年产5万吨芦荟饮料工厂设计.docx

食品工厂设计课程设计年产5万吨芦荟饮料工厂设计食品与生物工程系系别：专业（班级）:作者（学号）:指导教师:完成日期：第一章总论41.1 设计依据和范围41.1.1 设计依据41.1.2 设计范围41.2 设计原则51.3 建设规模和产品方案61.3.1 建设规模61.3.2 产品方案61.4 项目进度建议71.5 主要原辅料供应情况71.6 厂址概述81.7 公用工程和辅助工程81.7.1 公用工程81.7.2 辅助工程9第二章总平面布置及运输102.1 总平面布置112.2 工厂运输11第三章劳动定员11第四章车间工艺114.1 工艺流程及相关工艺参数114.2 物料衡算124.3 车间设备选型配套明细表12第五章管道设计125.1 管道设计与选用125.2 管道附件与选用125.3 管道布置13第六章项目经济分析136.1 产品成本与售价136.2 经济效益146.3 投资回收期14第七章结论15谢辞156.4 献16年产5万吨芦荟饮料工厂设计一.总论1.1 设计依据和范围1.1.1 设计依据本设计是根据蚌埠学院食品科学与工程教研室下达的食品工厂设计课程设计任务书进行设计的，设计课题年产5万吨芦荟饮料工厂设计。参考资料：食品机械与设备食品工厂设计与环境保护食品常用数据手册房屋建筑化工原理1.1.2 设计范围(1)、工艺设计的内容大致包括：全厂总体工艺布局；产品方案的确定；主要产品生产工艺流程的确定；物料计算；设备生产能力的计算、选型及设备清单；车间平面布置；劳动力计算及平衡；水、电、汽、冷、风、暖等用量的估算；管道布置、安装及材料清单；施工说明等等。(2)、工厂非工艺设计包括：总平面、土建、采暖通风、给排水、供电及自控、制冷、动力、环保等的设计，重点设备设计、论证和计算。(3)、经济效益分析。(4)、综合利用，三废治理和全厂质量管理。1.1.3 总平面设计的内容(1)、运输设计。(2)、管线设计。(3)、绿化设计及环保设计。(4)、厂区各部分地形标高的设计。全厂面积：265()00?。建筑物面积10040m2o露天堆场面积：500m2o其他建筑面积：3200m2o建筑系数=(10040+500)26500×100%=39.8%土地利用系数=(10040+500+3200)26500×100%=51.8%根据食品工厂经验数据。建筑系数为：25%40%。土地利用系数为：45%65%。因此本设计基本符合食品工厂设计要求。全厂总平面设计图见附图Io1.2 设计原则总平面设计是工厂设计的重要组成部分，它是将全厂不同使用功能的建筑物，构筑物按整个生产工艺流程,结合用地形条件进行合理的布置,使建筑群组成一个有机整体,这样既便于组织生产,又便于企业管理，本工厂平面布置设计原则有：(1)、总平面设计应设计计划任务书和城市规划要求，对建筑布局、方位、道路、绿化、环保等进行综合设计。布置必须紧凑合理，做到节约用地，分期建设的工程，应一次布置，分期建设，还应考虑工厂扩建的可能，合理预留发展空地。(2)、对建筑物、构筑物的布置必须符合生产工艺要求。(3)、动力设施应接近负荷中心。(4)、厂区建筑物间距应按有关规划设计。从防火、卫生、防震、防尘、噪音、日照、通风等方面考虑，在符合有关规范的前提下，使建筑物间的距离最小。(5)、卫生方面的要求、生产车间要注意朝向，保证通风良好。、生产车间与城市公路有一定的防护区，一般3050米。、厕所应与主车间、仓库保持一定的距离，并采用水冲式厕所，以保持厕所的清洁卫生。、对卫生有不良影响的车间应远离其它车间。、生产区和生活区尽量分开。1.3建设规模和产品方案131建设规模全厂面积：265()00?。建筑物面积10040m2o露天堆场面积：500m2o其他建筑面积：3200m2o1.3.2产品方案(1)产品方案分析在安排产品方案时，应尽可能做到满足主要产品产量的要求，满足原料综合利用的要求,满足淡旺季节平衡生产的要求，满足市场供应以及提高经济效益的要求。努力做到产品产量与原料供应量平衡，生产季节与劳动力需求相平衡，生产班次平衡，设备生产能力平衡，水、电、汽负荷要平衡。在编排产品方案时，应根据计划任务书的要求及原料供应情况，并结合各生产车间的实际利用率，计划好安排多少车间生产才能保证方案的顺利实施。(2)班产量确定每年按照250天工作日计算，芦荟为非季节性植物，故不考虑淡旺季。每天以两班制，每八小时为一班。班产量=年产量/(年工作日*每天班次)=50000÷(250×2)=100吨/班，由此可得，平均每小时产量为100÷8=12.50吨/h。表1产量计算项目全年产量/吨每班产量/吨每小时产量/吨每班员工/人芦荟饮料5000010012.50100(3)芦荟饮料产品配方芦荟汁牛奶白砂糖柠檬酸CMC(4)操作要点(1)芦荟汁的制备。选择新鲜优质的原料，按图1的工艺制备待调配芦荟汁。芦荟榨汁前需预处理，先用1.0%的盐酸溶液在40°C下处理30min,然后用清水漂洗，再用1%的NaOH溶液在50C下处理15min,再用清水漂洗。打浆之前，先将果肉在90C的水中预煮200s,钝化酶的活性以护色。然后离心分离，4000r/min处理IOmin,得到芦荟汁。(2)调配。芦荟汁和鲜牛奶按一定比例进行复配后用白砂糖、柠檬酸进行饮料口感的调配。然后加入适量稳定剂CMC.(3)均质。将配制好的饮料用高压均质机进行均质。均质温度为70,压力为10T2MPa,进行二次均质，以使饮料组织状态均匀稳定，口感细腻柔和。(4)杀菌。采用超高温瞬时杀菌法(UHT),杀菌条件温度为125°C,时间为IOs(5)灌装。杀菌后待饮料温度降至85-90C左右时进行灌装。1.4项目进度建议通过一些项目进度管理使全体员工积极投入到生产中，遇到问题尽快找到相关人员解决或者向上一级反映问题以求反馈，不得以任何非主观因素拖累进度。实施项目前项目经理需要根据任务情况做好相关的任务计划安排，以书面呈交项目协调委员会，将每周的计划以书面形式下达各组，确认计划安排得当后要求组长将工作安排落实到个人，每周需将工作进度进行汇报，及时对员工的工作能力以及工作态度进行评估，以及做出经验总结，以求提高工作效率。1.5 主要原辅料供应情况1.5.1原辅料选用标准网原料相关收够指标：芦荟应在收获后一个月内加工；芦荟不可受冻；Ikg芦荟的坏损量不超过3%；进入工厂的未净化的芦荟不能含有超过5%泥沙和其它杂质。1.5.2产品质量标准(1)、产品感官指标、无风斑、虫斑、虫眼。、根茎类菜应无皮、无黑心、黄心。、无内、外杂质，内杂质为芦荟本身不符合标准的残留物，外杂质为纤维、杂草、塑料丝或片、铁丝、铁钉等恶性残留物。、碎条、断损等不良品率不超过合同规定。、具有本品种应有的滋味及气味，无异味。1.6 厂址概述厂址选择按照饮料工厂厂址选择的要求，本设计厂的厂址选择考虑以下几个方面：(1)、作为农产品深加工项目的芦荟饮料工厂，其厂址的选择首先要考虑的是该地区的种植水平较高，可以就近采购原料。(2)、其次要考虑到芦荟饮料主要面向出口，建厂地区的交通运输必须便利，最好在全国的交通枢纽或者港口附近，减少运输费用。(3)、之后厂址应设在规划区或者开发区内，以适应当地远近期规划的统一布局，尽量不占用或少占良田，做到节约用地。(4)、全厂区的整体标准高度应高于当地的历史最高洪水位，厂区的自然排水坡度最好大于或在0.0040.008之间。(5)、所选厂址的地质条件要符合建厂需要，避免将工厂设在土质松软地区或土崩断裂层上。(6)、所选厂址附近的卫生环境应符合要求，附近应没有有害气体，放射性源，粉尘和其他扩散性的污染源。(7)、所选厂址面积的大小，应在满足生产要求的基础上，留有适当的空余场地，以考虑工厂进一步发展之用。(8)、所选厂址应满足生产需求的供电条件，附近需要充足的水源，而且水质应较好。(9)、厂区周围不得有粉尘、烟雾、灰沙、有害气体、放射性物质及其他扩散性污染源，不得有潜在的昆虫孳生地，与污染源的距离以不影响该厂的卫生状况为准。(10)生产区建筑物与外缘公路或道路之间应有不少于15米的防护带。1.7公用工程和辅助工程1.7.1公用工程1.7.1.1门卫室监督登记人员及车辆。本设计有两个门卫室，其中一个占地面积为70而，正门面积20m2,另一个占地面积为4011f,偏门IonI,1.7.1.2办公楼办公楼应分布在靠近人流出入口处,其面积与管理人员数及机构的设置情况有关，行政及技术管理机构可按厂规模,根据需要设置.F=GK1AK2+B式中F办公楼建筑面积,行；G全厂职工总人数,人；Kl全厂办公人数比,一般取为8%-12%K2建筑系数，65-69%;A每个小公人员使用面积，5-7m2/人；B辅助用房面积,根据需要决定所以，G=200,Kl取10%,A取611f人，K2取65%。故F'=200×12%×765%=258m2考虑到办公楼楼梯、厕所、楼道、设置会议室等设施及以后扩展，B可取500m2,所以F=758m2,设计办公楼为2层，面积为800m2。1.7.1.3食堂食堂在厂区的位置，应该靠近工人出口处或人流集中处。它的服务距离不超过600m为宜。木设计食堂面积为50OnI:1.7.1.4职工宿舍本设计职工宿舍为2层楼房，占地2000m21.7.1.5浴室本设计浴室面积为260m2。1.7.1.6锅炉房从工厂卫生的角度考虑，锅炉房应建在对生产车间影响最小的位置，即厂区西北角，其满足以下要求：在长春地区全年主导风向的下风向；靠近用汽负荷中心；有足够的煤和灰渣堆场;本设计锅炉房面积为300m29.7绿化带为了有效地调节空气，降低粉尘和噪声，改善生产和生活环境，根据生产车间和生活设施的布局，有计划地安排绿化带种植花草。1.7.2辅助工程。1.7.2.1更衣室为适应卫生要求，更衣室宜分散，附设在各生产车间或部门内靠近人员进出入口处。更衣室应设个人使用的三层衣柜，衣柜尺寸500X400X18Onlnb以存放衣物、鞋帽等。1.7.2.2卫生间卫生间设置在距生产车间50m,其出入口不能正对着生产车间门，应避开通道，其排污管道与生产车间排水管道分设。该卫生间应便于清扫、保洁，还应设置防蚊防蝇设施。1.7.2.3洗手消毒间洗手设施应设置在车问进口处，设有足够数量的洗手、清洁消毒、烘干手的设备，且洗手水龙头为非手动开关。Q1.7.2.4风淋室生产车间的入口处必须设置风淋室，只有通过风淋室才可以进入生产车间。91.7.2.5包装材料库包装材料需要单独设置房间，可防止包装材料与其他产品混合，且要与真空包装室相连,呈直线布置，这样既可以使运输线路布置合理，又可以方便包装材料得到及时使用。91.7.2.6化验室化验室应有足够的空间，以安置试验台、仪器设备等，化验室大小应根据生产品种、规模等设置，但必须有下列功能区域:微生物检验室(检验菌落总数、大肠菌群、霉菌)、理化检验室(水分、蛋白质、淀粉、酸价、过氧化值、重金属及水质等理化检验)。Q1.7.2.7机电车间机修车间是重要的生产辅助车间，它担负着全厂设备的维修、保养，有关模具的制造,部分设备零件的加工制造及简单非标准设备的制造、通用设备易损件的加工任务等。机修车间一般由钳工、机工、锻工、板焊、热处理、管工、木工等工段或工组构成。机修车间在厂区的位置应与生产车间保持适当的距离，使它们既不互相影响而又互相联系方便。电维修担负着全厂生产与生活用电设备和电路的维护、检修、保养等工作，应设在用电设备较集中的生产区内，以便对电路设备和电路及时维修。车间的配电室要接近负荷中心。二.总平面布置及运输总平面布置平面设计是食品工厂设计的重要组成部分，是根据整个食品生产流程结合场地环境进行的平面布置，使建筑群成为有机整体，这样有利于组织的一系列生产运输，也方便加强企业管理。2.1平面布置基本原则(1)、生产设备要按工艺流程的顺序配置，在保证生产要求、安全及环境卫生的前提下，尽量节省厂房面积与空间。(2)、全建筑物采取南北朝向，利于通风、采光。(3)、配电房、锅炉靠近生产车间，减少能源消耗，锅炉房处于生产车间上风向位置。（4）、全局考虑全厂布置，填平补齐，力求合理、经济。根据以上原则，对芦荟饮料工厂车间进行如下设计。食品工厂车间厂房采用轻钢结构，轻钢建筑材料重量轻、建设周期短，相对建筑成本比较低，同时，轻钢结构厂房相对跨度大，对设备在厂房中的布置影响小，框架结构对于不同功能分隔和以后的变更都非常的方便。车间平面布置图见附图。2.2工厂运输食品工厂设计的运输方式，决定了运输设备的选型，而运输设备的选型，又直接关系到全厂总平面布置、建筑物的结构形式、工艺布置、劳动生产率、生产机械化与自动化。根据所生产的物料特性及其综合因素考虑，该生产的运输方式选用水平运输，选用带式输送机保持距离且避免交叉。.劳动定员总经理：正经理一人，副经理一人生产线组长：8人包装检验：60人其余员工：200人四.车间工艺4.1 工艺流程及相关参数4. 1.1工艺流程挑选原料一清洗一消毒（5-IOmin）一预处理一热烫（90,200s）一切丁一硬化处理（V38°C）一调配一离心过滤一均质杀菌（1012Mpa）一灌装（85°C95C）一洗罐5. 2.2相关参数感官指标：色泽、香气、滋味、杂质理化指标：铅、总碑、铜、蛋白质氧化物（仅限于以杏仁等为原料的饮料）胭酶实验（仅限于以大豆为原料的饮料）微生物指标：菌落总数100cfu/m1.大肠菌群3MPN/100m1.霉菌酵母W20cfu/m1.致病菌（沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌）不得检出。4.2 物料衡算根据工厂设计规模，产品方案，通过物料衡算可确定整个工艺生产流程中所有物料的需求量以及消耗的水电气等能源的消耗量，以此算出全年的主要物料，包装材料的采购运输和仓储容量。同时通过物料衡算，计算数值经济合理地选择生产设备，进行工艺布置和劳动安排，也是经济分析必不可少的数据。根据饮料配方：芦荟汁40%,牛奶10%,柠檬酸0.5%,稳定剂0.5%,白砂糖9%,余量：水饮料日产量为200吨，因此原料使用量如下：芦荟汁：80吨牛奶：20吨柠檬酸：1吨稳定剂；1吨白砂糖：18吨4.3 车间设备选型及配套明细表高压均质机，调配系统，打码机，榨汁机、压滤机、离心机、真空脱气机、灌装机、封盖机、杀菌机，CIP型分体式就地清洗机。五.管道设计5.1 管道设计与选用高压均质机：工作参数:5t/h-10Mpa调配系统：高速搅拌配料罐，采用优质不锈钢制造，360°清洗头，聚胺脂发泡工艺保温，有开启式和封闭式等多种结构。采用国外技术生产的高剪切搅拌头，工作时高速剪切物料，同时产生极强的湍流，能将稳定剂如CMC、明胶、卡拉胶等冷水（25）化成均匀的胶体。榨汁机：用于芦荟的汁的榨取离心机：用于汁液和残渣的分离5.2 管道附件与选用5.3 管路布置杀菌机:采用巴氏杀菌。本设备具有热回收高，节能降耗，结构紧凑，操作简单，维护方便等特点。控制方式:半自动控制、全自动控制（P1.C控制，触摸屏显示）设备主要配置:物料泵、平衡桶、热水系统、温度控制及记录仪、电器控制系统等。生产能力:0.520th杀菌温度:8595保温时间：1530s。适用于鲜奶、果汁饮料、酒类等热敏感性液体的加热、杀菌、保温和冷却等工艺要求。控制方式:全自动控制（P1.C控制，触摸屏显示）。混合装置：用于芦荟处理液和牛奶的均匀混合设备主要配置:物料泵、平衡桶、热水系统、温度控制及记录仪、电器控制系统等。CIP型分体式就地清洗机:ClP型分体式就地清洗机-是食品、医药企业自动化清洗管道、容器等设备的专用设备。本设备在引进消化国外先进技术基础上研制而成的。六.项目经济分析6.1产品成本与售价投资构成分析：（1）流动资金估算工程项目估算值（万元）占比备注建筑工程170071.42%土建工程设备购置30012.61%安装工程702.94%其他构成1205.04%绿化器具及生产家具903.78%其他费用1004.20%包括备品备件折旧费合计2380100%（2）固定资产估算项目需存地40亩地，土地受让费每亩8万元记取（包含土地开垦费）。共计320万元。项目需要流动资金200万，总投资为2900万元（3）成本估算燃料动力估算序号名称数量单价（元/吨）合价（万元）1水253400吨0.615.22电30000吨1.23.6合计18.8年折旧额=2900*(1-0.1+0.4)20=136.3万元年折旧率=136.32900=4.7%（4）原料燃料消耗费用全年生产5万吨饮料，原辅料，包装材料均以现行市场价计算芦荟：80*40*1000*250=80000万元牛奶：80*16*1000*250=800万元柠檬酸：1*2*1000*250=50万元稳定剂：1*15*1000*250=375万元白砂糖：18*5*1000*250=225万元原料总消耗:84450万元燃料动力总消耗：18.8万元职工工资费用：项目所需定员270人，人均工资及福利费按每人1万元计算，全年270万元，管理费维修费次品损失费等，根据企业先运转情况，其他费用按以上费用的5%记取，即（84450+18.8+270）*5%=4236.94万元共计：4236.94+18.8+270+84450=85878.24万元(4)售价年产5万吨每吨成本11175.648元500g包装产品成本约5.6元定价15元销售总额为150000万元纯利润为94000万元6.2 经济效益纯利润：94000万元资产利润率：10.95%投资回收期：固定资产总投资年纯利润=0.916.3 投资回收期6.6 综合评价经过经济分析，认为该项目属于竞争性较强的项目，可以获得可观的经济效益。该建设项目位于位于华北平原南端京沪铁路和淮南铁路的交汇点，是安徽最大的高铁枢纽，京沪高铁、合福高铁(合蚌高铁段)在此交汇，淮河穿城而过，临近凤阳、南京。优越的地理位置和交通，较低的劳动力价格，该项目的建成，加长了食品链、带动了农业产业化，起着农副产品深加工的龙头作用，可以增加当地的财政和税收收入，为安徽省返乡的农民工增加就业机会，并可以改善当地人民群众的生活水平。七结论本设计通过对安徽省年产5万吨芦荟饮料工厂的设计与工艺论证，确定了最经济、实用、合理的设计方案，本设计主要有以下特点：1、在生产工艺和设备的选型上符合食品卫生安全要求，工艺设计先进、布局合理、生产自动化程度高。2、考虑到节能环保和卫生的要求，针对具体的生产环节进行了仔细分析和设计，采用CIP系统有效保证了设备及管道的卫生。3、根据项目的经济分析及投资分析,本项目投资回报期为0.9年，投资回收期短，经济评价结果显示，该项目经济效益良好，每年可实现利润90000万元。4、本项目的经营安全率达92.7%,具有较好的抗风险能力。由此可以看出本设计经济上合理、技术上先进、工艺上成熟、生产上可行、设计上规范，具有较强的实际操作能力和代表性，能够对芦荟饮料新工厂的建设起到较好的指导作用。谢本设计是在导师伍亚华的精心指导下完成的。在设计的查阅文献资料、撰写等方面都得到了恩师的悉心指导和关怀。在此对许老师的培育致以最真诚的谢意！在设计的撰写过程中，得到了其他老师和同学的支持和帮助，在此表示深深的谢意。感谢学校为我们提供环境良好、气氛和谐的学习场所和锻炼的舞台。参考文献芦荟牛奶复合保健饮料配方的研发1 .林文权、倪云颖等编，果汁饮料制造，中国轻工业出版社，1996年2 .杨桂馥、罗愉编，现代饮料生产技术，天津科学技术出版社，1997年3 .邓舜扬等编，新型饮料生产工艺与配方，中国轻工业出版社，2000年4 .朱禧薇饮料生产工艺与设备选用手册化学工业出版社北京20035 .夏晓明、彭振山饮料化学工业出版社北京20017 .张木全、云智勉化工原理华工出版社广州20038 .赵晋府食品工艺学中国轻工业出版社北京20049 .王如福食品工厂设计中国轻工业出版社北京200410、杨桂馥软饮料工业手册中国轻工业出版社北京2002.3