日产300吨酸奶工厂设计毕业论文.doc

日产300吨酸奶工厂设计摘要酸奶工厂设计目前国内设计部门还没有专门的研究，尤其是如何生产高品质产品还没有相关的经验，尤其在生产工艺、自动化控制等方面存在着比较大的脱节，因此现在设计部门仅仅进行土建、通风、照明以及水电气冷等公用能源的设计，而生产工艺、设备选型、现场安装、自动化系统等核心的部分由国外供应商完成，因此很少有国内企业自己完成比较大的项目，这样给国内的乳品发展造成缺乏核心技术，简单依赖于进口的局面，要提高自身的技术水平，就需要研究基础的方法，掌握乳品加工的核心技术。另外，由于在国外各种能源的价格和劳动力的价格昂贵，国外在能源消耗、环保和自动化水平方面都要比国内有很大的领先，这正是需要学习提高的地方。本设计是在开展可行性研究、查阅大量资料、详细工艺论证后进行的。进行了物料衡算、热量衡算、设备选型、经济技术分析，绘制了工艺流程图、车间设备平面布置图、总平面布置图。秉承以人为本、安全第一、质量至上的设计理念，力求生产向着自动化、机械化、连续化、现代化方向发展，车间布局力求科学、规范、灵活；充分利用原辅料，降低生产成本，增强企业的市场竞争力。结合最佳的生产工艺，同时节能降耗、关注环保，采用部分节能设计和设备，设计一个高品质酸奶的全自动化、节能、环保型工厂，目前根据市场需求，企业通常在日产300500吨或以上的工厂采用自动化的方式进行，并且该产量能够满足城市型冷链产品分销的产量，因此本论文将以日产300吨酸奶为设计基础进行设计。关键词:高品质酸奶、车间设计、工艺设计、工厂设计AbstractYoghurt plants of design has not yet specialized research in the domestic design sector now，in particlar,do not have the experiences how to produce high quality products,especialy there is a relatively large out of touch in the production process and automatic control. So now design sectors just design in the civil engineering，veniilation， lighting and energy utilities， but the core parts come from foreign suppliers,such as produetion proeesses，equipment selection，on-site installation， automation systems.So very few domestic enierprises have completed their relatively large projects.It makes a lack of core technology and just reliance on imports in domestic dairy development.To improve their technological level it based on the need to study the way to capture the heart of dairy processing teehnology.Inaddition,since he foreign keep ahead than the domestic in energy consumption，environmental protection，it is the need to study and improve to us.This design is completed after a feasibility study, search large amounts of data and make a detailed evaluation process. Including the material balance, heat balance, equipment selection and economic and technical analysis. The diagram of process flow diagram, the diagram of workshop equipment layout, the diagram of workshop equipment, the diagram of general layout plan.In the design, we make sure people-oriented, the safety and quality are first. The production strive towards the automation, mechanical, continuous and modernization direction. The design is to make production scientific and standardized and flexible. In order to increase market competitiveness of the enterprise. we make full use of raw materials and lower production costs.which combining the best of production teehnology，energy- saving，environmental coneerns，and design a hihg quality yoghurt-wide automation, enegy-saving and enviroment-friendly plant .accordng to the current market demand,enterprises usually use automation manner in daily output of 300 to 500 tons and the output can also ,meet a frozen products chain in a city, so this paper will design based on the daily output of 300 tons of yoghurt.Keyword: hing-quality yoghurt, workshop design，process planning， plant design目录摘要! Abstract!第一章 绪论11.1酸奶工厂背景介11.2概况11.3课题意义及内容第二章工艺流程设计2.1产品方案42.2设计标准42.2.1工厂输入和输出42.2.3原材料82.2.4GMP对车间作业区域的要求122.3工艺流程设计132.3.1收奶系统132.3.2混料系统142.3.3杀菌系统202.3.4发酵剂系统242.3.5发酵系统302.3.6待装系统332.3.7就地清洗系统(CIP) 332.3.8热水系统392.3.9节能系统39第三章物料衡算及能量衡算413.1物料衡算413.2能量衡算423.2.1冰水耗量423.2.2蒸气耗量433.2.3其他电力、压缩空气等耗量44第四章设备选型及工艺流程图454.1设备选型454.1.1发酵速度454.1.2发酵好酸奶的冷却系统的选择454.1.3产品送料管路474.1.4灌装设备组合484.1.5酸奶缓冲罐的选择. 484.1.6酸奶发酵罐的选择494.1.7菌种系统的选择514.1.8巴氏杀菌系统的选择524.1.9混料暂存系统设备的选择524.1.10混料系统设备选择. 534.1.11收奶系统的选择534.1.12CIP清洗系统的选择534.1.13奶回收系统选择534.1.14巴氏顶水系统的选择534.2生产排班表534.3工艺流程图544.4设备清单544.5工厂平面设计54第五章成本核算555.1混料系统能源计算555.2杀菌系统能源计算555.3塔水热量回收装置计算565.4冷凝水回收装置计算565.5奶回收系统计算565.6经济效益分析57第六章全文小结586.1设计小结586.2本设计优点586.3设计效果58图 纸60附一生产排班表60附二.工厂生产工艺流程图60附三.设备清单及设备能源单耗表60附四.能源消耗表60附五.工厂平面布置图及车间平面布置图60附六.能源系统流程图及管道选型60附七.车间内部管道安装图60参考文献621绪论1.1酸奶工厂背景介绍酸奶历史悠久，它是以各种乳为原料，经乳酸菌发酵而成的产品。目前，在我国市场上供应的酸奶多以牛奶加工而成。它保留了牛奶的原有的全部营养成分，经过乳酸菌发酵，风味更是别具一格。酸奶营养丰富，易被人体消化吸收，东方人普遍存在乳糖不耐受的情况，因此酸奶尤其适合在国内的发展，随着上世纪九十年代末开始，我国牛奶行业飞速发展，平均年增长率达到30%，酸奶的增长也是突飞猛进，各企业为了占领市场，都迅速增加工厂和设备以求提高产品产量来满足市场。酸奶产品的分销过程需要冷链，考虑到投资回报，通常酸奶工厂的日产能在300、500吨之间选用自动化生产线比较合适。由于我国牛奶行业的基础薄弱，技术装备和生产水平都处于比较落后的状态，在酸奶工厂的扩建过程中很多工厂生产工艺设计基本都延续以前的方法，通过简单增加设备数量来提高产量，对于各生产工艺参数设定、设备配置、自动化水平、CIP清洗等都比较盲目，没有系统的进行分析和设计，因此很多工厂都存在各种各样的生产隐患，随着产品产量的不断高，企业在消费者中的关注度也越来越高，也就意味着企业品牌的无形资产逐渐提高，对产品的质量和食品安全的要求将会使采用陈旧加工工艺和设备的企业生产如履薄冰，为保证产品质量，投入的人力物力将大大增加。在激烈的市场竞争过程中，不断增加的成本将对大大影响企业的市场竞争力。因此，越来越多的企业将产品质量作为企业的第一竞争力，生产高质量的产品是企业发展的基础。另外很多工厂都过多关注初期投资，很少关注于工厂的实际运行成本，随着竞争的日益激烈，原材料、能源等价格的不断上升，实际运行成本将直接决定产品的竞争力，而在生产过程中不断实施改造，会造成投资的增加和设备的浪费，同时会影响生产及产品质量。现在中央高度重视并己部署的加强节约型社会建设的目标，都要求企业将提高产品质量，降低生产消耗作为最重要的任务来进行。国家也将通过价格机制、税收等政策引导来支持各行业的节能环保生产，因此高质量的产品和节能环保型的工厂是现在企业新建工厂重点考虑的方向。1.2概况酸奶工厂设计目前国内设计部门还没有专门的研究，尤其是如何生产高品质产品还没有相关的经验，生产企业在激烈的市场竞争和与国内外同行的交流中有了极大的提高，但是设计部门在生产工艺、自动化控制等方面存在着比较大的脱节，因此造成了现在设计部门仅仅进行土建、通风、照明以及水电气冷等公用能源的设计，而生产工艺、设备选型、现场安装、自动化系统等核心的部分由国外供应商完成。国外的设备供应商由于有着数十年成功的乳品经验，工艺设计基本都由设备供应商完成，因此很少有国内企业自己完成比较大的项目，这样给国内的乳品发展造成缺乏核心技术，简单依赖于进口的局面，为提高自身的技术水平，需要研究基础的方法，掌握乳品加工的核心技术。另外，由于在国外各种能源的价格和劳动力的价格昂贵，国外在能源消耗、环保和自动化水平方面都要比国内有很大的领先，这正是需要学习提高的地方。高品质酸奶将具体表现在产品风味、组织状态、外观以及微生物等几个方面。从酸奶角度来看，不同地区的消费习惯不同，产品的风味分为:浓烈、芳香、淡爽等类型，组织状态分为:浓稠型(流动性不好，适用于用勺子取食)、常规型(流动性一般，适用于吸管吸食)以及爽滑型(流动性好，适用于直接饮用)等；在微生物方面也分为常规乳酸菌(保加利亚乳酸杆菌和嗜热链球菌)发酵、益生菌发酵和后添加益生菌型等。以国内的消费习惯来看，产品风味较浓郁芳香、奶香明显，粘稠度较高，细腻、滑爽以及含有较多活性乳酸菌的产品更加能够满足消费者的需求。.3课题意义及论文内容在酸奶行业迅速发展的阶段，研究并设计具有较高生产水平，拥有自身核心竞争力的自动化工厂具有非常现实的意义，高质量的产品满足消费者日益提高的产品需求，自动化的设计能够保证工厂生产出稳定、高质量的产品，同时能够大量减少工人的使用，避免人为因素引起的质量波动和损失。考虑到工厂的环保和节能，将对能源再次利用，对降低生产成本，提高能源利用率，减少环境污染有着重要的意义。综上所述，本论文将围绕着生产奶香明显、酸奶风味浓郁，具有较高粘稠度、细腻滑爽，通过益生菌发酵的高品质酸奶，结合最佳的生产工艺设计一个日产300吨高品质酸奶的全自动化工厂。在本论文中将主要进行生产工艺的分析和设计，通过不同的设备选型和安装设计，在保证生产高品质酸奶的基础上进行工艺优化，达到降低能源消耗、提高生产效率，减少排污和生产成本的环保型工厂。根据现在市场各家工厂的产品比例和设备配置，工厂日生产产品方案见表1一1表1-1工厂日生产产品方案酸奶的生产系统包括:收奶系统、混料系统、杀菌系统、菌种系统、发酵系统、待装灌装系统、CIP系统，热水系统等。本论文将围绕以上生产系统对工厂布置、生产工艺流程设计、设备选型、车间平面布置、能源消耗以及能源系统选型等进行设计。第二章工艺流程设计2.1产品方案由于酸奶工厂原料基本采用奶牛当日产的牛乳，并且酸奶是消费者每日饮用的产品，因此酸奶工厂全年没有停产时间，按照365日计算。本论文设计为日生产300吨高品质酸奶为依据，根据市场情况的划分，凝固性酸奶为100吨、搅拌型酸奶200吨，具体的产品种类的见表2一1。3 物料衡算及能量衡算3.1物料衡算根据酸奶基础配方:凝固型酸奶:鲜牛奶:85%，蔗糖:7%，稳定剂:0.5%，菌种:3%，水:余量搅拌型酸奶:鲜牛奶:85%，蔗糖:7一5%，稳定剂:0.5%，菌种:直投，果料O一5%，水:余量菌种:脱脂奶粉:12%，水:余量凝固型酸奶的日产量为100吨，因此生产凝固型酸奶的原料使用量(以最高使量计)如下:鲜牛奶:100吨*85%=85吨蔗糖:100吨*7%=7吨稳定剂:100吨*0.5%=0.5吨菌种:100吨*3%=3吨搅拌型酸奶的日产量为200吨，因此生产搅拌型酸奶的原料使用量(以最高使用量计)如下:鲜牛奶:200吨*85%=170吨蔗糖:200吨*7%=14吨稳定剂:200吨 *0.5%=l吨菌种:直投式菌种果料:200吨*5%=10吨菌种日消耗量为3吨，因此原料使用量如下:脱脂奶粉:3吨*12%=0.36吨根据生产产品原料产出率为96%计算:日消耗鲜牛奶265.6吨或者相当于该数量原奶的全脂奶粉或者脱脂奶粉，蔗糖21.9吨，各种稳定剂总量1.57吨，各种果料总量10.4吨，直投式菌种供200吨搅拌性酸奶使用。菌种生产出来后直接进入产品，因此菌种利用率按99%计算的继代式菌种3.03吨，脱脂奶粉0.364吨。，日消耗原料见表3一1原料配方凝固型搅拌型凝固型100（吨）搅拌型200（吨）菌种3（吨）总量300（吨）实际量（吨）鲜牛奶85%85% 85170 255265.6蔗糖 7%7% 714 21 21.9稳定剂 0.50% 0.50% 0.51 1.5 1.57菌种 3% 30 3 3.03果料 0% 5% 0 10 10 10.4脱脂奶粉 0.36 0.36 0.3643.2能量衡算3.2.1冰水耗量3.2.1.1收奶系统消耗冰水量:收奶系统每天收奶266吨，按照原奶温度巧计，需要采用冰水将原奶冷却到4的储存温度，冰水通常使用条件为2进水，升温不超过12，即14冰水回流，生奶的比热为3.99KJ/Kg，因此收奶系统冰水日耗量计算如下:Q=MCT；Q冰水=Q生奶266000*3.99*(154)=M冰水*4.2*(142)M冰水231641升3.2.1.2混料系统消耗冰水量:每天生产牛奶按照300吨计算，通常混料量占总料量的1/3，因此混料系统每天有100吨物料需要加热和冷却，按照混料温度55计，需要采用冷却塔水和冰水将混合物料冷却至暂存温度15，冷却塔水夏天时35，按照换热器设计2出口温差，需要用冰水冷却的温度段为37冷却至15，冰水通常使用条件为2进水，升温不超过12，即14冰水回流，混合物料的比热按照奶的比热来计算，因此混料系统冰水日耗量计算如下:Q=MCT； Q冰水=Q混合物料100000*3.99*(37-15)=M冰水*4.2*(14-2)M冰水=174167升3.2.1.3杀菌系统消耗冰水量:每天生产凝固型酸奶按照100吨计算，生产搅拌型酸奶是设备出口温度为43，因此不需要使用冰水，而生产凝固性酸奶需要消耗冰水，根据设备能力不同，冰水耗量为：20吨/小时巴氏杀菌机:34039升/小时，日工作14小时；10吨/小时巴氏杀菌机:16500升/小时，日工作16小时。3.2.1.4菌种系统消耗冰水量:天生产菌种按照3吨计算，按照发酵温度42计，需要采用冰水将混合物料存温度4，冰水通常使用条件为2进水，升温不超过12，即14冰水回流，菌种的比热按照奶的比热来计算，因此菌种系统冰水日耗量计算如下:Q=MCT； Q冰水=Q菌种奶3000*3.99*(42-4)=M冰水*4.2*(14-2)M冰水=9025升菌种罐加套用冰水使用量为:2000升/小时(该设备冷却后回水温度将会下降至接近4)。3.2.1.5发酵系统消耗冰水量:天生产搅拌型酸奶按照200吨计算，按照发酵温度42计，酸奶冷却需要采用冰水却至暂存温度20，冰水通常使用条件为2进水，但为保证产品质量，因此18回流，酸奶的比热按照奶的比热来计算，因此发酵系统冰水日耗量计算Q=MCT； Q冰水=Q酸奶200000*3.99*(42-20)=M冰水*4.2*(18-2)M冰水=261250升3.2.1.6灌装系统消耗冰水量:灌装系统消耗冰水主要是屋顶灌装设备，屋顶包1、2消耗1140升/小时，每天工作10时，屋顶包3消耗2280升/小时左右，每天工作8小时，日消耗冰水为41040计本工厂冰水耗量约为:1505670升,即工厂日耗冷量为:Q冷量=1505670*4.2*(14-2)=75886000KJ3.2.2蒸气耗量3.2.2.1混料系统消耗蒸气量:每天生产牛奶按照300吨计算，通常混料量占总料量的l/3，因此混料系统物料需要加热和冷却，按照混料温度55计，需要采用蒸汽将原奶从4升至混料温度55，蒸汽通常使用条件为3Bar的饱和蒸汽，蒸气潜热量为2200KJ/K，混合物料的比热按照奶的比热来计算，不考虑系统能量损耗，因此混料系统蒸气日耗计算如下:Q=MCT； Q蒸汽=Q混合物料100000*3.99*(55-4)=M蒸汽*2200M蒸汽=9250Kg3.2.2.2 杀菌系统消耗蒸气量:每天预杀菌生奶为266吨，杀菌温度72，原奶温度4，按照设备的热回收效率90%计算，因此预杀菌巴氏杀菌机日蒸气消耗为:M热汽=266000*3.99*(72-4)*(1-90%)/2200=3280Kg即:吨产品蒸气耗量=12.4Kg生产凝固型和搅拌型酸奶的杀菌温度均为95，进料温度10，按照300吨计算，设备热回收效率92%，酸奶巴氏杀菌机日蒸气耗量为:即M蒸汽=300000*3.99*(95-10)*(1-92%)/2200二3700Kg即:吨产品蒸气耗量=12.4Kg3.2.2.3菌种系统消耗蒸汽量:每天生产菌种按照3吨计算，进料温度10，按照300吨计算，设备热回收效率92%，菌种系统日蒸气耗量为:M蒸汽=3000*3.99*(95-10)*(1一92%)/2200=37Kg3.2.2.4发酵系统日蒸汽耗量:每天生产凝固型酸奶按照100吨计算，按照发酵温度42计，酸奶加热至罐装温度43，需要采用蒸汽加热热水，热水加热酸奶，能量传递效率98%，因此发酵蒸汽日耗量计算如下:M蒸汽=100000*3.99*(43一10)/2200/98%=6100Kg3.2.2.5 CIP系统蒸汽消耗量每天清洗需要加热清洗介质，根据清洗用管式换热器的设计数据，各清清洗压力线峰值蒸汽消耗量为723Kg/小时，6Bar，饱和蒸汽。由于总共8条压力线，但是基本上不会同时消耗蒸汽，因此可以按照70%，进行计算，即平均消耗蒸汽4O50Kg蒸汽。3.2.3其他电力、压缩空气等耗量电耗和压缩空气的耗量与设备的生产能力有关，将设备清单中设备的消耗量累计，即可得到能源的消耗，由于工厂不会所有设备同时运转，因此根据经验以该数据总量的70%对其进行计算。4 设备选型及工艺流程图4.1设备选型为保证工厂不会因为生产过程的瓶颈对整个生产造成影响，工艺流程从前到后的能力是逐渐减小，当最终灌装生产的能力满足要求时，上游工序就一定能够满足生产的要求，同时当需要部分增加产量时，简单的增加灌装设备的数量即可实现。当然，在酸奶生产过程中尽量保证巴氏杀菌设备的连续工作，这样能够有效地提高设备利用率，降低设备空转时的能源消耗。酸奶工厂的生产首要考虑产品品质和产品粘度的保护等因素，为了能在节约成本、降低投入的情况下生产出高质量的产品，设备的选型会从以下几个条件来考虑，即发酵速度、发酵好酸奶冷却、产品送料管路、灌装机生产速度以及产品配料过程等，具体描述如下:4.1.1发酵速度酸奶的发酵速度主要受菌种的生产条件作决定，通常采用继代式菌种的发酵时间为3小时，使用直投式菌种56小时，因此为保证工厂在未来产品配方选择方面有比较大的灵活性，本论文搅拌型酸奶发酵考虑采用直投式菌种的发酵时间，即6小时。凝固性酸奶的发酵采用继代式菌种，发酵时间为3小时。因此直投式菌种在投料前最好在常温下活化一小时，而凝固型酸奶的发酵室进料时间保持在30、40分钟，以避免发酵过程中震动酸奶发生乳清析出等质量缺陷。4.1.2发酵好酸奶的冷却系统的选择由于酸奶在发酵终点，pH降低到设定值时其发酵过程仍在继续，为避免产品的酸度增加过多，因此需要尽快地将发酵好的产品冷却下来，通常将酸奶冷却至20左右，在此温度下菌种中的乳酸杆菌和嗜热链球菌生长将大大放缓，在灌装后的降温储存过程中菌种的后发酵将会丰富产品的风味，同时由于胶体的再形成，产品的薪度将大大提升。酸奶冷却过程中的酸奶豁度较高，呈较均匀的组织状态，部分乳清成团的分散在整罐酸奶的凝胶之中。为保证酸奶组织状态均匀细腻，本设计在冷却之前设置平滑过滤器对酸奶进行切割，将酸奶进行细化，平滑过滤器的选择需要考虑管路中酸奶的流量，通常在此处的酸奶压降为IBar。酸奶平滑过滤器结构见下图4一1。图4一1酸奶平滑过滤器经过平滑过滤器切割过的凝乳需要通过换热器将温度降到巧20，由于凝乳受冷勃度将急剧提高，经过板片和管路输送剪切后将有很大的损失，因此为保护凝乳的粘度和组织状态，在板式换热器必须要选择宽流道设计，降低物料在板片中的阻力或压降(lbar)。工厂中冷却媒介通常为2冰水，但是用2冰水冷却温差很大，凝乳戮度破坏较大，破坏后的勃度不容易恢复，根据研究显示，冷媒和物料的温差在5左右效果较好。同时由于宽流道板式换热器对清洗流量有比较大的要求，冷媒的温度要比较容易控制，因此本设计的冷却系统结构图见下图4一2:它同时解决了生产小流量与清洗大流量的要求，能够很好的控制冷媒温度在要求范围之内。图4一2酸奶冷却系统流程图输送泵选择，酸奶输送通常使用离心泵、凸轮式转子泵或者螺杆泵，由于离心泵对物料的剪切比较强烈，不能对凝乳的勃度提供很到的保护，因此，基本上在酸奶凝乳的输送通常不采用离心泵，主要采用凸轮式转子泵或合螺杆泵。如图4一3。图4一3 a.凸轮式转子泵 b.螺杆泵凸轮式转子泵的使用比较简单，使用维护方便，但对产品的黏度破坏比螺杆泵强，螺杆泵对酸奶的黏度破坏较小，但要求产品中不能有颗粒，在运转过程中不能无料干磨，使用条件较高。本设计主要采用凸轮式转子泵来输送酸奶物料，为了较好的保证产品的输送稳定和对黏度较好的保护，在凸轮泵选型时需选择3叶泵以获得稳定的输出流量，转子转速低于150转/分钟，以避免剪切对物料的影响。4.1.3产品送料管路在酸奶冷却过程中由于凝乳剪切耐受性差，凝乳豁度容易随管路压力增大而造成损失，为避免对产品过多的剪切，在管道设计的时候也将会尽量采用大管径、低流速的方式进行输送，发酵后的物料由于发酵过程中，军种产生多糖类物质，蛋白质在低pH下产生凝胶，造成勃度增加。为保护酸乳凝乳的戮度在输送和冷却过程中下降较少，因此在该部分的管路选择上，酸奶的流速不能超过0.50.9米/秒，弯头等应该选用大圆弧弯头(3d，d:管路直径)，以避免产品在管路中因剪切而造成过多的黏度损失。具体管路选型可以参考下表4一1。 表4一1物料流速表通常酸奶产品的输送速度在管径76.1mm不要超过0.7米/秒，为保证产品质量，本论文中酸奶冷却管道管径以及产品输送管选择将考虑流速为0.5米/秒，但是并非管径越大越好，越大的管径需要更大的流量行清洗，从生产的能源消耗来看，酸奶冷却管路的管径最大建议为101.6mm，此时清洗流速为1.5米/秒，清洗流量量为45T/小时。4.1.4灌装设备组合根据产品方案，基本上以每台设备生产时间为16、20小时，生产班次为2班来进行计算，设备数量见表4一2 表4一2灌装设备明细表 产品分类 包装 包装规格 灌装机能力 产量 设备能力 凝固型酸奶 玻璃瓶 200克/瓶 12000瓶/小时 100 3搅拌型酸奶 塑料杯 125克/杯 12000杯/小时 100 1 20000杯/小时 2 150克/杯 9000杯/小时 40 1 屋顶包 200克/包 6000包/小时 24 2 500克/包 6000包/小时 12 1 1000克/包 24由于设备的数量和产品的种类较多，但统一生产设备投资少，生产效率高，成本低，因此灌装机的组合为玻璃瓶灌装机2台生产线，玻璃瓶灌装机1台生产线，塑杯灌装机2000杯/小时1台生产线，塑杯灌装机20000杯/小时2台生产线，塑杯灌装机9000杯/小时1台生产线，屋顶包灌装线2台生产线(主要生产200克/包规格)、屋顶包灌装线1台生产线(主要生产500克/包和1000克/包规格)。4.1.5酸奶缓冲罐的选择尽量选择大容量的罐体，因为大容量罐体设备投资相对节省，每天生产结束后都需洗，清洗次数越少，清洗的成本就越低，同时根据灌装机的能力，经过生产排班的模拟，确定酸奶缓冲罐的容量为30000L，数量为9只，具体见附件一生产排班表。4.1.6酸奶发酵罐的选择由于酸奶缓冲罐的容量为30000L，另外根据酸奶冷却线路最大能力在150O0L/小时20000L/小时，同时发酵罐冷却时间尽量保持45“60分钟之内，因此，根据生产排班表可以得出发酵罐的容量为15O00L，数量为12只。酸奶发酵罐在整个酸奶生产过程中是极为重要的设备，因此发酵罐进行比较特殊的设计，发酵罐在使用过程中基本上是相对密封的过程，这样能够降低无菌空气的使用量，避免罐内发酵温度的下降。发酵罐需要被密封的地方有人孔、搅拌器连接轴封、各传感器连接以及呼吸器等，但是由于发酵罐在清洗消毒后，温度较高，在进料过程中，冷物料进入空气急剧收缩，如果没有及时的空气补充，发酵罐内外压差过大很容易被吸瘪，造成设备的损坏，因此在发酵罐设计时要充分考虑呼吸器的尺寸。人孔应选择密封的类型，平常生产过程尽量避免打开人孔。搅拌器的轴封与变速箱不能够直接连接在发酵罐上，中间采用平密封垫用螺栓固定，以免齿轮箱油泄漏时顺搅拌轴进入发酵罐而污染产品，结构如图4一5。图4一5发酵罐搅拌器轴封发酵罐采用密封罐体，呼吸器在生产过程应该关闭，在清洗过程中需要被打开，因此呼吸器的关停必须与生产过程相配合，处于受控状态。由于发酵罐为密封罐体，因此需要安装卸压装置，当系统内部压力过大时，可以通过卸压阀释放压力，保证设备安全，同时若人孔、呼吸器、卸压装置尺寸较大，罐体CIP清洗不能够清洗干净时，需要考虑专门设置清洗球来完成该部分的清洗。由于酸乳发酵后凝乳戮度增加较大，在输送过程中尽量避免搅动，为保证凝乳能够通过自流进入管道，因此发酵罐的下锥角设计应尽量较大，通常在2045为宜。另外需要注意的是，在选择罐内物位计量显示设备的时候，由于罐体为密封罐，选用压力传感器应该考虑到无菌空气产生的静压，通常可以选择电容式传感器、雷达式传感器，或者选择压差式传感器进行测量。特殊的搅拌器及其清洗，酸奶在发酵罐中的不同时期，所需要的搅拌条件也不相同，在接种之前需要较为强烈的搅拌，接种过程考虑到菌种对剪切力的不耐受，需要较为温和的搅拌，在发酵过程中不能够搅拌，发酵结束后为保证酸奶的组织状态也需要温和的搅拌，因此在搅拌器的选择方面尽量选择剪切力小的搅拌器，不同时期需要不同的搅拌速度，可以选择使用变频电机驱动或者双速电机驱动，以满足生产的要求。为保证较好的搅拌效率，容积较大的发酵罐可以使用双层或者三层搅拌器，以慢速搅拌达到降低剪切力的作用，需要注意的是由于搅拌桨较大，搅拌桨在清洗过程中应该经常变换角度以方便清洗，如背面不能清洗干净，需要单独配置清洗球，来达到清洗干净的目的。4.L7菌种系统的选择本设计中凝固性酸奶的保质期设定相对较短，搅拌性酸奶保质期设定较长，凝固型酸奶采用后发酵相对较强的继代式菌种，而搅拌性酸奶采用后发酵较弱的直投式菌种。通常继代式酸奶发酵剂的添加量为2%一3%，因此根据凝固性酸奶的生产量100吨/日计算，日消耗菌种3吨，为保证菌种储存的质量，因此设计为每天使用一罐菌种，即菌种罐容量为3吨，考虑到继代式菌种的生产周期为一天，为保证正常生产有足够数量和质量的菌种，因此菌种罐轮换周期为3罐2周转，即每次生产2罐菌种，保持每天有一罐菌种作生产备份，从而保证生产对发酵剂的要求。根据以上选择，种子发酵剂生产罐容量根据日生产工作发酵剂6吨，接种量3%计，日需要种子发酵剂180公斤，故设定种子发酵剂罐为200升。种子发酵剂的原料在罐中进行处理，利用夹套进行升温及降温，为保证产品质量，加热介质采用热水、冷却介质采用冰水。工作发酵剂的原料由混料系统提供，经过巴氏杀菌机进行杀菌，发酵结束后通过板式换热器进行冷却降温，该冷却时间设定为30分钟，同时菌种罐采用冰水夹套使发酵剂温度保持在4。4.1.8 混料系统设备选择由于混料过程需要对物料进行升降温，为避免升降温造成的能源消耗过多，尽量避免混料的物料过多，通常混料量为1/31/2，暂存罐的容积为15000升，因此混料罐的容积为5000升7500升，考虑到提高混料效率，并且在奶源不足时需要采用部分还原奶，本设计在生产1/3比例时一次配2罐物料，考虑到设备的制造及生产计量便于计算，两套混料设备的混料罐容积分别为12000升和8000升，同时根据投料量选择混料设备的能力分别为:16000升/小时和12000升/小时。混料罐的使用顺序为一只在混料、一只在出料、一只在清洗，因此每组配备3只混料罐进行生产。4.1.9收奶系统的选择根据产品方案和物料衡算，本设计工厂日耗奶量为266吨，通常牧场挤奶的时间为早晨、中午和下午，为尽快排空奶车方便运输，需要将收奶时间控制在6”8小时以内，尤其是在高峰时期需要尽快将牛奶卸车冷却，因此本设计采用2条收奶线进行收奶，每条收奶线能力为20吨/小时。牛奶经冷却后进入生奶仓进行储存，日收奶量约为266吨，早、中、晚平均量约为80吨，为保证生奶先进先出的原则，设计收奶仓容量为80吨，考虑到还原奶的使用以及50%的生奶库存量，因此奶仓的数量设计为4只。4.1.10 CIP清洗系统的选择经统计，整个工厂的CIP清洗目标为78个罐及管线，根据生产经验，每条清洗线的清洗目标为10个左右，生产安排比较顺利，并且为保证产品质量，要求生熟设备分开清洗，因此，本设计的CIP清洗压力线为8条，分为2个清洗站，CIP罐的容积为8000升。由于通常浓酸浓碱槽车的容积为