年产550吨豆奶粉工厂设计说明书.docx
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年产550吨豆奶粉工厂设计说明书
第一章总论
第一节概述
豆奶粉是一种新型固体饮料,它综合了大豆和牛奶的营养成份,具有口感细腻,香味浓郁,营养丰富,携带方便等特点。
在诸多豆制品中,豆奶粉以其众多优点受到人们青睐.豆奶粉主要有以下营养价值。
一、从营养价值上看,大豆蛋白质含量高,含有人体所必需的八种氨基酸,比较接近世界卫生组织新拟定的营养模式,其中赖氨酸含量高于谷物,是植物性食物中最合理、最接近人体所需比例的。
另外,牛奶蛋氨酸含量较高,可以补充大豆蛋白质中蛋氨酸的含量,动、植物蛋白的互补,使氨基酸的配比更合理,更利于人体消化吸收.
二、豆奶粉中的脂肪主要是植物脂肪,不饱和脂肪酸含量较高,并含有人体所必需脂肪酸亚油酸,胆固醇含量低,可以预防动脉硬化.
三、豆奶粉是经过超微粉碎工艺加工而成的,不除豆渣,大豆子叶全部被利用,膳食纤维的含量比同类产品高,有润肠通便的作用,可以预防直肠癌。
四、豆奶粉中含有多种矿物质和维生素.
五、豆奶粉中含有大豆低聚糖。
大豆低聚糖对肠道内的双歧杆菌等益生菌有增殖作用,可以提高人体免疫力,延缓衰老。
六、豆奶粉中含有大豆异黄酮.大豆异黄酮是植物雌激素,长期食用可以预防乳腺癌、前列腺癌和骨质疏松,减轻或避免更年期综合症。
七、豆奶粉中含有大豆卵磷脂,可以抗衰老,健脑。
第二节设计依据
本设计参考了《食品工厂设计与环境保护》、《大豆制品加工技术》、《食品工厂机械与设备》、《化工原理》上下册、《食品工厂设计综合实训》等。
根据以上设计任务,查阅有关资料、文献,搜集必要的技术资料,工艺参数与数据,进行生产方法的选择,工艺流程与工艺条件的确定与物料衡算和包装材料计算。
第三节设计目的和意义
本设计是将我们学到的知识应用到实践中来。
在完成这个设计的过程中,一方面巩固学到的知识,另一方面通过查阅,整理资料增加我们的认识和科研技能,同时,进一步熟悉工厂的生产实际,培养我们理论联系实际的能力,锻炼了我们解决问题的能力。
豆奶是以豆类为主要原料制成的。
目前,市场上出售的豆奶,品种多,价格适宜,食用方便,因而很受消费者欢迎。
据分析,豆奶含有丰富的营养成分,特别是含有丰富的蛋白质以及较多的微量元素镁,此外,还含有维生素Bl、B2等,确是一种较好的营养食品。
豆奶还被西方营养学家称作“健脑”食品,因为豆奶中所含的大豆磷脂可以激活脑细胞,提高老年人的记忆力与注意力。
大豆食品是深受消费者欢迎的保健食品,随着经济的增长,人们对豆奶粉的消费会越来越大.所以也看到了豆奶粉的发展前景。
这时候建立一豆奶粉工厂的话,产品的广阔市场为工厂的生存和发展提供了良好的保证。
第二章工艺流程
第一节工艺流程的确定
近年来我国非常重视大豆蛋白饮料的研究,对于大豆食品中不良风味已了解到其产生的原因,并进一步找出了防止的方法,取得了进步。
想要改善豆奶的风味,关键要做到两个方面:
其一是钝化或抑制脂肪氧化酶活性,防止产生豆腥味;二是采用脱臭的方法除去豆奶中固有的不良气味,两者相辅相成,才能生产处优质的产品。
综合考虑以上因素,确定以下工艺流程:
原料大豆→精选除杂→脱皮分离→浸泡→失活软化→循环磨浆→离心分离→调配→杀菌脱腥→均质→喷雾干燥→流化床处理→包装成品
第二节工艺论证
一、原料精选除杂
大豆表面上有很多的尘土和微生物附着,浸泡前应充分地进行清洗,至少清洗三遍。
二、脱皮
在脱皮工序进行的同时还除去皮和胚芽等,以保证产品质量,避免浸泡过程中污水处理问题。
为了保证脱皮效果,要严格控制大豆水分含量,资料表明,水分达10%时,可保证脱皮率在90%以上.因本设计是拟不出渣的工艺,所以要严格控制水分.当水分超标时,大豆应在干燥机中通入105~110℃的热空气干燥。
脱皮直接用脱皮机,重量损耗8%左右。
三、浸泡
为了软化大豆组织细胞,降低磨浆时的能耗与磨损,提高胶体分散程度与悬浮性,增加吸收率,以增强均质效果。
采用2。
2倍于大豆重量的水,在50℃下浸泡4小时,大豆吸水量约为1:
1~1:
2。
浸泡时要加入0.5%碳酸氢钠溶液,可以加速胰蛋白酶抑制物的钝化.
四、失活软化
将大豆放在失活器内,在85℃的失活水中(3%的碳酸氢钠溶液)持续10min。
该步骤的目的是使脂肪氧化酶失活,控制大豆青臭口味的产生,并使大豆得到软化,以利于破碎。
五、循环磨浆
循环磨浆可省去分离豆渣和浓缩工序,节省投资。
本工艺采用90℃左右的热磨,可钝化产生豆腥味的脂肪氧化酶,另外,本工序可以节省用水,磨浆后浓度可达18%左右.为保证最终产品的质量,经三道循环磨浆后采用胶体磨,使细度达2微米左右,利于均质和喷雾干燥。
其中,循环磨浆前的预热,用自制的夹层锅,温度为90℃。
六、渣浆分离
浆体经分离将浆液和豆渣分开。
这步操作对蛋白质和固形物回收影响很大。
豆渣中含水分应在60%左右,含水过多则蛋白质回收率降低。
以热浆进行分离,可降低浆体粘度,有助于分离。
离心分离操作,可用篮式离心机分批进行,大量生产用连续式离心机完成,可使浆液和豆渣分别连续排出。
七、配料调配
溶糖温度过高或时间过长,将导致焦糖化反应.本工艺采用在溶糖锅中加入一定量的水,加热至60-70℃后加糖搅拌,继续加热至约95℃,保持5—10分钟,然后降温至70℃左右,使溶化的糖浓度为65%。
融化后的糖采用双联过滤机进行过滤,以保证糖的纯度和质量。
本设计采用热溶法,其相对于冷溶法的优点有:
能杀死糖内的细菌,分离掉糖内凝固的杂质,溶解速度快,短期内能产生大量溶糖。
缺点:
容易发生焦糖化反应。
糖浆浓度的测定:
比重计,糖度表.
八、杀菌脱腥
本设计采用微波技术对大豆干燥和脱腥,将传统的湿法生产工艺改为干法生产工艺,该工艺将大豆经分拣机分选后,置入微波场中,使大豆自身温度上升,达到脱净豆腥和杀菌的效果。
该工艺流程有以下特点:
生产周期短、设备投资少、大豆利用率高、脱腥、能源消耗低、自动化程度高、生产成本低.
九、均质
均值可改善豆奶口感和稳定性,是生产优质豆奶不可缺少的设备。
均质机的原理是在高压下将豆奶经均质阀的狭缝压出,而将脂肪球等粒子打碎,是豆奶乳浊液稳定,具有奶状的粘度,易于消化.
豆奶均质的效果有下列三个因素决定:
均质压力,压力越高效果越好,但受设备性能限制。
均质温度,温度高均质效果好。
均质次数:
增加均质次数也可提高均质效果。
豆奶生产中通常用130-230公斤/厘米2在90摄氏度下均质一次,可获良好效果.从豆奶生产工艺流程的安排上,均质机可放在杀菌脱腥之前,也可放在杀菌脱腥之后,各有利弊。
放在杀菌脱腥之前,效果较差,但设备费用低,若放在杀菌脱腥之后则情况相反。
十、喷雾干燥
喷雾干燥是乳粉制造过程中的重要环节,直接影响产品质量,原理是利用机械力量,通过雾化系统将乳液在干燥室内喷成极细小的雾状乳滴,以增大表面积,加速水分蒸发。
雾状乳滴与瞬时鼓入的热空气接触,水分在瞬间挥发除去,细小乳滴干燥成粉。
喷雾干燥雾化方法有压力喷雾和离心喷雾,通过比较,本工艺采用离心喷雾干燥系统。
工艺参数:
进料浓度21%,热风温度160℃,出粉含水量7%左右,水分蒸发量500Kg水蒸气/hr。
十一、流化床干燥
流化床处理可以使细粉颗粒增大、均匀,利于产品的溶解性,同时起冷却作用,有利于连续化自动生产。
十二、包装
豆奶很易变质,除了以散装供应外,均需以一定包装形式供应消费者。
豆奶的包装可分装于玻璃瓶、塑料瓶或复合蒸煮袋中,采用哪一种包装是生产厂一个重大的问题,决定成品保藏期,也影响质量增加成本,在建厂时应进行考虑,做出决策。
纸盒无菌包装近年来发展很快,目前日本有70%以上的豆奶是用纸盒包装,可显著提高产品质量,在常温下货架期可达半年以上。
包装材料轻巧,一次性消费无需回收,这对运输、销售和消费均带来方便。
无菌包装是瑞典利乐公司的专利,该公司规定必须使用它的包装材料,因此材料要长期进口,包装费高,在我国目前条件下,要普遍应用还不具备条件。
第三章物料衡算
第一节产品方案和班产量的确定
本设计为年产550吨豆奶粉车间设计,每年工作日按280天计,采用每天两班制,每班8小时。
1、根据年产量,生产能力为550×1000/(280×16)=122。
77kg/h
2、成品含水分2%,故豆奶粉中干物质重量为122.77×(1—2%)=120。
31kg/h
调制后均质前的豆浆中干物质重(含豆,糖,全脂奶粉)
120.31/[(1-0.4%)×(1-0.1%)×(1-0.2%)×(1-0.3%)]=121。
52kg/h
其中,包装损失0。
4%,流化床处理损失0。
1%,喷雾干燥损失0。
2%,杀菌、均质损失0.3%。
3、
配方
配料
用量kg
备注
原浆
49.24
浓度为15.8%
蔗糖
11。
25
以60%糖液加入
全脂奶粉
2。
01
直接加入浆中
豆浆中固形物含量为
49.24×15.8%×121。
52/(49。
24×15。
8%+11.25+2。
01)=44。
93kg/h
4、一般大豆的豆奶粉的得率为0。
65~0。
70,按得率0.67设计,则大豆的处理量44.93/0。
67=67。
06kg/h
第二节物料衡算和包装材料计算
每小时处理67.06kg大豆:
1、大豆清杂去重2%,再经脱皮去重8%后重量为
67。
06×(1-2%)×(1-8%)=60.46kg/h
选用原料大豆的含水率为12%,则大豆中固形物含量为
60。
46×(1-12%)=53。
20kg/h
2、浸泡后大豆的重量为原来的1.8~2。
4倍,以2.18倍计算
60。
46×2。
18=131.80kg/h
3、总豆水比为1:
4,即循环磨浆时加入的水量为实际处理大豆的2.9倍
磨浆时需加入的水量为60.46×2。
9=175。
33kg/h
循环磨浆损耗以0.4%计,故磨浆后总浆重量为
(131。
80+175.33)×(1-0。
4%)=305.90kg/h
4、离心分离去渣:
豆渣中含水率要求在85%以下,控制豆渣的含水率为60%,
分离后豆浆中固形物含量按15。
8%计。
设豆浆中固形物为xkg/h,则豆渣中固形物为(53.20-x)kg/h
(53.20-x)/(1-60%)+x/15。
8%=305。
90kg/h
解得x=45。
15,即分离后豆浆中固形物为45。
15kg/h
豆渣中固形物含量为53。
20-45。
15=8。
05kg/h
豆渣中含水60%,故水的量为:
8.05×60%/40%=12。
08kg/h
分离出的豆浆量305.90-8.05-12。
08=285.77kg/h
5、调制前,添加蔗糖45。
15×11。
25/(49。
24×15.8%)=65。
29kg/h
全脂奶粉量45.15×2。
01/(49。
24×15.8%)=11.66kg/h
则豆浆中干物质含量45.15+65。
29+11.66=122。
10kg/h
蔗糖溶液(60%)带入的水量65。
29×(40/60)=43。
53kg/h
调制好的豆浆量(含豆固形物,糖,全脂奶粉)
285.77+65.29+11.66+43。
53=406.25kg/h
浓度为(45.15+65.29+11.66)/402。
02×100%=30。
07%
6、喷雾干燥前,豆浆经杀菌,均质损耗0。
3%
故豆浆量为406.25×(1-0.3%)=405.03kg/h
豆固形物含量45.15×(1-0.3%)=45.01kg/h
蔗糖65。
29×(1-0.3%)=65.09kg/h
全脂奶粉11.66×(1-0。
3%)=11。
63kg/h
7、喷雾干燥后,豆浆损失0.2%,成为含水8%的豆奶粉
豆固形物45。
01×(1-0.2%)=44。
92kg/h
蔗糖65。
09×(1-0。
2%)=64.96kg/h
全脂奶粉11。
63×(1-0.2%)=11.61kg/h
固形物总计44.92+64.96+11.61=121.49kg/h
喷雾干燥后豆奶粉重量121.49/(1-7%)=130.63kg/h
蒸发水量405.03×(1-0.2%)-130。
63=273。
60kg/h
8、流化床处理后豆奶粉含水2%,损失以0.1%计
豆固形物44.92×(1-0。
1%)=44.88kg/h
蔗糖64。
96×(1-0。
1%)=64.90kg/h
全脂奶粉11。
61×(1-0。
1%)=11.60kg/h
固形物总计44。
88+64。
90+11.60=121.38kg/h
豆奶粉成品重量121.38/(1-2%)=123.86kg/h
蒸发水量130。
63×(1-0.1%)-123.86=6。
64kg/h
9、包装损失0。
4%,则包装后成品的重量为
123。
86×(1-0。
4%)=123.36kg/h
10、全年实际生产豆奶粉123.36×16×280/1000=552。
65t
要求成品年产量550t,误差552。
65-550=-2。
65t
物料衡算表
名称
数量kg/h
备注
原料量
67.06
大豆含水10%
精选脱皮后重量
60.46
精选脱皮去重2%,8%
浸泡后豆重
131。
80
浸泡增重2。
18倍
磨浆后豆浆量
305.90
总豆水比1:
4
离心分离出豆浆量
285.77
豆渣中含水60%
调制加糖量
65.29
以60%糖液加入
加全脂奶粉量
11.66
直接加入浆中
喷雾干燥前豆浆量
405.03
蒸发水量273.60Kg/h
喷雾干燥出粉量
130.63
喷雾干燥损失0。
2%
流化床出粉量
123.86
流化损失0.2%
包装后质量
123.36
包装损失0。
4%
年产量
552。
65
误差2.65t
包装材料的清算:
用半透明小塑料袋包装豆奶粉,每小袋45g,每20袋包装成一大袋,每25大袋装入一纸箱.
需小塑料袋:
123.36/0.045=2742个/h
需大塑料袋:
123.36/(0。
045×20)=137个/h
需纸箱:
137/25=6个/h
第四章设备选型
一、斗式提升机
斗式提升机的主要优点是占地面积小,可把物料提升到较高的位置(30~50米),生产范围较大(3~160米3/小时),其缺点是过载较敏感,必须均匀地供料。
本设计采用垂直式斗式提升机。
张家港市力源输送机械有限公司
型号TH315
生产能力35m3/h
最大提升高度40m
二、电磁振动筛
江阴市胜灵机械制造有限公司
ZS-515型电磁振动筛
过筛数目3000次/分
生产能力12—200kg/h
功率消耗0。
75kw
净重180kg
外形尺寸710×710×1290mm
三、脱皮机
烟台茂源食品机械制造有限公司大豆干法脱皮机
型号GTJ—D300大豆干法脱皮机
功率1。
5kw
产量250—300kg/h
外形尺寸1300×400×1400mm
四、浸泡缸
北京洛克有限公司西南分公司
型号PDC-200-4
产能800kg/h
外形尺寸1800*600*1700mm
五、砂轮磨
大豆浸泡后物料量136。
71kg/h,磨时加水183。
28kg/h,根据此处理能力,选用3台M-400型砂轮磨组成三道循环磨浆机(与胶体磨)。
砂轮磨生产能力大,耗电少,操作调节方便,对提高产品质量有明显效果。
处理能力400kg/h
动力消耗7.5KW
外形尺寸1000×800×600mm
六、胶体磨
型号JMS—1303台
物料加工细度2-50μm
生产能力0.5—3吨/小时
电机功率11kw
电机转速2930r/min
转子直径130mm
设备重400kg
外形尺寸990×440×1100mm
七、离心分离机
合肥天工科技开发有限公司
型号SS1200
生产能力320kg/h
直径1200mm
高度500mm
转速900r/min
工作容积250L
分离因数500
电机功率12kw
整机重量1800kg
外形尺寸3700×1600×1000mm
八、电加热调配罐
杭州科豪机械有限公司
容量500L
物料加热温度:
≤350℃;
物料加热时间:
20min~90min
搅拌转速:
15~120r/min
尺寸1800×1450×2000mm
九、双联过滤器
型号ZRP—4
尺寸972×320×880mm
净重128kg
过滤面积0。
3m2
十、闪蒸脱腥设备
靖江艾莉特食品机械厂真空瞬时杀菌及脱腥装置(成套)
型号RJCG01A超高温杀菌脱腥
生产能力2T/h
尺寸3000×2300×3200mm
十一、均质机
型号HOMG—Q500-P60
工作量500L/h
最大压力60Mpa
额定压力50Mpa
外形尺寸1200×800×1200mm
十二、喷雾干燥机
根据物料衡算计算中数据可知喷雾干燥需要蒸发水分273.60kg/h。
常州市一新干燥设备有限公司
型号LPG-300
设计进风温度350℃
排风温度90-110℃
水分蒸发量300kg/h
雾化器直径150mm
雾化器转速18000r/min
雾化器功率8.5kw
外型尺寸8000×7500×12000mm
十三、流化床
采用ZLG系列振动流化床干燥机,将从喷雾干燥塔出来的高温速溶豆奶粉迅速冷却。
该机使用时需要配上振动输粉机,空气过滤器、冷却器、旋风分离器等附属设备。
根据物料衡算,流化床处理时蒸发水分6.58kg/h。
江阴市金发干燥设备有限公司
型号ZLG3×0.30
功率0.8×2kw
进风70—140℃
水分蒸发能力20—35kg/h
出风40-70℃g/h
流化面积0。
9m2
尺寸3000×300×1350mm
总质量1250kg
十四、包装机
型号HD-45A粉剂自动包装机
包装速度40-60袋/min
制袋尺寸长40-140宽40-100
计量方法螺杆式
功率1.2kw
重量215kg
外形尺寸780*680*1600mm
型号DZ-500/2SP(B)真空包装机
真空室最低压强<=1.3332kPa
真空室尺寸560*440*50mm
热封条尺寸500*12mm
外形尺寸1230*622*900mm
重量170kg
十五、封箱机
上海星旭自动化设备有限公司
产品型号:
FX—03
输送速度:
0—20m/min
适用纸箱:
L200—500×W150—500×H150-500mm
供给电源:
220/380V 50-60Hz
耗用功能:
1。
5kw
封箱速度:
15-20箱/min
适用胶带:
W48mm/60mm/72mm(择一选用)
机器尺寸:
L1700×W880×H1450mm
机器重量:
280kg
十六、捆扎机
杭州永创智能设备股份有限公司
MH-101A全自动捆扎机
适合常规物体捆包
电源,功率:
380V,50Hz,750W,5A
打包速度:
≤2.5秒/道
台面高度:
750mm
框架尺寸:
W(1070)xH(668)mm外部W(800)xH(600)mm定制
捆扎形式:
平行1~多道,方式有点动、手动、连打、球开关、脚踏开关
适用包带:
厚(0。
55~1.2)mm*宽(9~15)mm
电器配置:
LG“PLC”控制,法国“TE",日本”OMRON“,”ZIK“电器
机器重量:
240kg(毛重)/200kg(净重)
十七、泵
上海帕特泵业制造有限公司
选用不锈钢卫生泵9台
流量3t/h
外形450×240×330mm
扬程18m水柱
设备重量31kg
电机功率0。
75kw
转速2850r/min
车间设备一览表
序号
设备名称
生产能力
规格型号
外形尺寸mm
台数
1
斗式提升机
35m3/h
TH315
6
2
电磁振动筛
12-200kg/h
ZS-515
710×710×1290
1
3
脱皮机
200—250kg/h
GTJ—D300D
1300×400×1400
1
4
浸泡缸
800kg
PDC—200—4
d=3000,h=1000
1
5
砂轮磨
300kg/h
WY300
850×640×900
3
6
胶体磨
0.5—3t/h
JMS—130
990×440×1100
3
7
离心分离机
320kg/h
SS1200
3700×1600×1000
1
8
电加热调配罐
500L
1800×1450×2000
1
9
双联过滤器
ZRP-4
972×320×880
1
10
闪蒸脱腥设备
2T/h
RJCG01A
3000×2300×3200
1
11
均质机
500L
HOMG-Q500—P60
1200×800×1200
1
12
喷雾干燥设备
300kg/h
LPG—300
8000×7500×12000
1
13
流化床
20-35kg/h
ZLG3×0。
30
3000×300×1350
1
14
包装机
40—60袋/min
HD-45A
780×680×1600
2
15
封箱机
20箱/分钟
FJ-56
1650×740×1480
1
16
捆扎机
2.5秒/道
MH101
1070×668×720
1
17
泵
3t/h
离心式卫生泵
450×240×330
9
结束语
经过一段时间的努力,食品工厂课程设计圆满完成了,在此期间得到了许多同学和老师的帮助,他们为我解决了许多设计中的问题,谨此表示衷心的感谢.
通过本次课程设计,回顾了食品工厂设计的整个流程,查阅了相关技术资料,锻炼了动手能力特别是计算机制图能力,并具备了基本的工厂设计素质.
由于本人能力有限、经验不足加之时间仓促,设计中未考虑周到之处在所难免,恳请老师和同学们指正.
参考资料
1《大豆制品工艺学》石彦国,任丽编中国轻工业出版社
2《化工原理》上下册天津大学华工原理教研组天津科学技术出版社
3《食品加工机械与设备》陈斌主编顾林副主编机械工业出版社
4《大豆制品加工技术》仇农学,李键科编著中国轻工业出版社
5《食品工厂设计与环境保护》张国农主编中国轻工业出版社
6《食品工厂设计综合实训》刘小杰,张一主编化学工业出版社
7《食品工厂机械与设备》无锡轻工业大学中国轻工业出版社
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- 年产 550 豆奶粉 工厂 设计 说明书