日处理80t原料乳的酸奶工厂设计.doc

黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）日处理80t原料乳的酸奶工厂设计摘 要本设计是日处理80吨酸奶乳品厂的工艺设计。制定产品方案，根据乳品工艺概貌与设计依据设计生产工艺，进行车间平面设计，对酸乳加工过程中物料平衡、热量平衡进行计算，根据乳品厂的需求进行设备选型，水电汽平衡，劳动力平衡计算，对投产资本、利润等进行估算。考虑了生产工艺和经济技术等因素，对不同工段的生产设备进行选型，原辅材料库、化验室和研发室等辅助设施，对乳制品生产进行全程监控，确保乳制品安全性和质量稳定性。通过计算得出投资回收期约为两年半，此方案可行，通过AutoCAD展现食品工厂的生产流程图，车间平面布置图。关键词：酸奶；工艺设计；工厂设计 IIThe Design of Producing Yogurt 80 tons per dayAbstractThis design is processing 80 tons of yogurt per day.The product plan is made sure. The department arrangement diagram in CAD is drawn.The plain-view drawing of workshop is designed accord to the process flow and count the yogurt processing material balance and heat balance.The dairy equipment is chosed and the costly of the water, electricity and team to determine the equipment for production are evaluated.The workersamount is made sure.The secondary buildings consist in depotof milk staple, dairy laboratory and research room.The milk safety and stability are made sure. Finally economic and technical is got analysis. The payback period is 2.5 years.The design is right.Keywords：Yogurt；Process Design；Yogurt dairy plant目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1 乳品工业概貌11.2 设计依据和意义11.2.1 设计依据11.2.2 设计意义21.3 市场预测与建设规模21.3.1 市场预测21.3.2 建设规模31.4 设计内容3第2章 工艺流程确定及论证42.1 产品及产量的确定42.2 工艺流程确定42.3 工艺论证52.3.1 原料乳的要求与验收52.3.2 原料乳的净化与冷却52.3.3 原料乳的标准化52.3.4 均质62.3.5 杀菌62.3.6 添加菌种和发酵62.3.7 添加香精及取样62.3.8 酸奶灌装及入库72.3.9 CIP清洗7第3章 厂区平面设计83.1 厂址的选择83.1.1 地理概况83.1.2 自然条件资料83.1.3 水源、能源83.1.4 政治经济与交通情况83.2 总平面设计方案93.3 总平面设计及车间布置的基本原则9第4章 物料衡算114.1 原料乳及产品成分的要求114.1.1 原料乳成分114.1.2 成品乳的成分114.2 标准化计算114.3 车间物料平衡计算13第5章 热量衡算155.1 热交换设备传热过程155.2 原料乳冷却阶段热量计算155.3 预热、均质、高温灭菌阶段热量计算15第6章 主要设备选型176.1 设备选型的基本原则及说明176.2 设备选型列表18第7章 公共系统与辅助部门197.1 生产及辅助车间设施197.1.1 收奶车间197.1.2 化验室197.1.3 原辅材料库197.1.4 成品库197.2 给排水系统207.3 给汽系统207.4 供电系统21第8章 劳动组织228.1 生产车间人员配置228.2 辅助生产及管理人员配置24第9章 环境影响分析及废水处理259.1 环境影响分析259.2 污水及垃圾的处理25第10章 经济技术分析2710.1 成本投资核算2710.2 产品收入核算2710.3 投资回收期28结 论29参考文献30致 谢31附 录32黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）日处理80t原料乳的酸奶工厂设计第1章 绪 论1.1 乳品工业概貌近年来，随着我国国民的文化水平、生活水平和消费水平的快速增长，越来越多人们开始追求更加便捷、营养、健康的饮品。各类乳制品既具有调节人体生理功能，又具有营养功能和感官功能，充分满足了各类人群的需要。1长期以来，液态奶的发展速度缓慢，但近几年随着消费者的保健意识不断加强，对乳品的需求量逐年递增，而消费者的首选就是液态奶。而2008年的三鹿事件使人们更加重视乳制品的安全性，因此市场也将会因此逐步走向成熟。经过几年的奶源战、品牌战、价格战之后，我国的乳品行业体系已经渐渐趋于完善，市场格局已经基本形成，各大品牌所占的市场份额也相对稳定，各有自己的消费群体，虽然各奶源、品牌、价格、之间存在竞争，但是产品质量及服务质量的竞争将会成为消费者衡量乳制品品牌的最基本的标尺。想要在众多乳品企业的竞争中生存，就要有优于其他乳品行业的资本。1978年全国乳品产量比1952年增长了十倍，创造了建国以来的最高水平2。所以在品牌上不占优势，就要在奶源、价格、质量和安全上下功夫。奶源、价格、质量上的完善才是乳品竞争力的有效手段。1.2 设计依据和意义1.2.1 设计依据在欧美等发达国家和地区乳制品是人民主要的食品之一，因此乳制品在欧美等发达国家和地区占有很大的市场份额。二十世纪初欧美等发达国家乳品产业值占农业产值的30%左右，世界水平约为20%，而中国不足5%。根据FAO 的统计数据表明：二十世纪初世界每万人拥有的奶牛数为370头，印度由于信仰的关系每万人拥有的奶牛数为340头，日本为90头，而中国仅50头。由此可见我国乳业有很大的发展空间是同人类生存与发展关系极为密切的健康产业，是目前我国农村和城郊经济的一个新的经济增长点。因此建设一个生产乳制品的工厂必将带动经济的发展，依据食品企业通用卫生规范，中华人民共和国食品卫生法，食品安全管理体系等有关条款，在切实落实食品良好操作规范(GMP)的基础上，引进推广HACCP体系，设计日处理80吨的酸奶厂。1.2.2 设计意义东北是我国重要的老工业基地，随着中国经济的进一步发展，人们生活水平的不断提高，提升乳品加工业水平，生产丰富、优质安全的乳制品对于振兴东北工业，具有极其重要的意义。黑龙江地区的乳制品消费水平在中国属于落后的阶段，但是发展前景很大。昊天乳业地处哈尔滨市，肥沃的黑土地孕育了茂盛的森林与草场，无数的山泉汇成了一条条河流，非常适合奶牛生长繁殖产奶。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例，是我国“十一五”期间农业发展的总体思路和指导方针3。地处哈尔滨市的生产工厂交通便利，适合乳制品的输送，保证了乳制品的质量奶源与生产成本。昊天乳业成立后，可解决当地150300人的就业问题，每年为哈尔滨市来700万元的利税。可带动农户500700户，并带动关产业发展。本项目建成后，将运用先进的管理手段，严格的卫生与质量控制标准，为人民生活提供优质安全的乳制品类产品，满足人民生活的需要。1.3 市场预测与建设规模1.3.1 市场预测牛奶是一种营养价值很高的液态粮食，它在营养学中的重要地位，在欧美国家和地区中的重视程度是早已经确立的，在欧美人民心中的地位是不言而喻的。因此，乳品行业在发达和地区发展较早，其生产链与消费链早已确立，牛乳消费水平已接近饱和。乳品行业的发展日趋放缓，呈逐年下降的趋势，然其霸主地位不容动摇，只可缓图不可尽取。而在近年来牛乳在营养学中的地位也已经被越来越多的国人所认同。所以同期中的中国乳品行业却发展迅速。所以自20世纪80年代以来，我国的乳制品产量保持着每年10%的增长速度。而近几年来由于国家有关部门有关部推行牛奶消费活动，特别是在某些大中型城市举办有关的宣传月与宣传周活动，使国人认识到了牛乳对人体健康的重要意义，在很大程度上促进了国内的养牛业，乳品加工业和市场消费水平的快速发展。而且已经形成了一种以养殖业，加工业和消费相互依托互相促进共同发展的一种良性循环的发展态势。 尽管我国的乳制品行业的发展迅速，规模不断扩大，乳品消费观念也在日益提高，但是我国年人均消费的12公斤与世界的100公斤和发达国家的140公斤的消费量还有较大的差距。中国乳制品的产业结构还存在诸多问题，还需要中国乳品人长期的努力与奋斗。1.3.2 建设规模 通过对以上国内,国外乳品行业的基本描述，我国人均乳制品消费水平大约10公斤左右，世界为100公斤左右。由此可见我国乳品市场的发展潜力之大，而现在国人的消费力和购买力也呈逐年上升的趋势，人民对乳制品的营养重视程度也呈逐年上升的趋势，所以在黑龙江这块肥沃的土地上建立一个乳制品加工厂的可行性也就不言而喻。在黑龙江省的哈尔滨市，交通便利，所以在这里建立一座日处理80吨的液态奶厂，厂区建设面积12000，公司名称为昊天乳业。公司致力打造成为质量第一，安全第一，成本最低的具有较强竞争力乳品行业。在当今中国乳品行业发展情形一片大好的大环境下，还要立足于黑龙江，眼观全国，洞察世界。待世界乳品行业有变，再进军世界乳品行业，在世界也有一立足之地。331.4 设计内容设计日处理80吨原料乳的酸奶厂，在以下的内容中我将对酸奶厂进行详细的介绍。(1)酸乳厂的的工艺流程及论证，选择适合乳品厂的生产流程。(2)酸奶厂的厂区设计，依据哈尔滨市的地理交通等因素进行设计。(3)物料衡算，对设备提出的特定要求和操作工艺上的技术要求。(4)主要设备热量衡算，经济有效的选择生产设备。(5)主要设备的选型，计算生产能力，要求和选型：根据日处理量和工艺要求计算各种设备的相关参数，选出相应的设备，给出设备汇总表。(6)劳动组织设计及辅助部门设计，对全车间的劳动力进行定员。(7)环境影响分析及“三废”的处理。(8)经济技术分析，成本核算。第2章 工艺流程确定及论证2.1 产品及产量的确定本乳品工厂刚刚起步，需要快速发展壮大，纵观当今乳品品种，酸奶口感适宜，营养丰富，深受广大国人喜爱，且成本低风险小。所以前期产品主要以果味酸奶为主，以百利包为酸奶的包装形式，每袋标准定量180克，拟定日处理原料乳80吨的酸奶厂，日产量为112吨，月产量为3360吨，年产量为33600吨。年生产时间为10个月，每天2班生产，两条生产线，每天生产16个小时，每小时生产5吨酸奶。酸奶饮品配方如表2-1所示：表2-1 酸奶标准配方名称原料乳糖发酵剂香精比例96.8%7%0.1%0.1%质量1000kg70kg1kg1kg2.2 工艺流程确定酸奶生产工艺流程如图所示成 品封 箱灌 装 收 奶净 乳贮奶罐脱 气预 热均 质巴 杀发酵罐接 种冰水冷却发 酵板式换热器待装罐图2-1 酸奶工艺流程图2.3 工艺论证2.3.1 原料乳的要求与验收收奶是乳品加工的第一步，奶源的好坏将直接影响到乳制品的生产，鲜奶的采集通常是采用冷藏车“冷链”进行运输7。生产优质的酸乳必须使用新鲜的，不能混有异常乳的原乳。因此在原料送入厂时必须进行逐车或逐批检验，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).使用健康奶牛所产出的新鲜牛乳，不得使用生病奶牛产出的牛乳；(2).不可以使用母牛产前12天的胎乳和产后7天的初乳；(3).不可以使用肉眼可见的杂质；(4).所用原料乳要具有新鲜牛乳的本身滋味和气味，不可以含有饲料味，臭味，苦味，霉味和涩味；(5).色泽为白色或略带黄色，不可以有红色绿色或显著黄色；(6).原料乳为均匀无沉淀的液体。(7).酸度不可以超过20T(8).要求乳脂肪3.6%，蛋白质2.9%，非脂肪固体8.1%；(9).不可以使用对人身体有害的任何化学用品和防腐剂。2.3.2 原料乳的净化与冷却符合上述要求的原料乳经验收后必须要净化，以便除去牛乳中的机械杂质和减少牛乳中的微生物的数量，可以使用离心净乳机进行净化，即可以除去乳中的机械杂质还可以将乳中的乳腺体细胞和一些微生物除去。本设计中牛乳先经过双联过滤器，然后再经过净乳机，从而实现原料乳的净化4。经过净化的原料乳立即冷却到510，以抑制细菌的繁殖。牛乳挤出后微生物变化在抗菌期尤为重要，在抗菌期，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，但抗菌期的长短与储存温度有关5。2.3.3 原料乳的标准化原料乳中的蛋白质、脂肪和非脂固体随乳牛的品种、地域、季节和饲养管理员的饲养情况的不同有很大的差异，因此要对原料乳进行标准化，借以调整原料乳中的蛋白质、脂肪和非脂肪固体在原料乳中的含量，使其含量符合产品的要求。如果原料乳中的脂肪含量不足的话，可以加入稀乳油，当原料乳中的脂肪含量过高的话，应该添加脱脂乳，标准化的工作应该在化料罐(配料罐)中进行。2.3.4 均质均质的目的是使脂肪球处于一种均匀的分散的状态，经均质后的原料乳具有口感良好、使牛乳中的脂肪球不产生上浮的现象，而且有利于人体对牛乳中的营养进行有效的吸收。均质温度采取5580C,均质压力为1825MPa效果最好。2.3.5 杀菌均质后的乳液经板式换热器进行温度为95 C时间为5分钟的杀菌热处理，杀完菌的牛乳打入发酵罐用冰水冷却至4043 C，因为此温度下最有利于菌种发酵。杀菌的目的是：(1)杀掉牛乳中的病原菌和噬菌体，灭掉乳中的免疫球蛋白和溶菌酶等抑制成分，杀掉其他微生物。(2)杀菌后蛋白质变性使乳酸菌获得更多的可以利用的氨基酸。(3)乳清蛋白变性改善了制品的硬度和粘度，并防止乳清析出。所以，杀菌是酸奶生产过程中必不可少的步骤，是产品质量的的重要保证，杀菌环节的生产安全保证是产品质量在市场竞争力强弱的重要基础。2.3.6 添加菌种和发酵待牛乳杀菌后经过冰水冷却至4043 C的温度时，发酵工经酒精消毒后添加发酵菌种，经搅拌后在4043 C中发酵4小时。此环节应当注意添加菌种所需要的剪刀菌种袋的表面和发酵罐口也应当用酒精消毒，避免牛乳污染杂菌。2.3.7 添加香精及取样本厂生产的是果味酸奶，各种口味的调制就在此环节进行，发酵罐中的牛乳发酵4个小时之后，PH值约为4.2左右后破乳，在发酵罐中利用冰水使得牛乳温度下降，从而降低牛乳发酵进程，使得发酵后的牛乳PH值维持在一个相对恒定的阶段，发酵工经过酒精消毒后添加香精并取样送到化验室检测微生物值。此环节相当重要，不仅口味的调配在此环节进行，而且在添加香精和取样化验的过程中极易污染杂菌，因此工作人员应当格外注意消毒杀菌，以保证产品的质量。2.3.8 酸奶灌装及入库添加香精后的酸奶经离心泵打入待装罐，此时的酸奶可以成为半成品。灌装机经CIP清洗后将待装罐中的半成品灌装入包装袋中。再将包装好的酸奶摆入箱中封箱，此时的酸奶才可以称之为成品。在添加香精以及灌装的过程中必须在无菌的条件下进行，因为此时的酸奶已经过消毒，如果此时污染杂菌必将影响产品质量。灌装时应计量准确，封口完好，不可以有黑边喷码清晰。若是酸奶中有多量气泡，需要经过静置待气泡上开后再进行灌装。装罐时应装满，尽可能地排除顶隙的空气。灌装的温度应该保证在室温的情况下进行，并应当一千分之一的概率进行随机抽样放置于37 C下做产品质量检验。而后放置于常温室中进行贮存。若是酸奶中有多量气泡，需要经过静置待气泡上开后再进行灌装。装罐时应装满，尽可能地排除顶隙的空气。2.3.9 CIP清洗酸奶生产所用设备自原料乳收购工序起，至无菌灌装封合工序止，均采用CIP清洗方式进行清洗消毒，清洗程序由前处理的CIP清洗室控制。包括水洗、碱洗、酸洗、水洗。CIP清洗装置作为不分解生产设备就可以达到清洗生产设备的目的。又可用简单操作方法安全自动清洗系统，几乎被引进到所有的食品饮料及制药等工厂使用。CIP清洗装置不仅能清洗机器，而且是还能控制微生物繁殖的清洗方法。CIP清洗装置有以下优点：(1)能使生产计划合理化及提高生产能力。(2)与手洗相比较，不但没有因作业者之差异而影响清洗效果，还能提高其产品质量。(3)能防止清作业中的危险，节省劳动力。(4)可节省清洗剂、蒸汽、水及生产成本。(5)能增加机器部件的使用年限。第3章 厂区平面设计3.1 厂址的选择 本厂规模不大，但应考虑规模壮大后所需要的外界环境因素，所以必须选在交通便利，奶源丰富的地方，并且很好的经济枢纽带，所以我选择将厂址设在哈尔滨开发区，交通便利，奶源稳定安全。3.1.1 地理概况生产工厂位于东经1254213010、北纬44044640之间，地处中国东北北部地区，黑龙江省南部。 哈尔滨境内的大小河流均属于松花江水系和牡丹江水系，全年平均降水量569.1毫米，夏季占全年降水量的60%，降水量丰富。哈尔滨的气候属中温带大陆性季风气候，特点是四季分明，春季山野披绿、满城丁香；夏季清凉宜人、休闲避暑；秋季秋高气爽、层林尽染；冬季银装素裹、雪韵冰情。冬季1月平均气温约零下19度；夏季7月的平均气温约23度。3.1.2 自然条件资料哈尔滨地域广阔，土地肥沃，雨水充沛，空气清爽，是中国重要的商品粮生产基地，是发展食品加工业和农业经济的理想地点。这片广阔的黑土地堪称中国最肥沃的土壤，适合种植各种食用和纺织用农作物。大豆、马铃薯、亚麻、甜菜等农产品产量居全国之首。全市已发现的矿种为63种，已探明资源储量的矿种共计25种，其中，能源矿产1种，金属矿产10种，非金属矿产14种。全市共有自然保护区12个，其中省级自然保护区4个，自然保护区面积11.94万公顷。列入国家一二类重点保护的野生动物50种，国家一二级重点保护植物7种。3.1.3 水源、能源哈尔滨市境内的大小河流均属于松花江水系和牡丹江水系。一年中降水主要集中在69月，占全年降水量的70%以上。哈尔滨水资源特点是自产水偏少，过境水较丰，时空分布不均，表征为东富西贫。全市水资源人均占有量为1630立方米。3.1.4 政治经济与交通情况符合国家可持续发展的发展方针政策，食品工厂的厂址设在当地的平房区内，原理城市中心，以适应当地远近期规划的统一布局，并尽量不占，少占良田，做到节约用地。所需用地可按基建要求而进行征用。厂址应有较方便的运输条件，附近最好有公路或铁路，以节省投资；其次，有完善的供电条件，满足生产生活需要；另外，厂址最好选在居民区附近，这样可以减少宿舍以及工作的便利。附近最好有学校、商店等基本的的生活福利设施，以便节省公司支出又可以刺激经济的的良性发展。哈尔滨地处东北亚中心位置，被誉为欧亚大陆桥的明珠，是第一条欧亚大陆桥和空中走廊的重要枢纽。哈尔滨是东北地区的铁路枢纽之一，铁路主要有哈大、滨绥、滨州、滨北、拉滨五条铁路连通国内。公路主要有绥芬河经哈尔滨至满洲里301国道、京哈公路、哈同公路、哈黑公路等。水运航线遍及松花江、黑龙江、乌苏里江和嫩江，并与俄罗斯远东部分港口相通，经过水路江海联运线，东出鞑靼海峡，船舶可直达日本、朝鲜、韩国和东南亚地区。通过对以上情况的介绍，我们可以得知：假如在哈尔滨建厂，在经济和政治上满足建厂的需要，此外交通便利，又适合于原料乳的运输和成品乳的销售运输。3.2 总平面设计方案厂区占地面积、根据风向和地势等布置各部门位置、绿地、建筑物、道路等因素进行规划，厂区占地面积12000规则长方形，东西向约120m，南北向约100m，场地设计标高4245m，全年主导风向为南风，因此将锅炉房、变电所等公用设施布置在厂区北面。食品工厂卫生要求较高，生产车间要注意朝向，保证通风良好；生产厂房要离公路有一定距离，通常考虑3050m，中间设有绿化地带。应考虑到厂区扩建，留有一定的空闲土地11。3.3 总平面设计及车间布置的基本原则在总平面设计的过程中，应充分考虑以下几个方面的因素：(1)总平面设计应按批准的设计任务书和可行性研究报告进行，总平面布置应做到紧凑、合理。(2)建筑物、构筑物的布置必须符合生产工艺要求，保证生产过程的连续性。互相联系比较密切的车间、仓库，应尽量考虑组合厂房，既有分隔又缩短物流线路，避免往返交叉，合理组织人流和货流。 (3)建筑物、构筑物的布置必须符合城市规划要求和结合地形、地质、水文、气象等自然条件，在满足生产作业的要求下，根据生产性质、动力供应、货运周转、卫生、防火等分区布置。有大量烟尘及有害气体排出的车间，应布置在厂边缘及厂区常年下风方向。 (4)动力供应设施应靠近负荷中心。 (5)建筑物、构筑物之间的距离，应满足生产、防火、卫生、防震、防尘、噪音、日照、通风等条件的要求，并使建筑物、构筑物的间距最小。(6)合理地确定建筑物、构筑物的标高，尽可能减少土石方工程量，并应保证厂区场地排水畅通。 在设计车间布置的过程中，应充分考虑以下几个方面的因素：(1)在设计车间布置的过程中，应充分利用车间的空间，最大程度的提高车间的利用空间，不浪费每一寸土地。(2)本着一切为生产着想，符合车间的成产流程，避免原料、半成品和成品的交叉运输、污染。且生产所用的工具应该合理归位，管理标准按照5 s管理体制进行要求。(3)全厂的建筑走向，应该按照有利于车间及办公场所的采光和通风的标准进行设计。(4)应考虑厂区布置，应为增加设备和必要设施提供有力条件。车间布置主要由生产环节、辅助环节及全厂性环节组成。生产环节：预处理车间、配料间、灌装间、包装间、CIP车间辅助环节：原料库、包材库、成品库、冷藏间、人员消毒室、化验室、机修间、保温室、配电室、水处理间、制冷间。全厂性环节：男女更衣室、洗衣间、男女浴室、员工临时用餐区、休息室、车间办公室、会议室。第4章 物料衡算4.1 原料乳及产品成分的要求4.1.1 原料乳成分脂肪 F0=3.6%；非脂干物质 S0=8.1%；总干物质 Ts=11.7%；脂肪与非脂干物质比 RM=3.6/8.1=0.4444.1.2 成品乳的成分脂肪 F0=2.6%；非脂干物质 S0=8.1%；总干物质 Ts=10.7%；脂肪与非脂干物质比 RM=2.6/8.1=0.321从以上的数据显示，原料乳中的乳脂肪含量较高，需要从原料乳中分离出一部分乳脂肪，这一步骤需要通过标准化来完成。4.2 标准化计算从原料乳中直接标准化（在线标准化）配成标准化乳 （1）乳脂肪F与非脂乳固化S之比R 原乳成分：脂肪含量 F0=3.6% 总干物质11.7% 非脂乳固体 SNF0=8.1%脂肪/非脂乳固体 R=3.6/8.1=0.444 成品标准：脂肪 F0=2.6% 总干物质Ts=10.7% 非脂乳固体 SNF0=8.1%脂肪与非脂干物质比 R=2.6/8.1=0.321通过以上计算可以得知：原料乳R=0.444 成品乳R=0.321RR，原料乳中脂肪含量偏高，必须自原料乳中提取稀乳油或向原乳中添加脱脂乳才能达到标准的成分。（2）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，稀奶油含脂肪F1 = 40%；脱脂乳含脂肪F2 =0.2% 假定原乳脱脂后，稀乳油及脱脂乳中之非脂乳固体与无脂乳之比不变。稀乳油中非脂乳固体： SNF1=SNF0(100-F1/100-F2) =8.1(100-40/100-0.2 ) =4.87%脱脂乳中非脂乳固体： SNF2=SNF0(100-F2/100-F0) =8.1(100-0.2/100-3.6) =8.47% （3）每吨原料乳应提取含脂肪40%的稀奶油量(Qc)Qc =1000(F0- SNF0R) / (F1- SNF1R) =1000 (3.6-8.1 0.321) / (40-4.870.321) =26kg（4）每吨原料乳中应进行脱脂的原乳量(M)M= Qc(F1-F2)/ (F0-F2) =26(40-0.2)/(3.6-0.2) =304.35kg（5）标准化乳的成分(脂肪含量F标，非脂乳固体SNF标)F标=(1000 F0- Qc F1)/(1000- Qc)=(10003.6%-2640%)/(1000-26)=2.63SNF标= F标/RM=2.63/0.321=8.19（6）每吨标准乳所需原乳与脱脂乳的配比每吨标准乳所需原乳量G1：G1=(1000-M) 1000/(1000-Qc)=(1000-304.35) 1000/(1000-26)=714.22kg每吨标准乳所需脱脂乳量G2：G2=(M-Qc) 1000/(1000-Qc)=（304.35-26） 1000/(1000-26)=285.78kg制（M1）脱脂乳需要原料乳G：设分离(Gkg)原料乳可得脱脂乳（M1kg）和稀奶油（M2kg）。根据脂肪含量守恒可知：GF0=M1F2+M2F1且G=M1+M2，则M2=(3.6-0.2/40-3.6) 285.78=26.69 需要分离原料乳G=26.69+285.78=312.47一吨原料乳可制的标准乳G1：1312.47/1285.78=1000/G1 得G1=979.66kg每吨酸奶所需原辅料为：714.22原料乳经发酵加入0.78kg的香精、70kg的糖加水调制为一吨。则日处理80吨的原料乳可制得112吨的成品乳，月产量为3360吨，年产量为33600吨。4.3 车间物料平衡计算通过物料平衡计算，可确定单位时间内生产过程主要原辅材料的需求量以及水、蒸汽、能源等流量与耗量，据此即可计算出全年主要物料、包装材料的采购运输和仓储容量。物料衡算的另一目的是依据计算数值，经济合理地选择生产设备，并进行车间的工艺布置和个工序劳动力的安排等10。百利包生产线所用原辅材料耗算如表4-2所示。表4-2 百利包生产线所用原辅材料耗算名称单位日耗量年耗量备注原料乳吨80吨24000吨百利包180g/包479968包14400万包损耗按2%计算纸箱24包/箱20400612万个损耗按2%计算糖kg5.6吨1680吨香精kg0.78kg19000kg损耗按2%计算第5章 热量衡算乳品工厂热交换设备主要用于原料乳的冷却、加热和杀菌等操作。在原料乳的加工过程中，本厂生产的产品为酸奶，使用杀菌法为: 高温短时杀菌法，即9095 ，保温5-10min 。5.1 热交换设备传热过程乳品加工中，无论是预热、杀菌、冷却、浓缩等操作，其目的各不相同，而其本质都是较热的物体将热量传递给较冷的物体，利用这一过程使较热的物体达到冷却的目的或使较冷的物体升温，即达到了物体的冷却与升温，有节约了能源，而这种过程称为热交换过程或传热过程。原料乳冷却阶段、预热、均质、高温短时杀菌采用处理能力为5000L/h的板式热交换器，牛乳密度为1020 kg/m3，比热容3. 95kJ/ (kg)，局部总传热系数K值取5000W/ (m2.)。通过热交换使冷乳从5预热到705.2 原料乳冷却阶段热量计算将乳冷却是获得优质原料乳的必要前提。刚挤下来的乳，温度约36，一般要冷却到4左右。现将原料乳冷却阶段的热量变化计算如下： Q=V c t =5000 1020 3.95 32/1000 =644640KJ/h5.3 预热、均质、高温灭菌阶段热量计算相同处理能力板式热交换器(5000L/h)用于乳的热处理5。其温度变化如下：(1) 通过热交换使进入的冷乳从4预热到75，可利用部分冷凝水的能量；(2) 巴杀后的乳于75离开热交换器，进行均质，然后通过热交换使其加热到90-95摄氏度。(3) 加热到9095摄氏度的牛乳在保持罐里保温5-10 min后，泵送到发酵室的发酵罐里，冰水冷却至4245，进行发酵4小时；(4)发酵后经添加香精后，经过板式换热器冷却到2030，进行灌装。计算如下：(1) 475(热交换)得到的热量为：71 5000 3.95 1.02=1430295 KJ/h(2) 7595(热交换)：热负荷为2050003.951.02=402900kJ/h因此总的热负荷为：1833195 KJ/h 第6章 主要设备选型6.1 设备选型的基本原则及说明在设备的设计选型上，一是要保证设备的稳定性，即在生产时要将生产误差降到最低：既要保证产品的成本降到最低，又要保证产品符合各项硬性指标（生产误差最低率的保证既要有人员的责任心，同时设备的稳定性也同样重要）。二是要保证设备的耐用性：即在生产乳制品时，设备要经久耐用，不可以两天修三天坏，要保证长期稳定地进行乳制品的连续生产。因此在设备的工艺设计和选型时应考虑如下原则:(1)保证工艺过程实施的安全可靠。(2)经济上合理，技术上先进。(3)投资省，耗材料少。(4)运行费用低，水电汽消耗少。(5)操作清洗方便，耐用易维修，备品配件供应可靠，减轻工人劳动强度，实施机械化和自动化方便。(6)结构紧凑，尽量采用经过实践考验证明确实性能优良的设备。(7)考虑生产波动与设备平衡，留有一定余量。(8)考虑设备故障及检修的备用。食品卫生通则(CAC/RCPI1989)以及食品企通用卫生规范(GB14881一1994)中还对食品企业的设备选择有专门的规定，是设备选择必须遵循的行业性法规。它主要对设备的卫生方面有特别的要求，选择设备时必须严格遵守6。 在设备选型上，设计两条收奶线，故需要两个乳泵，收完的牛乳需要贮存在储乳罐内，则需2个储乳罐。本厂日处理80吨原料乳，设计需要配料罐每罐两个，发酵罐8个，每个发酵罐发酵能力5吨。四部百利包灌装机，每台一小时生产约1.2吨。6.2 设备选型列表表6-1设备选型列表设备编号设备名称型号规格数量产地E101乳泵BAW15010 m3 /h2台国产E102双联过滤器10T/h80目1台国产E103脱气罐10T/h10 m3/h1台国产E104净乳机N1055T/h1台国产E105流量计PROMAG33DDN501个国产E106冷排BP2-J9-B10T/h1个国产E107奶仓50T50T2个国产E201配料罐PHLR01-50005T2台国产E202化料罐1500L1500L1套国产E203杀菌机JM-BR系列6000L/h1台国产E204均质机JJ-5/255000L/h1个国产E205保持罐PHLR01-50005T1个国产E206离心泵BIS-5-155000L/h7套国产E301发酵罐RZGZ01-5B5T8个国产E302离心泵BIS-5-156000L/h2套国产E303板式换热器RB005型10T/h2套国产E304离心泵BIS-5-155000L/h1套国产E401待装罐PHLR01-50005T2套国产E402百利包灌装机AS2型3000L/h4套国产E403离心泵BIS-5-155000L/h3套国产E501水洗罐PHLR01-50005000L/h1套国产E502碱洗罐PHLR01-50005000L/h1套国产E503酸洗罐PHLR01-50005000L/h1套国产E504离心泵BIS-5-155000L/h3套国产 以上设备，是根据日处理80吨酸奶，两班倒和两条生产线而进行选择的，为保证生产的相对无菌性而特将发酵阶段从前处理独立出来进行严格控制。第7章 公共系统与辅助部门7.1 生产及辅助车间设施7.1.1 收奶车间设计收奶每天两次，上午一次，为夜班生产做准备；下午一次，为第二天白班做准备。设计两个收奶口，收奶人员进行原料乳取样化验合格后对奶车进行磅秤，计算花费后填写财务单后进行收奶。收奶流程为：原料乳取样化验磅秤泵奶备用7.1.2 化验室化验室设立在生产车间外的生产大楼一楼内，主要负责包括原料乳、半成品、成品的全面检验，原料乳的理化检测、发酵后的微生物检测，成品乳的感官评定、CIP使用的酸碱的检测等。此化验室设计于生产大楼车间入口外不远处，方便生产过程的理化指标控制、微生物的检测以及感官评定，对原料乳入厂到成品入库的生产全过程进行检测、控制。7.1.3 原辅材料库低温库：用于贮藏一些需冷冻的原料辅料库：用于贮藏纸箱、包材、白糖、香精等，为方便生产及厂区整体布局要求，该库紧邻车间而建。成品库：用于贮藏成品。7.1.4 成品库用于储备经封箱的成品，设计成品库总面积为200m2(10m 20m 6m)，采用钢混结构；库温04；存储量为200吨。设计成品库在靠近包装工段的建筑物内部一楼，采用钢混结构;墙体采用保温板构造，库板连接采用凹槽结构，内偏心锁构连接，两面板链采用密封膏密封，密封性能好，库板连接锁具由分别在两块板上的钩盒和锁具组成，高强度塑料制作，在库板成型时，一并嵌入板内发泡，用随冷库一起提供的专用工具将其顺时针转动，就可以将两块板紧紧连接在一起6。根据主机选型、制冷系统、蒸发器、冷却塔、照明等，累计加损耗，总装机容量为40KW。7.2 给排水系统乳制品生产中，水是必不可少的物料。生产工厂的主要用水包括CIP用水，对乳品升降温的用水，设备的清洗用水，以及员工的生活用水。所以在工艺流程设计时，必须妥善安排，合理用水，所以生产过程中水用量计算就显的尤为重。生产车间用水的计算方法如下；(1) 水处理系统耗水量：原水进水运行水量：W1=12t/h(2) CIP用水：W2=10t/h(3) 冷却用水：W3=6t/h(4) 灌装机用水：W4 =1.2t/h(5) 冲洗地坪用水:W5=1.6t/h(6) 其他用水：W6 =4t/h车间每小时用水的最大消耗W：W=W1+W2+W3+W4+W5+W6= 35t/h7.3 给汽系统用汽量计算的目的在于定量研究生产过程，为过程设计和操作提供最佳化依据9。用汽量计算，计算生产过程能耗定额指标。应用蒸汽等热量消耗指标.可对工艺设计几种方案进行比较，以选定先进的生产工艺。用汽量计算也是组织和管理、生产、经济核算和最优化的基础。用汽量计算的结果有助于工艺流程和设备的改进，达到节约能源、降低生产成本的目的。结合本厂实际，对生产过程用汽量采用计算的方法，保证用汽量的准确性。计算方法和步骤如下：(1) 水处理耗汽量：G2 =800Kg/h(2) 脱气、均质、杀菌总耗汽量：G3= 300Kg/h(3) CIP耗汽量：G4= 20Kg/h(4) 灌装机耗汽量：G5 = 40Kg/h设备总耗汽量：G= 1160Kg/h公司已建成2台10吨锅炉完全可满足车间的用汽。7.4 供电系统为了合理设计选择变配电设备及供电系统中各组成元件，需要根据用电设备的容量对有关的电力负荷进行统计计算。在供电的原则上配电装置的防护性能要适应环境特征。车间内部的动力和照明电源应分开。配电装置应留有一定的备用容量、备用回路。配电装置的保护应互相配合、以保证可靠性和选择性。车间内的启动、控制设备按情况可集中控制或分散控制、当工艺设备许可时优先选择直接启动方式。结合本厂实际，对生产过程用电量采用计算的方法，保证用电量的准确性。计算方法和步骤如下：(1) 水处理系统耗电量：P1=20KW(2) 脱气、均质、杀菌系统耗电量：P3 =35KW(3) CIP耗电量：P4=16KW(4) 灌装机耗电量：P5 = 55KW(5) 冷库耗电量：P6 = 20KW(7) 其他耗电量：Px=6KW车间最高耗电量为P=152 KW。故装机容量选为200KW第8章 劳动组织对乳品企业的生产人员、管理人员的合理分配是保证生产有步骤、有计划进行的重要因素，这同时也是企业在激烈的市场竞争成败的关键。在生产过程中劳动人员与设备的合理使用，各工段人员在生产过程中的合理衔接，以及对人员工作成果的评控又是保证产品质量的关键点。乳品厂劳动生产率的高低，主要与原料乳的优劣、工人操作的熟练程度、设备的机械化、自动化程度以及各工段的衔接的紧密性有关，是以，提高员工的整体素质和生产积极性，对员工进行培训是提高劳动生产率所不可缺少的重要条件。8.1 生产车间人员配置工厂和车间的生产计划（产品品种和产量）：劳动定额、产量定额、设备维护定额及服务定额等：工作制度（连续或间歇生产、每日班次）：出勤率（指全年扣除法定假日、病、事假等因素的有效工作日和工作时数）：全厂各类人员的规定比例数等。食品工厂按GMP、HACCP、QS的要求进行组织生产，对劳动力按照5s管理体制进行管理，同时由于受原料供应和市场需求等因素的影响，食品工厂生产呈现出极强的季节性；且食品生产卫生条件要求较高，生产工艺复杂，对食品工产的劳动力需求带来一定的影响。在食品工厂设计中若劳动定员过少，会使投产后生活设施不足，工人超负荷工作，从而影响生产的正常进行；定员过多，又会造成资源的浪费，加大生产成本，所以即要有效的进行生产，又要降低成本节约劳动力。具体的生产车间劳动定员如表8-1所示：表8-1 车间人员安排工段岗位人数（个）前处理收奶工1CIP1配料员1香精调配员1发酵工2其他5合计11灌装1号机22号机23号机24号机2其他1合计9包装1号机42号机43号机44号机4入库1合计17化验室4总计41此生产车间人员为一个班次人员，因本工厂为两班倒，所以总生产人员为82人。8.2 辅助生产及管理人员配置附注劳动人员如表8-2所示：表8-2辅助人员安排岗位人数（个）机修2食堂4销售推广2门卫2财务2运输4车间主任2卫生员4总计21生产车间人数为82人，辅助生产及管理人员为21人，合计为82+21=104人 。第9章 环境影响分析及废水处理9.1 环境影响分析遵循国家的可持续发展战略，本厂从选址、设计、施工到最终产品的生产等各个环节都严格按照国家制定的关于食品厂设计的有关规定进行的，其中污水控制、噪声控制、大气质量控制等几方面均可达到国家标准，在不影响产品质量和产量的前提下，将该产品的生产对环境的影响降低到最小。其中噪声源离厂界最近点50米左右，且都用隔房隔离，对厂界的影响可减少至54.5dBC(A)，符合城市区域环境噪声标准和工业企业厂界噪声标准中类区标准的要求12。管道冲刷废水和生产车间地面冲刷废水采用暗排方式，通过暗渠排入济南佳宝乳业有限公司污水处理厂统一处理后排放。与本项目有关的只有在锅炉运转时产生一定量的锅炉炉渣，可及时外运，用作填路等。9.2 污水及垃圾的处理乳品厂废水中存在大量易于生物分解的化合物，常用生物处理法，由于乳品厂中主要污染部分是溶解性胶和有机无机物质，因此牛奶废料组成的化学凝结和沉淀均能获得局部溶解，但是除去有机物质的力度相当差，而且产生大量化学反应。生物法可以除去上述物质