年產(chǎn)xx噸全脂乳粉工廠設(shè)計(jì)

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. 目錄 1. 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 3 2. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 2.1 項(xiàng)目概述 5 2.2 原材料及產(chǎn)品的主要技術(shù)規(guī)格 7 2.3 生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述 8 2.4 原材料、動(dòng)力（水、電、汽、氣）消耗定額及消耗量 14 2.5 設(shè)備的選型 23 2.6 存在的問(wèn)題及建議 29 2.7 設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn) 29 3. 設(shè)計(jì)結(jié)果評(píng)述 30 4. 小組成員及分工 31 5. 附表格及圖紙 31 5.1 車間主要設(shè)備一覽表 5.2 車間主要物料衡算圖 5.3 車間動(dòng)力衡算圖(水、蒸汽、壓縮空氣、熱量、冷量等) 5.4 生產(chǎn)工藝流程圖 5.5 車間平面布置圖 1、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 項(xiàng)目名稱：年產(chǎn)10000t乳粉項(xiàng)目工藝設(shè)計(jì) 1.1 建設(shè)規(guī)模、產(chǎn)品方案、生產(chǎn)方法和工作制度 1． 建設(shè)規(guī)模：年產(chǎn)10000t。 2． 產(chǎn)品方案：本項(xiàng)目?jī)H生產(chǎn)全脂乳粉。產(chǎn)品應(yīng)滿足GB 19644-2010的要求。參考GB 5410-1999，如有相同條款，以GB19644-2010為準(zhǔn)。 3． 生產(chǎn)方法：以新鮮優(yōu)質(zhì)牛乳為原料，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、殺菌、并經(jīng)真空濃縮、噴霧干燥后所獲得的產(chǎn)品。 4． 工作制度：年工作日按300d計(jì)，其中濃縮工段及噴霧干燥工段均按四班三運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行。 1.2 建設(shè)地點(diǎn)為南方某市其氣候條件為： 年平均氣溫：15.3℃ 歷年平均最高氣溫：38℃ 歷年平均最低氣溫：-14.2℃ 最熱平均相對(duì)濕度：85% 最冷平均相對(duì)濕度：75% 年平均氣壓：1016.5mP 夏季平均氣壓：1004.5mP 年均風(fēng)速：3.6m/s 年均降落量：1025.6mm 日最大降水量：219.6mm 1.3 達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 標(biāo)準(zhǔn)化原料乳固形物含量11.6%；濃縮操作應(yīng)去除原料乳中70%-80%的水份、每蒸發(fā)1kg水份蒸汽消耗不高于0.4kg ; 噴霧干燥的熱效率不低于50%、產(chǎn)品的含水量不高于2.5%。 噸產(chǎn)品其主要的原料及動(dòng)力消耗為： 1. 鮮牛乳9.09噸 2. 水:50噸 3. 蒸汽:5.26噸 1.4設(shè)計(jì)要求 就該乳粉車間進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，要求完成： 1． 確定合理的工藝路線，提供工藝流程示意圖； 2． 進(jìn)行工段的工藝計(jì)算，包括物料、熱量、水、壓縮空氣耗量等平衡計(jì)算，并提供相應(yīng)的工藝計(jì)算平衡圖； 3． 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備及非標(biāo)設(shè)備的數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，選定標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備型號(hào)并就至少一種非標(biāo)設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)計(jì)算，提供所需設(shè)備的一覽表并至少提供一種非標(biāo)設(shè)備的總裝圖。 4． 繪制帶控制節(jié)點(diǎn)的工藝流程圖； 5． 繪制車間設(shè)備布置圖； 6． 編寫(xiě)初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 2. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2.1 項(xiàng)目概述 2.1.1產(chǎn)品介紹 乳粉，就是以新鮮牛乳為原料，或者以新鮮牛乳為主要原料，添加一定數(shù)量的植物或動(dòng)物蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、礦物質(zhì)等配料，經(jīng)殺菌、濃縮、干燥等加工工藝除去大部分水分而制成的粉末狀產(chǎn)品。 2.1.2 中國(guó)乳制品行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及前景 中國(guó)乳制品行業(yè)起步晚，起點(diǎn)低，但發(fā)展迅速。特別是改革開(kāi)放以來(lái)，奶類生產(chǎn)量以每年兩位數(shù)的增長(zhǎng)幅度迅速增加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于1%的同期世界平均水平。中國(guó)乳制品產(chǎn)量和總產(chǎn)值在最近的10年內(nèi)增長(zhǎng)了10倍以上，已逐漸吸引了世界的眼光，但同時(shí)，中國(guó)人均奶消費(fèi)量與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，甚至與世界平均水平相比，差距都還十分懸殊。令人鼓舞的是，近兩年政府出臺(tái)了一系列有利于乳業(yè)持續(xù)快速發(fā)展的政策，中國(guó)乳制品行業(yè)正面臨增長(zhǎng)方式的轉(zhuǎn)變，以市場(chǎng)化、法制化、規(guī)范化的不破壞資源生態(tài)的生產(chǎn)方式，從源頭抓起，從整個(gè)乳業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈抓起，以現(xiàn)代的營(yíng)銷觀念，迎接新一輪高品質(zhì)發(fā)展周期的到來(lái)。 中國(guó)乳品消費(fèi)在逐步擴(kuò)大，但目前成規(guī)模的消費(fèi)市場(chǎng)還遠(yuǎn)沒(méi)有形成。中國(guó)許多人還沒(méi)有喝牛奶、食用乳制品的習(xí)慣，尤其是農(nóng)村市場(chǎng)還遠(yuǎn)沒(méi)有打開(kāi)，還有相當(dāng)部分的人因經(jīng)濟(jì)條件所限消費(fèi)不起，消費(fèi)習(xí)慣的培養(yǎng)還需要一個(gè)過(guò)程。乳企須研究中國(guó)乳業(yè)發(fā)展的規(guī)律，找到一個(gè)比較合理的增長(zhǎng)速度，加強(qiáng)乳業(yè)發(fā)展的計(jì)劃性。 縱觀以往喧囂的中國(guó)乳制品行業(yè)，其焦點(diǎn)一直圍繞在價(jià)格戰(zhàn)、奶源戰(zhàn)、資本戰(zhàn)、圈地戰(zhàn)、廣告戰(zhàn)、口水戰(zhàn)等方面，但2007年競(jìng)爭(zhēng)的話題顯然已轉(zhuǎn)移到以產(chǎn)品創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新為代表的研發(fā)大戰(zhàn)。各個(gè)乳制品企業(yè)推出的新品無(wú)一不注重科技含量，也更加側(cè)重功能性。中國(guó)乳業(yè)已進(jìn)入了新的競(jìng)爭(zhēng)階段。針對(duì)國(guó)內(nèi)消費(fèi)觀念逐漸成熟、從“有奶喝”轉(zhuǎn)為“喝好奶”的需求日益強(qiáng)烈，競(jìng)爭(zhēng)也上了一個(gè)新臺(tái)階，從低端的價(jià)格大戰(zhàn)走向高端的技術(shù)、產(chǎn)品比拼；從原始的廣告戰(zhàn)、價(jià)格戰(zhàn)變?yōu)閷?duì)行業(yè)健康、長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展具有促進(jìn)作用的差異化競(jìng)爭(zhēng)。 隨著中國(guó)乳業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生很大的變化，已成為技術(shù)裝備先進(jìn)、產(chǎn)品品種較為齊全、初具規(guī)模的現(xiàn)代化食品制造業(yè)，隨著中國(guó)人民生活水平的逐漸提高，乳制品消費(fèi)市場(chǎng)會(huì)不斷擴(kuò)大并趨于成熟，中國(guó)將成為世界上乳制品消費(fèi)最大的潛在市場(chǎng)。 2.2原材料及產(chǎn)品（包括中間產(chǎn)品）的主要技術(shù)規(guī)格 2.2.1原材料技術(shù)規(guī)格 色澤為乳白色或稍帶微黃色的均勻膠體流體，略帶甜味和牛乳的特有香氣。72%酒精檢驗(yàn)呈陰性，菌落總數(shù)≤1000000 cfu/ml (工廠指標(biāo))。 【表1】 序號(hào) 名稱 規(guī)格 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 1 冰點(diǎn)a,b(℃) －0.500～ －0.560 GB 5413.38 2 相對(duì)密度 (20℃/4℃) ≥1.027 GB 5413.33 3 蛋白質(zhì)( g/100g) ≥2.8 GB 5009.5 4 脂肪( g/100g) ≥3.1 GB 5413.3 5 雜質(zhì)度( mg/kg) ≤4.0 GB 5413.30 6 非脂乳固體( g/100g) ≥8.1 GB 5413.39 7 酸度 /(Τ) 牛乳 12～18 GB 5413.34 羊乳 6～13 備注 a 擠出3h 后檢測(cè)。 b 僅適用于荷斯坦奶牛。 2.2.2產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格 具有均勻一致的乳黃色和純正的乳香味的干燥粉末。 【表2】 序號(hào) 名稱 規(guī)格 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 1 蛋白質(zhì)(%) ≥非脂乳固體的34% GB 5009.5 2 脂肪(%) ≥ 26.0 GB 5413.3 3 雜質(zhì)度(mg/kg) ≤ 16 GB 5413.30 4 水分(%) ≤ 5.0 GB 5009.3 5 復(fù)原乳酸度/( oT) 牛乳 ≤18 GB 5413.34 羊乳 7～14 備注 a 非脂乳固體(%)＝100%－脂肪(%)－水分(%)。 b 僅適用于全脂乳粉。 2.3 生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述 2.3.1生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)制度 1.生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)10000t全脂乳粉。 2.工作制度：年工作日按300d計(jì)，其中濃縮工段及噴霧干燥工段均按四班三運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行。 2.3.2乳粉生產(chǎn)工藝流程（設(shè)備流程圖見(jiàn)附圖一） 原料乳驗(yàn)收——預(yù)處理——標(biāo)準(zhǔn)化、均質(zhì)、預(yù)熱殺菌——真空濃縮——噴霧干燥——出粉冷卻——過(guò)篩——包裝——檢驗(yàn)——成品 2.3.3操作要點(diǎn) 2.3.3.1原料乳驗(yàn)收和預(yù)處理 原料乳的質(zhì)量將直接影響成品質(zhì)量的好壞，故必須嚴(yán)格控制其質(zhì)量。原料乳應(yīng)符合無(wú)公害生鮮牛乳的生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范（NY-5054-2001），同時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)（感官指標(biāo)、理化指標(biāo)和微生物指標(biāo)）要符合中國(guó)規(guī)定生鮮牛乳收購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)（GB6914）。 原料乳的預(yù)處理主要包括凈化、冷卻、貯存三個(gè)步驟。 原料乳的凈化：為了除去乳中的機(jī)械雜質(zhì)，減少微生物的數(shù)量，驗(yàn)收后的原料乳必須立即進(jìn)行凈化。凈化的方法有過(guò)濾凈化和離心凈化兩種：過(guò)濾凈化中壓力差要控制在0.07MPa以內(nèi)，壓力過(guò)大會(huì)出現(xiàn)雜質(zhì)漏過(guò)濾網(wǎng)的跑濾現(xiàn)象，濾布和濾網(wǎng)需要經(jīng)常清洗，以防滋生微生物；離心凈化是指在離心機(jī)的作用下，乳中相對(duì)密度較大的微細(xì)機(jī)械雜質(zhì)、脫落的體細(xì)胞等可被除去，乳中凝固的蛋白質(zhì)、白血球、紅血球以及一些細(xì)菌也可被除去的過(guò)程。一般離心凈乳機(jī)的離心力為6000~10000g，除菌率約為90%，故亦稱為離心除菌機(jī)。相較于過(guò)濾凈化，離心凈化設(shè)備清洗方便，處理效果好。所以，本項(xiàng)目采用離心凈化的方法對(duì)原料乳進(jìn)行凈化。 原料乳的冷卻：凈化后的原料乳應(yīng)立即冷卻到5~10℃，以抑制細(xì)菌的增長(zhǎng)，保持乳的新鮮度。冷卻宜采用板式換熱器進(jìn)行，冷卻介質(zhì)為冰水。擠出后的鮮乳中含有一種能抑制微生物生長(zhǎng)的抗菌物質(zhì)，這種物質(zhì)名為乳烴素，可抑制某些鏈球菌增殖。但乳烴素抗菌作用時(shí)間長(zhǎng)短與乳的貯存溫度有關(guān)。 由【表3】知：將鮮乳迅速冷卻至5~10℃,可使抗菌作用時(shí)間延長(zhǎng)。 【表3】乳溫與抗菌作用時(shí)間的關(guān)系 乳溫/℃ 抗菌作用時(shí)間/h 乳溫/℃ 抗菌作用時(shí)間/h 37 ≤2 5 ≤36 30 ≤3 0 ≤48 25 ≤6 -10 ≤240 10 ≤24 -25 ≤720 原料乳的貯存：冷卻后的原料乳貯存在貯乳罐中。多使用容量為50000~100000L的大型乳倉(cāng)貯乳，此種大型乳倉(cāng)設(shè)在戶外。原料乳貯存量至少應(yīng)與工廠1d的處理量相平衡，以保證連續(xù)生產(chǎn)。在冷卻條件下貯乳，只能抑制微生物的生命活動(dòng)，而不能殺滅微生物。而且，乳溫的升高會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌大量繁殖。因此，貯存時(shí)間不宜超過(guò)72h。 2.3.3.2標(biāo)準(zhǔn)化： 我國(guó)牛乳標(biāo)準(zhǔn)要求乳中的脂肪含量不應(yīng)低于3.2％，但由于奶牛的品種、泌乳期、季節(jié)、飼料以及喂養(yǎng)條件的不同，使原乳中的脂肪含量可能不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，所以需要在加工前將它標(biāo)準(zhǔn)化。 標(biāo)準(zhǔn)化的方法： ①檢測(cè)原料乳中的各項(xiàng)指標(biāo)(特別是脂肪含量和水分含量)。 ②由全脂乳粉國(guó)標(biāo)規(guī)定，確定產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)的具體數(shù)值。 ③根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化原則：若脂肪含量過(guò)高，將原料乳離心分離取出一定的脂肪，再將脫脂乳剩下的原料乳中；若脂肪含量過(guò)低：將原料乳中加入一定量的稀奶油，使它達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化要求。 ④由溫度等條件確定脫脂乳與稀奶油的脂肪含量以及非脂干物質(zhì)含量。（一般要求在分離時(shí)把稀奶油含脂率控制在40％左右，這樣有利于各種乳制品的標(biāo)準(zhǔn)化工作，稀奶油濃度過(guò)高會(huì)影響到乳的分離效果以及機(jī)器的壽命。） ⑤最后根據(jù)公式求得原料乳所需要提出或是加入稀奶油的質(zhì)量。 2.3.3.3預(yù)熱殺菌 目的是殺死乳中微生物和破壞酶的活性，同時(shí)可提高牛乳的熱穩(wěn)定性和乳粉的香味。牛乳常見(jiàn)的殺菌方法有很多，具體應(yīng)用時(shí)可根據(jù)產(chǎn)品本身特性選擇不同的方法。一般采用高溫短時(shí)間殺菌法或超高溫瞬時(shí)間殺菌法。前者用管式或板式殺菌器，通常采用的殺菌條件為86～94℃、24s，或80～85℃，15s。后者用UHT殺菌裝置，條件為125～150℃，1～2s。 2.3.3.4真空濃縮 原料乳經(jīng)殺菌后，應(yīng)立即進(jìn)行真空濃縮。一般濃縮至原料乳體積的1/4左右，乳固體含量45%左右。濃縮的方法有：自然蒸發(fā)和沸騰蒸發(fā)，分為常壓蒸發(fā)和減壓蒸發(fā)。由于牛乳屬于熱敏性物料，濃縮宜采用減壓法。濃縮設(shè)備，一般小型乳品廠多用單效真空濃縮鍋，較大型的乳品廠則都用雙效或三效真空蒸發(fā)器，也有采用片式真空蒸發(fā)器的。濃縮結(jié)束，濃縮乳應(yīng)進(jìn)行過(guò)濾，一般采用雙聯(lián)過(guò)濾器。 具體濃縮的工藝條件如下： 采用三效蒸發(fā)濃縮設(shè)備，①加熱蒸汽的壓力(表壓)：0.05～0.2MPa。②濃縮鍋內(nèi)的真空度：82.7～93.3kPa。③乳溫：50～60℃。④濃縮乳的濃度：全脂奶粉為12～13Be`，干物質(zhì)含量為400～500g/L；加糖全脂奶粉為15～20Be`，干物質(zhì)含量為450～500g/L。濃縮結(jié)束后應(yīng)立即輸送至保溫缸中保溫至45～50℃，進(jìn)行噴霧干燥。 2.3.3.5噴霧干燥 干燥是乳粉生產(chǎn)中很關(guān)鍵的一道工序，將直接影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量好壞。噴霧干燥的方法有很多，應(yīng)根據(jù)需要具體選擇。先將過(guò)濾的空氣由鼓風(fēng)機(jī)吸進(jìn)，通過(guò)空氣加熱器加熱至130～160℃后，送入噴霧干燥室。同時(shí)將過(guò)濾的濃縮乳由高壓泵送至噴霧器或由奶泵送至離心噴霧轉(zhuǎn)盤(pán)，噴成10～20微米的乳滴與熱空氣充分地接觸，進(jìn)行強(qiáng)烈的熱交換和質(zhì)交換，迅速地排除水分，在瞬間完成蒸發(fā)，干燥。隨之沉降于干燥室底部，通過(guò)出粉機(jī)構(gòu)不斷地卸出，及時(shí)冷卻。最后進(jìn)行篩粉和包裝。 壓力噴霧干燥法生產(chǎn)乳粉的工藝條件：【表4】 項(xiàng)目 全脂乳粉 濃縮乳濃度/Be` 12~13 乳固體含量/% 45~55 濃縮乳溫度/C 40~45 高壓泵工作壓力/MPa 13~20 噴嘴孔徑/mm 1.2~1.8 噴嘴數(shù)量/個(gè) 3~6 噴嘴角/rad 1.047~1.571 進(jìn)風(fēng)溫度/C 140~170 排風(fēng)溫度/C 75~85 排風(fēng)相對(duì)濕度/% 10~13 干燥室負(fù)壓/Pa 98~196 離心噴霧干燥法生產(chǎn)乳粉的工藝條件：【表5】 項(xiàng)目 全脂乳粉 濃縮乳濃度/Be 13~15 乳固體含量/% 45~50 濃縮乳溫度/C 45~55 轉(zhuǎn)盤(pán)速度/(r/min) 5000~20000 轉(zhuǎn)盤(pán)數(shù)量/個(gè) 1 進(jìn)風(fēng)溫度/C 200左右 排風(fēng)溫度/C 80左右 排風(fēng)溫度/C 90左右 2.3.3.6出粉、冷卻 噴霧干燥室內(nèi)的乳粉要求迅速連續(xù)地卸出及時(shí)冷卻，以免受熱過(guò)久，降低制品質(zhì)量。乳品工業(yè)常用的出粉機(jī)械有螺旋輸送器、鼓型閥、渦旋氣封閥和電磁振蕩出粉裝置等。先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，是將出粉、冷卻、篩粉、輸粉、貯粉和稱量包裝等工序聯(lián)接成連續(xù)化的生產(chǎn)線。出粉后應(yīng)立即篩粉和晾粉。使制品及時(shí)冷卻。噴霧干燥乳粉要求及時(shí)冷卻至30℃以下。目前一般采用流化床出粉冷卻裝置。 2.3.3.7稱量與包裝 乳粉冷卻后應(yīng)立即用馬口鐵罐、玻璃罐或塑料袋進(jìn)行包裝。根據(jù)保存期和用途的不同要求，可分為小罐密封包裝、塑料袋包裝和大包裝。需要長(zhǎng)期保存的乳粉，最好采用500克馬口鐵罐抽真空充氮密封包裝，保藏期可達(dá)3～5年。如果短期內(nèi)銷售，則多采用聚乙烯塑料袋包裝，每袋500克或250克，用高頻電熱器焊接封口。小包裝稱量要求精確、迅速，一般采用容量式或重量式自動(dòng)稱量裝罐機(jī)。大包裝的乳粉一般供應(yīng)特別需要者，也分為罐裝和袋裝。每罐重12.5千克；每袋重12.5千克或25千克。 2.4 原材料、動(dòng)力（水、電、汽、氣）消耗定額及消耗量 2.4.1物料衡算 2.4.1.1每小時(shí)產(chǎn)量計(jì)算 年產(chǎn)量為10000噸,全年按300天計(jì)算，每天3班。 則q班=10000/（3300）=11.2噸/班 每班工作8小時(shí)，則每小時(shí)產(chǎn)量為1.4噸/時(shí) 2.4.1.2標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算 1.成分表 原料乳成分表【表6】 乳脂肪F0 蛋白質(zhì) 乳糖 灰分 水分 非乳脂固體S0 3.6% 3.2% 4.7% 0.7% 87.8% 8.6% 注：非乳脂固體（%）=100(%)一脂肪實(shí)測(cè)值(%)一水分實(shí)測(cè)值(%) 產(chǎn)品成分表【表7】 乳脂肪F 水分 非乳脂固體S 27% 2% 71% 2.乳脂肪(F)與非脂乳固體(S)之比(R) 原料乳 R0 =F0/S0 =3.6%/8.6%= 0.42 成品 R =F/S =27%/70% =0.38 標(biāo)準(zhǔn)化的方法：由于R?！?R，說(shuō)明原料乳中的脂肪含量偏高，需要標(biāo)準(zhǔn)化使之平衡。原料乳中的脂肪含量過(guò)高，所以要把部分原料乳進(jìn)行分離，分離出的脫脂乳要加入原料乳中使它達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)乳要求，而分離的稀奶油則另用容器貯存。 3.稀奶油及脫脂乳中的非脂干物質(zhì)的計(jì)算 設(shè)定：當(dāng)預(yù)熱溫度為40℃時(shí)，脫脂乳含脂肪F1=0.01％，稀奶油含脂肪 F2=40％ 脫脂乳中非脂乳固體：S1=[(100-F1)/（100-F0）]S0 =[(100-0.01)/(100-3.6)]8.6% =8.92% 稀奶油中非脂乳固體：S2=[(100-F2)/（100-F1）]S0 =[(100-40)/(100-0.01)]8.6% =5.16% 4.每噸原料乳應(yīng)添加的脫脂乳(M1) M1=[(F0-RS0)/(RS1-F1)]M0 =[(3.6-O.388.6)/(0.388.92-0.01)]1000 =98.24kg 5.標(biāo)準(zhǔn)乳成分 脂肪含量：F標(biāo)=(M0F0+M1F1)/(M0+M1) =（10003.6%+98.240.01%)/(1000+98.24) =3.28% 非脂乳固體：S標(biāo)=F標(biāo)/R=3.28%/0.38=8.6% 標(biāo)準(zhǔn)乳成分【表8】 乳脂肪 水分 非乳脂固體 3.3% 88.1% 8.6% 6.制(M1)脫脂乳需要分離原料乳(G) 設(shè)：分離(G kg)原料乳可得到(M1kg)脫脂乳和(M2kg)稀奶油根據(jù)脂肪含量守衡可知： GF0=M1F1+M2F2 且G=M1+M2 則M2 =M1[(F0-F1)/(F2-F0)] =98.24[(3.6-0.01)/(40-3.6)] =9.69 kg 則需要分離原料乳：G=M1+M2=98.24+9.69=107.93kg。 7.一噸原料乳可制得標(biāo)準(zhǔn)乳(G1)去除的稀奶油(G2) （M0+G)/(M0+M1)= M0/G1 則1107.93/1098.24=1000/G1 , G1=991.25kg 一噸原料乳可制得標(biāo)準(zhǔn)乳：991.25kg 去除的稀奶油：G2=1000一G1 = 1000-991.25=8.75kg 8.檢驗(yàn) 一噸原料乳中含脂肪量：m0=M0F0=10003．6％=36kg 一噸原料乳分離后得到標(biāo)準(zhǔn)乳中的脂肪含量： m1=G1F標(biāo)=991.25 3.3％=32．71kg。 一噸原料乳脫去稀奶油中的脂肪含量： m2=G2F2=8.75 40％=3.5kg 結(jié)論：m0≈m1+m2，因此計(jì)算正確 標(biāo)準(zhǔn)化的損失率為：0.875% ， 同時(shí)產(chǎn)生副產(chǎn)品：稀奶油。 2.4.1.3工藝工程物料計(jì)算 查閱資料得 各流程的損失率為：過(guò)濾——0.05% ，凈化——0.05%， 標(biāo)準(zhǔn)化——0.875% ，均質(zhì)——0.1% ，殺菌——0.05% ，濃縮——48% ，噴霧干燥——75%，過(guò)篩——0.5%。 設(shè)每天所需原料量為W(t/d)，則 W（1-0.05%）（1-0.05%）（1-0.875%）（1-0.1%）（1-0.05%）（1-48%）（1-75%）（1-0.5%）= 1000/300 解得 W= 260.3t/d （1）每天所需原料乳的質(zhì)量為261t/d （2）取過(guò)濾的損失率為0.05%，則經(jīng)過(guò)濾后的質(zhì)量為 261（1-0.05%）=260.87t/d （3）取凈化的損失率為0.05%，則經(jīng)凈乳后的質(zhì)量為 260.87（1-0.05%）=260.74t/d （4）2.4.2中算得標(biāo)準(zhǔn)化的損失率為0.875%， 則經(jīng)均質(zhì)后的質(zhì)量為 260.74（1-0.875%）=258.46t/d （4）取均質(zhì)的損失率為0.1%，則經(jīng)均質(zhì)后的質(zhì)量為 258.46（1-0.1%）=258.20t/d （5）取殺菌的損失率為0.05%，則經(jīng)殺菌后的質(zhì)量為 258.20（1-0.05%）=258.07t/d （6）取濃縮的水分蒸發(fā)率為48%，則經(jīng)濃縮后的質(zhì)量為 258.07（1-48%）=134.20t/d （7）取噴霧干燥的水分蒸發(fā)率為75%，則經(jīng)噴霧干燥后的質(zhì)量為 134.20（1-75%）=33.55t/d （8）取過(guò)篩的損失率為0.5%，則經(jīng)過(guò)篩后的質(zhì)量為 33.55（1-0.5%）=33.38t/d 2.4.2 動(dòng)力（水、電、汽、氣）消耗定額及消耗量 2.4.2.1水平衡計(jì)算： 原料乳在凈化后的應(yīng)立即冷卻到5~10℃，以抑制細(xì)菌的增長(zhǎng)，保持乳的新鮮度。冷卻在板式換熱器中進(jìn)行： 設(shè)：原料乳進(jìn)口溫度：T1=20℃ ，出口溫度：T2=10℃； 冷水進(jìn)口溫度：t1=0℃ ， 出口溫度：t2=4℃： 已知：W乳=258.2t/d = 10.76t/h，C乳=3.894kJ/(kg℃)， C水=4.20kJ/(kg℃),則： 冷卻水用量為：W1= C乳G(T1-T2)／C水（t1-t2） =3.89410.76(20-10)／(4.20(4-0)) =25.0t/h 所以：換熱器的用水量25.0t/h 2.4.2.2空氣用量計(jì)算： ①基本參數(shù)： 已知：干燥設(shè)備的處理量為：M0=134.2024=5.592t/h 噴霧干燥塔內(nèi)水分含量:52%→2% 設(shè)定：噴霧干燥室蒸發(fā)量W=4500kg/h。 水的比熱：，乳粉干物料比熱：， 濃縮乳進(jìn)料溫度：，離開(kāi)噴霧干燥塔溫度：， 濃縮乳含水量：52%，噴霧干燥產(chǎn)品含水量：2%， 新鮮空氣溫度：15.3℃，新鮮空氣相對(duì)濕度： 80%。 ②噴霧干燥部分比容計(jì)算： 【表9】 設(shè)計(jì)參數(shù) 參數(shù) 新鮮空氣 熱空氣 廢氣 溫度T/℃ 15.3 150 80 相對(duì)濕度/% 80 0 12 濕度/(kg水/kg干空氣) 0.011 0.011 0.035 焓H/kJ/kg 49 182 176 公式：（單位：m3/kg） 新鮮空氣比容:v0=4.6410-3(0.622+0.011)(273+15.3) =0.847m/Kg 熱空氣比容：v1=4.6410-3(0.622+0.011)(273+150) =1.24m/Kg 廢氣比容：v2=4.6410-3(0.622+0.035)(273+80) =1.08m/Kg 干燥室內(nèi)空氣的平均比容：(v1+v2)/2=1.16 m/Kg 絕干空氣用量L=W/(rm2-rm1)= 4500/(0.035-0.011)=187500kg/h 需要新鮮空氣的體積： =L=1875000.847=158812.5 m/h 熱空氣體積： =L=1875001.24=232500.00 m/h 干燥過(guò)程熱空氣用量1875001.16=217500.00 m/h 廢氣容積： =(L+W) =(187500+4500)1.08=207360 m/h 2.4.2.3消耗蒸汽量衡算： 物料進(jìn)口溫度：94℃ ，物料出口溫度：45℃ 進(jìn)料濃度：11.9% ，出料濃度：48% 原料液處理量：M=258.0724=10.76t/h 【表10】三效降膜式蒸發(fā)器各效參數(shù) 項(xiàng)目 Ⅰ效 Ⅱ效 Ⅲ效 蒸發(fā)溫度/℃ 70 57 45 真空度p/kPa 69 83 90 加熱蒸汽溫度T/℃ 81 70 57 物料進(jìn)口溫度t1/℃ 94 70 57 物料出口溫度t2/℃ 70 57 45 出料濃度X/（%） 21 30 48 水分總蒸發(fā)量：W=M(1-X0X3)=10.76（1-11.9%48%）=8.10 t/h 各效消耗蒸發(fā)量 W1=M(1-X0X1)=10.76（1-11.921）=4.663 t/h W2=(M-W1)(1-X1X2)=(10.76-4.663)(1-2130)=1.829 t/h W3=(M-W1-W2)(1-X2X3)=(10.76-4.663-1.829)(1-3048)=1.601 t/h 2.4.2.3熱量衡算 1. 預(yù)熱 從6℃加熱到75℃，15min Q1=MCp(t2-t1)= 10.761034.187(75-6)=3.109106 kJ/h 2.殺菌 條件：殺菌條件：85℃，15s Q2= MCp(t3-t2)=10.761034.187(85-75)=4.51105 kJ/h 3.濃縮 蒸發(fā)水分所需熱量 【表11】 不同溫度水蒸汽的熱焓 R（生蒸汽） 蒸汽溫度/℃ 164.7 81 70 57 45 熱焓/kJ/kg 2071.5 2307.9 2331.3 2366.5 2389.5 Q1=W1H1=4.6631032331.3=1.087107 kJ/h Q2=W2H2=1.8291032366.5=0.433107 kJ/h Q3=W3H3=1.6011032389.5=0.386107 kJ/h 4.干燥 ①帶入熱量計(jì)算： ⑴熱空氣帶入熱量 已知：熱空氣溫度為150,焓H1=182kJ/kg； 每小時(shí)絕干空氣用量：L=187500kg/h 則：Q1=LH1=187500182=3.41107kJ/h ⑵物料帶入熱量 已知：物料5592kg/h，物料比熱:Cp=4.187kJ/(kg℃)，濃縮乳進(jìn)料溫度：45℃ 則：Q2=GCpt入=56004.18745=0.1055107kJ/h 所以：帶入總熱量：Q入=Q1+Q2=3.41107+0.1055107=3.51107kJ/h ②帶出熱量計(jì)算： ⑴廢氣帶出熱量 已知：廢氣溫度為80℃，焓H2=176kJ/kg 則：廢氣排出量是進(jìn)風(fēng)量和水分蒸發(fā)量的總和： Q1=(L+W)H2 (187500+4500)1.23105176=3.38107kJ/h ⑵乳粉帶出熱量： 已知：干燥成品量：G=1398.17㎏/h；干物料比熱:Cp=2.09KJ/kg℃ 乳粉出料溫度：70℃ 則：Q2=GCp干t出=1398.172.0970=2.05105kJ/h 所以：帶出總熱量Q出=Q1+Q2=3.38107+2.05105=3.40107KJ/h ③熱損失計(jì)算： 損失率=（Q入-Q出）/Q入=（3.51107-3.40107）/3.51107=3.1% 2.4.2.3耗冷量計(jì)算： 1.預(yù)處理冷藏耗冷量： 根據(jù)物料衡算可知，原料乳的量為：G=261t/d 又知：原料乳從15.3℃下降到6℃，工藝要求在1h內(nèi)完成，則所需耗冷量為：Q1 = Gc(t1-t2)/τ = 216 3.894 （15.3-6）/1 = 7822103 kJ/h 根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，一共有10個(gè)貯乳罐，則每個(gè)罐原料乳耗冷量為： Qf = Q1 / 10= 7822103 / 10=782.2103 kJ/h 相應(yīng)的冷凍介質(zhì)（2℃的冷水,出口溫度為85℃）耗量為： M1 = Q1 / c(t2-t1) = 5022103 / 4.18 (85-2) =22.67103 kJ/h 2.濃縮后冷卻耗冷量： 將60℃的原料乳濃縮后，放入45℃左右。恒溫箱保存。 耗冷量為： Q2 = G c(t1- t2） = 5600 3.5 （60 - 45）=294103 kJ/h 3.噴霧干燥后冷卻耗冷量： 將60℃左右的奶粉降溫至30℃左右，干燥后的奶粉質(zhì)量約為34t，所以此時(shí)耗冷量為： Q3 = G c(t1-t2)= 1400 2.09 (60 - 30) =87.78103 kJ/h 2.5 設(shè)備選型 2.5.1貯奶罐 根據(jù)物料衡算得，若想生產(chǎn)33.34t/d的乳粉, 則原料量為261t/d，經(jīng)計(jì)算需要250961.54L/d(密度約為1.04g/ml)。選用上海瑞派公司的BPC-30型的貯奶罐9個(gè)，其主要參數(shù)為：【表12】 項(xiàng)目 技術(shù)指標(biāo) 名稱 BPC系列室外儲(chǔ)罐 型號(hào) BPC-30 罐體總高 (mm) 7850 罐體外徑 (mm) 2700 進(jìn)出口徑 (mm) 51 電機(jī)功率 (kW) 2.2 公稱容積( L) 30000 設(shè)備重量（kg) 3720 2.5.2配料罐 根據(jù)物料衡算得，若想生產(chǎn)33.34t/d的乳粉, 則原料量為261t/d，經(jīng)計(jì)算需要250961.54L/d(密度約為1.04g/ml)。選用安達(dá)市天宏乳品機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的RZGC05-5000型配料罐6個(gè)，其具體參數(shù)如下：【表13】 項(xiàng)目 技術(shù)指標(biāo) 設(shè)備型號(hào) RZGC05-5000 設(shè)備容積 5000L 工作壓力 內(nèi)膽 常壓 夾套 ≤0.2MPa 電機(jī)功率 2.2kw 設(shè)備高度 4200 直徑 1500 2.5.3過(guò)濾器 根據(jù)物料衡算得，若想生產(chǎn)33.34t/d的乳粉, 則原料量為261t/d，經(jīng)計(jì)算需要250961.54L/d。，可以選用鄭州玉祥機(jī)械設(shè)備有限公司的雙聯(lián)過(guò)濾器，其主要參數(shù)如下：【表15】 項(xiàng)目 技術(shù)指標(biāo) 過(guò)濾面積（㎡） 0.75 過(guò)濾溫度（℃） ≤ 100 使用壓力MPa 0.2 進(jìn)口管徑 G2＂ 出口管徑 G2＂ 外形尺寸mm(長(zhǎng)寬高) 1300 500 1300 2.5.4凈乳機(jī) 根據(jù)物料衡算得，若想生產(chǎn)33.34t/d的乳粉, 則原料量為261t/d，經(jīng)計(jì)算需要250961.54L/d。選用江蘇巨能機(jī)械有限公司的DHN550型的凈乳機(jī)，其主要參數(shù)如下：【表16】 項(xiàng)目 技術(shù)指標(biāo) 機(jī)型 DHN550 處理量（L/h） 15000 進(jìn)口壓力（Mpa） 0.05 出口壓力（Mpa） 0.1-0.5 電機(jī)功率（kw） 22 質(zhì)量（kg） 2300 外型尺寸（mm）長(zhǎng)寬高 195015001960 2.5.5均質(zhì)機(jī) 根據(jù)物料衡算得，均質(zhì)量為10.875t/h。選用上海申鹿SRH4000型均質(zhì)機(jī)，其具體參數(shù)如下：【表17】 項(xiàng)目 技術(shù)指標(biāo) 規(guī)格型號(hào) SRH4000-30 柱塞根 3 額定流量升/小時(shí) 4000 最大工作壓力MPa 30 連續(xù)工作壓力Mpa 24 電源（KW） 40 重量（Kg） 1800 外形尺寸LWH(m) 1.511.5 2.5.6板式換熱殺菌器 根據(jù)物料衡算得，若想生產(chǎn)34t/d的乳粉, 則原料量為261t/d，即250961.54L/d。選用上海宣辰機(jī)械設(shè)備有限公司BR0.05型板式換熱器，其具體參數(shù)如下：【表18】 規(guī)格 BR 0.05 單片換熱面積 ㎡ 0.05 板片尺寸 ㎜ 500 168 板片厚度 ㎜ 0.8 角孔直徑 ㎜ 38 接管直徑 ㎜ 28 波紋形狀 人字形波紋 平均板間距㎜ 3.8 可組合換熱面積 ㎡ 0.5 ～ 5 最大允許使用壓力Mpa 0.4 ～ 2 最高允許使用溫度℃ 一般 120 ～ 160 ℃ 特殊可達(dá) 250 ℃ 傳熱系數(shù) W/ ㎡℃ 2000 ～ 6000 2.5.7三效蒸發(fā)濃縮器 根據(jù)物料衡算得，真空濃縮量為10.875t/h，經(jīng)計(jì)算濃縮蒸發(fā)量為10.875100048%=5220kg/h,選用江蘇科威機(jī)械有限公司生產(chǎn)的SJN3-8000型三效外循環(huán)真空蒸發(fā)器，其具體參數(shù)如下：【表19】 項(xiàng)目 技術(shù)指標(biāo) 型號(hào)名稱 SJN3-8000 蒸發(fā)量(KgH2O/h) 8800 耗氣量(Kg/h) 2200 外形尺寸LWH (m) 935 循環(huán)耗水量(t/h) 40 蒸發(fā)溫度(℃) 一效 85～90 二效 70～75 三效 55～65 真空度(Mpa) 一效 -0.02～-0.04 二效 -0.05～-0.06 三效 -0.08～-0.09 濃縮比重 1.25～1.4 蒸汽壓力Mpa 0.05～0.09 2.5.8噴霧干燥 根據(jù)物料衡算得，噴霧干燥量為134.20t/d，則噴霧干燥每小時(shí)蒸發(fā)的水分為134.202475%=4.20t/h，即蒸發(fā)水分量為4200kg/h。選用常州市至尊機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的LPG4500高速離心噴霧干燥機(jī)，其具體參數(shù)如下：【表20】 項(xiàng)目 技術(shù)指標(biāo) 型號(hào) LPG4500 入口溫度℃ 140-350自控 出口溫度℃ 80-90 噴霧形式 高速離心霧化器（機(jī)械傳動(dòng)或無(wú)極變頻調(diào)速可供選擇) 水分蒸發(fā)量kg/h 4500 霧化器轉(zhuǎn)速rmp 10000-11000 霧化盤(pán)直徑mm 根據(jù)工藝要求確定 電加熱最大功率kw 根據(jù)工藝流程、場(chǎng)地條件及用戶要求確定 干粉回收率% 同上 占地長(zhǎng)度、寬度m 同上 噴頭吊裝高度m 同上 塔體高度m 同上 塔體直徑m 6 注：水份蒸發(fā)量與物料特性，含固量及熱風(fēng)進(jìn)出口溫度有關(guān)。用度可根據(jù)當(dāng)?shù)啬茉催x定加熱方式，根據(jù)物料特性選擇收塵，除塵方式。該噴霧干燥設(shè)備帶有流化床裝置。 2.5.9篩粉機(jī) 根據(jù)物料衡算得，篩粉量為33.55t/d即1.4t/h，選用安達(dá)市天宏乳品機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的S49-A-單層式篩粉機(jī)2臺(tái)，其具體參數(shù)如下：【表21】 項(xiàng)目 技術(shù)指標(biāo) 設(shè)備名稱 吊懸式篩粉機(jī) 廠家介紹 安達(dá)市天宏乳品機(jī)械制造有限公司 生產(chǎn)能力 1000Kg/h（奶粉） 篩網(wǎng)規(guī)格 20目 電機(jī)功率 50KW 設(shè)備特點(diǎn) 適用于乳粉及其它粉狀物料的篩選,篩細(xì)不篩粗，塊狀及顆粒狀的物料適合用振動(dòng)篩進(jìn)行分級(jí) 2.5.10包裝機(jī) 根據(jù)物料衡算，包裝量為33.38t/d即1.4t/h，最終選用25g每袋小包裝。選用河南鄭州長(zhǎng)宏機(jī)械有限公司供應(yīng)的DZ500-T臺(tái)式真空包裝機(jī)10臺(tái)，其具體參數(shù)如下： 【表22】 項(xiàng)目 技術(shù)指標(biāo) 電源電壓 220V 50Hz 功率 900w 熱封功率（>5s) 1.2KW 真空室最低絕對(duì)壓強(qiáng) 1KPa 熱封條有效尺寸 50012mm 每室熱封條數(shù) 2 真空泵排氣量 20 m3/h 包裝速度 1-3次/分 真空形式及材質(zhì) 不銹鋼真空室 真空室尺寸（LWH） 520520975mm 外形尺寸 （LWH） 750600530mm 外包裝尺寸（LWH） 750670660mm 2.6 存在的問(wèn)題及建議 由于奶牛的品種、泌乳期、季節(jié)、飼料以及喂養(yǎng)條件的不同，原乳中的脂肪含量可能不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，所以在加工之前必須標(biāo)準(zhǔn)化。生產(chǎn)過(guò)程中，不同的設(shè)備也會(huì)有不同的加工效果，必須通過(guò)計(jì)算選出合適的設(shè)備，而不是隨意的選擇，就比如說(shuō)我們?cè)诳紤]貯奶罐的時(shí)候考慮到場(chǎng)地的局限，所以容量相對(duì)相對(duì)較大的設(shè)備，減少罐數(shù)量。但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于時(shí)間的限制，我們沒(méi)有能夠很透徹的研究，而且我覺(jué)得我們?nèi)鄙賹?shí)踐經(jīng)驗(yàn)，所以有些地方還有漏洞。 另外，一些非主要的工藝流程就不是解析地很清楚，比如原料乳驗(yàn)收中，到底是怎么驗(yàn)收的，只是了解一下驗(yàn)收的基本方法和指標(biāo)。原料乳驗(yàn)收后貯存時(shí)的溫度控制，是很重要的，但是到底怎么去控制溫度，我們找到的資料很少。 2.7 設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn) [1].李建強(qiáng)，《乳品加工技術(shù)》，中國(guó)輕工業(yè)出版社，1994； [2].郭本恒，《乳粉》，化學(xué)工業(yè)出版社，2003； [3].張?jiān)Ｖ?，《食品加工技術(shù)裝備》，中國(guó)輕工業(yè)出版社，1999； [4].武建，《乳制品生產(chǎn)技術(shù)》，中國(guó)輕工業(yè)出版社，2002； [5].涂建國(guó)，《食品工廠設(shè)備》，中國(guó)輕工業(yè)出版社，1991； [6].顧瑞霞，《乳與乳制品工藝學(xué)》，中國(guó)計(jì)量出版社，2006； [7].馬海樂(lè)，《食品機(jī)械與設(shè)備》，中國(guó)輕工業(yè)出版社，2006； [8].伍建新，《乳品技術(shù)裝備》，中國(guó)輕工業(yè)出版社，2000； [9].王如福，《食品工廠設(shè)計(jì)》，中國(guó)輕工業(yè)出版社，2009； 3. 設(shè)計(jì)結(jié)果評(píng)述 本設(shè)計(jì)主要是對(duì)年產(chǎn)10000噸的全脂乳粉的生產(chǎn)，進(jìn)行了生產(chǎn)工藝流程的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)工藝的一些參數(shù)計(jì)算，同時(shí)進(jìn)行了工廠車間布局的設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)設(shè)備的選型，在此過(guò)程中也參考了國(guó)內(nèi)其他乳粉工廠的相關(guān)設(shè)施。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們按照工藝的順序，從原材料的規(guī)格參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)定，到整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的物料、熱量、用水、耗冷進(jìn)行了具體的計(jì)算。由于對(duì)具體設(shè)備的參數(shù)不不夠了解，在設(shè)計(jì)中沒(méi)有對(duì)工廠車間的管道和線路進(jìn)行選型和設(shè)計(jì)。工藝設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們盡量做到設(shè)計(jì)合理，流程簡(jiǎn)單，安全系數(shù)高，但未對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量控制進(jìn)行嚴(yán)格的分析。在整個(gè)設(shè)計(jì)中，我們雖然沒(méi)有對(duì)具體的污染參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，但是在廠區(qū)設(shè)計(jì)，車間布局，設(shè)備選型中，我們也盡量考慮到了環(huán)境的保護(hù)和三廢的排放及處理，但是實(shí)際效果有待重新考察。對(duì)于車間的采光要求以及通風(fēng)要求，由于能力有限，未能進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)，但是在施工過(guò)程當(dāng)中必須要考慮到。 4. 小組成員及分工 成員： 5. 附表格及圖紙 3.1 車間主要設(shè)備一覽表 3.2 車間主要物料衡算圖 3.3 車間動(dòng)力衡算圖(水、蒸汽、壓縮空氣、冷量、真空量等) 3.4 生產(chǎn)工藝流程圖 3.5 車間平面布置圖 .