纯牛奶的加工工艺标准

2020年12月18日发(作者：申茂之)
目录

1 概论............................ ....................... 1
2 加工工艺流程设计............................... 2
2. 1加工工艺流程示意图 .................... 2
2.2 原料乳的验收 ............................. 3
2.3 过滤 ............................................. 3
2.4 储罐 ............................................. 4
2.5 标准化 ........................................... 4
2.6 均质 ............................................. 5
2.7 杀菌 ............................................. 6
2.8 冷却 ............................................. 7
2.9 管路计算 ..................................... 8
2.10 设备一览表 ............................. 11
2.11 无菌罐装 ................................. 12
2.12 成品包装 ................................... 12
3 总结 ................................................. 12
参考文献....................................... .......... 13




.-
1 概论
鉴于《食品工程原理》课程的社会实践需求以及对食品机械
的能力提高，根据要求我们由八人组 成的小组精心的设计了此次
关于纯牛奶的加工工艺设计。
本设计主要包括概述，加工工艺流程 设计与总结三大部分。
在加工工艺流程设计中包含了11个小项，分别为工艺流程示意
图、原料 乳的验收、过滤标准化、均质、杀菌 、冷却、管路计
算、设备一览表、无菌灌装及成品牛奶，每一个步 骤我们都进
行了大量的资料查阅，每一个环节都进行了精确计算。通过对
设备的计算和设计需求 ，在保证产能大，损耗小，成品质量高
等需求，我们最终确定了所需设备。
从相关计算中过程 中我们明白了每一个环节都十分的重
要，因此每一个设备我们都用合理的型号与方法进行连接。
在整个过程中要明白牛奶的工艺流程，牛奶的加工单元操
作，牛奶的设备选择，与加工过程的相关计算 。学习并巩固相
关食品工程与食品机械的相关知识，将所学理论知识与实践相
结合。



.-
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℃



贮藏罐贮藏
垂直叶片式过滤机
标准化
平衡罐
一级均质

巴氏消毒

二级均质


UHT超高温杀
板式换热

器冷
冷水

贮存罐

无菌灌装
成品包装

.-
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<250ugml。
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
×92mm m=8t t=1h L=1.2m B=0.92m Z=10
q
m
：质量流量 A: 过滤面积

q
m
=8t∕1h=8t∕h
A=2LBZ=1.2×0.92×10=11m
2
因为
q
m
=Auρ 所以 u=
q
m
∕Aρ=8000∕（11×1040）=0.7m∕h
故选择 垂直叶片式过滤机 型号为 EYCCL
12
-N


.-
相关参数
型号 过滤能力（t∕h）
过滤面积(
m）


片数 片间距（mm）
12
m

2
2
EYCCL
12
-N
8
～10
t∕h

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=n

r
h可得
2
9000=3.14
×r
2
h
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F
1
%,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= F
1
（X+Y）
得出加入脂肪乳或稀奶油量：Y=(F- F
1
）∕(F
1
- q)X
2
称量Y
kg
的脂肪乳稀奶油，加入混合罐中用搅拌器搅拌均匀，< br>再打入贮存罐。
2.6 均质
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=60пr
2
Sznε（m
3
∕h）
=60×3.14×0.252×0.25×1×2×0.8
=4.71（m
3
∕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4-10m；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q
m
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*k CP
水
=4186J∕kg*k
则3.77×103×2000×(50-10)=4186qm
水
×(15-4)
需水qm
水
=13100kg
Δt=(Δt
1
-Δt
2
) ∕㏑(Δt
1
∕Δt
2
)=(50-4) ∕㏑(50∕4)=18.21
选择传热系数350w∕(m
2
×k)
Φ=q
m
水
Cp
奶
（
T
进—
T
出
）=kAΔt=350×6 ×(50-4)=96600 w∕k
故选择版式换热器（BR0.1）？

2
.-
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8000k g∕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1 040kg∕m.
流速： U=q
v
∕A=(8000∕1040) ∕3600∕(п∕4) ×
0.075=0.4839m∕s
R
e
=du ρ∕μ=0.075×0.48399×1040∕3∕1000=1.26×10
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R
e
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
4
2
3
.-
管子出口：（突扩）1.0
Σζ=13.5
Σ
hf1
=[λ(L∕d)+ Σζ]U∕2=[0.0299×(20∕0.075)+13.5] ×
0.4839∕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
Σ
hf2
=[λ(l∕d)+ Σζ]U∕2=[0.0299(24∕0.075)+19.5] ×
0.4839∕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
Σ
hf3
=[λ(L∕d)+ Σζ]U∕2=[0.0299(3∕0.075)+3.5] ×
0.4839∕2=0.5498J∕kg
Σ
hf1
+Σ
hf2
+Σ
hf3
=2.514+3.403+0.5498=6.4668 J∕kg
因此 成产过程中 总的压力损失为 6.4668 J∕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，（Σ
hf1
=2.514J∕kg）
2
2
2
2
2
2
.-
已知：Z
1
=0m Z
2
=1.5m
P
1
=101kpa
P
2
=P
1
+ρvgh= 101×103+1040×2×9.8×1.5=131.576kpa
gz
1
+ p
1
∕ρ+u
1
∕2+gh=gz
2
+p
2
∕ρ+ u
2
∕2+Σ
hf1
则压头

H=ΔZ+Δp ∕ρg+Δu∕2g+Σ
hf1
=1.5+30.576∕1.040×
9.8+0. 4839∕2×9.8=4.5m
功率 P
e
=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，（Σ
hf3=
0.5498J∕kg）
Z
1
=0 Z
2
=1
P
1
=101kpa P
2
=P
1
+ρvgh =101×103+1040×2×9.8×
1=121.384kpa
gz
1
+p
1
∕ρ+u
1
∕2+gH=gz
2
+p
2
∕ρ+ u
2
∕2+Σ
hf3
则压头

H= ΔZ+Δp∕ρg+Δu∕2g+Σ
hf3
=1+（20.384∕1.040×
9. 8）+0.48392∕2×9.8=3.01
功率 P
e
=ρvghH=121.384×3.01=365.37kw
2
22
2
22




.-
2.10 设备一览表


序号
1
2
3
4
设备名称
离心泵EYcc L
12
-N
管式巴氏杀菌TG-BS-SN
管式超高温灭菌机TG-UHT
垂直叶片式过滤机
EYCCL
12
-N
5
6
7
8
9
均质机FBF045
贮奶罐
CIP清洗
板式换热器BR0.1
灌装机
5000（L∕h）
5000（t）

4-10（t∕h）
0-250（250ml∕
min）

技术要求
8～10（t∕h）
3（t∕h）
4（t∕h）
8～10（t∕h）
个数
3
1
1
1
2
2
1
1
1

.-


2.11 无菌罐装
罐装主要是为了分送销售和防止外界杂志混入成品中再次
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。
3 总结 < br>本次食品工程设计，让我们从中受益匪浅，学到了很多课本
里没有的东西，做到了初步的将理论知 识与实践相结合。我们将
所学的理论知识运用到了设计中，同时还回顾了我们所学的《食
品机械 与设备》中的部分内容。
设计刚开始由于没有明确分工和目的，导致我们耽误了一些
时间，通 过大量的查阅，逐步明确了设计的大体步骤。 由于是
.-
第一次动手设计，所以起初面对大 量材料，大量设备恶魔无从下
手。例如：设备如何选择，机械如何结合，阻力如何计算等。由
此 ，我们才感觉到理论知识与实践相结合并不简单。5天来，我
们小组8人本着团结，协作的精神，通过大 量的收集资料，讨论。
终于将设计完成。在这期间我们明显地感觉到自己的不足，就是
理论知识 的不完全掌握，当理论和实践相结合时，问题便凸现出
来。
通过此次实验设计我们明白了，在 以后的生活和学习过程中
一定要加强理论知识的全面掌握能力，锻炼实践能力，这对我们
以后走 上工作岗位会有很大好处，同时，通过对生产线的设计，
我们理解到，其中任何一个环节都会影响到工厂 效益
。


参考文献

[1] 武建新.乳品技术装备[M]北京:中国轻工业出版社.
[2] 郭成宇.现代乳品工程技术[M] 北京:化学工业出版社
[3] 许学勤.食品工厂机械与设备[M]北京:中国轻工业出版社
[4] 朱蓓薇.实用食品加工技术[M] 北京:化学工业出版社
[5] 郭本恒.液态奶[M] 北京:化学工业出版社
[6] 谷鸣.乳品工程师使用技术手册[M]北京:中国轻工业出版
社
.-