年产10000T乳粉项目工艺设计说明书徐立洋-(修复的).doc
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1、食品工厂设计课程设计设计项目名称 年产10000T乳粉项目工艺设计姓名、班级、学号 指导教师 2012年7月3日目录1 设计任务书(2 )2 设计说明书(4)2.1 项目概述( 4)2.2 原材料及产品的主要技术规格(8 )2.3 生产流程简述(9)2.4物料衡算.(11)2.4 主要设备的选择与计算(13)2.5乳粉中常见的质量问题和预防措施( 22)2.6 参考文献.(23 )3 附表格及图纸.( 24)3.1 车间主要物料衡算图.( 24)3.2车间平面布置图.(24 )3.3工艺流程图.(24)4 设计结果评述.(24)5 组员和设计任务分工情况.(25 )1、设计任务书项目名称:年产
2、10000T乳粉项目工艺设计一、建设规模、产品方案、生产方法和工作制度1建设规模:年产10000T。2产品方案:本项目仅生产全脂乳粉。产品应满足GB 19644-2010的要求。参考GB 5410-1999,如有相同条款,以GB19644-2010为准。3生产方法:以新鲜优质牛乳为原料,经标准化、杀菌、并经真空浓缩、喷雾干燥后所获得的产品。4工作制度:年工作日按300d计,其中浓缩工段及喷雾干燥工段均按四班三运转进行。二、建设地点为南方某市其气候条件为:年平均气温:15.3 历年平均最高气温:38 历年平均最低气温:-14.2最热平均相对湿度:85% 最冷平均相对湿度:75% 年平均气压:10
3、16.5mP 夏季平均气压:1004.5mP 年均风速:3.6m/s 年均降落量:1025.6mm 日最大降水量:219.6mm三、达到的技术经济指标标准化原料乳固形物含量11.6%;浓缩操作应去除原料乳中70%-80%的水份、每蒸发1kg水份蒸汽消耗不高于0.4kg ; 喷雾干燥的热效率不低于50%、产品的含水量不高于2.5%。吨产品其主要的原料及动力消耗为:1.鲜牛乳9.09吨2.水:50吨3.蒸汽:5.26吨四、设计要求就该乳粉车间进行工艺设计,要求完成:1确定合理的工艺路线,提供工艺流程示意图;2进行工段的工艺计算,包括物料、热量、水、压缩空气耗量等平衡计算,并提供相应的工艺计算平衡图
4、;3对标准设备及非标设备的数量进行计算,选定标准设备型2号并就至少一种非标设备的结构进行简单的结构计算,提供所需设备的一览表并至少提供一种非标设备的总装图。4绘制带控制节点的工艺流程图;5绘制车间设备布置图;6编写初步设计说明书。2、设计说明书2.1 项目概述2.1.1车间(装置)概况及特点本品为全脂乳粉,乳粉常年生产约300d,产品吨位为10000T。按四班三运转,每天工作二十四小时,每班八小时。生产设备及原料要满足最大生产量,流程符合要求,并且要保证原料和产品达到足够的卫生要求。在提高饮料质量的同时,车间布置满足工艺的要求,也要考虑到整个车间的朝向、采光、通风等问题。2.1.1.1 车间建
5、筑外形的选择乳粉厂主要车间的建筑外形由长方形、L形、T形,以长方形和L形为常见。车间长度取决于作业线的形式和生产规模。车间宽度按建筑构件的模数可采用12m、15m、18m、24m等。车间层高,根据设备条件来制定。2.1.1.2 装置布置原则(1)设备布置应根据生产工艺流程安排,相同类型的设备可适当集中,务必 使生产过程中各个工序衔接畅通,线路最短,操作联系简便,便于维修拆装和清洁卫生。要避免交错和紊乱。(2)保证各种物料运输畅通,避免重复往返,尽可能利用空间运输,合理安排各种废料排出。人员进出和物料进出尽量分流。(3)冷冻压缩机房、真空泵房等既要与生产车间隔开,减少噪音影响,又要尽可能接近使用
6、地点,以缩短管路。2.1.2 车间(装置)内三废治理及环境保护的措施与实际效果(1)全脂乳粉生产厂必须设有废水、废汽排放系统,其排放标准应符合国家环境保护要求。(2)应在远离生产车间的适当位置设置废弃物临时存放设施,选用便于清洗、消毒的材料制作,结构应严密,能防止害虫进入,能避免废弃物污染道路、厂房和设备。(3)“三废”治理应达到污水综合排放标淮GB897888中的规定。噪声防治应达到工业企业噪声卫生标准(试行草案)和城市区域环境噪声标准GB309693中的规定,同时,还应达到当地环保标准的要求。(4)全脂乳粉生产厂配备环保管理人员或设环保管理机构,负责管理环境保护工作。2.1.2.1 污水处
7、理及综合利用虽然乳制品企业产品种类不同,但废水性质接近,都属于高蛋白质含量的废水,较易于被生物利用,故国内外普遍使用生物处理方法治理乳制品废水。目前国内比较成熟、可靠的废水处理工艺是:水解酸化+好氧生化处理工艺及厌氧UASB+好氧生化处理工艺。(1)水解酸化+好氧生化处理工艺由车间排出的废水经厂内污水管网进入格栅去除废水中粒径较大的悬浮物、漂浮物等杂物以保护后续处理设施能正常运行;然后自流进入调节水解酸化池调节水质水量,并使废水的pH值降低,促使废水中的蛋白质脱稳絮凝;经调节水解的废水用泵提升至预处理系统处理废水中的悬浮油脂和乳蛋白,预处理系统根据废水的水质情况可以采用隔油沉淀和气浮两级处理工
8、艺,也可采用一级气浮处理工艺,在酸化效果良好的情况下,废水的COD、BOD的去除率可达到50%以上;预处理后的废水进入后续好氧CASS反应池处理后达标排放。乳品废水采用水解酸化+好氧生化处理工艺,废水处理管理简单、处理效果稳定、出水水质具有较高的达标率。但运行费用较高、浮渣及污泥量较大。 (2)厌氧UASB+好氧生化处理工艺 厌氧UASB+好氧生化处理工艺与水解酸化+好氧生化处理工艺的主要区别是增加了一级厌氧处理工艺,增加厌氧处理工艺的目的是减少废水处理的运行费用,降低废水处理中的污泥产量。从实际的工程运行情况来看,厌氧UASB+好氧生化处理工艺是可以在乳品废水处理中应用的,能够达到减少废水处
9、理的运行费用,降低废水处理中的污泥产量的目的。但是采用此工艺也存在运行管理复杂、处理效果不稳定、有安全方面的隐患等问题,厌氧系统在设计中要严格按照消防规范进行设计,在运行管理中要注意放火、防爆及防止中毒等,严格按操作规程管理。如果在运行中出现安全事故,后果将不堪设想。分析厌氧UASB在运行中出现的处理效果问题,主要是由于乳品废水中浮渣的影响、三相分离器选型不合理引起的。要保证厌氧系统的稳定运行必须解决好UASB反应器中的浮渣问题,选择能够在浮渣量较大时也能稳定运行的三相分离器。对与产生浮渣量较大的冷饮及酸奶等废水,更应高度重视浮渣的预处理及三相分离器形式的选择。此外由于乳品废水采用厌氧处理不易
10、形成颗粒污泥,在厌氧系统设计中不能采用较高的有机负荷,一般设计负荷应在23kg/m3.d,否则将会影响到整个系统的处理效果与稳定运行。用生物法处理全脂乳粉加工废水时,先应调整其ph值及营养成分,以适应微生物的生长需求。就地清洗系统的废酸和废碱液集中排放前,应进行中和处理。2.1.2.2 废气、废渣及污泥处理(1)乳粉生产车间和其他工作场地的废弃物,必须随时清理,并及时清除出厂。废弃物容器和废弃物存放场地应及时清洗、消毒。车间内使用杀虫剂时,应按卫生部门的规定采取妥善措施,不得污染原料、半成品和成品,应尽量防止污染设备、工器具和容器。使用杀虫剂后应将设备、工器具和容器彻底清洗干净,除去残留药物。
11、(2)经生化处理后的脱水污泥,应进行妥善安置,防止二次污染。2.1.2.3 噪声防治 (1)孔制品厂噪声防治应从声源上进行控制,选用符合国家噪声标准的设备。 (2)噪声超过标准的机械设备应采取有效的隔声、吸声、消声、减振等措施。主要工作和生活场所避开噪声源。 (3)工作区系指工作点所在的地坪以上2m以内的空间。散热量大的车间系指散热量超过23w(m3h)的车间。 (4)局部送风系统的气流方向,宜从人体的前侧上方吹向头、颈和胸部。局部送风一般采用机械送风系统,由风机、风管和送风口组成。(5)机械排风风机,宜采用低噪声轴流排风机,诽风机的电机必须采用封闭型。在采暖区,由于排风而补充的新风必须考虑预
12、热。2.1.2.4 空气调节(1)空气调节房间不宜与高温、高湿房间相邻布置,在无法避免的情况下,必须采用隔热防潮措施。(2)空气调节房间的补充新风必须经过过滤,以符合车间卫生要求。(3) 车间内必须安装通风设备,以保持车间内空气对流。有大量蒸汽的加热工段,应集中在一处,配备足够能力的排风设备,通风口必须安装易于清洗、更换的耐腐蚀网罩,进气口必须距地面2m以上,并远离污染源和排气口。2.1.3生产制度年工作日按300d计,其中浓缩工段及喷雾干燥工段均按四班三运转进行。2.2原材料及产品(包括中间产品)的主要技术规格2.2.1原材料技术规格表1 原料乳感官要求项目要求色泽呈乳白色滋味、气味具有乳固
13、有的香味,无异味。组织状态呈均匀一致液体,无凝块、无沉淀、无正常视力可见异物表2 原料乳理化要求项目指标乳脂肪/% 3.6蛋白质/% 3.2乳糖/%4.7水分/%87.8灰分/%0.7非脂乳固体/% 8.6酸度/(T)1218冰点/()-0.500-0.560相对密度/(20/4) 1.0127注:非脂乳固体(%)=蛋白质(%)+乳糖(%)+灰分(%)2.2.2产品技术规格表3产品感官要求项目要求色泽色泽均一,呈淡黄色,滋味、气味有纯正乳香味,无异味组织状态粉粒大小均匀、手感疏松、无结块、无杂质表4产品理化要求项目指标脂肪/%27.5水分/%2.5非脂乳固体/%702.3 生产工艺流程简述原料
14、乳验收 预处理 标准化 预热杀菌 浓缩 空罐 喷雾干燥 清洗 冷却 灭菌 塑料袋 包装 抽真空充氮 成品 封袋2.3.1主要工艺参数:(1)预热杀菌乳粉生产中的预热杀菌,目前几乎全部采用HTST杀菌法活UHT瞬间灭菌法。前者用管式或板式杀菌器,杀菌条件为8694,15s。后者采用UHT灭菌机,杀菌条件为125150,12s。HTST杀菌法或UHT瞬间灭菌法可以减少蛋白质的热变性,从而有利于提高乳粉的溶解性能。 (2)浓缩乳粉生产虽然也可以不经过浓缩而直接进行喷雾干燥处理,但这样势必造成乳粉生产成本的提高和产品质量的降低。喷雾干燥是利用加热空气对物料进行干燥作业的,因而热效率较低,每蒸发1Kg水
15、分,需消耗2.53.0Kg蒸汽。而浓缩是采用蒸汽加热器加热乳液,并且是在减压条件下作业的,因而热效率高,即使是单效的盘管式真空浓缩锅,蒸发1Kg水分,也仅需1.11Kg蒸汽;采用带热泵的双效降膜蒸发器,只需0.391Kg。效数更多的蒸发器,蒸汽耗量就更少了。因此先经浓缩,然后进行喷雾干燥制成乳粉,有利于提高干燥设备能力,节省能源,降低生产成本。就产品质量而言,经浓缩后喷雾干燥的乳粉,颗粒比较粗大,具有良好的流动性、分散性、可湿性和冲溶性,乳粉色泽也较好。并且由于真空浓缩大大降低了乳粉颗粒内部的空气含量,颗粒致密坚实,不仅有利于乳粉的保藏性,而且有利于包装。基于上述原因,在乳粉生产中,原料乳杀菌
16、后都要立即进行真空浓缩。浓缩程度一般为原料乳体积的1/4左右。这时浓缩温度为4750,浓度为1214,乳固形物含量为4050,相对密度为1.0891.1000。(3)喷雾干燥乳粉干燥方法很多,其中应用最广泛的是喷雾干燥。首先将经过滤器过滤的空气,由鼓风机送入加热器,加热至130180(有的装置达200以上)后,送入喷雾干燥塔。与此同时,温度为4550的浓乳,经雾化成10200m的乳滴液。在与热空气接触的瞬间,微细的乳滴液干燥成粉末,沉降在干燥塔底部,并通过出粉装置连续卸出,经冷却、过筛后进行贮存。2.4 物料衡算2.4.1班产量的确定(1)本设计为年产量10000T(2)本设计生产天数300d
17、(3)产品合格率按98%计算:100009810204.08 (t年)(4) 平均日产:10204.0830034.01 (t日)(5)班产量:34.013=11.34 (t/班)2.4.2物料恒算生产1 t产品消耗的原料及动力为:鲜牛乳9.09吨、水:50吨、蒸汽:5.26吨2.4.2.1物料的衡算消耗鲜牛乳量:34.019.09=309.10 (t/日)班消耗量:309.1/3=103.05 (t/班)2.4.2.2热量的衡算消耗蒸汽量:34.015.26=178.89 t/日班消耗量:11.345.26=59.65 t/班2.4.2.3水平衡计算消耗水量:34.0150=1700.5 t
18、/日班消耗水量:11.3450=567 t/班2.4.2.4压缩空气消耗量的计算因为喷雾干燥的热效率不低于50%设定:喷雾干燥的热消耗率压缩空气提供的热量为Q汽,浓乳需要的热量为Q乳所以:,即 其中,浓乳中水分气化需要的潜热,kJ/t浓乳中水分温度升高需要的显热,kJ/t浓乳中固形物温度升高需要的显热,kJ/t因为,为简化计算,所以取安全系数,使 综上所述,即水分的蒸发量吨/(班天)令干燥前热空气温度,浓乳温度,则干燥过程中平均温度查工具书得,水的气化潜热,压缩空气的比热容因此压缩空气消耗量 t/(班天)2.5主要设备的选择与计算2.5.1设备预选及相应技术参数1磅奶槽:其为牛奶过磅时必备设备
19、,结构简单,清洗方便等优点,是乳品生产线不可缺少的设备之一。本设备全部采用进口不锈耐酸钢1Cr18Ni19Ti薄板制成,内表面抛光,外抛鳞状花纹,长方型槽型卧式,上有两个可开式盖和带不锈钢丝滤网的过滤设备,进料口间断使用,出料口用旋塞式奶阀为开关,过磅后只要旋转手柄90度即可放料。技术参数:有效容积(L)筒体长(mm)筒体宽(mm)筒体高(mm)总高(mm)3001100800450745350110080055085050011008006301050600130080057085010001300800100012502受奶槽受奶槽是专供牛奶、羊奶或饮料暂贮时必备,具有结构简单、清洗方便等
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