日產80t嬰兒配方粉的乳粉工廠設計摘要本設計主要是進行日產量為80t嬰兒配方粉的乳粉工廠設計。整個設計充分考慮了目前的經濟狀況和今后發展的需要，從節能的角度出發選擇設備。生產流程充分考慮到機械化、自動化水平，技術上先進、可靠，布局上合理、規范。對生產車間進行了物料和能量衡算，對車間的工藝設計和設備選型也進行了計算，特別采用了三效降膜蒸發器，大大節約了能源，并且單獨設計了噴霧干燥塔。同時，對水、電、汽的用量也進行了估算。本論文根據乳粉廠設計的要求，利用AutoCAD繪制嬰兒配方粉乳粉廠工藝流程圖、乳粉噴霧裝置平面布置圖，嚴格地對設備進行初步選型，以求達到現代化、合理化生產的目的，并為日后建廠提供可靠數據和有力的依據，也為將來改建、擴建廠房打下堅實基礎。關鍵詞：嬰兒奶粉，配方，工廠設計DesignofInfantFormulaMilkFactorywithDailyOutput80TonsAbstractInthispaper,inaccordancewiththerequirementsoffoodplantdesign,renderingtheuseofinfantformulaAutoCADmilkpowderplantprocessdiagram,plantlayoutsurfacematerialsandstrictlycarryoutapreliminaryselectionofequipmenttoachievemodernization,thepurposeoftherationalizationofproductionandbuildforthefutureplanttoprovidereliabledataandsoundbasisforfutureexpansionintoaplanttolayasolidfoundation.Thedesignforthemainoutputis80tonsofinfantformulamilkpowderplantdesign.Conductedaworkshopontheproductionofmaterialsandenergybalanceofplantdesignandequipmentselectionprocesshavealsobeencalculated,inparticulartheuseofatriple-effectfallingfilmevaporator,asignificantsavingofenergy,andseparatethedesignofthespray-dryingtower.Atthesametime,water,electricityandgasusageandcostswereestimated.Thedesigntakesfullaccountofthecurrenteconomicsituationandfuturedevelopmentneeds,fromthepointofviewofenergy-efficientequipmentoptions.Intoproductionprocessestotakefullaccountofthemechanization,automationlevel,technicallyadvanced,reliable,reasonablelayout,specification.Keywords:infantmilk；fillaprescription；factorydesign目錄TOC\o"1-3"\u摘要 III效蒸發溫度℃705745真空度kPa698390加熱蒸汽溫度℃817057物料進口溫度℃947057物料出口溫度℃705745出料濃度%213048已經標準化的牛奶送入蒸發器平衡罐內，通過離心泵，利用末效降膜室產生的二次蒸汽預熱，已預熱的牛奶進入閃蒸器上部，與閃蒸器底部已殺完菌的牛奶產生的閃蒸的蒸汽直接接觸升溫，將加熱的牛奶送入殺菌器殺菌，殺完菌的牛奶進入閃蒸器的底部，由于壓力差的原因殺完菌的牛奶立即進行閃蒸，牛奶溫度下降，同時閃蒸過程中產生的二次蒸汽上升，進入閃蒸器上部，與進入閃蒸器上部的牛奶進行熱交換。殺完菌的牛奶進入1效降膜室頂部，通過分配器均勻分布在每一根降膜管內壁，濃縮過程開始。在降膜室內部，管內的牛奶，由于真空泵產生的真空，開始沸騰，牛奶從第1效降膜室下部由泵送至第2效，二次蒸汽夾帶的牛奶進入與降膜室下部相連的分離室進行汽液分離，二次蒸汽用于加熱第2效降膜室，部分二次蒸汽通過熱壓泵進行再壓縮，作為1效的加熱介質。牛奶在第2效降膜室內進一步濃縮，濃奶從第2效降膜室下部由泵送至第3效，二次蒸汽夾帶的牛奶進入與降膜室下部相連的分離室進行汽液分離，二次蒸汽用于加熱第3效降膜室，牛奶在第3效降膜室內進一步濃縮，濃奶從第3效降膜室下部由泵送至噴霧塔的濃奶平衡罐，二次蒸汽夾帶的牛奶進入與降膜室下部相連的分離室進行汽液分離，二次蒸汽通過管式冷凝器冷卻，由泵排出。潔凈蒸汽發生器產生的潔凈蒸汽將閃蒸預熱后的牛奶加熱到88～93℃，可以避免傳統的管式或板式殺菌器連續工作時間短的缺點，同時減少蛋白損失。真空系統為兩臺真空泵，開車時兩臺同時啟動，正常生產時，只需一臺真空泵運轉，以維持系統真空。整套設備帶有CIP清洗系統。.5噴霧干燥系統噴霧干燥的特點①干燥速度快，物料受熱時間短，整個干燥過程僅需10～30s,牛乳營養成分流失少，乳粉溶解度高，沖調性好。②乳粉顆粒表面溫度較低，從而減少熱敏性物質的損失，產品具有良好的理化性。③通過調節工藝參數可以控制成品指標。如：乳粉顆粒大小、狀態和水分含量等。④整個過程都是在密閉狀態下進行的，衛生質量好，產品不易受外界污染。⑤操作控制方便，適用于連續化、自動化、大型化生產。⑥占地面積大，一般需要多層建筑，一次性投資大。⑦熱效較低，只有35%～50%左右，蒸發1kg水分需要2～3kg飽和蒸汽。⑧干燥塔內會粘有乳粉，如用CIP清洗則清洗液消耗量太大，所以目前基本是人工打掃根據各類干燥設備性能的比較，再結合我國技術水平、耗能大小及牛乳本身特性等多方面條件綜合考慮，本設計選用的是壓力式順流噴霧干燥塔對蒸發后的濃縮乳進行干燥。.5.2噴霧干燥塔噴霧干燥系統包括一個進料系統，帶空氣分配的熱風系統，噴霧塔，旋風分離器，排風系統，振動流化床系統——用于產品后干燥、冷卻，細粉回收系統——用于塔頂附聚，增加奶粉速溶性。噴霧塔設計為順流干燥，也就是熱風和物料同時進入噴霧塔頂部，當物料通過噴嘴霧化與熱風進行熱交換，由于物料中的水分迅速蒸發，溫度會立即下降，這樣可以避免粉末的過熱。濃奶從平衡罐通過進料泵、過濾器、自動控制的濃奶加熱器送入高壓泵使濃奶達到位于空氣分配器中的噴嘴所需要的壓力，濃奶通過噴嘴被霧化后進入熱空氣中。熱風由間接蒸汽加熱器加熱，熱風溫度自動控制。進入流化床冷卻段的空氣先進行除濕，然后再加熱到所需要的溫度。大部分粉粒通過塔錐，離開噴霧塔，進入振動流化床進行最后干燥和冷卻。夾帶著水蒸汽和少量細粉的空氣，通過塔錐大肚子上的4個排風口被抽出到旋風分離器中，在旋風分離器中，細粉被分離掉，從底部排出，再通過一個出粉閥經羅茨風機送至塔頂的噴嘴，細粉將與濃奶霧滴進行附聚，最終奶粉是一種附聚粗粉結構。根據產品的要求和附聚程度，旋風分離器中分離出來的細粉送入塔頂還是送入振動流化床，在停車時，細粉送入振動流化床。從旋風分離器排出的熱風進入風機排至室外。噴霧塔CIP清洗系統有2條清洗線，1條清洗噴霧塔，噴霧塔大肚子、風管、旋風分離器、流化床。另1條清洗噴霧塔供料系統。清洗液流量自動控制，清洗溫度自動控制。清洗液加熱系統為蒸汽直接加熱。.5.3流化床的作用a.二段法干燥從干燥塔內排出的熱風溫度比一段法干燥要低10～20℃，要蒸發同水分，一段法就必須通過提高干燥塔內溫度的方法來實現，這樣會對產品品質造成影響；而二段干燥不但能在干燥塔內干燥，又可以在流化床內干燥，故溫度必然低于一段干燥，不利影響也會稍有減小。b.一段法干燥得到的乳粉成品全部由單個乳粉小顆粒組成，容積小、密度大、粉粒輕，當脂肪含量較高時容易結塊，復原乳的沖調性不佳；二段法由于乳粉顆粒的附聚，使得乳粉有良好的溶解性，密度高，顆粒大，不易飛揚。c.冷卻干燥后的乳粉通常為60～72℃，其溫度高低是由乳粉干燥后其顆粒大小與滯留的位置以及工藝條件決定。無論溫度高低，乳粉出塔后都要迅速進行冷卻，如不及時；冷卻，會引起蛋白質變性，脂肪球處于超熔點狀態，容易破裂而致使游離脂肪增多。所以，流化床的冷卻工段還將對干燥好的乳粉利用冷空氣及時冷卻到30℃。d.空隙度在噴霧干燥過程中會有空氣進入液滴，在干燥時氣泡膨脹使得乳粉顆粒中含有很多空隙，要通過顫動或拍打來減少這些空隙的數量。由于選用的是振動式流化床，所以可以通過冷卻過程中的振動來減少空隙度。.6包裝系統包裝時要求排氣徹底，封口嚴密。防止包裝過程中的二次污染，特別是大腸菌和異物的控制，包裝內袋或紙膜等直接與產品接觸的包裝材料使用前應進行嚴格的微生物檢測，不符合要求時不可使用，防止造成污染。氮氣是一種目前食品上應用最廣泛的惰性氣體，它無臭無味不溶于水，不與食品發生化學作用。在包裝內充一定比例的氮氣，可以通過破壞微生物適宜生長繁殖的生活環境，來降低包裝內部的含氧量。包裝材料多采用聚乙烯塑料附和鋁箔袋包裝。偏聚二氯乙烯的阻隔水、氣性能優良，故選它作為奶粉的包裝材料。運輸工具（包括車廂、船艙和各種容器等）必須符合衛生要求，并配備防雨、防塵、防曬等設施，有條件的還可以配備冷藏、保溫等設施。運輸作業應避免強烈震蕩、撞擊，輕拿輕放，防止損傷成品外形，且不得與有毒有害物品混裝、混運，作業終了，搬運人員應撤離工作地，防止污染食品。.7CIP系統乳品廠的CIP程序根據要清洗的線路中是否包含有受熱表面而不同,將其劃分為:用于巴氏殺菌器和其它帶受熱表面的設備的CIP程序,(UHT等)和用于管路系統,罐和其它不帶受熱面的設備的CIP程序。兩種類型的主要不同點在于第一類中必須包含一個酸洗循環,以除去受熱設備表面上的變性蛋白質和鹽類。(1)用于巴氏殺菌器“熱組件”的CIP程序溫水沖洗10min→75℃堿性洗滌液(0.5%～1.5%)循環30min→溫水沖掉堿性洗滌劑約5min→70℃(硝酸)酸溶液(0.5%～1.0%)循環20min→用冷水沖洗至pH值中性。(2)由管道、罐和其他不受熱機件所組成的回路的CIP程序用溫水沖洗3min→75℃,0.5%～1.5%的堿性洗滌劑循環10min→用溫水沖洗3min→用90～95℃熱水消毒5min→用冷水逐漸冷卻約10min(通常對罐沒有冷卻)。以上清洗程序適用于常用設備和物料管道的清洗，對于濃縮和干燥設備等自帶CIP清洗系統的，清洗液可根據需要由CIP中心調入。嬰兒配方乳粉的配方設計.1嬰兒配方乳粉的設計原則由于牛乳與母乳在主要營養成分、微量成分、抗菌體系及特殊成分含量等方面有差異，為減小或消除這些差異，在配方乳粉的設計中要遵循如下基本原則：降低牛乳中酪蛋白含量，改變酪蛋白與乳清蛋白的比例，添加大豆蛋白和氨基酸以改進蛋白質效率。降低牛乳中礦物質含量；改變脂肪組成，減小牛乳中脂肪球的直徑；提高碳水化合物含量（加玉米糖漿）；補充維生素和氨基酸；添加適量的人乳球蛋白，提高嬰兒的抗菌免疫能力。母乳的熱量為529kcal/100g固乳，其中蛋白質占熱量的9%，脂肪占49.7%（其中亞油酸占4.6%），碳水化合物占41%，脂肪對蛋白質的重量比例為2.5：1。嬰兒配方乳粉設計時，通常是使配方中蛋白質占供熱量的8～16%，脂肪占35～50%，亞油酸占2～4%，其余為碳水化合物，脂肪對蛋白質的重量比為2：1。以牛乳為主要原料的配方乳粉，要添加富含不飽和脂肪酸的植物油（玉米油或豆油）來調整飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸的比例。由于不飽和脂肪酸易于氧化，為增加乳粉的保藏穩定性，在添加植物油的同時應酌量添加維生素E，維生素E的添加量隨亞油酸加入量而定。我國嬰兒配方乳粉國家專業標準規定，維生素E的添加量為7mg/100g乳粉。嬰兒配方乳粉中除強化維生素E外，還要強化維生素A、D、C、K及B族維生素。牛乳中礦物鹽含量是母乳的3倍左右，除了鐵和鋅的含量低，其余的均偏高。因為高礦物鹽對嬰兒的代謝機能有毒害作用，所以降低牛乳中礦物鹽含量和提高維生素含量在嬰兒配方粉的制造中具有同等重要的意義。另外，礦物質之間的比例也是關鍵，特別是鈉、鉀比，鈣、磷比，以及鈉、鉀和氯的比例，對嬰兒營養與健康有很大影響。.2本設計選用的嬰兒配方粉的配方表2-2營養配方表營養物質含量（每1000kg奶粉）營養物質含量（每1000kg奶粉）AA花生四烯酸970g硒60-130mgDHA二十二碳六烯酸560g鎂350mg亞油酸45670g鐵63g核苷酸230g鋅47g維生素A1969IU錳250-1180mg胡蘿卜素1650mg銅3200-6500mg維生素D335IU碘300-1500mg維生素E8.7IU鈉1260g維生素K530mg鉀5120g維生素B17870mg氯3410g維生素B211810mg生物素160mg維生素B64720mg膽堿790g維生素B1216mg鈣3310g維生素C710g磷1890g煙酸泛酸葉酸630mg第3章物料衡算3.1標準化計算原料乳成分表3-1原料乳成分[13]乳脂肪蛋白質乳糖灰分水分非脂乳固體3.6%3.2%4.7%0.7%87.8%8.6%成品乳成分表3-2成品乳成分乳脂肪蛋白質乳糖灰分水分非脂乳固體27%13%7%3.6%3%70%乳脂肪(F)與非脂乳固體(S)之比(R)原料乳；==0.4186成品；R=標準化的方法：由于R＞R，說明原料乳中的脂肪含量偏高，需要標準化使之平衡。原料乳中的脂肪含量過高，所以要把部分原料乳進行分離，分離出的脫脂乳要加入原料乳中使它達到標準乳要求，而分離的稀奶油則另用容器貯存。稀奶油及脫脂乳中的非脂干物質的計算設定：當預熱溫度為40℃時，脫脂乳含脂肪F=0.01%;稀奶油含脂肪F=40%①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%②稀奶油中非脂乳固體:S2＝100-F2/100-F1×S0＝100-40/100-0.01×8.6%＝5.16%每噸原料乳應添加的脫脂乳(M)M1＝F0-R×S0/R×S1-F1×1000＝標準乳成分脂肪含量：F=非脂乳固體：S=表3-3標準乳成分乳脂肪非脂乳固體水分3.3%8.60％88.1%制(M)脫脂乳需要分離原料乳(G)設:分離(Gkg)原料乳可得到(Mkg)脫脂乳和(Mkg)稀奶油根據脂肪含量守衡可知；G可知：M2＝一噸原料乳可制得標準乳(G)和去除的稀奶油(G)一噸原料乳可制得標準乳：G=去除的稀奶油：G=1000-G=1000-992.54=檢驗一噸原料乳中含脂肪量：m=MF=1000=36kg一噸原料乳分離后得到標準乳中的脂含量：m=一噸原料乳脫去稀奶油中的脂肪含量：m=G結論；m計算正確3.2車間物料平衡計算（一噸原料乳的物料衡算）已知：M=1000kg原料預處理階段原料乳經預處理→冷卻→貯存(損失率按0.5%計算)M經標準化；M(1-0.5%)=。標準化乳輸送、冷卻、貯存標準化乳經輸送、冷卻、貯存(損失率按0.2%計算)M=M(1-0.2％）=濃縮階段濃縮后料液濃度取48%(損耗按0.4%計算)M噴霧干燥階段噴霧干燥后，可得97%的奶粉(損耗按0.5%計算)M包裝階段出粉、冷卻、包裝(損失率按0.2%計算）M=M(1-0.2％）=理論出粉值出粉率3.3物料衡算脫鹽乳清粉D70添加量為40%，即80×40%=32t；乳糖的添加量為2.4%，即80×2.4%=1.92t；蔗糖的添加量為0.6%，即80×0.6%=0.48t；100g,即；維生素A的添加量為2000IU/100g，即1.6×107IU；維生素B1100g，即；維生素B2100g，即；維生素C的添加量為50mg/100g，即40kg；維生素D的添加量為300IU/100g，即2.4×107IU。原料奶含水量：87.8%則應用原料奶量：45.6/（1—87.8%）=373.7≈374t由于原料乳中含水量約為87.8%，本設計選用日處理鮮奶量為374t，采用兩班倒的生產方式，每班工作時間為10.5小時，生產能力約為18t/h。每天每班處理鮮奶量187表3-4物料衡算物料種類添加量脫鹽乳清粉D7032t乳糖蔗糖維生素E維生素A1.6×107IU維生素B1維生素B2維生素C40kg維生素D2.4×107IU第4章熱量衡算及水、電、汽估算4.1熱量衡算原料乳冷卻階段熱量計算將乳冷卻是獲得優質原料乳的必要前提。剛擠下來的乳，溫度約36℃，一般要冷卻到4℃左右。采用處理能力為10000L/h的管式熱交換器2臺，牛乳密度為1020kg/m3，比熱容3.95kJ/(kg?℃)，現將原料乳冷卻階段的熱量變化計算如下：Q=V×ρ×c×△t×2=(10000×1020×3.95×32×2)/1000=2578560KJ/h預熱、均質、超高溫滅菌階段熱量計算相同處理能力板式熱交換器(10000L/h)用于乳的熱處理。其溫度變化如下：(1)通過熱交換使進入的冷乳從4℃預熱到75℃，可利用部分冷凝水的能量；(2)巴殺后的乳于75℃離開熱交換器，進行均質。(3)然后用冷水使乳冷卻到20~30℃，灌裝。計算如下：(1)4~75℃(熱交換)得到的熱量為：71×10×2=5721180KJ/h因此總的熱負荷為：5721180KJ/h4.2水的消耗量冰水流量為原料奶流量的三倍，則冰水耗用量為：54t/h預熱時熱水流量與物料流量相同，則熱水消耗量約：4.6t/h配料后冰水流量與物料流量相同，則冰水消耗量約：4.9t/h三效降模式蒸發器冷卻水耗量約：16t/h4.3蒸汽的消耗量濃縮設備蒸汽消耗量：三效蒸發器是利用上一效的二次蒸汽進行預熱以及蒸發，所以整個三效降模式蒸發器只有“殺菌器”和“一效蒸發器”需要用生蒸汽。殺菌器生蒸汽消耗量：/h一效加熱器消耗生蒸汽的量：/h干燥塔空氣加熱器蒸汽消耗量：3236.91kg/h流化床空氣加熱器蒸汽消耗量：92.48kg/h4.4電的消耗量生產車間工藝用電可根據配電器和耗電率約來確定。經驗數據：P=250kW/h；則生產車間電器總功率估算：W=P×t=250×6.8=1700度考慮到照明用電和意外用電情況，增加15%用電量，即總用電量：1700×(1+15%)=1955kW/h。第5章主要設備選型5.1選擇設備的原則從設備的設計選型上，可以反映出所設計工廠的先進性和生產的可靠性。因此在設備的工藝設計和選型時應考慮如下原則：（1）保證工藝過程實施的安全可靠。（2）經濟上合理，技術上先進。（3）投資省，耗材料少。（4）運輸費用低，水電汽消耗少。（5）操作清洗方便，耐用易維修，備品配件供應可靠，減輕工人勞動強度，實施機械化和自動化方便。（6）結構緊湊，盡量采用經過實踐考驗證明確實性能優良的設備。（7）考慮生產波動與設備平衡，留有一定余量。（8）考慮設備故障及檢修的備用。5.2主要設備選型奶車本設計每日收奶兩次，每次收奶量為187t，選用奶車為30t，七輛。5.磅奶槽選用300L的磅奶槽，與它配套的受奶槽容量為600L。雙聯式過濾器目前通用型號RP6H2；過濾直徑300mm；面積0.18㎡。板式換熱器（冷卻）本設計原料奶均來自奶站，設定原料乳到達工廠的溫度為10℃，出口溫度為4℃，每班收奶冷卻時間為6h，則冷卻處理量為M=187000/2=93500Kg/h,冰水進口溫度為1℃，出口溫度為4℃，則換熱面積為注：K—1500～2000kcal/㎡·h·℃，取K=1800kcal/㎡·h·℃。板式換熱器型號：BP2-J-50；換熱面積50㎡，2臺。奶倉奶倉的數量和規格由原乳的運送時間表和運送容積來決定。為了使設備能連續運行，不會因為缺少原料而停機，一定要保證能7h生產用的原乳量。本設計選用60t的奶倉2個。牛乳在加工之前最好已經貯存了至少l～2小時，這樣，在這個階段中，牛乳可自然脫氣。短時間的攪拌是允許的，但直至排空前的5～10才min需要攪拌，以使全部牛乳的質量均一，這樣可以避免干擾自然脫氣的過程。板式換熱器（預熱）設定物料進口溫度5℃，出口溫度50℃；熱水進口溫度70℃，出口溫度55℃；每班預熱時間為6.5h，預熱處理量為M=187000/6.5≈28800kg注：K——1500~2000kcal/㎡·h·℃，取K=1800kcal/㎡·h·℃。板式換熱器型號：BP2-J-15；換熱面積15㎡，2臺。配料罐容量為20000L兩個，SUS304,錐底結構，要求有保溫層，偏心立攪拌30r/min，右45°，CIP噴頭，進出料38。乳化罐生產容積為8000L，用于配料乳化，要求保溫，噪音≦85dB，電機功率18.5kw，轉速2930RPM。三效降膜蒸發器原料奶流量18t/h，原料乳中含水量87.8%，而三效降膜蒸發器出口濃度48%，則算出每小時蒸發水量7.164t。型號RNJM03-9600，蒸汽消耗量3300kg/h，蒸發能力≧9600kg/h。本設計選用型號RNJM03-9600蒸發器。高壓泵選用W6型高壓泵，流量60L/min，壓力60bar，轉速600r·p·m，功率7.35kw，重量40kg。噴霧干燥塔、流化床噴霧干燥塔包括干燥室和輔助設備：干燥室包括高壓泵壓力；噴嘴個數、孔徑；塔徑；塔主體高度，輔助設備包括空氣過濾器；空氣加熱器；進風機；微粉回收設備；排風機；熱風分配室。大部分廠家采用4000型噴霧干燥塔，有些廠采用5000型和6000型，最大的有SACMI研制的12000型，噴嘴多達48個。型號越大生產能力越大,生產每噸粉的能源相對就少，由于本設計生產量較大，每小時流量為18t，由濃縮后的含水量48%到干燥后的含水量3%（即干粉含量97%）每小時需蒸發出水分8.1t，蒸汽消耗量27000kg/h故選用的噴霧干燥塔是廠家在工廠實地考察后進行專門設計與產量等要求相符合。本設計選用的是壓力式噴霧干燥塔與流化床結合使用的干燥設備。包裝機選用充氮包裝機（德國羅維瑪產）。5.3設備的安裝和調試根據工藝流程圖和車間平面布局圖，完成設備定位。鮮奶加工和成品加工設備的連接，主要是物料管道的合理走向，及必要的蒸汽管道和CIP管線的配備。在罐與罐之間及罐與能源供給之間管道的連接相當復雜，有蒸汽管道的進出、冷卻水管道的進出、物料管道的進出，CIP管道的進出，應即考慮到操作的安全、流向順暢，又要錯落有序、整齊美觀。設備調試，首先對單機進行調試，校對每臺泵的正反轉，對各個罐設備進行打壓測試、運轉測試，通氣量測試、罐裝線定量測試等。然后，對各類管道進行測漏及暢通檢測。表5-1管線材料的選擇介質名稱介質參數適用管材蒸汽P＜784.8（kPa）焊接鋼管蒸汽P=883～1275.3（kPa）無縫鋼管熱水、凝結水P＜784.8（kPa）焊接鋼管給水、煤氣ABS管或不銹鋼管排水ABS管或不銹鋼管真空焊接鋼管物料管不銹鋼管酸、堿液P＜588.6（kPa）333K陶瓷管、聚乙烯管5.4主要設備選型列表表5-2主要設備選型列表設備編號名稱型號規格及技術數據數量E101雙聯過濾器RPH20t/h,120m1E102自吸泵20t/h,80目1E103板式冷卻器BP-J-50B20t/h,401E104回程泵5E105奶倉30t2E106離心泵20t/h,481E107凈乳機20t/h1E108板式巴氏殺菌機BAWN20t/h,48E201電控柜E202配料罐20000L2E203乳化罐8000L8t,配保溫1E204板式加熱器BP-J-1020t/h1E205雙段式冷卻器BP-SZH-4820t/h,481E206奶泵20t/h3E207回程泵20t/h1E301三效降膜式蒸發器RNJM03—960020t/h1E401濃奶罐12000L,U型保溫2E402離心泵20t/h,481E403濃奶加熱器溫度自控20t/h1E404雙聯管道過濾器20t/h1E405均質機HOMG-Q1000-P2510000L2E406壓力噴霧干燥塔20t/h1E407流化床與噴霧干燥塔配套1E407-1振動篩1E408粉箱1E409包裝機充氮包裝機1E501熱水管4000L1E502酸罐4000L1E503堿罐4000L1E504清水罐4000L1E505濃縮罐300L,罐體316L1E506濃堿罐300L,罐體316L1E507板式成套加熱器BR26-6F=162E508清洗泵BAW-20-50Q=20t/h,H=50m2E509隔膜泵8000L/h2E510管道過濾器DN5020t/h,100目2第6章主車間平面設計說明乳品廠必須建在交通方便，水源充足，無有害氣體、煙霧、灰塵和其他危及食品衛生安全的地區。廠房要求寬敞明亮，留有合理的操作空間，內部設施一定要完善。設有生產過程的中間檢測間、最終產品檢測間、更衣間及外跨的參觀走廊等。廠房的高度主要由大罐高度和車間抽風機決定，考慮到工人的操作及排氣要求，所以廠房的適宜高度應在6m以上。乳品廠生產車間的布置是工藝設計中最重要的部分，不僅與建成投產后的生產實踐有很大的關系，而且影響到工廠整體。車間布置一經施工就不易改變，所以在設計過程中必須全面考慮。而全廠的占地面積還要包括鍋爐房、配電間、原料房、成品房、辦公區、生活區及綠化帶等工藝設計必須與土建、給排水、供電、供氣、通風采暖、制冷以及安全衛生等方面取得統一和協調。6.1布置原則廠址的選擇原則乳粉廠一般傾向于設在奶源附近的大中城市之郊區，這不僅可獲得足夠數量和質量新鮮的原料乳，并利于加強工廠對奶戶的指導和聯系，而且還利于獲得輔助材料和包裝材料。利于產品的銷售．同時還可以減少運輸費用．廠區的標高應高于當地歷史最高洪水位。特別是主廠房及倉庫的標高更應高出當地歷史最高洪水位．廠區自然排水坡度最好在0.004～0.008之間。應避免將工廠設在流沙、淤泥、土崩斷裂層上。所選廠址附近應有良好的衛生環境，沒有有害氣體、放射性源、粉塵和其他擴散性的污染源(包括污水、傳染病醫院等)，特別是在上風向地區的工礦企業，更要注意它們對乳粉廠生產有無危害。廠址不應選在受污染河流的下游，還應盡量避免在古墳、文物、風景區和機場附近建廠，并避免高壓線、國防專用線穿越廠區。所選廠址應有較方便的運輸條件(公路、鐵路及水路)。有一定的供電條件，在供電距離和容量上應得到供電部門的保證。所選廠址附近不僅要有充足的水源，而且水質亦應較好(水質起碼必須符合衛生部所頒發的飲用水質標準)。同時，還得注意水質，是否符合飲用水要求。廠內排除廢渣，應就近處理，廢水應經處理后，在一定的排放口排放[14]。主車間的布置原則笨重的、固定的、專用的設備盡量排布在車間四周；輕的、可移動的設備排在中間。這樣，在更換產品時調換設備比較方便。每個工作間要有兩道以上的門作為人流、貨流和機器設備的出入口。作為人流出入口的門，尺寸要在正常情況下滿足生產要求，在火災或某種緊急狀態下要滿足迅速疏散的要求，尺寸要適中，不宜過大或過小。作為運輸工具及設備進出的門，要能讓車間最大尺寸的機器設備通過。車間內配電室、空壓機房、水處理機、洗箱等設備間要與生產車間保持適當的距離，使它們既不相互影響又相互聯系方便。車間內預處理、殺菌、罐裝等工段要明確加以分割，并嚴格保證衛生。收奶、化驗、倉庫等生產性輔助措施收奶部分要有一個適宜的快速驗收計量處理、車輛回轉和容器堆放的場地，要配備磅秤、容器和原料乳預處理系統?；炇沂峭ㄟ^感官、物理、化學、微生物等檢驗原料奶的場所。化驗室要配備雙面、單面化驗臺；藥品櫥；支撐臺；通風櫥等設施。另外，化驗室要求通風采光好、生活整潔、排氣方便，化驗室要置于下風口，精密儀器不宜受陽光直射。為防止高溫季節工作室悶熱，可安裝空調。由于用電儀器較多，化驗室要多設電源插座。乳品廠是物料流量較高的企業，所以車間的原料庫、成品庫等都占有很大的比例，配料部分是一個重要的環節。原料庫多屬短期貯藏，用常溫庫；如果是較長時間貯藏要用冷風庫，溫度要視物料對象而定。成品庫要考慮出貨方便，可使用鏟車、托盤。堆放是要注意附加荷載。車間內的冷庫屬于生產性冷庫，它的容量要根據生產的需要來確定。車間生活設施為了衛生需要及方便，車間內的更衣室、衛生間應分散附設在各部門內靠近人員出入口。衛生間設施的衛生標準應符合國家規定。辦公室應布置在靠近人流出入口處，其面積與管理人員數及機構的設置情況有關，辦公室宜靠近廠房布置，應滿足采光，通風，隔音等要求。為了適應衛生要求，食品工廠的更衣室宜分散，附設在各生產車間或部門內靠近人員進出口處，乳粉廠應設除塵，消毒室。從事直接生產乳粉的工人淋浴應是上班前洗澡。食品工廠內較大型的車間，特別是生產車間，應考慮在車間內附近設廁所，以利生產工人的衛生。衛生間設施的衛生標準應符合《出口食品廠庫最低衛生要求》。應有排臭，防蠅措施，應有洗手池，洗手液，熱風吹干。6.2倉庫的設計食品工廠倉庫主要有：原料倉庫(存放糖及其他材料)、成品庫(存放成品)，包裝材料庫(存放紙箱，紙板，塑料袋，商標紙等)。對某一倉庫的容量，可按下式確定：V=WT式中V—倉庫應該容納的物料量，tW—單位時間(日或月)的物料量T—存放時問(日或月)這里，單位時間的物料量應包括同一時期內，存放于同一庫內的各種物料的總量。倉庫容量確定以后．倉庫的建筑面積可按下式確定式中F—倉庫的建筑面積．㎡，F1—倉庫庫房的建筑面積，㎡F2—倉庫的輔助用房建筑面積(如樓梯間，電梯間，生活間等)，㎡;V—庫存量kgd—單位庫房面積可堆放的物料凈重．kg/㎡原料倉庫的設計原料倉庫的容量，單從生產周期的角度考慮，只要有2～3天的貯備量即可。由以上計算可知：脫鹽乳清粉D70每天的消耗量約為32t，乳糖每天的消耗量約為1.92t，蔗糖每天的消耗量約為0.48t，維生素每天的消耗量約為46.64kg。輔助面積按50㎡計算，倉庫利用系數取0.6，d取0.5t/㎡F=240.8/（0.6×0.5）+50=852.66㎡實際由于各種輔料包裝形狀的差異,取900㎡。包裝材料倉庫的設計本設計采用包裝罐進行包裝，每罐900g，鋁罐密封包裝，鐵罐每天的消耗量約89600個，8960kg。12罐/箱，紙箱每天的消耗量約7520個，一箱6.24kg,紙箱一天的消耗為7520×0.5=37690Kg。按10天的儲備量計算46650×10=466500kg輔助面積按50平方米計算，倉庫利用系數取0.6，D取1.5t/㎡F=466.5/(0.6×1.5)+50=568.33㎡，我們設計為700㎡。成品庫的設計成品庫應保持通風、干燥。按品種、批次分類存放，防止相互混雜。成品庫不得貯存有毒、有害物品或其他易腐、易燃品。成品碼放時應與周圍墻離開20cm以上，與地面距離10cm以上。堆碼高度不應超過。與地面、墻壁應有一定距離，便于通風。要留出通道，便于人員、車輛通行，要設有溫、濕度監測裝置，定期檢查和記錄。要有防鼠、防蟲等設施，定期清掃、消毒，保持衛生。每箱12罐，每罐0.9kg，堆高10層，則每平方米可存放130.8kg按存儲量為10天機算，F1=800/(0.6×0.13)=10256.41㎡輔助面積按50㎡計算，倉庫設計為堆高帶隔層的8層F=10256.41/8+50=1382㎡，我們設計為1500㎡。第7章生產結束后期處理及質量標準7.1設備的清洗乳品廠的CIP程序根據要清洗的線路中是否包含有受熱表面而不同，我們將其劃分為：①用于巴氏殺菌器和其他受熱表面設備的CIP程序（UHT等）；②用于管路系統，罐和其他不帶受熱面的設備的CIP程序。兩種類型的主要不同點在于第一類中必須包含一個酸洗循環，以除去受熱設備表面上的變性蛋白質和鹽類。巴氏殺菌器的“熱組件”的CIP程序用溫水沖洗10min→75℃堿性溶液（0.5～1.5%）循環30min→溫水沖掉堿性洗滌劑約5min→70℃酸溶液（硝酸）循環20min→用冷水后清洗→用冷水逐漸冷卻約8min。巴氏殺菌器通常在早晨生產開始之前消毒，用90～95℃的熱水循環，當回水溫度不低于85℃，再循環15～30min。管路系統，罐和其他不帶受熱面的設備的CIP程序用溫水沖洗3min→75℃，0.5～1.5%的堿性洗滌劑循環10min→用溫水沖洗3min→用90～95℃的熱水消毒5min→用冷水逐漸冷卻10min（通常罐不用）。噴霧干燥塔的清洗本設計的噴霧干燥塔采用上排風，塔體結構簡單，制造方便。由于塔的柱體和錐體直接連接，各角度連接都圓滑過渡，清洗時沒有死角，打開塔門后可方便地清洗每個與粉塵接觸的部位生產前對高壓泵及濃奶管路進行清洗殺菌，對干燥塔進行預熱殺菌，生產結束后對高壓泵及濃奶管路進行清洗，對干燥塔進行清掃，每周用熱水60～75℃人工刷洗一次。7.2乳品廠廢水的控制在收奶過程中，特別是當槽車被排空時，有一點很重要，即槽車的出口要比收集容器或罐高出至少，并且連接軟管要很好地拉直，以確保槽車能充分排空。當安裝管道時，管道應該有一個經過計算的小斜度，以使管道能自排。另外，管道一定要有管架支撐以防振動，振動將會引起連接部分松動，導致泄漏。所有的貯罐均應安裝上液位控制裝置以防止溢流，當達到最高允許液位時，供料泵自動停止，儀器報警或者自動閥系統打開將產品轉到另一個預選洗罐中。檢查連接部分的密封性。如果有空氣滲入管道系統，將會引起加熱器內受熱程度加劇，均質機點蝕問題嚴重，以及牛乳和稀奶油罐中泡沫增多（這樣不易被排空）。在罐和管道用水沖洗之前，確保管道和罐應是良好排空的。7.3產品的感官指標表7-1產品的感官指標項目要求滋氣味具有母乳化乳粉特有的香味，有輕微的植物油香味組織狀態干燥粉末，無結塊沖調性潤浸下沉塊，沖調后無團塊，杯底無沉淀色澤呈均勻一致的淡黃色注：沖調性系指34g乳粉，用25ml40℃水沖調，攪拌后觀察溶解情況。產品的理化要求表7-2產品的理化指標項目要求優級一級合格水分，%脂肪，%24～3024～3024～30亞油酸，mg/100g≥3000≥2000≥1500蛋白質，%其中乳清蛋白,%總糖，%其中乳糖，%復原乳酸度，゜T不溶解度指數，ml%雜質度，mg/kg≤6≤6≤12灰分，%維生素A，IU/100g1500～2500維生素B1,mg/100g維生素B2,mg/100g維生素C,IU/100g≥40維生素D,IU/100g200～400維生素E,mg/100g煙酸,mg/100g鈣，mg/100g≥250磷，mg/100g≥125鐵，mg/100g6.0～10鋅，mg/100g鈉，mg/100g≤300氯，mg/100g275～750鉀，mg/100g≤1000碘，mg/100g≥25鎂，mg/100g≥30錳，μg/100g≥25注：（1）復原乳系指含乳粉12%的再現乳汁；（2）雜質度包括焦粉粒；（3）鐵和磷的比值應在1.2～2.0之間；（4）微量元素含量以元素計，維生素檢驗值與標簽示值誤差允許范圍為80～180%，微量元素誤差允許范圍為-20～20%；（5）非密封包裝的產品，在保質后期水分含量不應超過4.5%。7.5產品衛生指標表7-3產品的衛生指標項目要求菌落總數，個數cfu/g≤30000大腸菌群，近似個數cfu/100g≤30致病菌不得檢出黃曲霉毒素M1不得檢出鉛，mg/kg≤.05銅，mg/kg汞，mg/kg砷，mg/kg六六六，mg/kgDDT，mg/kg第8章勞動組織8.1基本勞動制度由于食品工廠定員的多少直接影響到工廠的經濟效益，以及工廠一些輔助設施的個數、大小，所以在設計時可參照相仿生產條件的老廠，在編排產品方案時要使用班產量來調動勞動力，使每班所需工人數基本一致，在生產高峰期可請用臨時工[15]。企業實行廠長負責制，各部門負責人直接受廠長負責，并實行三級管理，廠、科、車間及人員編制以組織好生產為原則。由于牛奶屬于不耐貯存食品，故基本上全年都可以生產。本設計暫定每周工作六天，國家法定節假日照常休息，平均年工作日為300d。在正常情況下，乳粉車間每天實行兩班制，每班兩小時，其中打掃、清洗1.5h，實際生產時間為8.5h，機械設備大修和保養時間分插入每月月底。8.2乳粉車間人員編制表8-1乳粉車間人員編制工種班制人數最大班人數收奶工段284預處理263配料242濃縮284干燥263出粉263包裝263入庫166化驗室221總計52298.3輔助生產工人編制表8-2輔助生產工人編制工種班制人數最大班人數鍋爐房2126配電房263機修房188冷機房263水泵房263運輸隊284原輔料庫242成品庫242總計54318.4管理人員編制表8-3管理人員編制工種班制人數最大班人數廠部144技術部166設備科133財務科144供銷科11414保衛科144總務處144質檢科133食堂2105總計5247注：最大班人數指的是同一時間在廠的最大可能人數。第9章土建、防火、衛生9.1結構形式結構選型要滿足生產工藝和設備對跨度、層高的要求，并結合施工設施和當地建材供應確定。一般可采用混合結構，多層和較高部分也可采用礦架結構。如果將各個工段集中在一起，形成大跨度車間，也可采用靈活使用的輕型金屬結構屋蓋。車間層高，除了要滿足濃縮、噴霧等工藝設備的特殊要求外，一般可采用4～5m。其中，儲奶、殺菌、濃縮工段需經常用水沖洗，并要耐腐蝕，要明溝排水，且使坡度大于1%。9.2門窗、墻面和頂棚車間出入口應設風幕和滅蟲燈，入口處應配有消毒池，洗手池等消毒設施。一般車間應有紗門、紗窗，并結合當地主導風向適當增加自然通風。儲奶、殺菌、濃縮工段內墻面要具有防霉、防腐蝕、防潮功能，且易于清洗，面層不易集灰，頂角、墻角和地角處均應做成弧形，窗臺做成坡形。內墻面陽角要做高的護角線，可采用混凝土結構。9.3更衣室、廁所和浴室車間一端要有廁所、更衣室和浴室等設施。車間要和廁所、浴室分隔，有利衛生，廁所和浴室除做好清潔衛生工作外，還要有良好的通風、排氣裝置，防止氣味外露。9.4內外墻面乳粉車間的外墻要使用外墻涂料，能夠防曬、防淋、防霉。內墻墻面則要在噴底漆的基礎上刷墻，再刷上防水、防霉、防蛀的內墻環保涂料。墻裙則可選用吸濕系數小、光滑易擦的白瓷磚或水磨石，一般白瓷磚高度為1.2～2.2m，而水磨石高度為1.