年产3000吨全脂乳粉工厂设计

1、 年产 3000 吨全脂乳粉工厂设计学学 生生 姓姓 名：刘宇航名：刘宇航学学 号：号：20134024310班班 级：级：13 设计 3 班指指 导导 教教 师：师：李玉清 所所 在在 学学 院：院：工程学院 专专 业：业：机械设计制造及其自动化中国大庆2016 年 10 月精选文档2目 录1 1 项目论证项目论证.3 31.1 产品介绍.31.2 国内乳粉行业生产现状 .31.3 项目建议书.32 2 工艺流程工艺流程.4 42.1 乳粉生产工艺流程（设备流程图见附图一）.42.2 操作要点.43 3 物料衡算物料衡算.5 53.1 每小时产量计算.53.2 标准化计算.63.3 工艺工程

2、物料计算.74 4 设备选型设备选型.9 94.1 贮奶罐.94.2 配料罐.94.3 平衡罐.104.4 过滤器.104.5 净乳机.104.6 均质机.104.7 板式换热杀菌器.11精选文档34.8 三效蒸发浓缩器.114.9 喷雾干燥.124.10 筛粉机.124.11 包装机.135 5 总平面及车间布置总平面及车间布置.13135.1 生产车间（车间布置图见附图二）.135.2 车间布置与结构.145.3 总平面布置基本原则（总平面布置图见附图三）.145.4 总平面设计说明.13总总 结结.1515参考文献参考文献: :.1515精选文档41 项目论证1.1 产品介绍乳粉，就是以

3、新颖牛乳为原料，或者以新颖牛乳为主要原料，添加肯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，依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、中学校生乳粉、中老年乳粉、孕妇乳粉、免疫乳粉、降糖乳粉和养分强化乳粉等等，几乎涵盖了全部年龄段和人群。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

4、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 11945 ，北纬 3211 。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，总面积精选文档5218.9 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进展的三驾马车之一，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，制造了全国 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

5、，资金、科技、人才积聚已达到快速进展水平。镇江市属北亚热带季风气候的暖和亚带，四季分明，暖和潮湿，热量丰富，雨量充分，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（24 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水道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

6、优势格外独特。将来 5-10 年，随着镇江港口的扩建和多条国家级交通主动脉的间续建成，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，本土区域自产自销精选文档6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，在制定方案时必需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，但仍旧会随着消费者的需求及天气变化等产生肯定的淡旺季销售差距。综合考虑并且依据销售市场需求，

7、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，故必需严格把握其质量。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。原料乳必需新颖，不能混有特别乳，比重应为 1.0281.032(20)，酸度不超过 20T，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

8、过滤和净化等处理。精选文档7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，达到高度纯洁的目的。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：均质时一般压力把握在 1421Mpa，温度把握在60为宜。二级均质时，第一级压力为 1421Mpa，其次级均质压力为 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，并易于消化吸取。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，具体应用时可依据产品本身特性选择不同的方法。一般接受

9、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，通常接受的杀菌条件为 8085、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 120150，保持 12 秒钟。2.2.3 真空浓缩原料乳经杀菌后，应马上进行真空浓缩。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，浓缩宜接受减压法。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，也有接受片式真空蒸发器的。浓缩结束，浓缩乳应进行过滤，一般接受双联过滤精选文档8器。2.2

10、.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，应依据需要具体选择。先将过滤的空气由鼓风机吸进，通过空气加热器加热至 130160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 1020 微米的乳滴与热空气充分地接触，进行猛烈的热交换和质交换，快速地排解水分，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，准时冷却。最终进行筛粉和包装。2.2.5 出粉、冷却喷雾干燥室内的乳粉要求快速连续地卸出准时冷却，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

11、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。出粉后应马上筛粉和晾粉。使制品准时冷却。喷雾干燥乳粉要求准时冷却至 30以下。目前一般接受流化床出粉冷却装置。2.2.6 称量与包装乳粉冷却后应马上用马口铁罐、玻璃罐或塑料袋进行包装。依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，最好接受 500 克马口铁罐抽真空充氮密封包装，保藏期可达 35 年。假如短期内销售，则多接受聚乙精选文档9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、快速，一般接受容量式或重

12、量式自动称量装罐机。大包装的乳粉一般供应特殊需要者，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/（0.752250）=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32，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(特殊是原

13、料乳的脂肪含量和水分含量)。（2）依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）依据标准化原则，推断是提出还是加入稀奶油才能满足要求。脂肪含量过高：将原料乳离心分别取出肯定的脂肪，再将脱脂乳剩精选文档10下的原料乳中。脂肪含量过低：将原料乳中加入肯定量的稀奶油，使它达到标准化要求。（4）依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：一般要求在分别时把稀奶油含脂率把握在40左右，这样有利于各种乳制品的标准化工作，此外假如稀奶油浓度过高也会影响到乳的分别效果以及机器的寿命，因此以40含脂率为宜。（5）最终依据公式即可求得原料乳所需要提出或是加入稀奶油

14、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精选文档11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别，分别出的脱脂乳要加入原

15、料乳中使它达到标准乳要求，而分别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-RS0)/(RS1-F1)1000=(3.6-O.398.6)/(0.398.92-0.01)1000=82.50kg

16、3.3.6 标准乳成分脂肪含量：F标=(10003.6%+M10.01%)/(1000+M1) =（10003.6%+82.500.01%)/(1000+82.50)=3.3%非脂乳固体：S标=F标/R=3.3%/0.39=8.6%精选文档123.3.7 制(M1)脱脂乳需要分别原料乳(G)设：分别(G kg)原料乳可得到(M1kg)脱脂乳和(M2kg)稀奶油依据脂肪含量守衡可知：GF0=M1F1+M2F2 且G=M1+M2则M2=M1(F0-F1)/(F2-F0)=82.5(3.6-0.01)/(40-3.6)=8.14 kg则需要分别原料乳：G=M1+M2=82.50+8.14=9064k

17、g。3.3.8 一吨原料乳可制得标准乳(G1)去除的稀奶油(G2)一吨原料乳可制得标准乳：1090.64/1082.50=1000/G1,则G1=992.54kg去除的稀奶油：G2=1000一G1=1000-99254=746kg。3.3.9 检验一吨原料乳中含脂肪量：m0=M0F0=100036=36kg一吨原料乳分别后得到标准乳中的脂肪含量：m1=G1F标=99254x 33=3275kg。一吨原料乳脱去稀奶油中的脂肪含量：m2=G2F2=746x 40=298kg。结论：m0m1+m2，计算正确3.3 工艺工程物料计算查阅资料得各流程的损失率为：过滤0.05% 净乳0.05%杀菌0.05

18、% 均质0.1% 精选文档13过筛0.5%水分蒸发率为：浓缩48% 喷雾干燥75%设原料量为 W 吨/时，则W（1-0.05%） （1-0.05%） （1-0.1%） （1-0.05%） （1-48%） （1-75%） （1-0.5%）= 2解得 W= 15.5 吨/时(1) 原料乳的质量为 15.5 吨（2）取过滤的损失率为 0.05%，则经过滤后的质量为 15.5（1-0.05%）=15.492 吨（3）取净乳的损失率为 0.05%，则经净乳后的质量为 15.492（1-0.05%）=15.485 吨（4）取均质的损失率为 0.1%，则经均质后的质量为 15.485（1-0.1%）=15.

19、470 吨（5）取杀菌的损失率为 0.05%，则经杀菌后的质量为 15.470（1-0.05%）=15.462 吨（6）取浓缩的水分蒸发率为 48%，则经浓缩后的质量为 15.462（1-48%）=8.040 吨（7）取喷雾干燥的水分蒸发率为 75%，则经喷雾干燥后的质量为 8.040（1-75%）=2.01 吨（8）取过筛的损失率为 0.5%，则经过筛后的质量为 2.01（1-0.5%）=2 吨精选文档14具体物料衡算流程图如下： 原料乳验收 15.5 吨/时过滤 15.5 吨/时-0.05%净乳 15.492 吨/时-0.05%冷却 15.485 吨/时贮乳 15.485 吨/时均质 15

20、.485 吨/时-0.1%标准化 15.470 吨/时 预热杀菌 15.470 吨/时-0.05%真空浓缩 15.462 吨/时-48%喷雾干燥 8.040 吨/时-75%出粉冷却 2.01 吨/时精选文档15过筛 2.01 吨/时-0.5%包装 2 吨/时成品4 设备选型4.1 贮奶罐依据物料衡算得，若想生产 2t/h 的乳粉, 则原料量为15.5t/h，则按一天 8 小时工作计，则一天贮奶量为 124t/d，经计算需要 119040.3495L/d(密度约为 1.04g/ml)。选用上海瑞派公司的BPC-30 型的贮奶罐 4 个，其主要参数为：项目技术指标设备名称BPC 系列室外储罐厂家介

21、绍上海瑞派机械有限公司设备型号BPC-30罐体总高 (mm)7850罐体外径 (mm)2700进出口径 (mm)51电机功率 (kW)2.2公称容积( L)30000设备重量（kg)3720精选文档164.2 配料罐依据物料衡算得，若想生产 2t/h 的乳粉, 则原料量为15.5t/h，即 14880L/h。选用安达市天宏乳品机械制造有限公司生产的 RZGC05-5000 型配料罐 3 个，其具体参数如下：项目技术指标设备名称配液罐设备型号RZGC05-5000设备容积5000L工作压力：内胆常压工作压力：夹套0.2MPa电机功率2.2kw设备高度4200直径15004.3 平衡罐依据物料衡算

22、得，若想生产 2t/h 的乳粉, 则原料量为15.5t/h，即 14880L/h。选用江阴顶红机械设备有限公司生产的5000L 平衡罐 3 个，其具体参数如下：项目技术指标公称容积(L)5000工作压力0.09Mpa试验压力0.15Mpa搅拌器转速36r/min精选文档17加热面积（m2）13.3物料进出口（DN）404.4 过滤器依据物料衡算得，若需要生产 2t/h 的乳粉, 则原料量为15.5t/h，可以选用郑州玉祥机械设备有限公司的双联过滤器，其主要参数如下：项目技术指标过滤面积（）0.75过滤温度（） 100使用压力 MPa0.2进口管径G2出口管径G2外形尺寸 mm(长宽高)1300

23、 500 13004.5 净乳机依据物料衡算得，若想生产 2t/h 的乳粉, 则原料量为15.5t/h，即 14880L/h。选用江苏巨能机械有限公司的 DHN550 型的净乳机，其主要参数如下：项目技术指标机型DHN550处理量（L/h）15000进口压力（Mpa）0.05出口压力（Mpa）0.1-0.5精选文档18电机功率（kw）22质量（kg）2300外型尺寸（mm）长宽高1950150019604.6 均质机依据物料衡算得，均质量为 15.485t/h。选用上海申鹿 SRH4000型均质机，其具体参数如下：项目技术指标规格型号SRH4000-30柱塞根3额定流量升/小时4000最大工作

24、压力 MPa30连续工作压力 Mpa24电源（KW）40重量（Kg）1800外形尺寸 LWH(m)1.511.54.7 板式换热杀菌器依据物料衡算得，若想生产 2t/h 的乳粉, 则原料量为15.5t/h，即 14880L/h。选用上海宣辰机械设备有限公司 BR0.05 型板式换热器，其具体参数如下：规格BR 0.05单片换热面积 0.05板片尺寸 500 168精选文档19板片厚度 0.8角孔直径 38接管直径 28波纹外形人字形波纹平均板间距3.8可组合换热面积 0.5 5最大允许使用压力 Mpa0.4 2最高允许使用温度一般 120 160 特殊可达 250 传热系数 W/ 2000 6

25、0004.8 三效蒸发浓缩器依据物料衡算得，真空浓缩量为 15.462t/h，经计算浓缩蒸发量为 15.462100048%=7421.76kg/h,选用江苏科威机械有限公司生产的 SJN3-8000 型三效外循环真空蒸发器，其具体参数如下：项目技术指标型号名称SJN3-8000蒸发量 KgH2O/h8800耗气量 Kg/h2200外形尺寸（LWH）m935循环耗水量 T/h40蒸发温度一效8590蒸发温度二效7075精选文档20蒸发温度三效5565真空度一效 Mpa-0.02-0.04真空度二效 Mpa-0.05-0.06真空度三效 Mpa-0.08-0.09浓缩比重1.251.4蒸汽压力

26、Mpa0.050.094.9 喷雾干燥依据物料衡算得，喷雾干燥量为 8.040t/h，则喷雾干燥每小时蒸发的水分为 8.04075%=6.03t/h，即蒸发水重量为 6030kg/h。选用常州市至尊机械设备有限公司生产的 LPG6500 高速离心喷雾干燥机，其具体参数如下：项目技术指标型号LPG6500入口温度140-350 自控出口温度80-90喷雾形式高速离心雾化器（机械传动或无极变频调速可供选择水分蒸发量 kg/h6500雾化器转速 rmp11000-12000雾化盘直径 mm依据工艺要求确定电加热最大功率 kw依据工艺流程、场地条件及用户要求确定干粉回收率%同上精选文档21占地长度、宽

27、度 m同上喷头吊装高度 m同上塔体高度 m同上塔体直径 m6注：水份蒸发量与物料特性，含固量及热风进出口温度有关。用度可依据当地能源选定加热方式，依据物料特性选择收尘，除尘方式。该喷雾干燥设备带有流化床装置。4.10 筛粉机依据物料衡算得，筛粉量为 2.01t/h，选用安达市天宏乳品机械制造有限公司生产的 S49-A-单层式筛粉机 2 台，其具体参数如下：项目技术指标设备名称吊悬式筛粉机厂家介绍安达市天宏乳品机械制造有限公司生产力量1000Kg/h（奶粉）筛网规格20 目电机功率50Kg/台设备特点适用于乳粉及其它粉状物料的筛选,筛细不筛粗，块状及颗粒状的物料适合用振动筛进行分级4.11 包装

28、机依据物料衡算，包装量为 2t/h，最终选用 25kg 每袋大包装。精选文档22选用河南郑州长宏机械有限公司供应的 DZ500-T 台式真空包装机 4台，其具体参数如下： 项目技术指标电源电压220V 50Hz功率900w热封功率（5s)1.2KW真空室最低确定压强1KPa热封条有效尺寸50012mm每室热封条数2真空泵排气量20 m3/h包装速度1-3次/分真空形式及材质不锈钢真空室真空室尺寸（LWH）520520975mm外形尺寸 （LWH）750600530mm外包装尺寸（LWH）750670660mm5 总平面及车间布置5.1 生产车间（车间布置图见附图二）依据全脂乳粉生产的工艺要求，

29、结合实际生产状况，需要以下建筑或构建物。5.1.1 原料仓库（室外贮奶罐）精选文档23 用于新颖牛乳的贮存，共有三个罐，每个罐容积 30000L 。5.1.2 生产车间（1）生产流程车间 依据具体的生产工艺流程可分为前期操作车间，包括：收奶间、预处理间、混料间、化油间等。主车间包括主车间 1（进行均质、净乳、杀菌等工艺流程），主车间 2（进行浓缩、喷雾、筛粉工艺），包装间紧邻主车间 2，以便直接进行成品包装。（2）帮助车间 包括：检验室、水处理间、CIP、原辅料库、包材库、周转箱暂存间、洗箱间等。（3）常温库和冷库 与主要生产车间比邻，是存放加工、包装后的乳产品的区域。应依据冷库设计的要求使用材料和支配布局。（4）公共设施 包括：配电间、更衣室（位于进入各个车间的必经之地，分左右男女更衣室，不同工段的工人可以分别从不同更衣室进入不同的生产车间，避开交叉污染）、办公室、值班室等。5.2 车间布置与结构（1）设计排水沟尽量位于经常排污、排水设备的下面，保证车间排水通畅、每个排污口要安装防鼠网。（2）设备与设备、设备与墙壁之间均要留出适当的空隙，不但可以保证操作便利，而且便于修理和清洗。精选文档24（3）更衣室位于车间入口处，工人先更衣，经洗手、消毒后方能进入车间。为保证产品质量和车间卫生，工人进入车间必需保证工作服