乳品工厂设计95t培训课件.docx
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乳品工厂设计95t培训课件
食品科学与工程专业
《食品工厂设计》课程设计说明书
题目:
年产3.5万吨脱脂乳粉生产车间设计
姓名
学号
专业食品科学与工程
班级
指导教师
学部食品与环境工程
黑龙江东方学院食品与环境工程学部
目 录
第1章
产品方案及班产量的确定
乳与乳制品是最接近完善的食品,在人类食品中占有特殊的地位。
它对人类健康和增强身体素质的重要价值逐渐被国民重视。
本项目拟设计年产3.5万吨脱脂奶粉生产车间,通过AutoCAD根据食品工厂设计的要求对原料奶验收后通过过滤,然后加温到35~38℃即可进行分离。
采用牛乳分离机经过离心分离操作,可同时获得稀奶油和脱脂乳。
脱脂奶粉是以脱脂乳为原料,经过杀菌、浓缩、喷雾干燥而制成的乳粉,控制脱脂乳的含脂率不超过0.1%。
本文是根据食品工厂设计的要求,利用AutoCAD绘制乳粉厂主车间工艺流程图和车间平面布置图。
对于奶粉生产工厂,一般采用3班工作制,每天工作时间24h,每班工作12小时,除去清洗时间2h,实际每班有效工作时间工作时间为10h计,本设计描述了一个年产3.5万吨脱脂乳粉车间平面图及项目工艺方案的设计原则、方法、程序、设备、耗水耗汽、清洗等等。
关键词:
脱脂乳粉生产车间设计
第2章工艺流程的确定及要点说明
2.1工艺流程
原料乳验收
过滤
冷却
贮存(4℃左右)
预热
牛乳分离(50℃)
巴氏杀菌(80℃15s)
贮存
浓缩
喷雾干燥
乳粉冷却(不超过30℃)
筛粉与晾粉
包装入库
2.2操作要点
2.2.1原料乳的验收
原料乳的质量情况直接影响各种产品的加工、产品质量及成本等问题,故原料乳的验收是极为重要的。
对于原料乳的验收必须按照我国规定的生鲜牛乳收购的质量标准。
验收的内容包括感官检验,酒精试验,乳温的测定,比重的测定,以及干物质、脂肪、酸度、微生物等项目的检验。
2.2.2乳的过滤
所谓乳的过滤就是将液体微粒的混合物,通过多孔质的材料(过滤材料)将其分开的操作。
在牛乳方面用于除去鲜乳的杂质和液体乳制品生产过程中的凝固物。
本工厂采用管式过滤器,目数在80目左右。
2.4.3牛乳的预热与分离
牛乳预热温度达到50℃上下既可分离,脱脂乳的含脂率要求控制在0.1%以下。
牛乳的离心分离是藉牛乳分离机分离钵的高速旋转所产生的离心力,将比重不同的脱脂乳和稀奶油分开,分出的稀奶油储存在储罐中。
配置6台3T/h牛奶分离机组成预处理生产线。
2.4.4巴氏杀菌
脱脂乳中所含乳清蛋白(白蛋白和球蛋白)热稳定性差,在杀菌和浓缩时易引起热变性,使乳粉制品溶解度降低。
乳清蛋白中含有巯基,热处理时易使制品产生蒸煮味。
为使乳清蛋白质变性程度不超过5%,并且减弱或避免蒸煮味,又能达到杀菌抑酶目的,根据研究确定,脱脂乳的预热杀菌温度以80℃,保温15s为最佳条件。
设计上选择1套能力为10t/h连续板式杀菌机组。
2.4.5真空浓缩
乳粉生产常采用真空(减压)浓缩,浓缩的程度直接影响乳粉的质量,特别是溶解度。
一般浓缩至脱脂乳的1/4左右,浓缩后入固形物含量在40%左右。
本车间设计为三效降膜式蒸发器,蒸发温度为:
一效蒸发温度 68~72℃
二效蒸发温度57~62℃
三效蒸发温度46~52℃
根据计算结果,采用一套蒸发能力为10t/h的三效降膜蒸发器,
2.4.6喷雾干燥
干燥的目的是为了除去液态乳中的水分,使产品以固态存在。
乳粉中的水分含量在2%~3.0%,在这样低的水含量下没有细菌能够繁殖,因此干燥延长了乳的货架期。
大大降低了质量和体积,减少了产品的储存和运输费用。
选用2200kg/h的喷雾干燥塔。
喷雾压力:
高压泵表压在16.0—24.0MPa。
物料温度:
68—72℃.
喷嘴孔径:
直径在1.0—2.0mm,或更大。
进风温度:
控制在160-180℃范围。
干燥室温度:
控制在70-90℃范围。
排风温度:
控制在75-85℃范围。
乳粉水分:
不超过3.0%.
采用立式顺流压力喷雾,两级捕粉(旋风加布袋)形式,更利于脱脂奶粉的细粉回收。
(回收率可达到99%)
2.4.7出粉与冷却
喷雾干燥结束后,应立即将乳粉送至干燥室外并及时冷却,避免乳粉受热时间过长。
受热时间过长会引起乳粉中游离脂肪的增加,严重影响乳粉的质量,使之在保存中容易引起脂肪氧化变质。
乳粉的色泽,滋气味,溶解度同样会受影响。
所以,在喷雾干燥以后,出粉和冷却也是一重要的环节。
2.4.8筛粉与晾粉
一般采用机械振动筛,网眼40-60目,目的为了使乳粉均匀,松散,便于冷却。
晾粉过程中,不但使乳粉的温度降低,同时乳粉表观密度可提高5%,有利于包装。
2.4.9包装
包装车间无污染,包装材料要适用于食品,应坚固、卫生、符合环保要求,不产生有毒有害的物质和气体,包装材料仓库应保持清洁,防尘,防污染。
包装容器使用前应消毒,内外表面保持清洁。
包装应严密,不发生渗漏或破裂,不得二次污染。
因脱脂粉一般作为原料,所以包装一般采用塑料包装[8]。
第3章物料恒算
3.1原料乳成分及产品成分
3.1.1原料乳成分
表3-1
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%
注:
非脂乳固体(%)=蛋白质(%)+乳糖(%)+灰分(%)。
3.1.2产品成分
表3-2
乳脂肪
水分
非脂乳固体
0.1%
3%
96.9%
3.2标准化计算
3.2.1乳脂肪(F)与非脂乳固体(S)之比(R)
乳脂肪(F)与非脂乳固体(S)之比(R)
原料乳:
R0=F0/S0=3.6%/8.6%=0.4186
成品:
R=F/S=0.1%/96.9%=0.001
标准化的方法:
由于R0>R,说明原料乳中的脂肪含量偏高,需要标准化使之平衡。
原料乳中的脂肪含量过高,所以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要求,而分离的稀奶油则另用容器贮存。
3.2.2稀奶油及脱脂乳中的非脂干物质的计算
设定:
当预热温度为40℃时,脱脂乳含脂肪F1=0.1%;稀奶油含脂肪F2=40%
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%
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=(F0-R*S0)/(R*S1-F1)=44.37Kg
3.2.3制脱脂乳M1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*F0=F1*M1+F2*M2,且G=M1+M2
所以:
M2=M1*(F0-F1)/(F2-F0)=44.37*(3.6-0.01)/(40-3.6)=4.38Kg
则需要分离原料乳:
G=M1+M2=44.37+4.38=48.75Kg
3.2.4一吨原料乳可制得标准乳(G1)去除的稀奶油(G2)
一吨原料乳可制得标准乳:
1048.75/1044.37=1000/G;所以G=995.82Kg
去除的稀奶油:
G2=1000-G1=4.18Kg
3.3一吨原料乳的物料衡算
已知:
M0=1000kg。
3.3.1原料乳经预处理→冷却→贮存(损失率按0.5%计算)
M0经标准化995.82kg;M1=995.82*(1-0.5%)=990.84kg
3.3.2标准化乳经输送、冷却、贮存(损失率按0.2%计算)
M2=M1*(1-0.2%)=990.84*(1-0.2%)=988.86kg
3.3.3浓缩后料液浓度取48%(损耗按0.4%计算)
M3=988.86*11.9%*(1-0.4%)/48%=244.17kg
3.3.4喷雾干燥后,可得97%的奶粉(损耗按0.5%计算)
M4=244.17*48%*(1-0.5%)/97%=120.22kg
3.3.5出粉、冷却、包装(损失率按0.2%计算)
M5=M4*(1-0.2%)*120.22=120.22*(1-0.2%)=119.98kg
3.3.6理论出粉值
1000*12.2%/97%=125.77kg
3.3.7出粉率
实际出粉值/理论出粉值=119.98/125.77=95.40%
第4章生产车间设备选型
4.1生产设备
通常上、下午两次收奶,第一次连续工作三个半小时,占全天收奶量的60%,即收奶180t。
第二次工作三个小时,占全天收奶量的40%,即收奶120t。
所以收奶设备选型应以第一次为准:
收奶设备需要的小时处理能力为:
根据计算每天生产奶粉25t/d,每小时生产奶粉能力为
。
则每小时生产奶粉1130000g/h每袋500g每天生产袋49720袋,则包装机选择为每小时处理2t/h。
4.2生产设备一览表
表4-1日处理300吨鲜奶生产脱脂乳粉的生产工艺设备表:
序号
编号
处理能力或型号
设备名称
数量
单价
功率
kw
1
E101
60T
奶车
5
2
E102
30T/h,36m
奶泵
3
5000
3
3
E103
30T/h80目
双联过滤器
2
4000
4
E104
30T
储奶罐
2
45000
5
E105
30T/h
流量计
2
3500
0.1
6
E106
30M2
板式换热器
2
30000
7
E107
100M3
奶仓
3
200000
8
E108
20T/h
奶泵
2
6000
3
9
E209
15T/h,85℃-15S
巴氏杀菌机组
1
100000
12
10
E210
脱脂3T/h
分离机
6
200000
19
11
E212
4000L
平衡缸
2
8000
12
E206
10T/20m
奶泵
1
6000
3
13
E301
10T/h
三效降膜式蒸发器
1
8000000
40
14
15
E302
E303
10000L
10T/20m
浓奶缸
奶泵
1
1
20000
6000
3
16
E304
双联过滤器
1
4000
17
E305
SRH2000-25
高压泵
1
25000
2
18
E306
蒸发量1200kg/h
喷雾干燥系统
1
5000000
15
序号
编号
处理能力或型号
设备名称
数量
单价
功率
kw
19
E306-1
空气过滤器
4
2500
20
E306-2
4-72-No10C-1250
进风机
1
4500
2
21
E306-4
塔体
1
20000
22
E306-5
旋风分离器
1
150000
15
23
E306-6
袋滤器
1
800
10
24
E306-7
G4-73No11D-1450
排风机
1
4500
2
25
E306-9
9-26No4.5A
流化床风机1
1
2
26
27
E306-10
E306-12
9-19No4A
空气换热器1
流化床风机2
2
1
5
5
28
E306-14
振动流化床
1
5
29
E306-15
振动筛
1
2500
3
30
E306-17
罗茨风机
1
5
31
E306-18
星型出粉阀
1
32
E306-19
4-68No3.55A
冷却风机
1
5
33
E311
1M3
集水箱
1
1500
34
E312
20T/h,36M
清洗回水泵
2
6500
5.5
35
E400
全自动CIP系统
1
15
36
E401
500L,316L
浓酸碱缸
1
20000
37
E402
55L/min
浓酸(碱)泵
1
5000
3
38
E403
5000L
酸罐
1
25000
39
E404
5000L
碱罐
1
25000
40
E405
5000L
热水罐
1
25000
41
E406
5000L
清水罐
1
25000
42
E407
20T/h,36M
清洗泵
1
40000
3
43
E408
2mm
过滤器
1
800
44
45
E409
E410
8M2
20T/h,36M
2T/h
板式换热器
清洗回泵
1
3
12000
40000
3
46
E510
包装机
1
96万元
35
4.3化验室设备
表4-2化验设备明细表
序号
型号或制造图号
名称
规格及技术数据
数量
单价
1
FA2004
精密天平
FA2004
2
6000
2
台式天平
2
1500
3
SX-4-100
马福炉
SX-4-100
1
3000
4
四联
电炉
四联
2
1500
5
101-3-B
烘箱
101-3-B
1
5000
6
GZX-DH400-S
培养箱
GZX-DH400-S
1
5000
7
KDN-2C
定氮仪
1
6000
8
毛氏离心机
离心机
毛氏离心机
1
4800
9
单列四孔
水浴锅
单列四孔
1
1500
10
毛氏抽脂瓶
1
2000
11
手提
高压锅
手提
2
1800
12
测纸箱
硬度计
测纸箱
1
1800
13
测薄膜
测薄膜
1
800
14
721
分光光度计
721
1
1500
15
BR-1
杂质度搅拌器
BR-1
2
3500
第5章热量衡算
5.1各效蒸发水量
已知每台机器的原料液处理量为:
G=3790.77Kg/h
W1=G*(1-X0/X1)=1642.69Kg/h
W2=(G-W1)*(1-X1/X2)=644.42Kg/h
W3=(G-W1-W2)*(1-X2/X3)=563.87Kg/h
5.2浓缩物料时所需热量及蒸汽消耗量计算
物料自行沸腾时的热量:
Q1=G/CP1*ΔT=3.60×105Kj/h
Q2=1.05×105Kj/h
Q3=6.39×104Kj/h
5.3各效消耗蒸汽量
D1=Q1/R0=1503.53kg/h
D2=Q2/R1=613.39kg/h
D3=Q3/R2=545.11kg/h
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