日产10吨奶粉浓缩设备设计

1/8日产10吨奶粉浓缩设备设计前言奶粉是将牛奶除去水分后制成的粉末，它适宜保存。根据意大利马可·波罗在游记中的记述，中国元朝的蒙古骑兵曾携带过一种奶粉食品，是蒙古大将慧元对它进行了巧妙的干燥处理，做成了便于携带的粉末状奶粉，作为军需物质。中国是发明奶粉最早的国家，慧元是世界上最早的奶粉品牌！这也是目前世界上公认的人类最早使用奶粉的文字记录！制作方法历程：有的设计是使用真空蒸发罐，先将牛奶浓缩成饼状，然后再干燥制粉；有的设计则是将经过初步浓缩后的牛奶摊在加热的滚筒上，剥下烙成的薄奶膜再制粉；最好的奶粉制作方法是美国人帕西于1877年发明的喷雾法。这种方法是先将牛奶真空浓缩至原体积的1/4，成为浓缩乳，然后以雾状喷到有热空气的干燥室里，脱水后制成粉，再快速冷却过筛，即可包装为成品；婴儿奶粉的配方和工艺最讲究，添加乳糖、DHA、核苷酸(或RNA)等有效成分，考虑尽量接近母乳的成分。奶粉中的5大营养成份的功效（1）蛋白质：供给机体营养。（2）脂肪：供给机体营养及能量，提供牛奶浓香。（3）糖类：牛奶中含有乳糖，乳糖对于幼儿发育非常重要，它能促进人体肠道内有益菌的成长，仰制肠内异常发酵，有利肠道健康。（4）矿物质：矿物质又称无机盐，是人体构成不可缺少的物质，包含钙、铁、磷、锌、铜、锰、钼等，特别是含钙丰富，且钙磷比例合理，吸收率高。（5）维生素：牛奶中含有已知的所有维生素，其作用：维生素A促进正常生长与繁殖维持上皮组织与视力；维生素B参与体内糖及能量代谢；维生素C抗坏血病；维生素D能调节各代谢骨骼组织中的造骨细胞的钙化能力；维生素E抗氧化衰老。Ⅰ、乳粉简介1乳粉概念它是以新鲜牛乳为原料，或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，除去其中几乎全部水分而制成的粉末状乳制品。2、乳粉的发展现状和发展趋势（1）乳制品的现状和发展2/8乳品的生产和销售取得了较好的业绩，并且液体乳生产大幅度增长，整个行业经济效益明显提高。乳制品生产技术和设备更新加快。主要包括砖型纸盒包装超高温灭菌奶生产线、塑料袋奶生产线、屋型纸盒包装杀菌奶灌装设备等，使我国乳品行业技术、设备陈旧的状况得到有效改变。乳制品市场竞争激烈。我国乳品行业尚属于幼稚型行业，其规模、技术、产品质量方面同发达国家存在较大差距。而人世以后，许多外国的乳品品牌打人中国市场，如达能、帕玛拉特、雀巢等，给国内乳品企业造成很大冲击。另外，国内各品牌也将进行着面对面的竞争与交锋。（2）乳制品生产存在的主要问题原料奶、乳制品质量参差不齐。我国目前80％是手工挤奶，且日益增多的个体户不注意奶牛疫病防治，原奶细菌超标、抗生素含量过高等问题突出，严重制约着乳制品质量的提高。即使在原料奶主产区采用机械挤奶设备，但仍然存在管理水平低、设备不能及时保洁等问题。我国原料奶生产卫生条件差、细菌数量偏高、杂质较多。国家颁布的质量卫生标准大多数是十几年前制定的，且分别隶属于不同部门，涉及指标少，检测方法落后，远远落后于当前食品安全的要求。产品结构不够合理，乳品品种少。目前，我国乳品虽已有较快发展，但与国外相比，在风味、品质、品种上差距比较大，据统计，发达国家2001酸乳上市的新品种有900多种，欧洲开发的乳制品品种占世界乳制品新品种的72％。而我国品种少，乳品产量中奶粉产量占70％，奶油的产量很小。液体奶消费仅局限于大中城市．产量也很小，在液体奶品中，巴氏杀菌奶约占53．1％，保鲜奶约占29．9％，酸奶约占17％。而干酪这样的产品在国外都属大宗产品，在国内基本没有生产，尤其是深加工、高科技和高附加值的产品更少，不能满足市场需求。（3）产业发展更加科学化。从目前看，乳制品行业恢复正常发展，并不仅仅是在生产、销售等指标数量上的增长，更重要的是在发展质量上有了进一步的提升。从奶牛饲养环节看，规模化、标准化的牧场建设加快推进，乳制品企业纷纷加大了奶源基地建设力度，拉动了乳制品行业的投资增长。一些牧场进一步加3/8大奶牛饲养和机械化轿奶的科技投入，在进一步提高生产效率的同时，更好地从源头上进行质量监管，提升原料奶质量；在生产环节，加快了以提升产品质量安全为中心的产品创新步伐，进一步调整产品结构，积极根据市场需求，研发具有自身特色的差异化产品，通过差异化竞争提升产品的市场竞争力，进一步提升市场份额；在营销渠道建设方面，随着消费者信心的进一步恢复，以及乳制品企业自身发展动力的进一步增强，乳制品企业也积极拓展市场布局和渠道建设，通过创新营销方式，努力提升市场份额，进一步促进了行业整体经济效益的好转。3乳粉生产工艺流程原料乳验收→净乳→标准化（分离脂肪）→（脱脂乳）冷藏→杀菌浓缩→喷雾干燥→筛粉晾粉或经过流化床→包装4.乳粉的操作要点（1）原料乳的验收及预处理：制造优质的饮用乳及乳制品，必须选用优质的原料，尤其是供加工饮用乳、酸牛乳、干酪、炼乳的原料乳必须是优质的。作为原料乳的生鲜牛乳国家标准从感官、理化及微生物指标方面已有了明确的规定。验收原料乳时除根据标准进行感观指标的检验外，还要进行理化性质、微生物方面的检查。（2）配料：乳粉生产过程中，除了少数几个品种（如全脂乳粉、脱脂乳粉）外,都要经过配料工序，其配料比例按产品要求。（3）均质均质时的压力一般控制在14-21MPa,温度控制在60℃为宜。二级均质时,第一级均质压力为14-21Mpa,第二级均质压力为3.5MPa左右。(4)杀菌不同的产品可根据本身的特性选择合适的杀菌方法。目前最常见的是采用高温短时灭菌法。(5)真空浓缩牛乳经杀菌后立即泵入真空蒸发器进行减压（真空）浓缩，除去乳中大部分水分（65%），然后进入干燥塔中进行喷雾干燥,以利于产品质量和降低成本。1.真空浓缩条件4/8一般真空度为21-80kPa，温度为50-60℃。单效蒸发时间为40min，多效是连续进行的影响浓缩的因素①加热器总加热面积。加热面积越大,乳受热面积就越大，在相同时间内乳所接受的热量亦越大,浓缩速度就越快。②蒸汽的温度与物料间的温差。温差越大,蒸发速度越快。③乳的翻动速度乳翻动速度越大,乳的对流越好,加热器传给乳的热量也越多,乳既受热均匀又不易发生焦管现象。另外,由于乳翻动速度大,在加热器表面不易形成液膜,而液膜能阻碍乳的热交换。④乳的浓度与粘度随着浓缩的进行,浓度提高,比重增加,乳逐渐变得粘稠,流动性变差。(6)干燥浓缩乳中仍然含有较多的水分,必须经干燥（即浓奶经过雾化后再与热空气水分交换）后才能得到乳粉.(7)出粉、冷却、称量和包Ⅱ浓缩一、浓缩的概念：浓缩是从溶液中除去部分溶剂的单元操作，是溶质和溶剂均匀混合液的部分分离过程。浓缩过程中，水分在物料内部借对流扩散作用从液相内部达液相表面而后除去，最低水分含量约为30%（质量），一般为稳定状态的过程。浓缩方法从原理上说分为：平衡浓缩和非平衡浓缩两种物理方法。（1）平衡浓缩是利用两相在分配上的某种差异而获得溶质和溶剂分离的方法，如蒸发浓缩和冷冻浓缩即属此法。其中蒸发是利用溶剂和溶质挥发度的差异，从而获得一个有利的汽液平衡条件，达到分离的目的，在实践上是利用加入热能使部分溶剂汽化，并将此汽化水分从余下的被浓缩溶液中分离出去，这种方法目前仍然是食品工业最广泛应用的一种浓缩方法。冷冻浓缩是利用有利的液固平衡条件，冷冻浓5/8缩时，部分水分因放热而结冰，而后用机械方法将浓缩液与冰晶分离。蒸发和冷冻浓缩，两相都是直接接触的，故称平衡浓缩。（2）非平衡浓缩，是利用半透膜来分离溶质和溶剂的过程，两相用膜隔开，因此分离不是两相的直接接触，故称非平衡浓缩。利用半透膜的方法不仅可以分离溶质和溶剂，而且也可以分离各种不同大小的溶质，因此，统称为膜分离。二、浓缩的目的：1.除去食品中大量水分，减少包装，贮藏和运输费用。例如，100T含5%固形物的番茄榨出汁浓缩至含固形物28%的番茄酱，重量减至18吨，体积缩小与此相同。这样可大大降低包装，贮藏和运输费用。2.提高制品浓度，增加制品的保藏性。用浓缩方法提高制品的糖分或盐分可使水分的活度降低，使制品达到微生物学上安全的程度，延长制品的有效保藏期。3.浓缩经常用作干燥或更安全的脱水的预处理过程。这种情况特别适用于原液含大量水分，而用浓缩法排除这部分水分比用干燥法更为节约时，如制造奶粉时，牛奶先经预浓缩至固形物45%~52%以后再进行干燥。4.浓缩用作某些结晶操作的预处理过程。三、食品物料蒸发浓缩的特点：料液的性质对蒸发有很大的影响，特别是食品多属生物系统的物料，比一般化工遇到的物料更为复杂多变，在选择和设计蒸发器时，要充分认识这种影响。食品物料的蒸发浓缩具有如下几方面的特点：1.热敏性：生物系统的物料多由蛋白质、脂肪、糖浆、维生素以及其他许多色、香、味成分所组成，这些物质在高温下或长期受热时受破坏，变性、氧化等作用，从而降低产品的质量。所以，许多食品的蒸发要严格考虑加热温度和加热时间，加热温度和加热时间是不可分割的。食品蒸发的安全性与此二因素同时相关，这就是“温时结合”的概念，即把温度和时间作为统一体来考虑。从食品蒸发的安全性看，力求“低温短时”，但还要考虑工艺上的经济性。在保证食品质量的前提下，为提高生产能力，常采用“高温短时”蒸发。由于料液的沸点与外压有关，低温相应就是低压，所以真空蒸发是食品工业蒸发应用的显著特点之一。为了缩短蒸发操作时的加热时间，一方面必须缩小料液在蒸发器内的平均停留时间，另一方6/8面，还要解决局部性的停留时间问题。关于这一点，目前已发现长管膜式蒸发器在物料停留时间问题上具有很大的优点，从而在食品工艺上获得广泛的应用。2.腐蚀性：特别是酸性食品，如果汁、蔬菜汁的浓缩，设计蒸发器必须考虑腐蚀性问题，对于食品，即使是轻度的腐蚀，其所引起污染往往为产品规格所不允许。一般蒸发器接触液体部分多采用不锈钢结构。3.粘稠性：许多食品含有丰富的蛋白质、糖份、果胶等成分，其粘稠性较高。高粘性物料的蒸发，首先从流体动力学观点看，有一个层流倾向问题，即使物料受到强烈的搅拌，传热附近总存在不能忽视的层流内层，这就会严重影响传热的速率。同时，由于上述原因，也还会产生结垢，局部停留时间等一系列问题。料液的粘稠性随浓度而增加，随着蒸发的进行，料液的粘度也必然逐渐增加，所以蒸发过程中的传热速率预期也逐渐降低。对于粘性制品的蒸发，一般采用由外力强制的循环或搅拌措施。4.结垢性：蛋白质、糖、果胶等受热过度会产生变性、结块、焦化等现象。通常在传热面附近，物料温度最高。发生这种现象就会在传热壁上形成污垢，严重影响传热速率，解决结垢问题的积极措施就是提高液速，经验证明，在其他条件相同时，提高液速，可显著减轻污垢的形成，这是由于高液速的洗刷作用所致。因此在可能发生严重结垢现象的情况下，采用强制循环法是有效的。另外，对不可避免的结垢问题，必须有定期的清理措施。5.泡沫性：某些食品物料沸腾时要形成稳定的泡沫，特别是真空蒸发和液层静压高的场合下更为显著。泡沫易被二次蒸汽带走，一方面污染其他加热设备，另一方面，增加产品的损失，严重时会造成不能操作。一般，可使用表面活性剂以控制泡沫的形成，也可用各种机械装置以消灭泡沫。6.易挥发成分：不少液体食品含有芳香成分和风味成分，其挥发性比较大。料液蒸发时，这些成分将随同蒸汽一起逸出，影响浓缩制品的质量，低温浓缩虽然可减少香味成7/8分的损失，但更完善的方法是要取回收措施，回收后再掺入制品中。Ⅲ、乳粉的真空浓缩设备一、真空浓缩设备的分类：（一）根据加热蒸气被利用的次数分：1.单效浓缩装置2.多效浓缩装置3.带有热泵的浓缩装置食品工厂的多效浓缩装置，一般采用双效、三效，有时，还常有热泵装置，效数增加，有利于节约热能，但设备投资费用增加，所以效数的确定，必须全面分析，细致考虑。（二）根据料液的流程分：1.循环式2.单程式（三）根据加热器结构型式分：1.盘管式浓缩器2.中央循环式浓缩器3.升膜式浓缩器4.降膜式浓缩器5.板式浓缩器6.刮板式浓缩器二、真空浓缩装置操作流程1.单效真空浓缩装置：是由一台浓缩罐、冷却器和真空泵组成的。目前，果酱类生产中，采用这种流程较多。2.多效真空浓