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1、 年产 3000 吨全脂乳粉工厂设计 学学 生生 姓姓 名：刘宇航名：刘宇航 学学 号：号：20134024310 班班 级级： ：13 设计 3 班 指指 导导 教教 师师： ：李玉清 所所 在在 学学 院：院：工程学院 专专 业业： ：机械设计制造及其自动化 中国大庆 2016 年 10 月 目 录 1 项项目目论证论证3 1.1 产品介绍.3 1.2 国内乳粉行业生产现状 3 1.3 项目建议书.3 2 工工艺艺流程流程4 2.1 乳粉生产工艺流程（设备流程图见附图一）.4 2.2 操作要点.4 3 物料衡算物料衡算5 3.1 每小时产量计算.5 3.2 标准化计算.6 3.3 工艺工程
2、物料计算.7 4 设备选设备选型型9 4.1 贮奶罐.9 4.2 配料罐.9 4.3 平衡罐.10 4.4 过滤器.10 4.5 净乳机.10 4.6 均质机.10 4.7 板式换热杀菌器.11 4.8 三效蒸发浓缩器.11 4.9 喷雾干燥.12 4.10 筛粉机.12 4.11 包装机.13 5 总总平面及平面及车间车间布置布置13 5.1 生产车间（车间布置图见附图二）.13 5.2 车间布置与结构.14 5.3 总平面布置基本原则（总平面布置图见附图三）.14 5.4 总平面设计说明.13 总总 结结15 参考文献参考文献:.15 1 项目论证 1.1 产品介绍 乳粉，就是以新鲜牛乳为
3、原料，或者以新鲜牛乳为主要原料，添 加一定数量的植物或动物蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等配料，经杀 菌、浓缩、干燥等加工工艺除去大部分水分而制成的粉末状产品。 1.2 国内乳粉行业生产现状 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。 1.3 项目建议书 1.3.1 厂址选择及资源优
4、势 乳粉厂选址于江苏省镇江市新区。镇江新区位于长江下游南岸， 镇江市的东郊。地理位置东经 11945 ，北纬 3211 。总面积 为 218.9 平方公里。镇江新区的行政管理机构是镇江新区管理委 员会，代表镇江市政府对新区的工作实施统一领导和管理。新区 下辖丁岗、大路、姚桥三个镇和大港、丁卯两个街道，总面积 218.9 平方公里。 苏南地区地处长江三角洲，长江三角洲是拉动中国经济发展 的三驾马车之一，也是中国区域经济实力最强的地区之一；该地 区以占全国 2.2%的陆地面积，6.4%的人口，创造了全国 22.1%的 国内生产总值；24.5%的财政收入；28.5%的进出口总额。目前，长 江三角洲已
5、进入工业化中期阶段，资金、科技、人才积聚已达到快 速发展水平。 镇江市属北亚热带季风气候的温暖亚带，四季分明，温暖湿润， 热量丰富，雨量充沛，宜于多种作物的生长繁育，镇江市盛行为东北 到东偏南向风，其平均风速偏大，常年平均 3.4 风速米?秒，上半年风 速比下半年大，冬末春初（24 月）为全年最大。 镇江新区地处中国沿海沿江“T”型产业布局的结合点，位 于万里长江与京杭大运河十字黄金水道的交汇处，正处在华东地 区的中心区域。作为苏南地区唯一临江的省辖市开发区，镇江新 区位于中国历史文化名城、古城镇江的东郊，东临上海、西接南京、 北与扬州隔长江相望，处于上海经济圈和南京都市圈的交叉辐射 范围内。
6、具有依托城市和港口的双重优势，区位交通优势十分独 特。未来 5-10 年，随着镇江港口的扩建和多条国家级交通主动脉 的陆续建成，镇江新区将坐拥长江中下游的亿吨大港，成为华东 地区的陆路联运中心和具有战略地位的交通枢纽。 1.3.2 产品销路 目前，镇江的乳粉市场主要为外来进口，本土区域自产自销 的乳粉产品比较少，所以本产品销路即为镇江市现辖京口、润州、 丹徒三区以及代管的句容、丹阳、扬中三市。 1.3.3 确定产品方案 乳品厂原料为牛奶，在制定方案时必须综合考虑人们的生活、消 费习惯，季节，奶源，销售等具体因素。乳粉是一个淡旺季销售不太明 显的产品，但仍然会随着消费者的需求及天气变化等产生一定
7、的淡旺 季销售差距。 综合考虑并且根据销售市场需求，定年产量为 6000 吨。 2 工艺流程 2.1 乳粉生产工艺流程（设备流程图见附图一） 原料乳验收预处理预热、均质、杀菌真空浓缩 喷雾干燥出粉冷却过筛包装检验成 品 2.2 操作要点 2.2.1 原料乳验收和预处理 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（NY-5054-2001）， 同时各项指标（感官指标、理化指标和微生物指标）要结合中国规定生 鲜牛乳验收的条件。原料乳必须新鲜，不能混有异常乳，比重应为 1.0281.032(20)，酸度不超过 20T，含脂率不低于 3.1%
8、，乳固体不 低于 11.5%。杂菌数不超过 20 万个/毫升。合格牛奶要进行过滤和净 化等处理。 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。 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。 原料乳的均质：均质时一般压力控制在 1421Mpa，温度控制在 60为宜。二级均质时，第一级压力为 1421Mpa，第二级均质压力 为 350Mpa 左右。均质后脂肪球变小，从而可以有效地防止脂肪的上 浮，并易于消化吸收。 2.2.2 预热杀菌 目的是杀死乳中微生物和破坏酶的活性，同时可提高牛乳的热稳 定性和
9、乳粉的香味。牛乳常见的杀菌方法有很多，具体应用时可根据 产品本身特性选择不同的方法。一般采用高温短时间杀菌法，或超高 温瞬时间杀菌法。若使用片式或管式杀菌器，通常采用的杀菌条件为 8085、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 120150，保持 12 秒钟。 2.2.3 真空浓缩 原料乳经杀菌后，应立即进行真空浓缩。一般浓缩至原料乳体积 的 1/4 左右，即乳固体含量 45%左右。浓缩的方法有：自然蒸发和沸 腾蒸发，分为常压蒸发和减压蒸发。由于牛乳属于热敏性物料，浓缩 宜采用减压法。浓缩设备，一般小型乳品厂多用单效真空浓缩锅，较 大型的乳品厂则都用双效
10、或三效真空蒸发器，也有采用片式真空蒸发 器的。浓缩结束，浓缩乳应进行过滤，一般采用双联过滤器。 2.2.4 喷雾干燥 干燥是乳粉生产中很关键的一道工序，将直接影响最终产品的质 量好坏。喷雾干燥的方法有很多，应根据需要具体选择。先将过滤的 空气由鼓风机吸进，通过空气加热器加热至 130160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 1020 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。 2.2.5 出粉、冷却 喷雾干
11、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。 2.2.6 称量与包装 乳粉冷却后应立即用马口铁罐、玻璃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 35 年。如果短期
12、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。 3 物料衡算 3.1 每小时产量计算 年产量为 3000 吨,全年按 250 天计算，每天 2 班。 则 q班=3000/（0.752250）=8 吨/班 每班工作 4 小时，则每小时产量为 1 吨/时 3.2 标准化计算 3.2.1 标准化定义及方法 我国标准要求牛乳中的脂肪含量不应低于32，但由于奶牛的 品种、泌乳期、季
13、节、饲料以及喂养条件的不同，使原乳中的脂肪含量 可能不符合国家标准，所以需要在加工前将它标准化。 标准化的具体计算方法： （1）检测原料乳中的各项指标(特别是原料乳的脂肪含量和水分含量)。 （2）根据我国全脂乳粉质量标准规定，确定所要生产乳粉的各项指 标的具体数值。 （3）根据标准化原则，判断是提出还是加入稀奶油才能满足要求。 脂肪含量过高：将原料乳离心分离取出一定的脂肪，再将脱脂乳剩下 的原料乳中。脂肪含量过低：将原料乳中加入一定量的稀奶油，使它 达到标准化要求。 （4）根据温度等条件确定脱脂乳与稀奶油的脂肪含量以及非脂干物 质含量。 注：一般要求在分离时把稀奶油含脂率控制在40左右，这样有
14、利 于各种乳制品的标准化工作，此外如果稀奶油浓度过高也会影响到乳 的分离效果以及机器的寿命，因此以40含脂率为宜。 （5）最后根据公式即可求得原料乳所需要提出或是加入稀奶油的质 量。 3.2.2 成分表 原料乳成分表 乳脂肪蛋白质乳糖水分灰分非乳脂固体 3.6%3.2%4.7%0.7%87.8%8.6% 注：非乳脂固体（%）=蛋白质（%）+乳糖（%）+灰分（%） 产品成分表 乳脂肪水分非乳脂固体 27%3%70% 标准乳成分 乳脂肪水分非乳脂固体 3.3%88.1%8.6% 3.2.3 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
15、 =F/S =27%/70% =0.39 标准化的方法：由于R。_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。 3.3.4 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E=0.01 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)/(1
16、00-0.01)8.6%=5.16% 3.3.5 每吨原料乳应添加的脱脂乳(M1) M1=(F0-RS0)/(RS1-F1)1000=(3.6-O.398.6)/(0.398.92- 0.01)1000=82.50kg 3.3.6 标准乳成分 脂肪含量：F标=(10003.6%+M10.01%)/(1000+M1) =（10003.6%+82.500.01%)/(1000+82.50)=3.3% 非脂乳固体：S标=F标/R=3.3%/0.39=8.6% 3.3.7 制(M1)脱脂乳需要分离原料乳(G) 设：分离(G kg)原料乳可得到(M1kg)脱脂乳和(M2kg)稀奶油根据 脂肪含量守衡可知：GF0=M1F1+M2F2 且G=M1+M2 则M2=M1(F0-F1)/(F2-F0)=82.5(3.6-0.01)/(40-3.6)=8.14 kg 则需要分离原料乳：G=M1+M2=82.50+8.1
