设计一条生产线

● 热回收率
94%
● 加热介质温度
74-75℃
● 冷却介质温度
+2℃
工作介质的需要量（蒸汽、水和冰水）也要计算。因为这要影响到蒸汽调节 阀和冰水供给阀的选择。
板式热交换器各段之间的连接板都有供产品和工作介质进出的通口。进口和 出口连接可以竖直地也可以水平地排布。板式热交换器的端板（框架及压力 板）同样也备有进口和出口。
板式热交换器
牛乳巴氏杀菌的主要目的是破坏致病微生物，为了实现这一点，牛乳通常被 加热到不低于 72℃，至少保持 15 秒，然后快速冷却。这些参数已在许多国 家通过法律作了规定。
当有关的参数已知时，板式热交换器的尺寸可以计算出来。在当前这个例子
中，参数为：
● 设备能力
20000L/h
● 温度程序
ຫໍສະໝຸດ Baidu
4℃-72℃-4℃
热水加热系统
大气压下的热水或饱和蒸汽常被用作巴氏杀菌器中的加热介质，而热蒸汽由 于它的温差高而不采用。所以使用最普遍、最典型的加热介质是比要求的产 品温度高 2-3℃的热水。
压力为600-700kpa(6-7bar)的蒸汽从乳品厂的锅炉中输送出来。这个蒸汽用 于加热水，然后热水加热产品达到巴氏杀菌温度。
1
工艺设计中要考虑的事项
当设计一条生产线时，要考虑多方面的问题。这些问题可能时时有变化且非 常复杂。设计者要将重点放在那些对初级设计起作用的问题上，项目工程师 总是免不了要妥善地解决不同要求之间的关系。例如： ● 与产品有关——涉及原材料、原材料的处理及最终产品的质量。 ● 与加工有关——涉及设备能力、设备及设备匹配性的选择、加工控制程度，
３
根据欧洲共同体设定的规章， 热处理设备一定要得到主管部 门的批准或认可，至少要带有： ● 自动温度控制 ● 记录温度计 ● 防止不充分加热的自动安全
装置 ● 防止巴氏杀菌乳或灭菌乳与
未完全加热的牛乳混合的适 合的安全系统 ● 与上述目的相关的安全系统 的自动记录装置
法定要求： ● 热处理 ● 记录 ● 热处理之前净化 ● 防止再污染
当出现由于加热介质暂时缺乏，而引起巴氏产品的温度降低的情况时，设备 上必须有一个转向阀，以使未充分加热的牛乳能返回到平衡槽。
设备要求
下列的设备要求有遥控装置： ● 贮存原乳的奶仓 ● 用于加热和冷却的板式热交换器，保持管和热水系统。 ● 离心净乳机（由于要处理全脂牛乳，所以在此例中不需要离心分离机）。 ● 用于已加工牛乳暂时贮存的缓冲缸。 ● 用于连接主要部件的管路，管件，以及用于控制和分配产品流动和清洗液
加热和冷却介质是否具备，加工设备的清洗等。 ● 经济上——达到规定的产品质量标准的全部生产费用要尽可能地低。 ● 法律上——法定加工参数，而且要法定部件和系统溶液的选择。
保持管
热水准备
蒸汽
牛乳进
原乳贮存
热处理
缓冲贮存
牛乳灌装
冰水
图 1 最普通的牛乳巴氏杀菌工艺流程图
净化
图1 所示的加工流程是关于全脂乳巴氏杀菌热处理的流程。２
图2 所示的水加热器是一个封闭的系统。它包含有一个专门设计的、小巧的、 很简单的板式热交换器（3），此交换器上还备有蒸汽调节阀（2）和疏水器（4）。 介质水借助于离心泵（5）在加热器（3）和巴氏杀菌器中的加热段之间进行循环。
4
3
21
5
图2 与巴氏杀菌器相连的热水系统原理
1 蒸汽截止阀 2 蒸汽调节阀 3 热交换器 4 蒸汽收集器(疏水器)
设计一条生产线
当牛乳以最终精致的产品呈现到消费者面前之前，它已在乳品厂中各种类型 的设备中经历了一系列的处理。通常，生产是在密闭的系统中连续地进行的。 此密闭系统中的主要部件靠管路系统连接，所包含的加工形式和工艺设计决 定于最终产品。
本章叙述的工艺过程是普通的牛乳巴氏杀菌过程，这个工艺是市乳加工的基 本操作，同时也是一系列乳制品，如干酪和发酵乳制品生产中的重要的预处 理阶段。本章的目的就是列举设计者在设计全脂乳巴氏杀菌工厂时必须考虑 的一些问题。
一些法定的要求
在大多数生产各种乳制品的国家里，以法律的形式制定下某些要求，以防止 消费者受到致病微生物的感染。措词和建议可能有所变化，但一般都要求如 下的一些内容：
● 热处理
牛乳一定要以一定的方式进行热处理，以便杀死所有的致病微生物，最低的 温度和保持时间 72℃、15s 一定要保证实现。
● 记录
加热温度一定要自动记录，而且记录卡要保留到一个规定的时间。
设备选择
奶仓
奶仓的数量和规格由原乳的运送时间表和运送容积来决定。为了使设备能连 续运行，不会因为缺原料而停机，一定要保证能 7 小时生产用的原乳量。
牛乳在加工之前最好已经贮存了至少 1-2 小时，这样，在这个阶段中，牛乳 可自然脱气。短时间的搅拌是允许的，但直至排空前的5~10分钟才真正需要 搅拌，以使全部牛乳的质量均一，这样可以避免干扰自然脱气的过程。
● 热处理之前的净化
由于牛乳中常常含有固体物质，例如，脏颗粒，白血球和体细胞，所以牛乳一定要净化。 因为如果细菌成团或在牛乳中的颗粒上隐藏，巴氏杀菌的效率就会下降，所以在热处理
２
之前，一定要净化。牛乳可以在过滤器中净化或是在离心净化器中净化，后 者更有效。
● 防止再污染
热交换器一定要经过计算，以便维持巴氏杀菌乳流体侧的压力高于非巴氏杀菌 乳和工作介质一测的流体压力。如果在热交换器中发生渗漏，巴氏杀菌乳必须 要流入非巴氏杀菌乳中或是流入冷却介质中，而不会反向进行 . 为了安全，通 常需要一个增压泵来产生压差，在一些国家中，这已是必须遵守的命令。
5 离心泵 6 水调节阀 7 膨胀容器 8 安全和排气阀
8
6
7
T1 温度显示器 P1 压力显示器
蒸汽 加热介质 水、包括冷凝水
４
膨胀容器（7）的作用是调整由于水加热而引起的体积增加。此系统也包括压 力和温度显示器以及安全阀和排气阀（8）。
流动方向的气动阀。 ● 用于输送牛乳通过所有加工设备的泵。 ● 用于调节生产能力，巴氏杀菌温度以及阀门位置的控制设备。 ● 各种各样的辅助系统：
－供水 －蒸汽生产 －制冷 －供气动装置动作的压缩空气 －电力 －废水排放
对工作介质的要求要在工厂设计确定下 来之后进行计算。这样，在设备的数量和电功率、气动装置的数量、以及设备的 工作时间等被确定下来之前，一定要先知道巴氏杀菌的温度程序以及所有的需 热、需冷部位的技术条件（冷藏、清洗系统等），这些计算在此书中没有写出。