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1、年产15000吨婴儿配方粉工厂设计摘要本设计主要是进行年产15000吨婴儿配方粉工厂设计。首先，在了解婴儿配方粉市场的基础上，提出了建厂的可行性；其次，设计出了婴儿配方粉的配方和计算了生产车间的物料衡算、热量衡算;另外，对车间的工艺设计和设备选型也进行了计算，为了节约能源，特别采用了三效降膜蒸发器，设计了喷雾干燥塔。本设计对公用事业、土建等方面也作了一个初步的设计方案。同时，对水、电、汽的用量和费用也进行了估算；则日耗汽量大概为700t，燃料费用约为18200元；日用电量3738度，费用约为2429.7元；日用水量2000吨，费用约为4000元。最后，本设计还做了必要的技术经济分析，全厂总投资
2、5862.5万元,年上缴利润1959.2万元,投资回收期大概为3年。整个设计充分考虑了目前的经济状况和今后发展的需要，从节能的角度出发选择设备。生产流程充分考虑到机械化、自动化，技术上先进、可靠，布局合理规范。关键词：婴儿配方粉；设计；三效降膜蒸发器Produce 15000 tons per year of infant formula powder factory designAbstractThe design of annual output of 15000 tons infant formula powder dairy plant This is designed for an
3、annual output of 15000 tons of infant formula powder production workshop design. First of all, in the know infant formula powder market put forward, based on the feasibility of the factory; Second, a infant formula powder formula and calculation of the production workshop of material balance, heat b
4、alance calculations is designed; In addition, a workshop on process design and selection of equipment are also calculated, in order to save energy, especially use the three-way falling film evaporator, design the spray drying tower. This design on utilities, civil and so on also made a preliminary d
5、esign project; At the same time, to water, electricity, the dosage of steam and cost also is estimated; The steam consumption quantity, probably for 700 t, fuel cost is about 18200 yuan; Electricity, 3738 degrees, cost is about 2429.7 yuan; Daily water 2000 tons, the cost is about 4000 yuan. Finally
6、, this design also do the necessary technical and economic analysis, the total investment 58.625 million yuan, year over profit is 19.592 million yuan and the investment capital can be recovered for about three years.The whole design is fully considered the state of the economy and the future develo
7、pment of need, from the angle of energy saving equipment choice. Mechanization, automation, technology advanced, reliable, and rational layout norms is considered about production process fully. Keywords: Infant formula powder; Design; Three-way falling film evaporatorII- -目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1
8、立题背景11.2 婴幼儿配方奶粉的发展史11.3 婴幼儿配方奶粉的现状和发展趋势31.4 婴幼儿配方奶粉的消费概况31.5 设计目的及意义41.6 设计指导思想41.7 设计特点5第2章 工艺流程确定及论证62.1 产品方案62.1.1 产品品名和规格62.1.2 产品标准62.2 工艺流程72.3 工艺论证及说明72.3.1 原料乳的验收72.3.2 原料乳的净化82.3.3 原料乳的冷却92.3.4 原料乳的贮存92.3.5 预热杀菌102.3.6 原料乳的标准化102.3.7 标准化配料102.3.8 原料乳的均质112.3.9 巴氏杀菌112.3.10 浓缩系统112.3.11 喷雾干
9、燥系统132.3.12 流化床152.3.13 筛粉与晾粉152.3.14 包装152.3.15 CIP系统16第3章 物料衡算173.1 产品配方173.2 标准化计算183.2.1 乳脂肪(F)与非脂乳固体(S)之比(R)183.2.2 稀奶油及脱脂乳中的非脂干物质的计算183.2.3 每吨原料乳应添加的脱脂乳（M1）183.2.4 标准乳成分183.2.5 制（M1）脱脂乳需要分离原料乳（G）183.2.6 一吨原料乳值得标准乳（G1）去除的稀奶油（G2）183.3 车间的物料衡算19第4章 热量衡算204.1 加热部分热量衡算204.1.1 预处理杀菌阶段204.1.2 真空浓缩阶段2
10、04.1.3 喷雾干燥阶段204.1.4 总耗热量214.1.5 每小时需要蒸汽量214.2 冷却部分热量衡算214.2.1 原料乳冷却阶段214.2.2 杀菌后冷却阶段214.2.3 总耗冷量21第5章 生产车间设备选型225.1 主要设备选型225.1.1 原料乳冷却器的选择225.1.2 配料罐的选择225.1.3 浓缩设备的选择225.1.4 干燥设备的选择225.2 生产设备一览表23第6章 劳动组织256.1 基本原则256.1.1 劳动力组织原则256.1.2 企业组织原则256.2 车间劳动制度256.3 人员编制256.3.1 全厂总人数26第7章 辅助部门277.1 乳粉厂
11、主要建筑物及构筑物277.2 生产及辅助车间设施277.2.1 收奶站277.2.2 奶仓277.2.3 品质监控室277.2.4 仓库287.2.5 机修间287.3 供电系统297.3.1 供电要求和相应措施297.3.2 车间配电原则297.4 用水系统297.4.1 乳粉厂用水分类297.4.2 给水系统和配水系统297.4.3 排水系统30第8章 公共系统及土建、防火、卫生318.1 全厂用水量的估算318.1.1 辅助部门用水318.1.2 生活用水318.1.3 总用水量318.2 用电量的估算318.3 用汽量的估算318.4 结构形式318.5 门窗、墙面和顶棚328.6 更
12、衣室、厕所和浴室328.7 内外墙面328.8 顶棚32第9章 环境影响分析及废水处理.339.1 环境影响分析339.2 废水处理339.2.1 工业废水最高容许排放浓度339.2.2 处理方法339.3 废气处理349.3.1 由锅炉排出烟气349.3.2 热管技术在干燥塔余热回收的利用349.4 垃圾及炉渣的处理34第10章 技术经济分析3510.1 产品成本核算3510.1.1 原料乳3510.1.2 配料3510.1.3 包装材料3510.1.4 水电供料3510.1.5 劳动成本3610.1.6 设备折旧费3610.1.7 全年成本核算3610.2 产品收入核算3610.3 利润上
13、缴3610.4 全厂总投资3610.4.1 设备投资估算3710.4.2 全厂总投资估算3710.5 投资回收期37结论38参考文献39附录40致谢41千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录” 年产15000吨婴儿配方粉工厂设计第1章 绪论1.1 立题背景婴幼儿是处于特殊生长发育阶段、具有特殊营养需求的一类群体。一方面，婴幼儿由于自身代谢系统尚未完善，不仅营养的摄人要求全面均衡，而且具有与成人不同的特点. 另一方面，婴幼儿处于一生中生长和智力发育最为迅速的时期，按体重计算的营养需要最是成人的3倍以上，并且在这一关键时期营养素摄人的数里和质量将对其
14、未来形成重大的影响，关键营养素的缺乏与不足，将造成终生无法挽回的结局。母乳是婴儿最完美的天然食物，对婴幼儿而言,没有一种营养品比母乳更优越。母乳喂养是为婴幼儿生长发育提供营养的最佳方法，因此，世界卫生组织（WHO）提倡婴幼儿出生后至少进行6个月的母乳喂养，以保证婴儿的健康生长、提高免疫力和预防传染病。但是，母亲因为个人、文化、经济和健康等因素选择人工喂养的情况也广泛存在，据WHO发表的1994年至2000年对94个国家的统计数据显示，仅有35%的婴儿出生后的头4个月是采用母乳喂养的。因此，工业化的母乳替代品婴幼儿配方奶粉的研究开发就备受关注，形成了一个巨大的产业。婴幼儿配方奶粉又称母乳化奶粉，
15、是一种以牛乳（或羊乳）为主要原料、通过调整成分模拟母乳婴幼儿配方食品。作为人工喂养婴儿的主要食品，婴幼儿配方奶粉应能提供适合于婴幼儿的营养，满足其正常生长发育的需求1。1.2 婴幼儿配方奶粉的发展史婴幼儿配方奶粉的研究和开发起步于19世纪的欧洲和美国。19世纪之前，人工喂养的婴儿没有专门的奶粉，主要的食物是米糊、麦糊和牛乳，而采用这类食物喂养的婴儿死亡率极高。统计数据标明，在18世纪，欧洲各国育婴堂的婴儿死于传染病的比例高得惊人。19世纪初期，伦敦人工喂养婴儿的周岁存活率不足1/8。为此，人们试图开发一种可代替母乳的食品，以降低人工喂养婴儿的死亡率。1867年，德国Justus Von Lie
16、bing发明了第一个商业婴儿配方，并获得专利：它把小麦粉、麦芽粉和少许碳酸钾（降低酸度）加到牛乳中煮沸而成。在19世纪后25年，产生了许多类似的配方。19世纪末期，生物学和医学的进步，特别是Keuber和Rubner创立的婴儿喂养的热盆测定法，即根据婴儿的热量需要来进行喂养，开创了婴儿新陈代谢研究的先河，为婴幼儿食品的发展奠定了科学基础。1915年，美国惠氏的Grestenberger和Colleagues发明了第一个以乳为基础的婴儿配方SMA(Synthetic Milk Adapted，合成的奶)，宣告了婴幼儿配方奶粉的诞生。SMA配方是将植物油、动物脂肪均质添加到脱脂乳中，使含量接近于母
17、乳，Grestenberge采用SMA配方成功喂养了30名婴儿。SMA是第一种现代模式的婴幼儿配方奶粉，目前世界上的婴幼儿配方奶粉大多由此演变而来。在20世纪中，随着对牛乳成分、母乳成分和婴儿营养认识的提高，婴幼儿配方奶粉的研究和开发在欧美发展迅速。胡萝卜素的添加（1933年）、铁质的强化（1942年）等等，婴幼儿配方奶粉中增强婴儿免疫力、改善消化吸收等方面取得了长足的进展。1961年，美国惠氏开发了第一个以乳清蛋白为主的婴幼儿配方奶粉S26，通过添加乳清粉使婴幼儿配方奶粉的清酪蛋白比例达到与母乳相同的60：40，S26是第一种母乳化奶粉，大大改善了婴幼儿的消化吸收，成为婴幼儿配方奶粉发展的重
18、要里程碑。20世纪后期，随着母乳成分研究的深人，出现了添加牛磺酸、核苷酸、低聚糖、亚油酸、亚麻酸等一系列的婴幼儿配方奶粉，使其母乳化程度得到进一步提高。与欧美相比，我国婴幼儿配方奶粉的研究和开发起步较晚。解放初期国内只有全脂奶粉和全脂加箱奶粉，1954年十月，中国医学科学院卫生研究所于开发了第一个以大豆为基础的婴儿配方“5410”，配方以大豆蛋白为蛋白质的主要来源，原料为大豆粉、蛋黄粉、大米粉、植物油和蔗搪。20世纪70年代，国内正式开始婴幼儿配方奶粉的研究和开发。1979年，黑龙江乳品工业研究所研制出国内第一种婴儿配方奶粉，取名为“婴儿配方乳粉”，其主要原料为牛乳、豆浆、蔗糖和怡糖，该产品被
19、评为“婴儿奶粉”唯一的国家银牌。20世纪80年代初，作为“六五”国家重点科技攻关项目，婴幼儿配方奶粉的研究由内蒙古轻工业研究所和黑龙江省乳品工业研究所共同进行。1985年，上述两所在“,婴儿配方乳粉”的基础上研究出了以乳为基础、调整了乳清蛋白含量的“婴儿配方乳粉”。由此开始，国内婴儿配方奶粉方面的研究才真正地开展起来，出现了从婴儿到幼儿等一系列的配方奶粉产品，使我国婴幼儿配方奶粉的研究和开发逐渐跟上国际水平2。1.3 婴幼儿配方奶粉的现状和发展趋势从1915年第一种现代模式婴幼儿配方奶粉的诞生起，婴幼儿配方奶粉已经历一个世纪的发展。回顾婴幼儿配方奶粉的历史，从最初的维生素和铁质的强化，到乳清蛋
20、白的比例调整，以及牛磺酸、亚油酸、亚麻酸、核苷酸的添加，无不遵从“模拟母乳”这一原则，以达到营养的更全面、消化吸收的更容易。从现阶段的婴幼儿配方奶粉来看，上述各种营养素均已实现强化，其中一部分已列人国家强制标准。从经典营养物，如蛋白质、脂肪、乳糖、维生素、主要的矿物质等营养素的角度来看，现阶段的婴幼儿配方奶粉已经基本接近母乳的水平。但是，大量研究显示，婴幼儿配方奶粉喂哺的婴幼儿与母乳喂养的婴儿相比，虽然在体格发育水平上已较为接近，但在智力发育水平上仍呈显著差异。Jorgensen MH等人以及MakridesM等人的研究成果都证实，与喂哺婴幼儿配方奶粉的婴幼儿相比，母乳喂养儿有较佳的视敏度；1
21、998年在新西兰完成的一项长达18年，超过,1000人的研究显示，喂哺母乳超过8个月的婴儿，比喂哺婴幼儿配方奶粉的婴儿，会有明显较高的IQ和较好的学习成绩；1999年，美国肯塔基大学的一项针对,7000多名儿童的测试统计结果显示，母乳喂养的儿童比用婴幼儿配方奶粉喂养的儿童平均智商高出35分（排除母乳喂养本身及社会经济学因素影响后）；有关婴幼儿认知发育差异的11项研究结果显示，母乳与婴幼儿配方奶粉喂哺的婴儿认知发育差异的平均值高达3.16点，此差异在婴儿6月龄时即已出现，并持续至15岁左右。这些结果说明婴幼儿配方奶粉与母乳之间仍然存在不小的差距。母乳是一种极为精细和复杂的营养体系，其成分是漫长的
22、自然进化的结果，能为婴儿提供最佳的营养来源。母乳中一些微量的化学、生物活性成分仍然没有完全弄清，这些功能成分在婴幼儿配方奶粉中还没有得到准确的复制和体现。随粉对母乳营养成分研究的进一步深人，目前婴幼儿配方奶粉的发展趋势，已经从过去满足婴儿的生长需要，转向增强婴儿各系统的功能发育，特别是各种生长调整营养素如何协同作用以促进婴幼儿智力的发育，这些营养素不仅具有营养学意义，而且具有重要的生理学价值3。1.4 婴幼儿配方奶粉的消费概况婴儿配方奶粉是供给特殊人群的产品，而此类人群尚不能由自己去自主地选择，这种选择由家长去行使，这对于没有母乳或母乳不足婴儿的健康成长来说，选择好它的主食品是非常关键的，选择
23、不好会直接影响婴儿生长甚至是一生的健康，对于中国这样一个有着悠久历史望子成龙传统的国家，特别是当今社会都是一对夫妇一个孩子的情况下，选择一种近似母乳营养成分的、全面而均衡合理营养的优质婴儿配方奶粉就显得特别重要。很多家长在选择产品时，不是看产品的营养成分和质量，而是凭自己的意愿和口感来确定；还有年轻的父母，高收入者只听广告宣传，认为价格高就是好产品；有的认为进口的或中外合资的就是好产品，就是国外或中外合资的产品比国内产品贵几倍，“为了孩子”还是选择了国外或中外合资产品；有的父母亲则不然，选了又选，比了又比，最终还是选了国产婴儿配方奶粉，因为他们是土生土长的，对中国奶牛的饲养条件、生活环境、产品
24、配方设计、加工过程都有信任感，对国外那些产品是否被疯牛病、口蹄疫、二恶英、亚硝酸盐或其他有害物所污染不托底，为了孩子一生健康负责，选择了国内名牌产品；也有的家长因经济条件所限选择了最便宜的产品。以上现象概括了目前消费者在为自己的孩子选择婴儿配方奶粉时的心理状态。1.5 设计目的及意义乳粉工业是食品工业的重要行业之一。无论从满足人民日渐提高的生活需要，促进农牧生产方面，还是加速国民经济的发展，乳粉工业都具有举足轻重的地位。乳粉营养丰富，是对人体健康最有益的食品之一，尤其对促进儿童健康成长更有突出的作用。长期以来，婴幼儿奶粉市场一直被国外品牌垄断，如惠氏、美赞臣、雅培、雀巢、多美滋等。全球排名前1
25、00名的乳品企业已经有20多家进入中国，进口品牌的产值已占我国乳品市场的13。相比之下，国内品牌在婴幼儿配方奶粉研制上起步比较晚，产品研发能力相对较弱。国内婴幼儿奶粉市场上以完达山、伊利为代表的国产品牌与多美滋、美赞臣、惠氏为代表的国外奶粉竞争激烈。所以国内有必要建立大规模乳粉生产厂，注重品牌及质量，能够让消费者喝到放心的奶粉，并与国外的大品牌形成良性竞争，促进国内乳粉行业迅速发展。本项目建成后，将运用先进的管理手段，严格的卫生与质量控制标准，为人民生活提供优质安全的乳制品类产品，满足人民生活的需要。1.6 设计指导思想本设计从实际出发，从国内市场的销售来确定产品，使产品在市场上具有较强的竞争
26、力，讲究效益，生产的各个环节中力图以较少人力、物力、财力取得较大的经济效益。本设计具有较好的合理工艺，以提高质量为宗旨。采用合理成熟的工艺流程，基本实现流水作业一条线，流程尽量强调流水作用，避免人流物流交叉污染，在收购原料及加工中，物料、成品都不会出现交错的现象。此外在设备选择时，尽量参考现有工厂已使用，切实可行的设备，而不是盲目求先进。设计着眼于工农关系，巩固了工厂与畜牧户的关系，在平等互利的基础上增加了农民的收入，充分调动畜牧业积极发展。1.7 设计特点（1）本设计的厂址在城市近郊，在劳动力、动力、水的供应，排水工程及生活设施等方面能利用城市原有的设施，减少投资。此外，接近原料基地，可降低
27、成本，保证原料品质。（2）本设计从节约用地出发，充分利用厂房设备来安排产品，对于那些类型不相同，生产设备，生产条件十分相似，甚至是用同一厂房，设备来生产不同产品，这对于厂房用地，设备投资都很有利。（3）本设计从保证产品质量着手，收购牛奶是按质论价，促进了工厂对奶业的发展作用，同时对产品和环境做严格的要求。（4）本设计具有充分的独创性。选用三效降膜蒸发器。此设备集预热、杀菌、浓缩三种作用于一体。能连续出进料，并且通过一次即可达到浓缩的目的，历时不超过3分钟。本设备还有结构紧凑，节约蒸汽、冷却水用量等优点。（5）本设计符合食品卫生下达的食品卫生法规，遵守有关条款的规定。第2章 工艺流程确定及论证2
28、.1 产品方案2.1.1 产品品名和规格婴儿配方粉，采用金属罐包装，每罐1000g。本设计是年产15000吨婴儿配方粉生产车间的设计，暂定一年工作日为300天，在正常情况下，乳粉车间每天实行两班制，每班11小时，其中打扫、清洗、间餐2h，实际生产时间为18h，则班产量为25吨婴儿配方粉，日产量为50吨婴儿配方粉，生产能力为2.78t/h。2.1.2 产品标准(1) 感官指标色泽鉴别良质奶粉色泽均匀一致，呈淡黄色，脱脂奶粉为白色，有光泽。组织状态鉴别良质奶粉粉粒大小均匀，手感疏松，无结块，无杂质。气味鉴别良质奶粉具有消毒牛奶纯正的乳香味，无其他异味。(2) 理化指标4表2-1 乳粉理化指标项目乳
29、粉特级一级二级水分，2.502.753.0复原乳*酸度，T 18.0019.0020.00溶解度 指数法，ml0.150.300.50重量法，ml99.0098.0097.00杂质度，PPm 6126铜（以Cu计），ppm4.004.004.00铅（以Pb计），ppm0. 500. 500. 50汞（以Hg计），ppm按鲜乳折算0.01(3) 微生物指标5表2-2 乳粉的微生物指标项目乳粉特级一级二级细菌总数，个/g200003000050000大肠菌群（近似数），个/100g409090致病菌不得检出不得检出不得检出2.2 工艺流程预热冷却贮存(4左右)过滤及净乳原料乳验收均质巴氏杀菌 (8
30、0 /15s)标准化配料冷却贮存浓缩喷雾干燥出厂检验筛粉与晾粉包装入库图2-1工艺流程图2.3 工艺论证及说明2.3.1 原料乳的验收 （1） 原料乳的验收要求生产优质的乳粉必须使用新鲜的，不能混有异常乳的原乳；原料乳的质量对甜炼乳的质量影响也很大，特别是原乳中发酵酸度的增加对甜炼乳贮藏期变稠的影响很敏感。因此在原料送入厂时必须进行逐车或逐批检验，验收时对原料乳进行嗅觉、味觉、外观、尘埃、温度、酒精、酸度、比重、脂肪、蛋白质、全乳固体、细菌数等进行严格检验，必须符合下列要求：采用健康母牛挤出的新鲜天然乳汁，原料乳不得含有肉眼可见的杂质。不得使用产前15日的胎乳和产后7日内的初乳。具有新鲜牛乳的
31、滋味和气味，不得有外来的异味，如饲料味、苦味、臭味、涩味等。为均匀无沉淀的流体，呈浓厚粘性者不得使用。色泽应为白色或微黄色，不得有红色、绿色或显著黄色。酸度不超过18T，个别地区允许使用不高于19T的牛乳。原料乳含脂肪率应不低于3.2%，总乳固体含量不低于11.5%。不得使用任何化学物质和防腐剂。汞的残留量不得高于0.01mg/kg。原料乳在15 时相对密度为1.032土0.02。特级牛乳的细菌数50万个/m1。甲级牛乳细菌数100万/ml。（2） 原料乳的检测乳蛋白质、脂肪、干物质、酸度、感官等指标是对产品质量造成影响的基本因素。细菌总数、抗生素、硝酸盐、亚硝酸盐指标也对乳制品食品安全有显著
32、的危害。因此要严格控制原料乳的质量。乳蛋白质:蛋白质热稳定性差，说明牛乳不新鲜，经不起热处理，无法保证最终产品质量。脂肪:乳脂肪3.3%，否则影响总干物质含量，从而影响牛奶的质量。干物质:鲜奶总干物质含量11.5%，否则将会影响产品质量。酸度:鲜奶酸度17T。牛乳的酸度高，说明原料乳的染菌含量高，将影响产品风味。感官:感官是判定牛乳质量好坏最直接的方法。牛乳的感官不好，质量很可能有问题。下一步要严格检查。具体感官要求：项目要求：具有新鲜牛乳固有的香味；色泽：呈均匀一致的乳白色；组织状态:呈均匀的液体；无沉淀，无凝块，无杂质和无异物。细菌总数:细菌总数过高会使原料奶变质，需要控制在40000cf
33、u/ml(微生物法)。硝酸盐、亚硝酸盐残留:饲料、水等残留，试验硝酸盐试剂不显色即可6。2.3.2 原料乳的净化原料乳验收后必须净化。其目的是去除乳中的机械杂质并减少微生物的数量，可以采用过滤净化或离心净化等。考虑到杂质来源、杂质颗粒大小以及所处地点的具体条件，我们把其主要分成以下三个阶段，把杂质由大到小逐步除去。 纱布过滤 主要是除去牛乳中混有的粗杂质。将消毒过的纱布折成2-4层让牛奶流过，一般是扎在奶桶口或受奶槽上，凡是将牛奶从一个地方送至另一地方，从一个容器到另一容器，需用纱布进行基本的过滤。但要注意纱布的严格消毒。 管内过滤器 安装在物料管内，利用不锈钢丝网去除牛乳中较细杂质。通常选用
34、的是双联式过滤器，它一般用在原料乳称重完后流往换热器冷却的管路中，其体积小，价格低效率高。 离心式净化机净化 除去牛乳中及细微的杂质，如空气中的尘埃、细胞鳞片、以及牛乳中卵磷脂、上皮细胞、白血球等。2.3.3 原料乳的冷却冷却的目的： 提高原料乳的抗菌力，抑制细菌的繁殖； 防止鲜乳的酸度迅速提高，从而保证产品质量； 延长牛乳贮存时间，以便于生产调度。经过净化的原料乳立即冷却到5-10，以抑制细菌的繁殖。乳中的微生物的数量随着贮存时间的长短和温度高低而变化。牛乳挤出后微生物变化可以分为四个阶段，即抗菌期、混合微生物期、乳酸菌繁殖期、酵母和霉菌发育期。在抗菌期内，乳中含有抑制微生物繁殖的抗菌物质。
35、但抗菌期的长短与贮存温度有关，如表1-2所示：表2-3 抗菌期的长短与贮存温度的关系贮存温度/()-100510253037抗菌期/(小时)240483624632在本项目中，冷却使用板式热交换器，将原料乳迅速冷却到5以下泵入贮乳罐中保持4储存。冷却设备的确定无论是冷却还是预热，均是依靠换热器实现其热交换的。将多种换热器类型的比较，由于本设计需处理的是牛乳为液态物料，根据其热敏性特点，以及设备选型要小，热效高，物料在里面停滞时间短的原则，因此，本设计中的冷却或加热设备均选用板式换热器，具体型号由后面章节计算出的换热面积确定。2.3.4 原料乳的贮存为了保证工厂连续生产的需要，必须有一定的原料乳
36、的贮存量，在该项目中，贮存原料乳的设备为2个40吨的贮乳罐。贮乳罐配有适当的搅拌机构，定时搅动液体，防止脂肪上浮，造成原料乳的成分分布不均匀。2.3.5 预热杀菌原料乳在均质之前进行预热杀菌的目的有：杀死大部分的细菌和致病菌，使L1HT的杀菌更彻底，以保证食品的安全性，提高成品的贮藏性。抑制酶的活性，以免成品产生脂肪水解，酶促褐变等不良现象。控制乳的温度在50-80，使均质效果更好。可保证沸点进料，使浓缩过程稳定进行，提高蒸发速度。另一方面可防止低温的原料乳进入设备后，因温度大，在加热面焦化，影响传热、质量。通过控制预热温度，掌握炼乳的粘度，防止成品出现变稠或脂肪上浮等现象。2.3.6 原料乳
37、的标准化为了使产品符合规格要求，乳制品中脂肪、蛋白质和非脂乳固体含量要保持一定的含量，符合生产产品要求。但是，原料乳中的脂肪、蛋白质和非脂乳固体含量随乳牛的品种、地区、季节和饲养管理等因素不同有很大的差异，因此必须对原料乳进行标准化，调整原料乳脂肪、蛋白质和非脂乳固体的关系，使其比例符合制品的要求。标准化的具体计算方法7：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)。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。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，再将脱脂乳加入剩下的原料乳中。脂肪含量过低:将原
38、料乳中加入一定量的稀奶油，使它达到标准化要求。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。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。2.3.7 标准化配料每批辅料在进厂后进行严格的验证检验，检验项目包括常规的理化指标和卫生指标。使用前配料工人对每袋原料进行感官检查，结块、霉变、有异味、色变的辅料拒绝使用。微量元素、维生素等小量辅料由化验室准确计量后按配比发放。一般性辅料如乳清粉、糊精粉、乳清蛋
39、白粉，可以按M粉:M水=6：1的比例直接在化料罐中溶化，水温4050 ，搅拌直到其完全溶解。2.3.8 原料乳的均质均质是指对脂肪球进行机械处理，使脂肪球呈均匀一致分散在乳中。经均质后乳有以下优点：（1）风味良好、口感佳。（2）使产品不产生脂肪上浮现象。（3）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。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。2.3.9 巴氏杀菌巴氏杀菌温度为85 ，保温15s，热效率90%，采用热水加热系统，蒸汽与热水间接加热。冷却介质为2 的冰水。这种方法不仅细菌
40、及酶几乎完全杀死，而且牛乳蛋白质可以达到软凝块化，有助于婴幼儿及病人消化吸收。同时乳粉的营养成分破坏程度小，而且香味增加，所以近年来，为了提高杀菌温度，延缓脂肪氧化，延长保藏期，大多采用超高温瞬时杀菌法。巴氏杀菌设备：开机，将杀菌机中水升温至95 持续510分钟。待生产消毒后，冷却系统进入待生产状态。生产开始奶顶水，结束后进连续生产状态。结束水顶奶，完毕后生产任务结束。清洗进行全套的清洗程序水冲洗无白色奶渍后，结束。碱洗加入定量的碱液（23%），升温，当温度达到75时，计时15分钟后结束碱清洗。水冲洗将残留碱液冲洗干净，酸洗加入定量的酸液，升温，当温度达到70 时，计时15分钟后结束，酸水冲洗
41、，用清水将残留酸液冲洗干净降温关机，关闭蒸汽、压缩空气、电源等，停机。2.3.10 浓缩系统真空浓缩原理：在真空状态下牛乳会在4070 间沸腾，即可将加热过程中的损失降到最小程度。在较低温度下蒸发可以防止高温对牛乳营养成分的影响以及蛋白质变性。牛乳是热敏性食品，热处理使蛋白质容易变性，所以浓缩工艺尽可能做到短时、低温浓缩。如果不经浓缩直接干燥，将需要很大的喷雾干燥室，浓缩后再干燥可以减小喷雾干燥室容积，这样就可以大大减小基建投资。考虑到乳粉质量问题，浓缩对乳粉粒子物理形状有显著影响，如果不经干燥直接喷雾，则得到的乳粉粒子会很轻很细，从而使乳粉冲调性显著下降。喷雾干燥的热能利用率很低（35%50
42、%），而多效真空浓缩设备的蒸汽是循环利用的，并且随效数的增加热能利用率升高，从耗能经济角度来看，干燥前应先浓缩。由于蒸汽总有损耗，所以蒸发器的效数不是可以无穷多下去，再加上处理量、浓缩乳浓度以及浓缩时间等要求，所以实际生产中一般多选用双效和三效的浓缩机，我们选用三效。由于牛乳属热敏性物料，它在蒸发器中的营养损失是相当大的，所以为了尽量缩短牛乳在蒸发器中的停留时间，以减少牛乳的损失，对于乳粉生产来说多选用顺流降膜式蒸发器。已经标准化的牛奶送入蒸发器平衡罐内，通过离心泵，利用末效降膜室产生的二次蒸汽预热，已预热的牛奶进入闪蒸器上部，与闪蒸器底部已杀完菌的牛奶产生的闪蒸的蒸汽直接接触升温，将加热的牛
43、奶送入杀菌器杀菌，杀完菌的牛奶进入闪蒸器的底部，由于压力差的原因杀完菌的牛奶立即进行闪蒸，牛奶温度下降，同时闪蒸过程中产生的二次蒸汽上升，进入闪蒸器上部，与进入闪蒸器上部的牛奶进行热交换。杀完菌的牛奶进入1效降膜室顶部，通过分配器均匀分布在每一根降膜管内壁，浓缩过程开始。在降膜室内部，管内的牛奶，由于真空泵产生的真空，开始沸腾，牛奶从第1效降膜室下部由泵送至第2效，二次蒸汽夹带的牛奶进入与降膜室下部相连的分离室进行汽液分离，二次蒸汽用于加热第2效降膜室，部分二次蒸汽通过热压泵进行再压缩，作为1效的加热介质。牛奶在第2效降膜室内进一步浓缩，浓奶从第2效降膜室下部由泵送至第3效，二次蒸汽夹带的牛奶
44、进入与降膜室下部相连的分离室进行汽液分离，二次蒸汽用于加热第3效降膜室，牛奶在第3效降膜室内进一步浓缩，浓奶从第3效降膜室下部由泵送至喷雾塔的浓奶平衡罐，二次蒸汽夹带的牛奶进入与降膜室下部相连的分离室进行汽液分离，二次蒸汽通过管式冷凝器冷却，由泵排出8。洁净蒸汽发生器产生的洁净蒸汽将闪蒸预热后的牛奶加热到8893，可以避免传统的管式或版式杀菌器连续工作时间短的缺点，同时减少蛋白损失。真空系统为两台真空泵，开车时两台同时启动，正常生产时，只需一台真空泵运转，以维持系统真空。整套设备带有CIP清洗系统。2.3.11 喷雾干燥系统（1） 喷雾干燥的目的和特点目的：防止成品腐烂变质，实现较长时间贮存，
45、减少体积和重量，便于运输，扩大供应范围，还可以在干燥同时改变食品的风味或者形状等。特点：干燥速度快，物料受热时间短，整个干燥过程仅需1030s,牛乳营养成分流失少，乳粉溶解度高，冲调性好。乳粉颗粒表面温度较低，从而减少热敏性物质的损失，产品具有良好的理化性。通过调节工艺参数可以控制成品指标。如：乳粉颗粒大小、状态和水分含量等。整个过程都是在密闭状态下进行的，卫生质量好，产品不易受外界污染。操作控制方便，适用于连续化、自动化、大型化生产。占地面积大，一般需要多层建筑，一次性投资大。热效较低，只有35%50%左右，蒸发1kg水分需要23kg饱和蒸汽。干燥塔内会粘有乳粉，如用CIP清洗则清洗液消耗量太大，所以目前基本是人工打扫9。根据各类干燥设备性能的比较，再结合我国技术水平、耗能大小及牛乳本身特性等多方面条件综合考虑，本设计选用的是压力式顺流喷雾干燥塔对蒸发后的浓缩乳进行干燥。（2） 喷雾干燥塔喷雾干燥系统包括一个进料系统，带空气分配的热风系统，喷雾塔，旋风分离器，排风系统，振动流化床系统用于产品后干燥、冷却，细粉回收系统用于塔顶附聚，增加奶粉速溶性。喷雾塔设计为顺流干燥，也就是热风和物料同时进入喷雾塔顶部，当物料通过喷嘴雾化与热风进行热交换，由于物料中的水分迅速蒸发，温度会立即下降，这样可以避免粉末的过热。浓奶从平衡罐通过进料泵、过滤器、自动控制的浓奶加热器送入