食品工厂建设项目工程设计解析.doc

食品厂建设项目工程设计解析1 摘要:本文以依次说明了以下内容：工厂设计的组成和特点、工厂设计的基本要求、项目建设基本程序、项目建议书（预可研性报告）、可研性报告、工程设计、厂址的选择、总平面设计、工艺设计基本内容、食品工厂工艺流程设计、生产设备的选型与计算、水与蒸汽用量计算、GMP对生产食品车间的设计要求、车间结构设计、车间工艺设备布置方法与步骤、GMP对食品工厂工艺用水的要求、工艺用水的处理系统、投资估算的几个费用指标及其计算。 Abstrate: this paper will illustrates the following sequence: the composition and characteristics of factory design, the basic procedures for project construction, project proposals (pre-feasibility study report), feasibility study reports, engineering design, site selection, total graphic design, content of the food process , selection of equipment, the water and steam usage, the requirements of GMP, workshop structure design, the measures and steps of workshop process, the water requirements on GMP, water treatment system , the investment estimate and calculation of several cost indicators.2 绪论民以食为天，食品工业在国民经济中占有很重要的地位。随着21世纪食品工业的蓬勃发展，食品工厂设计也要相应提高和发展。这些专业设计都要围绕着食品工厂设计这个主题，并按工艺对个专业的要求分别进行设计，各专业之间都要相互配合，密切合作，发挥集体的智慧和力量，共同完成食品工厂设计的任务。3 正文 3.1食品工厂的设计特点与组成1.工厂的设计定义：将一个拟建项目（工厂，车间，装置），通过完整的图纸，表格，工艺规程，安全技术规程，卫生环保规程的形式，表达出来的综合性成果。2.食品工厂设计的特点：设计产品的总类复杂，季节性强，卫生要求高原料主要来自农林，渔，牧，一条生产线，一个生产设备尽量做到优化多用设计中除了确定工艺流程，设备选型，车间布置，管道安装必须符合规范，厂址选择，周 围环境水源情况，工作环境也要考虑。为了确保产品优质安全，设计中需要从原料种植，采收，贮存，加工运输，销售等方面考虑3.食品工厂设计的组成：（1）工艺设计： 全厂总体工艺布局；产品方案及班产量的确定；主要产品和综合利用产品 进行三算，提出设备清单；车间平面布局设计；水，电，暖，汽，用量计算；材料清单全厂总平面布局中各独立单元的相互位置，标高，采光，通风，尾声设施，生产用水，废水处理深度；各类仓库的面积，库温，通风换气次数（2）非工艺设计：土建设计，采暖通风设计，给排水设计，供电制冷，绿化设计 ；工厂半剖图，食堂，宿舍，浴室，医院等的设计4.设计中的HACCP的要求：重点放在生产过程中可能引入的危害确定危害部位确定生产过程中的关键点，规定控制阈值的极限建设食品安全分析的危害因素和控制体系的参数，物理和化学分析分法，食品添加剂的种类和限制32工厂设计的基本要求1. 原则：必须按照GMP，HACCP规范进行设计与施工采用食品质量标准，原料标准，成品半成品标准，工艺流程必须上报当地卫生部门备案2.选址问题：要求选择地势干燥，交通方便，水源充足的地域在厂区周围不得有粉尘，有害气体，放射性物质和其他容易扩散的污染源。不得有大量昆虫的潜在场所，如农田厂区的生产车间距离高速公路之间设置防护带或建立绿化隔离带3.总平面布置（厂区内部）：（1）厂区环境要求：厂区不得有垃圾和藏鼠的地方道路，停车场和附属设备不得污染食品加工区废水，废弃物不得污染车间（2）厂房结构要求：厂房面积除了考虑生产设备占地，必须保证人均占地不得小于1.5 m2,通风面积与地面积之比不得少于1：6 车间内各个工作区有严格的隔离，必须按GMP划分清洁级别，合理布局：a.加工区与原料区，半成品区与成品区，生与熟食品区不能串岗b.原料处理，半成品加工，成品的包装，均要在独立的车间完成c.生产车间内人流，物流不得交叉，必须设置缓冲间d.原料和包装从卫生级别较低的货运通道进入卫生条件较高的车间，须在缓冲车间去掉包装e.卫生条件高的车间内物料流动要通过传递窗口传递，防止交叉污染（3）各种设施的卫生控制设备，供水管道部得从工作台上方经过，须靠墙铺设，洗手间，卫生间须符合规范要求33 工厂建设基本程序（工程项目） 1.基本程序：建设前期阶段施工建设阶段竣工验收阶段及投料试生产阶段（1） 建设前期阶段：立项-项目建议书（也叫预可行性报告）项目可行性研究（市场调查，生命周期，资金筹集，融资方案）设计任务书工程设计（2） 施工建设阶段： 施工图设计（详细设计）-安装调试（3） 竣工验收和试生产阶段：规划局规划区域使用公用资源的申请（水，电，汽等）废弃物垃圾处理合同设计变更，竣工图（竣工验收报告，竣工结算）3.4 项目建议书（预可研性报告）1.目的：立项2.内容：工程项目必要性论证拟建规模产品方案主要工艺技术的初步规划及环境影响分析建设条件分析与市场预测投资估算与资金筹措，还贷能力 项目进度安排3.5 可研性报告1.定义：建设项目从设想到确立之前，从技术经济方面进行选择，论证项目的可行性，所编写的技术报告2.作用：资金筹措，贷款必备的文件签订各种合同，协议的依据新工艺，新设备，新技术的研发计划厂址勘测环境部门审查环境影响报告的依据开展项目的基本建设例如:某酸奶厂的可行性报告中就包含了产品的介绍和相关背景、生产工艺流程以及产品指标、主要原辅料、公用系统主要参数及消耗量。3.内容：总论：包括项目来源，项目概况，可行性研究的目的和范围，可行性研究工作的 概况及结论产品方案，建设规模，市场预测项目使用原料，燃料，动力，交通，公用工程，公共服务设施厂址选择方案设计方案论证，工艺论证，设备选型，总平面设计，运输，土建环保，劳动，防火生产组织，劳动定员工程建设实施规划（留预留地）投资估算及成本分析财务评价及损益分析存在问题及改进意见3.6工程设计1. 设计阶段：一步法：小项目，实验室小试，工业项目二步法：大中型，扩大的初步设计，施工图设计三步法：技术难度大，新工艺过程；初步设计，技术设计，施工图设计2.扩大的初步设计: (1)目的：满足主管部门对建设项目的审查评定为设备提前订货提供依据为下一步工程设计打基础 （2）预解决的主要问题：选定生产方法，确定工艺流程生产设备选型控制，劳动定员，机件投资概算等重大经济技术指标3.主要工作成果：（1）主要工作： 工艺“三算”工艺专业，相关专业提供条件图A. 向建筑专业提供：a.基础深度 b.楼板版面负荷 c.预埋件，预留孔，地脚位置B. 采暖通风专业，车间控制温度，采暖通风要求（换气次数）C. 设备专业：a.介质性质（酸，碱，冷热），腐蚀，操作温度，操作压力D. 电气专业：a.工作间照度 b.电机防潮防爆（2）主要成果：四图,二表，一说明a.四图：物料流程框图 带控制点的工艺流程图 设备布置图（室内，外）主体设备装置图大麦（计量）-分选（计量）-浸麦麦芽成品入库（计量）(控制点：流量，压力，温度)b.二表：设备表，材料表 （三材：水泥，钢筋，木材）c.一说明：扩初设计说明书4 厂房建筑的基本形式：层数单层，多层（食品厂多采用）跨度单跨，多跨（1） 跨度：柱子纵线定位轴向线间的距离（2） 柱距：柱子横向定位轴向线间的距离（3） 建筑模数=跨度/柱距 一般为3的倍数图例略二表：a.设备表：名称，数量，材料，单重，特性，单价 b.材料表：管材，管件，阀件，预埋件，法兰垫片 阀：白钢口（不锈钢），左开右闭，除了钢瓶等特殊的反向 手轮涂色：蓝色-不锈钢 红色-铜口 黑色-铁口一说明：设计说明书 作用：概述工厂，车间的特点，生产方法，工艺流程及技术的先进性和经济的合理性成品及原材料的标准规格车间组织设计设备选型计算5施工图设计（详细设计）（1）施工图定义：指对建设项目所有厂房，设施和关键部位的土建和安装绘制出的尽可能详细的图样。（2）施工图设计阶段内容： 画出生产工艺系统的详图（比例1：50或1：25）：A.工艺流程图B.管道流程图C电气流程图D.仪表流程图E给排水流程图非标准设备制造安装图设备订货，安装补充说明详图施工过程中：施工安装说明书 A.安装，制造和质量验收标准B写明设备管路和设备安装时特别注意事项C设备管路脱脂，防腐，保温的要求 脱脂，使用溶剂：有机溶液：二氯乙烷，四氯化碳，乙醇，三氯乙烯无机脱脂剂：烧碱，纯碱，硝酸（浓） 脱脂效果分析： 学法：泡24h,蒸汽吹，用石油醚萃取，脂 2105N/m2厂区标高高于当地最高洪水水位0.51.0m,厂区自然水力坡度i约为0.040.08厂址周围有良好的卫生条件，无有毒，有害气体，粉尘等厂区附近应有充足，优质的水源2.绿色厂址选择要求： 厂区周围不得有废气废水污染源，厂址距离公路，铁路300m以上 远离重工业区，并且厂周围设置5001000m防护林带厂区生产车间内50m内不得有垃圾，25m内不得有废水排放500m内没有传染病院，医院厂址应选在有污染排放工厂的常年主导风向的上风向工厂“三废”必须经清净化处理后方可排放3.厂址选择报告 设计院地质队38总平面设计1.总平面设计的定义：指一切从生产工艺出发，研究建筑物，构筑物，道路，堆场，各种管线和绿化方面的相互关系，在以张或多张图纸上表现出来的图样。2.总平面布置的内容： a.平面布置：运输设计： 厂区道路设计，使人流物流分开，避免交叉污染管线综合设计： 工程管线网，即厂内外的给排水管道，电线，蒸汽管道等，设计必须布置得合理绿化布置和环保设计： 绿地覆盖率，噪声污染 b.竖向布置设计：与平面设计相垂直方向的设计，也就是厂区各部分地形标高的设计。 3.总平面布置基本原则： 总平面设计应按任务书进行，布置紧凑合理，分期建设的工程，一次布置设计，分 期建设，为远期发展留足预留地 总平面设计必须符合生产工艺要求：A 车间，仓库等应按照生产工艺流程布置，尽量缩短距离，避免往返运输 B 全厂人流，物流管道应有各自的路线，不得交叉 C 动力设施应接近负荷中心。如变电所应靠近用电量最大的设备，蒸发，浓缩，热风，喷雾装置应靠近锅炉房 总平面设计必须满足工厂卫生要求：a.生产区（各种车间和仓库），生活区（宿舍，食堂，浴室），厂前区（化验室，医务室， 办公楼）要分开；生产区内不得设饲养场和屠宰场，如一定需要，应远离车间b.生产车间与公路的安全防护距离为3050m，且中间应设立绿化带，以降尘减噪c.绿化率不小于20% 厂区建筑物间距（指两幢建筑物外墙面相距的距离）按有关规范设计。距离应符合光照，风向，地震等规范要求。 D=1.11.5h(采光)，D=1.31.5h(自然通风)，D=1.62.0H(地震区) 厂区路面设计：水泥或者沥青路面，不得采用柏油路面。路面宽度 B=36m4.几个名词：不同使用功能的建筑物，构建物 辅助车间：机修车间，中心实验室，化验室 动力车间：发电间，变电所，锅炉房，制冷机房，泵房 排水设施：排水管网，污水处理设施 供水系统：生产用水处理装置，水井，水塔，水池 全厂性设施；食堂，医院，浴室，公厕，汽车库，围墙，图书馆功能建筑，构建物在平面设计的关系: 图待绘5.总平面设计的阶段： 设计的准备阶段：要拿到项目批准的设计任务书知道确定的厂址，厂地面积，地质地貌条件类比调查所获取的资料厂址区域的地形图：1：500，1：1000，1：2000等风向玫瑰图：表示风向频率图 风向频率图：在一定观测时间内，该风向出现的次数占总观测次数的比率。 污染系数=风向频率/平均风速 设计方案的确定：功能的主厂房按照生产工艺流程先布置，一般放置于生产区中心，坐北朝南按构建功能关系布置附属车间锅炉房放置于生产车间下风向确定原料库，成品库位置，使其距离主生产车间最短确定厂区道路宽度及路线确定给排水，供电位置确定厂区前的各种设施及绿化面积 总平面设计的步骤：初步设计施工图设计 6.总平面布置的几种形式： 整体式布置定义：将厂内的主要车间，仓库，动力站等布置在一个整体的厂房内特点：节约用地，节省管线，缩短运输路程（多用于寸土寸金之地，如香港）区域式布置定义：将厂房内的建筑物，构建物，按不同要求布置成不同区域，其间有道路隔开特点：优点，通风采光好，方便管理，宜于扩建缺点，占地大，运输路线长，各个区域间管线长组合式布置 由整体式和躯干式组合而成的，主要车间采用整体式布置，动力等辅助车间采用 躯 干式布置。 特点：相对躯干式，节省土地，管线少 周边式布局 定义：将主厂房沿街布置，组成高层建筑 特点：运输方便，通风和采光受限7.总平面布置方案评价指标 建筑系数指标和土地利用系数指标工程质量指标经营费用指标投资费用指标 （5）几个名词：建筑系数=（建筑物建筑物面积+堆场露天堆场面积/厂区占地面积）100%土地利用系数=（建筑物建筑物面积+堆场露天堆场面积+辅助工程占地面积/厂 区占地面积）100%辅助工程：铁路，公路，厂区道路，管线（蒸汽，水力，天然气），散水坡等39工艺设计基本内容1.确定产品方案，产品规格，班产量的确定2.确定工艺流程3.物料衡算4.生产设备选型计算5.生产车间 水电汽冷的用量计算6.生产车间管道设计计算7.车间生产组织设计8.生产车间平面布置设计 产品方案技术任务指标： 主要产品的市场占有率 每旬工人数 年产量 年劳动生产率 年产值（万元）3.10 食品工厂工艺流程设计1.定义和内容： 定义：指食品工艺技术路线的概括和具体的反映，将生产工艺的主要步骤采用的设备，输送的管线，仪表以图示的形式表达出来内容：流程图是表示一条生产线，从原料到产品整个物料流程设置情况表示出生产过程中物料进出设备的情况表示出设备公用工程情况表示出生产过程中的主要控制点表示出设备间的相对标高2.工艺流程的画法： 流程图图幅:用0号或1号图纸（#0，#1），一般在一张图纸内完成，物料流程 自左至右绘制。 绘图比例：1：50，1：100，1：200 设备用细实线画，相同设备只画一台 用粗实线并加箭头表示物料流向，并标明介质代号 辅料及工程管线用中实线画，在管线上画出阀门，仪表3.管道安装的原则： 管道：平行敷设，走直线，尽量少交叉 并列管道上的管件与阀件应错开安装 在焊接或螺纹连接的管道上应当适当配置一些法兰，以便安装拆卸和检修 管道尽量沿墙壁安装，且管与管间，管与墙间留有适当的距离，以容纳活管接 道若穿过墙壁到另外一间房，需要在穿墙处加装穿墙管套以便于检修 热流体管线应相应避开3.11 生产设备的选型与计算1.食品GMP对生产设备的要求 对设备材质的要求 食品加工设备所用的材料必须适合于制品，达到全温全压操作范围，不能被产品 任何清洗，消毒过程腐蚀 制造设备的材料间，必须使设备材料成份间电化学腐蚀减到最低程度，焊缝要平 整，螺栓采用与设备相同介质，表面涂料无毒 食品加工设备与产品接触表面应使用304或316型不锈钢 对设备制造设计的要求： 设备必须考虑易拆卸，易清洗 设备首次投入使用时应具备清洗，灭活，脱脂，钝化等附属设施 设备与食品接触表面应平滑，无凹陷，表面有一定光洁度 对安装与定位的要求： 安装与易于操作，易于检查维修的位置 安装的位置应无滞留液体 紧固件零件，螺栓保证不松动，不因震动而松动 2.设备的选型计算 设备产量应取一定余度的系数 中国食品工程与包装工作手册，机械产品目录第六分册，轻工设计手册传输设备：流槽，斗式提升机，带式输送机3.12 水与蒸汽用量计算1.水用量估算： 估算方法：以消耗定额即单位产品耗水量计算 不同用途水的分向估算（经验法） 理论计算法 具体估算数据来源： 生产消耗定额-轻工设计手册 经验法-冲地，生活用水 理论计算法-查手册 例如：汤汁需要量：S1=GZ1+(10%15%) ,单位：千克 G-班产量 -水密度 Z-调制过程中或添加汤汁的用水量 1吨水冲洗40m3.13 GMP对生产食品车间的设计要求1.生产车间工艺过程安排及卫生等级的划分： 卫生等级的划分：以空气质量为标准区分清洁度 食品处理区：品质管理室，办公室，更衣室，洗手间，消毒室 一般生产区 准洁净生产区 洁净生产区：洁净度要求最高2.一般生产区：原料库，材料库，成品库，原材料预处理场所 功能：解冻，选别，清洗，修整，分切，剥皮，去鳞，去内脏，去壳，腌渍3.准洁净生产区：加工调理场，包装材料的拆除，包装材料的成型 功能：混合，配料，成型，烹调，乳化，豆沙制造，冷冻干燥4.洁净生产区：半成品或成品的最后冷却或包装的存放 功能：无菌包装区，内包装区3.14 车间结构设计 1.车间厂房：人均占地面积1.5m2 2.地面： 高标号砖，300号水泥抹面，以花岗岩和石英砂为骨料 缸砖地面 环氧树脂涂层地面（=120150mm），防滑防晒 聚丙烯酸酯地面 排水： 地沟 i=1%2%，W=200300 地漏 DN =100, D=150400 3.屋顶与天花板： 屋顶：分平顶和尖顶 屋顶：光滑，浅色，耐湿，防水的材料覆涂 蒸汽：水电等配管不得设于暴露食品上空 4.墙壁： 彩色钢板平滑易清洗，浅色，表面必须经过脱脂，磷化，铬酸盐等处理 作用：防水，防鼠害等 5.窗： 侧窗-采光 天窗-通风 管制区照度：220LX，检验区照度：540LX 采光面积=窗地面积比室内净地面积3.15 GMP对食品工厂工艺用水的要求 1.水质标准项目饮料用水生活用水清水罐头用水锅炉用水pH6.58.56.58.56.58.57总硬度(mg/L)502501000.1(CaCO3)铁 （mg/L）0.10.30.1酚 （mg/L）无0.5无氯化物（mg/L）80250余氯 （mg/L）无0.05无 2.啤酒酿造时水质的要求： 酿造的水质标准： 水质是无色透明的，无沉淀，悬浮物 水加热至2050，无异味，并有清爽 温度为37时培养24h后，1mL水中细菌总数不得大于100个，不得 有大肠杆菌和八联球菌 pH为6.87.2，接近中性 固形物控制在150200mg/L 水中金属离子的标准： Fe0.3mg/L Mn0.1mg/L 硝酸盐0.05mg/L Cl20.3mg/L SiO21030mg/L 氯化物2060mg/L Pb,Zn,Cu,Sn等符合饮用水标准 浸麦水：水温1015，Fe2+10mg/L,Mn 1mg/L 酵母洗涤及饲养用水：02，无菌，固形物200ppm mg/L 稀释啤酒用水：0，澄清透明，无异味，物