食品工厂的工艺设计原则样本.doc
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1、食品工厂课程设计课题:年产50000吨UHT灭菌乳工厂设计班级:食品06-01姓名:张煜 杨威学号:35240104 35240122目录1序言2概述2.1 产品品种2.2 生产规模2.3 设计内容2.4 项目建设背景2.5 市场需求估计3 厂址选择及计划3.1 厂址选择标准3.2 厂址选择汇报3.3 厂区计划3.3.1工厂车间平面设计标准及说明3.3.2 厂区总体布局3.4 总平面设计图(附图1)4关键工艺设计及论证4.1牛乳中化学成份性质分析4.2 牛乳物理性质4.3 UHT灭菌乳加工工艺介绍4.4 加工工艺步骤4.5 操作关键点4.6 消毒乳(UHT灭菌乳)质量标准4.7工艺步骤设计图(
2、附图2)5 物料计算(以班产量为基准)6 关键设备选型和能量估算6.1设备选型标准6.2设备选型6.3 能量估算6.3.1设备用水量估算6.3.2设备用电量估算6.3.3 设备用汽量估算7生产车间工艺部署7.1生产车间部署标准7.2 生产车间部署图(附图3)8 辅助部门计划9厂区建筑细则9.1 厂区建筑面积9.2全厂用地计算9.3建筑系数9.4厂区场地利用系数9.5结构及材料10 劳动力编制10.1人员录用标准10.2人员编制11经济效益分析12参考文件1序言民以食为天,食以乳为先。乳中多种营养素齐全且配合合理,并含多个生物活性物质,是人体成长不可缺高营养食物。发展乳品事业,是关乎国计民生大事
3、,不过和世界优异国家比较,中国奶类产量仅为美国11%、法国28.5%,中国人均占有奶类产品7.2千克,人均占有量仅为世界平均水平1/10,发达国家1/37,世界液态乳人均消费量为105千克/年,中国液态乳人均消费量仅为7千克/ 年,仅为亚洲年人均乳品拥有率1/6,不及世界人均乳品拥有率1/16。以后能够看出中国乳品存在巨大增加空间。现在伴随人民生活水平提升,伴随大众对营养食品需求日益增加,市场竞争也日趋猛烈。尤其是伴随新技术应用,成功地处理了乳制品营养和保鲜问题,加之新包装材料及技术应用和灵活多样促销方法,使消费者愿意接收含有丰富营养,口感良好而且价格合理乳制品品牌。乳制品市场竞争也开始日趋猛
4、烈。为了在未来乳品市场中取得一席之地,我们从灭菌乳、搅拌型酸乳、乳酸菌饮料、乳粉等众多乳制品中最终选择UHT灭菌乳为关键产品因其含有工艺成熟、易于贮藏运输、营养损失少等优势。在工艺方面,采取超高温瞬间灭菌技术(UHT)处理了液态奶运输、储存、保鲜难问题,现在发达国家已普遍采取这一技术进行鲜奶加工:将牛奶加热至超出135C,仅保持几秒便快速降至常温,然后在无菌条件下密封,采取六层纸铝塑复合材料进行无菌灌装。在营养方面,牛奶中微生物在瞬间高温下全部被杀死同时,而大多数营养物质在短暂高温下损失甚微,最大程度地保持了牛奶营养成份。在运输销售方面,经过UHT灭菌处理,并采取无菌包装鲜奶进行无菌灌装,使其
5、在储存及运输中均不需要冷藏。同时,一个不需冷藏产品给生产商、零售商和消费者带来了很多便利。比如对生产商而言,因为不再需要冷藏,库存安排能够简化;运输分送用车数量、成本就可对应降低;同时,因为长久维持其保鲜功效,降低了对零售未售出产品回收;最关键是,这种产品能够从地域上极大地扩大市场。总而言之,设计一个UHT灭菌乳工厂含有很强实际意义。2概述2.1 产品品种:UHT灭菌乳2.2 生产规模:估计年产50000吨2.3 设计内容制订产品方案,厂址选择方案,设计工艺,物料衡算,设备选型,水电汽平衡,人员配置,设定企业管理组织架构,技术经济分析,绘制全厂总平面部署图、工艺步骤图、车间设备及管路部署图。2
6、.4 项目建设背景本工厂拟建在上海市闵行经济开发区,该区交通顺畅,通讯设施完备,周围无污染企业,原料供给充足,水、电供给稳定。2.5 市场需求估计本工厂产品关键面向中国北方地域市场并争取打入国际市场,关键目标为日本,韩国等地。依据国家统计局统计显示:1-12月全国累计乳制品产量为14595685.53吨,比上年同期增加27.97;1-12月全国累计液体乳产量为12440379.69吨,比上年同期增加29.37。另据海关统计,中国乳品进出口全方面增加,出口在贸易比重逐步增加。整年乳制品进出口总额同比增加了20.7%,其中进口金额占进出口总金额85.6%;乳品进出口总量比上年同期增加8.4%,其中
7、进口量占进出口总量82.3%。不管是金额还是数量,进口占贸易总量比重全部在逐步降低,出口比重在逐步上升。所以从数据上能够看出本工厂产品需求量在不停增加,市场前景宽广。3厂址选择及计划3.1 厂址选择标准 符合国家方针政策。符合当地政府计划,节省用地。 生产条件方面标准。厂区标高应高于当地历史最高水位,自然排水坡度最好在0.0040.008之间;所选厂址要有可靠地质条件;厂区周围应有良好卫生环境避免多种污染源;厂址面积要满足生产要求,并有发展余地和留有合适空余场地。 投资和经济效果方面,要做到方便运输,确保供水供电等。3.2 厂址选择汇报 设计UHT灭菌乳加工厂坐落于上海市闵行经济技术开发区(简
8、称闵行开发区),开发区创建于1983年,1986年8月经国务院同意为国家级经济技术开发区。该开发区距市中心约30公里,工厂总占地面积约为9000平方米。 周围有良好自然环境和地质条件,无有害气体,有害水体等危及食品安全不良原因。 经济发展情况良好,离市区较近,避免长途运输。 所征地块费用合理,因为国家政策倾斜,使得生产经济成本较为理想。3.3 厂区计划3.3.1工厂车间平面设计标准及说明方便生产,符合生产车间程序,避免原料,半成品及成品交叉污染。1)符合工厂设计对风向和光照要求。2)利用现有条件,合理配电,配水,降低能源损耗,降低成本。3)充足考虑全厂二期工程及消防便道。4)厂房按生产工艺步骤
9、及所要求洁净等级进行合理布局,并考虑厂房和邻近厂房进行各项生产操作不相互防碍。5)按生产工艺和卫生,质量要求。划分洁净等级,分为原料辅料区,生活区,生产区,尽可能缩短距离,避免物料往返运输。6)洁净厂房设计和安排符合GBJ73要求。7)厂房满足生产加工保健食品对空气净化需要。采取10万级洁净厂房,安装含有过滤装置响应净化空调装置。8)厂房,设备布局和工艺步骤三者衔接合理,建筑结构完善,满足生产工艺和质量,卫生要求。中间产品,待包装品贮存间和生产要求相适应。9)厂房温度及相对湿度和生产工艺要求相适应。10)厂房之间,厂房和通道之间有缓冲设施,设置和洁净等级对应人流和物流通道。11)厂房安装下水道
10、,洗手及其它卫生清洁设施不对产品生产带来污染。12)备料室和生产工艺要求洁净等级一致。13)厂房空气净化设施,设备定时维修,检修过程采取适应方法。不对产品生产造成污染。14)含有和喷雾对应专用设备。15)和原料,中间产品直接接触生产用工具,设备符合产品质量和卫生要求材质。16)办公楼紧靠车间,方便管理。17)厂区道路宽大,两旁种有树和草坪。18)充足考虑消防要求,各关键建筑物和易燃物周围设有消防设施。19)设计排水沟在常常排污,排水设备下面,确保车间排水排污要求。20)设备和设备,设备和墙之间留出合适空隙,确保操作方便,维修和清洗方便。21)车间入口处设有更衣室,消毒间,缓冲间等,工人须更衣消
11、毒后进入车间,确保车间卫生,且工人须穿特定工作服,鞋等。3.3.2 厂区总体布局生产车间:在全厂中心地带。辅助车间;(包含原料库,成品库,机修车间):分布于生产车间周围。动力设施:(锅炉房,变电室等):靠近负荷中心,锅炉房设在远离生产车间方向。生活辅助设施;(办公楼,食堂等):在生产车间和动力设施之间,办公楼和生产车间连通。厂区交通绿化:道路宽大,可将人流物流充足分隔,避免交叉污染;厂区周围有绿化带,防风阻沙,美化厂区。3.4 总平面设计图(附图1)4关键工艺设计及论证牛乳水分脂肪磷脂质:卵磷脂、脑磷脂、神经磷脂脂溶性维生素:维生素A、维生素D、维生素E、维生素K、胡萝卜素胆固醇蛋白质:乳蛋白
12、、酪蛋白、乳白蛋白、乳球蛋白、非蛋白态氮化物糖类:乳糖、葡萄糖矿物质:关键含钙、磷、钾、氯; 少许含钠、镁、硫、铁; 微量含锌、铝、铜、硅、碘; 痕量含锰、钼、锂、锶、硼、氟色素:胡萝卜素、叶黄素水溶性维生素:维生素B1、维生素B2、维生素C、泛酸、 维生素B6、维生素B12、 烟酸、生物素、叶酸酶:解脂酶、磷酸酶、过氧化氢酶、 过氧化物酶、还原酶、蛋白酶等气体:二氧化碳、氢细胞:乳房内部表皮细胞、白血球等脂质非脂乳固体总乳固体4.1牛乳中化学成份性质分析4.2 牛乳物理性质牛乳物理性质是判定牛乳品质关键指标,也是合理安排乳制品加工工艺步骤关键依据。1) 乳色泽 正常新鲜牛乳呈不透明乳白色或淡
13、黄色。乳白色是因为乳中酪蛋白酸钙-磷酸钙胶粒及脂肪球等微粒对光不规则反射所产生。牛乳中得脂溶性胡萝卜素和叶黄素使乳略带淡黄色,而水溶性核黄素使乳清呈荧光性黄绿色。2) 滋味和气味 乳中含有挥发性脂肪酸及其它挥发性物质,这些物质是牛乳气味关键组成成份。这种香味随温度升高而加强,乳经加热后香味强烈,冷却后减弱。牛乳除固有香味以外,还很轻易吸收外界多种气味,所以每一个处理过程全部必需保持周围环境清洁,以避免个原因影响。3) 酸度 新鲜乳酸度为0.15%-0.18% (16-18T)4) 比重和密度 乳比重指在15摄氏度时质量和同温度下同体积水质量之比,正常牛乳比重为1.0301.032;乳密度是指乳
14、在20摄氏度时质量和同体积4摄氏度水质量之比,正常牛乳密度为1.0281.030。乳比重和密度可反应出脂肪含量,无脂干物质含量,乳挤出时间及是否掺假。5) 热学性质 在乳中掺水可使乳冰点升高,可依据冰点测定结果推算掺水量X=(T-T1)/T*100%。 式中X为掺水量,T为正常乳冰点,T1为43.98k被检乳冰点;乳和乳品比热,在乳品生产过程中常见于加热量和制冷量计算,牛乳为3.943.98kJ/(kg*K)。6) 黏度和表面张力 牛乳黏度随温度升高而降低。在乳成份中,脂肪及蛋白质对黏度影响最显著,伴随含脂率和乳固体含量增高,黏度也增高。在加工中,黏度受脱脂,杀菌,均质等操作影响。4.3 UH
15、T灭菌乳加工工艺介绍UHT超高温灭菌乳是在本世纪60年代出现一个产品,首先是由英国巴顿等研究者提出。其原理是依据牛奶在加热中细菌灭菌效果(SE),也就是杀孢子效率伴随温度上升,大大快于牛乳中化学改变(褐变、维生素破坏、蛋白质变性等)。比如在温度有效范围内,热处理温度每升高10,牛乳中所含细菌孢子破坏速度性提升11-30倍(枯草杆菌孢子致死Q10=30,嗜热脂肪芽孢子致死Q10=11,而牛乳中化学改变褐变速度仅提升2.5-3倍,Q10=2.5-3。这意味着温度越高,其灭菌效果越大,而引发化学改变很小。依据巴顿经过试验结果所绘制灭菌效果(SE)和褐变效果速率之比,对温度之曲线来看,当温度上升不到1
16、35时二者之比未发生急剧改变;135以上,灭菌效果比褐变增加要快得多;当温度升高至140,3.6秒加热时,灭菌效果(SE)和褐变速率之比增大到比1,150, 0.36秒加热则二者之比增大到5000比1,从难从150再升高,由线和直线上升,说明再提升温度已无多大意义;又温度超出150以上,则对应加热时间必需随之愈加缩短,这在工艺操作上正确控制这么知加热时间是很困难,因为流速稍微有一点波动就会产生相当影响。所以现在在超高温瞬时灭菌工艺上是以150,0.36秒作为最高极限,通常全部采取135-150,4-1秒。4.4 加工工艺步骤原料乳验收和预处理脱气冷却储奶加热净化分离(脱脂乳、稀奶油)平衡槽均质
17、UHT灭菌无菌灌装冷藏4.5 操作关键点1)原料乳验收和处理 杀菌乳质量决定于原料乳,所以必需加强对原料乳质量控制2)牛乳脱气 牛乳中含有5.5%-7.7%非结合分散性气体,经贮存运输后期含量还会增加。这些气体对乳加工有破坏作用。关键是影响乳汁量正确性;增加杀菌设备中结垢,影响乳分离效率,不利于标准化;促进脂肪球聚合,影响奶油产量;促进发酵乳中乳清析出等。本厂使用真空脱气罐除去细小分散气泡和溶解氧。方法为:将牛乳预热至68摄氏度,泵入真空罐,部分牛乳和空气蒸发,空气及部分非冷凝异味气体由真空泵抽吸除去。3)净化分离 分离出脱脂乳和稀奶油4)均质 牛乳中脂肪球大小通常在110微米之间,放置一段时
18、间后易出现凝结成块、脂肪上出现象。经均质后可使脂肪球直径变小,分布均匀,口感好,有良好风味,不产生脂肪上出现象。均质效果和温度相关。本设计进行高温短时间杀菌或超高温瞬间杀菌,均质在预热工序后杀菌前进行。本工厂使用均质机为两段式,预热牛乳经第一段压力调整阀时压力为176204千克/平方厘米,而第二段压力保持在35千克/平方厘米。均质前牛乳必需先行预热60摄氏度左右。5)杀菌 杀菌有两个目标,一个目标是杀死引发人类疾病全部生物,使之完全没有致病菌。第二个目标就是尽可能地破坏除致病微生物外能影响产品味道和保留期其它成份如酶类,以确保产品质量。本厂用磷酸酶试验来检验牛乳杀菌是否合适,试验结果必需是阴性
19、,即必需没有发觉有活性磷酸酶。脂肪含量8%乳制品,稀奶油发酵乳等产品用过氧化氢酶试验来替换。本设计采取超高温瞬间杀菌法(UHT)是用加压蒸汽将牛乳加热到120140保持34秒,然后将牛乳快速冷却一个杀菌方法,该方法杀菌效率极高,能够达成灭菌效果,通常在冷藏下可保持20天。同时和无菌包装结合起来能够生产灭菌乳,保持商业无菌状态,无需冷藏,常温下可长久保持(36个月)或更长。本厂采取间接加热式超高温瞬时杀菌设备,管式热交换器型。工艺步骤:牛乳首先经预热,片式加热器经热回收段预热达成66,经预热奶在1525MPa压力下均质,接着通板式热交换器加热部分使其达成135,经保温管、UHT加热段以后同新进入
20、牛乳进行热交换(热回收部分),冷却。6)冷却本厂产品乳是连续性杀菌设备处理乳直接经过热回收部分和冷却部分冷却到4,以抑制乳中残留细菌繁殖,增加产品保留期。同时也能够预防因温度高而使黏度降低造成脂肪球膨胀、聚合上浮。7)灌装罐装目标关键是便于分送销售、便于消费者饮用。另外还能预防污染,保持杀菌乳良好滋味和气味,预防吸收外界异味,降低维生素等成份损失。无菌灌装线在市场上流通保质期较长乳关键是用塑料瓶包装、利乐包和小房型包装。本设计所采取利乐包和小房型包装是再无菌条件下灌装,无须采取二次灭菌,这种方法正在成为市场主流。利乐包是利用专用纸为包装材料,过氧化氢为杀菌剂。罐装时,纸先经过一个过氧化氢层,使
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