年产3000吨全脂乳粉工厂设计

年产3000吨全脂乳粉工厂设计学生姓名：刘宇航学号：20134024310班级：13设计3班指导教师：李玉清所在学院：工程学院专业：机械设计制造及其自动化中国·大庆2016年10月目录1 项目论证 (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 工艺流程 (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 (5)3.1每小时产量计算 (5)3.2标准化计算 (6)3.3工艺工程物料计算 (7)4 设备选型 (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 总平面及车间布置 (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)总结 (15)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119°45’，北纬32°11’。

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（2－4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。

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1.028～1.032(20℃)，酸度不超过20°T，含脂率不低于3.1%，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14～21Mpa，温度控制在60℃为宜。

二级均质时，第一级压力为14～21Mpa，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80～85℃、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120～150℃，保持1～2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130～160℃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10～20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3～5年。

如果短期内销售，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/（0.75×2×250）=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3．2％，但由于奶牛的品种、泌乳期、季节、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 =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)/(100-0.01)]×8.6%=5.16%3.3.5每吨原料乳应添加的脱脂乳(M1)M1=[(F0-R×S0)/(R×S1-F1)]×1000=[(3.6-O.39×8.6)/(0.39×8.92-0.01)]×1000=82.50kg3.3.6标准乳成分脂肪含量：F标=(1000×3.6%+M1×0.01%)/(1000+M1)=（1000×3.6%+82.50×0.01%)/(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：G×F0=M1×F1+M2×F2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+8.14=90．64kg。