年产3000吨全脂乳粉工厂设计 参考内容

仅供参考#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 仅供参考#2 目 录 1 1 项目论证项目论证.3 3 1.1 产品介绍.3 1.2 国内乳粉行业生产现状 .3 1.3 项目建议书.3 2 2 工艺流程工艺流程.4 4 2.1 乳粉生产工艺流程（设备流程图见附图一）.4 2.2 操作要点.4 3 3 物料衡算物料衡算.5 5 3.1 每小时产量计算.5 3.2 标准化计算.6 3.3 工艺工程物料计算.7 4 4 设备选型设备选型.9 9 4.1 贮奶罐.9 4.2 配料罐.9 4.3 平衡罐.10 4.4 过滤器.10 4.5 净乳机.10 仅供参考#3 4.6 均质机.10 4.7 板式换热杀菌器.11 4.8 三效蒸发浓缩器.11 4.9 喷雾干燥.12 4.10 筛粉机.12 4.11 包装机.13 5 5 总平面及车间布置总平面及车间布置.1313 5.1 生产车间（车间布置图见附图二）.13 5.2 车间布置与结构.14 5.3 总平面布置基本原则（总平面布置图见附图三）.14 5.4 总平面设计说明.13 总总 结结.1515 参考文献参考文献: :.1515 仅供参考#4 1 项目论证 1.1 产品介绍 乳粉，就是以新鲜牛乳为原料，或者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， 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， 根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、中小学生乳粉、中老年乳粉、 孕妇乳粉、免疫乳粉、降糖乳粉和营养强化乳粉等等，几乎涵盖了 所有年龄段和人群。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 仅供参考#5 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 218.9 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发展 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，创造了全国 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，资金、科技、人才积聚已达 到快速发展水平。 镇江市属北亚热带季风气候的温暖亚带，四季分明，温暖湿润， 热量丰富，雨量充沛，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运河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，区位交通优势十 分独特。未来 5-10 年，随着镇江港口的扩建和多条国家级交通主 动脉的陆续建成，镇江新区将坐拥长江中下游的亿吨大港，成为 仅供参考#6 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 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，在制定方案时必须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，但仍然会随着消费者的需求及天气变化等产生一 定的淡旺季销售差距。 综合考虑并且根据销售市场需求，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，故必须严格控制其 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 仅供参考#7 中国规定生鲜牛乳验收的条件。原料乳必须新鲜，不能混有异常乳， 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 奶要进行过滤和净化等处理。 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，达到高度纯净的目的。 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：均质时一般压力控制在 1421Mpa，温度控制在 60为宜。二级均质时，第一级压力为 1421Mpa，第二级均质压 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，并易于消化吸收。 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 根据产品本身特性选择不同的方法。一般采用高温短时间杀菌法， 或超高温瞬时间杀菌法。若使用片式或管式杀菌器，通常采用的杀 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，应立即进行真空浓缩。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 仅供参考#8 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， 浓缩宜采用减压法。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，也有采用片式 真空蒸发器的。浓缩结束，浓缩乳应进行过滤，一般采用双联过滤 器。 2.2.4 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，应根据需要具体选择。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， 进行强烈的热交换和质交换，迅速地排除水分，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，及时冷 却。最后进行筛粉和包装。 2.2.5 出粉、冷却 喷雾干燥室内的乳粉要求迅速连续地卸出及时冷却，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。出粉后应立即筛粉和晾粉。使制品及时冷却。喷雾干燥乳 粉要求及时冷却至 30以下。目前一般采用流化床出粉冷却装置。 仅供参考#9 2.2.6 称量与包装 乳粉冷却后应立即用马口铁罐、玻璃罐或塑料袋进行包装。根 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，最好采用 500 克马口铁罐抽真空充 氮密封包装，保藏期可达 35 年。如果短期内销售，则多采用聚乙 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、迅速，一般采用容量式或重量式自动称量装罐 机。大包装的乳粉一般供应特别需要者，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(特别是原料乳的脂肪含量和水分 仅供参考#10 含量)。 （2）根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）根据标准化原则，判断是提出还是加入稀奶油才能满足要求。 脂肪含量过高：将原料乳离心分离取出一定的脂肪，再将脱脂乳剩 下的原料乳中。脂肪含量过低：将原料乳中加入一定量的稀奶油， 使它达到标准化要求。 （4）根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：一般要求在分离时把稀奶油含脂率控制在40左右，这样有 利于各种乳制品的标准化工作，此外如果稀奶油浓度过高也会影响 到乳的分离效果以及机器的寿命，因此以40含脂率为宜。 （5）最后根据公式即可求得原料乳所需要提出或是加入稀奶油的 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 仅供参考#11 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 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 料乳进行分离，分离出的脱脂乳要加入原料乳中使它达到标准乳要 求，而分离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% 仅供参考#12 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 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% 3.3.7 制(M1)脱脂乳需要分离原料乳(G) 设：分离(G kg)原料乳可得到(M1kg)脱脂乳和(M2kg)稀奶油根据 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 则需要分离原料乳：G=M1+M2=82.50+8.14=9064kg。 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 一吨原料乳分离后得到标准乳中的脂肪含量：m1=G1F标 =99254x 33=3275kg。 仅供参考#13 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% 均质0.1% 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%）=15.470 吨 （5）取杀菌的损失率为 0.05%，则经杀菌后的质量为 仅供参考#14 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 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 15.485 吨/时 -0.1% 标准化 15.470 吨/时 仅供参考#15 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 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 根据物料衡算得，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 仅供参考#16 厂家介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 4.2 配料罐 根据物料衡算得，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 1500 仅供参考#17 4.3 平衡罐 根据物料衡算得，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 加热面积（m2） 13.3 物料进出口（DN） 40 4.4 过滤器 根据物料衡算得，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 MPa 0.2 进口管径G2 出口管径G2 外形尺寸 mm(长宽高) 1300 500 1300 仅供参考#18 4.5 净乳机 根据物料衡算得，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 电机功率（kw） 22 质量（kg） 2300 外型尺寸（mm）长宽高 195015001960 4.6 均质机 根据物料衡算得，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 最大工作压力 MPa 30 连续工作压力 Mpa 24 电源（KW） 40 仅供参考#19 重量（Kg） 1800 外形尺寸 LWH(m) 1.511.5 4.7 板式换热杀菌器 根据物料衡算得，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 板片厚度 0.8 角孔直径 38 接管直径 28 波纹形状人字形波纹 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 6000 4.8 三效蒸发浓缩器 根据物料衡算得，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： 仅供参考#20 项目技术指标 型号名称 SJN3-8000 蒸发量 KgH2O/h 8800 耗气量 Kg/h 2200 外形尺寸 （LWH）m 935 循环耗水量 T/h 40 蒸发温度一效8590 蒸发温度二效7075 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 Mpa0.050.09 4.9 喷雾干燥 根据物料衡算得，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，即蒸发水分量为 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 仅供参考#21 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/h 6500 雾化器转速 rmp 11000-12000 雾化盘直径 mm根据工艺要求确定 电加热最大功率 kw根据工艺流程、场地条件及用户要求确定 干粉回收率%同上 占地长度、宽度 m同上 喷头吊装高度 m同上 塔体高度 m同上 塔体直径 m 6 注：水份蒸发量与物料特性，含固量及热风进出口温度有关。 用度可根据当地能源选定加热方式，根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 根据物料衡算得，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 仅供参考#22 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 生产能力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 包装机 根据物料衡算，包装量为 2t/h，最终选用 25kg 每袋大包装。 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 真空室最低绝对压强 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 仅供参考#23 真空室尺寸 （LWH） 520520975mm 外形尺寸 （LWH） 750600530mm 外包装尺寸 （LWH） 750670660mm 5 总平面及车间布置 5.1 生产车间（车间布置图见附图二） 根据全脂乳粉生产的工艺要求，结合实际生产情况，需要以下建筑 或构建物。 5.1.1 原料仓库（室外贮奶罐） 用于新鲜牛乳的贮存，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 根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）辅助车间 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。 仅供参考#24 （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 按照冷库设计的要求使用材料和安排布局。 （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，避免交叉污染）、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 保证操作方便，而且便于维修和清洗。 （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