200td凝固型酸奶生产车间的设计

200t/d绪论酸奶的进展及用途酸奶历史悠久。它起源于保加利亚，是以各种乳品为原料，经乳酸菌发酵而成的产品。世界卫生组织和联合国粮农组织和的定义是——以鲜牛奶为原料，经过预处理然后接入纯粹培育的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌作为发酵剂，并保温肯定时间，因产生乳酸而使酪蛋白分散的成品称为酸奶。酸奶按形态分为：凝固型酸奶和搅拌型酸奶。按脂肪含量凹凸分为：高脂酸奶、全脂酸奶、低脂酸奶和脱脂酸奶。按生产时所用原料的不同，酸奶可分为纯酸奶、调味酸奶、果料酸奶。酸奶是以鲜奶为原料，接种乳酸杆菌在肯定条件下发酵而成的。酸奶经过发酵后，原有的乳糖乳糖和乳酸的比例有肯定差异，因而在口感上有的品种会稍甜一些，而有的品种会稍酸一些。但不会是很甜，假设真是很甜，可能是添加了糖。固型酸奶是指乳酸发酵在零售容器中进展的酸乳制品。乳酸菌可以使蛋白质发生肯定程度的降,解决乳糖不耐症，促进有益菌的活动，有抗癌作用。因此，酸奶是一种深受宽阔群众宠爱的产品。然而，由于酸奶的加工对其原料和生产过程的控.因此，充分了解影响酸奶品质的各目前市面上有凝固型和搅拌型两种酸奶，后者由于在酸性环境下，蛋白质局部变性形成凝乳。前者在此根底上，还加了少量凝乳酶，促进蛋白质凝固，所以感官性状呈半凝胶型。两种类型的酸奶与鲜奶的养分成分没有多大差异。但请留意，酸奶与市面上乳酸型的饮料不同，后者是在各种饮料上添加肯定量的酸味剂，使之呈肯定的酸味，养分价值较低。目前，在我国市场上供给的酸奶多以牛奶加工而成。它保存了牛奶的原有的全部养分成分，经过乳酸菌发酵，风味更是别具一格。在我国酸奶产品中，以全脂酸奶居多，脂香迷人而郁于鲜奶，也有特为脂肪不适症者加工的脱脂酸奶。酸奶对高血压、动脉硬化、老年骨质疏松、肿瘤病患者都有较好的防治作用，且对年老体弱者也格外有益，口感老少皆宜，故已为宽阔百姓所承受。实际上，随着人民的生活水平不断提高，全国的酸奶市场也在快速扩大。以前酸奶消费多在大中城市，而现在，很多中小城市，乃至乡镇都消灭酸奶是一种养分价值高的食品，安康人一天吃多少较适宜没有严格限制。专家们认为，安康成人每天喝不超过一千毫升都是可取的。一天之中任何时候想喝都可以喝。酸奶除了养分丰富外，还含有乳酸菌，所以具有保健作用。这些作用是：维护肠道菌群生态平衡，形成生物屏障，抑制有害菌对肠道的入侵。通过产生大量的短链脂肪酸促进肠道蠕动及菌体大量生长转变渗透压而防止便秘。酸奶含有多种酶，促进消化吸取。通过抑制腐生菌在肠道的生长，抑制了腐败所产生的毒素，使肝脏和大脑免受这些毒素的损害，防止年轻。通过抑制腐生菌和某些菌在肠道的生长。从而也抑制了这些菌所产生的致癌因子，到达防癌的目的。提高人体免疫功能，乳酸菌可以产生一些增加免疫功能的物质，可以提高人体免疫，防止疾病。酸奶进展前景202319012%23万吨。980.1公斤，20230.1818～20公斤的消费水平。行业估量酸奶增长量为每年递增15%～20%，而实际增长远低于推测数据。40的份额，而“乐百氏”和“娃哈哈”的主力产品是“乳酸饮料”和“酸性乳饮料乳饮料”占了相当大的比重。191010倍以上。但在总的消费量、品种构造和企业规模方面与世界先进水平尚存在差距。宋昆冈说，去年中国乳制品产量到达1204.4199510.5倍；乳制品工业891.2199510.6倍。中国目前年人均奶类产品占有量到达21.7公斤。据介绍，近两年中国政府出台了一系列有利于乳业持续快速进展的政策，加快奶业进展列入了国家“十一五”规划，这对以农业和畜牧业为根底的乳业具有深远影响。但与世界乳业先进水平相比，中国乳业还存在较明显的差距。宋昆冈说，一是在消费量上，国10021.7公斤的水平；二是在品种构造上，国外除了液态奶作为群众消费的主要产品之外，干酪、奶油也是大宗产品，但在中国只有液态奶是主要产品，干酪、奶油很少；三是企业规模也有差距，但近年来进展很快，一些大型企业的市场占有量在显著提高，产品质量不断提升，奶牛分散饲养、集中挤奶，保证了原料奶的质量。由于中国乳业市场潜力巨大，中国已成为世界乳业进展最快的国家之一。在中国上海进展的第27届世界乳业大会中，国际乳联负责人在会前的公布会上说，中国乳业进展的前景令人艳羡，全球乳品德业都在“追着中国市场”而进展，中国应更多地引入全球的资金和先进阅历。全球乳业正进入一个大进展的时期，行业构造、产品消费构造正在与人们的生活方式和消费方式一起变化，乳品正在从传统类型向更为现代的养分型品种进展。自从著名学者前苏联科学家Metchnikoff19081942年欧洲Donnon家族开头酸奶商业化生产1946年成立Donnon公司并开头生产果料酸奶。果料酸奶的消灭，改善了酸奶的口味，酸奶在世界各国得到了飞速进展，成为球最受消费者宠爱的食品之一。酸奶生产的各种工艺流程及相关特性含有丰富的蛋白质、脂肪、糖类，各种维生素及钙磷铁钠等人体需要的养分素，具有良好的养分保健作用。乳酸菌在生长生殖，发酵分解乳糖产生乳酸等有机酸，导致乳的pH值下降，使乳酪蛋白在其等电点四周发生凝集，我们把这种乳凝状的酸奶称为凝固型酸奶。在试验条件下，我们探讨了凝固型酸奶的生产技术。其产品酸味纯粹，口感滑腻，具有良好咀嚼感，经试销，市场反映良好，前景宽阔。发酵酸奶乳酸菌的种类较多，常用的有干酪乳杆菌(Lactobacilluscasei)、保加利亚乳杆菌(L.bulgaricus)、嗜酸乳杆菌(L.acidophilus)、植物乳杆菌(L.plantarum)、乳酸乳杆菌(L.Lactis)、乳酸乳球菌(Lactococcuslactis)、嗜热链球菌(Streptococcusthermophilus)等[1]。近年来，随着对双歧乳酸杆菌在养分保健方面作用的生疏，人们便将其引入酸奶制造，使传统的单株发酵，变为双株或三株共生发酵。由于双歧杆菌的引入，使酸奶在原有的助消化、促进肠胃(如Y型或V型)而得名。双歧杆菌是无芽孢革兰氏阳性细菌，专性厌氧、不抗酸、不运动、过氧化氢酶反响为阴性，最适生长温度为37～41℃。初始生长最适pH6.5～7.0，能分解糖。双歧杆菌能利用葡萄糖发酵产生醋酸和乳酸(2:3)，不产生CO2。目前的双歧杆菌共有249种存在于人体肠道内，它们是两歧双歧杆菌(B.bifidum)(B.longum)(B.brevvis)(B.angulatum)、链状双歧杆菌(B.adolescentis)、假链状双歧杆菌(B.pseudocatenulatum)和牙双歧杆菌(B.dentmum)等。应用于发酵乳制品生产的仅为前面5种。双歧杆菌酸奶的生产有两种不同的工艺。一种是两歧双歧杆菌与嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌等共同发酵的生产工艺，称共同发酵法。另一种是将两歧双歧杆菌与兼性厌氧的酵母菌同时在脱脂牛混合培育，利用酵母在生长过程中的呼吸作用，以生物法耗氧，制造一个适合于双歧杆菌生长生殖、产酸代谢的厌氧环境，称为共生发酵法。共同发酵法生产工艺工艺流程共同发酵法双歧杆菌酸奶的生产工艺流程如下：原料乳↓标准化↓调配←(10%+2%)↓均质(15～20MPa)↓杀菌(115℃，8min)↓冷却(38～40℃)↓适量维生素C→接种←(6%3%)↓灌装←消毒瓶↓发酵(38～39℃，6h)↓冷却(10℃左右)↓冷藏(1～5℃)↓成品生产工艺双歧杆菌产酸力量低，凝乳时间长，约需18～24h，且由于其属于异型发酵，最终产品的口味和风味欠佳。因而，生产上常选择一些对双歧杆菌生长无太大影响，但产酸快的乳酸菌，如嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜酸乳杆菌、乳脂明串珠菌等与双歧杆菌共同发酵。这样既可以使制品中含有足够量的双歧杆菌，又可以提高产酸力量，大大缩短凝乳时间，缩短生长周期，并改善制品的口感和风味[1]共生发酵法生产工艺工艺流程双歧杆菌、酵母共生发酵乳的生产工艺流程如下：原料乳↓标准化≥9.5%↓10%+2%→调配↓均质(15～20MPa)↓杀菌(115℃，8min)↓冷却(26~28℃)↓6%3%↓发酵(26～28℃，2h)↓升温(37℃)↓发酵(37℃，5h)↓冷却(10℃左右)↓罐装↓冷藏(l～5℃)↓成品生产工艺共生发酵法常用的菌种搭配为两歧双歧杆菌和用于马奶酒制造的乳酸酵母(Sacch.Lactis)，接种量分别为6%和3%。在调配发酵培育用原料乳时，用适量脱脂乳粉参加到颖脱脂，以强化固形物含量(固形物大于等于9.5%)，并参加10%蔗糖和2%的葡萄糖，接种时还可参加适量维生素C，以利于双歧杆菌生长。酵母菌的最适生长温度为26~28℃。为了有利于酵母先发酵，为双歧杆菌生长营造一个适宜的厌氧环境，因而接种后，首先在温度26～28℃下培育，以促进酵母的大量生殖和基质氧的消耗，然后提高温度到30℃左右，以促进双歧杆菌的生长。由于承受了共生混合的发酵方式，双歧杆菌生长缓慢的状况大为改观，总体产酸力量提高，加快了凝乳速度，所得产品酸甜适中，富有纯粹的乳酸口味和淡淡的酵母香气，制品酸度为80～900T双歧杆菌活菌数保证在100万个/mL7d5～107d96%，207d后，死亡率99%以上[1]凝固型酸奶的工艺流程鲜奶→处理→配料→过滤→预热→均质→杀菌→冷却→接种→分装→发酵→冷却→后熟→成品鲜奶处理：将检验合格的原料乳，除去其中肉眼可见的异物，并将脂肪含量标准化。配料：添加奶粉:向经过处理的原料参加脱脂奶粉，添加量为1%～3%，使其中非脂干物质含量到达要求。经本处理的酸奶具有肯定的硬度[2]添加蔗糖:取局部上述调制乳加热到65℃左右，参加需要量的白砂糖，(一般按4～8%添加)，待糖溶解后，经过滤再参加到原料。均质：将上述调制乳加热到608～10MPa的压力下进展均质处理。杀菌、冷却:将均质后的原料乳加热至90℃，保温5min，或在85℃下保温30分钟进展43～45℃，待接种。(保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌比例为1∶1)进展充分搅拌使凝乳完全破坏，以使菌体从凝游离分散出来，然后参加到原料并充分搅拌10min左右，使菌体能与乳充分混合均匀。留意接种操作应施行无菌操作，并保持乳温。分装：将含有乳酸菌的牛乳分装到事先消毒好的销售用的塑料小杯中并封盖，工作环境要求接近无菌状态，最好是无菌操作，灌装操作要又快又准。发酵：将分装好的小塑杯置于发酵恒温箱中进展发酵，恒温培育箱温度保持40～43℃，培育2～3小时。冷却：发酵完毕，将酸奶从发酵室中取出，用冷风快速将其冷却到10℃以下，使酸奶中的乳酸菌停顿生长，防止酸奶酸度过高而影响口感。1～0℃的冰柜(冷藏室)12小时后即可销售。工艺设计原则、范围与依据尽管酸奶厂的类型很多，而且在同一类型的酸奶厂中产品的品种和加工工艺亦各不一样，但在同一类型的酸奶厂中主要工艺过程和设备根本相近，只要这些产品不同时生产，其一样工艺过程的设备是可以公用的，所以我们在确定产品工艺流程时只要将主要产品的工艺流程确定后，其他产品就好办了。但必需指出，为了保证酸奶产品的质量，假设所确定的工艺路线和条件不一样，不仅会影响产品质量，而且会影响到工厂的经济效益，所以，我们对所设计的酸奶生产车间的工艺流程应进展认真探讨和论证。原则工艺流程是初步设计审批过程中主要审查内容之一，它的正确与否往往打算产品质量、产品竞争力，打算酸奶厂的生存与进展，选择工艺流程必需通过分析、比较，从理论和实际各个方面进展论证，证明它在技术上是先进的。在经济上是高效的，符合设计打算任务书的要求。原料匹配性。依据原料性质、种类和来源拟定工艺流程。按产品规格和部颁标准拟定。留意经济效益，尽量选投资少，消耗低，本钱低，产品收益率高的生产工艺。“三废”处理效果好，削减“三废”处理量，治理三废工程与主体工程同时设计，同时施工，选用产品“三废”少或经过治理简洁到达国家规定的“三废”排放标准的生产工艺。产品在市场有较强的竞争力量，有利于原材料的综合利用。级批准。对科研成果，必需经过中试放大后，才能应用。量按流水线排布，削减原料，半成品在生产流程中停留的时间，避开变色、变味、变质现象发生。空浓缩以削减温度对产品色泽和口味的影响。结合我国国情。在进展产品工艺设计时，必需以我国具体状况动身，在市场消费水平，相关机械设备及电气仪表制造力量，劳动就业与生产自动化水平关系等方面做出恰当的衡量，综合考虑。在引进国外先进技术和设备时，要考虑是否适合我国生产实际，并留意消化吸取，以缩短与兴旺国家的水平差距[3]。确保安全生产，以保证人身和设备安全。设计依据依据前期可行性调查争论，确定产品方案及生产规模。依据当前的技术，经济水平。工艺规程文件，主要是设计任务指导书。食品设计手册。与其设计有关的各种标准。产品图纸及有关设计文件。工厂备的有关资料。国内外典型设计图样及有关资料。工厂同类产品同类设计图样和设计资料。设计范围工艺设计在整个工厂设计中占有重要的地位，为其他非工艺设计所需根底供给依据，生产〔１〕产品方案、产品规格及班产量确定。〔２〕主要产品及综合利用产品的工艺流程确实定和操作说明。〔３〕物料衡算。〔４〕生产车间设备的生产力量的计算、选型及配套。〔５〕劳动力计算、平衡及劳动的组织。〔６〕生产车间平面布置。〔７〕生产车间水、电、汽、冷用量的估算。〔８〕生产车间管道设计、计算及设备安装[3]生产方法的选择和工艺流程确实定本设计的设计目标是生产日产量为200吨产的凝固型酸奶，承受双歧杆菌与嗜热链球菌共同发酵的生产工艺。生产线数目确实定共两条生产线。生产线自动化程度确实定承受连续生产。工艺流程确定工艺流程如下：原料乳↓标准化↓脱脂乳→调配←(6%)↓过滤↓预热〔60℃〕↓均质(15～20MPa)↓杀菌(90℃，5min)↓冷却〔40℃)↓适量维生素C→接种←(6%3%)↓灌装←消毒瓶↓发酵(40℃，3h)↓冷却(6℃左右)↓冷藏(1～5℃)↓成品生产方法原料检验：用牛奶作原料时，奶要颖、无杂质，酸度小于18OT，乳固体含量大于12，细菌少于3万个/mL，不含患等病牛的奶，不含抗菌素及黄胺类药物；用奶粉作原料时，奶粉要承受特级品，无结块，无抗菌素和防腐剂，应符合GB5410标准。生产前消毒：放清水于夹层锅中煮沸。开泵使开水循环，将管道、容器、设备与奶液接触5～10分钟。车间空间用紫外线灯消毒1小时。〔1.030〕，可添加0.5～3%脱脂奶粉或水解动物蛋白粉，使其蛋白质含量大于3.3%8.7%，原料牛奶必需在3℃以下贮奶罐中贮藏待用。假设使用的原料是奶粉，则需参考上述标准，先将奶粉与配方量的白砂糖干混合，用无菌温水搅成奶糊，然后用无菌水在搅拌下将奶糊冲稀到标准倍数。7020，用泵打入冷热缸备用。另将奶液总量0.2～0.5％的L奶稳定剂D型，与其数倍的白砂糖干混合，10150目筛网过滤。均质、杀菌：均质可使奶液均匀柔腻，口感优雅。将均质后的奶液在冷热缸中快速升温905〔80℃，30分钟〕灭菌后奶液经板式热交换器快速降温至40℃。接种：接种目前一般承受两种方法：一是承受将乳酸菌混合干粉直接投入奶液的方法：接种室在接种前开紫外灯杀菌1小时，关闭紫外灯，并严格防止外来人为污染，将按标准量〔0.02%〕计量的菌种，拌入40℃的奶液中，使之均匀溶化，然后倒入配料缸的奶液中，搅拌使之均匀分散。1∶12～3%300ml灭菌脱脂奶中进行培育，即获得母发酵剂；从母发酵剂中提取2～4%菌种，投入灭菌奶中培育制成中间发酵剂；再从中间发酵剂中提取2～4%投入灭菌3～4%参加，进展生产发酵[4]发酵：在403小时；可以通过检验确定发酵终点：酸奶的发酵终点掌握在pH4.5～4.7，此时即可停顿培育。冷却：当发酵终点一到，酸奶即可从保温培育室移到外边，进展自然冷却；也可承受送风10℃左右。老化：酸奶移入1～512～18小时。老化能把酶的变化和生物化学变化抑制到最小限度，同时可以使酸奶形成良好的风味和芳香。经过老化的产品，检验合格后打印生产日期1～5℃中保存。合格出厂：工程 纯酸牛乳

表１ 酸牛乳的感官特性调味酸牛乳、果料酸牛乳色泽味道和气味

呈均匀全都乳白色或微黄色具有酸牛乳固有味道和气味

呈均匀全都的乳白色，或调味乳、果料应有的色泽具有调味酸牛乳或果料酸牛乳应有的味道和气味组织状态 组织细腻、均匀、允许有少量乳清析出；果料酸牛乳有果块或果粒工程全脂表２纯酸牛乳局部脱脂酸牛乳的理化指标调味酸牛乳、果料酸牛乳脱脂 全脂 局部脱脂 脱脂脂肪(%) ≥3.11.0～2.0≤0.5 ≥2.5 0.8～1.6 ≤0.4蛋白质(%)≥2.9≥2.3非脂乳固(%)≥8.1≥6.5酸度(ºT)≥70.05 工艺计算5.1 物料衡算5.1.1 班产量的计算班产量是工艺设计的最主要经济根底，直接影响到车间布置、设备配套，占地面积，劳动定员和产品经济效益。一般状况下，食品工厂班产量越大，单位产品本钱越低，效益越好，由于投资局限及其它方面制约，班产量有肯定的限制，但是必需到达或超过经济规模的班产量。最适宜的班产量实质就是经济效益最好的规模。班产量受市场需要、季节气候、生产条件〔温度、湿度等〕和原料供给等方面影响，生产天数和生产周期大不一样。酸奶的生产旺季在夏季6月、7月、8月，旺季工作日〔t 〕为78d。2月、旺3月4月为生产淡季，工作日为75〔t ，中季生产为135，余下77d为节假日和设备检修日，淡则全年酸奶生产天数为：tt旺

t 中

=78+135+75=288〔d〕淡班产量q班计算公式如下：Qq=班 k(3t

+2t

+t)

k0.7～0.8[5]旺 中淡200吨凝固型酸奶年产量为：Q=200×288=57600(t)班产量为：q= 57600

=57600

132.64(t/班)班0.75(378+2135+75)434.25表３ 酸奶生产根底数据工程 名称原料利用率定额 原料乳含脂率指 非脂乳含量标 产品含脂率产品非含脂率

百分比(%)98.03.58.53.08.5

工程原料配比酸奶损失率

名称原料乳脱脂乳冷却损失发酵损失过滤损失装瓶损失

百分比(%)85.314.75.01.61.63.0乳标准化的计算假设设：——原料的含脂率；SN——原料非脂乳固体含量F——标准化后含脂率；1SNF——标准化后非脂乳固体含量；1F——乳制品中的含脂率；2SNF——乳制品中的非脂乳固体含量。2则：1 1 2 FSNF 标准化 F SNFF SNF1 1 2 由于F1

2 SN所以 F

SNF

(F

SNF211)又因在标准化时添加的稀奶油〔或脱脂乳〕量很少，标准化后干物质含量变化甚微，标准化后的非脂乳固体含量大约等于原料非脂乳固体含量，即：11)由于SNF1SNF 所以F1SNF1(F2SNF2)F1F；则加稀奶油调整；假设F1F，则加脱脂乳调整。标准化后的非脂乳含量：F1SNF1(F2SNF2)8.5(3.08.5)=3.0〔%〕F1F=3.5，则加脱脂乳调整。F%，脱脂乳的含脂率为q%，按比例混合后乳〔标准化乳〕的含脂率为F1%，原料乳的数量为X，脱脂乳的量为Y时，对脂肪进展物料衡算，则形成以下关系式FXqYF1(XY)即原料乳和脱脂乳的脂肪总量等于混合乳的脂肪总量。3.5X0.1Y3.0(XY)X2.95.8Y 0.5 1100kg98%，10098%5.8X 1X16.89717.0(kg)17.0kg的脱脂乳混合后：17.0＋98=115〔kg〕蔗糖的参加量GQM式中G——标准化蔗糖参加量，kg；M——标准化乳的数量，kg；Q——蔗糖的配比率，%。5%～8%的砂糖。加糖的方法是用原料乳溶解。Q取6% G=0.06×115=6.9〔kg〕即混合后总的量为11＋6.9=121.kg；即100kg原料乳可制得121.9kg标准乳。乳消耗量1.032kg/L[6]标准化乳的体积121.9÷1.032=118.1 (L)(1)过滤乳量 118.1×(1－0.016)=116.2 (L)在90～95℃时标准化乳体积增加1.04倍，标准化乳体积为：116.2×1.04=120.9 (L)(2)冷却乳量 120.9×(1－0.05)=114.9 (L)(3)罐装乳量 114.9×(1－0.03)=111.5 (L)(4)发酵乳量 111.5×(1－0.016)=109.7 (L)100L酸奶的物料衡算依据上述衡算结果知，100kg原料乳可生产109.7L，故可得出下述结果：(1)生产100L酸奶需耗原料乳(100/109.7)×100=91.2 (kg)(2)脱脂乳耗用量91.2÷5.8=15.7 (kg)(3)蔗糖耗用量(91.2＋15.7)×6%=6.4 (kg)(4)过滤乳的量(116.2÷109.7)×100=105.9 (L)(5)冷却乳的量(114.9÷109.7)×100=104.7 (L)(6)热处理乳的量(120.7÷109.7)×100=110 (L)132.64t/班表４ 酸奶厂物料衡算表物料名称单位100kg原料乳100L凝固酸乳每班定额量标准化原料㎏98.91.2116315.1脱脂乳㎏17.015.720XX3.5蔗糖㎏6.96.48123.1过滤完的乳L116.2105.9135063.2热处理完的乳L120.9110140292.3冷却完的乳L114.9104.7133532.8灌装凝固乳量L109.7100127538.51.040㎏/L热量衡算(每班)工艺流程中温度的变化如：〔5度〕〔60度〕〔90度〕〔40度〕〔10度〕原料预热5min冷却发酵冷却5.2.１预热耗热量Q15℃,60℃５℃时：原料乳的比热容 c

0.92

4.18

J(k·k)脱脂乳的比热容c

原0.94

4.18

3.kJ9/(kg·k)糖蔗糖的比热容 c 3.896kJ/(kg·k)糖GCc 原 GC

GC脱 糖

GC脱

116315.13.85620233.53.948123.13.896标准化

G G G原 脱 糖

116315.120233.58123.1＝３.８７０kJ/(kg·k)[3]Q”TCM1(605)3.870G标553.870144461.730732782.1kJ预热的热损失Q””1升温过程中消耗的热损失约为升温耗热量的10%”1 1∴Q1

1

”30732782.1×1.1=33806060.3kJ5.2.2 杀菌时的热量Q2(1)6090℃60℃时 原料乳的比热容c原脱脂乳的比热容c脱

0.910.96

4.184.18

蔗糖的比热容

0.9434.1873.892 kJ/(kg·k)糖116315.13.84720233.54.0328123.13.892c

3.875kJ/(kg·k)杀 116315.120233.58123.1Q”TCM2(9060)3.875144461.716789338.8(kJ)杀菌中蒸汽带出的热量Q””2杀菌时间为5min，蒸发量为每小时3%，则杀菌蒸发水重量为：VG3%560144461.71.0323%560372.7(L)1100℃水的汽化潜热Hv12257.2kJ/kg故90℃时的汽化潜热Hv Hv(1T

r2)0.382 12 r11(90273)0.38Hv22257.21(100273)

2196.50.9870.382185.6(kJ)蒸发热量Q2

””V1I372.72246.0837109(kJ)热损失Q2

”””10%(Q2

”Q2

””)Q 1.1(Q2

”Q2

””)=19389092.6(kJ)Ｑ=Q+Q=53195152.9(kJ)总1 2水平衡计算原料乳的冷水耗量原料乳的温度t1

=25℃，应降温至t1

”=5℃冷却水th1

=0℃，th1

”=20℃8h

A=116315.114539.4(kg/h)1 8原料乳比热容c 3.932kJ/(kg·k) c =4.18kJ/(kg·k)A1 w则每小时耗水量AC (t1w 1 A1 1

t”)14539.43.932(255)13676.8(kg/h)1 c(tw h1

th1

) 4.18(200)标准乳预热的热水耗量乳 5℃——60℃热水80℃——25℃每小时耗水量

A=33806060.3/8=4225757.5(kJ/h)w Q

4225757.5

=18380.8(kg/h)c(tw 1杀菌时的耗水量乳 60℃——90℃水蒸气 100℃——60℃

t) 4.18(8025)2A=19389092.6/8=2423636.6(kg/h)每小时耗气量

w Q

2423636.6

14495.4 (kg/h)c(tw 1

t) 4.18(10060)2杀菌冷却的冷水耗量杀菌后的乳的温度 90℃——40℃ c3.874kJ/(kg·k)冷却水 25℃——80℃A=139273.7/8=17409.2〔L/h〕热处理后的量

w17409.23.874(9040)14667.9 (kg/h)4.18(8025)耗冷量的计算通常发酵工厂的耗冷量分为工艺耗冷量〔Qt

〕和非工艺耗冷量〔Qut

，而工艺耗冷量又包含了发酵培育基和发酵罐体的冷却降温耗冷，生物反响放热〔发酵热〕的除去等；非工艺耗冷量则包括构造耗冷量，用电设备运转散热耗冷量等。具体的计算公式QQQt ut工艺耗冷量Q=Q+Q+Qt 1 2 31．原料乳冷却耗冷量Q1原料乳 25℃——5℃冷却水 0℃——20℃原料乳比热容c 3.932 kJ/(kg·k) 班乳量为116315.1kgA18h内完成冷却过程，则所耗冷量为QGC(t1

t)/116315.13.932(255)/81143377.4(kg/h)2相应的冷冻介质〔0℃的水〕耗量为：Q

1143377.4M1c tm 2

t1

4.18

13676.8(kg/h)杀菌后乳冷却耗冷量Q2杀菌后的乳的温度 90℃——40℃冷却水 25℃——80℃c3.874kJ/(kg·k) 班乳量为G=144461.7×1.032=149084.5〔kg〕8h内完成冷却过程，则所耗冷量为：Q GC(t2

t/149084.53.874(9040)/83609707.8(kg/h)相应的冷冻介质〔0℃的2水〕耗量为：

QM2c t Q

3609707.8

15701.2(kg/h)发酵耗冷量Q3

”” t””m 2 1

4.18

8025发酵期间发酵放热Q′，假定发酵乳固形物均为乳糖、蔗糖，而它们的发酵放热量为318000kJ/m3h60%1L发酵乳每小时放热量为：Q 1800060%100010.8 (kJ/L.h)0127538.5L3h的总发酵热Q”10.8127538.534132247.4 (kJ)0考虑到发酵放热的不平衡，取系数1.5，无视主发酵期的乳温升，则发酵顶峰期耗冷量为：Q”3

03

2066123.7(kJ/h)发酵后期发酵液发酵降温耗冷Q′′406℃。每班降温耗冷3量为：Q””3.874127538.51.040(406)17470815.5 (kJ)0工艺要求此过程应快速，设此过程在1小时内完成所以：发酵总耗冷量：

Q””17470815.5(kJ/h)3每班耗冷量：工艺耗冷量：

Q=Q′+Q′′=2066123.7+17470815.5=19536939.2(kJ/h)3 3 3Q=Q′+Q′′=4132247.4+17470815.5=21603062.9(kJ)0 0 0Q QQQt 1 2 3

27711817kJ/h=2.429×107(kJ/h)非工艺耗冷量Qut因发酵主要在发酵室进展，故主要非工艺耗冷量主要为发酵室的冷量散失Q4，按阅历选取，通Q4=12%Qt发酵室Q=12%4132247.4=495869.7(kJ)4冷却室Q4

””=12%×17470815.5=2096497.9(kJ)所以得发酵室：Q=Q+Q =4132247.4+495869.7=4628117.1(kJ)T NT冷却室：Q=Q+Q =17470815.5 +2096497.9=19567313.4(kJ)[3]T NT设备的设计与选型灭菌设备本设计的生产规模较大所以承受连消塔——喷淋冷却连续灭菌。连消塔连消塔的选型：本设计选用喷孔型。生产力量：8h处理144461.7kg的乳。主要尺寸及接收的计算灭菌时间确实定：5分钟v＝0.3m/st＝10sL＝vt＝0.3×10＝3(m)8hG为：G 144461.718057.7 (kg/h)糖 8比热容为：3.875kJ/(kg.k)连消终温取t＝9060P＝0.42MPa145℃2干饱和蒸汽热焓λ＝654.3×4.18kJ/kg，比容v′′＝0.45m3/kg，90℃饱和蒸汽热焓量I＝113.2×4.18kJ/kgD为：GctD 2

t1I18057.73.8759060 4.18654.3113.18D 928

＝(928kg/h)V蒸汽10%则

2062(m3/h)v”” 0.45D′=D×1.1＝928×1.1＝1020.8(kg/h)V′=V×1.1＝2062×1.1＝2268.2(m3/h)进汽管直径计算：取汽速v＝40m/s 进气管截面积为F，管径DV ” 2268.2蒸F v 蒸F0.785dF0.785

＝0.016(m2)4036000.0160.785 0.14(m0.0160.785选无缝管φ159×4.5，则φ ＝150mm内进料管直径计算：进料体积流量V ＝16.8m3/h，物料流速v＝0.40m/s料V ” 16.8料F v 料F0.785dF0.785

＝0.012(m2)0.4036000.0120.785 0.124(m0.0120.785选无缝管φ140×4.5，则φ ＝131mm内[6]出料管直径计算：出料量G ＝G +1.1D＝17.47+1.72＝19.19(t/h)出 进GV 出

1.04

＝18.45(m3/h)V ” 18.45F v F0.785dF0.785

＝0.0128(m2)0.4036000.01280.785 0.1277(m0.01280.785选无缝管φ146×4.5，则φ ＝137mm内连消塔外圆尺寸计算：出料体积流量18.45m3/h，物料在连消塔中移动速度0.1m/sVF 总

18.45 ＝0.051(m2)环 v 0.13600F ＝0.785×〔D环

外内

2〕F0.785环F0.785环D2外内外内取D＝D ＝0.35mg 外内外筒有效长度的校核

＝0.0510.785

0.15920.0〕＝0.051m2L1Φ350时F ＝0.067m2，有效长度为LΦ2环 2F LL 1环 1

0.0513.0002.8〕2 F 0.0672设备构造的工艺设计：连消塔内汽管开孔φ ＝6mm孔SN 汽

0.7850.150265个〕孔 S 0.7850.00620汽管φ159×4.5C＝πD＝3.14×159＝499mm20mm为孔中心距，则一个N＝C/20＝499/20＝25个1可开孔的长度为2.28－0.20－0.15＝1.93〔m〕需开孔的环数为625/2＝2〔环，取25环，环距为1.93/20.08〕设备材料选择：不锈钢、低碳钢合一般钢材。A钢3P＝1.6MPa；查表得壁厚δ＝6mm；φ350封头，δ＝6mm支座选择：悬挂式支座〔B型、支撑式支座维持罐维持罐的选型：维持罐和维持管生产力量、数量和容积确实定生产力量：质量流量G ＝19.1t/h，体积流量V ＝18.45m3/h出 出数量：一个容积：θ＝300-10＝295s＝4.8minV V罐 出

(m3)60 84主要尺寸确实定：H/D＝3，承受椭圆封头V ＝2V +V ＝2×πD2/24+0.785D2×3D＝2〔m3〕维 封 筒D0.91，取＝0.9，则＝D2.7，封头高度hh+h300+25＝32〔m，a bV ＝0.255m3总高H ＝H+2h＝2.7+2×0.325＝3.35〔m〕封核算其总容量V＝2V +V ＝2×0.255+0.785×0.92×2.7＝2.23m3>V ＝1.69m3封 筒 维V ＝V +V ＝0.255+0.785×0.92×2.7＝1.97〔m3〕有效 封 筒上部出料管的开孔位置：V VH 有效 封

1.970.255

〔m〕0 0.785D2 0.7850.92H＝HL

+h＝2.7+0.325＝3.0〔m〕03m处设备材料选择：一般钢材。A3钢〔5〕P＝0.5MPa，[σ]＝127MPa，ψ＝0.7，C＝0.28cmPDS

S＝7mm 0.5120 21270.70.5接收计算：进出料管尺寸φ146×4.5V 17.4

m v ＝F 36000.7850.137

＝0.332s支座选择：支撑式支座s螺旋板换热器换热器型式：管壳式、板式合螺旋板换热器〔1〕换热面积计算Q［1］热乳液可能放出的热量 〔从90℃降到40℃〕为Q1Q GC t ＝ (－)＝1.919×104×(90－40)×3.874＝3.7×10Q GC t 1 1 w 2 1热损失为〔1－0.96〕＝0.04Q′=Q×0.96＝3.55×106(kJ/h)Q1 1t［2］冷乳可能被加热的温度t2Q GC t t ＝ (－)＝1.806×104×(－25)Q GC t t 2 2 w 2 1 2Q ′=Q，则得＝50.7Q 1 2 2［3］求温差△t：热乳温度变化40 90冷乳温度变化25 50.715 39.3t

tt1

1539.325.23〔℃〕1lntt12

ln1539.3［4］FK＝1200×4.18kJ/(m2•h•℃)Q＝4.1×106kJ/(m2•h•℃)QF 2Q

3.55106

m2〕Kt 12004.1825.23可查的F=30m2的螺旋板换热器〔２〕同理得：9.5m210m2的螺旋板换热器6.1.4 喷淋冷却设备乳液：50.740℃〔1〕冷却面积的计算Q3Q＝GC(t－t)＝1.919×104×(50.7－40)×3.874＝7.95×105(kJ/h)３ １ w2 1求温差△t：热乳温度变化4050.7水温度变化253815 12.7t

t

1512.72152

13.8〔℃〕1ln11t2

ln12.7FK＝400×4.18kJ/(m2•h•℃)QF 3 7.9510 34.5m〕Q5Kt 4004.1813.834.45/19.19＝1.795与阅历直符合。〔2〕设备构造的工艺计算L：φ108×4F＝3.14×(108-100)/2×1＝0.33〔m2〕0则：L＝F/F＝34.45/0.33＝104.4〔m〕0uφ108×4R＝270mm，则一个UL＝0.27×3.14＝0.85mu10mL＝2×10+0.85×2＝21.7mN，则：0N＝L/L＝104.4/21.7＝4.85程0校验冷却面积L′＝21.7×5＝108.5mF′＝0.33×108.5＝35.8m2﹥F[3]。过滤设备本设计承受离心过滤方法。每小时处理原料乳量Q=144461.7/8=18057.7〔kg/h〕 V 17531.8L/h 18.5〔m3/h〕1.0306000～7000r/min以上依据以上条件，选择广州重型机器厂生产的型号DPJ475/50—21—30[7]转鼓直径 464mm 当量沉降面积50×107cm2转速 6600r/min 分别因数 11300生产力量 23－50t/h 配套动力功率30kW；外形尺寸〔长×宽×高〕1525×1185×1690mm 质量 1150kg泵下料泵下料泵的作用是将已配好的料乳打入连消塔中进展杀菌0.0015～0.002Pa.S1.040kg/L60℃以下介质中根本上无气体操作条件：常压。19.19m3/h18.5m3/h19m3/h结论：查表知离心式泵满足生产要求[8]IS80－50－160。该产品转速2900r/min，25m3/h32m65％，昆明水泵厂生产。混料泵①泵的输送介质为脱脂乳，砂糖及添加剂的混合物，温度为4℃3.4m3/h查表知离心式泵满足生产要求[8]IS50－32－1251450r/min3.75m3/h5m54％，昆明水泵厂生产。其他泵菌种泵；胶体泵由于流量较小所以同混料泵规格就可以可，流量用阀门调整。乳泵选择与下料泵一样。均质机均质机是一个带有背压装置的高压泵，标准化乳均质为二级均质。选用型号为GJ－10/2[810000L/H最大压力25MP=20MP2725×1398×1330mm。贮奶罐材质选择：贮乳罐的隔热尤为重要。贮乳罐外边有绝热层或冷却夹层，以防止乳罐温度上升。116315.1kg1.030kg/L，116315.1V 原 1.030

112.9(m3)8830吨的贮存罐4个可以满足生产要求。得：300001030

29.1m3，取罐的H/D=3，则贮乳罐的高：

V 3.14D23D得D=2.3m H=6.9m发酵室发酵室面积确实定

罐 2室面积可按下式确定：S=M×(ßK×gfn-1×n)-1式中：S—发酵室实际面积(m2)M一酸奶日产量(公斤)ß一与生产班次有关的系数(一班制取1；两班制取2；三班取3)K一面积利用系数，与通道宽窄、奶垛堆放疏密及是否安装热风机等其它发热设备有关。通常取〔0.4—0.6〕g一奶箱中酸奶总重(kg)fn一奶箱平面投影面积(m)n一奶箱层数选取包装材料为4612mm的塑料材料包装盒。酸奶体积为250ml，填充系数为85%旺季一天三班，每班132.64t，取k=0.5，n=15每盒酸奶质量为m=0.26kg132640则每层酸奶重：g=( 则fn=70.85`m3

)8842.7〔kg〕；则每班发酵室面积为：S=132640×(0.5×8842.7×70.85-1×15)-1=141.7〔m3〕发酵室