车间工艺设计

1日处理16.5吨原乳乳品车间工艺设计说明书（福州大学生物科学与工程学院080700137谢艳）摘要：本设计是以日处理量为16.5吨的原乳生产镁D钙营养强化奶的车间工艺为设计任务。在设计过程中，生产方法采用全自动超高温灭菌和利乐包装机包装，并对生产工艺进行了设计，在生产工艺设计的基础上，进行了物料衡算、热量计算，并以此为根据进行设备的选型、配置，对车间劳动人员的计算后进行了车间的平面布置。在完成此设计说明书的基础上，绘制了车间的工艺流程图草图、车间工艺流程图，车间平面布置草图、车间平面布置图。关键词：镁D钙营养强化奶，工厂设计，工艺流程，选型一、总论本次的专业课程设计以日处理量20吨原乳生产镁D钙营养强化奶的乳品车间工艺设计为设计任务。1.1设计依据：1.1.1镁D钙营养强化奶的营养价值及其市场前景在人类众多的动植物食品中，乳占有特殊的地位。因为它不仅是人类出生后在生命的最初阶段赖以生存、发育的惟一食物，含有适合幼儿生长发育所必需的全部营养素，而且也是其他人群平衡膳食中的重要组成部分，具有营养、能量、免疫、调节等诸多功能。而牛奶产品营养价值全面，其中含有的人体所必需的八种氨基酸组成齐全，比例适当，且其他氨基酸含量也很丰富。同时牛奶当中富含乳蛋白和矿物质，其中钙的含量很高，且钙、磷比适当，是人类最理想的补钙来源。除此之外，乳中的脂肪不仅能提供能量，还能够溶解脂溶性维生素，使其在人体当中能够更好的发挥代谢功能。美国专家发现：钙是镁的伴侣，身体缺镁，钙的吸收也会受到影响，缺钙的人同时也缺镁。轻微缺钙镁是不容易被察觉的。镁在人体骨骼和牙齿的形成，能量供应和代谢的过程中发挥着重要的作用在多至300多个酶系中都有镁的存在。人体各器官中都含有镁，镁能防止骨质疏松症和心血管疾病。研究发现，很多心脏病、高血压与缺镁有关。镁钙具有协同作用。镁可以促进钙的吸收，如果集体却没，不论钙摄取多少，都只能形成硬度极低的牙釉质，这种牙组织很容易受到酸的腐蚀。镁还能防止钙沉淀在组织和血管壁中，防止产生肾结石，胆结石。镁缺乏的原因很多，摄取不足，吸收不足、吸收不良、排泄过多、透析失镁等都可以造成镁缺乏。环境污染与土壤贫瘠化可降低镁在膳食供应量中的比重。据资料介绍，镁与VA/VD钙和磷一起服用，效果最佳。VD可促进钙、镁的吸收。遗憾的是，人们对钙有了一定的了解，但对镁并不重视。镁作为为特殊的功能因子，荷兰FRIESLAND公司开发了钙镁健高钙脱脂奶粉，德国BOEHRINGER公司也推出了补镁用的柠檬酸镁，我国市场上仅有安利（中国）日用品有限公司的钙镁复合营养素片。目前国内尚无此类不美的液态奶或者乳饮料产品生产销售。因此，本产品可以补充市场的这一空白，毋庸置疑，将拥有广阔的市场前景。1.1.2设计依据2本次设计是根据设计计划任务书上规定的生产规模（即日处理量为20吨）、产品要求和原料情况，结合建厂条件进行设计。采用的工艺设计为二阶段设计方法，即初步设计→施工图设计，其主要依据是：1）设计计划任务书；2）已批准的文件；3）可靠的设计数据和资料。1.1.3设计原则：1.1.3.1产品方案确定原则：在安排产品方案时，应尽量做到“四个满足”、“五个平衡”。“四个满足”即满足主要产品产量的要求，满足原料综合利用的要求，满足淡季和旺季平衡生产的要求，满足经济效益的要求。“五个平衡”即产量与供应量应平衡，生产季节与劳动力应平衡，生产班次要平衡，设备生产能力要平衡，水、电、汽负荷要平衡。1.1.3.2工艺流程设计原则：在确定生产的工艺流程时，必须注意下列各点：1）根据产品规格要求和部颁标准、行业标准或企业标准或客户的特殊规格标准拟订；2）根据原料性质拟订；3）结合具体条件，应优先采用机械化、连续化作业线；对尚未实现机械化、连续化的品种，其工艺流程应尽可能按流水线排布，使成品或半成品在生产过程中停留的时间最短，以避免半成品的变色、变味、变质；假如是需要进行杀菌的食品，为保证其产品质量，最好采用连续杀菌或高温短时杀菌的工艺；4）对特产或名产不得随意更改生产方法；若需改动时，要经过反复试验，然后报请有关部门批准，方可作为新技术应用到设计中；5）非定型产品，要待技术成熟后，方可应用到设计中，对科研成果，必须经过中试验放大后，才能应用到设计中；对新工艺的采用，需经过有关部门的鉴定后，才能应用到设计中。1.1.3.3料衡算原则：即物料守恒原则，指进入加工系统的物料量必然等于离开加工系统的物料量与总消耗量之和。其理论依据为：质量守恒定律。数据依据为：技术经济定额指标。1.1.3.4设备选型的基本原则1)满足工艺要求，保证产品的质量和产量；2）做到经济上合理，技术上先进；3）所选设备能充分利用原料、能耗少、效率高、体积小、维修方便、劳动强度低，并能一机多用，备品、备件供应方便；4）就符合食品卫生要求，易清洗、装拆，与食品接触的材料要不易腐蚀，不会对食品造成污染；5）设备结构合理，材料性能可适应各种工作条件；6）在温度、压力等方面有合理的控制系统，并尽可能采用自动控制方式。1.1.3.5设备配置的原则：各工序单位时间物料投料量与设备的生产能力相平衡。1.1.3.6动力定员原则：1）以全厂正常生产期所需要的基本工人数为基准；2）以全厂生产高峰时期所需要的骨干工人数为基准；31.1.3.4间布置设计原则：1）要有总体设计的全局观点；2）各工序应按流程顺序以流水线的形式布置；3）设备布置要符合生产操作的要求，并尽可能考虑到进行多品种生产的可能；4）符合工业厂房及食品厂房建筑规范和设计要求；5）考虑生产卫生和劳动保护；6）就注意车间的采光、通风、采暖、降温等设施；7）室外设置的问题；8）进行明确的地域划分和区间隔离；9）严格执行HACCP、ISO14000、GMP的规范；10）车间辅助用房或空间的设计。1.1.4设计特点由于此次的工厂设计的主要目的是使我掌握食品工厂设计基础课程和其他修课程所学的基本理论、基本方法、把分散于各课程及各章节的理论和方法融会贯通起来，进一步巩固和加深所学的理论知识和方法；完成作为工程师的综合性基本训练，为今后独立从事相关的设计工作打下良好的基础。所以此次设计中，首先在经济因素考虑的深度还不是很够，加上查阅的乳品工业手册是早期时出版的，一些信息可有会有点儿落后。同时对于总体的平面设计还不是很熟悉，且涉及的学科也较为广泛，没有组成一个多种相关专业人员参与的团队。所以此次所设计出来工厂若要投入生产，可能还需要综合其他方面的一些因素，以及其他相关专业的人才（如：土建类等）进行进一步的校核，才有可能使设计出来的工厂投入生产。1.2产品方案及生产制度：1.2.1产品方案和生产规模乳品厂的生产规模以每天处理原乳量来表示，通常按计划任务书上的规定设计。本设计的生产规模是日处理20吨原乳，产品为巴氏杀菌乳，包装规格为袋装。1.2.1生产制度由于巴氏杀菌奶为全年性生产产品，故全年生产日为300天，每月生产日25天。由于生产规模不是很大，故只需一班就可以满足生产要求即，班处理量为20吨，每班按8小时计，早上和下午分别各为4小时。其中收奶工段安排如下：每天2次，每次2小时。早上6:00－8:00，下午4:00－6:00，设备运转时间4h/d。每周都有一天的时间进行清洗、修整和维护。若订单数目较多时，可适当进行加班。1.3成品的主要技术规格及质量标准：1.3.1镁D钙营养强化奶的感观指标应符合表1的要求，。（阮征.乳制品安全生产与品质控制[M].北京：化学工业出版社，2005.）表1镁D钙营养强化奶感官指标4项目指标滋味和气味具有牛乳固有的纯香味以及相应添加物应有的滋味和气味，带有轻度的酸味，此外无任何不良滋味和气味，无任何外来异味组织状态均匀的液体，无沉淀，无凝块，无黏稠现象色泽呈均匀一致的乳白色，或微黄色1.3.2理化指标1）净含量单件定量包装商品的净含量负偏差不得超过表2的规定；同批产品的平均净含量不得低于标签上所标明的净含量。表2镁D钙营养强化奶的净含量要求净含量/mL负偏差允许值相对偏差/%绝对偏差/%100—2004.5200—300--9300—5003--500—1000--151000--100001.53）蛋白质、脂肪、非脂乳固体、酸度、杂质度要求满足表3项目指标脂肪％≥3.00蛋白质％≤2.9全乳固体％≥11.20钙（以Ca计））/（mg/ml）45镁（以Mg计）/（mg/ml）25杂质度（mg/kg）≤2酸度/°T≤18.00汞（以Hg计）/（mg/kg）≤0.01蔗糖/（g/100g）≥8食品添加剂按GB2762（1988年增补品种）执行5表3镁D钙营养强化奶的理化指标项目指标硅酸盐（以NaNO3计）/mg*kg-1≤11.0亚硅酸盐（以NaNO3计）/mg*kg-1≤0.24）卫生指标就符合表4要求表4镁d钙营养强化奶卫生指标黄曲霉毒素M1/ug*kg-1≤0.5菌落总数/cfu*mL-1≤3000大肠杆菌/MPN*(100mL)-1≤90到病菌（指肠道致病菌和致病性球菌）不得检出2工艺设计2.1生产方法及工艺流程选择：目前国内外关于镁d钙营养强化奶的生产主要采用无菌包装（250mL、500mL、1000mL）可在室温下保存6个月。由于镁d钙营养强化奶的成品特性使得该品种的液态奶采用利乐包装液态纯牛奶品种多样，各种产品的生产方法与工艺流程，以提高质量、降低成本为目标，应优先采用机械化、连续化的生产作业线，使制品和半成品在生产过程中停留的时间最短，保证卫生及避免半成品的变色、变味、变质。如：杀菌方法应采用高温瞬时法或超高温法。.1.1收乳方式从收奶站到乳品厂的原乳，应采用乳槽车输送，一般小型厂受条件限制通常采用奶桶输送。原乳到厂后经检验合格（牛乳酸度不超过20°T），用泵或真空吸奶的方法经计量、净乳、预热，脱气，冷却至5℃，贮存于贮奶缸中。2.1.2镁d钙营养强化奶生产采用搅拌器将营养素均匀加入后均质。为了提高加入的酸液的活性，采用在加热后再加入，因此要经过两次搅拌后均质，再超高温短时杀菌，140～142℃下杀菌4秒，在无菌室内利乐包包装。2.1.3产品工艺流程的确定维生素按GB14880—94执行其他矿物质按GB13880—94执行6灭菌奶一般生产工艺流程如下：原料乳→称量→收集→净乳→预热→脱气→冷却→贮存→混合→加热→混合→均质→灭菌→包装原料乳验收和预处理：收乳方式已述及，这里不再赘述。混合：就是将各种营养素按比例均匀加入牛奶中，并通过充分搅拌来使营养素在牛乳中的分布均匀，达到品质要求均质：均质系通过均质机的强力机械作用将乳中的脂肪球破碎，使其粒径变小的过程。均质可以有效地防止脂肪上浮并改善灭菌奶风味，促进乳脂肪和乳蛋白质地消化吸收。均质化的最佳条件通常为温度60～65℃，压力14～21MPa。灭菌：采用超高温短时杀菌，140～142℃下杀菌4秒。包装：采用无菌包装机利乐包装机进行包装。表2－1福州地区原料奶的成分规格项目含量水分/%87.5～88全乳固体/%12.1～12.5脂肪/%3.2～3.5非脂乳固体/%8.5比重1.028～1.032酸度/°T＜18细菌总数/万个/mL≤50由于福州地区原料奶的成分规格符合表1－2所列的液态奶的理化指标，所以福州地区灭菌奶的生产工艺流程不必经过标准化工序。因此福州地区灭菌奶的生产工艺流程见图2－2。P1P2P3P4P5P6原料乳(n)→称量→收集→净乳→预热→脱气→冷却(20°~25°，合格品)（60°~65°）（5°左右）P7P8P9P10P11P12P13→贮存→混合→加热→混合→均质→灭菌→包装（55°~60°）（140°超高温灭菌4S）图2－2福州地区镁d钙营养强化奶生产工艺流程2.2物料衡算说明：2.2.1包装材料的主要技术规格及质量标准：7见表2－2。表2－2纸盒尺寸及材料纸盒数据包装纸（卷纸）mL容量说明外形尺寸高×宽×长（mm）包装纸宽度（mm）每卷纸产纸盒数每卷纸质量（kg）2502.5L106.3×41×632144500445000.5L87.7×63×9532235006010001L1