【正文】 熱交換過程如下： 物料進(jìn)口溫度 t1=36℃ 物料出口溫度 t2=80℃ 熱蒸汽進(jìn)口溫度 T1=120℃ 熱蒸汽出口溫度 T2=110℃ 物料出口與進(jìn)口溫度差 ?t1=T1t2=12080=40℃ ?t2=T2t1=11036=74℃ 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 平均溫度差 ?tm： 因?yàn)??t2/?t1=74/40=＜ 2 所以 ?tm=(?t1+?t2)/2=(74+40)/2=57℃ 冷物料所需要的能量： Q=WcCpc(t2t1)=(8036)= Wc：每秒鐘所處理的物料量， kg/s； Cps：牛乳比熱容， kJ/(kg?℃) 傳熱面積 S1=Q/K?tm=92110/(15057)= 為保證傳熱效果，取放大系數(shù) ，校正傳熱面積 S S=S1=13m2。 巴氏殺菌 牛奶 剛擠出來溫度為 36℃ ，選用巴氏殺菌機(jī)加熱到 80℃ 保持 15min。 熱量衡算過程說明 換熱器的傳熱計(jì)算主要有兩類： 一類是設(shè)計(jì)計(jì)算，即根據(jù)生產(chǎn)要求的熱負(fù)荷，確定換熱器的傳熱面積，另一類 shi 校核計(jì)算，即計(jì)算所給換熱器的傳熱量、流體的流量或溫度等。同樣，熱水的溫度在通道的中心是最高的，越是接近間壁的水，另一側(cè)的冷介質(zhì)冷卻的越快。 由于摩擦力，與間壁接觸的邊界層的液體流速接近于零。假如在傳熱壁一側(cè)熱介質(zhì)為流動的熱水，而流動的冷牛乳位于另一例，那么加熱介質(zhì)一側(cè)的間壁被加熱，另一側(cè)被冷卻。牛乳的殺菌設(shè)備中，蒸汽或熱水是熱載體，牛乳是冷載體。傳熱設(shè)備稱為熱交換器或換熱器，用于殺菌時稱為殺菌器。 一噸原料乳脫去稀奶油中的脂肪含量： m2=G2F 2=40％ =。原料乳中的脂肪含量過高，所以要把部分原料乳進(jìn)行分離，分離出的脫脂乳要加入原料乳中使它達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)乳要求，而分離的稀奶油則另用容器貯存 [1]。 牛奶中水的含量 %，則產(chǎn) 2020 噸奶粉需要原料乳約 16400 噸，日處理原料乳 噸，一天生產(chǎn) 12 小時，則處理量為 。 （ 5）鍋爐房應(yīng)該設(shè)計(jì)在下風(fēng)向。 建筑系數(shù) =（ 3361/8938） 100％ = ％ 綠地率 =（ 2415/8938） 100％ = 27％ （ 4）廠區(qū)道路應(yīng)采用便于清洗的混凝土、瀝青及其他硬質(zhì)材料鋪設(shè)，防止積水及塵土飛揚(yáng)。各建筑區(qū)之間有綠化帶分開，安排比較合理。 平面布置 （ 1）全廠總長 109m，寬為 82m,總面積為 8938 ㎡ ，生產(chǎn)車間長 55m，寬 25m。進(jìn)入更衣室前有換鞋處。窗和其他洞口安裝易于清洗、更換的紗窗。天 花板能防潮、防蟲、防水、防灰，易清洗，表面涂層牢固。墻壁能防霉、防潮、防水、無毒，易沖洗、消毒。車間廠房部分為全鋼結(jié)構(gòu)，廠房的墻壁厚度為 24cm。設(shè)計(jì)側(cè)窗為單層固定窗，只作采光不作通風(fēng)，寬度為 2m。 （ 4）工廠的生產(chǎn)車間基本上是天然采光。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 （ 3）車間門的尺寸要求適中，本廠采用的單扇門寬度一般為 ，雙扇門寬度為2m。 車間工藝布置 （ 1）車間內(nèi)部的設(shè)備與設(shè)備之間有一定的間距，為了維修方便和節(jié)約用地，間距的大小根據(jù)各設(shè)備的具體情況而定。 乳粉工廠的鍋爐房等產(chǎn)塵量大的建筑物，應(yīng)建在常年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向，如不 得已建在上風(fēng)向，則與煙囪之間的距離，應(yīng)大于煙囪高度的 12 倍。 相互間有影響的車間，盡量不要放在同一建筑物上，要考慮生產(chǎn)工藝對溫、濕度和其他工藝參數(shù)的要求，防止相鄰車間受到干擾。 更衣間、消毒間應(yīng)設(shè)置在車間入口處，使進(jìn)入生產(chǎn)車間的工人必須通過更衣間、消毒間，確保人員的清潔衛(wèi)生。一般的乳品工廠在總體布局 時劃分生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)和廠前區(qū)。做到人流與物流分開，原料與半成品、成品分開，原料乳的接收、驗(yàn)收、預(yù)處理，原料乳的儲存，全部生產(chǎn)加工過程直到成品入庫要求在一條生產(chǎn)線流水線上，杜絕生產(chǎn)加工過程的交叉感染。 車間應(yīng)按生產(chǎn)工藝流程及所要求的潔凈級別進(jìn)行合理布局。風(fēng)景游覽區(qū)、有化學(xué)廢料，有機(jī)廢料堆放的地區(qū)等； 廠址應(yīng)盡量靠近城鎮(zhèn)或豆奶粉銷售區(qū)域，以減少運(yùn)輸費(fèi)用； 選廠時應(yīng)考慮職工生活區(qū)的位置，并盡可能靠近城鎮(zhèn)，以減少集體事業(yè)設(shè)施的投資，年產(chǎn)一萬噸益生菌奶茶粉的工廠設(shè)計(jì) 13 改善職工生活福利的條件； 選廠中還應(yīng)盡量了解施工期間水電供應(yīng)，勞動力來源，施工工人居住生活，施工機(jī)械、預(yù)制場地、建材的運(yùn)輸、堆放等條件的利便情況 [1]。 廠址的選擇依據(jù) 要有可靠的水源，在滿足 奶粉廠生產(chǎn)用水的水質(zhì)、水量及水溫的條件之下，應(yīng)盡可能靠近水似，以縮短管路及動力電纜的鋪設(shè)工程 .如用山泉水、地下水、水庫水，自來水 或江河水等水源，可單獨(dú)采取一種水源，也可取二種或三種水源以分別用于生產(chǎn)； 根據(jù)交通運(yùn)輸方式的不同而考慮廠址的位置 。廠區(qū)附近不得有細(xì)菌，傳染病病源或其他污染的來源 。如 :廠區(qū)應(yīng)在居民點(diǎn)下風(fēng)側(cè) 。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 3 廠址選擇與總平面設(shè)計(jì) 廠址選擇 廠址選擇 的原則 廠址選擇是一項(xiàng)包括政治 、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的綜合性的復(fù)雜工作，具有較高的原則性和廣泛的技術(shù)性： 廠址要符合國家下達(dá)建廠計(jì)劃任務(wù)書中所作的規(guī)定和要求； 廠址應(yīng)符合當(dāng)?shù)爻擎?zhèn) 總體發(fā)展規(guī)劃的要求，并盡量與附近工業(yè)企業(yè)相配合，以節(jié)約基建投資； 廠 址的面積和外形要滿足豆奶粉生產(chǎn)工藝的要求，并留有適當(dāng)?shù)臄U(kuò)建余地 。CIP 清洗裝置作為不分解生產(chǎn)設(shè)備，又可用簡單操作方法安全自動清洗系統(tǒng)，幾乎被引進(jìn)到所有食品飲料及制藥等工廠使用。 CIP 清洗 UHT 滅菌乳生產(chǎn)所用的設(shè)備自原料乳收購工序起，至無菌罐裝封合工序止，均采用 CIP 清洗方式進(jìn)行清洗消毒，清洗程序由中央控制室控制。如果短期內(nèi)銷售，則多采用聚乙烯塑料袋包裝，每 袋 500克或 250克，用高頻電熱器焊接封口。 稱量與包裝 乳粉冷卻后應(yīng)立即用馬口鐵罐、玻璃罐或塑料袋進(jìn)行包裝。目前一般采用流化床出粉冷卻裝置 [7]。使制品及時冷卻。先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，是將出粉、冷卻、篩粉、輸粉、貯粉和稱量包裝等工序聯(lián)接成連續(xù)化的生產(chǎn)線。 年產(chǎn)一萬噸益生菌奶茶粉的工廠設(shè)計(jì) 11 出粉、冷卻 噴霧干燥室內(nèi)的乳粉要求迅速連續(xù)地卸出及時冷卻，以免受熱過久，降低制品質(zhì)量。 干燥室內(nèi)壓力 保持在 103~103Pa。 干燥室溫度 控制在 70~90℃ 。 噴嘴孔徑 直徑在 ~，或更大。 （ 2）噴霧干燥工藝條件 全脂乳粉壓力噴霧干燥工藝條件大致在下列范圍較適宜： 濃縮乳濃度 密度： 12~13 波美度； 比重： ~； 干物質(zhì)： 40%~50%； 料溫： 40~56℃ 。霧狀乳滴一經(jīng)與同時鼓入的熱空氣接觸，水分便在瞬間蒸發(fā)除去，使細(xì)小的乳滴干燥成乳粉顆粒。目前我國主要采用壓力噴霧干燥和離心噴霧干燥兩種方法。濃縮完畢，濃縮乳應(yīng)進(jìn)行過濾 [7]。真空濃縮鍋適合于小型乳品工廠使用。使用雙效降模式蒸發(fā)器，控制蒸發(fā)室溫度，第一效保持70℃ 左右，第二效為 45℃ 左右。多效蒸發(fā)器已達(dá)四效、五效，可以充分利用能源。若乳溫在 47~50℃ 范圍，其密度應(yīng)在 ~ 左右，濃度的控制一般以取樣測定濃縮乳的密度或黏度來確定，也可以在濃縮設(shè)備上安裝折光儀進(jìn)行連續(xù)測定。 真空濃縮 真空濃縮的要求和設(shè)備 一般濃縮至原料乳體積的 1/4 左右。板式殺菌設(shè)備，選用 80~85℃ /15s。 噴霧干燥制造乳粉， 一般采用高溫短時間殺菌法， 其設(shè)備與濃縮設(shè)備相連。 牛乳常見的殺菌方法有很多， 可以采用低溫殺菌法、高溫短時間殺菌法或超高溫瞬時殺菌法等。乳中含有解酯酶和過氧化物酶，對產(chǎn)品保藏性不利，必須在殺菌過程中將其鈍化。 （ 2）殺菌 乳粉中不允許存在病原菌。二級均質(zhì)的目的是使一級均質(zhì)后重新連結(jié)在一起的小脂肪球分開，從而提高均質(zhì)效果。一般采用二級均質(zhì)。另一方面，溫度與脂肪球的結(jié)晶有關(guān)，固態(tài)的脂肪球不能在均質(zhì)機(jī)內(nèi)被打碎。另一方面，經(jīng)均質(zhì)后的牛乳脂肪球直徑 減小，易于消化吸收。如經(jīng)均質(zhì)，脂肪球直徑可控制在 1~2181。m，一般為 2~5181。自然狀態(tài)的牛乳，其脂肪球大小不均勻，變動于 1~5181。牛乳在放置一段時間后，有時上部分會出現(xiàn)一層淡黃色的脂肪層，稱為： “脂肪上浮 ”。乳品廠生產(chǎn)中 一般采用方塊圖解法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算 [7]。 原料乳中脂肪含量不足時，應(yīng)添加稀奶油或除去一部分脫脂乳；當(dāng)原料中脂肪含量過高時，則可添加脫脂乳或提取部分稀奶油。 （ 4）標(biāo)準(zhǔn)化 為了保證達(dá)到法定要求的脂肪含量，需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。儲乳罐的個數(shù)應(yīng)由每天處理的乳量和罐的大小來決定，罐要裝滿，半罐易升溫，影響乳的質(zhì)量。為防止乳在罐中升溫，應(yīng)有絕緣層或冷卻夾套，并配有攪拌器、視孔、入孔及溫度計(jì)、液位計(jì)等。儲存量按工廠的具體條件來確定，一般為生產(chǎn)能力的 50%~100%。 表 23 乳的儲存溫度與抗菌期的關(guān)系 牛乳的儲存溫度 （ ℃ ） 10 0 5 10 25 30 37 抗菌期（ h） 240 48 36 24 6 3 2 表 24 乳 的儲存時間與冷卻溫度的關(guān)系 乳的儲存時間（ h） 612 1218 1824 2436 應(yīng)冷卻的溫度（ ℃ ） 108 86 65 54 原料乳的冷卻，過去通常使用表面冷卻器（冷排），現(xiàn)在普遍采用板式熱交換器，克服了表 面冷卻器乳容易受到污染的弊病，而且熱交換效率高，占地面積小，操作維修年產(chǎn)一萬噸益生菌奶茶粉的工廠設(shè)計(jì) 9 和清洗裝拆方便 [1]。當(dāng)然 抗菌期長短與細(xì)菌污染程度有直接關(guān)系?？咕诘拈L短與儲存溫度的關(guān)系見表 24。 （ 2）冷卻 凈化后的原料乳應(yīng)立即冷卻到 4~10℃ ，以抑制 細(xì)菌的繁殖，保證加工之前原料乳的質(zhì)量。離心凈乳一般設(shè)在粗濾之后，冷卻之前。使用離心凈乳機(jī)可以顯著提高凈化效果，有利于提高制品質(zhì)量。凈乳的方法有過濾法和離心凈乳法兩種。2% 碳水化合物 ≥60% （ 3） 衛(wèi)生指標(biāo) 脂肪 30% 脂肪 35% 脂肪 40% 鉛 (以 Pb 計(jì) ) ≤砷 (以 As 計(jì) ) ≤大腸菌群 ≤30個 /100g 細(xì)菌總數(shù) ≤1500個 /g 致病菌 (沙門氏菌 ) 不得檢出 [6] 原料乳的預(yù)處理 （ 1）凈乳 原料乳驗(yàn)收后必須凈化。2% 35%177。T ） 蛋白質(zhì)凝固特性 1820 不出現(xiàn)絮片 2426 中型的絮片 2022 很細(xì)的絮片 2628 大的絮片 2224 細(xì)的絮片 2830 很大 的絮片 （ 4） 相對密度的測定 用比重計(jì)測定。牛乳的酸度與蛋白質(zhì)凝固特性見下表 22 表 22 牛乳酸度與蛋白質(zhì)凝固特性 牛乳酸度（ 176。如在驗(yàn)收中出現(xiàn)細(xì)小凝塊，可進(jìn)一步測定酸度或進(jìn)行煮沸試驗(yàn)。而不新鮮的牛乳，其中蛋白質(zhì)膠粒已呈不穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)受到酒精脫水作用時，則加速聚沉。 （ 2）酒精試驗(yàn) 酒精試驗(yàn)可以檢查乳中蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。檢驗(yàn)的內(nèi)容包括： 感官指標(biāo)：包括牛乳的滋味、氣味、清潔度、色澤、組織狀態(tài)等； 年產(chǎn)一萬噸益生菌奶茶粉的工廠設(shè)計(jì) 7 理化指標(biāo)：包括酸度、相對密度、含脂率、冰點(diǎn)、抗菌素殘留量等； 微生物指標(biāo)：主要是細(xì)菌總數(shù)，其他還包括嗜冷菌數(shù)、芽孢數(shù)、耐熱芽孢數(shù)及體細(xì)胞數(shù)等。 陜西科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 2 生產(chǎn)工藝流程 益生菌奶茶粉生產(chǎn)工藝流程圖 原料乳驗(yàn)收 ↓ 消泡脫氣 ↓ 離心分離 ↓ 殺菌 ↓ 配料系統(tǒng) ↓ 均質(zhì) ↓ UHT 工藝段 ↓ 濃縮 ↓ 益生菌茶粉制作 → 噴霧干燥 ↓ 干混 ↓ 篩粉 ↓ 包裝 [1] 工藝解析 原料乳的驗(yàn)收 (a)乳的指標(biāo) 預(yù)生產(chǎn)高質(zhì)量的乳制品，必須選用質(zhì)量優(yōu)良的原料乳。 本次設(shè)計(jì)過程中的主要參考資料：《乳粉》、《食品工藝學(xué)》、《食品工廠設(shè)計(jì)與環(huán)境保護(hù)》、《乳制品加工技術(shù)》以及多種有關(guān)資料作為理論基礎(chǔ)，并充分利用了學(xué)校圖書館的現(xiàn)有資料進(jìn)行設(shè)計(jì)。 隨著中國乳業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生很大的變化，已成為技術(shù)裝備先進(jìn)、產(chǎn)品品種較為齊全、初具規(guī)模的現(xiàn)代化食品制造業(yè)，隨著中國人民生活水平的逐漸提高，乳制品消費(fèi)市場會不斷擴(kuò)大并趨于成熟，中國將成為世界上乳制品消費(fèi)最大的潛在市場。 由此誕生 出具有保健功能的益生菌奶茶粉，它方便實(shí)惠，而且營養(yǎng)豐富，具備人體所需的多種營養(yǎng)物質(zhì)。 目前奶類市場發(fā)達(dá)，尤其以產(chǎn)品創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新為代表的品類成為追逐對象 。乳的主要 成分有水分、蛋白質(zhì)、脂肪、乳糖、維生素、無機(jī)鹽、酶類、氣體以及其他微量成分。 基于以上的資料分析可知，益生菌速溶奶茶粉是人類的營養(yǎng) 食物， 從目前中國的消費(fèi)能力及奶牛的養(yǎng)殖分布來看，居民喝奶應(yīng)該選擇保質(zhì)期長、價(jià)格 相對較低的乳制品，而添加有益生菌和茶的益生菌奶茶是首選。 e)殺菌、消炎 研究表明，茶黃素不僅是一種有效的自由基清除劑和抗氧化劑，還對肉毒芽桿菌、腸類桿菌、金黃色葡萄球菌、加膜桿菌、蠟樣芽孢桿菌有明顯的抗菌作用。 c)降脂、減肥、軟化人體血