年产9万吨液态奶的生产车间设计 - 图文

分类号 密级

江南大学 硕士学位论文

年产9万吨液态奶的生产车间设计

英文并列题目:Design of dairy plant with annual output 90,000 tons

研究生:周坤 专业:食品工程

研究方向:乳制品加工技术 夏文水教授 学位授予日期:

答辩委员会主席:陈正行教授 地址:无锡市青山湾 200五年九月

独创性声明

本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名:

日期:b}}}年9月f}}

关于论文使用授权的说明

本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定:江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名: 钟

导师签名: 日期:“‘年，月‘夕日

目录

摘要..............................................................??I

ABSTRACT ..........................................................……II 第一章绪论............................................................ 1 1. 1企业概况.....................................................??1 1. 2立项依据和意义...............................................??1 1. 2. 1立项依据.................................................??1

1.2.2项目投资必要性和经济意义....................................... 1 1.2.3可行性分析...............................................??2

1

1. 3市场需求预测.................................................??2 1. 3. 1国内外需求情况................................................. 2 1.3.2国内乳品加工情况............................................... 5 1.3.3市场需求.................................................??9 1.3.4竞争情况............................................ .....??10 第二章工艺流程确定及论证............................................... 11 2. 1产品和产量确定...............................................??11 2. 2工艺流程确定.................................................??11 2. 2. 1纯牛乳工艺流程...........................................??11 2. 2. 2乳酸菌饮料工艺流程.......................................??11 2. 3工艺论证和说明...............................................??12

2. 3. 1原料乳的要求及检验.................... ...................??12 2. 3. 2原料乳的净化.............................................??13 2. 3. 3原料乳的冷却.............................................??13 2. 3. 4原料乳的贮存.............................................??13 2. 3. 5原料乳的标准化...........................................??14 2. 3. 6预热杀菌.................................................??14 2. 3. 7均质.....................................................??14 2. 3. 8杀菌..... ................................................??14

2. 3. 9发酵剂的扩培生产.........................................??15 2. 3. 10接种发酵................................................??16

2. 3. 11乳酸菌饮料辅料的配制.............. ......................??16 2. 3. 12乳酸菌饮料调配..........................................??16 2. 3. 13乳酸菌饮料杀菌、灌装....................................??16 2. 3. 14纯牛乳灌装、入库........................................??16 2. 4小结.........................................................??16 第三章车间平面设计..................................................... 17 江南大学硕士学位论文

3. 1选址.........................................................??17

3. 2总平面设计方案...............................................??17 3. 3车间生产过程设计.............................................??17 3. 4车间平面布置的基本原则.......................................??18 3. 5车间平面设计说明.............................................??18 3. 6小结.........................................................??18 第四章物料衡算.........................................................19

4. 1原料乳及成品乳的成分要求.....................................??19 4.1.1原料乳成分要求及评级....................................??19 4. 1. 2成品乳成分要求...........................................??19 4. 2原料乳酸菌饮料成分要求.......................................??19

4. 2. 1从原乳中直接标准化配成标准化乳...........................??19 4.2.2在原乳中添加乳脂肪配成标准乳.............................??21 4. 3车间物料平衡计算.......................... ...................??21 4. 3. 1利乐枕生产线.............................................??22 4.3.2百利包生产线.............................................??22

2

4.3.3家庭乳生产线.............................................??22 4. 4小结.........................................................??23 第五章热量衡算.........................................................24

5. 1热交换设备传热过程...........................................??24 5. 2热量衡算过程说明.............................................??25 5. 2. 1热量衡算.................................................??25 5. 2. 2总传热速率方程...........................................??26 5. 2. 3平均温度差................... ............................??26 5. 3热交换设备类型确定...........................................??27 5. 4原料乳冷却阶段热量计算.......................................??28

5. 5预热、均质、超高温灭菌阶段热量计算...........................??28 5. 6小结.........................................................??29 第六章主要设备选型.....................................................30 6. 1选择设备的原则.............................................??30 6. 2设备选型......... ............................................??30 6. 3辅助部门设计................................................??31 6. 3. 1冷库....................................................??31 6. 3. 2原辅材料库.................. ............................??32 6. 3. 3化验室..................................................??32 6. 3. 4研发室..................................................??32 6. 4结论....................................... ..................??33 目录

第七章车间水、电、汽估算及管路选径..................................... 34 7. 1水、电、汽估算...............................................??34 7.1.1水估算...................................................??34 7. 1. 2电估算............... ....................................??34 7. 1. 3用汽量估算...............................................??34 7. 2管路的选径...................................................??35

7. 2. 1自来水管直径的计算...................... .................??35 7. 2. 2冰水管直径的计算.........................................??35 7. 2. 3蒸汽管直径的计算.........................................??35 7. 2. 4清洗管路直径的计算.......................................??35 7. 3管路安装.....................................................??36 7. 4小结.........................................................??36

第八章组织管理、劳动定员与人员培训..................................... 37 8. 1组织管理................. ....................................??37 8. 2劳动定员.....................................................??37 8. 3人员培训.....................................................??39 8. 3. 1人员素质...................... ...........................??39 8. 3. 2人员培训.................................................??39 8. 4小结.........................................................??39

第九章环境影响分析及废水处理........................................... 40 9. 1环境影响.....................................................??40

3

9.1.1环境保护规划的意义及依据.................................??40 9. 1. 2主要措施.................................................??40 9. 2污水处理.....................................................??42 9. 2. 1厌氧发酵技术.............................................??42 9. 2. 2好氧生物处理技术.........................................??44

9. 2. 3本项目所采用的污水处理方法..................................... 45 9. 3小结.........................................................??46 第十章技术经济分析..................................................... 47 10. 1投资指标...................................... ..............??47

10. 1. 1用于建筑工程的各项费用..................................??47

10. 1. 2用于购置各种设备、工具和器具的费用......................??47 10. 1. 3其他费用................................................??47 10. 2年经营费用的计算........ ....................................??47 10. 2. 1折旧费和大修费..........................................??47 10. 2. 2原材料、燃料消耗费用....................................??47 10. 3利润、利润率、投资回收期计算.............................. ..??48 江南大学硕士学位论文

10. 3. 1利润....................................................??48 10. 3. 2利润率..................................................??48 10. 3. 3投资回收期..............................................??48 10. 4盈亏平衡点..... ............................................??48 10. 4. 1生产盈亏平衡点..........................................??48 10. 4. 2产量盈亏平衡点..........................................??48 10. 5经营安全率分析.......................... ...................??48 上0. 6小结........................................................??48 结论..............................................................??50 致谢........................................ ......................??51 参考文献..........................................................??52 附件说明..........................................................??54

摘要

本论文进行了年产量9万吨济南维维乳业公司车间的设计。制定产品方案，设计工艺， 进行车间平面设计，对乳制品加工过程中物料平衡、热量平衡进行计算，设备选型，水电 汽平衡，劳动力平衡，设定企业管理组织架构，实施环境保护规划并进行污水处理，对投 资成本、利润、盈亏平衡点等进行估算。

济南维维乳业公司在产品选择上，重点确定中性液态乳和各种类型乳酸菌饮料为主; 根据纯牛奶和乳酸菌饮料的特点和货架期要求，分别采用UHT和高温短时杀菌工艺。 本工厂选址于济南东部遥墙工业区，环境优美，交通便捷;厂区总体设计合理，尤其 在车间设计中，将主生产车间置于厂房中部，各辅助设施分布于主车间四周，使整厂设计 紧凑，同时最大限度降低管道、物料输送距离，节约能源。

根据原料乳组成特点和不同产品特点进行物料衡算，并考虑到不同包装形式之间的差 异;分别选择板式和管式热交换器作为热交换设备，对原料乳冷却阶段和乳制品预热、均

4

质、超高温灭菌等加工阶段进行热量衡算，其热回收百分率达56. 41 % o

综合考虑了生产工艺和经济技术等因素，对不同工段的生产设备进行选型;设计冷库、 原辅材料库、化验室和研发室等辅助设施，对乳制品生产进行全程监控，确保乳制品安全 性和质量稳定性。

依据本厂的生产实际需要，对水、电、汽的使用量进行估算，确定它们最大用量依次 为49t/h, 400kW, 2383kg/h;对不同管路直径进行计算，确定自来水、冰水、蒸汽、清洗 管径依次为DN100, DN76, DN125, DN80o

采用“公司+基地+农户”的经营管理模式对工厂生产进行组织和管理;合理劳动定 员，实行三班制连续生产。

济南维维乳业公司从企业可持续发展战略出发，注重保护环境，采用厌氧消化法进 行污水处理。

生产总投资为7928万元，年利润可达2710. 35万元，产量盈亏平衡点为11620吨， 为设计能力的11. 67%，经营安全率高达55. 11%，投资回收期3年左右。 关键词:乳制品工厂设计生产工艺济南维维乳业公司

江南大学硕士学位论文 Abstract

A plant of Jinan Wei Wei Dairy Company with annual output of 90,000 tons was designed. The design includes product project making, technique design, shop-floor diagram, material and calories balance in the process of dairy, device selection, water-electricity-steam balance, labor balance, organizational control chart, environmental protection programming and dirty water processing, investment cost, profits, wax and wane balance point evaluation.

In the product selection, Jinan Wei Wei Dairy Company considered the neutral milk and various type lactobacillus beverages as their major product. According to the characteristics and shelf of the pure milk and the lactobacillus beverage, UHT and the high temperature with short time sterilization was applied respectively.

This factory address was chosen in the Jinan south Yaoqiang industry area with beautiful environment and convenience transportation. The whole design of the plant was rational,

especially in the shop design, the main part was in the workshop central while other assistance establishments around the main workshop, then the whole factory design was packed tightly, at the same time it infinitely reduced the distance of the piping and material transportation, economized obviously energy sources.

On the basis of the characteristics of the raw milk and different product, the material

calculation was carried out with the difference of dissimilar packing was considered. The plank and tube type heat exchanger was choosed respectively as the heat exchanger equipments. The calories calculation was carried out in the different phase of cooling off, preparing heat, homogenizing and UHT sterilizing the raw milk, and its heat recycle percentage amounts to 56.41%.

The production equipments were selected in the different phase as the economy and

technique and the production craft was took into account roundly. In order to control the whole product process and make sure the dairy safety and quantity stabilities, the assistance facilities of refrigeratory base, material base, assay room and research and development room was designed. According to the production demand of the plant, the usage amount of the water, electricity, vapor was estimated, their biggest dosage was 49 t/h, 400 kW, 2383kg/h respective. The diameter

5

of the different pipeline was calculated, the running water, ice water, steam and cleaning pipeline was DN100, DN76, DN125, DN80, respective.

A new management mode of \the factory organization and managements. The labor plan was very reasonable, and the three classes system was applied to continue the production.

Jinan Wei Wei Dairy Company can keep on the developing strategy to protect the environment, the anaerobic assimilation method was used to deal with the dirty water. In this design, the total investment was 79,280,000 RMB, the year profits amount to 27,103,500 RMB, the wax and wane balance point was 11620 tons which was only 11.67% of the design ,the conducting safety percentage was up to 55.11%, and the investment recycle period was expected about 3 years.

Keywords:dairy, plant design, production craft Jinan Wei Wei Dairy Company

第一章绪论

1 .1企业概况

济南维维乳业是徐州维维食品饮料股份有限公司在沪成功上市后向乳业进军的又一 重要标志，是济南市历城区招商引资项目，预计将投资1. 5亿元建成集科研、生产、销售 一条龙的奶牛养殖加工企业。济南维维乳业有限公司位于山东济南东部，北临黄河，东临 济南机场，南临济青高速，西临机场高速，交通十分便利，距市中心10公里，远离济南 重工业区，空气清新，水质清纯，环境幽雅无污染，经济发展环境良好。 1.2立项依据和意义 1 .2. 1立项依据

山东地区人均乳制品消费量处于国内领先地步，去年液态乳销量居全国第三。另外， 山东地区有丰富的奶源，去年全省乳类总产量大约在133万吨左右，比上年增长17%，产 量为全国百分之九点多，预计今年存栏奶牛可达到50万头，奶类产量为163万吨，将比 去年增长21%，继续呈现出快速发展态势。山东省乳制品企业虽有100多家，但年产值 500万元以下的占绝大多数。现在外地企业如蒙牛、三鹿、光明等全国知名乳制品企业将 相继进入山东，建立生产厂，山东和维维乳业的总部徐州相毗邻，是维维乳业的重点发展 对象，因此为了更好抢占山东市场，促进产品的销售，维维乳业将投资1. 5亿在山东济南 建立牛乳生产加工基地。

济南维维乳业公司成立后，每年可以为济南市带来2000万元的利税，解决当地300}- 500人的就业问题。为了发展奶源，在济南东郊有代表性地选择性地组建了15个奶牛养殖 示范基地，并选用国际先进的计量瓶自动化挤奶设备，总投资约2500万元，计划再建一 个万头奶牛养殖场，项目实施中心在济南国际机场驻地周围，辐射带动历城、章邱、济阳、 商河等本市奶牛发展重点村镇基础卜，可带动农户1500户一2000户，为公司发展3万头 奶源规模基地，带动沿黄地区及周边乡镇发展优质大豆生产基地10000亩，农民人均纯收 入增加500元一1000元，增加就业人数5000余人，并带动相关产业的发展。 1.2.2项目投资必要性和经济意义

1. 2. 2. 1项目建设符合国家产业政策与行业发展规划，是调整农业产业结构和增加就业机 会重要途径

大力发展畜牧业，调整畜牧业结构，突出发展奶类生产，积极推进乳业产业化进程， 提高反当动物产品尤其是牛乳在国民膳食中比重，是我国“十五”期间农业发展的总体思 路和指导方针。近年来，我国乳类的生产、加工和消费得到了很快的发展，乳业的发展尤

6

其是乳产品加工业的发展已经成为国家重点扶持的产业。 乳业是同人类生存与发展关系最为密切的“健康产业”，是目前我国农村和城郊经济 的一个新的经济增长点，乳业的发展可以带动饲养业和乳品工业的发展，从而带动销售环 节，创造和增加社会就业机会，促进第一、二、三产业的同步发展。乳业是农村产业结构 调整的突破口，也是建立三元种植业结构，实行农牧结合的支撑点。

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1.2.2.2项目建设关系提高全民健康水平和提高中华民族身体素质，建设小康社会的战略 需要

牛乳被称为人类的“液体面包”和“白色血液”，营养丰富，钙磷比例恰当，对预防 儿童和老人缺钙症极为重要。牛乳同时也是维生素的重要来源，对促进儿童的身体和智力 发育有着良好作用。多年来，许多国家积极扩大本国的乳产品生产和消费。日本战后通过 实施“一杯牛乳强壮一个民族”行动，极大地改善了国民的身体素质，儿童平均身高已超 过我国。现在，越来越多的人已经认识到，乳业的发展是关系着提高全民健康水平和提高 中华民族身体素质的大事。人民的营养状况也是衡量一个国家经济和科学文化发达程度的 标志。正因为乳在人类进步与社会发展中的重要地位，世界卫生组织早已将人均乳产品消 费量作为衡量一个国家人民生活水平的主要指标。目前，我国乳产品的年人均占有量仅约 lOkg，大大低于100kg的世界平均水平，与发展中国家的近50kg也相差5倍多。乳产品 已成为我国人均占有量大大低于世界平均水平最为突出的大宗农产品;因此，大力宣传科 学的营养观，提高人民的乳产品消费水平，已成为全社会健康持续发展为战略需要。 1.2.2.3乳品行业处于成长期

据统计，2001年全国乳制品产量较1998年增长近一倍，2002年继续保持强劲发展态 势，增长速度达到25. 6 } 0 2003年，乳制品行业收入同比增长36，利润总额同比增长 74。行业成长性突出。

2004年，我国乳品年人均消费量约已超过lOkg，而世界人均年消费牛乳量达100kg, 日本、韩国等人均消费量超过60kg/年。由此可见，我国乳品的消费增长潜力巨大。

乳制品从过去的营养滋补品转变为日常消费品，消费者从过去的老、少、病、弱特殊 群体扩大为所有消费者。从城市逐步向农村发展。消费群体正进一步扩大。因此乳品行业 处于高速的成长期. 1 .2. 3可行性分析

公司在全国已经建立15个乳品加工厂，拥有国际先进的全自动、全封闭、无菌灌装 利乐枕、利乐包、百利包等生产线，主要生产“天山雪”牌中性牛乳、乳酸菌饮料。为了 加强产品质量和新产品开发，公司从中国营养学会和部分科研院所聘请了多位专家担任公 司发展顾问，指导企业生产，保证产品质量。

山东地区奶源丰富，人均乳制品消费量处于国内领先地步，为了保证充足的奶源，济 南维维乳业公司成立时，首先在济南东郊有代表性地选择性地组建了15个奶牛养殖示范 基地，并选用国际先进的计量瓶自动化挤奶设备，总投资达1500万元，保证了鲜乳的质 量，日产国标一级至特级牛乳达150吨;另外由集团投资扶植养牛大户16户，现日供鲜 奶200余吨。聘请两位畜牧业专家长期坐镇公司奶牛场，专业指导科学饲养、防疫和饲料 培育等工作，为生产高质量的牛乳产品奠定了坚实的基础。 1. 3市场需求预测 1. 3. 1国内外需求情况

在欧美及其他发达国家，乳品是人们摄取动物蛋白的最主要食品之一，这些国家的人 第一章绪论

7

均消费量约为300kg/年。根据FAO的统计数据:2000年世界的人均乳品消费量约为100kg/

年，亚洲人均乳品消费量(不包括中国)约为40kg/年，日本、韩国、中国台北地区和印度

的人均消费量均已超过60kg/年。世界乳品的需求每年按2%的速度在增长，发达国家的

增长率大约是1%，而发展中国家则快得多，尤其是亚洲和拉美国家。中国属于世界上乳

品市场增长最快的国家之一。

发达国家把乳品业的发展水平作为现代化农业，特别是畜牧业发展水平的重要标志，

畜牧业发达的国家都有发达的乳品加工业。2000年世界乳品业产值占农业总产值的平均比

重约为20，中国还只有3%。欧美及大洋洲各国乳品业发展历史悠久，生产力水平高， 乳品业产值一般都占畜牧业总产值的1/3左右，乳品业在国民经济中占有重要的地位，如

法国汽车制造业产值占国民经济总产值的6%，而乳品工业约产值占8 % } 2000年美国、

丹麦、德国等发达国家其乳类产量在畜牧业主要产品(肉、蛋、乳)总产量中占60%以上， 美国乳类总产量占其畜牧业主要产品总产量的64. 4，法国则最高达到77. 7，加拿大 也达到64. 1%。

发展中国家特别是亚洲国家，近年来也把乳品业作为提高国民营养水平和民族素质、

促进经济发展的重要措施来抓。埃及在制定农业发展战略和各个五年计划中，都把乳品业

发展放在第一位。印度从1970年起就在全国开展“白色革命”，大力发展乳品业生产。尽

管印度人口增长很快，但人均牛乳占有量从20世纪70年代初期的14. 2kg增加到1998年

的71. 9kg，成为发展中国家发展乳品业的成功范例。

1. 3. 1. 1欧美国家主导乳品市场，发展中国家乳品业发展加快

世界牛乳的生产、消费主要集中在欧洲、北美和大洋洲的发达国家，牛乳作为食品加

工业原料，对许多国家的人民生活和经济发展具有重要意义。20世纪90年代以来，世界

牛乳生产基本上处于一个平稳发展时期，年际间变化幅度不大，一般维持在5亿吨左右。

世界牛乳产量一多半产自于欧美发达国家，世界乳产量排名前10位的国家除印度以外都

是欧美国家。这些国家无论是乳品工业生产还是乳制品的加工水平都处于世界领先地位。

2000年世界牛乳总产量为4. 85亿吨，欧洲为2. 07亿吨(占42. 6 % )，美国761万吨(占15. 7

%)。从人均占有量来看，世界各地区差异较大，人均产量最高的国家是新西兰(2000年

8

人

均牛乳占有量为3180kg)，其次为澳大利亚584kg)、北美洲(312kg)和欧洲(284kg)，最低

的地区是亚洲，人均产量只有24kgo

在乳制品的国际贸易中，出口国主要是发达国家、进口国主要是发展中国。1998年，

乳粉的出口量发达国家为283. 7万吨，发展中国家为25. 2万吨，不到发达国家的1/10; 同年，乳粉的进口量，发达国家为936万吨，而发展中国家只有一个例外即日本，它是发

达国家中唯一的乳品纯进口国。据联合国粮农组织的报告，到2010年，全球牛乳产量将

达到6. 54亿吨。新西兰、澳大利亚、阿根廷、巴西、智利和乌拉圭仍将是乳制品的主要

出口国，美国和加拿大在世界牛乳贸易中的比重不会有太大的变化，欧洲的牛乳出口将有

所减少。在未来的十年中，拉美牛乳产量可望增加2, 200万吨，增加有限;有些国家甚 至低于人口增长率;发达国家牛乳消费己接近饱和。到2010年，世界牛乳进口量将达到 5000万吨，这主要因为发展中国家牛乳进口量增加。

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近年来，发展中国家乳品业发展速度较快，亚洲国家发展更快，20世纪80年代以来，

发达国家的乳品业发展日趋平缓，特别是80年代中期开始，发达国家乳类总产量逐年下

降。而同期发展中国家乳品业发展迅速，乳产量逐年增加，亚洲发展中国家增长速度更快。

1999年发达国家乳类总产量比1992年减少4. 2，发展中国家则增长29，亚洲发展中 国家增长29. 3。这是由于发达国家的乳品业生产已经饱和，而发展中国家根据社会经济

发展和人民生活改善的需求加快发展乳品业生产的结果。 1. 3. 1. 2国际乳品业的发展特点

国际乳品业的发展呈现出以下几个特点:

第一、世界乳品行业规模巨大，同时地域性又很强。大约世界乳品总产量的93%会在

原产国消费掉;出口只占世界乳品产量7%0

第二、亚洲国家消费的增长远远超过发达国家乳品消费的增长，成为世界乳品总量增

长的主要动力。在亚洲和中东地区，在未来很多年内需求和本地生产的缺口还将扩大。 第三、零售业的集中化使得乳品购买模式发生了重大变化，乳品在连锁超市、连锁便

利店有巨大的购买力，从而对乳品公司的影响加大了。

第四、由于乳品较强的保鲜度要求，生产基地在地理分布上相对分散，一般靠近城镇

地区，但这一趋势正在改变。由于运输水平和包装水平的提高使得乳品运输半径扩大，乳

9

品生产基地规模有就迅速地扩大。

第五、乳品生产企业的集中化加速。1992年全球前20强的乳品公司的销售额是600

亿美元，1999年达到了1000亿美元，大部分是因为乳品公司在其国内市场的合并和收购。

据有关资料显示，世界20家最大的乳制品企业2000年销售额达到1002亿美元，其中排

名第一的雀巢销售额达133亿美元。

目前，发展中国家的整体特点是人均年消费乳品水平较低，人均42kg，是发达国家平

均水平的20。随着可任意支配收入的增如，特别是在对乳品消费需求增长最大的亚洲， 预计消费需求将占世界需求增长总量的60。到2005年，亚洲地区人均乳品年消费量预 计将从过去的34kg增长到42kg。其中印度家庭乳品消费量有望增加2. 5kg，比世界平均

水平高30%多。其他的消费增长主要来自巴基斯坦和中国，再次是东南亚诸国、拉丁美洲

及加勒比海地区也将会有占世界计划增长总量的20%的增长。在这一地区，巴西和墨西哥

预计消费增长最大，阿根廷、智利、哥伦比亚等其他国家也将大有提高，尤其是阿根廷和

乌拉圭预计水平到2005年人均乳品消费将达230kg;另一方面，玻利维亚、危地马拉、海

地等国的消费水平人均不足40kg，这些国家的乳品消费增长率低于人口的增长率。 发达国家现在的乳品消费水平已趋向饱和，所以希望消费能有所上升几乎是不可能

的，而主要变化将围绕乳品消费的种类、形式、及有限的人口增长。由此看来，到2006 年虽然发达国家仍是世界乳品消费的重要部分，但只占总消费需求增长量的10%稍多。从

总体计划可以看出，世界乳品消费总体上变化不大，在需求结构上还有可能存在变化:比

如发达国家的消费者对鲜乳消费趋于下降，而乳酪消费渐升，另一种趋势则是将乳品作为

加工食品中的配料。对于东欧和前苏联地区，在总需求中仅占有很小的增长。

对于东欧国家，会有相对很强增长，特别是在波兰。在原苏联地区，到2005年总消 第一章绪论

费量预计减少200万吨，主要是因为在两个最主要的消费市场，即俄联邦和乌克兰有下降

趋势。此计划显示出东欧人均消费将增加，而原苏联地区则下降。但在此地区市场上，消

费者对乳制品的选择范围则是自二十世纪九十年代就有了增长。如对风味酸乳和UHT乳的

选择范围上的增长，并将持续。另一方面，产品的范围与质量，如人造奶油、植物油等可

利用的原料也在不断扩大。

10

1. 3. 1. 3国家产业政策积极支持乳品业发展

对乳品业发展采用各种形式的优惠政策。这些优惠政策包括政府投资、低息或无息贷

款、对生产者进行价格补贴、实行最低保护价格、国家参与市场调控(乳品过剩时，政府

收购储备或免费提供中小学生营养餐)、促进乳及乳制品加工业的发展以及乳制品的对外

贸易等。

日本为鼓励乳品业发展，采取了多种优惠政策，如价格支持、贸易保护、补贴政策等

等。为了鼓励牛乳消费，提出了“一杯牛乳强壮一个民族”的口号，实施学校午餐方案。

从1974年以来，日本政府对中小学生提供午餐补贴计划。这项计划通过实际消费数量的

增加和促进青少年对乳食品的喜爱，大大影响了日本乳品的消费。 泰国的“学生奶计划”。泰国80年代也一度出现乳产品的低水平过剩，泰国政府推行

了“学生奶”计划，以相当于市场价3/4的价格向学生和学龄儿童提供饮用乳，并按每人

每天5铣的标准对厂家或销售商进行补贴，以推动乳品业的生产和消费。

印度的“白色革命”极大地促进了乳品业发展，印度乳品业从70年代以来得到了迅

速发展，目前乳产量已占世界首位，乳品业在农业总收入中所占比重仅次于粮食。如此快

速的发展还得力于政府采取的各项优惠政策，如给予合作社经营的饲料加工和销售以免税

待遇、铁路运输部门对使用大型奶罐车运输鲜乳减半收费等等。 1.3.2国内乳品加工情况

改革开放以来，我国乳品生产持续发展，乳类产量保持了年均10. 3%的增长速度。近

几年因市场拉动及国家农业结构战略性调整政策的推动，乳品业又呈现出快速发展的势

头，尤其是1999一2001年的三年间，乳品业产量年递增将近20。但由于我国乳品业起

步较晚，基础薄弱，乳品业发展的总体水平还不高。 1. 3. 2. 1全国乳业发展水平

奶牛生产区域主要由牧区、农区和大中城市郊区三部分组成。在奶牛饲养数量的分布

上，牧区饲养数量较多的是新疆和内蒙古，其中新疆为127. 8万头、内蒙古74. 7万头， 占全国奶牛头数的35.5;农区和牧区结合地区为主产区，饲养头数超过全国总饲养数的 一半、其中饲养数量较大的省份有:黑龙江77. 8万头、山东50. 3万头、山西14. 1万头、 陕西19. 5万头;大中城市郊区以上海、天津饲养量最大，分别为12. 8万头、6万头。 在原料乳生产的数量上，乳类产量在100万吨以上的有:黑龙江192. 4万吨、山东130. 2

11

万吨、河北119. 3万吨、内蒙古109. 0万吨，占全国总产量的46.3。其中黑龙江是全国 乳类生产第一大省，乳类产量占全国总量的17.1%0

从奶源和生产情况来看，我国奶牛资源严重不足，全国687. 3万头，千人占有5. 3头

奶牛。而全世界平均千人占有36. 5头奶牛，印度千人占有33. 4头，日本占有9. 1头，而 江南大学硕士学位论文

欧共体平均千人占有50一80头，同时我国牛群单产水平较低，平均单产1891kg，如以良

种奶牛计算，单产量仅为3500kg，和发达国家相比较相差2一5倍。部分国家奶牛头数、

平均年产量见表1-10

表1-1部分国家奶牛头数、平均年产量(千头、kg) 次序国家奶牛数单产奶量

1以色列122 9787 2美国9096 8388

3沙特阿拉伯75 8035 4瑞典428 7717 5韩国305 7357 6加拿大1105 7324 7丹麦614 7271 8荷兰1500 7200 9日本1280 6641 10芬兰388 6451 中国6873 1891 全世界221198 2192

奶源基地建设中，除扩大牛群，提高单产水平外，考虑到目前我国奶牛业的规模化程

度不高，原料乳的质量参差不齐，特别是采用手工挤奶的个体奶农，因缺乏卫生知识和挤

奶过程中造成的污染。使牛乳中细菌总数和抗生素严重超标，从而给乳品加工业带来了不

少困难，造成乳品资源的极大浪费，并且对人体健康也会造成威胁。因此在今后的一段时

间内其重点是提高鲜乳的卫生质量，农业部学生奶办公室近日开展的奶牛场奶源升级计

划，就是重要的有力措施。

从奶源的区域分布来看，主要在东北、华北、西北，而沿海发达地区相对较少。西部

地区有良种及改良奶牛约有240万头，约占全国总数量的一半，牛乳总产量为280万吨，

仅占全国的35 % o 1.3.2.2乳品加工业现状

我国目前乳品加工企业有1500多家，其中年销售额500万元以上的有434个，占37. 33

12

%。而大中型企业79个占总计比重18. 2，小型企业355个占总计81. 8。乳品销售收 入2002年355. 6亿元，比上年增加31. 1。年销售额排名前10位企业液体乳的市场份额

约全国产量的62，乳粉销售量约占全国总产量的33 % o 我国乳品工业的发展，可分为四个阶段:

初创期(1949一1978): 1949年前我国谈不上乳品业。仅在京、津、沪、渝和部分沿海

城市郊区、东北中东铁路沿线草原地区有少量规模很小的奶牛场或饲养户。解放后，随着

城市居民生活水平的逐步改善和提高，对消毒乳的需求增长，主要是供给老人、小孩和病

人补充营养，属于福利范畴。在黑龙江、辽宁等农区和内蒙古、新疆等草原地区，由于广大畜牧工作者的努力，用奶牛改良黄牛的工作有较大的发展，使农区、草原地区奶牛业有

了一定的发展，以生产乳粉为主的乳品工业也开始起步。在此期间，奶牛饲养头数由12

万头增至48万头，鲜乳总量由20万吨增至88. 3万吨，乳制品产量由0. 06万吨(1952) 增至4. 65万吨。

快速增长期(1979一1992):是奶牛业快速发展的黄金时期、奶牛饲养头数由1978年

末的48万头，增至294. 2万头，增长6. 1倍，鲜乳总产量达到503万吨，增长5. 7倍; 乳制品量41. 28万吨，增长8. 88倍。短短13年，有如此持续高速的增长，主要有三个契

机:一是党的一系列农村改革政策，使农村、牧区个体饲养数量迅猛增长;二是1988年 开始实施“菜篮子工程”，明确指出“大中城市实现牛乳自给百分之七十，建立东北、河

北东部、山东、福建北部等十片奶牛基地”的要求和部署。各地都加大了对“菜篮子工程”

的投入和加强了基础设施建设，促进了奶牛业的发展;三是科学技术积极应用于奶牛生产，

使奶牛业逐步走向科学化和现代化。

调整期(1993一1997):牛乳总产量由503万吨下降到498. 7万吨，出现了连续增长后

的首次负增长，因为相继取消了实行多年的供应乳平价精饲料和牛乳收购价格补贴的办

法。同时改革开放使中外合资及外商独资乳品企业快速发展，以瑞士雀巢公司为代表的实

力雄厚的跨国公司等纷纷拥入。外资和技术的引进，对提高我国乳品业技术与管理的总体

水平，丰富市场供应起到了积极作用。但对乳品业特别是乳粉市场造成了巨大冲击，一些

资金不足，技术相对落后的乳品企业被挤跨。计划经济条件下，实行的各种对乳品业发展

的优惠政策，掩盖了乳品业发展的一个严重缺陷，即奶牛饲养与乳品加工、产品销售

13

各自

独立。而在市场经济条件下，这种产、加、销脱节的状况造成为利益分配不均的矛盾，对

乳品业发展的影响逐渐暴露出来，以至1993年、1997年出现奶牛头数和牛乳总产量两次

下滑。这种影响对消毒乳消费量大、供求关系反映敏感的东部经济发达地区和大中城市为

奶牛饲养业尤为明显。

产业整合期(1998一2002年):经过几年的调整，在消费增长的拉动卜，我国乳品业逐

步进入快速发展的轨道。其特征是乳品业向一体化你、集团化发展，乳品业产业化进程的

加速，一批集产前、产中、产后为一体纳新型乳品企业在发展中壮大，并开始创出自己的

名牌，上海光明、内蒙古伊利、蒙牛、维维天山雪、北京三元、河北石家庄三鹿、黑龙江

完达山等乳业集团及其品牌影响越来越大，市场占有率逐年提高，逐渐成为全国性品牌。

雀巢、帕玛拉特、达能等跨国公司的国际知名品牌在中国的影响也逐步扩大，乳品业市场

竞争日趋激烈，这种激烈的竞争促进了我国乳品业的发展和技术的进步。在竞争中，一批

中、小型企业开始分化，加盟大的乳业集团，我国乳品业开始进入整和的新阶段。在整和

中一批老的企业集团发展迅速。同时蒙牛、四川新希望、徐州维维、以及娃哈哈、乐百氏

等新的乳品企业，凭借雄厚的资金和灵活的机制介入乳品业，加速了整和过程。目前这种

整和还在加速进行，成为现阶段我国乳品业发展的一个趋势，对乳品工业产业化的促进作

用越来越明显，通过整合，我国乳品业的发展将进一步走向成熟，进入一个发展新阶段。

在乳制品结构上，除液乳外，乳粉仍为主产品。2002年全国乳制品产量为93. 2万吨，

乳粉占80%的比例，其中全脂乳粉占23.5，加糖乳粉占16.4%,婴儿配方乳粉占25. 8 %，其他乳粉占25.4。与去年同期相比全脂乳粉增长持平，加糖乳粉下降6. 0个百分点，

婴儿配方乳粉下降2. 2个百分点，其他乳粉下降0. 8个百分点。2002年液体乳产量355. 1

万吨，在产品结构上，灭菌乳占主体达153. 9万吨，约占46，巴氏乳占104. 8万吨，酸

乳占44. 7万吨。 1.3.2.3乳制品消费

由于受消费习惯、收入等因素的影响，我国乳制品的消费水平一直比较低。但近年来，

14

对乳制品的消费也逐年增加，并呈现出新的特征。目前，我国居民乳制品消费现状。2001

年全国人均仅为8. 8kg。城市居民对乳制品的消费中，主要集中在各大城市，上海市居民

为人均乳制品消费量多年来一直雄居全国榜首，北京则名列第二，其次是深圳、重庆、天

津、广州、南京等市，福建、浙江、山东、西藏、新疆、青海等地的乳制品消费量也较多。

这反映7大城市尤其是直辖市的乳制品人均消费居全国首列，沿海地区及牧区的乳制品消

费也相对较多的事实。相比而言，农村居民的乳制品消费则少的多，人均消费总是在lkg

徘徊。

地区差异首先表现在城乡地区的乳制品消费差异上，我国城镇居民的乳制品消费量一

直远远高于农村居民，此外，不同地区的城镇居民及不同地区的农村居民乳制品的消费也

存在较大的差异，我国农村乳制品消费水平低，其中有农村经济不发达、人均收入低的原

因，也有对乳的认识不足和消费习惯等问题。据对我国农村家庭主要食品平均消费的调查，

1999年农村人均消费肉类为17. 07kg，蛋类为4. 28kg，水产品为3. 82kg，酒为6. 98kgo 影响农村乳类消费的另一因素是长期以来我国乳品加工集中在大中城市。往农村配送有较

大的困难，但农村无疑是潜力很大的乳类消费市场。

近年来，随着我国人民生活水平的逐步提高和我国政府及一些相关部门对乳制品消费

的社会公益宣传力度的加强，我国乳制品的消费量呈稳步、快速增长态势。从1990一2001

年，我国人均乳制品消费量平均每年增长速度为6. 67。北京、上海、广州等大城市和省

会城市液态乳的消费量达20 %一30。原因有两个方面:一是自1998年以来，为了加大 乳品业的宣传力度。从举办“牛乳科学论坛”开始，营养学家、医学工作者、乳品业界通

过各种宣传媒体，采取多种形式开展了乳及乳制品对改善人们营养健康，提高国民身体素

质方面的作用和饮乳科学知识的宣传，积极引导消费，产生了明显的效果。二是乳品工业

的发展，为市场提供丰富多样的乳制品，使不同的消费群体，有选择余地;城市营销配送

系统逐步完善，超市上各种乳制品琳琅满目，也刺激了人们的消费欲望。 1.3.2.4乳品企业情况分析

我国2001年乳品加工企业多达1600余家，其中年销售额500万元以上的有434家。

15

据中国乳品工业协会统计，2001年排序前10名的乳品企业(光明、伊利、三鹿、三元、蒙

牛、完达山等)共完成销售收入128. 5亿元，比上年增长53.7，实现利税总额15. 7亿元， 比上年增长51%;但是，近年来国内乳业的高成长性和巨大的市场需求，一时掩盖了乳品

企业规模技术滞后、生产效率低下的现实。随着乳业市场竞争的如剧，乳品企业可能将面

临更加严峻的生存竞争，未来乳品市场将向优势企业集中，将在极端化下重新整合。权威

专家指出:中国80%以上的企业都是破产和并购的预备军，我们国内这些中小乳品企业，假如不从战略上宏观联合，从战术上微观竞争，就会让跨国公司把我们一个个吃掉。因此

在入世后的思维和决策中，企业的经营决策者要多想想如何宏观联合，协同竞争，竞争的

最高境界是竟合。竞争者应以博大的胸怀面对行业、面对竞争，正确处理合作竞争、竞争

与共存、竞争与发展的辨证关系。

巨大的市场潜力，引各路资本竞折腰。现在全国乳业的竞争格局是区域品牌，雄居一

方，主导品牌，攻城掠地;国家品牌、虎视眺眺。今年以来，土洋各路人马在全国各地“跑

马圈站”，乳业市场早已硝烟四起。

“第一军团”主要有上海光明集团、内蒙古伊利集团、蒙牛集团、黑龙江完达山集团、

石家庄三鹿集团、徐州维维集团等。它们在技术改造基础上，跨区域生产，抢占乳业市场。

“第二军团”以新面孔为主，主要有浙江娃哈哈集团、四川新希望等。 1.3.2.5外资乳品企业在中国

有近百年发展史，乳品加工业已达到较高水平的国外乳业巨头，随着全球经济一体化

进程陆续加快进入中国市场的脚步。目前我国共有外商投资乳品企业45家，在世界排名

前20位的乳业品牌，已全部进入中国市场，国际乳业巨头中已有4家在中国建厂。作为

全球最大加工生产液态乳的跨国公司，意大利帕玛拉特已在天津和南京等地建立了生产基

地。排名世界第一的瑞士雀巢与上海梅林正广和结盟。在丧失有效控制中国原料乳源的最

佳时机之后，为避免与国内几大乳品企业直接对抗，跨国公司选择了合作的方式，借助国

内推广自己的品牌。如瑞士雀巢、日本森永、意大利帕玛拉特，都先后在黑龙江建立自己

的乳源基地和生产基地，通过合资、收购、租赁、委托加工等形式，间接控制当地奶源。

国家统计局的统计表示，在2002年间，外资在中国的乳业中占的比重仅为11%，

16

但

在产品中占了35%的份额，工业产值达到了41 % ; 2001年外资乳品企业的产值占到全国

乳业产值的1/3，利税总额则在40%以上。全球排名前6位企业的产值情况为:瑞士雀巢 980亿美元、法国达能490亿美元、意大利帕玛拉特430亿美元、联合利华410亿美元、 法国拉可奇里370亿美元、美国卡夫360亿美元。就规模而言，中国乳业还有很长的路要

走。号称国内老大的上海光明年销售额是世界乳业排名第25位的新西兰乳品集团的1/10,

国内所有乳品企业的销售总额还不及瑞士雀巢一家。 1.3.3市场需求

牛乳不仅营养丰富，含有丰富的蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质等，而

且各种营养成分比例合理，非常利于人体消化、吸收和利用。过去，由于我国奶源缺乏，

牛乳只能供应给婴儿和病人，而现在随着饲养业和加工业的发展，牛乳的供应量有了很大

的提高。牛乳是除母乳以外营养最为均衡的全价食品，也是最接近“完善”的食品，它还

有人体所需的全部营养成分，如能量、营养、免疫、生理调节等诸多物质，在人们的膳食

结构中有其他食品无法替代的地位和作用。牛乳中的乳脂肪、蛋白质、乳糖小仅是动物能

量的来源，而且具有其他食品所没有的特点。

尽管目前我国的乳业市场不断扩大，乳品消费观念在不断提高，但我国年人均乳制品

12公斤的消费量与世界人均100公斤、发达国家人均140公斤的消费量相比还有较大差

距。中国的乳品消费在整体上并没有进入完全理性的轨道。由于营养知识的欠缺，许多人不了解乳品对改善营养、平衡膳食、补钙和增强体质的重要作用，有的人宁愿花更多的钱

买药品或保健品来补钙，而不知道价格低廉的牛乳不仅可以补钙，而且还有其他丰富的营

养。目前影响我国乳品消费的因素主要包括营养知识、保健意识、收入水平以及购买方便

等。我国已经开展了“学生饮用奶计划”和“居民营养改善行动计划”，乳业成为国家大

力鼓励发展的朝阳产业。

1998年一2003年平均每年以33%的增长率递增。截止到2004年上半年，我国乳制品行

业产量达到4248218吨，比2003年同期增长35.97%0 2003年乳制品行业全年产量达到

1405891吨，L匕2002年933427万吨增长50. 62%，产值达到5094211万元，L匕2002年3582473

17

万元增长42. 20%。可以预测今后5-10年内，中国乳及乳制品的发展速度将在10%以上。

预测2015年，中国人均乳类产量将由2000年的8. 5公斤发展到30公斤，增长2. 5倍。 目前国内有大小乳品生产企业2000多家，日处理能力在100吨以上的企业约占总数的5%;

20吨以下的企业则占了55%的比重。并且外国资本的强力介入，使中国乳业正经历前所未

有的震荡。大部分欧美国家及新西兰、澳大利亚等国的乳品加工企业平均日处理能力均在

2500吨左右，大的可达四、五千吨。即使国内几个的乳业集团，如内蒙古伊利、蒙牛、上

海光明等，与国外同行相比仍属小规模。现在国内各家乳制品企业都在大张旗鼓扩大自己

的市场占有率。

目前市场的主要品种集中在纯牛乳和酸乳类产品，维维乳业根据市场需求和山东地区

的消费特点，准备重点开发发酵型乳酸菌饮料，日前市场上销售的酸乳饮料主要以调配型

为主，从口感和营养价值上来说都不如发酵的产品好，维维乳业开发出优质的活性乳酸菌

饮料，主要针对少年儿童的市场，具有清凉解渴，营养丰富的特点，包装形式包括利乐枕、

百利包及低温家庭乳复合袋等，预计日销售量达150吨以上。另外根据市场需要，针对普

通消费者，开发UHT牛乳和一些花色乳，预计销售量每天大约在150吨左右，因此项目设

计规模为300吨/天。 1.3.4竞争情况

乳制品行业的高速增长以及良好的发展前景，吸引业外资本大举介入。目前乳品行业

的平均利润高于食品行业的平均利润，也在工业产品中处于较高的利润率。高利润率吸引

资本蜂拥而入。

目前，在我国1 500多家乳品企业中，年销售额上亿元的企业仅有12家，而绝大部

分中小乳品企业生产规模较小、日处理鲜乳量不足50吨。据统计，1996年我国最大的10

家乳制品企业的产值占整个行业产值的25. 9，到2000年这个比例提高为40。而2001 年前四大乳品企业产值占比就已达到35。这些表明乳品行业集中度迅速提高。

由于乳品的特殊性，受到乳制品的储藏条件(冷链)和人们生活水平等因素的影响，目

前乳制品主要销售市场集中在国内大中型城市。已形成的三大消费区域带内(长江三角洲

地区、京津地区、珠江角洲地区)，竞争十分激烈。未来这些区域格仍然是乳业巨头们

18

争

夺的市场，乳品市场的竞争格进一步加剧。

第二章工艺流程确定及论证

2. 1产品和产量确定

根据济南当地的消费习惯和市场的发展需要，前期产品主要以UHT牛乳及乳酸菌饮料

类产品为主，配套根据设备生产能力及市场情况，年产纯牛乳及乳酸菌饮料为9万吨。根

据年产量9万吨的生产规模，产品的产量设计情况见表2-1

从我国目前乳制品的消费来看，消费量最大的是纯牛乳和乳酸菌饮料，因而设计规模

是年产中性牛乳6万吨，乳酸菌饮料3万吨。 2. 2工艺流程确定 2. 2. 1纯牛乳工艺流程

纯牛乳的生产工艺流程如图2-1所示。

2. 2乳酸菌饮料工艺流程

乳酸菌饮料生产工艺流程如图2-2所示。

19

12 2. 3工艺论证和说明

2. 3. 1原料乳的要求及检验 2. 3. 1. 1原料乳理化指标检测

制造优良品质的乳制品，必须选用质量优良的原料乳，原料乳送到加工厂时，必须进

行逐车或逐批验收，验收时对原料乳进行嗅觉、味觉、外观、尘埃、温度、酒精、酸度、

比重、脂肪、蛋白质、全乳固体、细菌数等进行严格检验，必须符合下列要求: (1)采用健康母牛挤出的新鲜天然乳汁;

(2)不得使用产前15日内的胎乳和产后7天内的初乳; (3)不得含有肉眼可见的机械杂质;

(4)具有新鲜牛乳的滋味和气味，不得有外来异味，如饲料味、苦味、臭味、霉味

和涩味等;

(5)为均匀无沉淀的流体，呈浓厚粘性者不得使用;

(6)色泽为白色或稍带黄色，不得有红色绿色后显著黄色; (7)酸度不超过20 T

(8)要求乳脂肪)3. 1%，蛋白质)2. 95%，非脂乳固体)8. 1%;

20

(9)不得使用任何化学物质和防腐剂;

(10)汞和有机氯的残留量应符合以下标准:汞}0. Olppm，六六六}0.02ppm DDT 镇0. 02ppmo

2. 3. 1. 2原料乳的抗菌素检测

由于乳腺炎乳中白血球含量的增加，因此对乳酸菌有不同的噬菌作用，尤其是 在治疗乳腺炎时使用的抗菌素在乳中有一定的残留量，实验证明在乳中含有较低浓度 的抗菌素时，对发酵也会有较大影响，同时，饮用含抗生素的牛乳及乳制品对人的健 康产生危害，因此建立快速安全高效抗生素检测成为必要，表2-2是八种抗生素对发 酵乳制品的影响。

为准确、快速检测抗菌素的含量，为乳酸菌饮料生产提供合格原料，引进了美国 生产的SNAP抗菌素检测仪，在lOmin内可以检测原料乳中的抗菌素的含量，为生产 优质的产品打下良好的基础。 2. 3. 2原料乳的净化

原料乳验收后必须净化。其目的是去除乳中的机械杂质并减少微生物的数量， 可以采用过滤净化或离心净化等。简单的粗滤是在受乳槽上装有过滤筛网并铺上多层 纱布进行，进一步过滤则采用双联过滤器，滤布应经常清洗灭菌。使用离心净乳机可 以显著提高净化效果，有利于提高制品质量。离心净乳机还能将乳中的乳腺体细胞和 某些微生物除去，净乳机放在粗滤之后，冷却之前。 2. 3. 3原料乳的冷却

经过净化的原料乳立即冷却到5-10 0C，以抑制细菌的繁殖。乳中的微生物的数 量随着贮存时间的长短和温度高低而变化。牛乳挤出后微生物变化可以分为四个阶 段，即抗菌期、混合微生物期、乳酸菌繁殖期、酵母和霉菌发育期。在抗菌期内，乳 中含有抑制微生物繁殖的抗菌物质，使细菌的繁殖受到抑制。但抗菌期的长短与贮存 温度有关，如表2-3所示:

存原料乳的设备为6个50吨的贮乳罐。贮乳罐配有适当的搅拌机构，定时搅动液体，

防止脂肪上浮，造成原料乳的成分分布不均匀。 2. 3. 5原料乳的标准化

为了使产品符合规格要求，乳制品中脂肪、蛋白质和非脂乳固体含量要保持一 定的含量，符合生产产品要求。但是，原料乳中的脂肪、蛋白质和非脂乳固体含量随 乳牛的品种、地区、季节和饲养管理等因素不同有很大的差异，因此必须对原料乳进 行标准化，调整原料乳脂肪、蛋白质和非脂乳固体的关系，使其比例符合制品的要求。 我们引进瑞典利乐公司的现代化生产设备，稀乳油的标准化，原料乳经分离机分离成 稀乳油和脱脂乳之后，再按生产需要将稀乳油按比例配与脱脂乳混合，制成要求脂肪 和蛋白质含量的标准化乳。如果原料乳中脂肪含量不足时，应添加稀乳汕或脱去部分 脱脂乳，当原料乳中脂肪含量过高时，应添加脱脂乳或脱去部分稀乳油，标准化工作 采用在线或配料罐中。

21

2. 3. 6预热杀菌

原料乳在均质之前进行预热杀菌的目的有:

(1)初步杀死大部分的细菌和致病菌，使UHT的杀菌更彻底，以保证食品的安全 性，提高成品的贮藏性。

(2)抑制酶的活性，以免成品产生脂肪水解，酶促褐变等不良现象。 (3)控制乳的温度在500C-800C，使均质效果更好。 根据以上几点，确定牛乳的预热杀菌温度为6 5 0C o 2. 3. 7均质

均质是指对脂肪球进行机械处理，使脂肪球呈均匀一致分散在乳中。经均质后 乳有以下优点:(1)风味良好、口感佳。(2)使产品不产生脂肪上浮现象。(3)有利

于人体对脂肪的消化吸收。均质采用二级均质，即物料连续通过两个均质头，将粘在 一起的小脂肪球打开。较高的温度均质效果较好，但温度过高会引起乳脂肪、乳蛋白 的变性，通过大量的试验表明，均质温度采取55-800C，均质压力18-25MPa效果最 好，若温度降低后再均质，不仅降低了均质效果，而且有时会使脂肪球形成乳油粒。 2. 3. 8杀菌

纯牛乳的杀菌采用国际较为先进的超高温(ultra high temperature, UHT)灭

菌。UHT灭菌方式的出现，大大延长乳制品的货架期，同时无需冷藏，不仅使产品从 颜色的味道上得到了改善，而且提高了产品的营养价值;乳酸菌饮料工艺中，酸奶制 作采用高温短时杀菌方式，不仅彻底杀灭了有害菌，保证乳酸菌的正常发酵，而且最 大限度减少产品的营养成分的损失。 2. 3. 8. 1纯牛乳超高温瞬时灭菌工艺 (1)超高温瞬时灭菌介绍

超高温瞬时灭菌是指物料在连续流动的状态下通过热交换器加热至135-150 0C , 在这一温度下保持一定的时间以达到商业无菌的水平。采用瑞典利乐公司的管式杀菌 器，由于利用杀菌后的牛乳预热4℃的未杀菌的乳，大大的降低了能耗。 (2)超高温瞬时灭菌条件

超高温瞬时灭菌的条件可以用Fo值表示。Fo值是指灭菌段的灭菌效果， 以分钟(min)来表示，表示如下:

2. 3. 8. 2乳酸菌饮料杀菌工艺

均质后的料液经板式热交换器进行杀菌热处理，条件是:950C/5分钟，杀菌后

22

再经板式热交换器迅速冷却至43℃左右。杀菌热处理是发酵乳制品生产的基本步骤 之一。用于制造发酵乳制品的原料乳要求比一般消毒乳更强烈的热处理。热处理主要 作用有:

(1)杀灭乳中病原菌和噬菌体;灭活乳中固有的免疫球蛋白、溶菌酶等天然抑制成 分;减少其他微生物数量并钝化脂肪酶。

(2)排除乳中的溶解氧，降低其氧化还原电位，且产生一些促生长成分(如甲酸)。 (3)杀菌后蛋白热变性使乳酸菌得到更多的可利用肤和氨基酸，并形成了少量一SH 基化合物，促进乳酸菌生长。

(4)乳清蛋白变性改善了终制品的硬度和粘度，并防止乳清析出。 2. 3. 9发酵剂的扩培生产

(1)乳酸菌的生长可分为四个阶段:

(a)缓慢期这是牛乳接种后立即进入的阶段，菌种活性受阻碍是由于微生物 在新的培养基中须调整并适应。

(b)对数期此阶段菌种表现出最大活力，即只要生长条件适宜，菌种翻代时间 最短。

(c)稳定期对数期到达一确定点后，由于缺乏营养和代谢物质的积累，如乳中 乳酸导致活性菌数恒定，即菌的死亡和生成得到平衡。

(d)衰亡期主要由于不适宜的生长条件，活菌数开始下降。 (2)制备工作发酵剂的方法: 本工厂发酵剂将采用三种形式制作: (a)商业公司直投式发酵剂;

(b)直投式发酵剂继代一次用于生产; (c)采用继代式发酵剂，即:

商业发酵剂一母发酵剂一中间发酵剂一工作发酵剂 此过程必须在绝对卫生的状况下进行。 2. 3. 10接种发酵

用定量泵将工作发酵剂打入经杀菌并冷至43℃的乳液中。 2. 3. 1 1乳酸菌饮料辅料的配制

稳定剂用5倍的白糖混合溶解，加热到85-90℃保温25-30min灭菌，再冷却到 18℃后待用。

2. 3. 12乳酸菌饮料调配

发酵至pH为4. 2左右时，破乳并经板式换热器冷却至18 0C，泵至混料罐加糖液 调香。

2. 3. 13乳酸菌饮料杀菌、灌装

发酵调配完成的料液，分成两条管线:一条进意大利瑞达超高温灭菌器灭菌后 无菌灌装成百利包，另一条进利乐超高温灭菌器灭菌后无菌灌装成利乐包。 2. 3. 14纯牛乳灌装、入库

灌装必须确保在无菌条件下进行，计量准确，封口可靠，成形完好，喷码清晰。灌装

温度常温乳控制}350 C，正常灌装时按千分之一比例随机抽样置于360 C条件下做保温实

验;家庭乳控制在80 C以下。常温乳成品进入常温库贮存;家庭乳进入2}-60 C冷库贮存。 2. 4小结

(1)济南维维乳业公司在产品选择上，充分考虑济南地区乳制品消费特点，重点

23

确

定中性液态乳和各种类型乳酸菌饮料为主，避免产品太多、小而全，从而影响生产效率;

(2)利用进口的抗生素快速测定仪，体细胞、全乳成分测定仪，强化原料乳品质控

制;

(3)在原料乳的验收中，贮存中，利用6只50吨贮乳罐，将根据原料乳之特点进行

分收，并最大化利用原料乳质量，调度生产适宜产品，以实现经济效益和产品安全的最大

化;

(4)采用预杀菌工艺，提高原料乳贮藏安全性，并确保产品安全性;

(5)将根据乳酸菌饮料的特点和货架期要求，采用适宜的热杀菌工艺，避免动力消

耗和营养损失。

第三章厂区平面设计

3. 1选址

根据济南市历城区提供的地点，公司选建在济南东部遥墙工业区，北临黄河，东临济

南机场高速，交通十分便利，距市中心to公里，远离济南重工业区，空气清新，水质清

纯，环境幽雅无污染，建厂条件十分优越。 3. 2总平面设计方案

厂区占地面积32600m2，呈规则长方形，东西向约200m，南北向约170 m，场地设计

标高44-47m，全年主导风向为东北风，因此将公用设施锅炉房，变电所等布置在厂区南

面。厂区设东、北两个出口，北端出入口为主出入口，为原料及辅助材料，成品及人流出

入口;东端出入口做为辅助出入口，为煤炭、煤渣等出入口。两个出入口通过干道相连， 同时又对内部交通运输不产生干扰。厂区道路布置成环路，主干道宽8m，次干道宽4 m, 转弯半径为9m，满足消防要求。考虑到乳品加工厂的生产特点，拟将本厂建成环境优美

的花园式单位，利用一些不规则地形和沿厂区道路种植适合本地生长的常绿乔木，载种草

皮，布置两个大花园，与本期工程配套的办公及生活设施已由一期工程考虑或另行征地解

决。

总平面主要设计指标如表3一1所示。

24

3. 3车间生产过程设计

根据乳制品生产工艺要求，需以下建筑物或构筑物。 (1)主生产车间:利乐枕、百利包及家庭袋装乳生产线。 (2)原、辅材料库:存放生产用的辅料及包装材料。 (3)成品仓库:存放生产成品用。

(4)水处理间:提供液态乳生产配料用的净化水。 (5)低温库:存放家庭乳成品用。

C6)空压机房:提供某些设备自动化控制所需的压缩空气及生产过程中的需求。 (7)化验室:原辅材料的检验及车间成品的理化指标和微生物的检测。 (8)更衣室、卫生间:供车间工人使用。 C9)锅炉房:提供生产所需要的蒸汽。 (10)配电室:提供生产用电。

根据以上建筑物功能的区分和工艺要求，车间生产过程如图3-1所示:

3.

4车间平面布置的基本原则

本车间在设计过程中，将充分考虑以下几个方面的因素:

(1)以方便生产为前提，符合车间生产程序，避免原料、半成品和成品的交叉运输、 污染。

(2)全建筑采用南北朝向，有利于采光和通风。

(3)通盘考虑全厂布置，力求合理、经济，并充分考虑随着产量的增大，增加生产设

备和其他配设施的可能性。 3. 5车间平面设计说明

车间平面设计图如附图2所示，具体说明如下:

25

C1)主车间为局部二层，二楼为工厂办公室及化验室，建有参观走廊供参观用。 C2)厂区其他主要建筑有宿舍楼、食堂、成品库、浴室、厕所等。 (3)绿化情况:厂区建有花坛、草坪，主车间周围建有绿化带。 C4)厂区道路:主干道宽10米，两旁种有黄杨秋、雪松等。

(5)厂区考虑到防火要求，各主要建筑物和易燃物附近均设有消防水笼头及灭火器。 3. 6小结

(1)本工厂选址于济南东部遥墙工业区，环境优美，交通便捷，为产品的生产和运输

创造条件;

(2)在厂区平面设计中，总体设计合理，建筑和绿化面积配比恰当;

(3)在车间设计中，将主生产车间置于厂房中部，各辅助设施分布于主车间四周，使

整厂设计紧凑，避免交叉运输、污染，同时最大限度降低管道、泵道距离，节约能源，减

少对成品品质的影响。

第四章 物料衡算

物料衡算包括该产品的原辅料和包装材料的计算。通过物料衡算，可以确定 物料的采购运输和仓库储存量，并对生产过程中所需的设备和劳动力定员的需要 算依据。计算物料时，必须使原、辅料的质量与经过加工处理后所得成品相损耗董 加工过程中投入的辅助料按正值计算，加工过程中的物料损失，以负值计入。这 计算出原料和辅料的消耗定额，绘制出原、辅料耗用表和物料平衡图。并为下一 算、热量计算、管路设计等提供依据和条件。还为劳动定员、生产班次、成本核 算依据。因此，物料衡算在工艺设计中是一项既细致又重要的工作。 4. 1原料乳及成品乳的成分要求 4. 1 .1原料乳成分要求及评级 (1)原料乳成分要求:

蛋白质)2. 95%、脂肪)3. 10%、乳糖)4. 2%、非脂乳乳固体)8. 1%。 (2)评级:

采用平皿细菌总数计算法，按每毫升内细菌总数分级指标进行原料乳评级表

脂肪/非脂乳固体

(2)成品标准: R'=4/8=0. 5

原乳R' =0. 5计算数值R=0. 38

R' >R，可见原乳中脂肪含量偏高，必须自原乳中提取稀乳油或向原里 乳才能达到标准的成分。

(3)稀乳油及脱脂乳成分之假定:

26

假定脂肪含量:

稀乳油含脂Fl— 40% 脱脂乳含脂F2— 0. 2%

假定原乳脱脂后，稀乳油及脱脂乳中之非脂乳固体与无脂乳之比不映 稀乳油中非脂乳固体:

SNFI=SNF0 X(100一Fl/ 100一F2) =8X(100一40/100一0. 2 一5%

G2=(M一K40) X 1000/1000一K40 =23.8 X 1000/1000一25. 2 =245kg

(8)每吨原乳配成标准乳所需脱脂乳量G: G=1000 X 2/G1 =1000 X 245/755 =325kg

4.2.2在原乳中添加乳脂肪配成标准乳 (1)原乳成分:

假定脂肪含量F0— 3. 1%

非脂乳固体含量SNF0— 8. 7%

27

脂肪/非脂乳固体R' =3.1/8.7=0.365 (2)成品标准:

原乳R' =0. 356计算数值R=0. 38

R'

稀乳油脂肪含量Fl— 40% 稀乳油中非脂乳固体含量:

SNF1= SNF0X(100一Fl/ 100一F0) =8. 7 X(100一40/100一3. 1) 一5 .39%

(4)每吨中原乳应添加之稀乳油量(含脂40%) K40:

K40=1000 X ( F0一SNF0 X R/ SNF1 X R一FO =1000 X ( 3. 1一8. 7 X 0. 38/5. 39 X 0. 38一40) =5. 53kg

(5)标准乳成分(脂肪含量F标，非脂乳固体含量SNF标): F标=(1000 X F0+K40 X F1)/(1000+K4o) =(1000 X 3. 1+5. 53 X 40)/(1000+5. 53) = 3. 30%

SNF标=(1000 X SNF0+K40 X SNFI)/(1000+K40) =(1000 X 8. 7+5. 53 X 5. 39)/(1000+5. 53) 一8 .68% 4. 3车间物料平衡计算

通过物料平衡计算，可确定单位时间内生产过程主要原辅材料的需求量以及水、蒸汽、

能源等流量与耗量，据此即可计算出全年主要物料、包装材料的采购运输和仓储容量。物料衡算的另一目的是依据计算数值，经济合理地选择生产设备，并进行车间的工艺布置和

个工序劳动力的安排等。 4. 3. 1利乐枕生产线

利乐枕生产线所用原辅材料耗算如表4-2所示。 表4-2利乐枕生产线所用原辅材料耗算

4.3.2百利包生产线

百利包生产线所用原辅材料耗算如表4-3所示。

28

表4-3百利包生产线所用原辅材料耗算

4.3.3家庭乳生产线

家庭乳生产线所用原辅材料计算表4-4所示。 表4-4家庭乳生产线所用原辅材料计算

4. 4小结

(1)济南周边地区奶牛品种、饲养水平，提出适合当地特点的原料乳收购标准; (2)根据不同原料乳组成特点和产品特点进行物料衡算，并考虑到不同包装形式之

间的差异，区别对待。

第五章热量衡算

乳品工厂热交换设备主要用于原料乳的冷却、加热和杀菌等操作。在原料乳的加工过

程中，主要有以下四种杀菌形式:C1)低温长时杀菌法，即63 0C，保温30min; (2)中温 瞬时杀菌法，即72}-750C，保温15s; (3)高温短时杀菌法，即85}-950C，保温5 ^-10min; (4)超高温瞬时杀菌法，130-}-1500C, 1-}-5s。目前，纯牛奶生产上多采用中温瞬时杀菌

法，经长期实践证明，效果良好;超高温瞬时杀菌不但使牛乳杀菌后处于无菌状态，而且

还能保持牛乳原有的营养成分，但由于设备成本高，未能得到广泛应用。而酸奶系列产品

生产上多采用高温短时杀菌法，效果较好，且应用十分广泛。 5. 1热交换设备传热过程

乳品加工中的预热、杀菌、冷却、浓缩等操作，其目的各不相同，而其实质都是

29

较热

的物体将热量传递给较冷的物体，这种过程称为热交换过程或传热过程。传热设备称为热

交换器或换热器，用于杀菌时称为杀菌器。参与传热过程的两种流体称为载热体(或介质)，

放出热量的热流体称为热载体(或加热介质)，而温度较低、接受热量的冷流体称冷载体(或

冷介质)。牛乳的杀菌设备中，蒸汽或热水是热载体，牛乳是冷载体。

我们现在使用的热交换设备属于间接热传递方式，即热载体通过传热壁将热量传递

给冷裁体而实现的。图5-1表示热量从热介质传递给设备间壁，再传给另一侧的冷介质的

过程。假如在传热壁一侧热介质为流动的热水，而流动的冷牛乳位于另一例，那么加热介

质一侧的间壁被加热，另一侧被冷却。

在间壁的两侧，各有一个边界层。由于摩接力，与间壁接触的边界层的液体流速接近

于零。紧靠边界层外的一层流体受边界层影响，流速很小，在通道的中心流速达最大值。

同样，热水的温度在通道的中心是最高的，越是接近间壁的水，被另一侧的冷介质冷

却得越快。热量以对流和传导的方式通过边界层传递。我们可以简单地说明热传递过程，

图5-2代表被间隔开的两个通道，热水流过一条通道，而牛乳流过另一条通道。热水进入

通道的温度为tm，在出口处被冷却到tm。牛乳进入热交换器时的温度为t }2，而在出口处

被热水加热到toe o

30

5. 2热量衡算过程说明

换热器的传热计算主要有两类:一类是设计计算，即根据生产要求的热负荷，确定换书

器的传热面积;另一类是校核计算，即计算所给换热器的传热量、流体的流量或温度等。 两者以换热器的热量衡算和传热速率方程为计算基础。 5. 2. 1热量衡算

对板式换热器作能量衡算，以小时为基准。因无外功加入，且位能和动能均可略。司

实质上为烩衡算。

假设换热器绝热良好，热损失可以忽略时，则单位时间内热流体放出的热量等于冷沂

体吸收热量，即:

31

该式为总传热速率方程式，也是总传热系数的定义式，表明了总传热系数在数值上等于

单位温度差下的热通量。 5.2.3平均温度差

在一般情况下，冷热流体在稳定换热的设备内分别在间壁两侧沿着传热面进行吸热和

放热，因此流体的温度沿传热面要发生逐渐变化，则传热面两侧的局部传热温差也是沿着

传热面而变化的，故为了积分式的总传热速率方程，用平均温度差来代替局部温差。且作

以下假设:①导热为稳定导热;③两流体的比热容为常数;⑦总传热系数K为常数;④忽 略热损失。

5. 2. 3. 1恒温传热时的平均温差

换热器的间壁两侧流体均有相变化，成为恒温传热。在恒温传热中，冷热流体的温度

均不沿管长变化，两者间的温度差处处相等，即△t=T-t则:

Q=KS (T-t) =KSOt 5. 2. 3. 2变温传热下的平均温差

变温传热时，若两流体相互的流向不同，则对温差的影响也不同。在换热器中，若两

流体以相反的方向流动，称为逆流;以相同的方向流动称为并流。温差沿管长而变化的， 可导出计算平均温差的的通式为:

32

5. 3热交换设备类型确定

在乳制品加工过程中，常用的热交换设备有管式热交换器、板式热交换器及刮板式热

交换器等。本文选择板式热交换器，这是由板式热交换器的结构和独特的优点确定的。 板式热交换器是由许多不锈钢薄片重叠压紧而成的热交换器，与之配套的主要工作部

件有温度调节系统与自动记录仪、乳泵和热水泵等。热交换器主体部分是由许多具有花纹

的热交换片依次重叠在框架上压紧而成，加热(或冷却)介质与料液在相邻两片间流动，通

过金属片进行热交换，金属片面积大，流动的液层又薄，热效果很好，其结构如图5-3所

不。 换热片用lmm厚的不锈钢板由水压机冲压成型，板片悬挂于导杆上，前端有压紧板，

压紧螺杆可使压紧板与各传热片叠合在一起。片与片之间在片的四周用橡胶垫圈保证密

封，并使两片间有一定空隙，垫圈的厚度决定了两片之间流体通道大小。每片的四角各有

1个孔。借垫圈的密封作用，4个孔中有两个孔可与金属片一侧的流道相通，另两个孔则

与金属片另一侧的流道相通。冷热两流体就在薄片的两边交替流动进行热交换。拆卸时，

只需转动压紧螺杆，使压紧板及换热片沿着导杆滑动松开，清洗、拆装都很方便。 板式热交换器的特点是有较高的传热效率。由于两片之间空隙小，使冷热两流体都有

很高的流速，在传热片面上，又因冲压成凹凸沟纹使速度大小和方向不断地突然改变，流

体通过时，能形成湍流状态，能有效地破坏边界层，减薄边界层的热阻，故提高了传热系数K值。结构紧凑，占地面积小。较小的工作体积内，可容纳较多的传热面积，这是板式

热交换器最突出的优点之一。有较大的适应性，当生产上要求改变工艺条件和生产能力时，

只需增减传热片的片数，改变片的组合，即能满足生产要求。因设备各部件拆卸装备简单，

故便于清洗，保持良好的卫生条件。操作安全，完全在密闭的条件下操作，物料不与空气

接触，防止污染，从结构上保证两种液体不致相混，在热交换段，原料乳处于负压下，

33

保

证它不会混入正压下的杀菌乳内，万一发生泄漏事故，结构上也保证易被发现，及时得到

调整。热量利用率高，数种流体可在同一套设备中进行热交换，即在同一套设备内可进行

加热和冷却，便于热量的回收，既节约设备投资，又可节约蒸汽与冷却水。能自动调节，

连续生产。

采用处理能力为5000L/h的板式热交换器，牛乳密度为1020 kg/ m3，比热容3. 95kJ/ (kg.

℃)，局部总传热系数K值取5000W/ (m2.℃)。通过热交换使冷乳从5℃它预热到70 0C。

则:

5. 4原料乳冷却阶段热量计算

将乳冷却是获得优质原料乳的必要前提。刚挤下来的乳，温度约36 0C，一般要冷却到

4℃左右。现将原料乳冷却阶段的热量变化计算如下: Q=V X p X c X△t

=5000 X 1020 X 3. 95 X 32/1000 =644640kJ/h 5. 5预热·均质、超高温灭菌阶段热量计算

相同处理能力板式热交换器(5000L/h)用于乳的热处理，但是设备装有单效蒸发器， 可将乳浓缩到所需要的固体含量(见工艺流程图5-4) o 其温度变化如下:

(1)通过热交换使进入的冷乳从5℃它预热到70 0C，即利用蒸发器冷凝水的能量; (2)接着用热水将70℃的乳继续加热到90 0C，进入蒸发器(为了得到所需要的乳固体

含量，使乳在蒸发器内部循环，乳在换热器的加热段流速为19000L/h);

(3)浓缩乳于75℃离开蒸发器，进行均质，然后通过热交换使其加热到121 0C，即利

用加热过的乳的能量;

(4)用热水将将121℃的浓缩乳加热到1350C;

(5)通过热交换器使加热过的乳从135℃冷却到90 0C，即将能量传到75℃的浓缩乳中;

(6)然后用冷水使乳从90℃冷却到20-300C，灌装。

34

该方式热回收百分率的计算复杂。最简单的方法是用热交换所得到的热量除以总的热

负荷，再乘以100，即得热回收百分率。计算如下:

(1) 5-700C(热交换):得到的热量为65 X 5700 X 3. 95 X 1. 02=1492744. 5kJ/h (2) 70-90 0C(热水):热负荷为20 X 19700 X 3. 95 X 1. 02 =1587426kJ/h

(3) 75-121 0C(热交换):得到的热量为46 X 5000 X 3. 95 X 1. 02=926670kJ/h (4) 121-135 0C(热水):热负荷为14 X 5000 X 3. 95 X 1. 02=282030kJ/h

因此总的热负荷为:1492744. 5十1587426十926670十282030=4288870.5 kJ/h 通过热交换得到的热量为:1492744. 5十926670=2419414.5 kJ/h 热回收百分率为:(2419414. 5/4288870. 5 ) X 100 } = 56. 41 5. 6小结

(1)根据不同热交换器传热面积、传热效率等特点，选择板式热交换器作为冷却、 加热和杀菌设备;

(2)用选定板式热交换器对原料乳冷却过程热量变化进行初步计算，其热量变化为

644640kJ/h;

(3)通过该板式热交换器对乳制品预热、均质、超高温灭菌等加工阶段进行热量衡

算，其热回收百分率为56. 41 % ;

(4)该板式热交换器的选择合理，符合本厂的生产的实际情况，具有传热面积大、 传热快、热回收率高等特点。

第六章主要设备选型

设备选型应符合工艺要求，它的依据是物料衡算。设备选型的好坏是保证产品质量的

关键，体现生产水平的标准，它为动力配电、水、汽用量计算提供依据。对于生产中关键

设备除按实际生产能力所需的台数配备外，还应考虑备用设备。若几种产品都需要的

35

共同

设备，应按处理量最大的品种所需的台数确定。一般后道工序设备的生产能力要略大于前

道，以防物料积压。 6. 1选择设备的原则

从设备的设计选型上，可以反映出所设计工厂的先进性和生产的可靠性。因此在设备

的工艺设计和选型时应考虑如下原则: (1)保证工艺过程实施的安全可靠。 (2)经济上合理，技术上先进。 (3)投资省，耗材料少。

(4)运行费用低，水电汽消耗少。

(5)操作清洗方便，耐用易维修，备品配件供应可靠，减轻工人劳动强度，实施机械

化和自动化方便。

(6)结构紧凑，尽量采用经过实践考验证明确实性能优良的设备。 (7)考虑生产波动与设备平衡，留有一定余量。 (8)考虑设备故障及检修的备用。 6. 2设备选型

根据产品方案和设计规模，全年平均计算每小时生产设计产量为15吨。下面对生产所

需设备进行选型如表6-1所示。

36

6. 3辅助部门设计

6. 3. 1冷库

设计冷库总面积为600m2 (20m X 30m X 6m)，采用钢混结构;库温0-4. 4 0C;存储量为1500吨，下面为具体说明。

6. 3. 1. 1遵循规范

(1) GBJ71一S4《冷库设计规范》;

(2)商业部设计院《冷库制冷技术手册》; (3) ZBJ73043一1990《组合冷库技术手册》; (4) ZBX99003一86《装配式冷藏库》; (5)现行国家有关标准、规范及规程 6. 3. 1. 2依据参数

(1)环境参数:+30 0C ;

(2)制冷系统蒸发温度:TO二一℃ (3)制冷系统冷凝器:TK=+400C 6. 3. 1. 3库体说明

(1)由于冷库在建筑物内部一楼，采用钢混结构;

(2)墙体采用150mm聚氨酷保温板，其内表面采用0. 5mm厚镀锌涂塑彩钢板，库板连接

采用凹槽结构，内偏心锁构连接，两面板链采用密封膏密封，密封性能好，库板连接锁具

由分别在两块板上的钩盒和锁具组成，高强度塑料制作，在库板成型时，一并嵌入板内发泡，用随冷库一起提供的专用工具将其顺时针转动，就可以将两块板紧紧连接在一起。

6. 3. 1. 4制冷系统说明

(1)主机选用4FV一125制冷压缩机;

(2)采用氟泵强制供液，冷凝器选用卧式高效冷凝器;

37

(3)蒸发器选用热浸锌式冷风机，型号LDLCF一500，有效蒸发面积为500 m2; (4)冷却水温度低于32 0C，配DBNL一175冷却塔一台。 6. 3. 1. 5总装机容量

根据主机选型、制冷系统、蒸发器、冷却塔、照明等，累计加损耗，总装机容量为60kWo

6.3.2原辅材料库

(1)低温库:用于贮藏一些需冷冻的原料。

(2)辅料库:用于贮藏纸箱、包材、稳定剂、白糖、柠檬酸等，为方便生产及厂区整体 布局要求，该库紧邻车间而建。 (3)成品库:用于贮藏成品。 6.3.3化验室

感官评定、理化检测、微生物检测:此化验室设计于车间入口处，方便生产过程的理

化指标控制、感官评定以及微生物的检测，对产品质量从车间成品入库进行全程检测、控

制。

化验室常用仪器及设备见下表6-2所示。

6.3.4研

发室

用于牛乳新产品的研究与开发，以及实验室产品的评定。研发设备和仪器见表6-3所示。

38

6. 4

结论

(1)综合考虑了经济和技术等因素，对不同工段的生产设备进行选型，满足生产工

艺的要求，反应工厂设计的先进性;

(2)根据相关标准和本厂的实际情况，设计冷库和原辅材料库，布局合理，方便生

产，确保乳制品的质量;

(3)配制化验室，对乳制品从原料到成品进行全程监测和控制，保证乳制品的安全

性和质量的稳定性;

(4)建立研发室，满足不同人群的消费需求，不断提高产品的市场占有率。

第七章车间水、电、汽估算及管路选径

对于乳制品生产来说，水、电、汽和管路直径的计算是十分重要的。并且与物料

衡算、

热量衡算等工艺计算以及设备的计算和选型、产品成本、技术经济等均有密切关系。 7. 1水、电、汽估算 7.1.1水估算

乳制品生产中，水是必不可少的物料。根据乳制品生产工艺、设备或规模不同，生产

过程用水量也随之改变，即便是同一规模、工艺相同的情况下，单位成品耗水量往往也大

不相同。所以在工艺流程设计时，必须妥善安排，合理用水，所以生产过程中水用量计算

就显的尤为重要。

结合本厂实际，对生产过程用水量采用计算的方法，保证用水量的准确性。计算方法

和步骤如下:

(1)水处理系统水耗量:原水进水运行水量:W 1=16t/h

C2) CIl'系统水耗量:W2 = Ot/h(注:CIP在未生产时，用水量归属其他用水) C 3 ) UHT系统水耗量:W3 -1 Ot/h(注:设备运作用水+自身清洗用水) (4)冷却用水: W4=16t/h (5)灌装机用水:W5 =1. 8t/h (6)冲洗地坪用水:W6=1.2t/h

39

(7)其他用水:W}=4t/h

车间每小时用水的最大消耗W:

W=W1+WZ+W3+W4+W5+W6+W} = 49t/h 7. 1. 2电估算

为了合理设计选择变配电设备及供电系统中各组成元件，需要根据用电设备的容量对

有关的电力负荷进行统计计算。

结合本厂实际，对生产过程用电量采用计算的方法，保证用电量的准确性。计算方法

和步骤如下:

(1)水处理系统耗电量:P1=30kW C2)溶糖、稳定剂耗电量:PZ -102kW

(3)脱气、均质、杀菌系统耗电量:P3 = S OkW C4) CIl'耗电量:P4=20kW (5)灌装机耗电量:P5 = 80kW C6)冷库耗电量:P6 = 60kW (7)空调耗电量:P}=18kW (8)其他耗电量:Pg=6.2kW

车间最高耗电量为P=366.2kW。故装机容量选为400kW o

7. 1. 3用汽量估算 第七章车间水、电、汽估算及管路选径

对于乳制品生产来说，水、电、汽和管路直径的计算是十分重要的。并且与物料衡算、

热量衡算等工艺计算以及设备的计算和选型、产品成本、技术经济等均有密切关系。 7. 1水、电、汽估算 7.1.1水估算

乳制品生产中，水是必不可少的物料。根据乳制品生产工艺、设备或规模不同，生产

过程用水量也随之改变，即便是同一规模、工艺相同的情况下，单位成品耗水量往往也大

不相同。所以在工艺流程设计时，必须妥善安排，合理用水，所以生产过程中水用量计算

就显的尤为重要。

结合本厂实际，对生产过程用水量采用计算的方法，保证用水量的准确性。计算方法

和步骤如下:

(1)水处理系统水耗量:原水进水运行水量:W 1=16t/h

C2) CIl'系统水耗量:W2 = Ot/h(注:CIP在未生产时，用水量归属其他用水) C 3 ) UHT系统水耗量:W3 -1 Ot/h(注:设备运作用水+自身清洗用水) (4)冷却用水: W4=16t/h (5)灌装机用水:W5 =1. 8t/h (6)冲洗地坪用水:W6=1.2t/h (7)其他用水:W}=4t/h

车间每小时用水的最大消耗W:

40

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