毕业设计（论文）-日处理50吨原料乳的消毒乳车间设计.docx

设计说明书题目：日处理50吨原料乳的消毒乳车间设计学院（系）专业班级学号学生姓名指导教师目录1前言31.1 设计依据及要求31.2 项目建议及可行性研究31.3设计原则31.4 设计特点31.5 厂址选择32工艺设计42.1 生产规模及生产制度42.1.1 日处理量及班产量的确定42.1.2生产制度42.2消毒乳工艺流程的确定及其论证42.2.1工艺流程42.2.2工艺论证42.2.3原料乳的检验62.2.4原料乳的预处理72.2.5原料乳的标准化72.2.6均质前的预热杀菌82.2.7均质82.2.8巴氏杀菌82. 2.9灌装、封口83. 2.10贮存和分销83物料衡算93.1 消毒乳标准计算94. 2消毒乳损耗计算94设备选型94.1设备选型的原则94. 2设备生产能力计算及设备选型104. 2.1原料乳收购过程中的耗冷量104. 2.2原料乳标准化阶段104 .2.3物料标准化后的冷却阶段105 .2.4巴氏杀菌过程104. 2.5冷却水的损耗量114. 2.6冷库面积计算115. 2.7设备一览表115参考文献126结束语121前言1.1 设计依据及要求随着经济的发展及人们生活水平的提高，市场对牛乳的需求量正日益上升。今在无锡市郊建立一个乳品厂，现设计其中一日处理50吨原料乳的消毒乳生产车间。原料乳组分平均含量：水分87.40%,乳固体12.60%,脂肪3.82%,蛋白质30.25%,乳糖4.80%,无机盐0.70%,产品应符合国家标准，成品带有袋装，规格有200mL袋。本设计以XX大学食品学院等院校所编写的食品工厂设计与环境保护,食品工艺学等为依据。1.2 项目建议及可行性研究进入21世纪以来，人们的收入逐渐增加，对食品也提出了更高的要求。现代人不仅仅只是单纯追求吃饱，更加注重食品的营养、口感和方便性等等，这对食品工业提出了新的更高的要求。牛乳中含有人体所需的全部营养成分，而且是最易被人体消化吸收的物质，可用来增强体质，促进儿童健康生长，对于中老年群体也是非常合适的营养食品。无锡地区经济发达，人口密集，教育水平较高，对牛乳的认识较为普遍，因此消费量较大。故建立牛乳厂具有一定的可行性。同时，无锡位于苏锡常经济区及长江三角洲经济发达地区，在此建厂可将产品行销至周边地区。1.3 设计原则本设计从我国乳品工业发展状况出发，认真贯彻执行食品工业各项国家及行业标准，着眼于建立自动化、连续化的现代企业，力求工艺先进，布局合理。1.4 设计特点1消毒乳生产工艺采用均质以防止脂肪含量上升影响品质，并提高产品被人体吸收的程度。2杀菌工段采用板式换热器，生产效率高。3采用全自动无菌包装，卫生且减少工人劳动强度。1.5 厂址选择1.5.1 地址选择及依据无锡市属北亚热带季风气候区。夏季受来自海洋的夏季季风控制，盛行东南风，天气炎热多雨；冬季受大陆盛行的冬季季风控制，大多吹偏北风；春、秋是冬、夏季风交替时期，春季天气多变，秋季则秋高气爽。根据无锡地区风向玫瑰图可见，无锡市主导风向为东南风。乳品厂周围要求地域广阔，交通便利，注意好处于空气污染源、水污染源的上风向，这样可优先减少污染保证产品质量。无锡东南方向为新区污染源多，而结合主导风向综合考虑，将厂址选在无锡东北或西南市郊开阔处，可有效避免污染。152主要技术经济指标（1）占地面积：建立生产区、行管区和生活区，在可控制范围内，节约用地与投资。（2）水源：自来水（3）奶源供应：附近一带牛奶由专人用车收集送入厂内，另外设立收奶站在较远的牧区，使用奶槽车运至厂区。（4）产品销售：除满足本市所需外，可销售至长三角地区。（5）地势与排水：工厂可以依山河而建，超过历史最高洪水位且便于排水。（6）交通运输：依托沪宁杭地区便利的公路交通和水路交通，可建立良好的交通运输系统。2工艺设计2.1 生产规模及生产制度2.1.1 日处理量及班产量的确定日处理50吨原料乳，两班制，一班12小时，其中2小时用于设备清理及准备工作。因此，每班生产时间10小时，原料乳处理量25吨。2.1. 2生产制度全年生产250天，每天两班，节假日工人轮休，每年检修一次。2.2消毒乳工艺流程的确定及其论证2.2.1工艺流程原料乳验收T计量T过滤T脱气一贮存T标准化（45C）T冷却（5）预热均质（65°C）T杀菌（75,15s）一冷却（5s）一包装T装箱T冷藏T质检一出厂2.2.2工艺论证1原料乳的收集和运输原料乳的质量和新鲜度是生产高质量的乳制品其中的一个重要的因素。一般要求乳在挤出后应立即水冷却至4以下。考虑到中小型牧场和个体养牛户不具备冷却装置，工厂应在牧场集中的地区设立收奶站，如果条件允许，还可在站点设置安装降温设备。2原料乳的检验依据和指标（1）依据：GB6914-86中关于新鲜牛乳的检验和评级标准。（2）感官指标正常牛乳应为乳白色或微带黄色，不得含有肉眼可见的异物，不得有红色、绿色或其他异色，不能有苦、咸、涩的滋味和饲料、青贮、霉等其他异常气味。（3）细菌指标收购牛乳细菌指标有下列两个，每个均可采用：采用平皿细菌总数计算法,按表1每毫升内细菌总数分级指标进行评级；采用美蓝还原褪色法按表2美蓝褪色时间分级指标进行评级。两者只许采用一个，不能重复。表1细菌总数分级指标分级平皿细菌总数分级指标，万个mL1<=502<=1003<三2004<=400表2美蓝褪色时间分级指标分级美蓝褪色时间分级指标1>=4h2>=2.5h3>=1.5h4>=40Inin收购的生鲜牛乳的质量要求理化指标：只有合格指标，不再分级。表3理化指标项目指标脂肪，%23.10蛋白质,2.95密度（20°C4°C）1.0280酸度（以乳酸表示），%0.162杂质度，PPm4汞，PPm0.01六六六、滴滴涕，PPm0.12.2.3原料乳的检验在收购奶站，由于条件限制，只进行感官评定、酒精实验和相对密度的测定。（1）感官评定主要检测气味，口味和色泽指标。通过直接目测法观测原料的色泽，正常牛乳应为乳白色或微黄色（其中乳白色是牛乳中酪蛋白-磷酸钙复合物的微粒子及细微的脂肪球对光线的不规则反射的结果，淡黄色来自乳中存在的胡萝卜素和叶黄素），不得含有肉眼可见的异物，不得有红色、绿色或其他异色。不得有苦、咸、涩的滋味和饲料、青贮、霉等其他异常气味。（2）乳汁密度的测定通过相对密度的测定，可以初步判断原料如是否新鲜及是否有掺水现象。乳中加入水后会使密度下降。据试验，每加入10%的水，密度下降约0.0003,即普通牛乳密度计的3度。测定时，将加入密度计牛乳中，准确读取相对密度，再根据当时温度查相对密度表换算成15的相对密度即可。（3）酒精实验酒精实验是快速测定牛乳酸度的一种简便方法。牛乳中蛋白质形成稳定的交替溶液，当PH达到等电点时，发生絮凝。具体操作是在试管内用12毫升中性酒精与牛乳等量混合，摇荡后不出现絮片的絮片即符合酸度标准，出现絮片的牛乳为酒精实验阳性乳，表示其酸度高。实验时温度以20C为标准。正常牛乳不出现絮片时为180T0酒精浓度68°70°72不出现絮片的酸度20oT以下19oT以下18oT以下（4）三聚鼠胺检测由于近年来某些不良牛乳生产商蓄意添加三聚鼠胺，对消费者的人身健康造成极其恶劣的影响，因此可用快速测定试剂盒检测。以上四项均检测合格的原料乳方可送至工厂进行理化指标和微生物指标的检测。（5）酸度测定牛乳的酸度一般以滴定酸度表示的滴定速度。以酚酸作为指示剂，滴定IOomL牛乳所消耗的O.lmL/NaOH的毫升数称为以。T表示的滴定酸度，把消耗的碱量换算成牛乳酸度叫做活性酸度，通常以PH表示。正常牛乳PH在6.06左右。（6）热稳定性试验牛乳的煮沸实验用来确定牛乳中蛋白质的稳定性，牛乳的酸度越高，越易发生蛋白质的凝固。(7)脂肪含量测定测定牛乳含脂率可以知道牛乳中是否掺水，一般用巴布科克法检验。(8)牛乳中抗菌物质的检测用HC法检样如有抗菌物质，培养后细菌不发育，不能使TTC还原，检样无色；反之，则呈现红色，可判定无抗菌类物质。2.2.4原料乳的预处理原料乳的预处理是指原料乳在投入生产前为保持牛乳的新鲜程度而采取的一系列措施的总称，一般分为以下几步：初检合格的原料乳一一称重计量一一粗滤一一脱气一一净化一一冷却一一储存。(1)称重计量计量有重量法及容量法两种，由于容量法精确度不高，一般用重量法。(2)粗滤可在乳的运输管道中连接一个过滤套管或者在管道出口一端接一布袋进行过滤。这两种方式都应该防止因堵塞而影响过滤效果(3)脱气牛乳刚挤出后含有5.5%7.0%的气体。这些气体对牛乳加工会产生不利影响，如促使脂肪球聚合，使得巴氏杀菌机中结垢增加、影响分离效果及分离效率等。脱气时，在乳品厂收奶间的流量计后安装脱气设备。但由于这些方法对乳中细小分散旗袍不起作用，故还应使用真空脱气罐以出去细小的分散气泡。(4)净化采用离心净乳法。以高速离心机除去乳中的机械杂质，减少体细胞、白血球等生物。生理杂质。该操作温度适宜在30度40度，故净化前应用板式换热器进行预热。冷却将净化后的原料乳立即冷却到5以下可提高原料乳的抗菌力，保持原料乳的鲜美风味。(6)储存本设计采用10个5吨的直冷式储奶罐由于每日收奶分为两次，上午处理的前一天下午的原料乳，下午处理上午的原料乳，故可以循环使用，保证日生产连续进行。储奶罐的贮存乳应在1小时内冷却到5,同时要有适当的搅拌装置以定时搅动液体防止脂肪上浮。2.2.5原料乳的标准化为了保证达到法定的脂肪含量要求，在标准乳生产中要进行标准化。我国规定，全乳的脂肪含量应该=3.1%。通过添加或者提取部分稀奶油来保证达到法定要求的脂肪含量。2.2.6均质前的预热杀菌为了初步杀死大量细菌和致病菌，以保证食品的安全性、提高储藏性抑制酶活性及提高均质效果，应在均质前将牛乳在65下进行预热。2.2.7均质均质是指对脂肪球进行适当的机械处理，使其呈细小的微粒均匀分散在乳中以避免因脂肪球直径过大导致的凝块现象，另外均质后的脂肪球直径减小，更易于人体消化吸收。均质温度一般在5065°C,温度过高虽可提高均质效果，但将导致蛋白质变性。另外可使用二级均质来提高均质效果。二级均质时，第一级均质压力为1721MPa,第二级为3.55MPa°2.2.8巴氏杀菌巴氏杀菌可杀死所有致病菌，同时破坏影响牛乳品质及贮藏的微生物和酶类系统。可采用不同的加热温度与加热时间的组合以达到需要的杀菌效果。本设计采用高温短时杀菌法（7275C1520s）.该法加热温度高，保温时间短，故能实现连续生产。杀菌后应尽快将牛乳冷却到4,冷却速度越快越好，以避免磷酸酶激活的问题。2.2.9灌装、封口杀菌或者灭菌后的牛乳必须立即进行连续灌装，目的是以便于分送和销售。包装材料的基本要求：（1）保证产品质量及营养价值（2）保证产品卫生及清洁，对产品无污染（3）避光、密封，有一定的抗压强度（4）便于运输（5）便于携带和开启（6）减少食品腐败和废物的产生包装容器：主要容器类型有玻璃瓶、聚乙烯塑料瓶、塑料袋及复合塑纸袋等。目前我国使用最广泛的是塑料袋、玻璃瓶、塑料瓶。本设计采用塑料袋包装。操作要点：在包装过程中，首先要注意的就是避免二次污染，包括包装环境、包装材料及包装设备的污染，其次应尽量避免灌装时的产品升温，因为包装后的产品冷却比较缓慢。2.2.10贮存和分销巴氏杀菌产品的特点决定其在贮存和分销过程中，必须保持冷链的连续性，尤其是乳品厂到商店的运输过程及产品在商店的贮存过程，这是冷链的两个最薄弱的环节。除了温度外，在巴氏杀菌产品的贮存和销售过程中还应注意：小心轻放，避免产品与硬物质相碰撞；远离具有强烈气味的物质；避光；防止和避免高温；避免产品受到剧烈震动。3物料衡算3.1 消毒乳标准计算标准化计算如下设原料乳的脂肪含量为p%,稀奶油的脂肪含量为q%,标准化乳的脂肪含量为r%,原料乳数量为X,稀奶油数量为ypx+qy=r(x+y)xy=(r-q)(p-r)带入数值，得xy=(3.2-40)(3.82-3.2尸-59.35,故应提取部分稀奶油，每吨原料乳提取稀奶油l59.35=16.8Kg3.2 消毒乳损耗计算根据经验，在生产过程中总损耗为0.55%,其中收奶杀菌段损耗为0.2%,灌装段损耗0.35%,收奶杀菌后原料乳质量为50X(1-0.2%)=49.911=49900Kg标准化后原料乳质量为49900-16.8×50=49060Kg灌装后总得成品乳质量=50000X(1-0.55%)=47250Kg消毒乳平衡物料表(Kg)原料乳的质量：50000进行脱脂的原料乳量50000稀奶油质量16.8×50=840标准化乳量49160经收奶杀菌后的质量：49900(以损耗0.2%计)灌装后乳量47250(以损耗0.35%计)消毒乳包装为每包200mL,则可生产229146袋(比重以1.031计算)每箱装30袋，共7638箱。4设备选型4.1 设备选型的原则D满足工艺要求，保证产品质量和产量2) 一般大型厂应采用较先进、机械化程度高的设备，中型厂是具体条件而定，主要产品可采用机械化、连续化程度较高的设备，小型厂援用较简单的设备,做到经济上合理，技术上先进；3)所选设备能充分利用原料，能量少、效率高、体积小、维维修方便、劳动强度低，并能一机多用，备品备件供应方便；4)所选设备符合食品卫生要求，易清洗、装拆，与水平接触的材料要不易腐蚀，不对食品造成污染；5)设备结构合理，材料性能可适应各种工作条件(如压力、酸碱度等)6)在温度、压力、真空、浓度、时间、速度、流量、液位、计数等各方面有合理的控制系统，并尽可能采用自动控制系统。4.2 设备生产能力计算及设备选型4.2.1原料乳收购过程中的耗冷量若每天处理50吨原料乳，其中85%在大型牧场收购并在牧场进行预处理，经处理过的原料乳运到工厂后直接进入暂存罐。收奶在3小时内完成，上下午各一次。实际流量为50×15%÷6=1.25(th),体积流量为1.25×100O÷1030×1000=1213.6Ih,因此，磅奶槽、受奶槽容枳大于2000L,双联过滤器、脱气罐处理量大于2吨/小时。设原料乳初温20,冷却后5；冷水初温IC,热交换后10,则选择BP2J3型板式热交换器，总换热面积为311M水=2.08th,圆整到2th4.2.2原料乳标准化阶段冷却暂存后的流量为50÷6=8.33(th),8.33(th)÷1.03×1000=8090Lh,设标准化前乳液用热水升温至45C,乳液有95C降至60C,则选择BP2J3型板式热交换器，总换热面积为311)2,M水=1.777th,圆整到2th热水采用循环系统，不仅可反复使用，而且可根据实际损失情况补充损失。4.2.3物料标准化后的冷却阶段标准化后，物料由45C降低至5,以IC冷水做冷介质，升温至10,标准化后物料流量为194.12÷18=10.83th,选择BP2J-3型板式热交换器，总换热面积为3n?,M水=6.6th,圆整到7th4.2.4巴氏杀菌过程进入本阶段的乳液为9832÷6=1638.67Kgh本阶段换热流程设计如下：A段：均质化的乳液自65C加热到82C,热水从95C降低至85,82C的乳液保温15s,进入B段；B段：82。C的乳液冷却至22C,5的原料乳被预热至65C,冷却后额乳液进入C段；A段选择BP2J3型板式热交换器，总换热面积为3n?,M水=2.5th,圆整到3thB段选择BP2-J-4型板式热交换器，总换热面积为4m2；C段选择BP2J3型板式热交换器，总换热面积为311M水=2.8th,圆整到3th4.2.5冷却水的损耗量原料乳的冷却用水5t/h；物料标准化后的冷却用水量35th;巴氏杀菌奶经过巴氏杀菌后的冷却用水量15th;则全厂冷却水共消耗5+35+15=55lth,乘以系数1.3,55xl.3=71.5td,圆整到72td,冰水采用循环系统，可反复使用并根据实际情况补充损失4.2.6冷库面积计算放入冷库的产品共有229146袋。产品采用500mm×300mm×200mm的箱子包装，对于袋装牛奶每箱30袋，储藏时每16箱则放在一起。故所有产品总共所需的面积为72m2仓库中货物堆放面积与剩余空间面积之比一般为7:3,故冷库最小面积为236÷0.7=103m24.2.7设备一览表工段设备名称参数设备型号尺寸大小（mm）个数收奶站奶槽车70t9Nc一1-6860*28102磅奶槽1000LRPB-C-10002180*1085*9002受奶槽1000L10001800*940*7402双联过滤器3thRPCS1000RP6H11500*500*11001脱气罐2thRP6H11135*680*21501贮奶罐5tTQ22400*2200*29003标准化奶油分离机5thDZB-50690*488*9241暂存槽2000LRPZ-20001750*1600*23003脱脂乳贮存奶槽I(MM)LRZWGOl-I1300*12005巴氏杀菌段均质机1.5m2hGBJ1.5402084*1860*23605熟奶罐2000LRPZ-20001750*1600*23003板式换热器30m2BP2J-31550*625*14501灌装段袋装灌装机3000袋/hWYBZ/40800*500*24004输送离心奶泵3m2hRP9E7475*250*3305清洗CIP清洗罐RP7D23300*1800*220035参考文献1夏文水.食品工艺学.中国轻工业出版社.2009.12张国农.食品工厂设计与环境保护.中国轻工业出版社.2005.73何东平.食品工厂设计.中国轻工业出版社.2009.54武建新.乳品技术装备.中国轻工业出版社.2009.15张麒麟.乳品生产常用装备.中国轻工业出版社.1995.66许学勤.食品工厂机械与设备.中国轻工业出版社.2008.17谢继志.液态奶制品科学与技术.轻工业出版社.19998吴立军.顾晓宇.巴氏杀菌乳生产工艺的研究.冷饮玉速冻食品工业.2005.119袁京红.乳品厂标准化设计和基本要素.中国乳品工业.2002.56结束语经过两周的努力，课程设计终于在于老师、张老师的指导下完成了，感谢两位老师的这么多天来的悉心指导和谆谆教诲，工厂设计这门课程让我受益匪浅。在设计过程中，为了很好的完成作业，我一边参考前辈的设计，一边查阅资料，系统的回顾了四年大学生活中所学的知识，这次设计提供给我们一次非常好的实际应用所学理论知识的机会，让我们对食品工业有了更加清晰的认识，更让我看到了自身的不足由于水平有限，以及经验不足，本次设计的不足之处，恳请老师和同学们指正。再次感谢给予我帮助的老师和同学们!