食品工藝課程設(shè)計--年產(chǎn)900噸脫脂乳粉的工藝設(shè)計

1、<p>　　食品工藝學課程設(shè)計 </p><p>　　年產(chǎn)900噸脫脂乳粉的工藝設(shè)計</p><p><b>　　2012年6月8日</b></p><p><b>　　前言</b></p><p><b>　　脫脂乳粉概念</b></p><p&

2、gt;　　脫脂乳粉是以脫脂乳為原料，經(jīng)過殺菌、濃縮、噴霧干燥而制成的乳粉?！?】因為脂肪含量很低（不超過1.25%），所以耐保藏，不易引起氧化變質(zhì)。【1】脫脂乳粉一般多用于食品工業(yè)作為原料，如餅干、糕點、面包、冰激凌及脫脂鮮干酪等都用脫脂乳粉?！?】目前因使用十分方便，廣受消費者的歡迎，這種乳粉是食品工業(yè)中一項非常重要的蛋白質(zhì)來源?！?】脫脂乳粉的生產(chǎn)工藝流程與全脂乳粉一樣?！?】</p><p><b&g

3、t;　　2.乳制品市場現(xiàn)狀</b></p><p>　?。?）國外乳制品市場</p><p>　　為充分滿足市場的不同需求，發(fā)達國家乳產(chǎn)品品種多達2000多種，在液體乳產(chǎn)品中，主要以生產(chǎn)巴氏殺菌奶為主，以及各種風味的功能性液態(tài)乳、果汁乳、蔬菜乳等?！?】</p><p>　　目前，世界乳品消費量差異較大。在許多富裕國家里，乳及乳制品是人們膳食構(gòu)成的一個組

4、成部分，消費量己接近飽和;另一方面，在一些貧窮的國家里，許多人沒有錢消費乳及乳制品，他們的膳食中沒有乳及乳制品。在拉美和亞洲國家，收入的增加使乳及乳制品的消費增長很快。世界衛(wèi)生組織已將人口平均的乳品消費量列為衡量一個國家人民生活水平的主要指標之一。據(jù)有關(guān)資料顯示，我國目前的人均年消費量相對其它國家較低。【7】（2）國內(nèi)乳制品市場 我國乳品消費的總量及人均消費量都呈大幅度增長態(tài)勢，十多年間人均消費量翻了一番，乳制品消費總量則達到

5、了往年的2.32倍。我國較快的乳制品消費發(fā)展速度呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的狀態(tài)，與國民經(jīng)濟及人均GDP的持續(xù)增長并不完全吻合，說明乳制品消費受到其他多種因素的影響，消費總量年增長速度11.8%減少到5.4%，甚至為-3.5%，21年消費長達再次達到17.1%，乳品消費進入了一個新的發(fā)展期?！?】3.乳制品市場發(fā)展趨勢（1）國外乳制品市場發(fā)展趨勢 在國際乳品工業(yè)界，通過合并、買入或結(jié)成戰(zhàn)略同盟來應(yīng)對日益激烈的市易競爭，公司的規(guī)模不斷擴張。

6、致使現(xiàn)有大公司的規(guī)模變得更大，跨國擴張的</p><p>　　4.脫脂乳粉生產(chǎn)現(xiàn)狀</p><p>　　近年來，我國的脫脂乳粉的產(chǎn)量逐年遞增，已從2000年的0.5萬噸增長到2006年的大約4萬噸，然而，進口脫脂奶粉的數(shù)量也在逐年增長，而且其占進口奶粉總量的比例已由2002年的3.6%增長到2008年的45%，高于國產(chǎn)脫脂粉的總生產(chǎn)量。這主要是國產(chǎn)脫脂粉與進口脫脂乳粉的功能特效存在差異。國

7、內(nèi)乳粉加工至今仍采用沿用了多年的加工工藝，生產(chǎn)的乳粉都是高熱奶粉，高熱奶粉清蛋白變形程度高，溶解性差，作為食品原料添加后會嚴重影響產(chǎn)品的質(zhì)量，不能滿足客戶的需求，造成滯銷；而國外奶粉大多根據(jù)客戶要求提供中熱或低熱奶粉，這些奶粉蛋白變形程度低，溶解性好，顆粒大，在添加后的熱加工過程中仍能保持相當好的功能特性。此外，在價格上也存在很大的差異，進口低熱脫脂粉一般售價會比國產(chǎn)脫脂奶粉售價高30%～50%，即便2006年和2007年有小部分國產(chǎn)脫

8、脂粉出口，但仍屬于低檔、低價產(chǎn)品，而“三聚氰胺”事件又致使國產(chǎn)乳粉出口遭到重創(chuàng)，不僅大部分國內(nèi)奶粉企業(yè)效益低下，產(chǎn)品大量積壓的現(xiàn)狀仍未得到根本的改變，反而情況變得越來越差。目前，國內(nèi)中、低熱奶粉生產(chǎn)的理論和工藝研究尚未起步，行業(yè)中還沒有熱分級的概念；更沒有一家生產(chǎn)中、低熱</p><p><b>　　工藝流程</b></p><p><b>　　稀奶油<

9、;/b></p><p><b>　　↑</b></p><p>　　原料乳驗收 → 預處理 → 預熱分離 →脫脂乳 →殺菌 → 真空濃縮 → 噴霧干燥 → 冷卻 → 過篩 → 包裝 → 檢驗 →分銷</p><p><b>　　操作要點：</b></p><p>　?。?）原料乳驗收：原料乳

10、應(yīng)符合無公害生鮮牛乳的生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范 （NY5045-2001），同時要結(jié)合中國規(guī)定生鮮牛乳收購的條件（GB6914-86）。把好原料乳的質(zhì)量關(guān)是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)乳粉的先決條件，因此，原料乳進廠時必須進行檢驗。其內(nèi)容包括：風味、色澤、酒精測試、乳溫測定、相對密度、雜質(zhì)度、酸度、脂肪、細菌數(shù)等項目的檢驗，檢驗合格者方可投入使用。</p><p>　?。?）預處理：原料乳的預處理是乳制品生產(chǎn)中必不可少的一

11、個環(huán)節(jié)，也是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵工段。檢驗合格的原料乳，要通過乳秤或磅乳槽，以記錄稱重，作為經(jīng)濟核算的依據(jù)。同時要經(jīng)過濾、然后用離心凈乳機凈化。凈乳后的牛乳要冷卻到5℃以下，送入貯入槽，待預熱殺菌處理。貯乳到一定量時要取樣測定脂肪含量，依據(jù)測定結(jié)果進行標準化，以使乳粉的主要成分（脂肪）量達標并含量均一。</p><p>　?。?）預熱分離：原料乳經(jīng)過驗收、過濾后，加熱到35～38℃即可進行分離。用分離機分離牛乳可得

12、到兩種產(chǎn)物，即稀奶油和脫脂乳。分離時應(yīng)控制脫脂乳的含脂率不超過0.1%。</p><p>　　離心分離機的工作原理在于將牛乳通入一組高速旋轉(zhuǎn)的分離缽中，牛乳在分離過程中 將受到離心機產(chǎn)生的離心力作用。分離因素越大則離心力越大。分離因素的極限值取決于材料強度，一般都在6000～7000r/min以上。在生產(chǎn)上分離牛乳采用35℃左右的溫度。</p><p>　　（4）殺菌：殺菌目的：</

13、p><p>　　殺死存在于牛乳中的全部病原微生物。</p><p>　　殺死牛乳中絕大部分微生物，是產(chǎn)品中微生物殘存量達到國家衛(wèi)生標準的要求，成為安全食品。</p><p>　　破壞牛乳中各種酶的活性，尤其要破壞脂酶和過氧化物酶的活性，以延長乳粉的保存期。</p><p>　　提高牛乳的熱穩(wěn)定性。</p><p>　　提高

14、濃縮過程中牛乳的進料溫度，使牛乳的進料溫度超過濃縮鍋內(nèi)相應(yīng)牛乳的沸點，殺菌乳進入濃縮鍋后即自行蒸發(fā)，從而提高了濃縮設(shè)備的生產(chǎn)能力。</p><p>　　高溫殺菌可提高乳粉的香味，同時因分解含硫氨基酸，而產(chǎn)生活性硫氨基，提高乳粉的抗氧化性，延長乳粉的保存期。</p><p>　　現(xiàn)在大多采用高溫短時殺菌或超高溫瞬時殺菌法。設(shè)備上使用片式或管式殺菌器，采用80～85℃，30s或95℃，20s的

15、殺菌條件，或采用120～135℃，2～4s的超高溫瞬時殺菌。這樣的殺菌條件不僅可以達到殺菌要求，對制品的營養(yǎng)成分破壞也小，特別是超高溫瞬時殺菌，幾乎可以達到滅菌效果。乳中蛋白質(zhì)達到軟凝塊化，對提高制品的溶解度是有利的。</p><p>　?。?）真空濃縮：目的：</p><p>　　作為干燥的預處理，以降低產(chǎn)品的加工熱耗，節(jié)約能源。</p><p>　　提高乳中干物

16、質(zhì)的含量，噴霧后使乳粉顆粒粗大，具有良好的分散性和沖調(diào)性。由于乳粉的品質(zhì)和儲藏性，使其密度提高，可減少粉塵飛揚，便于包裝。</p><p>　　改善乳粉的品種和儲藏性。</p><p>　　為了不使過多的乳清蛋白質(zhì)變性，脫脂乳的蒸發(fā)濃縮溫度以不超過65.5℃為宜，濃度為15～17°Bé，乳固體含量可控制在36％以上。如果濃度溫度超過65.5℃，則乳清蛋白質(zhì)變性程度超過5

17、％。由于牛乳屬于熱敏性物料，濃縮宜采用減壓濃縮法，濃縮的程度視各廠的干燥設(shè)備、濃縮設(shè)備、原料乳的性狀、成品乳粉的要求等而異，一般濃縮到原料乳的1/4，這時牛乳的濃縮為12～16°Bé（50℃），乳固體含量為40％～50％。</p><p>　　濃縮設(shè)備，小型工廠多用單效真空濃縮罐，較大規(guī)模的工廠多采用雙效或三效以上的真空蒸發(fā)器，其中以降膜式帶熱壓泵者使用最多，個別有用片式蒸發(fā)器的。</p

18、><p>　　使用單效濃縮罐者，一般保持真空度17.33×103～16.00×103Pa（630～640mmHg）,溫度為51～56℃的條件下進行濃縮。使用雙效降膜式真空蒸發(fā)器者，控制其第一效溫度為70℃左右，第二效溫度為45℃左右，調(diào)節(jié)真空度保持在16.00×103～12.00×103Pa。當然這與生產(chǎn)地海拔高度有關(guān)。</p><p>　　濃縮之后經(jīng)過

19、過濾立即進行噴霧干燥。</p><p>　?。?）噴霧干燥：目的是為了除去液態(tài)乳的水分，使產(chǎn)品以固態(tài)存在。乳粉中的水分含量在2.5%～5.0%，在這樣低的水含量下沒有細菌能夠繁殖，因此干燥延長了乳的貨架壽命，大大降低了質(zhì)量和體積，減少了產(chǎn)品的儲存和運輸費用?！?】</p><p>　　噴霧干燥法是乳和各種乳制品生產(chǎn)過程中最常見的干燥方法。其原理就是使?jié)饪s乳在機械力的作用下，在干燥室內(nèi)通過霧

20、化器將乳分散成極細小的霧狀微滴（直徑為10～100µm），使牛乳的表面積增大。霧狀微滴與通入干燥室的熱空氣直接接觸，從而大大增加了水分的蒸發(fā)速率，在瞬間（0.01～0.04s）使微滴中的水分蒸發(fā)，乳滴干燥成乳粉，降落在干燥室的底部，使?jié)饪s乳中的絕大部分水被干燥介質(zhì)（熱空氣）進行強烈的熱量交換，使?jié)饪s乳中的大部分水被干燥介質(zhì)不斷帶走而除去。</p><p>　　（7）出粉：對已經(jīng)干燥好的乳粉要連續(xù)不斷地從

21、干燥室內(nèi)卸出并迅速冷卻，盡量縮短乳粉受熱的時間。由于干燥室下部溫度一般在60～65℃，如果乳粉在干燥室內(nèi)停留的時間過長，會增加全脂乳粉中游離脂肪的含量，導致乳粉在儲藏時脂肪受熱，脂肪氧化變質(zhì)，降低貯藏性。降低乳粉的溶解性和乳粉的品質(zhì)，所以連續(xù)不斷的出粉冷卻對保證乳粉的質(zhì)量是很重要的。</p><p>　　（8）篩粉：篩粉的目的是將較大的乳粉團塊分散開來，給予產(chǎn)品較高的均勻度，除去混入乳粉中雜質(zhì)。連續(xù)出粉生產(chǎn)中連續(xù)

22、篩粉的方法，常用電動篩粉器來完成，篩網(wǎng)規(guī)格為20～30目，由不銹鋼材料制成。</p><p>　　篩粉后的乳粉要進行冷卻，噴霧干燥的乳粉要及時冷卻到30℃以下。常規(guī)用在室內(nèi)放置12～24小時自然冷卻法或人工冷卻法。</p><p>　?。?）包裝：科學的包裝不僅能增強產(chǎn)品的商品特性，也能延長產(chǎn)品的貨架壽命。乳粉包裝常使用的容器有馬口鐵罐、玻璃瓶、聚乙烯塑料袋等?！?】脫脂乳粉均采用大包裝，

23、用聚乙烯塑料薄膜袋包裝，外面再用三層牛皮紙袋套裝封口。</p><p><b>　　3.物料衡算</b></p><p><b>　　3.1 產(chǎn)量方案</b></p><p>　　全年工作日為300天；</p><p>　　每天2班制，有效工作時間為15小時；</p><p>

24、;　　生產(chǎn)規(guī)模為900噸/年；</p><p><b>　　每天生產(chǎn)量3噸</b></p><p>　　3.2原料乳與脫脂乳粉成分表</p><p>　　3-1原料乳的成分表</p><p>　　3-2成品脫脂乳粉的主要成分表</p><p>　　3.3 工藝流程損失率表</p>&

25、lt;p><b>　　3.4 物料衡算</b></p><p>　?。?）檢驗損失率按0.1％計，則</p><p>　　3/(1-0.1%)=3.003t</p><p>　　(2)包裝損失率按0.1％計，則</p><p>　　3.003/(1-0.1%)=3.006t</p><p>

26、　　(3)過篩損失率按0.1％計，則</p><p>　　3.006/(1-0.1%)=3.009t</p><p>　　(4)冷卻損失率按0.1％計，則</p><p>　　3.009/(1-0.1%)=3.012t</p><p>　　(5) 取濃縮乳濃度為45%，噴霧干燥后水分降到2.5%，則噴霧干燥前的處理量為：</p>

27、<p>　　3.012×(1-2.5%)/45%=6.527t</p><p>　　(6)混合料液原濃度11.5%，濃縮至干物質(zhì)45%，則濃縮前的處理量為：</p><p>　　6.527×45%/11.5%=25.54t</p><p>　　(7)殺菌損失率按0.1%計，則</p><p>　　25.54/(

28、1-0.1%)=25.565t</p><p>　　(8) 預熱分離前原料乳含量計算：</p><p>　　設(shè)稀奶油含脂量F3=30%，分離原料乳M可得到脫脂乳M1和稀奶油M2，脂肪含量守恒可得：</p><p>　　M*F0=M1*F2+M2*F3，并且M=M1+M2</p><p>　　F0=3.3%,F2=0.1%</p>

29、<p>　　M*3.3%=25.565×0.1%+（M-25.565）×30%</p><p><b>　　M=28.63t</b></p><p>　　(9)預處理損失率按0.3%計，則</p><p>　　28.63/(1-0.3%)=28.715t</p><p>　　(10)原料乳

30、驗收損失率按0.2%計，則</p><p>　　28.715/(1-0.2%)=28.77t</p><p><b>　　3.5 物料衡算圖</b></p><p>　　原料乳驗收 （28.77t）</p><p><b>　　↓-0.2%</b></p><p>　

31、　預 處 理 （28.715t）</p><p><b>　　↓-0.3%</b></p><p>　　預熱分離 （28.63t）</p><p><b>　　↓</b></p><p>　　殺 菌 （25.565t）</p><p>&l

32、t;b>　　↓-0.1%</b></p><p>　　真空濃縮 （25.54t）</p><p><b>　　↓(45%)</b></p><p>　　噴霧干燥 （6.527t）</p><p><b>　　↓</b></p><p>

33、;　　冷 卻 （3.012t）</p><p><b>　　↓-0.1%</b></p><p>　　過 篩 （3.009t）</p><p><b>　　↓-0.1%</b></p><p>　　、 包 裝 （3.0

34、06t）</p><p><b>　　↓-0.1%</b></p><p>　　檢 驗 （3.003t）</p><p><b>　　↓-0.1%</b></p><p>　　分 銷 （3t）</p><p><b>　　4.設(shè)備選型&l

35、t;/b></p><p>　　4.1 脫脂分離機的選型</p><p>　　根據(jù)計算，每小時所處理的乳液量為1908.6kg/h，所以選擇上海旭軍機械有限公司的型號為DC/DF-385的蝶式分離機，具體參數(shù)如下：【8】</p><p>　　4.2 蒸發(fā)濃縮器的選型</p><p>　　根據(jù)物料衡算每小時需要濃縮的乳液量為M=1702.

36、6kg/h,水分蒸發(fā)量 w=M×(1-11.5%/45%)=1702.6kg/h×(1-11.5%/45%)=1267.49kg/h</p><p>　　則選擇浙江明辰機械科技有限公司的型號為MCJM02-3.0雙效降膜式蒸發(fā)器，具體參數(shù)如下：【9】</p><p>　　4.3 噴霧干燥器的選型</p><p>　　根據(jù)物料衡算，噴霧干燥前的水分

37、含量為52%，噴霧干燥后的水分含量為2.5%，</p><p>　　設(shè)備的處理能力:每小時水分蒸發(fā)量為435.1×52%-200.8×2.5%=221.23kg/h,則選用常州市范群干燥設(shè)備有限公司的型號為LPG-500的離心噴霧干燥器，具體參數(shù)如下：【10】</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　

38、　[1]：孔保華.乳品科學與技術(shù).北京：科學出版社，2004</p><p>　　[2]：陳志.乳品加工技術(shù).北京：化學工業(yè)出版社，2006</p><p>　　[3]：于景華，劉曉輝，張列兵.低熱脫脂奶粉的生產(chǎn)現(xiàn)狀.中國乳品工業(yè)，2010，38（3）：45-46</p><p>　　[4]：武建新.乳制品生產(chǎn)技術(shù).北京：中國輕工業(yè)出版社，2000</p>

39、;<p>　　[5]：夏文水.食品工藝學.北京：中國輕工業(yè)出版社，2011</p><p>　　[6]：郭成宇.現(xiàn)代乳品工程技術(shù).北京：化學工業(yè)出版社，2004</p><p>　　[7]：http://www.01ny.cn/home.php?mod=space&uid=94232&do=blog&id=109693</p><p

40、>　　[8]：http://www.xj-machine.com/products/detail/28.html</p><p>　　[9]：http://www.china-mingchen.com/products_see.asp?did=3952</p><p>　　[10]：http://www.fanqun.com/productshow.asp?id=137</p&

41、gt;<p><b>　　5.總結(jié)</b></p><p>　　通過此次設(shè)計，鞏固了之前所學的知識，也學習了到了新的知識。若不是這次課程設(shè)計可能我已經(jīng)把之前學的一些知識忘記了。此次設(shè)計讓我對乳粉生產(chǎn)過程從理論了解到了實踐。理論與實踐要相結(jié)合，這樣才能讓自己真正理解，提高自己的能力。</p><p>　　這次課程設(shè)計能夠順利完成，要感謝幫助過我的同學，為我