中国纯牛奶的加工工艺.docx
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中国纯牛奶的加工工艺.docx
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中国纯牛奶的加工工艺
1概论
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
135℃-150℃
冷水
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×92mmm=8tt=1hL=1.2mB=0.92mZ=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
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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
8~10t∕h
12m2
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=nr2h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(均质物质是欧盟RoHs法规专用词汇,指的是“均质物质就是用机械方法拆分到不能再拆分的最小单元”。
)
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*kCP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)=96600w∕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=6.4668J∕kg
因此成产过程中总的压力损失为6.4668J∕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=0mZ2=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=0Z2=1
P1=101kpaP2=P1+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
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序号
设备名称
技术要求
个数
1
离心泵EYccL12-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质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。
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