食品科学与工程毕业论文.doc

黑龙江东方学院 本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 日处理 80 吨矿泉水厂设计 专 业 食品科学与工程 班 级 2006- B 学 部 食品与环境工程 答辩日期 2010 年 5 月 23 日 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） i 日处理 80 吨矿泉水厂设计 摘 要 本设计是日处理 80 吨矿泉水厂的工艺设计。产品方案设定为天然矿泉水水源的选 取，设计工艺，进行车间平面设计，对水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、利润和回收期等进行估算。 本设计投资 143.1 万元，年利润 68.81 万元，回收期大约为二年零一个月。综合考 虑了生产工艺和技术经济等因素，对不同阶段的生产设备进行选型，原材料库、化验 室和研发室等辅助设施，对矿泉水产品生产进行全程监控，确保矿泉水产品安全性和 质量稳定性。 关键词：技术经济分析；物料衡算；工艺设计 目 录 摘 要 i 第 1 章 绪论1 1.1 矿泉水工业概貌.1 1.1.1 我国矿泉水产业发展现状.1 1.1.2 国外矿泉水产业发展现状.2 1.2 矿泉水的概念及分类.2 1.2.1 矿泉水的概念.2 1.2.2 矿泉水的分类.2 1.3 设计依据和意义.3 1.3.1 设计依据.3 1.3.2 设计意义.4 1.4 设计指导思想及特点.5 1.4.1 设计指导思想.5 1.4.2 设计特点.5 1.5 设计的内容6 第 2 章 工艺流程确定及论证7 2.1 产品及产量的确定 7 2.2 矿泉水的生产工艺流程7 2.3 工艺论证.8 2.3.1 原料水的要求及检验.8 2.3.1.1 原料水的要求8 2.3.1.2 原料水的检测 9 2.3.2 矿泉水的引水工艺.10 2.3.3 矿泉水的曝气工艺.10 2.3.4 矿泉水的过滤和消毒工艺.11 2.3.4.1 矿泉水的过滤和消毒.11 2.3.4.2 终端过滤.12 2.3.5 矿泉水灌装、洗瓶工艺.12 2.3.6 包装和贮藏.13 2.3.7 矿泉水生产时注意事项.13 第 3 章 厂区平面设计15 3.1 厂址的选择15 3.1.1 自然条件资源.15 3.1.2 水源、能源.15 3.1.3 政治经济与交通情况.16 3.1.4 劳动力与动力.16 3.1.5 小结.16 3.2 占地面积的估算16 3.3 总平面设计的基本原则17 3.4 车间的布置18 第 4 章 物料衡算19 4.1 矿泉水产品成分的要求19 4.1.1 矿泉水的特征.19 4.1.2 矿泉水标准.19 4.1.3 欧洲矿泉水标准.20 4.1.4 矿泉水的正确评价.21 4.1.5 矿泉水开采的水量评价.22 4.2 车间物料平衡计算 22 第 5 章 主要设备选型24 5.1 选择设备的原则24 5.2 重点消毒设备.24 5.3 设备选型列表.25 第 6 章 公共系统与辅助部门27 6.1 辅助车间设施.27 6.1.1 贮水设施.27 6.1.2 原辅材料库.27 6.1.3 化验室.28 6.1.4 机修车间.29 6.2 给排水系统29 6.3 供电系统.29 6.3.1 供电要求和相应措施.29 6.3.2 车间配电原则.29 第 7 章 劳动组织31 7.1 劳动定员的依据31 7.2 生产车间人员配置.31 7.3 辅助生产及管理人员配置.31 第 8 章 环境影响分析及“三废”处理32 8.1 环境影响分析32 8.2 废水处理32 8.2.1 工业废水最高容许排放浓度.32 8.2.2 处理方法.32 8.3 废气处理33 8.3.1 由锅炉排出烟气.33 8.3.2 热管技术在干燥塔余热回收的利用.33 8.4 垃圾及炉渣的处理.33 第 9 章 技术经济分析.35 9.1 建厂总投资计算.35 9.1.1 投资比例.35 9.1.2 各项投资费用概率.35 9.2 产品成本利润计算.36 9.2.1 产品出厂价.36 9.2.2 产品成本利润.36 9.3 回收期估算.37 结 论38 参考文献.39 附 录41 致 谢42 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 1 日产 80 吨矿泉水厂设计 第 1 章 绪论 1.1 矿泉水工业概貌 随着生活质量的提高，花钱买健康的观念也逐渐深入人心。人们对引水的要求也 越来越高。可以预言矿泉水的潜在销售市场是十分广阔的。 1 1.1.1 我国矿泉水产业发展现状 我国矿泉水开发利用历史悠久。全国现有矿泉水开发企业 1100 多家，年产量约 400 万 t。 2 天然矿泉水是大自然赋予人类的宝贵资源，饮用天然矿泉水已经成为世界饮料行 业主要产品之一，并占据着重要的地位。在一些国家，矿泉水已经成为人们生活中不 可缺少的一部分。 我国开发利用饮用天然矿泉水最早始于 20 世纪初。1977 年以前，我国唯一的瓶 装矿泉水是青岛崂山牌天然矿泉水。20 世纪 80 十年代中期，特别从 1987 年，我国 3 国家矿泉水标准的颁布实施以来，我国瓶装矿泉水的开发和生产得到了迅速发展。 1987 年，杭州娃哈哈集团有限公司创建，现发展成为中国最大的食品饮料生产企业， 全球第五大饮料生产企业，在全国 27 个省市建有 80 余家合资控股、参股公司。 4 1996 年，农夫山泉股份有限公司成立，相继在千岛湖、吉林长白山建成三座现代化的 饮用水生产基地，投资总额 10 亿元，成为国内规模最大的专业饮用水公司 5 。近年来， 继娃哈哈、乐百氏、农夫山泉等大型引水企业在全国投巨资建设大型矿泉水生产基地 规模化开发矿泉水后，深圳景田公司、台湾统一集团、深圳俊益集团等也相继在全国 各地选择水源地拟建矿泉水厂。国外矿泉水企业也纷纷进入中国挤占中国市场，继法 国达能控股娃哈哈、乐百氏、正广和企业后，雀巢公司也在天津建厂并控股了深圳俊 益集团。新一轮企业整合和名牌产品扩张的形势已经形成。据专家分析，我国矿泉 6 水行业也将走企业联合、兼幷和规模化生产之路，参与市场竞争企业将通过优胜劣汰 而逐渐减少，幷向生产规模集约化的大企业集团集中，一批规模大、工艺先进、技术 力量雄厚、质量保证体系健全的名牌矿泉水企业将主宰中国饮料市场。 7 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 2 1.1.2 国外矿泉水产业发展现状 国外开发利用矿泉水较早的是欧洲，兴起于 19 世纪，20 世纪中后期发展迅速。 目前欧洲矿泉水产业已进入成长期，年平均增长率超过 10%，远远超过欧洲各国同期 的工业发展速度，且曾势依然不减。 目前亚洲矿泉水产销与欧洲相比较低。人均消费量以泰国最高，为 70L，其次为 韩国、新加坡、印尼和日本。人均消费量超过 10L，而中东地区的印度和巴基斯坦仅 1L 左右，这与这些国家目前的经济实力和人们的消费水平是及不相适应的。因此，亚 洲矿泉水市场发展空间巨大。 8 从矿泉水生产规模上看，世界矿泉水的生产越来越向几个大的集团集中，总部设 在瑞士的雀巢集团，2000 年矿泉水产量 640 万 t，占欧洲的 60%，占世界的 15%，世 界排行第一；总部设在法国的达能集团，2000 年矿泉水产量 460 万 t，占世界的 10.8%， 世界排行第二；之后依次为百事可乐、可可口乐等大公司。可以预见，在日趋激烈的 国际市场竞争中，实力雄厚的大集团利用其资金、人才、技术、管理等方面的竞争优 势，利用良好的商业信誉，打造知名矿泉水品牌，抢占市场，实现生产规模的集约化， 是未来矿泉水产业发展的趋势。 9 1.2 矿泉水的概念及分类 1.2.1 矿泉水的概念 从地下深处自然涌出的或经人工揭露的、未受污染的地下矿水；含有一定量的矿 物盐、微量元素或二氧化碳气体；在通常情况下，其化学成分、流量、水温等动态在 天然波动范围内相对稳定。 10 1.2.2 矿泉水的分类 11 （1）以用途进行分类 工业矿水 具有高矿化度（50g/L）或高温度(43)的矿水。工业上用于提取其元素或化C 合物或利用其温度。如卤水、典水和地热水等。 农用矿水 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 3 具有较多硝态氮，可作为天然液体肥料。如肥水、高含量氮水、硝酸铵水溶液等。 或利用热矿水进行热带养殖或特种水质养殖。 医疗矿水 医疗矿水指由于总矿化度、离子成分、水中气体存在有医疗学上活泼的微量组分， 含有一定量的矿物质，或含有某种气体，或具有较高温度，或兼而有之，利用其物理 性能和具有一定生物化学作用的化学成分，能对人体产生良好的生物化学作用和生理 作用的地下水。 天然矿泉水 引用矿水指不以医疗疾病为目的的，好友对人体有益的化学成分，含有一定量的 矿物质和体现特征化的微量元素或其他组分，符合饮用水标准的一种安全、卫生的水。 饮用矿泉水与医疗矿水的区别在于前者是引用后有益无害的健康水。作为饮料，就不 经医嘱，对质量要求严格，尤其细菌学指标和有害化学成分应符合世界卫生组织饮用 水的 国际标准和我国饮用水卫生标准。而医疗矿水须遵守一定的原则，引用和后期医 疗作用。引用矿泉水又可细分为以下几类： （1）直接用饮用矿泉水：直接装瓶用于清凉饮料、佐餐饮聊。 （2）调料用饮用矿泉水：作饮料调料用。 （3）母液用饮用矿泉水：以天然矿泉水为母水，添加调料或加气，或去除某种元 素。 （4）人工合成饮用矿泉水：以蒸馏水、河水、自来水、天然泉水为母水，加入人 们需要的矿物质或气体。这些仿制和模拟均属专利。 终上所看随着人们生活水平的日益提高，消费者已从过去的“温饱型”转向“健康型” ，他们不再满足喝开水、汽水解渴的传统生活方式，而转向了无任何添加剂、色素、 富含对人体健康有意的各种微量元素的天然矿泉水。因此天然矿泉水的发展市场非常 广阔，所以选择天然矿泉水厂进行设计。 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 4 1.3 设计依据和意义 1.3.1 设计依据 本设计参考了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 、 引用天然矿泉水检验方法 、 食品质 量保护法和食品标签通用标准等，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。在 12 设计同时，搜集了大量的有关矿泉水厂设计的相关内容和要点，对矿泉水厂工艺流程 有了进一步认识和了解。 13 矿泉水产品是开发利用地下深部循环未受污染的水，是按照国家标准生产的产品。 生产均经严格的申报程序，提交按规定内容的水源评价报告，包括一个水文年以上水 温、水量、水位的动态资料，丰、平、枯长期的水质检验报告， 污染指标和微生物指 标必须是卫生防疫系统的报告。按后报省级技术评审组审查，如产品在全国销售，则 需报国家技术评审组审查，最后由行政主管部门核发准证书，方可作为开发的依据。 建立矿泉水厂，还必须按照食品卫生法第十九条规定办理，即：“食品生产经营企 业的新建、扩建、改建工程的选址和设计应当符合卫生要求，其设计审查和工程验收 必须有卫生行政部门参加。 ” 14 1.3.2 设计意义 这个项目建设符合国家产业政策与行业发展规划，而且是调整农业产业结构和增 加就业机会的重要途径。近年来，我国水类的生产、加工和消费得到了很快的发展， 水产业的发展尤其是天然矿泉水产业的发展己经成为国家重点扶持的产业。 黄山市矿泉水资源十分丰富，相信该省的矿泉水产品在不久的将来一定会占领国 内甚至国际市场。 黄山市景观资源丰富，黄山风景区、皖南古村落（西递、宏村）已被列为世界遗 产，是世界著名的旅游胜地。黄山市拥有优越的生态环境和品质出众的矿泉水资源， 具备了发展矿泉水产业的基础条件。 优越的生态环境、丰富的水资源、优良的水质，为矿泉水产业的建设和发展奠定 了良好的基础。黄山书矿泉水资源的开发起步较晚，较大规模的开发始于 1992 年。近 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 5 年来随着经济的发展和人们观念的转变，矿泉水资源的开发得到了快速的发展，开发 规模逐渐扩大。1998 年全省矿泉水开发企业近 55 家，矿泉水产量 60 万 t；2001 年 15 矿泉水开发企业增至 75 家，年产量达到 89 万 t，现在矿泉水企业达到百余家，矿泉水 年产量超过 120 万 t，促进了地方经济的发展。随着企业规模的不断扩大，矿泉水产品 市场占有率也逐步提高，黄山市的天然矿泉水现已远销省外，并逐步进入韩国、日本 等国外市场。 在欧美，在东南亚，人们的饮用水都是矿泉水水。水对于人体来说最主要的功能 是调节人体新陈代谢，维持机体平衡，做为输送养分，排泄毒素，废物的载体（溶剂） ，所以，人们对水的需求越来越大。矿泉水的生产前景非常好，同时黄山市的位置也 是极佳的选择。综合上述的要求，该矿泉水厂初步拟定设计在黄山市休宁县六股尖， 因为这里人口数量比较密集（生产人员不是问题） ，交通运输便捷，而且近几年经济发 展迅速，旅游业发展势头强劲，生活水平也在迅速的提高。 1.4 设计指导思想及特点 1.4.1 设计指导思想 矿泉水生产是资源型产业，构成了地方生态环保型效益的一部分。合理开发利用 与保护好矿泉水资源是实施生态经济发展战略的重要组成部分。矿泉水资源的开发利 用必须促进地区经济的发展，矿泉水行业的发展为社会提供了就业机会；而矿泉水开 发程度又与本地区国民经济整体发展水平密不可分，它们之间是互动的。 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，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。 1.4.2 设计特点 （1） 本设计的厂址在城市近郊，在劳动力、动力、水的供应，排水工程及生活设施 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 6 等方面能利用城市原有的设施，减少投资。此外，有接近原料基地，可降低成本，保 证原料品质。 （2） 本设计从节约用地出发，充分利用厂房设备来安排产品，对于那些类型不相同， 生产设备，生产条件十分相似，甚至是用同一厂房，设备来生产不同产品，这对于厂 房用地，设备投资都很有利。 （3） 本设计从保证产品质量着手，同时对产品和环境做严格的要求。 （4） 本设计具有充分的独创性。选用深井潜水泵，中空纤维超滤器，精密过滤器， 臭氧旋流混合塔，这些设备在引水、过滤、杀菌、等方面都独具特点。而且具有功率 大、利用率高、能耗少等特点。除此之外设备此还有结构紧凑、清洗水用量少、放便 等特点。 （5） 本设计符合食品卫生下达的食品卫生法规，遵守关条款的规定。 16 1.5 设计的内容 （1） 矿泉水厂设计的初步认识。 （2） 产品方案的确定及工艺论证：根据生产的产品方案选择适当的工艺流程。 （3） 厂址的选择。 （4） 物料衡算：根据任务要求计算相应物料的消耗，对设备提出的特定要求和操作 工艺上的技术要求。 （5） 热量核算：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 和各工序劳动力的安排等。 （6） 主要设备的生产能力计算，要求和选型：根据日处理量和工艺要求计算各种设 备的相关参数，选出相应的设备，给出设备汇总表。 （7） 辅助车间及劳动力核算：按照相关规定和生产需要对全车间的劳动力进行定员。 （8） 环境影响分析及“三废”的处理。 （9）技术经济分析，成本核算。 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 1 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 7 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 7 第 2 章 工艺流程确定及论证 2.1 产品及产量的确定 此次设计生产的产品是天然矿泉水，产量定为日产 80 吨，每小时生产矿泉水为 3.5 吨，二十四小时不间断生产，每小时需原料水 3.5 吨，每天分两班生产。每天采水 两次，每次采水四十吨（每次适量加一点） ，产品包装规格为：桶装矿泉水规格为每桶 3.5 吨。 天然矿泉水以含有一定量的有益于人体健康的矿物质、微量元素或游离二氧化碳 气体而区别于普通的矿泉水。由于这种水没有受到外来人为的污染，不含热量，是人 类理想的保健饮料。 产品及产量如表 2-1： 表 2-1 产品及产量的确定 产品类型天然矿泉水 产品规格3.5L/桶 原料水量/吨80 注：也可根据需要做适当的调整。 2.2 矿泉水的生产工艺流程 天然矿泉水有不含碳酸气和含碳酸气两种，其水处理方法也不同。我们生产的是 不含碳酸气的天然矿泉水。 其工艺流程如下图所示： 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 8 原水沉淀 储罐 5um 微滤 0.2um 微滤臭氧混合塔 1um 微滤 10um 砂滤过滤 曝气装置 封盖 灌装 0.2um 微滤 贴标、封箱 图 2-1 矿泉水生产工艺流程图 2.3 工艺论证 2.3.1 原料水的要求及检验 2.3.1.1 原料水的要求 矿泉水的水源和水质是矿泉水厂的经济命脉，因此，对矿泉水水源的卫生防护和 水质都应十分重视。 因此要保证原料水经过整个生产过程，到最后制成商品交到消费者手里的矿泉水 应不含病菌、没有有害的物质，是天然的、纯净、安全、卫生、有利健康的。因此， 就要进行严格检验，必须符合下列要求： 17 (1) 矿泉水生产最容易出现且最难控制的问题是微生物污染。因此，对细菌数、 大肠杆菌数、致病菌数要严格控制为零。 (2) 水源要要严格保护，不得污染。 (3) 测定矿泉水的限量组分、污染组分、有机物组分和微生物含量，查明其与水 文地质条件之间的关系。 (4) 设备消毒、更换滤芯、净化空气、包装物消毒、个人卫生、容器密封、水中 臭氧浓度等要严格控制。 (5) 当有色沉淀出现时，要进行矿物质沉淀分析。 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 9 (6) 矿泉水因含有铁、锰离子而产生沉淀，是红色、黄色、褐色等。可能是因为 是开采过量、地下裂缝出现变化或周围水源保护不好等引起的，因此在生产过程中一 定要注意。 (7) 水源水质监测。按标准和要求应经常进行水质监测。 (8) 设立水源井专门档案，内容包括有关地层等技术性资料记录以及有关开采量、 水化学和卫生学等定期分析结果。 (9) 范围内，禁止设置可导致矿泉水水质、水量、水温改变的引水工程；禁止进 行可能引起含水层污染的人类生活及经济工程活动。 (10) 从岩石化学成分、矿物成分研究其与矿泉水组分间可能存在的联系。 2.3.1.2 原料水的检测 对矿泉水的检测各国都有相应规定，例如在前苏联国家标准中规定批量生产的矿 泉水，如果抽样桶数中有外观变形、裂纹、标签歪斜、沉淀及其他等，桶数少于或等 于容许数则可以出厂，如果等于或多于废弃物，则全批产品报废；检查矿泉水封口的 严密性、灌装的饱满性、物理化学、有机物和细菌学指标，检验结果即使仅有一个指 标不合格，即需对同批产品抽双样进行重复分析，重复分析的结果对同批产品全部有 效；生产企业每天对每批产品进行检验。 我国天然矿泉水卫生标准于 1995 年 GB8537-1987 基础上颁发了 GB8537- 1995引用天然矿泉水标准，该标准于 2009 年又一次进行了修订。该标准规定了饮 用天然矿泉水的开发利用依据和水质、产品的要求。主要包括饮用天然矿泉水的界限 标准、某些元素和组分的限量指标、污染物指标和微生物指标，其中微生物指标为： 细菌总数250mg/kg 可溶性固形物总量1硫化物0.001 Li 0.001H AsO 0.001 34 Sr 0.001HAsO 0.01 2 Ba 0.005H BO 0.005 33 Br 0.005NaHCO O.340 3 Fe 0.010放射性氡 40.4167.35Bp/L(35ME) I 0.001温度 20 F 0.002 4.1.4 矿泉水的正确评价 矿泉水是一种宝贵的天然液体矿产资源。由于我国早已在全国范围内进行了水文 地质普查，对地下水资源进行了调查与评价，到目前为止，除西藏高原及部分高山和 沙漠腹区外，全国已基本完成了 1:20 万区域水文地质普查工作积累了丰富的资料，为 进一步勘察和评价开发利用矿泉水资源奠定了良好的基础。与固体矿产资源相比，他 可以用较短的时间和有限的投资探明资源情况，从而迅速的得到开发和利用，并使之 商品化以致收到经济效益。尤其是饮用天然矿泉水的开发利用，已引起各界广泛的重 视。近年来，我国饮用天然矿泉水水源的勘察工作如雨后春笋地蓬勃发展，而开发利 用则更为活跃。为此，矿泉水合理评价就至关重要，一般而言，首先要研究矿泉水水 源地的水文地质条件和特征，矿泉水的化学性质，感官性质，感官性质与污染状况以 及水质、水量的稳定及补给条件等等，并进行系统的工作。在这些工作的基础上，从 水质和水量两方面来论证矿泉水资源的可开采价值，并不是单一的、机械的按照饮 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 22 用天然矿泉水标准或医用矿泉水分类标准中的界限值、限量值以及对水文地质 的各项要求简单的对照使用。实际上，它涉及到多学科多专业范围，如地质、水文地 质分析化学和环境卫生等。因此，它是一个综合性的、全面的分析、论证该矿泉资源 所获得的各项数据的合理性、可靠性、公正性的。 4.1.5 矿泉水开采的水量评价 水量的大小是确定所建矿泉水厂规模大小的主要依据。未探明矿泉水的水量，根 据对矿泉水水源勘查的要求，依据水中宏量和微量化学组分在水平和垂直分带上的变 化，确定矿泉水是否受到混合作用，并推算出混合程度，根据需要可应用氢、碳同位 素判定矿泉水年龄、水化学成分与流量、温度变化的关系；要依据原生环境及气体的 成因，亦可根据氦、氩的含量推算出矿泉水的年龄；按照矿泉水中的限量组分、污染 组分和微生物的含量，阐明其分布与水文地质条件之间的关系。水量评估一般需完成 以下工作： （1）水源地的交通、地理条件和自然地理概况。 （2）区域地质与水文地质概况（比例尺 1：500001：200000） 。 （3）矿泉水赋存的地质、水文地质条件，并附综合水文地质图（比例尺 1：5000 1：25000）及生产井的结构图。 （4）可开采水量的依据（要有抽水试验的成果，在抽水试验中最好还能对恢复水位 的时间进行测定，以便更深一步了解矿泉水补给来源的情况） 。 （5）必须对水温、水量、水位等动态变化进行一年以上的观测，其中对水温小于 20 的矿泉水应 15 天观测一次，大于 20的则可以月观测一次。 根据以上工作内容所取得资料可以对矿泉水水量的大小及稳定、补给情况等做出可靠地评估。 4.2 车间物料平衡计算 天然矿泉水不论是从原水还是经处理过最后可以灌装的标准水，其中的可溶性固 形物总量，气体总量、微量元素、化合物的总的质量都是非常少的，总量不超过 1g。 要日产 80t 矿泉水，所以此部分的计算可忽虑不计，标准化后仍为 80t，即只计算 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 23 车间物料平衡计算即可。 设日产量（80t）为 F,处理过程分别记为 F1、F2、F3以此类推。 已知：F=80t 1原水经预处理贮存（损失率按 0.5%计算） F1=800000.5%=400kg。 2水经输送、过滤、消毒、贮存(损失率按 0.2%计算) F2=F0.2%=800000.2%=160kg。 3矿泉水水经包装（损耗按 0.5%计算） F3=F0.5%=800000.5%=400kg。 4.其他损失（损耗按 0.1%计算） F4=F0.1%=800000.1%=80kg。 整个生产过程的总损失水量为：F1 +F2+F3+F4=1040kg。 综上计算，日采水量应在 81.5t 左右，即属于 B 级矿泉水允许开采量。 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、 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。表 4-3 给出了矿泉水生产线所用原辅料的耗算。 表 4-3 矿泉水生产线所用原辅料耗算 名称单位日耗量年耗量 原水Kg/t81.5t24450t 塑料桶个953（每天） 285900（每年） 注：每个月按 30 天计算，全年按 10 个月计算 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 24 第 5 章 主要设备选型 5.1 选择设备的原则 食品工厂设备大体要按下列原则进行： 23 （1）满足工艺要求，保证产品的质量和产量。 （2）一般大型食品厂应选用较先进的机械化程度高的设备，中型厂则看具体备件， 一些产品可以选用机械化、连续化程度高的设备，小型厂则选用较简单的设备。 （3）设备能充分利用原料，能耗少效率高、体积小、维修方便、劳动强度底，并 能一机多用。 （4）所选设备应符合食品卫生要求，易清洗装拆，与食品接触的材料不易腐蚀不 致对食品造成污染。 （5）设备结构合理，材料性能可适应各种工作条件（如温度、湿度、酸碱度） 。 （6）在温度、压力、真空、浓度、时间、速度、流量、液位、计数和程序等方面 有合理的控制系统，尽量采用自动控制方式。 5.2 重点消毒设备 原水中有约有大量的杂质、微生物、细菌以及其它的有害物质，在进行水的处理 时应把这些有害物质最好并且最快的去除。在水水的过滤之后最重要的环节就是水的 消毒。本矿泉水厂的消毒设备选用臭氧消毒，本设计考虑到设备费用的投资，生产条 件和工人的操作能力，臭氧发生器选用的是 XG1，生产能力为每小时 3 克每小时， 其优点： （1）为基本矿泉水厂生产设备，适合水源水质比较好，矿物质成分比较简单的天 然矿泉水。 （2）臭氧灭菌可不损失和影响水中的有益元素，为生产高质量的矿泉水提供保障。 （3）作用快，消毒彻底。 （4）对水的消毒、脱色、除味、分解有毒的物质有特效。 ，且能防止第二次污染。 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 25 （5）不仅有消毒作用，而且有很好的杀菌效果。 （6）对金黄色葡萄球菌、黑霉菌、酵母菌等特殊菌群有相对较好的杀菌效果。 （7）处理量大而占地面积小。 （8）清洗方便，洗涤剂耗用量小，可进行原地无折缸循环。 （9）效率高，费用小。 （10）操作简便、启动快。 5.3 设备选型列表 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 26 矿泉水生产设备见表 5-1 表 5-1 矿泉水生产设备一览表 设备名称型号 生产能力 （流量） 产地 单价/ 元 数量 总价/ 元 水泵QG5200/285/h 3 m国产800018000 砂石过滤器FWY8002T/h国产70021400 活性炭过滤器CHT32/h 3 m国产60021200 中空纤维超滤器HD32T/h国产250025000 臭氧混合器YRX102/h 3 m国产300026000 氧化塔WNJ4040/d 3 m国产180011800 臭氧发生器XG13g/h国产280012800 贮水箱10T国产220048800 钛管过滤器2T/h国产120022400 储水箱2 3 m国产230024600 灌装机YQRO1000500 桶/h国产200024000 精密过滤器YR(M)52T/h国产250025000 增压泵UPA901.8/h 3 m国产150011500 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 27 第 6 章 公共系统与辅助部门 6.1 辅助车间设施 6.1.1 贮水设施 （1）规模：每天进行两次采取原水，贮于水槽内。如果原水有固形物，或含混浊 物质时，自然会沉淀而除去，但放置时间过长，有害微生物就会繁殖，也会污染环境， 所以贮藏时间不宜过长。规模以每天采取原水量 50t 以下为宜，本厂日处理 80t，故需 设置两个贮水系统。 （2）采水工序 原水检验过磅抽水过滤贮存装运，设备如下： 表 6-1 原水处理设备 主要用设备型号主要性能 磅秤称重：500kg 水泵QG5200/28 每小时抽水能力，5/h 3 m 砂石过滤器FWY800每小时过滤能力，2.55t/h 活性炭过滤器CHT3 每小时过滤能力，23/h 3 m 贮水灌 容量，2 3 m 6.1.2 原辅材料库 常温保存库：用于贮藏一些常用原料。 辅料库：用于贮藏纸箱、包材、等，为方便生产及厂区整体布局要求，该库紧邻 车间而建。 成品库：用于贮藏成品。 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 28 6.1.3 化验室 负责产品质量的全面检验，另外，矿泉水车间也设置车间化验室，要求及时测定产 品的色度、沉淀情况，以利于保证矿泉水质量和保存期，总化验室由化验操作间、精密 仪表间和贮藏间组成。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。化验室常用的仪器设备如下表： 表6-2 化验室设备（1） 设备名称数量单价/元总价/元 散射式浊度仪/台124002400 干燥箱/个330009000 离心机/台112001200 真空泵/台114001400 各种移液管器皿若干2000 表6-2 化验室设备(2) 设备名称数量单价/元总价/元 光度检测器/台11100011000 酸度计/个123002300 分光光度计/台170007000 电磁搅拌器/台11080010800 若干2000 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 29 6.1.4 机修车间 主要：车床、刨床、铣床以及电焊机、砂轮。 6.2 给排水系统 车间主要用水的地方是包装容器的洗涤、消毒，其它设备的清洗卫生用水。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：原水进水运行量：W1=20t/h (2)CIP系统水耗量：W2=12t/h (3)灌装机用水：W3=2.0t/h (4)冲洗地坪用水：W4=1.6t/h (5)其他用水：W5=5t/h 车间每小时用水最大消耗：W=W1+W2+ W3+W4+W5=40.6t/h 6.3 供电系统 6.3.1 供电要求和相应措施 （1）负荷随季节变化较大，大中型厂宜设两台变压器供电，以适应负荷的剧烈变 化。 （2）用电性质属III类负荷，一般采用单电源供电，但矿泉水厂供电不及时将造成 水质的变化，影响成品的质量，所以采用双电源供电。 （3）某些车间内水、汽多，湿度高，所以供电线路及电器应考虑防潮。 （4）为减少电能损耗和改善供电质量，厂内变电所要接近负荷高度集中的地方。 （5）随着机械化水平不断提高，用电设备也会逐年增加，配电设施要有一定发展 余地。 6.3.2 车间配电原则 （1）配电装置的防护性能要适应环境特征。 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 30 （2）车间内部的动力和照明电源应分开。 （3）配电装置应留有一定的备用容量、备用回路。 （4）配电装置的保护应互相配合、以保证可靠性和选择性。 （5）车间内的启动、控制设备按情况可集中控制或分散控制、当工艺设备许可时 优先选择直接启动方式。 结合本厂实际，对生产过程用电量采用计算的方法，步骤如下： （1）水处理系统耗电量：P1=32KW （2）过滤、杀菌系统耗电量：P249KW （3）CIP耗电量：P323KW （4）灌装机耗电量：P475KW （5）其他耗电量：6.5KW 5 p 车间最高耗电量为P=185.5KW，故装机容量选为200 KW。 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 31 第 7 章 劳动组织 7.1 劳动定员的依据 工厂和车间的生产计划（产品品种和产量） ；劳动定额、产量定额、设备维护定额 及服务定额等;工作制度（连续或间歇生产、每日班次） ；出勤率（指全年扣除法定假 日、病、事假等因素的有效工作日和工作时数） ；全厂各类人员的规定比例数等。 24 食品工厂按 GMP、HACCP、QS 的要求组织生产，对劳动力的要求也越来越高， 同时由于受原料供应和市场需求等因素的影响，食品工厂生产呈现出极强的季节性； 且食品生产卫生条件要求较高，生产工艺复杂，对食品工产的劳动力需求带来一定的 影响。在食品工厂设计中若劳动定员过少，会使投产后生活设施不足，工人超负荷工 作，从而影响生产的正常进行；定员过多，又会造成资源的浪费，加大生产成本。 25 7.2 生产车间人员配置 由于尚有许多技术难关还未解决，当前大多数食品工厂的车间生产是由机器生产 和手工作业共同完成的。大致人员安排如下，局部可以做调整。 原水处理车间劳动定员安排： 原水处理 3 人，曝气过程 2 人，过滤 2 人，标准化 2 人，储罐 4 人，精滤 4 人， 消毒 6 人，包装称重 10 人，封口及封罐 10 人，装箱 4 人，运输 6 人。 合计生产人员 57 人两班：572=114 人 考虑轮休：114(1/7)=17 人 故原水处理车间人员：114+17=131 人。 7.3 辅助生产及管理人员配置 辅助生产人员：锅炉房 4 人，配电房 2 人，机修房 6 人，冷机房 4 人，水泵 2 人， 运输 6 人，成品间 4 人。 管理人员：预计 30 人。 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 32 第 8 章 环境影响分析及“三废”处理 8.1 环境影响分析 原水卫生不仅直接影响矿泉水制品的质量，而目关系到人民身体健康，是一个关 系到企业生存和发展的大问题。为了防止矿泉水制品在生产加工过程中受到污染，矿泉 水厂的建设，必须从厂址选择、总平面布置、车间布置、施工要求到相应的辅助设施等， 按照我国工业企业设计卫生标准进行周密的考虑。并在生产过程中严格执行国家 26 颁布的矿泉水卫生法规和有关矿泉水卫生条例，以保证矿泉水制品的质量。 8.2 废水处理 食品厂在生产过程中不可避免的产生“三废”污染，其中最主要的是废水，在生产中 必须要对废水进行有效的控制和处理：（1）对污水进行综合利用，最大限度的减少废 水量，经处理后再循环使用；（2）全面规划，合理布局，充分利用水体的自净能力， 减少污染，建立污水处理厂；（3）净化处理，过滤中和，最大限度地降低废水浓度， 保证排放到环境中的污水符合工业废水排放标准的规定。 27 全厂废水一般有生产废水，冷却水和生活废水三种，矿泉水生产过程的废水，一般 含有适度的矿物质、洗涤剂和清洗剂主要的污染部分一般为溶解有机形式和无机形式， 不易感觉到简单废水的强度和质量，即使在生产同样矿泉水的厂也不相同，工厂的管 理对废水性质起主要作用。但总的来看，矿泉水厂排放的污染物是相对较少的。 8.2.1 工业废水最高容许排放浓度 PH=69 SS=500mg/L COD=100mg/L BOD=60mg/L 8.2.2 处理方法 矿泉水厂废水中存在大量易于生物分解的化合物，常用生物处理法，由于矿泉水 厂中主要污染部分是有机无机物质，因此牛奶废料组成的化学凝结和沉淀均能获得局 部溶解，但是除去有机物质的力度相当差，而且产生大量化学反应。 生物法可以除去上述物质提供最经济的方法。矿泉水厂废水中有机物的生物稳定 率，受水源的分解率支配。生物法可以设计成使可分解废料成分的主要部分有效地和 一致的稳定，通过需氧系统和缺氧系统方法复合，或在悬浮生长反应器，或固定膜反 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 33 应器内两种方法的结合可以最有效地达到一致的稳定。 实际上，生物废水处理法的设计，一般常以经济设计参数和经验为基础，现就以 已经较成功地用于处理矿泉水厂废水的生物法活性污泥法。 活性污泥法是用于矿泉水厂中最普遍的方法，提供了采用细菌絮状物悬浮生长的 需氧生物处理。高浓度生物体由污泥回流所保持着可缩减反应器的大小，生物体是普 通沉淀从所处理的污水中分离出来，多年经验表明。1540 小时的水力停留时间可以 产生最佳效果。 28 8.3 废气处理 8.3.1 由锅炉排出烟气 经旋风除尘器净化后，每小时除烟尘不高于 150kg/h，由 45m 高烟囱排出，低于 工业三废的排放标准（170kg/h 以下） 。具体废气排放标准如表 8-1 所示。 8.3.2 热管技术在干燥塔余热回收的利用 热管是一种新型传热卡件，它具较好的导热性，可以在温差很小的条件下，高效 的传热。 8.4 垃圾及炉渣的处理 工厂的各种垃圾中，如破损玻璃瓶等特殊废物一般为个别处理，其它一般垃圾根据 情况变化委托公共卫生机构运出，烧掉处理。在这样的情况下，工人有垃圾堆入外。从 卫生角度讲，垃圾堆防虫手段要完备。设特定的垃圾贮存场，应密闭，并经常撒杀虫剂 以防止虫害的发生，但近年因使用化学合成树脂容器处理关系到空气污染，或给清扫、 处理废弃物的社会机构带来困难，又产生了新合成树脂容器处理方法，参照废弃物处理 条例。 工厂炉渣：堆积到与产品区较远的隐蔽地方，与附近砖厂合作，定时运走。 锅炉排污系统：锅炉连续排污水经连续排污膨胀器，其二次蒸汽供除氧气加热用。 锅炉定期排水直接排入排污降温池，其中废水排厂区下水道。 运煤出渣系统：运煤系统设有破碎、刮板输送机，出渣系统采用田盘出渣，配以 翻斗胶轮推车送至渣场。 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 34 表 8-1 废气排放标准 29 排放标准序号有害物质 名称 排气筒高度 （m） 排放量 （kg/ h） 排放浓度 （mg/m 3） 205 4015 6030 8051 10076 1CO2 120110 2013 4038 6076 8013 10019 2H2S 12027 200.013Hg 300.02 4烟尘3082 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 35 40170 50310 黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计） 36 第 9 章 技术经济分析 9.1 建厂总投资计算 9.1.1 投资比例 表9-1 投资比例 投资名称占投资比例%备注 建筑工程费用30% 土建、排水、道路均包在 内 设备投资费用48%生产、检验设备 运输安装工程5% 燃料水电汽及其它费用18% 9.1.2 各项投资费用概率 表9-2