年产20万吨酸乳生产车间设计

1、诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计年产20万吨酸乳生产车间设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名： 日期： 年 月 日年产20万吨酸乳生产车间设计摘 要本设计主要研究几个方面内容：工艺流程确定及论证；厂区车间平面设计；物料衡算；热量衡算及主要设备的选型。根据分析中国酸乳的发展前景，确立设计年产20万吨酸乳车间设计，选取了成熟的工艺以达到高产量、高品质的要求，以国标GB19302-2010为准则控制酸乳的的品质，将本设计酸乳的品质控制为原料乳要求占成品85%，要求成品含2.5%的蛋白质

2、。本设计根据实际设计产量和情况选择了板式热交换器作为冷却、加热和杀菌设备，计算其热量衡算，计算出各阶段的的热量，包括鲜奶冷却段、原料乳标准化段、均质杀菌段和发酵乳冷却段四个阶段，其热量分别算得4862500kJ/h、 4084500 kJ/h、4084500 kJ/h和7215950 kJ/h。最终根据设备的选型、热量衡算、GMP要求绘制出厂房车间CAD布置图。关键词： 酸乳 车间 工艺 设计Design of Annual 20 Tonne Yogurt WorkshopABSTRACT This paper mainly studies about the following contex

3、t ,confirm and test the technological process ,plane design of the factory workshop ,material balance ,heat balance and mainly equipment selection . According to the development prospect Oder Chinese yogurt ,establish a design of a annual 20 tonne yogurt workshop ,choose the mature technology in ord

4、er to reach the high production ,high quality .This paper ,the quality of yogurt requests the raw milk is 85% of the finished product ,the finished product must contain 2.5% protein . This is choose the plate heat exchanger as cooling ,heat and sterilization equipment according to the practical desi

5、gn production and situation ,then count its heat balance and the heat of every step ,including fresh milk cooling stage ,raw milk standardization stage ,homogeneity sterilization and fermented cooling stage ,they are heat are 4862500kJ/h、4084500kJ/h、4084500kJ/h和7215950kJ/h.Finally ,I draw the worksh

6、op CAD arrangement diagram according to the equipment selection ,heat balance and GMP standards.Key word：yogurt；workshop；technology；design目 录摘 要IABSTRACTII1 前言11.1酸乳（yoghurt）11.2酸乳的分类1按成分分类（GB19302- 2010）1按发酵作用的特点分类11.2酸乳的作用21.2.1克服乳糖不耐症21.2.2酸乳可延长寿命21.2.3酸乳使人年轻21.3酸乳的发展与前景22 设计32.1设计方案32.1.1产品方案32.

7、1.2生产车间结构42.1.3产品和产量的确定42.2工艺流程确定42.2.1搅拌型酸乳的工艺流程42.2.2凝固型酸乳的工艺流程52.3工艺论证和说明52.3.1原料乳的要求及检验52.3.2原料乳的净化52.3.3原料乳的标准化62.3.4均质62.3.5杀菌62.3.6接种和发酵72.3.7灌装72.3.8冷藏及出厂73 设备选型73.1选择设备的原则73.2主要设备选型83.2.1奶泵83.2.2奶液分离机83.2.3贮奶仓83.2.4均质机93.2.5换热器93.2.6保温罐93.2.7发酵罐93.2.8真空脱气机93.2.9灌装机103.2.10空气压缩机104 物料衡算104.1

8、原料乳及成品乳的成分要求104.2原料乳标准化计算114.2.1稀奶油及脱脂乳成分的假定114.2.2每吨原料乳应进行脱脂的量（M）124.2.3标准乳的成分124.2.4每吨原料乳可制得标准化乳的量（M1）124.3车间物料衡算134.3.1原料乳的物料衡算134.3.2原辅材料的耗算145 热量衡算及相关设备选型155.1热交换设备类型的确定155.2热量衡算过程的说明155.3原料乳标准化阶段165.4预热杀菌、均质、高温灭菌阶段175.5发酵后混料、均质阶段196 总 结20参考文献21谢 辞22附录231 前言1.1酸乳（yoghurt）酸乳（酸奶），即在添加（或不添加）乳粉（或脱脂

9、乳粉）的乳中（杀菌乳或浓缩乳），由于保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌的作用进行乳酸发酵而制成的凝乳状制品，成品中必须含有大量的、相应的活性微生物1。酸乳可分为凝固型酸乳和搅拌型酸乳两类。酸乳具有其独特的营养价值：酸乳中的蛋白质更易被机体合成细胞时所利用，具有更好的生化可利用性；含有更多的易于吸收的钙质和丰富的维生素；同时，酸乳可减轻“乳糖不耐受症”、调节人体肠道中的微生物菌群平衡、有效降低胆固醇水平以及预防白内障的形成等。1.2酸乳的分类 按成品的组织状态分类搅拌型酸奶（Stirred yoghurt）搅拌型酸乳是指将果酱待辅料与发酵结束后得到的酸奶凝胶体进行搅拌混合均匀，然后装入杯或其他容器内，再

10、经冷却后熟而得到的酸奶制品。凝固型酸奶（Set yoghurt）其发酵过程在包装容器中进行，从而使成品因发酵而保留其凝乳状态。按成分分类（GB19302- 2010）发酵乳（fermented milk）以生牛（羊）乳或乳粉为原料，经杀菌、发酵后制成的pH值降低的产品。酸乳（yoghurt）一生牛（羊）乳或乳粉为原料，经杀菌、接种嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌（德氏乳杆菌保加利亚亚种）发酵制成的产品。风味酸乳（flavored yoghurt）以80%以上生牛（羊）乳或乳粉为原料，添加其他原料，经杀菌、接种嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌（德氏乳杆菌保加利亚亚种）发酵前或后添加或不添加食品添加剂、营养强

11、化剂、果蔬、谷物等制成的产品。按发酵作用的特点分类乳酸发酵（酸性发酵乳）利用乳酸菌进行发酵，分解乳糖产生乳酸，并赋予酸乳独特风味酒精发酵（醇性发酵乳）利用乳酸菌和酵母菌共同发酵，代谢产物既有乳酸又有乙醇，具有显著的乙醇风味，亦称乳酒。1.2酸乳的作用1.2.1克服乳糖不耐症有一部分人群对各种鲜奶中的乳糖酶有过敏症，但是饮用酸乳可以克服此不耐症，因为酸乳中的乳糖酶在发酵中被分解。1.2.2酸乳可延长寿命科学家用小白鼠做实验发现，喂食基础饲料混合酸乳的那组小白鼠寿命明显比只喂食基础饲料的那组的长。 而且发现喂食基础饲料混合酸乳的那组小白鼠感染肺炎等病症的几率也明显减少。1.2.3酸乳使人年轻因为酸

12、乳中富含钙和一定量的维生素（维生素A、维生素B2等），钙有利于牙齿骨骼的生长，而维生素A和维生素B2都有益于眼睛，达到明目的效果，酸乳中还有丰富的氨基酸，这也是有益于人体的，使人活的越来越年轻，还有酸乳能改善消化功能2，防止便秘，抑制有害物质如酚、吲哚及胺类化合物在肠道内产生和积累，因此能防止细胞老化，使人年轻。1.3酸乳的发展与前景饮用酸乳在我国有着悠久的历史，特别是边陲的少数民族最尾青睐酸乳。但酸乳作为现代食品以工业化的模式迅速发展则是从1996年开始的。目前全国大中城市中酸乳消费量增长明显，消费者饮用酸乳的习惯在逐步得到强化，各乳品企业都把发展酸乳作为自己企业新的利润增长点。虽然消费者对

13、酸奶的认识程度逐渐在加深，但目前的主要消费人群依然是儿童、青少年、女士以及病患者为主，随着消费水平的提高、消费习惯的改变、国家的倡导、企业的宣传，消费群体会每年大幅度扩大。19972001年，中国酸乳产量从7万吨增长到27.55万吨，增长了2.94倍。城镇居民的人均酸乳消费从0.19千克增长到0.57千克，增长了2.03倍。过去10年来，虽然国内乳制品市场风云变化，几经展转，但仍然保持较快的发展速度。根据BOABC估算，2010年，中国酸乳产量达到400万吨，较2001年增长13.52倍，城镇居民人均酸乳消费达到3.15千克，较2001年增长了4.50倍。目前中国农村酸乳市场几乎是空白，城镇居

14、民的消费水平也显著落后于发达国家市场，不仅如此，中国的酸乳产品虽然大大突破原来的单一形式，但真正意义上的附加值较高的酸乳产品比例还很小，中国酸乳市场具有巨大的发展空间。过去的15年，中国酸乳生产整体呈现快速增长态势，由1997年的70千吨快速增长到2011年的2679千吨，产量增长了37.27倍，年均增长率达到32.57%。 从2011年的情况来看，就大区而言，华北和华东是中国主要的酸乳生产地区，合计产量占全国总产量的74.7%，其次是东北，其产量大致占全国的11.5%，西北、西南和中南地区分别占全国的6.0%、4.7%和3.2%。就省区而言，2011年，内蒙古是中国最大的酸奶产区，其产量占全

15、国的26.5%，其次是上海、江苏和山东，分别占全国的13.1%、12.3%和9.2%。其他重要的酸奶生产省区包括河北、陕西、黑龙江和四川。中国居民的酸乳消费有很大的差异，总体来说，农村居民的消费显著低于城镇，农村市场的酸乳容量大致仅占全国的1/10，人均消费水平不到城镇居民的1/8。2011年，全国城镇居民人均酸乳消费量为3.67千克，农村居民酸乳人均消费量不足0.5千克。酸乳是中国盈利率最高的液体乳类，目前整个行业平均毛利率达到3550%，渠道费用大约2030%，净利润率高达1015%，虽然盈利水平因企业不同以及产品档次的不同有较大的差异。一般来说，基础性的酸乳产品，袋装原味酸乳，毛利率也有

16、35%，高端酸乳毛利率高达50%以上 2012年中国酸乳产品市场研究报告。2 设计2.1设计方案2.1.1产品方案根据各种配套设备的生产能力及综合未来酸乳市场的发展，本设计为年产酸乳20万吨，其中搅拌型酸乳年产量为15.5万吨，凝固型酸乳为4.5万吨，因为搅拌型酸乳适合长途运输，可销售到其他城市，而凝固型酸乳并不适合长途运输，所以设计搅拌型酸乳产量大于凝固型酸乳。全年生产方案及规划见表2.1。表2.1 酸乳的品种及产量设计表（单位：t） 每年按10个月计算，每个月按30天计算名称年产量月产量日产量搅拌型酸乳15500015500516凝固型酸乳4500045001502.1.2生产车间结构根据

17、酸乳生产工艺要求，需以下建筑物或构筑物：主生产车间、原、辅材料库、水处理间、冷库、空压机房、化验室、更衣室、内外包装仓库。2.1.3产品和产量的确定 根据从优化工艺迎合未来市场需求以及合理探究酸乳厂车间配置上来看，本设计选择年产量为20万吨酸乳的生产规模，产品的产量及包装设计情况见表2.2，其中一年按10个月计算，每月按30天计算。表2.2 酸乳的产量及包装设计表名称规格产量包装方式凝固型酸乳350g/瓶；32瓶/框35000吨塑料瓶包装200g/瓶；32瓶/框20000吨塑料瓶包装搅拌型酸乳250g/包；24包/箱80000吨小房型纸盒包装500g/包；12包/箱65000吨小房型纸盒包装2

18、.2工艺流程确定2.2.1搅拌型酸乳的工艺流程由于搅拌型酸乳的生产工艺已经非常成熟，加上由于本设计产量较大，不需改动其成熟的生产工艺，本设计的生产工艺流程如图2.1简略所示3。图2.1 搅拌型酸乳生产工艺流程简略图2.2.2凝固型酸乳的工艺流程凝固型酸乳生产工艺亦非常成熟，加上由于本设计产量较大，不需要改动其成熟的生产工艺，本设计的生产工艺流程如图2.2简略所示。图2.2 凝固型酸乳生产工艺流程简略图2.3工艺论证和说明2.3.1原料乳的要求及检验制造高品质的酸乳，必须选用同样高品质的原料乳，而且必须经过严格的验收，验收时必须根据国标GB19301-2010对原料乳进行各方面的测试（包括嗅觉、

19、味觉、外观、尘埃、温度、酒精、酸度、比重、脂肪含量、蛋白质含量、全乳固体含量、菌落总数等）。表2.3 原料乳检验要求表项目限量依据备注菌落总数2106 CFU/g(mL)4GB19301-2010铅含量0.05mg/kg5GB2762-2012以Pb计汞含量0.01mg/kgGB2762-2012以Hg计砷含量0.1mg/kgGB2762-2012以As计铬含量0.3mg/kgGB2762-2012以Cr计亚硝酸盐0.4mg/kgGB2762-2012以NaNO2计黄曲霉毒素0.5g/kg6GB2761-20112.3.2原料乳的净化牛乳中常含有杂质，因此须进行净化，目前大多采用离心和过滤净化

20、，在去除杂质的同时减少微生物的数量。一般采用离心乳机进行净化，离心净乳就是利用牛乳在分离钵内受强大的离心力，将大量的机械杂质留在分离钵内壁上，最后使得牛乳被净化。原料乳的净化包含：粗滤、奶油分离、净乳三大步骤，大型乳品厂也采用三用分离机（奶油分离、净乳、标准化）来净乳，三用机应设在粗滤之后，冷却之前。2.3.3原料乳的标准化由于本设计产量比较大，所以会大量地向周边收购原料乳，而不同地域、不同的奶牛品种、不同的季节、不同的饲养管理都会导致原料乳各项指标不一样，为了使我们出厂成品的品质高且一致，我们需要对原料乳进行标准化，使其符合我们的标准。例如，含脂较低时，我们需要向其加入稀奶油去提高其脂肪的含

21、量，而相反含脂量高，我们要向其加入脱脂乳降低其含脂量。2.3.4均质原料乳在标准化之后还要进行均质，均质的目的是为了防止脂肪上浮和仕原料充分混合。一般乳制品工厂都会采用均质机。均质机的原理是牛奶在高压下被送入外环和芯子之间的间隙，在此间隙中，高静压能被转化成动能，这样，牛奶在狭窄的、环形的间隙中获得非常高的速度（200300m/s），在高开间隙时，牛奶以高速冲击均质环的内侧，并被迫改变方向。均质效果与温度有关，均质前牛乳必须先行预热60左右。2.3.5杀菌微生物无处不在，原料乳中含有大量的微生物，它们的来源包括牛体、空气、挤乳器具、工作人员等。一般的热处理杀菌方法有以下几种：（1） 预巴氏杀菌

22、（6069、15s20s）（2） 低温巴氏杀菌（63，30min）（3） 高温巴氏杀菌（7075，20min）（4） 超巴氏杀菌（125138，2s4s）（5） 超高温杀菌（135140，2s4s）（6） 装瓶保温灭菌（115120，20min30min）加热杀菌会对牛乳产生一定的影响，包括形成薄膜、褐变、甚至会有蒸煮味。综合上述杀菌方法的优缺点，为了尽量减少杀菌给牛乳品质带来的影响，我们选用高温巴氏杀菌，但是使病原菌完全死灭的效率只达到85%99%，对耐热嗜热细菌及孢子等不易杀死。尤其是牛乳中德细菌数超多时杀菌后的残存菌也很多，因此，本设计是控制在95/5min的杀菌方式。2.3.6接种和发

23、酵对杀菌后的牛乳先进行冷却，冷却至42。对已经冷却的酸乳用定量泵将发酵剂注入。接种量为3%7，接种采用“球杆比”为100:1的混合菌种，因为结果表明更加有利于酸乳的风味形成，酸乳后酸化弱，更耐存放，货架期更长8。发酵温度选取42恒温发酵9，控制发酵终点为酸度达到79T，搅拌型酸乳一般发酵时间控制在4小时左右，发酵完要进行3分钟左右的搅拌；而凝固型酸乳控制在34小时，酸度在65T的时候进入冷库进行后发酵。2.3.7灌装灌装的目的主要是便于分送销售、便于消费者饮用，此外还能防止污染，保持杀菌乳的良好滋味和气味，防止吸收外界异味，减少成分的损失。搅拌型酸乳全部为小房型纸包包装进行无菌灌装，灌装的温度

24、在2025。现在市场上流通的保质期较长的酸乳主要是利乐包和小房型包装。而我们选用小房型包装，它是将一个个已经制造好的但没有封底的纸筒放在灌装机上，通过气吸将纸筒打开，热合封底，然后进入无菌小室，在此向纸盒内喷入过氧化氢进行杀菌并加热使其蒸发，随后注入杀菌奶，热封口并送出无菌小室。2.3.8冷藏及出厂搅拌型酸乳可马上出厂，酸乳产品在38冷藏条件下一般要求有2530d的货架期10。特别是运输到其他城市售卖的酸乳，但是一定要保证在整个运输过程中必须使用冷藏车，货物到达销售点要进行冷藏的冷链操作办法。而凝固型酸乳进入冷库后必须保存二十四小时后才能出厂，保证产品有充足的后发酵时间，而且在出厂运输时要避免

25、大得振动，以保证产品品质。3 设备选型3.1选择设备的原则设备选型需要根据生产工艺要求和市场供应情况，按照技术上先进、经济上合理，生产上适用的原则，以及可行性、维修性、操作性和能源供应等要求，进行调查分析比较，以确定设备选型。本设计为搅拌型酸乳和凝固型酸乳各两条生产线，分别对应不同的灌装包装，由于两条生产线的产量接近并为了提后能进行调整，两条生产线的设备型号、工作量一样。3.2主要设备选型根据以上设备选型的原则，本设计设备的选型将涉及到几类设备：贮存设备、流体输送设备，净乳设备，均质设备，加热杀菌设备，发酵设备，灌装设备等。现在简要说明一下部分主要设备。3.2.1奶泵每天的原料乳的收购量约为6

26、00吨左右，按12小时的收奶时间算，流量为50t/h，一共需要8台离心泵、两台容积式凸轮泵，下面简要说明： 1.用离心泵将原料乳泵入奶槽，流量为50t/h，数量1台，选型如IS80-65-125；2.用离心泵将冷却后的牛奶泵到贮奶罐，流量为50t/h，数量1台，选型如IS80-65-125；3.用离心泵将已经标准化的原料乳泵到换热器中，流量为50t/h，数量为4台，选型如IS80-65-125；4.用离心泵将接种好的凝固型酸乳泵到塑瓶灌装机中，产率约为10t/h，选用流量为12.5t的离心泵，数量为2台，选型如IS50-32-125。搅拌型酸乳发酵后乳液酸度、粘度均升高，不能选用离心泵，故选用

27、容积式凸轮泵，一共需要4台，下面简要说明：1.用容积式凸轮泵将发酵罐中的搅拌型酸乳泵到灌装机，根据设计产量选52t/h，数量2台，选型如TR-2-173；2.用容积式凸轮泵将二次均质后的乳液泵到板式换热器，52t/h，数量2台，如型号TR-2-173；3.2.2奶液分离机奶液分离机是用于原料乳的标准化，我们选用三用分离机，它的作用包括奶油分离、净乳和标准化。要求流量为50t/h。选型如LZQ-N 115，需要4台；3.2.3贮奶仓根据工艺要求，我们选用的贮奶仓容量要求为120t/个，数量为6个，型号如CHCG-120型。3.2.4均质机均质机是用于粘度低于0.2Pa.s，温度低于80的液体物料

28、（液-液相或液-固相）的均质/乳化的一种设备，奶制品加工使用均质机使牛奶中的脂肪破碎的更加细小，从而使整个产品体系更加稳定，牛奶会看起来更加洁白。我们的均质机要求工作能力约为100t/h，数量1台，如型号KL-GJJ。 3.2.5换热器板式换热器具有传热效率高、结构紧凑等优点，使得使热量得到充分的利用，而且板与板之间的空隙小，产品以高速薄层通过，受热时间短，不致于有过热现象产生，对热敏性物品（如牛奶）的预热和杀菌尤为适合。所以我们选用的是板式换热器。a 原料乳冷却、标准化、发酵后混料阶段和冷却阶段各用60t/h的换热器，型号如BT1-UHT-60；b 预热杀菌、均质和高温灭菌三个阶段，根据C、

29、D两段总换热面积选择了换热器，型号如BT1-UHT-30。3.2.6保温罐保温罐具有节能、消声、耐腐、生产能力强、清洗方便等优点，特别适用于水液的巴士消毒灭菌和保温。根据工艺我们要求保温罐的工作能力15t/h，数量4个，型号如RZGC09型盘管式。3.2.7发酵罐乳制品的发酵过程是一个无菌，无污染的过程，发酵罐采用了无菌系统，避免和防止了空气中微生物的污染，大大延长了产品的保质期和产品的纯正，罐体上特别设计安装了无菌呼吸系统和无菌正压发酵系统。根据工艺要求我们选用2个大型发酵罐。 3.2.8真空脱气机真空脱气机利用真空抽吸作用排除料液中所含不凝气体的装置，是一系列乳制品、果汁等物料作业线上必不

30、可少的设备。我们要求其工作能力15t/h，数量4台，型号如KLZT-15。3.2.9灌装机需要两种不同的灌装机，第一种为塑料瓶灌装机，选用GFB-12L，生产能力70瓶/min，数量6台；第二种是小房型包装灌装机，选用的是美国国际纸业公司提供的，生产能力为8t/h，数量6台3.2.10空气压缩机空气压缩机选JF-150A型，工作能力为19.8m/min，数量1台4 物料衡算工艺设计中，物料衡算是在工艺流程确定后进行的，目的是根据原料和产品的定量转换关系，计算原料的消耗量，各种中间产品、产品、副产品的产量，生产过程中的各种物料的消耗量及其组成，进而为热量衡算、其他工艺计算及设备计算打基础。物料衡

31、算是以质量守恒定律为基础对物料平衡进行计算。物料平衡是指“在单位时间内进入系统（体系）的全部物料质量必定等于离开该系统的全部物料质量再加上损失掉和积累起来的物料质量”。物料衡算通式： （4.1）式中：4.1原料乳及成品乳的成分要求表4.1 原料乳及成品乳的成分要求及假定值脂肪非脂乳固体蛋白质糖原料乳2.83.17.88.22.73.0原料乳假设值3.18.23.0酸乳（国标要求）2.56.52.37.0酸乳（本设计要求）2.76.92.57由于原料乳由于各种原因（产地、奶牛品种等）导致各种成分含量不一致，现合理假定原料乳的一种情况，其脂肪含量3.1%，非脂乳固体含量8.2%，蛋白质含量3.0%

32、，加糖量为7%11。本设计酸乳经设计好的生产工艺加糖盒稳定剂发酵制成的，发酵后的酸乳应达到我国的国家标准，成分要求参照GB19302-2010,原料乳的标准化即是以此为基础的7。以国家标准为基础，并参照市场各种酸乳产品的成分，本设计将最终的酸乳产品成分定为：2.5%蛋白质，6.9%非脂乳固体和2.7%脂肪。根据此成分要求进行物料衡算。4.2原料乳标准化计算原料乳 （4.2）标准化乳的 （4.3）分析原料乳和标准化乳的脂肪和非脂乳固体的比值可得：由于R0R，原料乳中的脂肪含量比较低，需要向原料乳中添加稀奶油。本设计将采用的办法是原料乳经分离机分离成稀奶油和脱脂乳之后，再按生产需要将稀奶油按比例配

33、与脱脂乳混合，制成符合要求的标准化乳。4.2.1稀奶油及脱脂乳成分的假定根据实际情况合理假定：脱脂乳中脂肪的含量F2=0.2%、稀奶油中脂肪的含量F1=40%假定原料乳与稀奶油和脱脂乳中，非脂乳固体和无脂乳之比不变，即有公式： （4.4）计算稀奶油中非脂乳固体的含量 （4.5）根据式子 （4.6）计算得每吨原料乳中应加入稀奶油的量K40=2.794kg。根据公式 （4.7）可算出得到2.794kg稀奶油的同时得到的脱脂乳的量（K0.2）代入公式 （4.8）计算出脱脂乳K0.2=35.548kg。4.2.2每吨原料乳应进行脱脂的量（M）根据公式M=K40+K0.2 （4.9）M=2.794+35

34、.548=38.342kg，计算出每吨原料乳进行标准应进行脱脂的原料乳的量是38.342kg。所以每1038.342kg原料乳可制得标准化乳1002.794kg和35.548kg的脱脂乳。4.2.3标准乳的成分 （4.10） （4.11）4.2.4每吨原料乳可制得标准化乳的量（M1） （4.12）每吨原料乳用于分离稀奶油的量 （4.13）从而制得稀奶油的量 （4.14）脱脂乳的量 （4.15）4.3车间物料衡算4.3.1原料乳的物料衡算本设计要求日产666t酸乳，按占鲜奶85%而计算出需原料乳。考虑到各工序的物料损耗，所以每日原料处理量大于566t。先假定1吨原料乳：1. 根据上面计算可知：1

35、吨原料乳经分离、标准化后得到的稀奶油的量M2为2.691kg，脱脂乳的量M4为34.235kg；标准化乳的量M1为965.765kg。2. 原料乳经过粗滤、脱气、净化及标准化等工序后，物料损耗假定为0.5%，得到标准化的原料乳 （4.16）3. 预热、均质、杀菌等阶段的物料损耗假定为0.2%，得到标准化的原料乳 （4.17）4. 假定发酵损耗按0.1%计算，得到标准化的原料乳 （4.18）5. 假定灌装按0.2%计算，得到标准化的原料乳 （4.19）6. 酸乳成品率对于原料乳，酸乳的成品率为 （4.20）对于标准化乳，酸乳的成品率为 （4.21）7. 包装1.按设计要求凝固型酸乳日产150t，

36、有两个规格的瓶装。350g瓶装的95t，200g瓶装的65t。350g/瓶规格：日产瓶，按每框32瓶计算，则每日生产框；200g/瓶规格：日产瓶，按每框32瓶计算，则每日生产框。2.按设计要求搅拌型酸乳日产516t，有两个规格的包装。500g包装的232t，250g包装的284t。500g/包规格：日产包，按每箱12包计算，则每日生产箱；250g/包规格：日产包，按每箱24包计算，则每日生产箱。4.3.2原辅材料的耗算4.3.2.1小房型搅拌型生产线小房型生产线所用原辅材料耗算如4.2所示11。图4.2 小房型生产线所用原辅材料耗算表名称单位单位产品的消耗年耗量备注原料乳kg/t850kg12

37、3250t白砂糖kg/t70kg10150t稳定剂kg/t5kg725t纸包250g包/t4080包32640万包损耗2%计算500g包/t2040包13260万包纸箱250g箱/t173个1360万个损耗2%计算500g箱/t173个1105万个4.3.2.2塑瓶搅拌型生产线塑料瓶生产线所用原辅材料耗算如表4.3所示。表4.3 塑料瓶生产线所用原辅材料耗算表名称单位单位产品的消耗年耗量备注原料乳kg/t850kg46750t白砂糖kg/t70kg3850t稳定剂kg/t5kg275t塑料瓶200g瓶/t5100瓶10200万瓶损耗2%计算350g瓶/t2914瓶10200万瓶塑料框200g箱

38、/t162个325万个损耗2%计算500g箱/t93个325万个5 热量衡算及相关设备选型5.1热交换设备类型的确定 热量衡算是建立过程数学模型的一个重要手段，是化工计算的重要组成部分。当物料经过物料或者化学变化的时候，如果其动能、位能或其对外界做的功，对于总能量的变化影响甚小可以忽略时，能量守恒定律就可以简化为热量衡算。本设计符合上述条件，所以在下面进行的热量守恒定律简化成热量衡算。在整个设计生产过程中，涉及到热交换器的有：原料乳净化后的冷却、原料乳的标准化、均质前的预热、均质后的冷却、杀菌、发酵后的冷却。这些生产步骤都用到热交换器，而且预热、杀菌等步骤的升温和各个冷却步骤的热量能在热交换器

39、中相互利用，这样的热交换器有利于热量循环利用，从而达到节能效果,增加厂房的经济效益。由于板式热交换器具有体积小，重量小，热交换效率很高等优点，本设计选用板式热交换器。5.2热量衡算过程的说明 在本设计中，通过热交换器进行热交换的两种介质都是采用逆流传热的方式。已知：a牛奶流量 kg/h（M）按设计要求，每天需要处理原料乳为t，设计每天生产2班，每班换热器实际工作9小时，则原料乳流量为。取原料乳的流量为35000kg/h计算。b牛奶比热容 kJ/kgk（C）牛奶的比热容随温度变化不大，设计取3.89kJ/kgk。c总传热系数 kJ/kh（K）板式换热器的总传热系数一般为50008000kJ/kh

40、，这里取8000kJ/kh。根据以上已知条件，求出以下数值：1.牛奶的入口、出口温差 （T）假定原料乳在1小时内从30冷却到5，冷却介质用1冰水，热交换后升温至9，每天分上午、下午、晚上三次收奶的时间为各为4小时，则计算出每格小时的收奶量为.取流量为50t/h。根据换热器两端（热端：牛奶入口，冷端：冷水入口）的温度，按照公式计算出 （5.1）2.根据热量衡算公式 （5.2）可求出换热器所需面积 （5.3）根据计算分析所得选取BR1-UHT-65型换热器，规格为总换热面积65，选用2流道，15流程。3.温差修正： （5.4）， （5.5），查得“温差修正系数”为F1=0.93，所以 （5.6），

41、所以所选的换热器合适。4. （5.7）冰水流量 （5.8）kg/h=147.53m/h。5.3原料乳标准化阶段 假定在原料乳标准化阶段时，原料乳从5温度升高到35，热水的温度从70降低到301. （5.9）2. （5.10）3.根据换热面积选用BR1-UHT-20型换热器，规格为总换热面积20，选用1流道，5流程。4.温差修正： （5.11） （5.12）， （5.13）查得“温差修正系数”为，Ft=0.97，所以实际的换热面积为 （5.14），所选BR1-UHT-20型换热器合适。5. （5.15）流量 （5.16）5.4预热杀菌、均质、高温灭菌阶段根据分析本工段（预热杀菌、均质、高温灭菌）

42、采用四段组合的换热器。A、B段在生产酸乳中不适用，只作为更换生产线。C段：均质后的原料乳温度从65升到95，通过弯管进入盘管式保温器里进行保温300s，过热水温度从105降低到80。D段：保温后的原料乳冷却到42，进入发酵罐发酵；标准化的原料乳经初步预热温度从5升到65。1.C段换热器的热量衡算（1） （5.17）（2） （5.18）（3）根据换热面积可选用BR1-UHT-60型换热器，总换热面积60，选用2流道，6流程。（4）温差修正： （5.19）， （5.20），查得“温差修正系数表”为Ft=0.97，所以 （5.21），所选BR1-UHT-60型换热器合适。（5） （5.22）C段热水流量 （5.23）2.D段换热器热量衡算（1） （5.24）（2） （5.25）（3）根据换热面积可选用BR1-UHT-30型换热器，总换热面积