食品科学与工程大学论文

四川农业大学

毕业论文（设计）

题目：年产2.5万吨全脂乳粉的乳品厂设计

学生姓名

学号

专业食品科学与工程

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答辩日期

四川农业大学

毕业论文

年产2.5万吨乳粉的乳品厂设计

摘要

本设计主要是进行年产25000吨乳粉的生产车间设计。针对于婴儿配方乳粉和全脂加糖乳粉的市场需求，设计出了婴儿配方乳粉和全脂加糖乳粉的配方，并计算出生产车间的物料衡算、热量衡算。本设计对辅助车间、公用系统、土建等方面作出一个初步的设计方案，同时，对水、电、汽的用量和费用也进行了估算；全厂总投资135456.239万元，年上缴利润56901万元，投资回收期大概为2.3年。

整个设计充分考虑了目前的经济状况和今后发展的需要，从节能的角度出发选择设备。生产流程充分考虑到机械化、自动化，技术上先进、可靠，布局合理规范。

关键词：婴儿配方粉；全脂加糖乳粉；工厂设计

The Design of Annual Production Capacity

25000 Tons of Powder Dairy

Abstract

This design is mainly carried out an annual output of 25000 tons of powder production workshop design. In infant formula milk powder and sweetened whole milk powder market demand, designed the infant formula milk powder and sweetened whole milk powder formula, and calculate the production plant material balance, heat balance. The design of auxiliary workshop, utilities, construction and other aspects of a preliminary design, at the same time, water, electric, steam consumption and costs were estimated; plant a total investment of 1354562390 yuan, annual profit contribution 569010000 yuan, investment recovery period is about 2.3 years.

The design takes full account of the current economic situation and future development need, from the energy point of view the choice of equipment. Full account of the production process of mechanization, automation, technologically advanced, reliable, reasonable layout specification.

Key words: infant formula powder；sweetened whole milk powder；plant design

目录

摘要 ....................................................................................................................................... I Abstract ........................................................................................................................................ I I 第1章绪论 (1)

1.1全脂加糖奶粉和婴儿配方粉的定义 (1)

1.2我国乳制品消费状况 (1)

1.3我国奶粉进出口贸易现状 (1)

1.3.1奶粉进口贸易现状 (1)

1.3.2奶粉出口贸易现状 (2)

1.4设计依据和内容 (2)

1.4.1设计依据和意义 (2)

1.4.2设计内容 (3)

1.5设计指导思想 (3)

1.6设计特点 (3)

第2章工艺流程的确定及论证 (5)

2.1产品产量的确定 (5)

2.2全脂加糖乳粉的工艺流程设计及要点说明 (5)

2.2.1全脂加糖乳粉的工艺流程 (5)

2.2.2全脂加糖乳粉的工艺要点说明 (6)

2.3婴儿配方乳粉的工艺流程设计及要点说明 (15)

2.3.1婴儿配方乳粉的工艺流程 (15)

2.3.2婴儿配方乳粉工艺要点说明 (16)

第3章厂区平面布置与规划 (17)

3.1厂址选择 (17)

3.1.1厂址选择依据 (17)

3.1.2厂址的确定 (18)

3.2平面布置说明 (18)

3.2.1总平面布置方案 (18)

3.2.2食品工厂总平面设计的基本原则 (19)

3.2.3主车间的布置原则 (20)

3.2.4车间生活设施 (20)

第4章物料衡算 (22)

4.1产品的营养成份指标及标准化计算 (22)

4.1.1全脂加糖乳粉的配方设计及标准化计算 (22)

4.1.2婴儿配方乳粉的配方设计 (24)

4.2物料衡算表 (26)

4.3物料平衡表 (28)

第5章热量衡算 (30)

5.1加热部分热量衡算 (30)

5.1.1预处理杀菌阶段 (30)

5.1.2真空浓缩阶段 (30)

5.1.3喷雾干燥阶段 (30)

5.1.4总耗热量 (31)

5.1.5每小时需要蒸汽 (31)

5.2冷却部分热量衡算 (31)

5.2.1原料乳冷却阶段 (31)

5.2.2杀菌后冷却阶段 (31)

5.2.3总耗冷量 (31)

第6章设备选型 (32)

6.1生产设备流程 (32)

6.2设备选型原则 (32)

6.3主要设备选型与设计 (32)

6.3.1原料乳冷却器的选择 (32)

6.3.2脂肪标准化设备的选择 (34)

6.3.3配料罐的选择 (34)

6.3.4巴式杀菌机组的设计 (34)

6.3.5浓缩设备的选择 (37)

6.3.6干燥设备的选择 (38)

6.3.7设备选型列表 (40)

第7章劳动组织 (43)

7.1劳动定员的依据 (43)

7.2人员配置 (44)

7.3全场总人数 (45)

第8章辅助车间和装备设计 (46)

8.1辅助部门 (46)

8.1.1收奶站 (46)

8.1.2奶仓 (46)

8.1.3化验室 (46)

8.1.4仓库 (48)

8.1.5机修间 (48)

8.2运输设施 (48)

第9章公共系统 (50)

9.1用水系统及用水量的估算 (50)

9.1.1食品工厂用水的分类 (50)

9.1.2给水系统和配水系统 (50)

9.1.3冷却水循环系统 (50)

9.1.4排水系统 (50)

9.1.5生产用水量的计算 (51)

9.1.6生活用水量计算 (52)

9.1.7消防用水量计算 (52)

9.1.8总用水量 (52)

9.2用电系统及用电量的估算 (53)

9.2.1车间配电原则 (53)

9.2.2供电要求和相应措施 (53)

9.2.3用电量的估算 (53)

9.3用汽量的估算 (54)

第10章环境影响分析及废水处理 (55)

10.1环境影响分析 (55)

10.2食品厂内的废水处理 (55)

10.2.1工业废水最高容许排放浓度 (55)

10.2.2废物处理方法 (55)

10.3废气处理 (56)

10.3.1由锅炉排出烟气 (56)

10.3.2热管技术在干燥塔余热回收的利用 (56)

10.4垃圾及炉渣的处理 (56)

10.5噪声的治理 (56)

10.6防止交叉污染卫生标准及操作规程 (57)

10.7虫害防止卫生标准及操作规程 (57)

第11章技术经济分析 (59)

11.1产品生产成本核算 (59)

11.1.1原辅料成本 (59)

11.1.2包装材料成本 (59)

11.1.3水、电、燃料费用 (59)

11.1.4劳动成本 (60)

11.1.5设备折旧费 (60)

11.1.6其他制造费用 (60)

11.1.7管理成本 (61)

11.1.8销售成本 (61)

11.1.9全年总产品生产成本 (61)

11.2全厂总投资 (62)

11.2.1设备投资估算 (62)

11.2.2全厂总投资预算 (62)

11.3产品收入核算 (62)

11.4利润分析 (63)

11.5总投资回收期 (63)

结论 (64)

参考文献 (65)

附录 (66)

致谢 (67)

年产2.5万吨乳粉的乳品厂设计

第1章绪论

1.1 全脂加糖奶粉和婴儿配方粉的定义

全脂加糖乳粉，新鲜牛乳标准化后，经杀菌、浓缩、干燥等工艺而制得的符合一定质量标准的粉末状产品，其蛋白质不低于15.8%，脂肪不低于20.0%，蔗糖不超过20.0%。乳粉能较好的保存鲜乳的特性及营养成分由于生产中除去了乳中几乎全部的水分，微生物不能生长繁殖，因此大大延长了产品的货架期，而且极大减轻了产品的体积和重量，便于运输。

婴儿配方乳粉，是指以牛乳或其它动物乳汁，或其它动植物提炼成份为基本组成，并适当添加营养素，使其总合成份能供给婴儿生长与发育所需要之一种人工食品，也就是俗称的婴儿奶粉。

1.2 我国乳制品消费状况

乳和乳制品正在逐渐成为中国城市居民每天的生活必需品，中国乳品消费市场以超过预期的速度快速增长，已成为市场消费热点。但是，由于受居民收、消费习惯、营养知识、城市化水平等多方面因素的影响，整体消费还不高。2000年，中国城镇居民家庭人均乳品消费为20.01kg，到2004年城镇居民家庭人均乳品消费为25.68kg，年平均增长速度为6.44%。同期，农村居民家庭人均乳品消费为1.06kg,到2004年农村居民家庭人均乳品消费为1.8kg,年平均增长速度为14.15%[1]。

中国奶类的人均消费与世界人均消费95kg的平均水平相比，差距仍然很大。目前，发达国家肉、蛋、奶的比例是0.4:0.06:1乳制品的消费比例最高；而中国的比例是6.7:2.8:1乳制品消费比例为最低[2]。

1.3 我国奶粉进出口贸易现状

1.3.1 奶粉进口贸易现状

2010年我国奶粉进口，尤其是全脂奶粉的进口，表现出强劲的增长态势。海关综合信息网的数据表明，2010年1~6月，我国进口奶粉22.44万吨，同比增长72.9％。其中，进口全脂奶粉17.33万吨，同比增长了71.4％；进口脱脂奶粉5.1万吨，同比增长了52.2％。2010年1~6月，我国进口的奶粉总量占同期我国奶粉总产量的40.7％，与2009年同期相比增长12.3个百分点。进口奶粉对国内市场的影响力愈加显著。如果按1-6月

进口奶粉的月平均增长率计算。预计2010年全年奶粉进口量将有可能突破40万吨。创历史最高水平。

1.3.2 奶粉出口贸易现状

在世界奶粉贸易中，我国一直位于净进口国的地位。随着进口奶粉的迅速加。奶粉的出口则日益萎缩。海关统计数据表明，2010年1~6月，我国奶粉出口量仅为0.04万吨，同比减少了94.1％；奶粉出口贸易额仅为133.4万美元。同比减少了94.2％。可以预见，在2010年下半年，由于受“三聚氰胺奶粉回炉”事件的影响，我国奶粉出口将面临更大的阻力。奶粉贸易逆差将进一步扩大[3]。

1.4 设计依据和内容

1.4.1 设计依据和意义

乳与乳制品是最接近完善的食品，在人类食品中占有特殊的地位，随着生活水平的提高，人们开始注重饮食的营养和保健。乳粉产业的发展贯穿于世界乳品的发展历史之中，在人类食品中占有特殊的地位，乳粉是一种营养价值高、贮藏期长、方便运输的产品，它对人类健康和增强身体素质的重要价值逐渐被国民重视。此外，随着对外开放先进的乳制品加工艺的引进和跨国公司的涌入，我国的乳品市场和加工企业发生巨大的变化。为了满足我国乳业快速发展和积极对应加入WTO带来的乳业发达国家的挑战，有必要对乳品的厂区、车间卫生、技术及乳制品的原料、生产加工工艺、工厂设计等加以重视。

乳品工厂设计是综合性很强的一门科学技术。其内容包括了企业内应该配置的一切单项工程的完整设计，一般包括总平面布置，生产车间，动力车间，厂内外运输，自控仪表，采暖通风，环境保护工程，福利设施，办公楼，技术经济概算等单项工程设计。除了要求设计工作者具有计算、绘图、表达等基本功和专业理论、专业知识外，还应对工厂设计的工作程序、范围、设计方法、步骤、内容、设计的规范标准、设计的经济性等内容熟练掌握和运用[4]。

本设计参考由国家授权的食品安全卫生主管部门先后制定发布的《食品企业通用卫生规范》，《中华人民共和国食品卫生法》，《食品安全管理体系》等。也有《畜产品检查法》，《食品质量保护法》等，为食品安全制订了非常具体的标准以及监管程序。在切实落实食品良好操作规范(GMP)的基础上，引进推广HACCP体系。

由于中国乳品厂依然是朝阳企业，行业发展远没有达到顶峰，还有很大的发展空间。2006年中国的畜牧业总产值已超过1.4万亿元人民币，约占农业总产值的34%，但奶业在农业的总产值中所占的比值不足2%，而发达国家奶业一般占到农业总产值的20%。并且由于经济水平差距城乡居民购买奶粉量相差甚多，随着农民收入水平不断提高，奶粉预期会最先打开农村市场。

乳粉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，乳粉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。乳粉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。

1.4.2 设计内容

本次设计为年产25000吨乳粉的车间设计，包括全脂加糖乳粉和婴儿配方粉的生产工艺流程、工艺条件的确定、设备选型、车间平面布置、工艺计算、公用系统、人员配置、技术经济核算、厂部及车间人员分配；专题部分分为：全脂加糖乳粉和婴儿配方粉的生产工艺流程、生产方法的确定及特点、真空浓缩和喷雾干燥的物料平衡与热量平衡计算以及设备选型。

1.5 设计指导思想

本设计从实际出发，从国内市场的销售来确定产品，使产品在市场上具有较强的竞争力，讲究效益，生产的各个环节中力图以较少人力、物力、财力取得较大的经济效益。本设计具有较好的合理工艺，以提高质量为宗旨。采用合理成熟的工艺流程，基本实现流水作业一条线，流程尽量强调流水作用，避免人流物流交叉污染，在收购原料及加工中，物料、成品都不会出现交错的现象。此外在设备选择时，尽量参考现有工厂已使用，切实可行的设备，而不是盲目求先进。设计着眼于工农关系，巩固了工厂与畜牧户的关系，在平等互利的基础上增加了农民的收入，充分调动畜牧业积极发展。

1.6 设计特点

（1）本设计的生产产品为全脂加糖乳粉和婴儿配方粉，生产车间用地面积小，建厂厂址选择在城市郊区，生产中的水电气排放也比较方便，不会对居民产生影响，还可降低成本，保证成本。

（2）本设计从节约成本出发，充分利用场地来安排各个地区，合理规划生产车间，宿舍，浴池，食堂等地面积，在原材料的选择上，尽量选择性价比高的产品，对于工厂的将来使用也会增加年限。

（3）本设计从保证乳粉质量着手，在收购原料乳时进行仔细化验，确保原料乳的质量，才能保证产出的奶粉具有较大的竞争力。

（4）本设计从负责的角度出发。选择具有较高责任心，吃苦耐劳的员工，对员工进行定期培训与考察，及时纠正员工在生产中产生的消极想法，多了解群众，才能让其为工厂负责，生产出放心产品。

（5）本设计符合各个部门下达的食品卫生法规，遵守国家各项规定，一切以法规、法律为基准进行乳粉的生产。

第2章工艺流程的确定及论证

2.1 产品产量的确定

本乳粉车间的设计规模为25000吨，考虑到原料供应、市场需求等因素，计划生产两种产品，即：全脂加糖乳粉和婴儿配方乳粉，全脂加糖乳粉的年产量为10000吨，婴儿配方乳粉的年产量为15000吨。全脂加糖乳粉采用400g铝塑复合膜袋包装，婴儿配方乳粉采用1000g金属罐包装。

全年工作300天，法定假日照常休息，生产班制为两班制，每班工作12小时，休息、清洗时间共计2小时，即每班有效生产时间为10小时，按规定，每月月底进行设备的维修与保养，以保证正常生产。日产总量为84吨，即：全脂加糖乳粉为34吨/日，其班产量为17吨/日；婴儿配方乳粉为50吨/日，其班产量为25吨/日。具体生产产品方案见表2-1：

表2-1 工厂日生产产品方案

产品种类包装包装规格日产量

全脂加糖乳粉铝塑复合膜袋400g/袋34吨/天

婴儿配方粉金属罐包装1000g/听50吨/天

2.2 全脂加糖乳粉的工艺流程设计及要点说明

2.2.1 全脂加糖乳粉的工艺流程

以下是全脂加糖乳粉的工艺流程图:

图2-1全脂加糖乳粉工艺流程图2.2.2 全脂加糖乳粉的工艺要点说明

2.2.2.1 原料乳的来源及组成

（1）收乳与运输

①牧场冷却与贮奶