中国纯牛奶的加工工艺.docx
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中国纯牛奶的加工工艺
1概论
2加工工艺流程设计
2.1加工工艺流程示意图
原料乳的验收原料乳
135℃-150℃
冷水
2.2原料乳的验收
在乳制品生产过程中，未经任何处理加工的生鲜乳称为原料乳。
优质的乳制品需要优质的原料，因此需要掌握原料乳的质量、标准和验收方法。
原料乳的验收方法；感官检验，理化指标，微生物检验三个方面。
感官检验；正常乳为乳白色或微黄色，不含有肉眼看不见的异物和异常气味。
生理化指标；GB69140-1986中规定，脂肪大于等于3.10%,蛋白质大于等于2.95%,酸度小于等于1.62%。
细菌指标；控制原乳中细菌数量，致病细菌的发现，细菌含量<250ug/ml。
2.3过滤
已知原料乳8t，过滤时间为1h，过滤机的滤框尺寸为120mm×92mmm=8tt=1hL=1.2mB=0.92mZ=10
qm：
质量流量A:
过滤面积
qm=8t∕1h=8t∕h
A=2LBZ=1.2×0.92×10=11m2
因为qm=Auρ所以u=qm∕Aρ=8000∕（11×1040）=0.7m∕h
故选择垂直叶片式过滤机型号为EYCCL12-N
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相关参数
型号
过滤能力（t∕h）
过滤面积（m2）
片数
片间距（mm）
EYCCL12-N
8～10t∕h
12m2
11
70
达到要求：
将原料乳中杂质及固件颗粒分离并在1t内完成一班8t的原料乳
选择目的：
能够在一定的时间内达到最佳净化效果。
2.4储罐
由于设置每班处理量为8t，我们选择9t的储罐，由v=nr2h可得
9000=3.14×r2h
为了空间与利益考虑暂定r=15m则h=12.7m
为了保存乳中成分恒定，在储罐中设立以个温控系统，将罐内的温度设定在4℃，
2.5标准化
要求达到巴氏杀菌乳中的脂肪含量满足不同的消费者的需求，低脂巴氏杀菌乳脂肪含量为1.5%，常规巴氏杀菌乳为3.0%,不同国家对巴氏杀菌乳脂肪含量规定不同，我国巴氏杀菌乳的脂肪含量不得低于3%。
设原料中的含脂率为F%，脱脂乳或稀奶油的含脂率为q%，按比例混合后乳的含脂率为F1%,原料乳的数量为X，脱脂乳或稀奶油量Y，对脂肪进行物料横算。
FX+qY=F1（X+Y）
得出加入脂肪乳或稀奶油量：
Y=（F-F1）∕（F1-q）X2
称量Ykg的脂肪乳稀奶油，加入混合罐中用搅拌器搅拌均匀，再打入贮存罐。
2.6均质（均质物质是欧盟RoHs法规专用词汇，指的是“均质物质就是用机械方法拆分到不能再拆分的最小单元”。
）
设计要求高压均质机，该均质机适合低脂的液态奶，均质特性好。
G=60пr2Sznε（m3∕h）
=60×3.14×0.252×0.25×1×2×0.8
=4.71（m3∕h）
G：
生产能力
r：
柱塞半径（m）
s：
柱塞冲程（m）
z：
柱塞个数
n：
柱塞往返次数
ε：
工作体积的填料系数，一般为0.8-0.9
故选择均质机FBF045[5000（L∕h）]
2.7杀菌
2.7.1巴氏杀菌
要求杀灭存在与牛乳中引起人类致病菌及其他绝大部分微生物，使产品中残存的微生物量达到最低值，符合国家卫生标准，保证食用安全。
尽可能破坏和钝化牛乳中各种酶类的活性，尤其是破坏脂肪酶、过氧化物酶，以保证产品质量。
为适应生产要求，需选择占地面积小，生产能力大，传热效率高，灭菌效果好，便于控制装置，因此根据原料乳8t的生产
已知换热面积4-10m2；介质压力0.4-2Mpa；牛奶T进=50℃时间T出=10℃；水T进=4℃、T出=15℃求需水qm水换热Φ。
每冷却1kg牛奶需水0.19kg
则由Φ=qm奶Cp奶（T进—T出）=qm水Cp水（T出—T进）
qm奶=3.77×103J∕kg*kCP水=4186J∕kg*k
则3.77×103×2000×（50-10）=4186qm水×（15-4）
需水qm水=13100kg
Δt=（Δt1-Δt2）∕㏑（Δt1∕Δt2）=（50-4）∕㏑（50∕4）=18.21
选择传热系数350w∕（m2×k）
Φ=qm水Cp奶（T进—T出）=kAΔt=350×6×（50-4）=96600w∕k
故选择版式换热器（BR0.1）？
2.7.2超高温（UHT）杀菌
要求超高温杀菌是指将流体在2-8s内加热到135-150℃，然后再迅速冷却到30-40℃。
在这个过程中，细菌的死亡速读远比食品质量受热发生化学变化而劣变的速度快。
因此瞬间高温可完全杀死细菌。
在这样的条件下，牛乳产品的颜色，风味及营养等品质没有受到很大的损害。
所以，该技术比常规杀菌的方法能更好的保存食品的品质及风味。
2.8冷却
要求纯牛乳经杀菌后，不能马上罐装，这时虽然绝大数细菌都已被杀灭，但在后续的操作中还可能被污染。
而为了抑制牛乳中细菌的繁殖，增加其保存性，需及时进行冷却。
用多段片式杀菌器时牛乳通过冷却区段后一冷却至4℃。
选择板式换热器设备，它是由一组不锈钢板组成，这个框架可以包括几个独立的板组和区段，不同的处理阶段，如预热、杀菌、冷却等均可在次进行。
根据产品要求的温度，热介质是热水，冷介质可以是冷水，冰水或丙基乙醇。
2.9管路计算
（1）.原料乳（kg）8000
标准乳品（kg）7800
成品（kg）7600
产率（%）95.5%
在5℃时，原料乳以8000kg∕h的流量，从储存罐通过泵1到泵2，所用管道为Φ80mm×2.5mm的不绣钢管，所用管长为20米，中间有8个90°弯头，3个单向阀，已知原料乳5℃时粘度为3mpas，密度为1040kg∕m3.
流速：
U=qv∕A=（8000∕1040）∕3600∕（п∕4）×0.0752=0.4839m∕s
Re=duρ∕μ=0.075×0.48399×1040∕3∕1000=1.26×104
由摩擦因数查出管子绝对粗糙度ε=0.25mm然后计算相对摩擦度ε∕d=0.00333，再由ε∕d和Re两值，很据图查得：
λ=0.0299
由阻力因素表查阻力因数
三个单向阀：
6.0
8个90°弯头：
8×0.75
管子入口：
（突缩）0.5
管子出口：
（突扩）1.0
Σζ=13.5
Σhf1=[λ（L∕d）+Σζ]U2∕2=[0.0299×（20∕0.075）+13.5]×0.48392∕2=2.514J∕kg
（2）从泵2到泵3,管道长24米,10个90°弯头,6个单向阀。
10个弯头：
10×0.75
6个单向阀：
12
Σζ=19.5
Σhf2=[λ（l∕d）+Σζ]U2∕2=[0.0299（24∕0.075）+19.5]×0.48392∕2=3.403J∕kg
（3）从泵3到灌装机，官长3米，2个90°弯头，1个单向阀。
两个90°：
2×0.75
一个单向阀：
2
Σζ=3.5
Σhf3=[λ（L∕d）+Σζ]U2∕2=[0.0299（3∕0.075）+3.5]×0.48392∕2=0.5498J∕kg
Σhf1+Σhf2+Σhf3=2.514+3.403+0.5498=6.4668J∕kg
因此成产过程中总的压力损失为6.4668J∕kg
（4）泵1的计算:
原料乳进入过滤机，经离心泵送进过滤机中，过滤机高1.8m，原料乳开到1.5m高处，其中贮奶缸的出口高度为m以泵进口液面及过滤机注入原料乳液面为参照，（Σhf1=2.514J∕kg）
已知：
Z1=0mZ2=1.5m
P1=101kpa
P2=P1+ρvgh=101×103+1040×2×9.8×1.5=131.576kpa
gz1+p1∕ρ+u21∕2+gh=gz2+p2∕ρ+u22∕2+Σhf1
则压头H=ΔZ+Δp∕ρg+Δu2∕2g+Σhf1=1.5+30.576∕1.040×9.8+0.4839∕2×9.8=4.5m
功率Pe=ρvghH=131.576×4.5=592.092kw
泵2计算：
原料乳由储存罐经过泵进灌装机，其中贮奶缸的出口高度为0米，然后经离心泵送进灌装机，灌装机高1.3米，将牛奶注至1m高处，以泵进口液面，以及灌装机的注入牛奶口
液面作为参照，（Σhf3=0.5498J∕kg）
Z1=0Z2=1
P1=101kpaP2=P1+ρvgh=101×103+1040×2×9.8×1=121.384kpa
gz1+p1∕ρ+u21∕2+gH=gz2+p2∕ρ+u22∕2+Σhf3
则压头H=ΔZ+Δp∕ρg+Δu2∕2g+Σhf3=1+（20.384∕1.040×9.8）+0.48392∕2×9.8=3.01
功率Pe=ρvghH=121.384×3.01=365.37kw
2.10设备一览表
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序号
设备名称
技术要求
个数
1
离心泵EYccL12-N
8～10（t∕h）
3
2
管式巴氏杀菌TG-BS-SN
3（t∕h）
1
3
管式超高温灭菌机TG-UHT
4（t∕h）
1
4
垂直叶片式过滤机EYCCL12-N
8～10（t∕h）
1
5
均质机FBF045
5000（L∕h）
2
6
贮奶罐
5000（t）
2
7
CIP清洗
1
8
板式换热器BR0.1
4-10（t∕h）
1
9
灌装机
0-250（250ml∕min）
1
2.11无菌罐装
罐装主要是为了分送销售和防止外界杂质混入成品中再次污染，常用包装有玻璃瓶、塑料瓶、塑料袋和复合纸板等。
我们选用了塑料袋包装，它的优点是成本低，形式多样，易于运输。
2.12成品包装
我们选用了塑料袋包装，它的优点是成本低，形式多样，易于运输。
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