
405.03
蒸发水量273.60Kg/h
喷雾干燥出粉量
130.63
喷雾干燥损失0.2%
流化床出粉量
123.86
流化损失0.2%
包装后质量
123.36
包装损失0.4%
年产量
552.65
误差2.65t
包装材料的清算：
用半透明小塑料袋包装豆奶粉，每小袋45g，每20袋包装成一大袋，每25大袋装入一纸箱。
需小塑料袋：
123.36/0.045=2742个/h
需大塑料袋：
123.36/（0.045×20）=137个/h
需纸箱：
137/25=6个/h
第四章设备选型
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。
张家港市力源输送机械有限公司
型号TH315
生产能力35m3/h
最大提升高度40m
二、电磁振动筛
江阴市胜灵机械制造有限公司
ZS-515型电磁振动筛
过筛数目3000次/分
生产能力12-200kg/h
功率消耗0.75kw
净重180kg
外形尺寸710×710×1290mm
3、脱皮机
烟台茂源食品机械制造有限公司大豆干法脱皮机
型号GTJ-D300大豆干法脱皮机
功率1.5kw
产量250-300kg/h
外形尺寸1300×400×1400mm
4、浸泡缸
北京洛克有限公司西南分公司
型号PDC-200-4
产能800kg/h
外形尺寸1800*600*1700mm
五、砂轮磨
大豆浸泡后物料量136.71kg/h，磨时加水183.28kg/h，根据此处理能力，选用3台M-400型砂轮磨组成三道循环磨浆机（与胶体磨）。
砂轮磨生产能力大，耗电少，操作调节方便，对提高产品质量有明显效果。
处理能力400kg/h
动力消耗7.5KW
外形尺寸1000×800×600mm
六、胶体磨
型号JMS-1303台
物料加工细度2-50μm
生产能力0.5-3吨/小时
电机功率11kw
电机转速2930r/min
转子直径130mm
设备重400kg
外形尺寸990×440×1100mm
7、离心分离机
合肥天工科技开发有限公司
型号SS1200
生产能力320kg/h
直径1200mm
高度500mm
转速900r/min
工作容积250L
分离因数500
电机功率12kw
整机重量1800kg
外形尺寸3700×1600×1000mm
八、电加热调配罐
杭州科豪机械有限公司
容量500L
物料加热温度：
≤350℃；
物料加热时间：
20min～90min
搅拌转速：
15～120r/min
尺寸1800×1450×2000mm
九、双联过滤器
型号ZRP-4
尺寸972×320×880mm
净重128kg
过滤面积0.3m2
十、闪蒸脱腥设备
靖江艾莉特食品机械厂真空瞬时杀菌及脱腥装置（成套）
型号RJCG01A超高温杀菌脱腥
生产能力2T/h
尺寸3000×2300×3200mm
十一、均质机
型号HOMG-Q500-P60
工作量500L/h
最大压力60Mpa
额定压力50Mpa
外形尺寸1200×800×1200mm
十二、喷雾干燥机
根据物料衡算计算中数据可知喷雾干燥需要蒸发水分273.60kg/h。
常州市一新干燥设备有限公司
型号LPG-300
设计进风温度350℃
排风温度90-110℃
水分蒸发量300kg/h
雾化器直径150mm
雾化器转速18000r/min
雾化器功率8.5kw
外型尺寸8000×7500×12000mm
十三、流化床
采用ZLG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奶粉迅速冷却。
该机使用时需要配上振动输粉机，空气过滤器、冷却器、旋风分离器等附属设备。
根据物料衡算，流化床处理时蒸发水分6.58kg/h。
江阴市金发干燥设备有限公司
型号ZLG3×0.30
功率0.8×2kw
进风70-140℃
水分蒸发能力20-35kg/h
出风40-70℃g/h
流化面积0.9m2
尺寸3000×300×1350mm
总质量1250kg
14、包装机
型号HD-45A粉剂自动包装机
包装速度40-60袋/min
制袋尺寸长40-140宽40-100
计量方法螺杆式
功率1.2kw
重量215kg
外形尺寸780*680*1600mm
型号DZ-500/2SP（B）真空包装机
真空室最低压强<=1.3332kPa
真空室尺寸560*440*50mm
热封条尺寸500*12mm
外形尺寸1230*622*900mm
重量170kg
十五、封箱机
上海星旭自动化设备有限公司
产品型号：
FX-03
输送速度：
0—20m/min
适用纸箱：
L200-500×W150-500×H150-500mm
供给电源：
220/380V 50-60Hz
耗用功能：
1.5kw
封箱速度：
15-20箱/min
适用胶带：
W48mm/60mm/72mm（择一选用）
机器尺寸：
L1700×W880×H1450mm
机器重量：
280kg
16、捆扎机
杭州永创智能设备股份有限公司
MH-101A全自动捆扎机适合常规物体捆包电源，功率:
380V,50Hz,750W,5A打包速度:
≤2.5秒/道台面高度:
750mm框架尺寸:
W（1070）xH（668）mm外部W（800）xH（600）mm定制捆扎形式:
平行1～多道，方式有点动、手动、连打、球开关、脚踏开关适用包带:
厚（0.55～1.2）mm*宽（9～15）mm电器配置:
LG“PLC”控制，法国“TE”，日本”OMRON“，”ZIK“电器机器重量:
240kg（毛重）/200kg（净重）
十七、泵
上海帕特泵业制造有限公司
选用不锈钢卫生泵9台
流量3t/h
外形450×240×330mm
扬程18m水柱
设备重量31kg
电机功率0.75kw
转速2850r/min
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
35m3/h
TH315
6
2
电磁振动筛
12-200kg/h
ZS-515
710×710×1290
1
3
脱皮机
200-250kg/h
GTJ-D300D
1300×400×1400
1
4
浸泡缸
800kg
PDC-200-4
d=3000，h=1000
1
5
砂轮磨
300kg/h
WY300
850×640×900
3
6
胶体磨
0.5-3t/h
JMS-130
990×440×1100
3
7
离心分离机
320kg/h
SS1200
3700×1600×1000
1
8
电加热调配罐
500L
1800×1450×2000
1
9
双联过滤器
ZRP-4
972×320×880
1
10
闪蒸脱腥设备
2T/h
RJCG01A
3000×2300×3200
1
11
均质机
500L
HOMG-Q500-P60
1200×800×1200
1
12
喷雾干燥设备
300kg/h
LPG-300
8000×7500×12000
1
13
流化床
20-35kg/h
ZLG3×0.30
3000×300×1350
1
14
包装机
40-60袋/min
HD-45A
780×680×1600
2
15
封箱机
20箱/分钟
FJ-56
1650×740×1480
1
16
捆扎机
2.5秒/道
MH101
1070×668×720
1
17
泵
3t/h
离心式卫生泵
450×240×330
9
结束语
经过一段时间的努力，食品工厂课程设计圆满完成了，在此期间得到了许多同学和老师的帮助，他们为我解决了许多设计中的问题，谨此表示衷心的感谢。
通过本次课程设计，回顾了食品工厂设计的整个流程，查阅了相关技术资料，锻炼了动手能力特别是计算机制图能力，并具备了基本的工厂设计素质。
由于本人能力有限、经验不足加之时间仓促，设计中未考虑周到之处在所难免，恳请老师和同学们指正。
参考资料
1《大豆制品工艺学》石彦国，任丽编中国轻工业出版社
2《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
3《食品加工机械与设备》陈斌主编顾林副主编机械工业出版社
4《大豆制品加工技术》仇农学，李键科编著中国轻工业出版社
5《食品工厂设计与环境保护》张国农主编中国轻工业出版社
6《食品工厂设计综合实训》刘小杰，张一主编化学工业出版社
7《食品工厂机械与设备》无锡轻工业大学中国轻工业出版社
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