第三章--食品工厂工艺设计

1、第三章 食品工厂工艺设计,本章要点及要求： l 能制定产品方案，确定班产量，确定工艺流程。 l 会物料衡算、设备选型、车间劳动力估算。 l 能进行生产车间平面布置，绘制工艺流程图及车间平面图。 l 掌握生产车间水、电、汽、冷用量的估算知识。 l了解管道设计、计算及设备安装常识。,食品工厂工艺设计的主要内容：,1、产品方案、产品规格及班产量确定； 2、产品的工艺流程确定及操作说明； 3、物料衡算； 4、生产车间设备生产能力的计算、选型及配置； 5、劳动力计算； 6、生产车间平面布置； 7、生产车间水、电、汽、冷用量的估算； 8、管道设计、计算及设备安装。 此外，对非工艺设计从工艺角度提出要求。,

2、第一节 产品方案及班产量的确定,一、概念 产品方案：又称生产纲领，是食品工厂全年生产品种、数量、生产 周期、生产班次等的计划安排。,二、产品方案的制定 1、进行详细的调查研究。 2、根据设计任务书和调查研究的资料来确定主要产品的品种、规格、产量、生产季节和生产班次，优先安排受生产季节性影响的产品。 3、调节产品以调节生产忙闲不均现象。 4、尽可能综合利用原材料及加工半成品贮存，待到淡季加工时加工，以延长生产周期。,三、制定产品方案的要求,在安排产品方案时应尽量做到“四个满足”、“五个平衡”。 四个满足： 满足主要产品产量的要求； 满足原料综合利用的要求； 满足淡旺季平衡生产的要求； 满足经济效

3、益的要求。,五个平衡： 产品产量与原料供应要平衡； 生产季节性与劳动力应平衡； 生产班次要平衡； 设备生产能力要平衡； 水、电、汽负荷要平衡。,四、班产量的确定,1、年产量 依据：设计任务书给定的新建食品厂的生产能力。 年产量按下式估算： Q = Q1 + Q2 - Q3 - Q4 式中 Q新建食品厂某类食品年产量，t； Q1本地区该类食品消费量，t； Q2本地区该类食品年调出量，t； Q3本地区该类食品年调入量，t； Q4本地区该类食品原有厂家的年产量，t。,对于淡、旺季明显的产品，如：饮料、月饼和巧克力等按下式估算： Q = Q旺 + Q淡 Q中 式中 Q新建食品厂某类食品年产量，t； Q

4、旺旺季产量，t； Q淡淡季产量，t； Q中中季产量，t.,2、生产班制 一般食品厂每天生产班次12班，淡季一班，中季两班，旺季三班制。 3、工作日及日产量 （1）工作日 tt旺+t中+t淡 式中 t全年工作日 t旺 旺季工作日 t中中季工作日 t淡淡季工作日,（ 2）日产量 qq班nk 式中 q平均日产量（t/d） q班班产量（t/d） n生产班次，旺季n=3,中季n=2，淡季n=1 k设备不均匀系数,k0.7-0.8,4、班产量 q班=Q/k(3t旺2t中+t淡) 若只有旺季、淡季，则计算公式为： q班=Q/k(3t旺t淡) 式中 Q食品厂某类食品年产量，t；,五、产品方案的表示方法,食品工

5、厂的产品方案是用表格的形式表现的，其内容包括产品名称、年产量、班产量、112月的生产安排，用线条或数字两种形式表示。,例：日处理50吨鲜奶的乳品厂各种产品的分配,第二节 工艺流程设计,工艺流程设计的任务和程序 生产方法的选择和工艺流程的设计原则 工艺流程设计的步骤 工艺流程设计和车间布置设计是工艺设计的两个主要内容，是决定工厂的工艺计算、车间组成、生产设备及其布置的关键步骤。 生产工艺流程设计在整个工艺设计中最先开始，但随着工艺及其它专业设计的展开，通常需要对初步的工艺流程设计进行局部修改，所以几乎是最后才完成。,一、工艺流程设计的任务和程序,生产工艺流程设计的任务： 包括两个方面： 其一是确

6、定由原料到成品的各个生产过程及顺序，即说明生产过程中物料和能量发生的变化及流向，应用了哪些生物反应或化工过程及设备。 其二是绘制工艺流程图。,生产工艺流程的设计程序： 分为三个阶段，即： 生产工艺流程示意图生产工艺流程草图生产工艺流程图。,二、生产方法的选择和工艺流程的设计原则,（一）生产方法的选择 生产方法即工艺路线的选择，是食品工厂设计的关键步骤。一般要对可选择的各种生产方法进行全面的比较分析，从中选出技术先进、经济合理的工艺路线，以保证项目投产后能达到高产、低耗、优质和安全运转。,选择生产方法的主要依据： 1、原料来源、种类和性质：原料来源不同，采用的生产方法也有所不同，如啤酒生产中选用

7、进口麦芽，就必须采用先进的生产方法和技术，以保证生产出高质量的产品，供出口或内销；原料的种类和性质不同，生产方法也要相应改变，如生产酒精的原料采用糖蜜和采用淀粉，工艺路线就大不相同。 2、产品的质量和规格：对产品的质量和规格要求不同，生产方法也会不同，要求高的应尽可能采用先进的生产方法。,3、生产规模：工厂的设计生产能力对工艺流程的选择也有影响。对于大型企业，应选用有利于实现生产过程机械化、自动化和稳产高产的生产工艺。 4、技术水平：如技术水平高，则尽可能采用操作技术要求高的先进生产工艺，相反则应选用较易掌握的生产工艺。 5、经济合理性：对选用的生产方法应切实做好技术经济指标的比较，尽量选用投

8、资省、生产效率高、能耗低的生产方法，以获得良好的经济效益。,例：乳品厂的原料要求,一、原料乳的要求： 1、轻工业部颁发用于加工全脂乳品的原料乳要求： （1）由健康牛挤出的新鲜牛乳 （2）产犊后7日内的初乳不得使用 （3）不得含有肉眼可看见的机械杂质 （4）具有纯净的新鲜牛乳的滋味和气味 （5）色泽为白色、乳黄色，不得呈红色、绿色或显著的黄色 （6）应呈均匀，无沉淀的流体，呈浓厚的粘性者不得使用 （7）酸度不超过20T （8）成分,二、新鲜牛奶国家卫生标准： 理化指标： 比重：1.0281.032 脂肪不得低于3.0% 酸度：消毒奶、炼奶用应不高于18T 其他乳制品不超过20T Hg（ppm）：

9、不大于0.0 六六六（ppm）：不大于0.1 DDT（ppm）：不大于0.1,细菌指标： 细菌总数 特级：不超过50万个/ml 一级：不超过100万个/ml 不得检出病原菌 （注：消毒奶、炼奶用特级，其他乳制品用一级奶）,三、白砂糖：色泽洁白的甘蔗糖，松散干燥，不得含有任何异味。蔗糖含量不得低于99.65%，水分不高于0.07%，应符合国际（QB）317-64一级品以上的要求。 四、奶油：奶油质量指标参照部颁标准，轻标（QB）38-81第2页二级品以上的规定。 五、全蛋粉：喷雾干燥淡黄色粉，品质新鲜纯正，无受冻，结块，霉变等不正常气味，含脂肪不低于42%，游离脂肪酸（以油酸计）不超过5.6%，

10、溶解度良好，水分不高于5%，杂菌数每克内不大于50万个，大肠菌群（近似数/100g）不大于250，不允许有病原菌。,六、可可粉：可可豆焙炒，冷却，粉碎，壳肉分离，前期碱处理，磨浆，榨油，饼粉碎，筛选制成红棕色，具有巧克力香味，无不正常气味及结块，霉变现象，细度为160目/时（相当于88U以上）含脂量2040%，水分不高于3%的粉末，杂菌数每克不大于3万个，大肠菌群（近似数/100g）不大于90，不允许有病菌。 七、柠檬酸: 白色结晶性粉末，用作抗氧增效剂，纯度不少于99.0%，应符合国家标准食品增加剂的要求。 八、香味剂: 它是冰淇淋制品中主要的调味成分，适量的香味剂能使成品带有醇厚的香味和该

11、品种应具有的天然风味，香味剂有天然的、合成的两大类，但均应符合卫生标准。 九、食用色素: 有天然、合成的色素，但应符合国家卫生标准 十、稳定剂:（明胶）应具有较强的吸水性，符合卫生标准 十一、食盐: NaCl不少于99.2%，既符合部颁标准食盐一级品以上的要求,（二）工艺流程的设计原则,保证产品质量符合国家标准，外销产品必须满足国际认可标准或合同中提出的质量要求。 尽量采用成熟的，先进的技术和设备。这样可以提高原料利用率，提高劳动生产率，降低水、电、汽及其它能耗，降低生产成本，使工厂建成后，能迅速投产，在短期内达到设计生产能力和产品质量要求。并做到生产的稳定、安全、可靠。例如啤酒厂糖化车间工艺

12、流程设计，以前均采用麦汁二段冷却，现在采用麦汁一段冷却新技术，具有明显的节能效果，比原二段冷却节电40，节水27，降低煤耗5，同时降低制冷剂用量，这样就降低了啤酒的生产成本。,尽量减少三废排放量，有完善的三废治理措施，以减少或消除对环境的污染，并做好三废的回收和综合利用。 确保安全生产，保证人身和设备安全。 尽量采用机械化和自动化，实现稳产、高产。,三、工艺流程设计的步骤,工艺流程设计步骤就是工艺流程的设计程序，分成三个阶段：即生产工艺流程示意图、生产工艺流程草图和生产工艺流程图。 （一）生产工艺流程示意图 作用：定性的表明原料变成产品的路线和顺序，以及应用的过程和设备。在设计工艺流程示意图时

13、，首先要弄清楚原料变成产品要经过那些操作单元，其次要确定采用何种操作方式。,例1：奶粉生产工艺流程图 原料乳的验收预处理杀菌浓缩喷雾干燥冷却 包装成品 例2、浓缩苹果汁生产工艺流程图： 苹果 清洗 拣选破碎 酶解 榨汁过滤 超滤浓缩 混合杀菌灌装成品,（二）工艺流程草图的设计 完成工艺流程示意图后，即开展物料平衡计算。通过物料平衡计算，求出原料、半成品、产品、副产品以及与物料计算有关的废水、废料等的规格、重量和体积等，并据此开始设备设计。 设备设计通常分两阶段进行，第一阶段的设计内容是：计算、确定计量和贮存设备的容积以及决定这些容积型设备的尺寸和台数等。,第一阶段设计完成以后，即开展工艺流程草

14、图的设计，并进行第二阶段设备设计与水、电、汽等能量计算。第二阶段的设备设计主要解决各操作单元的技术问题，对专业设备和通用设备进行设备设计和选型。至此，所有设备的规格、型号、尺寸、台数等均已求出。据此对工艺流程草图进行修改和充实，并进行初步平面布置。,（三）工艺流程图的设计 当设备设计和工艺流程草图设计完成后，便开始车间布置设计。在这个阶段，可能会发现工艺流程草图设计中某些设备的空间位置不合适，或是个别设备的型式和主要尺寸选取不当，因此需要修改和完善。经过多次反复逐项审查后，确认设计合理无误后才正式绘制生产工艺流程图。,例：乳品厂各种产品工艺流程,一、乳粉工艺流程 全脂加糖奶粉生产工艺流程： 将

15、新鲜原料乳通过标准化后，经杀菌，添加蔗糖，浓缩，喷雾，干燥而制成的粉末产品，称加糖全脂奶粉。 采用喷雾干燥法制造全脂加糖乳品，其工艺流程如下如图所示：,原料乳验收,标准化,杀 菌,真空浓缩,喷雾干燥,出粉与过筛,包 装,装 箱,检 验,成 品,灭 菌,实罐制造,玻璃瓶,加 糖,塑料袋,封 罐,抽真空充氮,全脂加糖奶粉工艺流程示意图,（一）原料乳的要求与标准：,1、原料乳的要求： 生产乳粉时，要选择酸度不用高于20T，验收鲜乳时，应逐桶检查。首先做感官检查，其次做理化检验，如酒精实验，酸度，比重，脂肪，杂质等对可凝鲜乳，还应进行细菌污染程度实验和热稳定性实验。 2、鲜乳的验收方法： （1）采样：

16、采样前要用搅拌器搅拌，使样品具有代表性，因在运输过程中，由于各种振动或长时间搁置有分层现象。如不对样品进行立即分析，则应保藏起来。样品保存12天，5。 （2）感官味指标：从嗅觉、味觉，外观，尘埃等方面对原料乳进行检验。 （3）理化指标检验：, 测定比重：正常牛乳在15，比重为1.028-1.032。使用仪器：牛乳比重计，温度计，计200300ml量筒。用量筒量取样品200ml，将乳稠计轻插入量筒内牛乳中，静置后，读取牛乳液面刻度。同时，测出牛乳的温度，若温度非15，则需查表求得。 酸度测定：利用酒精测试。因奶粉生产要求原料乳酸度20T，所以用68%酒精做试剂。在试管内分别加入等量的中性酒精和牛

17、乳，以大拇指按住管口，颠倒两次，不出现沉淀凝结者，符合酸度要求，实验室准确测定酸度，可用0.1N NaOH测定。 美蓝还原试验（检验细菌数）：根据蓝色消失快慢来测细菌数多少，需一定时间，限于在实验室检验。 碘液实验：由于目前许多牛奶专业户有弄虚作假手段，在原乳中加淀粉液，此方法了检验是否掺假。 脂肪含量检验：脂肪含量的高低决定原料乳的质量，还决定是否再进行标准，因此应对原料乳进行按质论价。过去检测牛奶中脂肪含量用乳脂瓶法，消耗时间厂，且难以实行按质论价的方法。故为了提高效率，方便、迅速，采用国内已有的测80100乳样/小时的QCR-1型脂肪测定仪。,3、鲜乳的预处理 原料乳收纳后，应进行过滤。

18、首先用离心机净乳机进行净乳，以滤除原料乳中的机械杂质和凝固蛋白。如限于设备条件可利用多层滤布过滤，必须用片式多层滤布中过滤，必须用片式冷却器，表面冷却器或蛇管冷却器冷却到46，再送入贮奶缸，牛乳在贮奶缸中需定量搅拌，防止脂肪上浮和检查温度及酸度。 抵厂的鲜乳应迅速冷却到10以下，在此温度下大部分的微生物发育减弱，原料乳冷却的温度决定于贮存时间长短列表如下：贮存时间越长，需要的冷却温度越低。,4、原料乳的标准化 乳的标准化即调节乳中脂肪含量。在生产乳粉时，为了获得一定化 学组成的产品，使脂肪与非干物质之间有一定的比例。乳的成分，特别 是脂肪，不仅决定于品种和泌乳期，而且也决定于定蓄的饲养条件。所

19、 以当牛奶中含脂过高或过低时，可以用人工方法加以改善。这不但可以 部分的增加工厂收益，更重要的是获得与标准规定一致的产品，必须将 原料标准化。由于乳干燥时，仅仅除去水分，所以标准后原料乳中含有 的脂肪与无脂干物质的比例，也就是成品脂肪与无脂干物质的比例。 一般采用波尔逊方块图法较为方便，如下：,（二）蔗糖的标准化,乳粉加糖的方法，可分为下列三种： （1）预热杀菌时加糖 2蔗糖粉碎后灭菌，将糖粉与喷雾干燥的乳粉混合均匀，然后装罐，封罐 （3）预热杀菌时加一部分糖，然后装罐时再加一部分糖粉。 本设计生产含糖20%的加糖乳粉，可用（1）法。这种方法特点是成品的溶解度较好，但吸湿性较大，添加的蔗糖必须

20、采用精制结晶糖，质量符合我国国家标准规定的优级或一级品标准。松散、干燥、洁白而有光泽，无任何异味，所含蔗糖分应不少与99.35%，还原糖应不多与0.1%，水分应不多与0.07%，灰分不多于0.1%为宜。 具体操作：先将砂糖用85以上的热水溶解，调成65%的糖浆，然后与标准化奶混合，再杀菌。可用乳固体计算或浓缩华计算加糖量。,（三）杀菌,杀菌目的： 1、将原料乳中的微生物及病毒和酶等破坏，以保证食品卫生上的安全性，同时提高成品的保藏性。 2、防止牛乳在真空浓缩过程中焦化，而使蒸发加速。 3、能使部分蛋白质分解产生抗氧化的还原剂（属硫氢基化合物）。它对乳脂肪表现出一定抗氧化特性，有利于乳粉的保藏。

21、,杀菌方法： 1、长时间巴氏杀菌法：63保温30分钟。对于乳的成分影响很小，仅有少量蛋白质变性析出，其他成分没有显著变化。但由于杀菌时间过长，而且酶得不到很好的钝化，故在乳粉中没有被采用。 2、短时巴氏杀菌：7275保温1520分钟 3、瞬时巴氏杀菌：8590不保温 4、瞬时超高温杀菌：106140不保温 这种方法不仅细菌及酶几乎完全杀死，而且牛乳蛋白质可以达到软凝块化，有助于婴幼儿及病人消化吸收。同时乳粉的营养成分破坏程度小，而且香味增加，所以近年来，为了提高杀菌温度，延缓脂肪氧化，延长保藏期，大多采用超高温瞬时杀菌法。 本例采用双效降膜浓缩设备附有杀菌器，杀菌的温度为8095，为高温短时杀

22、菌。,1、浓缩的作用 提高干燥效率。喷雾干燥效率高，因为浓缩的牛乳在喷雾干燥时所需热量小而时间短促，所以乳粉干燥极为迅速。 提高乳粉质量。浓缩乳制成的乳粉比未经浓缩制成的能保持乳粉质量良好。因浓缩时除去了牛乳中的可挥发物及氧化物，减少了乳粉氧化的媒介，且低浓度牛乳较高浓度牛乳制成的乳粉含较多的氧和空气，易使乳粉氧化。 提高产量。浓缩牛乳制成的乳粉粒子粗些，在喷雾时随热风逃逸的数量较少。 降低乳粉吸水性。浓缩的牛乳制成乳粉粒子较为紧密而较大，表面积小，吸收水分较差，对包装有利。,（四）浓缩,2、浓缩的方法 有常压加热浓缩、减压加热浓缩、冷冻浓缩、离心浓缩 和逆渗透浓缩等。 目前广泛采用的是减压加

23、热浓缩即是普通的真空浓缩。 常压加热浓缩设备简单，但容易引起热变性，不能制出 优质产品。其他方法除逆渗透浓缩有较小应用外，大多尚未 在炼乳工业中实际使用。,真空浓缩法的优点 节约能源。真空浓缩可利用低压蒸汽，特别是使用多效蒸汽热压缩泵时，可大大节约能源。 蒸发效率高。例如在686mmHg的真空下的蒸发效率约为大气压的6倍。 防止热敏性物质变质，有利于保持原有的风味，色泽等。牛乳在真空浓缩过程牛乳以较低的温度蒸发，一般为45-55，而且由于使用低压蒸汽成二次蒸汽，可以防止加热面的局部过热，低温浓缩不致使蛋白质这样的热敏性物质发生显著变化。这对于防止炼乳变稠，褐变等缺陷，是极为重要的。 改善乳粉的

24、保藏性。由于真空浓缩排除可溶解在乳中的氧气及空气，减少了乳粉被氧化的媒介。 本例将原料浓缩至50%再进行喷雾干燥。,（五）喷雾干燥,1、喷雾干燥的原理 浓缩乳从浓缩设备中卸出时，乳温为45-55，可立即进行喷雾干燥。喷雾干燥是乳粉制造工艺中的重要环节，它直接影响产品质量的好坏。目前我国主要采用压力喷雾干燥和离心喷雾干燥两种。 喷雾干燥的原理是：采用机械力量，通过雾化器将浓缩乳在干燥室内喷成极细的雾状乳滴，以增大其表面积，加快水分蒸发速率。雾状乳滴一经与同时喷入的热空气接触，水分便在瞬间蒸发除去，使细小的乳滴干燥成乳粉。,2、喷雾干燥特点 干燥速度快，物料受热时间短。浓缩乳经喷雾成10200微米

25、的乳滴，其单位重量的表面积很大，热交换迅速，水分蒸发极快，受热时间短，乳粉具有很高的溶解度。 干燥过程温度低，乳粉品质好。采用顺流干燥流程，热空气温度虽高，但物料水分蒸发温度却不超过该状态下热空气的湿球温度，对全脂乳粉的色香味，营养成分及维生素等影响很小。 调节工艺参数，可以控制成品的质量指标。选用适当的雾化器或调节干燥条件，可以改变制品的颗粒状态，大小，容重或水分，使制品具有良好的流动性，分散性，可湿性和冲调性。 卫生质量好，产品不易污染。因干燥在密闭状态下的干燥室内进行，湿物料在干燥前受设备污染，产品杂质度很低。 操作控制方便，适合于连续化，自动化，大型化生产。,3、喷雾干燥流程 全脂乳粉

26、制造工艺流程，通常采用顺流或混流型，这样 在干燥初期就可以获得较大的温度差，水分蒸发快，且粒子 膨胀成近似球形的颗粒。至于干燥后期则与较低温度的热空 气接触，受热比较均匀，成品的颗粒状态和品质均佳。,浓缩乳平衡贮槽,夹套或列管加热,高压泵（压力喷雾） 奶泵（离心喷雾）,喷雾干燥,冷 却,筛 粉,包 装,加热器,鼓风机,空气过滤器,旋风分离器和袋滤器,排风机,贮 粉,首先，将过滤的空气由鼓风机吸进，通过空气加热器加热至130160后，送乳喷雾干燥室。同时将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10-20微米的乳滴与热空气充分接触，进行强烈的热交换和质交换，迅速地排除水分，在瞬间

27、完成蒸发，获得干燥。随之沉淀于干燥室底部。通过出粉机构不断地卸出及冷却。夹杂在废气中的极细微粉粒，在旋风分离器或带滤器中分离回收。废气则由排风机排除。最后进行筛粉和包装。,（六）出粉、冷却、称重、包装,1、出粉 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。干燥室温度较高，致使其中乳粉温度一般都在60-65范围。对于全至乳粉，若在其所含脂肪的熔点以上受热过久，则乳粉的游离脂肪增多，保藏期中容易引起脂肪氧化变质，并且影响溶解度和色泽，严重降低制品的质量。因此迅速连续出粉和及时冷却是工艺的重要环节。先进的制造工艺是出粉、冷却、筛粉、输粉、贮粉和称重包装等工序连接成连续化的生产线。 乳

28、品工业常用的出粉机构有螺旋输送器，鼓型阀，涡旋气阀和电磁振荡出粉装置等。这些装置对脱脂乳和全脂乳有很好效果。如果生产全脂加糖乳粉，可能发生搭桥堵赛现象。,2、冷却 不论采用何种出粉形式，除粉之后均需立即筛粉和凉粉，使制品及时冷却。若出分不经充分冷却，仍保持较高温度，会引起蛋白质变性。全脂乳粉脂肪含量高，高温下游离脂肪增多，在乳颗粒表面渗出，暴露与空气中而被氧化，产生氧化臭味。同时乳粉在高温下放置还容易吸收大气中水分。喷雾干燥要求及时冷却至30以下。 使用冷粉筛进行自然凉粉，效果差，中心部位不易冷却。采用气流输粉冷却，优点输粉迅速，5秒左右可将干燥室内乳粉送走并冷却，但冷却效率不高，只能冷却至高

29、于大气温度9左右。目前多采用流化床出粉冷却装置。先将常温气流经过冷却除湿后再用于冷却乳粉，可以冷却至18以下。而且避免乳粉在输送管道中互相摩擦以致破碎。其中部分微粒可在流化床上予以分离，使制品颗粒大小均匀。,3、称重与包装 根据乳粉用途、大小罐，大小袋等包装形式。由于全脂乳粉含有26%左右的脂肪，受日光、氧气等作用而变化，此外由于乳粉颗粒的多孔性，表面积大，吸潮性强，所以对称量包装操作和包装容器的种类都必须充分注意。包装室采用空气调湿降湿措施，室温一般控制在18-20，空气相对湿度75%以下。需长期保藏乳粉可采用真空包装和充氮包装。全脂乳粉最好采用500g铁罐充氮密封包装，保藏达3-5年。,充

30、氮包装： 充氮包装是使用半自动或全自动的真空充氮封罐机。在称量装填之后，抽成真空排除乳粉及罐内空气，然后以纯度99%以上的氮气进行密封，这是目前全脂乳粉密封包装最好的方法之一。 塑料袋包装： 采用500g塑料袋简易包装要比瓶装成本低，劳动强度轻，但对乳粉保藏性有影响。且塑料薄膜脆而易折，造成破损。采用一层聚乙烯薄膜夹一层铝箔的双层夹层纸或由聚乙烯膜夹一层铝箔再夹一层纸的三层夹层纸复合薄膜袋包装材料正广泛用于乳粉，虽成本较高，但仍是很有前途的包装材料之一。 大包装： 大包装产品一般供应特需用户，如出口，食品工厂用于制作糖果、面包、冰淇淋等。袋装的可用聚乙烯作内袋，外面用牛皮纸套装，分12.5公斤

31、和25公斤两种。,（七）全脂乳粉质量指标：,水分（%）不高于 3.00 脂肪（%）不低于 2.6 复原乳酸度（T）不高于 2.0 溶解度指标（ml）不高于 1.50 杂质度（ppm）不高于 16 铅以Pb计（ppm）不高于 6.5 铜以Cu计（ppm）不高于 4 汞以Hg计（ppm）不高于 0.03 六六六（ppm）不高于 0.3 杂菌数（个/克）不大于 50.000 大肠杆菌（近似值/100克）不大于 90 致病菌 不得检出,二、甜炼乳制造工艺,甜炼乳是在牛乳中加入约16%的蔗糖，并浓缩到原体积的40%左右的一种乳制品。成品中蔗糖含量4045%，由于加糖后，增大了渗透压，而赋予成品一定的保存

32、性。 （一）工艺流程及预处理：,原料乳验收,预 处 理,预热杀菌,真空浓缩,冷却结晶,装 罐,封 罐,包装检验,成 品,蔗 糖,糖液杀菌,空 罐,洗 罐,灭 菌,干 燥,甜炼乳的生产工艺流程,生产甜炼乳，原料乳先经过验收、枰称、净乳、冷却、贮乳、标准化等预处理工序，然后进行预热杀菌。,（二）预热杀菌：,目的： （1）杀灭致病菌并破坏对成品质量有害的其他微生物，保证食品安全性，提高成品贮藏性。 （2）抑制酶活性，以免成品发生脂肪水解，酶促褐变等。 （3）可保证沸点进料，使浓缩过程稳定进行，提高蒸发速度。另一方面可防止低温的原料乳进入设备后，因温度大，在加热面焦化，影响传热、质量。 （4）通过控制

33、预热温度，掌握炼乳的粘度，防止成品出现变稠或脂肪上浮等现象。 （5）若采用预先加糖方式时，通过预热使蔗糖完全溶解。,杀菌条件： 预热温度，保持时间等条件，根据原料乳的质量、制品组成，预热设备等不同而异。预热条件从6330分钟低温长时间杀菌法，到150超高温瞬时杀菌这样广泛的范围。一般75以上保持10-20分钟及80左右保持5-10分钟。近年来有采用110-150瞬时杀菌。 由于预热目的不仅是为了杀菌，而且关系到成品保藏性，粘度和变稠等，所以必须对乳质的季节性变化和浓缩、冷却等工序中的处理条件等条件综合考虑。,1、加糖的目的及糖质量要求： 加糖目的在于利用蔗糖液的渗透压抑制微生物的繁殖。糖要符合

34、国标GB317-64中规定标准。含蔗糖不少于99.65%。还原糖应不多于0.07%。如使用劣质糖。因含转化糖多，易引起发酵产酸而影响炼乳质量。 2、加糖量计算： (1）蔗糖比的计算：蔗糖比=蔗糖/(100-总乳固体)100% （62.564.5%） (2)根据所要求蔗糖比算出甜炼乳中的蔗糖百分率 炼乳中蔗糖量（%）（100总乳固体）所要求的蔗糖/100 (3)根椐浓缩比算出应向原料乳中添加蔗糖量 浓缩比甜炼乳中的总乳固体（%）/原料乳中的总乳固体（%）,（三）加糖：,3、加糖方法： (1)将糖加入原料乳中加热溶解，进行预热 (2)把经杀菌的浓蔗糖液与进行预热的原料乳混合 (3)当牛乳浓缩将结束

35、是，把经杀菌的浓蔗糖浆吸入真空浓缩锅内。,（四）真空浓缩： 真空浓缩可以利用低压蒸气，特别是使用多效蒸发器时，更可以大大节约能源，另一方面，真空蒸发器的蒸发效率高，另外还有防止热敏性物质变性的优点。牛乳在真空浓缩过程以较低温度蒸发，一般在45-55度的范围内进行,而且在使用低压蒸汽条件下,要以防止加热面局部过热.,（五）冷却、结晶 真空浓缩放出的浓缩乳，温度为50度左右，如果不及部分地，会加剧贮藏期变稠和褐变的倾向。严重者会逐渐成为块状凝胶，所以需要声速冷却至常温。另一方面，通过冷却结晶可使处于饱和状态的乳糖形成细微的结晶，保证炼乳具有细腻的感官品质。 结晶方法：本设计采用连续瞬间冷却结晶机可

36、进行炼乳的连续冷却，连续瞬间冷却结晶机具有水平式夹套有冷媒流通。炼乳由泵泵入内层套筒中，套筒中有带搅拌浆的转轴，转速为300600转分。在强烈的搅拌作用下，在几十秒到几分钟内可冷却到20度以下，不添加晶种即可获得细微的结晶，而且可以防止褐变和污染，弈有利于抑止变稠。,（六）装罐、包装及贮藏： 炼乳经检验合格后才准装罐：装罐室及容器经严格的消毒以防止霉菌等常见微生物的二次污染，最好采用自动装罐机灌装，用真空封罐机封口。若是炼乳中有多量气泡，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。封罐后经清洗贴标、包装、入库。炼乳贮于仓库内时，应离开墙壁及保暖设备30CM以上，库

37、内温度应恒定，并不宜高于15度、空气相对湿度不高于85%。如果贮藏温度经常变化，防止糖沉淀的形成。,（七）甜炼乳量指标：（OT）,本设计采用加工方法为灭菌牛乳：牛乳经130150保持0.52秒钟灭菌，或使牛乳与高温蒸汽直接接触，在喷射过程中瞬间灭菌，并经无菌包装，制品无须冷藏，可以长期保存。 一般以液体鲜乳状态用瓶装或其它类型小包装，直接供应消费者饮用。 （一）生产工艺流程 自动烘瓶 鲜奶净化、冷却、贮藏标准化消毒自动装瓶 冷库贮藏落纸扎线、火漆打盖 采用瞬时超高温杀菌（贺管式）使用较方便、耗蒸汽量少、节约能源，因为出来的物料与进入的物料流向不同，原料奶被消毒奶加热，而消毒奶被冷却，且片式还要

38、加物料泵，而贺管不用，节约设备费及消耗，但管管径小，容易堵塞，且难清洗。,三、消毒奶生产工艺,（二）灭菌乳的检验标准：,根据国标乳品联合会1966年提出国际标准检验方法为：灭菌乳在310C+1恒温培3天，或550C+10C培养七天，然后测定下列各项，并做恒温培养前后对比。 (1)滴定酸度：恒温培养前后的滴定酸度差，每100克试样的乳酸计不超过0.02 （2）PH值 恒温培养前后PH值差不超过0.3 （3）直接显微精称定性 恒温培养后的灭菌乳、染色后直接显微镜检验，不发现芽孢生成 （4）对68%酒精稳定性 恒温培养后的灭菌乳对68%酒精稳定 （5）感观检查： 经恒温培养后，其色、香、味无变化，更

39、不许有凝固现象或蛋白质分解现象。,四、冰淇淋生产工艺,冰淇淋一般含有10%左右的乳脂肪，10-10.8%左右的非脂乳固体，所以营养价值很高，且易于消化吸收，不仅是夏令的优良饮料；同时也是一种营养食品。 （一）冰淇淋的组成： 乳脂肪 10-10.5% 稳定剂 0.3-0.4% 非脂乳固体 10-10.8% 乳化剂 0.14-0.24% 糖类 13.5-15.5% 水分 62.5-64.5% （二）生产工艺流程,工艺说明： 以脱脂炼乳作为构成；冰淇淋中非脂固体的主要原料可体冰淇淋保持一定形体，稠度（脱脂炼乳生产可用甜炼乳牛生产设备） 现在由于设备、乳化剂、稳定剂性能好、几乎可以忽略成熟这一工艺。,

40、第三节 物料衡算,物料衡算的意义、方法和步骤 计算实例,一、物料衡算的意义、方法和步骤,（一）物料衡算的意义 物料衡算：指的是引入某一系统或设备的物料重量Gm，等于所取得的产物重量Gp和物料损失量Gl之和。即： Gm=Gp+Gl 通过物料衡算，可以求出引人和离开设备的物料（包括 原料、中间体和成品等）各组分的成分、重量和体积，进而 计算产品的原料消耗定额、每日或每年消耗量及成品、副产 品、废物等排出物料量。,根据物料衡算结果，可进一步完成下列设计： 确定生产设备的容量、数量和主要尺寸； 工艺流程草图的设计； 水、蒸汽、热量、冷量等的平衡计算； 各主要物料的采购运输和仓库贮存量；,（二）物料衡算

41、的方法和步骤,1、弄清计算的目的和要求，明确是整个生产过程的物料衡算，还是某个单元操作或单项指标的计算。前者的计算项目要全面、细致，而后者可简化步骤，直接求解。 2、绘出物料衡算流程示意图。为了使研究的问题形象化和具体化，使计算的目的正确、明了，通常使用框图和线条图显示所研究的系统。图形表达方式宜简单，但代表的内容应准确、详细。把主要物料（原料或主产品）和辅助物料（辅助原料或副产品）都应在图上表示清楚，并尽可能标出各物料的流量、组成、温度和压力等参数，不得有错漏，故必须反复核对。,3、收集设计基础数据和有关物化常数。收集的数据资料应包括：生产规模、年生产天数、原辅料、产品规格、组成及质量等。

42、4、确定工艺指标及消耗定额。设计所用的工艺指标、原材料消耗定额及其它经验数据，可根据所用的生产方法、工艺流程和设备，对照同类型生产工厂的实绩水平来确定，这必须是先进而又可行的，它是衡量企业设计水平高低的标志。,5、选定计算标准。计算标准是工艺计算的出发点，选的正确，能使计算结果正确，而且可使计算结果大为简化。因此，应根据生产过程的特点，选定统一的基准。在工业上，常用的基准有： （1）以单位时间产品量或单位时间原料量作为计算基准。这类基准适用于连续操作过程及设备的计算。 （2）以单位重量、单位体积或单位摩尔数的产品或原料为计算基准。对于固体或液体常用单位质量（t或kg），对于气体常用单位体积或单

43、位摩尔数（L，m3或mol），热量一般以焦耳为单位（J）。常用于间歇式操作过程及设备的计算。 （3）以加入设备的一批物料量为计算基准。常用于间歇式操作过程及设备的计算。,6、根据质量守恒定律公式及具体工艺原理进行计算； 7、校核与整理计算结果，列出物料衡算表。 8、绘出物料流程图。物料流程图能直观地表明各物料在生产工艺过程的位置和相互关系，是一种简单、清楚的表示方法。 9、经过各种系数转换和计算，得出原料消耗综合表和排出物综合表。,二、计算实例（乳品厂的物料衡算 ）,一、数据的准备 （一）基础数据： 1、原乳成分（奶源来自于个体户承包的奶牛场，注意原乳中的挽假）,3、稀奶油及脱脂奶成分的假定：

44、 脂肪的百分含量（%） 稀奶油：FO=40% 脱脂乳：FS=0.2 非脂乳固体百分含量：（%） 稀奶油：SNF1=（1OO-F1）/（100-F）SNF =8.6/(100-3.4) (100-40=5.34 脱脂乳: SNF2=SNF/(100-F)=8.6/(100-3.4)100=8.90,（二）基本计算：,以处理1吨原料乳为物料衡算： 1、标准化： 计算中采用的基础数据 原乳成分： F0=3.4 SNF=8.6 脱脂乳成分：FS=0.2 SNF2=8.90 稀奶油成分: FC=40 SNF1=5.34 成品R： 脂肪/非脂乳固体=0.38 计算过程假定： A：非脂固体/非脂固体+水=非

45、脂固体/非脂物总量=常数 B：原料乳中的非脂物大部分在脱脂乳中： 稀奶油非脂固体含量（SNF1=（100-FC/100）SNF2,每吨原乳中应加入的脱脂乳含量： 原料乳中脂肪含量： 10003.4%=34kg 原乳中非脂含量： 10008.6%=86kg 成品中应含的脂肪量： 860.38=32.68kg 每吨原乳过多的脂肪量：34-32.68=1.32kg 每千克脱脂乳含脂肪量：18.90%0.38=0.034kg 每吨原乳应加入脱脂乳量： （F/R1-SNF）M (3.4/0.38-8.6) 1000 8.94-8.6 1000 SNF2-F2/R1 (8.9-0.2/0.38) 8.9-

46、0.526,(M-原料乳重量),则有：A/3.54=(40-0.2)/(3.54-0.2) 得A=42.18kg B=A-Y=42.18-3.54=38.64kg C=1000-y=1000-3.54=996.46kg 配制1吨标准奶所需的原乳H及脱脂奶P的混合量 H(1000-A)/BC1000=(1000-42.18)/996.461000 =961.22kg P=(B1000)/C=38.64/996.461000=38.74kg H:P=961.22:38.78=24.8:1,二、各类产品的衡算,（一）全脂奶粉 处理1吨鲜奶所得全脂甜奶粉量： 因为1吨鲜奶标准化后得标准奶：996.46

47、kg 标准奶：Ft标=3.27% SNFt标=8.6% 故：总乳固体含量为3.27%=8.6%=11.87% 成品中要求：砂糖/总乳固体=0.256 故理论用砂糖量：11.87%0.256996.46=30.28kg 配制成65%糖液，糖液总重量=30.28/65%=46.58kg 则进行浓缩锅总物料量：996.46+46.58=1043.04kg,进入浓缩设备之前总固体物量： 996.4611.87%+30.28=148.56kg 入料浓度： 148.56/1043.04100%=14.2% 浓缩后中间产物的浓度50%，则得浓缩奶 148.56/50%=297.12kg 蒸发水分： 1043

48、.04-297.12=745.92kg 喷雾干燥后终产物含水量2%，即成品中总固体含量为98%； 则可得成品：148.56/98%=151.59kg 喷雾干燥中蒸发水分：1043.64-151.49-745.92=145.53kg 综上：1吨鲜奶可得乳粉产品为：151.59kg,（二）甜炼奶 1吨鲜奶 标准奶996.46kg 其总乳固体：3.27%+8.60%=11.87% 成品要求：砂糖/脂肪+非脂固体=1.394 理论上用砂糖： 996.4611.87%1.394=164.88kg 配成65%的溶液： 164.88/65%=253.66kg 进入浓缩锅总物料：996.46+253.66=1

49、250.12kg 进入浓缩锅的总固体： 996.4611.87%+164.88=283.16kg,进入浓缩锅的总固体含量：283.16/1250.12100%=22.65% 成品中总固体百分含量（标准）：74% 得 浓缩后所得理论成品量：283.16/74%=382.65kg 浓缩蒸发水量：1250.12-382.65=867.47kg 加乳糖量为成品量的：0.04% 则需加入乳糖量为：382.650.04%=0.153kg 考虑加工过程损耗的理论成品的2%，则实际甜炼乳 382.8(1-2%)=375.1kg/吨原料乳,（三）消毒奶 消毒奶是原料奶标准化杀菌处理所得的产品。1吨原乳标准化后的

50、标准奶：996.46kg 考虑消毒奶加工过程损耗2% 则1吨原乳可得产品： 996.46(1-2%)=976.53kg/吨原乳,（四）奶油的制造： 按处理1吨原乳得到稀奶油：3.54kg (k40) 成品中要求脂肪：80%，含盐：2.5% 则每吨原乳得到的成品量为：3.5440%80%=1.133 设生产过程中损耗量为5% 则实际成品量：1.133(1-5%)=1.08 加盐量：1.082.5%=0.027kg,（五）冰淇淋的制造：,1、配方设计：,一般冰淇淋按下列化学组成配料： 计算采用数 乳脂肪 1010.5% 10% 非脂肪固体 1010.8% 10% 糖类 12.515.5% 15%

51、稳定剂 0.30.4% 0.4% 乳化剂 0.140.24% 0.2% 水分 62.564.5% 64%,脱脂淡炼乳： SNF=30% 脱脂奶中含非脂乳固体：SNF2=8.90% 要配100kg料则须稀奶油量：100010%40%=25kg 稀奶油含非脂乳固体：255.34%=1.34kg 则非脂乳固体不足量：10-1.34=8.66kg 不足部分由脱脂乳及脱脂炼奶补充 其总量：100-（糖+稳定剂）+稀奶油=100-(15+0.4+25)=59.6kg 在脱脂乳混合料中非脂固体的百分含量为： 8.66/59.6100%=14.53% 脱脂乳含非脂乳固体：8.90% 脱脂淡炼乳含非脂乳固体：3

52、0% 混合后得：14.330,则X/Y=(30-14.53)/(14.53-8.90) 且 XY=59.6 可得脱脂淡炼乳 Y15.94kg 脱脂乳 X43.66kg 附：脱脂淡炼乳来源： 1吨鲜奶可得脱脂乳：100038.64/42.18916.07kg 40%的鲜奶得脱脂炼乳（916.078.88）/30=271.2kg 蒸发水分： 916.07-271.2644.9kg 1kg乳可得脱脂淡炼乳(30%)：271.2/916.07=0.296kg; 故冰淇淋100kg配料需总脱脂乳： 43.66+15.96/0.29643.66+53.8597.51kg 其中：(53.85/97.51)1

53、00%55.23%用于制浓缩淡炼乳： 故一吨鲜奶可得脱脂乳916.07kg 其中：916.0755.23505.9kg 用于制浓缩淡炼乳30% 得配料：505.9/53.85100940kg,稀奶油量：25940/1000235kg 总固体含量：35.4%，混合料940kg 按3倍膨胀率计算所得冰淇淋：940/1.1(1+335.4%)=1762kg,第四节 设备生产能力的计算及选型,一、设备工艺设计与选型的任务： 在工艺计算的基础上，确定车间内所有工艺设备的台数、型式和主要尺寸。 二、食品工厂设备选型的原则： 满足产品加工工艺的要求，保证产品的产量、质量。 要尽量选择较先进的，机械化程度较高

54、的定型或成套设备。 符合食品卫生要求。 效率高、能耗低、价格适中、便于操作与维修。,三、计算实例：乳品厂设备生产能力的计算及选型,（一）全脂甜奶粉 1、收奶间设备选择：高峰期以10吨/h计算 收奶运输采用奶桶及奶槽车 采用奶桶:优点是容量小,分装搬运方便、结构简单、价格低，运奶过程中乳互相碰撞少，因而适合于乳源分散的情况。其缺点是装卸劳动力多，空桶本身重量减少了运输工具奶量，使运输工具的采用率降低，维修费用比较高、清洗也较其它工具麻烦，运输过程中保温及降温不方便。 奶槽车：优点装卸牛奶直接用车上附设的奶泵,计量牛奶可用流量计节省劳动力,提高劳动效率,由于奶槽外面有保温层,因而可以保证牛奶在运输

55、过程中乳温不上升,而且清洗消毒方便,缺点是汽车只能适用运用运奶不得作其它物资的搬运,一次投资较大,收奶点必须要有电源.因此不适合分散奶源之收运,在用奶槽车运奶时,所收购的鲜奶必须事先冷却至40C80C左右., 倒奶的设备: A、机械倒奶机：生产能力为每分钟35桶，电动机功率为0.8kw，设备总重165kg左右。 B、自吸式奶泵 国产自吸式奶泵产量为5吨/小时（上海饮料机械厂产）进口的容量为10吨/小时，操作时操作人员只要开动泵手持吸乳管伸向奶桶，在很短时间内能将乳抽吸到磅奶槽中去，操作时较安全省力。 由于收奶量较大，批量收购较多，故采用磅奶槽，辅以用磅称量。收奶间采用BC300型奶槽（容积为3

56、00开）2台，同时考虑到个体户少量交奶的需要，另设磅称2台。,滴奶槽： 奶桶在奶从桶中倒出后，必须及时清洗。在清洗前为了不使残留在桶中的少量鲜奶白白损失掉还须将奶桶放在链桶滴奶槽上滴奶，链条滴奶槽配备电器自动开关装置，控制传动输送带，使滴奶槽上保持一定数量的奶桶。 洗桶设备： 采用旋转式洗桶机外型，体积为201020102077专门供给洗除奶滴用，机械的洗除部分共分成8个桶，奶槽经蒸汽喷淋，蒸汽消毒，冷却后完成洗涤过程，生产能力300只/小时，蒸汽能力3公斤/cm2碱水温度70，热水温度80，传动功率为0.5kw碱水泵2BA6离心泵，热水泵2BA6A离必泵，这种洗桶机占地面积较小，生产能力较大，清洗效果较好，但洗涤剂用量较大。,奶的泵送机械： 乳品厂应用奶泵有离心泵、迥转泵、往复泵等。 离心式牛奶泵是乳品厂中应用最广泛的泵奶机械，泵之主要工作部件有叶轮、电动机、旋转轴、泵腔等。当叶轮旋转时由于叶轮流道间的牛奶跟随旋转产生离心力被叶轮旋转时从叶轮中心甩向叶轮外缘，以较高流速流入蜗壳状泵腔内，并流向排出口输出，此时泵之吸入吕处形成一定的真空，使液体不能进入泵的吸收口，连续地将牛乳送到需要的地方。 国产离心泵有N301型，N302型离心式奶泵。 奶的进一步过滤：采用筒式过滤器，将杂质滤出，采用过滤面积为0.24m2的筒