日處理50噸鮮奶生產脫脂乳粉的車間工藝設計

日處理50噸鮮奶生產脫脂乳粉的生產車間工藝設計一、乳與乳制品（一）乳制品加工的歷史人類對乳制品的加工具有悠久的歷史。早在6000年以前，埃及遺留的文字中就有一種稱之為“Leben”的酸性很強的乳飲料，不僅食用，而且還作化妝品和外傷藥。印度在上古時代就記載有乳制品的制做方法。回教始祖穆罕默德用干燥發(fā)酵乳制品送給患病的教徒。據推斷，這種乳制品就是乳酸桿菌和乳酵母發(fā)酵的塊狀物。8世紀的土耳其人就會制作酸乳，其名為Yoghurto遠在2000多年前我國前史記上就有關于“奶子酒”生產的記載，而后賈思勰著的《齊民要術》中也記敘了“乳酸”（奶油）、“干酪”和“馬酪”等產品的制造方法。意大利旅行家馬可波羅（1254?1324）在《中國的游記》中曾記述早在13世紀蒙古即有干燥乳制品。成吉思汗的軍隊在行軍路上用水與這種干燥乳制品混合后飲用，可見這是一種類似乳粉的制品。我國少數民族飲乳的歷史更為悠久，發(fā)明了許多具有民族特色的乳制品的加工方法，例如云南白族的乳餅、乳扇，蒙古族的奶皮子、奶豆腐、奶干子、奶酒、奶油，藏族的酥油、奶茶，新疆的酸奶疙瘩等。盡管人類很早就發(fā)明了乳的加工利用方法，但作為真正的商品生產的歷史并不很長。乳粉工業(yè)化生產的研究始于19世紀。1810年法國人阿培爾用干燥空氣干燥牛乳。1855年英國人哥瑞姆威特發(fā)明了乳餅式乳粉干燥法，至此開始了乳粉的工業(yè)化生產。1872年波希研究出了粉的噴霧干燥法，使乳粉生產發(fā)生了革命性的變化；發(fā)酵酸乳的工廠化生產始于1008年。20世紀初俄國著名科學家梅契尼柯夫及格爾基葉報道了發(fā)酵酸乳制品的醫(yī)療保健特性，極大的促進了酸乳制品的研究和普及；干酪的生產始于何時沒有明確記載，據信在4000年前干酪發(fā)祥于以伊拉克美索不達米亞文化為中心的西南亞地區(qū)。隨后由亞洲的旅行家將干酪?guī)У綒W洲，并以意大利為中心，在歐洲各國得到廣泛發(fā)展和普及。17世紀20年代由歐洲傳入美洲。我國的乳制品加工業(yè)起步較晚。19世紀正當歐洲工業(yè)革命正在興起的時候，中國由于封建王朝的統治，再加上半殖民地、半封建的社會狀態(tài)，乳品工業(yè)幾乎沒有發(fā)展。19世紀末到20世紀初葉，國內首先在浙江溫洲和上海等地開始出現了新法生產煉乳和乳粉的小型作坊。但由于國民黨的統治和帝國主義的傾銷，剛剛興起的民族工業(yè)奄奄一息。當時國內市場上的乳制品大都是“洋貨”，其中最多的是乳粉，90%來源于美國。新中國成立后，我國乳品加工業(yè)的面貌發(fā)生了巨大變化。1952年開始先后在上海、黑龍江、內蒙古、青海等?。▍^(qū)）市建立了乳品廠，如上海乳品二廠、安達乳品廠、海拉爾乳品廠、康爾素乳品廠等，這些乳品廠為我國乳品工業(yè)的發(fā)展奠定了基礎。現在我國除了生產全脂乳粉、全脂加糖乳粉、脫脂乳粉、速溶乳粉及煉乳外，還生產嬰兒配方乳粉、老人乳粉、孕婦乳粉及維生素、微量元素等強化乳粉。近幾年還推出了新型發(fā)酵酸乳及其飲料、滅菌軟包裝乳及高蛋白飲料、果奶等新產品。奶油、干酪等乳制品產量也逐漸增加。1949年以前，我國乳品機械工業(yè)幾乎處于空白狀態(tài)，上海等沿海城市的少數乳品廠曾零星引進一些乳品機械設備，一般的乳品廠多使用簡易的土設備。新中國成立后，特別是1979年以來，隨著乳畜業(yè)的發(fā)展和市場對乳制品需求的增長，對乳品加工機械的需求量大增，乳品機械業(yè)應運而生，技術和工藝水平不斷提高，由生產單機走向系列配套。目前我國的專業(yè)和兼業(yè)生產乳品機械的工廠可以生產包括擠乳、運輸、貯乳、收乳、熱交換、濃縮、灌裝、煉乳、奶油、冰淇淋、麥乳精等乳品生產所需的全套設備。近年國內也開始了離心凈乳機和奶油分離機的加工。因此，現在我國生產的乳品加工設備已基本能滿足我國中、小型乳品加工廠的全套設備。(二)乳品工業(yè)現狀及發(fā)展趨勢國外乳品工業(yè)現狀原料乳凡畜牧業(yè)發(fā)達的國家，都十分重視乳畜業(yè)的發(fā)展。早在1981年，全世界平均每人擁有牛乳量已突破100kg。在總量中，發(fā)達國家(如北美、西歐)占世界總乳的45%，東歐占31%，發(fā)展中國家占24%。例如丹麥平均每人每年擁有鮮乳9701kg，新西蘭平均2085kg，日本65kg。從近幾年的發(fā)展速度看，發(fā)展中國家鮮乳產量增長較快，因發(fā)展中國家乳畜業(yè)基礎薄弱，對鮮乳的需求更為迫切。同時挖掘了山羊、綿羊和水牛的泌乳潛力，因而鮮乳產量增長幅度較大。例如印度經過多年“白色革命”，飼養(yǎng)當地役乳兼用摩拉水牛作乳用，使其乳畜數量大增，據測試其平均泌乳期為269d，產乳量1800kg左右，鮮乳人均年擁有量已達到90kg。乳制品乳制品生產以消費動向為轉移。世界各國都是在首先生產消毒鮮乳滿足飲用需要后再生產其他乳制品。全世界乳制品的種類不下1000種。除消毒鮮乳外，其他乳制品中，干酪約占38%、奶油23%，煉乳16%，脫脂乳粉14%，全脂乳粉6%，乳清粉3%。近年來國外乳制品市場有如下變化：①消毒鮮乳的生產呈下降趨勢。近年來除了發(fā)展中國家和日本外，歐、美等國家飲用乳的消費量已趨于飽和或呈下降趨勢。同時，人口出生率下降和老齡化也使飲用乳消費量下降。另外，許多新型乳飲料如發(fā)酵乳飲料、果汁乳等，也使消毒鮮乳消費量下降。②由于發(fā)展中國家的需求，全脂乳粉產量出現上升的勢頭。③脫脂乳粉的產量保持上升趨勢。因脫脂乳粉含脂率很低，產品不易氧化，耐貯藏。另外，由于食品工業(yè)的發(fā)展，作為食品加工原輔料的脫脂乳粉需求量增加。④發(fā)酵乳制品及乳酸菌飲料新品種不斷出現，產量迅猛增加。以發(fā)酵酸乳為例，芬蘭人均年消費量近280kg，愛爾蘭200kg。現在國外僅發(fā)酵酸乳的產量已接近甚至超過消毒鮮乳的產量。近年，雙歧乳桿菌、嗜酸乳桿菌的開發(fā)和利用，為發(fā)酵乳制品開劈了一個更為廣闊的市場。⑤干酪的生產展現出美好的前景，產量逐年持續(xù)上升，花色品種日益增多，使得干酪總產量穩(wěn)居乳制品首位。⑥奶油的產量呈持續(xù)下降的趨勢。乳品廠的規(guī)模許多國家為了追求高利潤、高效率，使乳品廠的規(guī)模趨于大型化，一般乳品廠的生產能力在日處理鮮乳數百噸以上。例如丹麥1950年全國有1400多個乳品加工廠，到目前減少到200個左右，而且一個工廠趨于生產1?2個產品，向專業(yè)化方向發(fā)展。新西蘭有一個大型乳品聯合加工廠日處理鮮乳1800T，該廠由45x46km范圍內的700多個牧場的7.7萬頭乳牛供給原料乳。美國已出現了日處理鮮乳5000T的工廠。為此，勞動生產率大大提高，乳品工業(yè)的產值大幅度提高，甚至超過了一些主要工業(yè)的產值。乳品加工技術裝備計算機的應用使乳品生產的連續(xù)化、自動化程度普遍提高；乳品分析、檢驗設備先進，如采用紅外線全分析儀每小時可測225個乳樣，同時可得到乳脂肪、蛋白質、乳糖和水分的含量；新西蘭自動檢菌儀，每10s可測1個樣品。目前，丹麥的乳品工業(yè)技術和設備居世界領先地位。國內乳品工業(yè)現狀(1)乳產量解放后，我國乳畜業(yè)有了很大發(fā)展，乳牛的質量也不斷提高。例如上海市牛奶公司大群乳牛1980年平均產乳量已達6602kg，其中第六牧場380頭乳牛平均單產達7382kg，接近或達到世界先進水平。近10近來奶山羊發(fā)展很快，1979年全國約有奶山羊200萬只，目前已發(fā)展到近300萬只，主要分布在陜西、河南、河北和浙江等地。1只好的奶山羊，一個泌乳期(300d左右)可產乳800kg，平均日產2.7kg，6只奶山羊相當于1頭中產乳牛。所以，大力發(fā)展奶山羊是增加我國鮮乳產量的重要途徑之一。統計資料表明，自1979年至1987年的8年間，全國乳制品產量年平均增長23%，有些地區(qū)如黑龍江增長速度高達20%，目前已成為我國重要的乳業(yè)基地。我國乳制品產量1997年為56.5萬噸，比上年增長12.1%，其中乳制品生產省主要有黑龍江、河北、浙江、山東和內蒙古。乳制品在乳制品中，奶粉類產品為39.08萬噸，占總產69.2%，其中全脂奶粉約為8。2萬噸，占21%，加糖奶粉約為17萬噸，占43%；脫脂奶粉約為0.8萬噸，占0.2%；嬰兒配方奶粉約為6.3萬噸，占16%；其它奶粉約7萬噸，占18%。液體奶近年來迅速增長。1997年全國液體奶產量為58.9萬噸，比1996年(51.9萬噸)增長13.5%，其中上海市519萬噸，比上年增長8.2%，占全國總產量的33%；北京市11.84萬噸，比上年增長4.5%，占全國總產量的20.1%。在液體奶中，巴氏殺菌奶約為39萬噸，占66%；滅菌奶約為13萬噸，占22%；酸奶約7萬噸，占12%。我國乳制品的種類比較單調，國外大量生產的干酪、奶油、脫脂乳粉等制品在我國幾乎是空白。近年來發(fā)酵酸乳制品、發(fā)酵乳飲料、果奶、冰淇淋等新型乳制品的出現打破了乳制品產量的舊格局。僅以發(fā)酵酸乳制品為例；1982年我國發(fā)酵酸乳及其飲料產量不足2000T，1989年增加到50000T，8年猛增了25倍。目前北京、上海、重慶、廣州、南京、西安酸乳日產已超過100T，且品種多樣。其它乳制品如煉乳、奶油、干酪及民族乳制品生產量較少，冰淇淋生產呈上升趨勢。乳品工廠的類型與分布解放前我國只有兩個乳品廠，一個是浙江省瑞安縣的百好乳品廠，一是杭州西湖乳品廠。解放后國家先后在上海、黑龍江、內蒙、青海等地建廠，促進了我國乳品工業(yè)的迅速發(fā)展。1952年以后由于奶牛發(fā)展迅速，奶量逐年增加，各地紛紛籌建乳品廠，至1982年全國已有乳品廠500多座，1997年達700多座。大、中、小型企業(yè)分布城鄉(xiāng)市鎮(zhèn)?，F在全國乳品廠已經普及，其中以黑龍江省發(fā)展最快，1983年全省乳品廠發(fā)展到60多個。1985年黑龍江省安達市建成黑龍江省乳品廠，日處理鮮奶200噸，是我國大型乳品廠之一。陜西省由于奶山羊發(fā)展較快，羊乳資源較豐富，促進了乳品工業(yè)的發(fā)展。從乳品廠的規(guī)模來看，一般以中小型的日處理鮮乳5?20T的居多數。陜西省先后建成了日處理100T鮮奶的較大型乳品廠。1988年后，廣州、雙城、通遼等地相繼成立了合資和設備引進企業(yè)，主要生產嬰兒食品。上海浦東開發(fā)區(qū)新建新安乳品公司，規(guī)模宏大，以生產嬰兒奶粉為主?，F在我國乳品廠不僅數量已超過700座以上，且生產能力也逐漸擴大，新建工廠日處理鮮奶一般都在40T以上。小型企業(yè)占多數，技術裝備水平低，產量質量不穩(wěn)定，近年多數企業(yè)處于虧損狀態(tài)。經產業(yè)結構調整后乳品企業(yè)布局趨于合理，向著規(guī)?；?、集約化經營發(fā)展。目前國內著名的大型乳品加工企業(yè)有上海光明、河北三鹿、陜西銀橋、內蒙伊立等。全國大型企業(yè)集團不斷組建，其規(guī)模、管理、效益排名見下表：乳品工業(yè)發(fā)展趨勢1990年我國牛奶總產量為937萬噸，羊奶總產量為175萬噸。1990年鮮奶總產量為1980年的8.1倍。按照我國工農業(yè)產量、產值兩個倍增的要求，預計到和2000年，我國牛奶總產量4500萬噸，羊奶總產量為900萬噸，以其中三分之一用作消毒奶供城市居民飲用，三分之一作生產乳制品，剩余的三分之一留作自用和喂犢牛。按這一速度增長，到1990年才略為超過日本1981年的水平。到2000年人均占有奶量為45kg，相當于印度1981的的水平。目前乳品工業(yè)表現出了以下發(fā)展趨勢。(1)消毒鮮乳在消毒鮮乳的生產中，除營養(yǎng)強化外，更注重利用新型殺菌設備和新型包裝材料及無菌包裝技術，采用超高溫瞬時滅菌工藝，生產出可以在常溫下保藏的消毒鮮乳。發(fā)酵劑菌種在傳統的菌種分離、純化和鑒定的基礎之上，采用生物工程技術、輻射誘變等手段，進行新型速效保健酸乳發(fā)酵劑的研究。對乳酸菌等優(yōu)良菌株探討其產酸能力、風味類型、產粘機制和保健功能，研究有關菌種的生長促進劑和保護劑特性及干劑開發(fā)，提供可直接使用、快速凝乳和具有保健作用的、有不同風味和粘度的發(fā)酵劑干劑菌種。同時也注重新型功能性菌種如雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌的研究和利用。發(fā)酵乳制品除保持傳統的口感、風味和易消化的特點外，更注重營養(yǎng)搭配和功能性開發(fā)研究，生產出具有活性的凝固型、攪拌型及飲料型的方便發(fā)酵乳制品。在攪拌型酸乳和乳酸菌飲料方面，其研究的重點是飲料的穩(wěn)定技術和新產品的開發(fā)。例如：日本、美國利用蔗糖脂肪酸酯，二甲基四乙胺、甲基化果膠、六偏磷酸、檸檬酸鈉等組成穩(wěn)定劑，防止乳酸菌飲料的沉淀和固體乳酸菌飲料稀釋時的水分離和沉淀問題；西德采用不溶性的碳酸鈣、碳酸鎂和溶于水的磷酸氫鈉、磷酸氫鉀組成類似于人體液緩沖液的離子液，解決液態(tài)果汁酸乳的穩(wěn)定性取得成功。在新產品開發(fā)方面，通過添加不同風味的營養(yǎng)物質加工出新型乳酸菌飲料。例如日本專利介紹用處理后的果蔬汁、酵母浸出汁、中草藥汁、藻汁、豬肝汁等，生產出具營養(yǎng)和保健功能的乳酸菌飲料。⑷乳粉就目前已有的技術和設備，已使加工的乳粉在很大程度上保持了牛乳的風味、色澤和營養(yǎng)價值，并具有良好的速溶性。現在，乳粉的生產除最大限度的保存牛乳的營養(yǎng)成分和速溶性外，更注重對牛乳營養(yǎng)成分的調整，使其更符合不同生理狀況人群的營養(yǎng)需要，生產出母乳化嬰兒乳粉、強化乳粉等新品種。另外，牛乳的濃縮干燥單元操作是乳品工業(yè)中消耗熱源最多的工程。在能源日益匱乏的今天，研究濃縮、噴霧干燥過程中的節(jié)能技術也有著長遠意義。(5)干酪及其制品除保持傳統干酪生產外，更多的是以傳統干酪為原料，添加其他營養(yǎng)物質及乳化劑等，進一步加工出再制干酪、干酪食品是干酪加工的新趨勢。、二、國內脫脂乳粉的發(fā)展狀況；進口數量：2006年第一季度，中國脫脂奶粉進口15286噸，較上年同期增加15.30%；進口數量增加的原因主要與國際市場脫脂奶粉價格有所走低配方奶粉中高質量的脫脂奶粉需求增加相關。

70006500600055005000450040003500300025002000150010005002006年第一季度中國脫脂奶粉進口數量走勢資料來源：根據中國海關統計數據整理。2006年第一季度中國脫脂奶粉進口數量走勢進口價格：2006年第一季度，中國脫脂奶粉進口到岸價格平均為2234美元/噸，較上年同期平均增長3.79%。就本季度來看，進口價格逐月下降，06年3月較06年1月份價格下降5.94個百分點。價格下降的原因主要是國際市場供給增加，特別是新西蘭氣候狀況的好轉，原料奶供給增加，脫脂奶粉的原料奶供給增加；其次是中國來自非傳統貿易國(印度、烏克蘭和阿根廷)的進口來源增加，這些國家的進口價格相對比較低。2006年第一季度中國脫脂奶粉進口價格(CIF)走勢美元/噸2400235023002250220021502100205020001950190018501800555555565000000000)0/2°000000////進口來源國分析555555565000000000)0/2°000000////新西蘭仍然是中國脫脂奶粉進口最大的供應國。2006年第一季度，中國從新西蘭進口的脫脂奶粉占總量的71.84%；其次是澳大利亞和美國，分別占9.42%和7.03%。另外，中國來自非經合組織國家的脫脂奶粉進口在增加，如來自印度和烏克蘭的脫脂奶粉進口分別占到進口總量的5.68%和3.93%。資料來源：根據中國海關統計數據整理。進口流向中國脫脂奶粉的進口主要流向沿海發(fā)達地區(qū)。2006年第一季度，天津、廣東和上海的脫脂奶粉進口分別占到進口總量的39.93%、31.48%和13.11%，合計占全國進口脫脂奶粉進口總量的84.52%。2006年第一季度中國脫脂奶粉進口流向廣東二：產品方案及生產規(guī)模的確定產品方案：日處理50噸鮮奶生產脫脂乳粉生產規(guī)模及主要的工藝參數：年生產天數300天/年日生產時間16h/天采用兩班制每班8h小時產量385kg/h班產量3080kg生產規(guī)模1848t/年三：生產工藝流程：1、生產工藝流程圖：稀奶油f原料乳驗收T過濾T牛乳預熱T牛乳分離T脫脂乳T冷卻T貯存T預熱殺菌I包裝入庫J乳粉冷卻J噴霧干燥J濃縮2.生產工藝流程設備圖：見附件1四：物料平衡計算1、 管式過濾器除雜后的物料變化：3125X(1-0.5%)=3109.392、 牛乳分離機分離出稀奶油后的物料變化：3109.39X(1-40%)=1865.633、 蒸發(fā)器濃縮后的物料變化：1865.63X(1-52%)=895.54、 噴霧干燥后的物料變化：895.5X(1-57%)=386.60表1日處理50噸鮮奶生產脫脂乳粉的生產工藝流程物料平衡表:序號工序設備名稱添加物料名稱添加物料數量(以流入物料為基準)/%物料名稱(流出)流入量/kg?h-i出料量/kg?h-11奶車鮮奶312531252離心奶泵鮮奶312531253管式過濾器雜質-0.5去雜質的奶31253109.394板式換熱器冷卻奶3109.393109.395立式貯奶罐冷卻奶3109.393109.396離心奶泵冷卻奶3109.393109.397板式加熱器火菌奶3109.393109.398牛乳分離機稀奶油-40脫脂奶3109.391865.639板式換熱器冷卻奶1865.631865.6310貯奶罐冷卻奶1865.631865.6311離心奶泵冷卻奶1865.631865.6312板式加熱器殺菌奶1865.631865.6313三效蒸發(fā)器水-52濃縮奶1865.63895.514噴霧干燥設備水-57脫脂乳粉895.5385.06五：設備選型1：收奶與貯奶設備通常上、下午兩次收奶，