日产40吨全脂乳粉厂设计 大学毕业设计Word下载.docx

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1.1乳粉的概述

1.1.1全脂乳粉的定义

全脂乳粉wholemilkpowder：

仅以牛乳或羊乳为原料，经浓缩、干燥制成的粉状产

全脂乳粉是用纯乳生产的，基本保持了乳中的原有营养成分，蛋白质不低于24%，脂肪不低于26%，乳糖不低于37%品。

生产1千克全脂奶粉约需8~9千克牛奶，食用时每份奶粉需8倍的温开水冲调。

它基本保持了牛奶的营养成分，适用于全体消费者，但最适合于中青年消费者。

1.1.2乳粉的种类

　　乳粉的种类众多，根据原料的组成、加工方法、辅料及添加剂的种类不同而异。

主要种类有：

（1）全脂乳粉用全脂鲜乳为原料，经过杀菌、浓缩、干燥而成。

（2）脱脂乳粉所用的原料为将鲜乳中的脂肪分离出去的脱脂乳。

（3）加糖乳粉在原料乳中加入一定量的糖或乳糖经干燥加工而成。

（4）调制乳粉又叫强化乳粉，在原始乳中加入或补充人体需要的各种营养素加工制得。

（5）速溶乳粉经过特殊的干燥工艺制成，溶解性非常好。

（6）乳清粉利用制造干酪或干酪素的副产品——乳清为原料，经浓缩、干燥制成。

（7）酪乳粉利用奶油加工的副产品——酪乳为原料，经浓缩、干燥制成。

（8）乳油粉在稀奶油中添加一部分鲜乳为原料制成。

（9）冰淇淋粉在鲜乳中加入适量的脂肪、稳定剂、乳化剂和甜味剂、香料等加工制成。

（10）麦精乳粉在鲜乳中添加麦芽、可可、蛋类、饴糖、乳制品等经干燥制成。

1.2乳粉的发展及市场状况

1.2.1中国乳粉行业生产状况

正在进行的持续研究和开发促进了酸乳制品的创新，使之为更多的消费者接受。

目前，国内已有大小乳粉生产厂500多家。

乳粉的种类很多，根据乳粉原料和加工方法的不同，可以将乳粉分为以全脂乳粉、全脂甜乳粉、脱脂乳粉、婴儿配方乳粉、中小学生乳粉、中老年乳粉、孕妇乳粉、免疫乳粉、降糖乳粉和营养强化乳粉等等，几乎涵盖了所有年龄段和人群。

其中全脂甜乳粉占总量的一半左右，全脂乳粉和脱脂乳粉的生产量也较大，而其他配方乳粉的生产量则较小。

1.2.2国内乳粉市场状况

在欧美及其他发达国家，乳品是人们摄取动物蛋白的最主要食品之一，这些国家的人均消费量约为300kg/年。

全脂乳粉市场成为乳品行业新的竞争领域，全脂乳粉市场的竞争以高端品牌的竞争最为激烈，巨大的市场容量，高额的利润，使得国内外的企业对该市场趋之若鹜，激励的竞争呈现多角度和多元化的特征。

1.3设计的依据和意义

1.3.1设计的依据

乳粉是由鲜牛奶消毒后经浓缩，喷雾，干燥而成的。

鲜牛奶加工成奶粉后，水分由原来的88%降低到2%~5%，蛋白质、无机盐、脂肪等营养的含量的含量浓缩。

每100克牛奶含蛋白质3.3克，而100克全脂奶粉含26.2克；

每100克牛奶含脂肪4克，而100克全脂乳粉含30.6克；

钙、磷、铁等含量均高。

我国生产全脂乳粉，大多是加糖的，有的加蔗糖，有的加乳糖，所加的量低于20%，一般全脂乳粉的碳水化合物含量为35.5%100克[1]。

在鲜奶加工成奶粉后，维生素C遭到破坏，含量极微。

乳粉中酪蛋白在加工过程中颗粒变细，故较牛奶易于消化。

本次设计过程中的主要参考资料：

《乳粉》、《食品工艺学》、《食品工厂设计与环境保护》、《乳制品加工技术》以及多种有关资料作为理论基础，并充分利用了学校图书馆的现有资料进行设计。

1.3.2设计的意义

通过本次设计使我熟练掌握了乳品厂工艺学的基本知识，使理论知识和实践更加紧密结合在一起。

通过设计更加深了我们所学知识的深度和广度，以及利用所学知识解决实际问题的能力。

本设计要求能达到技术设计阶段，具有较高的社会应用价值。

第2章工艺流程的确定及论证

2.1产品方案及产量的确定

乳粉日产量为40吨。

　　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300天计，其余为节假日和设备检修日，每天以2班制计，一个班工作8小时。

一年乳粉的产量12000吨，一个班的产量为20吨.。

2.2工艺论证

2.2.1工艺流程的确定

全脂乳粉工艺流程图如下，见图2-1

原料乳验收

预处理标准化

均质

杀菌

真空浓缩

喷雾干燥

冷却、贮存

包装

成品

图2-1全脂乳粉工艺流程图

2.2.2工艺要点

2.2.2.1原料乳的验收及预处理

原料乳的质量将直接影响成品质量的好坏，故必须严格控制其质量。

原料乳应符合无公害生鲜牛乳的生产技术规范（GB-19301-2010）.根据GB19302-2010规定有原料要求：

生乳应符合GB19301规定。

其他原料应符合相应安全标准和有关规定，原料乳的感官要求应符合表2-1

表2-1原料乳的感官特性

项目

要求

检验方法

色泽

呈乳白色或微黄色

取适量置于50ml烧杯中在自然光下观察色泽和组织状态。

问其气味，用温开水漱口，品尝滋味。

滋味、气味

具有乳固有的香味，无异味。

组织状态

呈均匀一致液体、无凝块、无沉淀、无正常视力可见异物

原料乳的理化指标和检测方法见表2-2

表2-2原料乳的理化指标和检测方法

项目

指标

检测方法

冰点/（℃）

-0.500～-0.560

按GB/5413.38检验

相对密度/（20℃/40℃）

≥1.027

按GB/5413.33检验

蛋白质/（g/100g）

≥2.8

按GB/5009.5检验

脂肪/（g/100g）

≥3.1

按GB/5413.3检验

杂质度/（mg/kg）

非脂乳固体/（g/100g）

酸度/（°

T）

牛乳

羊乳

≤4.0

≥8.1

12～18

6～13

按GB/5413.30检验

按GB/5413.39检验

按GB/5413.34检验

原料乳主要的微生物要求及检测方法见表2-3

限量[CFU/g（ml）]

菌落总数

≤2×

106

GB4789.2

表2-3原料乳的微生物指

2.2.2.2原料乳的净化

原料乳经过净乳机净化后可除去大量的乳泥、脱落的乳房上皮组织等物，达到高度纯净的目的。

2.2.2.3原料乳的冷却

净化后的原料乳应立即冷却到5~10℃，以抑制细菌的增长，保持乳的新鲜度。

冷却宜采用板式换热器进行，冷却介质为冰水。

挤出后的鲜乳中含有一种能抑制微生物生长的抗菌物质，这种物质名为乳烃素，可抑制某些链球菌增殖。

但乳烃素抗菌作用时间长短与乳的贮存温度有关。

2.2.2.4原料乳的储存

冷却后的原料乳贮存在贮乳罐中。

多使用容量为50000~100000L的大型乳仓贮乳，此种大型乳仓设在户外。

原料乳贮存量至少应与工厂1d的处理量相平衡，以保证连续生产。

在冷却条件下贮乳，只能抑制微生物的生命活动，而不能杀灭微生物。

而且，乳温的升高会导致细菌大量繁殖。

因此，贮存时间不宜超过72h[3]。

2.2.2.5原料乳的标准化

标准化后的原料乳脂及与非脂乳固体之比应等于成品中脂肪与非脂乳固体之比。

2.2.2.6调配

在化糖锅内加入一定量检验合格的鲜奶，开启搅拌，加热为30℃左右，缓慢加入预先调制的稳定剂，升温至70℃，维持5min，稳定剂完全溶解后打入配料缸与原料奶混合，搅拌均匀。

2.2.2.7预热杀菌

目的是杀死乳中微生物和破坏酶的活性。

一般采用高温短时间杀菌法，或超高温瞬时间杀菌法[4]。

若使用片式或管式杀菌器，通常采用的杀菌条件为80～85℃、保持30秒钟，或95℃，保持24秒钟。

若用超高温瞬时杀菌装置，则为120～150℃，保持1～2秒钟。

2.2.2.8真空浓缩

原料乳经杀菌后，应立即进行真空浓缩。

浓缩至原料乳体积的1/4左右，乳固体含量为40～50%。

浓缩后的乳温一般均为47～50℃，这时浓缩乳的浓度应为14～16°

Βé

，浓缩设备采用双效真空蒸发器。

2.2.2.9喷雾干燥

先将过滤的空气由鼓风机吸进，通过空气加热器加热至130～160℃后，送入喷雾干燥室。

同时将过滤的浓缩乳由高压泵送至喷雾器或由奶泵送至离心喷雾转盘，喷成10～20微米的乳滴与热空气充分地接触，进行强烈的热交换和质交换，迅速地排除水分，在瞬间完成蒸发，干燥。

随之沉降于干燥室底部，通过出粉机构不断地卸出，及时冷却。

最后进行筛粉和包装[5]。

2.2.2.10出粉、冷却

喷雾干燥室内的乳粉要求迅速连续地卸出及时冷却，以免受热过久，降低制品质量。

乳品工业常用的出粉机械有螺旋输送器、鼓型阀、涡旋气封阀和电磁振荡出粉装置等。

先进的生产工艺，是将出粉、冷却、筛粉、输粉、贮粉和称量包装等工序联接成连续化的生产线。

出粉后应立即筛粉和晾粉。

使制品及时冷却。

喷雾干燥乳粉要求及时冷却至30℃以下。

目前一般采用流化床出粉冷却装置。

2.2.2.11称量与包装

乳粉冷却后应立即用马口铁罐、或塑料袋进行包装。

根据保存期和用途的不同要求，可分为小罐密封包装、塑料袋包装和大包装。

需要长期保存的乳粉，最好采用500克马口铁罐抽真空充氮密封包装，保藏期可达3～5年。

如果短期内销售，则多采用聚乙烯塑料袋包装，每袋500克或250克，用高频电热器焊接封口。

小包装称量要求精确、迅速，一般采用容量式或重量式自动称量装罐机。

大包装的乳粉一般供应特别需要者，也分为罐装和袋装。

每罐重12.5千克；

每袋重12.5千克或25千克。

2.2.2.12检验出厂

按GB19644-2010《食品安全国家标准乳粉》进行。

经检验合格后打印生产日期和装箱，可出厂。

成品出厂时，须有工厂化验室或检验科的技师合格证明单，单上标明品名、数量、生产日期、干燥方法、化验结果及质量等级。

2.2.2.13成品

成品贮藏库应通风良好、保持干燥。

成品堆放时与周围墙壁隔离20cm以外，离地面10cm以上，不应与潮湿、有异味和容易生虫的物品堆放在一起.

第3章厂址选择及总平面设计

3.1厂址的选择

3.1.1厂址选择的原则

（1）厂址的地区布局应符合区域经济发展规划，国土开发及管理的有关规定。

（2）厂区的自然条件要符合建设要求。

（3）厂址的选择应按照指向原理、材料、市场、能源、技术、劳动力等生产要素的限度区位来综合分析确定。

（4）厂区的选择要考虑交通运输和通讯设施等条件。

（5）便于利用现有的生活福利、设施、卫生医疗设施、文化教育和商业网点等设施。

（6）要注意保护环境和生态环境。

根据厂址选择的原则要求，将全脂乳粉厂建在双鸭山市宝清县，宝清县位于黑龙江省东北部，三江平原腹地。

地处东经130°

12′至133°

30′，北纬45°

45′至46°

55′。

县域三面环山，东南西部为山区和半山区，北部为平原区，地貌特征概括为“四山一水四分田，半分芦苇半草原”，人口42.4万。

3.1.2政治经济与交通情况

全县体系健全，金融机构覆盖城乡，通讯设施发达，电力供水充足，有省级中小企业园区一处，规划面积500公顷，是客商投资兴业的载体和平台。

境内交通便捷，路网纵横交错，区位优势明显，在距我县200公里半径范围内，辐射双鸭山、佳木斯等多个城市。

目前，全县地区总产值实现40.4亿元，财政总收入4.5亿元，同比分别增长15.0%和30.75%。

是全省教育工作先进县、科技工作先进县、法治环境建设先进县和首批平安县等。

该县在城市规划区内，农副产品资源丰富，是双鸭山市重要的蔬菜及肉、蛋、奶等副食品生产基地，全县第三产业发展迅速，商服企业和网点1200余家。

教育、文化、体育、医疗设施齐全，市场繁荣，生活方便。

3.1.3厂区的水源和能源

该县厂区水源充足，水质较好，至少符合卫生部所分发的饮用水质标准。

城市的自来水一般能符合饮用水标准。

若采用江河湖海水，则需加以处理。

采用地下水，则需当地主管部门的同意。

同时，水质也需特别注意。

水源水质是乳品厂厂址的重要条件，水质的好坏对乳粉的质量有很大的影响。

此外，还要注意废水、废渣的处理。

电热及燃料供应方便是选择厂址的重要原则之一。

首先要对厂址与高压电网的距离、电源设备和电压等情况详细了解，以便确定输电方式，和厂内变压配电所的位置。

3.2总平面设计

食品厂的总平面设计如下：

（1）总平面设计应按批准的设计任务书的要求进行，总平面布置必需紧凑、合理，做到节约用地，必须符合工厂生产工艺的要求。

（2）建筑物、构筑物的布置必须符合生产工艺要求，保证生产过程的连续性。

主车间、仓库等应按生产流程布置，尽量缩短距离，货流、人流、原料等应有各自路线，力求避免交叉，动力设施应接近负荷中心。

（3）食品厂总平面设计必须满足食品工厂卫生要求。

生产区和生活区必须分开，生产车间应注意朝向，保证阳光充足，通风良好。

生产车间与城市公路有一定的保护区，中间最好有绿化地带阻挡尘埃污染产品。

（4）根据生产性质不同，动力供应、货运周转和卫生防火等应分区布置，主车间应设在锅炉房的上风向。

（5）建筑物、构筑物之间的距离，应满足生产、防火、卫生、防震、防尘、噪音、日照、通风等条件的要求，并使建筑物、构筑物的间距最小。

（6）公共厕所要与主车间、食品原料仓库或堆积成品库保持一定距离，并采用水冲式厕所，以保持厕所的清洁卫生。

（7）厂区道路应按照运输量及运输工具的情况决定其宽度，一般厂区道路应采用水泥或沥青路面，以保持清洁。

一般道路应为环形道路，以免倒车时造成阻塞现象。

项目占地15000㎡，其中生产区占地6000㎡，位于厂区中心；

生活区占地1500㎡，位于厂区东北角。

工厂坐北朝南，从南大门进厂，豁然呈现在眼前的是一个椭圆形的花坛，花坛中心设置有喷泉、假山，这种色彩鲜明、动静结合的搭配，给人一种清新洁净、生机盎然的感觉，烘托出项目产品新鲜、方便、卫生的底蕴，厂区总平面布置见图1。

花坛往北便是占地1440㎡的主生产车间，宽敞明亮，布置有现代化的生产线。

洗手间、空气净化设备、卫生隔墙等设施一应俱全，全面适应生产的需要。

厂区东侧是机修间和锅炉房。

厂区西侧布置的是原料库、成品库和办公楼、实验室。

工厂的道路均按照工厂设计的标准进行布置，主干道路宽6m，两侧布置有绿化带，环绕整个厂区。

并设有人行道和缓冲区，充分做到人车分离、安全生产。

厂区的绿化带布置合理，栽种常绿树木和草类，使整个厂区四季如春，显得生机盎然。

厂区总平面设计图见附图1。

3.3辅助设施的设计

（1）生产性辅助设施：

主要包括：

原材料的接受和暂存；

原料，半成品和成品的检验；

产品、工艺条件的研究和新产品的试制；

机械设备和电气仪器的维修；

车间内外和厂内外的运输；

原辅材料及包装材料的贮存；

成品的包装和贮存等。

（2）动力性辅助设施：

给排水、锅炉房、供电和仪表自控、通风、制冷机、废水处理等。

　（3）生活性辅助设施：

办公楼、食堂、更衣室、厕所、浴室、绿化园地等。

第4章物料衡算

4.1原料乳标准化的计算

日产40吨，全年按320天计算，每天2班。

其余时间员工休息和机器设备检修，全年产量为12800吨。

每班生产量为40/2=20吨

每班工作8小时，则每小时产量为2.5吨/时

4.2原料乳及成品粉的成分要求

表4-1原料乳及成品粉的成分要求

原料乳

成品粉

乳脂肪/（g/100g）

≥26.0

—

非脂乳固体的34%

（1）成分表

表4-2原料乳成分

乳脂肪

蛋白质

乳糖

灰分

水分

非脂乳固体

3.6%

3.2%

4.7%

0.7%

87.8%

8.6%

产品成分表

表4-3产品成分表

27%

3%

70%

（2）乳脂肪（F）与非脂乳固体（S）之比（R）

原料乳：

R0＝F0/S0＝3.6%/8.6%＝0.42

成品：

R＝F/S＝27%/70%＝0.386

标准化的方法：

由于

说明原乳中脂肪含量偏高，需标准化使之平衡。

要把部分原料乳进行分离，分离出的脱脂乳要加入原料乳中使它达到标准乳的要求，而分离的稀奶油则另用容器贮存。

由成品粉的脂肪含量可以计算出标准乳的脂肪含量：

1吨成品粉需要8.3吨标准乳则：

标准乳脂肪含量=0.27/8.3=3.25%

非脂乳固体：

S＝F/R＝3.25%/0.38＝8.55%

（3）稀奶油及脱脂乳中的非脂干物质的计算[7]

生乳经过处理后脂肪含量保持恒定水平，在标准化过程中只需加入相应量的稀奶油。

可用反比例方法来确定标准化过程中稀奶油量添加量。

设定：

当预热温度为40℃时，脱脂乳含脂肪F1=0.01%；

稀奶油含脂肪F2=40%

名称

稀奶油

标准化

脂肪含量

40%

3.25%

与标准化差（%）

3.6-3.25=0.35

40-3.25=36.75

比例

36.75

0.35

36.75+0.35=37.1

由上可得假设原料乳1000kg，则稀奶油量为：

1000×

0.35/36.75=9.52kg

所以在标准化阶段，每吨原料乳标准化需要添加含脂量40%的稀奶油9.52kg。

①脱脂乳中非脂乳固体：

S1＝（100-F1/100-F0）×

S0＝（100-0.01/100-3.6）×

8.6%＝8.92%

②稀奶油中非脂乳固体：

S2＝（100-F2/100-F1）×

S0＝（100-40/100-0.01）×

8.6%＝5.16%

每吨原料乳应添加的脱脂乳（M1）

M1＝（F0-R×

S0/R×

S1-F1）×

1000

＝[（3.6－0.38×

8.6）/（0.38×

8.92－0.01）]×

＝98.24kg

脂肪含量：

F＝（1000×

3.6%＋M1×

0.01%）/（1000＋M1）

＝3.28%

S＝F/R＝3.28%/0.38＝8.48%

（4）标准化乳的成分

表4-4标准化乳的成分

8.48%

88.1%

（5）制（M1）脱脂乳需要分离原料乳（G）

设：

分离（G㎏）原料乳可得到（M1㎏）脱脂乳和（M2㎏）稀奶油根据脂肪含量守衡可知：

G＝M1＋M2

则需要分离原料乳：

G＝M1＋M2＝98.24＋9.52＝107.76kg

（6）一吨原料乳标准化乳（G1）去除的稀奶油（G2）

（M0＋G）/（M0＋M1）＝M0/G1

则（1000＋107.76）/（1000＋98.24）＝1000/G1,G1＝991.14kg

一吨原料乳可制得标准乳：

991.14kg

去除的稀奶油：

G2＝1000-G1＝8.86kg

4.3车间物料衡算

4.3.1一吨原料乳的物料衡算

已知：

M0=1000kg

原料乳经预处理-冷却-贮存（损失率按0.5%计算）

M0—经标准化—993.10kg；

M1=993.10×

（1-0.5%）=988.13kg

标准化乳经输送、冷却、贮存（损失率按住0.2%计算）

M2=M1（1-0.2%）=988.13×

（1-0.2%）=986.16kg

杀菌、浓缩后料液浓度取48%（损耗按住0.4%计算）

M3＝986.16×

11.9%×

（1-0.4%）/48%＝243.51kg

喷雾干燥后，可得97%的奶粉（损耗按住0.5%计算）

M4＝243.51×

48%×

（1-0.5%）/97%＝119.90kg

出粉、冷却、包装（损失率按0.2%计算）

M5＝M4×

（1-0.2%）＝119.90×

（1-0.2%）＝119.66kg

4.3.2理论出粉值

（1000×

12.2%）/97%=125.77

4.3.3出粉率

实际出粉值/理论出粉值=119.66/125.77=95.14%

4.4物料衡算小节

日产40吨全脂乳粉，则每个班生产20t，每天需要原料乳334.4t。

每天所需包装材料：

本设计采用500g/袋，1吨全脂乳粉可用包装袋为2