纯牛奶的加工工艺.doc

目录

1 概论 1
2 加工工艺流程设计 2
2. 1加工工艺流程示意图 2
2.2 原料乳的验收 3
2.3 过滤 3
2.4 储罐 4
2.5 标准化 4
2.6 均质 5
2.7 杀菌 6
2.8 冷却 7
2.9 管路计算 8
2.10 设备一览表 11
2.11 无菌罐装 11
2.12 成品包装 12
3 总结 12
参考文献 13

1 概论
鉴于《食品工程原理》课程的社会实践需求以及对食品机械的能力提高，根据要求我们由八人组成的小组精心的设计了此次关于纯牛奶的加工工艺设计。
本设计主要包括概述加工工艺流程设计与总结三大部分。在加工工艺流程设计中包含了11个小项，分别为工艺流程示意图、原料乳的验收、过滤标准化、均质、杀菌 、冷却、管路计算、设备一览表、无菌灌装及成品牛奶，每一个步骤我们都进行了大量的资料查阅，每一个环节都进行了精确计算。通过对设备的计算和设计需求，在保证产能大，损耗小，成品质量高等需求，我们最终确定了所需设备。
从相关计算中过程中我们明白了每一个环节都十分的重要，因此每一个设备我们都用合理的型号与方法进行连接。
在整个过程中要明白牛奶的工艺流程，牛奶的加工单元操作，牛奶的设备选择，与加工过程的相关计算。学习并巩固相关食品工程与食品机械的相关知识，将所学理论知识与实践相结合。

2 加工工艺流程设计
2.1加工工艺流程示意图
原料乳的验收 原料乳
贮藏罐贮藏

垂直叶片式过滤机

标准化

平衡罐

一级均质

巴氏消毒

二级均质

UHT超高温杀菌

135℃-150℃
板式换热器冷却

冷水
贮存罐

无菌灌装
成品包装

2.2 原料乳的验收
在乳制品生产过程中，未经任何处理加工的生鲜乳称为原料乳。优质的乳制品需要优质的原料，因此需要掌握原料乳的质量、标准和验收方法。原料乳的验收方法；感官检验，理化指标，微生物检验三个方面。
感官检验；正常乳为乳白色或微黄色，不含有肉眼看不见的异物和异常气味。
生理化指标；GB69140-1986中规定，脂肪大于等于3.10%,蛋白质大于等于2.95%,酸度小于等于1.62%。
细菌指标；控制原乳中细菌数量，致病细菌的发现，细菌含量<250ug/ml。
2.3 过滤

已知原料乳8t，过滤时间为1h，过滤机的滤框尺寸为120mm×92mm m=8t t=1h L=1.2m B=0.92m Z=10
qm：质量流量 A: 过滤面积
qm=8t∕1h=8t∕h
A=2LBZ=1.2×0.92×10=11m2
因为qm =Auρ 所以 u= qm∕Aρ=8000∕（11×1040）=0.7m∕h
故选择 垂直叶片式过滤机 型号为 EYCCL12-N

相关参数
型号
过滤能力（t∕h）
过滤面积(m2）
片数
片间距（mm）
EYCCL12-N

8～10 t∕h
12 m2
11
70

达到要求：将原料乳中杂质及固件颗粒分离并在1t内完成一班8t的原料乳
选择目的：能够在一定的时间内达到最佳净化效果。

2.4 储罐
由于设置每班处理量为8t，我们选择9t的储罐，由v=n r2h可得
9000=3.14×r2h
为了空间与利益考虑暂定r=15m 则h=12.7m
为了保存乳中成分恒定，在储罐中设立以个温控系统，将罐内的温度设定在4℃，
2.5 标准化
要求达到巴氏杀菌乳中的脂肪含量满足不同的消费者的需求，低脂巴氏杀菌乳脂肪含量为1.5%常规巴氏杀菌乳为3.0%,不同国家对巴氏杀菌乳脂肪含量规定不同，我国巴氏杀菌乳的脂肪含量不得低于3%。
设原料中的含脂率为F%，脱脂乳或稀奶油的含脂率为q%，按比例混合后乳的含脂率为F1%,原料乳的数量为X，脱脂乳或稀奶油量Y，对脂肪进行物料横算。
FX+qY= F1（X+Y）
得出加入脂肪乳或稀奶油量：Y=(F- F1）∕(F1- q)X2
称量Ykg的脂肪乳稀奶油，加入混合罐中用搅拌器搅拌均匀，再打入贮存罐。
2.6 均质
设计要求高压均质机，该均质机适合低脂的液态奶，均质特性好。
G=60пr2Sznε（m3∕h）
=60×3.14×0.252×0.25×1×2×0.8
=4.71（m3∕h）
G：生产能力
r：柱塞半径（m）
s：柱塞冲程（m）
z：柱塞个数
n：柱塞往返次数
ε：工作体积的填料系数，一般为0.8-0.9
故选择均质机FBF045[5000（L∕h）]

2.7 杀菌
2.7.1 巴氏杀菌
要求杀灭存在与牛乳中引起人类致病菌及其他绝大部分微生物，使产品中残存的微生物量达到最低值，符合国家卫生标准，保证食用安全。尽可能破坏和钝化牛乳中各种酶类的活性，尤其是破坏脂肪酶、过氧化物酶，以保证产品质量。
为适应生产要求，需选择占地面积小，生产能力大，传热效率高，灭菌效果好，便于控制装置，因此根据原料乳8t的生产
已知换热面积4-10m2；介质压力0.4-2Mpa；牛奶T进=50℃时间 T出=10℃；水T进=4℃ 、T出=15℃ 求需水qm水 换热Φ。
每冷却1kg牛奶需水0.19kg
则由Φ=qm奶Cp奶（T进—T出）=qm水Cp水(T出—T进)
qm奶=3.77×103J∕kg*k CP水=4186J∕kg*k
则3.77×103×2000×(50-10)=4186qm水×(15-4)
需水qm水=13100kg
Δt=(Δt1-Δt2) ∕㏑(Δt1∕Δt2)=(50-4) ∕㏑(50∕4)=18.21
选择传热系数350w∕(m2×k)
Φ=qm水Cp奶（T进—T出）=kAΔt=350×6×(50-4)=96600 w∕k
故选择版式换热器（BR0.1）？
2.7.2 超高温（UHT）杀菌
要求超高温杀菌是指将流体在2-8s内加热到135-150℃，然后再迅速冷却到30-40℃。在这个过程中，细菌的死亡速读远比食品质量受热发生化学变化而劣变的速度快。因此瞬间高温可完全杀死细菌。在这样的条件下，牛乳产品的颜色，风味及营养等品质没有受到很大的损害。所以，该技术比常规杀菌的方法能更好的保存食品的品质及风味。
2.8 冷却
要求纯牛乳经杀菌后，不能马上罐装，这时虽然绝大数细菌都已被杀灭，但在后续的操作中还可能被污染。而为了抑制牛乳中细菌的繁殖，增加其保存性，需及时进行冷却。用多段片式杀菌器时牛乳通过冷却区段后一冷却至4℃。
选择板式换热器设备，它是由一组不锈钢板组成，这个框架可以包括几个独立的板组和区段，不同的处理阶段，如预热、杀菌、冷却等均可在次进行。根据产品要求的温度，热介质是热水，冷介质可以是冷水，冰水或丙基乙醇。

2.9 管路计算
（1）.原料乳（kg）8000
标准乳品(kg)7800
成品（kg）7600
产率(%) 95.5%
在5℃时，原料乳以8000kg∕h的流量，从储存罐通过泵1到泵2，所用管道为Φ80mm×2.5mm的不绣钢管，所用管长为20米，中间有8个90°弯头，3个单向阀，已知原料乳5℃时粘度为3mpas，密度为1040kg∕m3.
流速： U=qv∕A=(8000∕1040) ∕3600∕(п∕4) ×0.0752=0.4839m∕s
Re=duρ∕μ=0.075×0.48399×1040∕3∕1000=1.26×104
由摩擦因数查出管子绝对粗糙度ε=0.25mm然后计算相对摩擦度 ε∕d=0.00333，再由ε∕d和Re 两值，很据图查得：λ=0.0299
由阻力因素表查阻力因数
三个单向阀： 6.0
8个90°弯头：8×0.75
管子入口：（突缩）0.5
管子出口：（突扩）1.0
Σζ=13.5
Σhf1=[λ(L∕d)+ Σζ]U2∕2=[0.0299×(20∕0.075)+13.5] ×0.48392∕2=2.514J∕kg
（2） 从泵2到泵3,管道长24米,10个90°弯头,6个单向阀。
10个弯头：10×0.75
6个单向阀：12
Σζ=19.5
Σhf2=[λ(l∕d)+ Σζ]U2∕2=[0.0299(24∕0.075)+19.5] ×0.48392∕2=3.403J∕kg
（3） 从泵3到灌装机，官长3米，2个90°弯头，1个单向阀。
两个90°：2×0.75
一个单向阀：2
Σζ=3.5
Σhf3=[λ(L∕d)+ Σζ]U2∕2=[0.0299(3∕0.075)+3.5] ×0.48392∕2=0.5498J∕kg
Σhf1+Σhf2+Σhf3=2.514+3.403+0.5498=6.4668 J∕kg
因此 成产过程中 总的压力损失为 6.4668 J∕kg
（4） 泵1的计算: 原料乳进入过滤机，经离心泵送进过滤机中， 过滤机高1.8m，原料乳开到1.5m高处，其中贮奶缸的出口高度为m 以泵进口液面及过滤机注入原料乳液面为参照，（Σhf1=2.514J∕kg）
已知：Z1=0m Z2=1.5m
P1=101kpa
P2=P1+ρvgh=101×103+1040×2×9.8×1.5=131.576kpa
gz1+p1∕ρ+u21∕2+gh=gz2+p2∕ρ+ u22∕2+Σhf1
则压头 H=ΔZ+Δp∕ρg+Δu2∕2g+Σhf1=1.5+30.576∕1.040×9.8+0.4839∕2×9.8=4.5m
功率 Pe=ρvghH=131.576×4.5=592.092kw
泵2计算： 原料乳由储存罐经过泵进灌装机，其中贮奶缸的出口高度为0米，然后经离心泵送进灌装机，灌装机高1.3米，将牛奶注至1m高处，以泵进口液面，以及灌装机的注入牛奶口
液面作为参照，（Σhf3=0.5498J∕kg）
Z1=0 Z2=1
P1=101kpa P2P1+ρvgh=101×103+1040×2×9.8×1=121.384kpa
gz1+p1∕ρ+u21∕2+gH=gz2+p2∕ρ+ u22∕2+Σhf3
则压头 H=ΔZ+Δp∕ρg+Δu2∕2g+Σhf3=1+（20.384∕1.040×9.8）+0.48392∕2×9.8=3.01
功率 Pe=ρvghH=121.384×3.01=365.37kw

2.10 设备一览表

序号
设备名称
技术要求
个数
1
离心泵EYcc L12-N
8～10（t∕h）
3
2
管式巴氏杀菌TG-BS-SN
3（t∕h）
1
3
管式超高温灭菌机TG-UHT
4（t∕h）
1
4
垂直叶片式过滤机 EYCCL12-N
8～10（t∕h）
1
5
均质机FBF045
5000（L∕h）
2
6
贮奶罐
5000（t）
2
7
CIP清洗

1
8
板式换热器BR0.1
4-10（t∕h）
1
9
灌装机
0-250（250ml∕min）
1

2.11 无菌罐装
罐装主要是为了分送销售和防止外界杂志混入成品中再次污染，常用包装有玻璃瓶、塑料瓶、塑料袋和复合纸板等。
我们选用了塑料袋包装，它的优点是成本低，形式多样，易于运输。

2.12 成品包装
我们选用了塑料袋包装，它的优点是成本低，形式多样，易于运输。
3 总结
本次食品工程设计，让我们从中受益匪浅，学到了很多课本里没有的东西，做到了初步的将理论知识与实践相结合。我们将所学的理论知识运用到了设计中，同时还回顾了我们所学的《食品机械与设备》中的部分内容。
设计刚开始由于没有明确分工和目的，导致我们耽误了一些时间，通过大量的查阅，逐步明确了设计的大体步骤。 由于是第一次动手设计，所以起初面对大量材料，大量设备恶魔无从下手。例如：设备如何选择，机械如何结合，阻力如何计算等。由此，我们才感觉到理论知识与实践相结合并不简单。5天来，我们小组8人本着团结，协作的精神，通过大量的收集资料，讨论。终于将设计完成。在这期间我们明显地感觉到自己的不足，就是理论知识的不完全掌握，当理论和实践相结合时，问题便凸现出来。
通过此次实验设计我们明白了，在以后的生活和学习过程中一定要加强理论知识的全面掌握能力，锻炼实践能力，这对我们以后走上工作岗位会有很大好处，同时，通过对生产线的设计，我们理解到，其中任何一个环节都会影响到工厂效益。

参考文献

[1] 武建新.乳品技术装备[M]北京:中国轻工业出版社.
[2] 郭成宇.现代乳品工程技术[M] 北京:化学工业出版社
[3] 许学勤.食品工厂机械与设备[M]北京:中国轻工业出版社
[4] 朱蓓薇.实用食品加工技术[M] 北京:化学工业出版社
[5] 郭本恒.液态奶[M] 北京:化学工业出版社
[6] 谷鸣.乳品工程师使用技术手册[M]北京:中国轻工业出版社

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