日产100吨果粒酸奶工厂设计Word文件下载.docx
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乳品工业是国民经济中的重要部门。
为了实现把我国建设成为社会主义现代化强国的宏伟目标,根据国民经济的发展规划,乳品工业的生产规模、产品、产量和品种,将有一个较大的发展。
1.2设计依据和意义
1.2.1设计依据
牛乳不仅营养丰富,含有丰富的蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质等,而且各种营养成分比例合理,非常利于人体消化、吸收和利用。
过去,对于我国奶源缺乏,牛乳只能供应给婴儿和病人,而现在随着饲养业和加工业的发展,牛乳的供应量有了很大的提高。
牛乳是除母乳以外营养最为均衡的全价食品,也是最接近“完善”的食品,它还有人体所需的全部营养成分,如能量、营养、免疫、生理调节等诸多物质,在人们的膳食结构中有其他食品无法替代的地位和作用。
牛乳中的乳脂肪、蛋白质、乳糖小仅是动物能量的来源,而且具有其他食品所没有的特点。
尽管日前我国的乳业市场不断扩大,乳品消费观念在不断提高,但我国年人均乳制品上7kg的消费量与世界人均100kg、发达国家人均上40kg的消费量相比还有较大差距。
中国的乳品消费在整体上并没有进入完全理性的轨道。
由于营养知识的欠缺,许多人不了解乳品对改善营养、平衡膳食、补钙和增强体质的重要作用,有的人宁愿花更多的钱买药品或保健品来补钙,而不知道价格低廉的牛乳不仅可以补钙,而且还有其他丰富的营养。
目前影响我国乳品消费的因索主要包括营养知识、保健意识、收入水平以及购买力便等。
我国己经开展了“学生饮用奶计划”和“居民营养改善行动计划”,乳业成为国家大力鼓励发展的朝阳产业[1]。
1.2.2设计意义
乳品工业的发展有利于畜牧业的发展,大力发展畜牧业,调整畜牧业结构,突出发展奶类生产,积极推进乳业产业化进程,提高动物产品尤其是牛乳在国民膳食中比重,是我国“十五”期间农业发展的总体思路和指导方针。
近年来,我国乳类的生产、加工和消费得到了很快的发展,乳业的发展尤其是乳产品加工业的发展己经成为国家重点扶持的产业。
乳业是同人类生存与发展关系最为密切的“健康产业”,是目前我国农村和城郊经济的一个新的经济增长点,乳业的发展可以带动饲养业和乳品工业的发展,从而带动消售环节,创造和增加社会就业机会,促进第一、二、三产业的同步发展。
乳业是农村产业结构调整的突破口,也是建立三元种植业结构,实行农牧结合的支撑点。
1.3设计指导思想及特点
1.3.1设计指导思想
成本低,技术新,质量高,环境卫生,交通便利,利润高。
1.3.2设计特点
(1)本设计采用先进的生产设备来进行大量的生产。
(2)本设计采用正确的生产工艺流程来进行大量的生产。
(3)本设计采用海斯亚、利乐屋顶包、中亚生产。
1.4设计内容
设计内容包括全厂部分和专题部分两种
全厂部分包括:
厂区平面设计、公共系统与辅助部门、劳动组织。
专题部分包括:
工艺流程确定及论证、物料衡算、热量衡算、经济技术分析。
1.5设计方案说明
1.5.1设计日处理89t原料奶加工成100t果粒酸奶
收奶计量采用电子磅秤与流量计相结合,储奶为三个50t的室外储罐,具有一定的
灵活性,可减少对收奶过程的干扰。
调配至暂存之间的设备串联相结合,使每一台配料罐的物料可进入杀菌机,而杀菌机出来的物料可以进入杀菌、均质、暂存工序中的任何一台罐,因此本设计方案具有很大的灵活性。
本设计原料奶成份F0>
3.1%S0>
8.1%TS>
11.2%
对于本加工厂,为了便于加工,经净乳后的原料乳用片式热交换器进行预杀菌后,冷却到8度以下,返回室外奶仓,随时取用。
1.5.2产品配方(以1T计)
鲜奶890㎏
糖55㎏
稳定剂2㎏
果粒50㎏
其他3㎏
第2章工艺流程确定及论证
2.1产品及产量的确定
日生产100t酸奶、月产量3000t、每天二班生产,有效生产时间12h,9t/小时,全年按10个月算,年生产30000t。
2.2工艺流程确定
牛奶或复原乳
60-65℃
18-20Mpa
85℃高剪切乳化15MIN
95℃,300sec
200目
43±
1℃
10-25℃
15~25℃
果汁、调酸、辅料
图1:
工艺简要流程图
2.3工艺论证
2.3.1原料乳的要求及检验
2.3.1.1原料乳理化指标检测
制造优良品质的乳制品,必须选用质量优良的原料乳,原料乳送到加工厂时,必须进行逐车或逐批验收,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:
(1)采用健康母牛挤出的新鲜天然乳汁;
(2)不得使用产前15日内的胎乳和产后7d内的初乳;
(3)不得含有肉眼可见的机械杂质;
(4)具有新鲜牛乳的滋味和气味,不得有外来异味,如饲料味、苦味、臭味、霉味和涩味等;
(5)牛乳为均匀无沉淀的流体,呈浓厚粘性者不得使用;
(6)牛乳色泽为白色或稍带黄色,不得有红色绿色后显著黄色;
(7)牛乳酸度不超过20°
T;
(8)牛乳中成份的要求乳脂肪≥3.1%,蛋白质≥2.95%,非脂乳固体≥8.1%;
(9)牛乳中不得使用任何化学物质和防腐剂。
2.3.1.2原料乳的抗菌素检测
由于乳腺炎乳中白血球含量的增加,因此对乳酸菌有不同的噬菌作用,尤其是在治疗乳腺炎时使用的抗菌索在乳中有一定的残留量,实验证明在乳中含有较低浓度的抗菌素时,对发酵也会有较大影响,同时,饮用含抗生素的牛乳及乳制品对人的健康产生危害,因此建立快速安全高效抗生素检测成为必要,为准确、快速检测抗菌素的含量,为乳酸菌饮料生产提供合格原料,引进了美国生产的SLAP抗菌素检测仪,在lOmin内可以检测原料乳中的抗菌素的含量,为生产优质的产品打下良好的基础。
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。
简单的粗滤是在受乳槽上装有过滤筛网并铺上多层纱布进行,进一步过滤则采用双联过滤器,滤布应经常清洗灭菌。
使用离心净乳机可以显著提高净化效果,有利于提高制品质量。
离心净乳机还能将乳中的乳腺体细胞和某些微生物除去,净乳机放在粗滤之后,冷却之前[2]。
2.3.3原料乳的冷却
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,使细菌的繁殖受到抑制。
但抗菌期的长短与贮存温度有关,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[3]。
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的贮存量,在该项目中,贮存原料乳的设备为3个50t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原料乳的标准化
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、季节和饲养管理等囚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,使其比例符合乳制品的要求。
我们引进瑞典利乐公司的现代化生产设备,稀乳油的标准化,原料乳经分离机分离成稀乳油和脱脂乳之后,再按生产需要将稀乳油按比例配与脱脂乳混合,制成要求脂肪和蛋白质含量的标准化乳。
如果原料乳中脂肪含量不足时,应添加稀乳油或脱去部分脱脂乳,当原料乳中脂肪含量过高时,应添加脱脂乳或脱去部分稀乳油,标准化工作采用在线或配料罐中[4]。
2.3.6预热杀菌
原料乳在均质之前进行预热杀菌的目的有:
(1)初步杀死大部分的细菌和致病菌,使UHT的杀菌更彻底,以保证食品的安全性,提高成品的贮藏性。
(2)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。
(3)控制乳的温度在50℃-80℃,使均质效果更好。
根据以上几点,确定牛乳的预热杀菌温度为65℃
2.3.7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:
(a)风味良好、口感佳。
(b)使产品不产生脂肪上浮现象。
(c)有利于人体对脂肪的消化吸收。
均质采用二级均质,即物料连续通过两个均质头,将粘在一起的小脂肪球扫开。
较高的温度均质效果较好,但温度过高会引起乳脂肪、乳蛋白的变性,通过大量的试验表明,均质温度采取55-80℃,均质压力18-25MPa效果最好,若温度降低后再均质,不仅降低了均质效果,而且有时会使脂肪球形成乳油粒[5]。
2.3.8杀菌
纯牛乳的杀菌采用板式换热器装置。
通过杀菌,大大延长乳制品的货架期,同时无需冷藏,不仅使产品从颜色的味道上得到了改善,而且提高了产品的营养价值;
酸奶制作采用高温短时杀菌方式,不仅彻底杀灭了有害菌,保证乳酸菌的正常发酵,而且最大限度减少产品的营养成分的损失。
均质后的料液经板式热交换器进行杀菌热处理,条件是:
95℃保持15min,杀菌后再经板式热交换器迅速冷却至43℃左右。
杀菌热处理是发酵乳制品生产的基本步骤之一。
用于制造发酵乳制品的原料乳要求比一般消毒乳更强烈的热处理。
热处理主要作用有:
(1)杀灭乳中病原菌和噬菌体;
灭活乳中固有的免疫球蛋白、溶菌酶等天然抑制成分;
减少其他微生物数量并钝化脂肪酶。
(2)排除乳中的溶解氧,降低其氧化还原电位,且产生一些促生长成分(如甲酸)。
(3)杀菌后蛋白热变性使乳酸菌得到更多的可利用肤和氨基酸,并形成了少量一SH基化合物,促进乳酸菌生长。
(4)乳清蛋自变性改善了终制品的硬度和粘度,并防止乳清析出。
2.3.9发酵剂的扩培生产
2.3.9.1乳酸菌的生长可分为四个阶段:
(a)缓慢期这是牛乳接种后立即进入的阶段,菌种活性受阻碍是由于微生物
在新的培养基中须调整并适应。
(b)对数期此阶段菌种表现出最大活力,即只要生长条件适宜,菌种翻代时间
最短。
(c)稳定期对数期到达一确定点后,由于缺乏营养和代谢物质的积累,如乳中
乳酸导致活性菌数恒定,即菌的死亡和生成得到平衡。
(d)衰亡期主要由于不适宜的生长条件,活菌数开始下降[6]。
2.3.9.2制备工作发酵剂的方法:
本工厂发酵剂将采用三种形式制作:
(a)商业公司直投式发酵剂;
(b)直投式发酵剂继代一次用于生产;
(c)采用继代式发酵剂,即:
商业发酵剂→母发酵剂→中间发酵剂→工作发酵剂[7]
此过程必须在绝对卫生的状况下进行。
2.3.10接种发酵
用定量泵将工作发酵剂打入经杀菌并冷至43℃的乳液中。
2.3.11原辅料的配制
稳定剂用5倍的白糖混合溶解,加热到85-90℃,保温25-30min灭菌,再冷却到18℃后待用。
2.3.12原辅料调配
发酵至pH为4.2左右时,破乳并经板式换热器冷却至18℃,泵至混料罐加糖液调香及各种果料。
2.3.13灌装
发酵调配完成的料液,分成三条管线进入灌装。
2.3.14检验出厂
根据企业内部控制及规定,经检验合格后,产品方可出厂.
第3章厂区平面设计
3.1厂址的选择
乳品厂必须建在交通方便,水源充足,无有害气体、烟雾、灰尘和其他危及食品卫生安全的地区。
厂房设计要宽敞明亮,留有合理的操作空间,内部设施一定要完善。
设有生产过程的中间检测间、最终产品检测间、更衣间及外跨的参观走廊等。
厂房的高度主要风机决定,考虑到工人的操作及排气要求,所以厂房的适宜高度应在7m以上。
而全厂的占地面积还要包括锅炉房、配电间、原料房、成品房、办公区、生活区及绿化带等工艺设计必须与土建、给排水、供电、供气、通风采暖、制冷以及安全卫生等方面取得统一和协调。
3.1.1自然条件资料
厂址应出在郊区,厂址离主要消费中心的距离与城市的规模、生产厂的规模成正比。
厂址周围应清洁卫生,厂区应在居民区下风侧,河流上游,远离有毒工厂和有机废料、化学废料堆放地区及传染病中心地点。
3.1.2水源、能源
要有丰富的水源,包括地表水、身层水、水库水、江河水及泉水和城市自来水等。
工厂耗点量很大,厂址选择在热电站附近。
3.1.3政治经济与交通情况
厂址应接近原料、燃料基地和产品销售市场,还要靠近水源和电源。
并具有良好的交通运输条件。
3.2总平面设计方案
3.2.1主车间布置方案
整个建筑物长96.0m,宽66.5m,占地面积为6384m2,实际建筑面积为5714m2,其中预处理间为215.46m2,配料间为672.75m2,灌装间为231.18m2,包装间为532.04m2,原材料库为250m2,成品存储间为718m2,包材库105m2。
从车间正门进去便是大厅,右边是通往车间的主道,厂区左边有另一通道进去主要是化验室和办公区,穿过大厅是换鞋室,换鞋室前是走廊、走廊右边是更衣室、衣物消毒间、沐浴间、洗手间这些都属于车间生活区,在收发室设有侧门,方便人员的进出,挨着收发室是员工的临时用餐区,因为本厂规模不大不设食堂,再往前主要是生活区与车间的一个缓冲间。
主车间主要是预处理间,配料间和灌装间,都得到了合理的布局。
TBA包装区的前面是灌装间,后面是冷库、仓库,垃圾房单独分离出来防止交叉污染,配料间设有原材料的缓冲间和CIP室。
厂区左边有另一通道进去主要是化验室和办公区,辅助设施有配电室、空压机房、水处理机、水箱间等设备间与生产车间有一隔离带,使它们既不相互影响又相互联系方便。
3.2.2收奶、化验、仓库等生产性辅助措施
生产酸奶第一个环节就是收奶。
收奶部分要有一个适宜的快速验收计量处理、车辆回转和容器堆放的场地,要配备磅秤、容器和原料乳预处理系统。
化验室是通过感官、物理、化学、微生物等检验原料奶的场所。
化验室要配备双面、单面化验台;
药品橱;
支撑台;
通风橱等设施。
另外,化验室要求通风采光好、生活整洁、排气方便,化验室要置于下风口,精密仪器不宜受阳光直射。
为防止高温季节工作室闷热,可安装空调。
由于用电仪器较多,化验室要多设电源插座。
乳品厂是物料流量较高的企业,所以车间的原料库、成品库等都占有很大的比例,配料部分是一个重要的环节。
原料库多属短期贮藏,用常温库;
如果是较长时间贮藏要用冷风库,温度要视物料对象而定。
成品库要考虑出货方便,可使用铲车、托盘。
堆放是要注意附加荷载。
3.3车间生活设施
为了卫生需要及方便,车间内的更衣室、卫生间应分散附设在各部门内靠近人员出入口。
卫生间设施的卫生标准应符合国家规定。
办公室:
应布置在靠近人流出入口处,其面积与管理人员数及机构的设置情况有关,办公室宜靠近厂房布置,应满足采光,通风,隔音等要求。
更衣室与浴室:
为了适应卫生要求,食品工厂的更衣室宜分散,附设在各生产车间
或部门内靠近人员进出口处,对乳粉厂应设除尘,消毒室。
从事直接生产乳粉的工人淋浴应是上班前洗澡。
卫生间:
食品工厂内较大型的车间,特别是生产车间,应考虑在车间内附近设厕所,以利生产工人的卫生。
卫生间设施的卫生标准应符合[出口食品厂库最低卫生要求]。
应有排臭,防蝇措施,应有洗手池,洗手液,热风吹干。
3.4乳品工厂仓库的设计
食品工厂仓库主要有:
原料仓库(存放糖及其他材料)、成品库(存放成品),包装材料库(存放纸箱,纸板,塑料袋,商标纸等)。
对某一仓库的容量,可按下式确定:
V=WT
式中V—仓库应该容纳的物料量
W—单位时间(日或月)的物料量
T—存放时间(日或月)
这里,单位时间的物料量应包括同一时期内,存放于同一库内的各种物料的总量。
仓库容量确定以后.仓库的建筑面积可按下式确定。
式中F—仓库的建筑面积m2
F1—仓库库房的建筑面积m2
F2—仓库的辅助用房建筑面积(如楼梯间,电梯间,生活间等)m2
V—库存量kg
d—单位库房面积可堆放的物料净重kg/m2
K—库房面积利用系数,一般取0.6-0.65
3.4.1原料仓库的设计
原料仓库的容量,单从生产周期的角度考虑,只要有二~三天的贮备量即可
白砂糖一天的消耗5.5t
稳定剂一天的消耗0.2t
果粒一天的消耗5t
其他一天的消耗0.3t
按一星期的储备量计算,共需要11×
7=77t
辅助面积按50m2计算,仓库利用系数取0.6,d取0.5T/m2
F=77/(0.6×
0.5)+50=310m2
实际由于各种辅料包装形状的差异,取250m2
3.4.2包装材料库的设计
盒一天的消耗50000×
0.003kg=0.15t
吸管一天的消耗400000×
0.0025kg=1t
杯一天的消耗200000×
0.003kg=0.6t
片材一天的消耗1.44t
按15天的储备量计算,共需要47.85t
辅助面积按50m2计算,仓库利用系数取0.6,D取1.5T/m2
F=47.85/(0.6×
1.5)+50=105m2
3.4.3成品库的设计
每盒8个,一盒1.0kg,堆高10层,一层20个,则每平方米可存放1.2t
可算得F1=5342m2
辅助面积按50m2计算,仓库设计为堆高带隔层的,8层
F=5342/8+50=718m2
3.5车间布置的基本原则
3.5.1车间生产过程设计
根据乳制品生产工艺要求,需以下建筑物或构筑物。
(1)主生产车间:
酸奶生产线。
(2)原、辅材料库:
存放生产用的辅料及包装材料。
(3)成品仓库:
存放生产成品用。
(4)水处理间:
提供液态乳生产配料用的净化水。
(5)空压机房:
提供某些设备自动化控制所需的压缩空气及生产过程中的需求。
(6)化验室:
原辅材料的检验及车间成品的理化指标和微生物的检测。
(7)更衣室、卫生间:
供车间工人使用。
(8)锅炉房:
提供生产所需要的蒸汽。
(9)配电室:
提供生产用电。
3.5.2车间平面布置的基本原则
本车间在设计过程中,将充分考虑以下几个方面的因素:
(1)以方便生产为前提,符合车间生产程序,避免原料、半成品和成品的交叉运输、污染。
(2)全建筑采用南北朝向,有利于采光和通风。
(3)通盘考虑全厂布置,力求合理、经济,并充分考虑随着产量的增大,增加生产设各和其他配设施的可能性[7]。
第4章物料衡算
物料衡算包括该产品的原辅料和包装材料的计算。
通过物料衡算,可以确定各种下要物料的采购运输和仓库储存量,并对生产过程中所需的设备和劳动力定员的需要量提供计算依据。
计算物料时,必须使原、辅料的质量与经过加工处理后所得成品相损耗量相平衡。
加工过程中投入的辅助料按正值计算,加工过程中的物料损失,以负值计入。
这样,可以逐一算出原料和辅料的消耗定额,绘制出原、辅料耗用表和物料平衡图。
并为下一步设备计算、热量计算、管路设计等提供依据和条件。
还为劳动定员、生产班次、成本核算提供计算依据。
因此,物料衡算在上艺设计中是一项既细致又重要的上作。
本设计按实际生产时间12h计,每天至少加工89t鲜奶,日产100t酸奶。
按实际情况算鲜奶预处理能力10t/h,按10t/h选择巴士杀
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