醋的工厂设计.doc

江西科技师范大学课程设计报告书 专 业： 生物工程 班 级： 2009生物工程1班 姓 名： 黄凤丹 连玉梅 陈珍珍 设计题目： 10000吨苹果醋工厂 指导教师： 常 军 2012年10月7日13目录第一章 总论绪论-2第一节 设计依据-2第二节 设计原则-2第三节 主要原辅料供应情况-5第二章 总平面布置及运输第一节 总平面布置（图纸）第二节 工厂运输-6第四章 车间工艺第一节 工艺流程及相关参数-7第二节 物料衡算-8第三节设备及相关管道选型配套明细表-10第五章 管道设计第一节 管道计算与选用-11第二节 管道附件与选用-11第三节 管路布置（图纸）第六章 项目经济分析第一节 产品成本与售价-11第二节 经济效益-12第一章 总论绪论在我国，传统上是用粮食原料酿醋的。醋是一种发酵产品。这是一个食品中的糖被细菌和酵母分解的过程。在发酵第一阶段，糖变成酒精。接着，如果酒精继续发酵就得到了醋。这个词来源于法语，意思是“发酸的葡萄酒”。但醋可由诸如多种水果，蔬菜和谷物等的原料得来。苹果醋就是来自粉碎的苹果。和其他醋一样，苹果醋的主要成分是醋酸。但这种醋同时含有其他酸性物质，维生素，矿物盐和氨基酸等。高品质的苹果醋把发酵的酯香与苹果浓郁的果香融合在一起，当您品尝苹果醋饮料时，就会感受到有一种清甜馥郁的风味。苹果醋的优良口感，彻底改变了人们过去对醋的印象和感觉。由于民间的长期应用，当苹果醋被一本畅销民间医药书籍推崇后，50年代后期苹果醋在美国相当著名。据研究，人体每天需要摄取50mL-60mL的醋以平衡体液，但是一般的食醋并不适合直接饮用，苹果醋饮料恰恰弥补了这种不足。 苹果醋据传能治疗无数的疾病，改善健康状况。可以美容，帮助消化及清洗机体毒素等等。 日本科学家发现，醋除了可以防劳疾、除多汗、降血压、治喉痛、解便秘、活筋骨、增强免疫功能之外，还对癌症病人的康复有着积极的意义。因为苹果醋可以降血压、减胆固醇，还可以解除疲劳，补充能量，并有减肥、美容、养颜等功效，因此经常饮用苹果醋既能保持皮肤健康，又可保持体型健美。第1节 设计依据 本设计为年产量10000吨。以苹果味原料，采用三班倒制，每班八个小时。一年365天，五一3天，端午1天，清明3天，中秋1天，春节7天，设备检修23天，所以年工作日为300天的工作时间进行生产。本设计按一年10个月计算，每月按30天计算。日产量：10000/300=33.4t班产量：16.7/3=11.14t第二节 设计原则苹果醋工厂设施和建筑的卫生设计是保证卫生操作规范有效实施的基本条件。符合卫生设计要求的厂房和设施不但能提高产品的卫生和安全性，而且还有利于保持环境卫生。新建、改建或扩建的食醋工厂应该有计划地按照卫生操作规范进行选址和设计。1. 苹果醋工厂的选址原则 1.1 苹果醋工厂应有良好的卫生环境，无有害气体、放射源、粉尘及其他扩散性的污染源，如化工厂、水泥厂、医院、畜禽养殖场等。苹果醋工厂应与其保持1.0-1.5km的距离。同时还应该注意防止在乳制品工厂周围后期建设此类设施。 1.2 苹果醋工厂应设在工矿企业或其他污染源的上风侧；且地势干燥、平坦，有充足的水，水质要好。1.3 苹果醋工厂应有较方便的运输条件。生产车间与城市公路须有30 m左右的隔离区，隔离区内须充分绿化。1.4 苹果醋工厂应有一定的供电条件(应有民用和工业用电线路)。厂址面积大小应满足生产要求，并留有发展余地。2.总平面设计的卫生设计原则 2.1 厂区布局紧凑合理，符合工厂生产工艺的要求；划分生产区和生活区，生产区和生活区必须严格分开，生产区内的各管理区通过设立标示牌和必要的隔离设施来加以界定，以控制不同区域的人员和物品之间的交叉流动；节约用地，并有一定的绿化用地。2.2 厂区的道路应该全部采用水泥和沥青铺制的硬质路面，路面要平坦，不积水、无尘土飞扬。厂区内要植树种草进行绿化，以美化厂区环境。裸露地面更应进行绿化，但车间旁不得种植能为鸟类提供食宿的树木或簇叶植物。2.3 主车间、仓库等应按生产流程布置，并尽量缩短距离。全厂的货流、人流、原料、管道等应有各自的线路，力求避免交叉。避免物料往返运输。2.4 生产区(各种车间和仓库等)和生活区(宿舍、食堂、浴室、商店等)、厂前区(传达室、医务室、化验室、办公室、汽车库等)和生产区分开。2.5 主车间应与食品卫生有影响的综合车间、废品仓库、及有大量烟尘或有害气体排出的车间、锅炉房间隔一定距离，并设在上风侧。生产车间注意朝向，保证阳光充足，通风良好。2.6 厂区内垃圾密闭存放，便于清洗、消毒，远离生产区，排污沟渠也应为密闭式，存放远离生产车间,且不得位于生产车间上风向。3.生产车间的卫生设计原则3.1 一般规定3.1.1 建筑物柱网及层高应依据车间内设备布置的要求结合土建模数决定。层高以4.5-6.Om为宜，车间内柱宜少。3.1.2 进出车间的人流和货流应分开。在生产过程中的货流应按工艺流程设计，原辅材料、加工品、成品及废弃物进出车间的通道应分开，避免往来交叉。3.1.3 车间面积应与生产能力相适应，控制操作人员密度，提供足够的人员操作空间，车间内人均工作面积不少于2m2。3.1.4 生产车间与加工人员的卫生设施，如更衣室、淋浴间和卫生间，在建筑上应该为联体结构。3.1.5 包装或灌装工段、乳粉干燥工段宜单独布置。3.2 建筑3.2.1 天花板天花板应当能够防潮、防霉、防灰尘的积聚和散落，表面涂层不脱落。天花板应当能够防止结露，在蒸汽较多的加工区域应当装置倾斜顶棚以防止冷凝水滴落污染加工品。3.2.2 墙面和隔断车间的墙面和隔断应该铺有2m以上的墙裙，墙裙用耐腐蚀、易清洗消毒、坚固、不渗水的材料铺制。车间的墙面和隔断要用浅色、无毒、防水、防霉、不易脱落、可清洗的材料覆涂。3.2.3 地面车间地面要用防滑、坚固、不渗水、易清洁、耐腐蚀、耐油的材料铺制。为便于排水和防止周围的水反流入车间，车间整个地面的水平在设计和建造时应该比厂区的地面水平高出不小于0.15m，并在建造时使地面有1.5-2.0的排水坡度，有良好的排水系统，保证排水通畅。3.2.4 门窗车间的门窗应用浅色、平滑、易清洗、不渗水、耐腐蚀的坚固材料制作，并有防蝇虫、防尘及防鼠设施。如果在门外安装风幕，风幕应该具备一定的风速(最小为500mmin)，以阻止昆虫和空气污染物的进入。风幕的开关应该直接与门开关相连，以保证门一开风幕便开始工作，并持续到关门为止。车间供人员和原、辅材料出入的门口通道要有防蝇虫飞入的设施车间内窗台离地应不少于lm，在设计上最好在车间内不设内窗台。生产过程中必须或可能要开启的窗户应当装设纱窗，纱窗应易于拆卸和清洗。进入清洁区的门应当是双向开或者向清洁区推开能够自行关闭3.3 人员卫生设施3.3.1 更衣室、卫生间和淋浴间加工车间必须设有与加工人员数量相适应的更衣室、卫生间和淋浴间，更衣室、卫生间和淋浴间应当设置在与车间相连接，但在生产区域之外并且不对生产区域的卫生构成危害的场所。更衣室需配备与人数相适应的更衣柜，更衣柜最好是用易清洗消毒的非木质材料制作，柜顶呈450斜面。个人衣物、鞋要与工作服、靴分开分室放置。更衣室要保持良好的通风和采光，室内安装紫外灯或臭氧发生器，对室内空气进行灭菌消毒，更衣室按照人均面积不低于0.5m2配备。更衣室还应备有穿衣镜,供工作人员自检用。卫生间的蹲位可按生产现场最大班操作人员数量的5-10配备。卫生间的门应当能够自动关闭。卫生间内应当设置排气、通风设施，直接排放到车间以外的地方。卫生间的门窗不能直接开向加工工作区，卫生间的墙面、地面和门窗应用浅色、易清洗消毒、耐腐蚀、不渗水的材料建造，并配有冲水、洗手消毒设施，窗口有防蝇虫装置。3.3.2 其它卫生设施生产区域入口处设置符合要求、数量足够且处于正常使用的洗手、消毒及干手设施。洗手的水龙头应为非手动开关(脚踏式或光电感应式)，数量可按生产现场最大班操作人员数量的10配备，200人以上每增加20人增加1个。生产区域入口处应当设置鞋、靴消毒池，消毒池的宽度要与门道同宽，长度应当大于2m，以常人不易跨过为宜消毒水深5-10cm。洗手设施还应包括干手设备(热风、消毒干毛巾、消毒纸巾等)；根据生产需要。有的车间、部门还应配备消毒手套，同时还应配备足够数量的指甲刀、指甲刷和洗涤剂、消毒液等。车间的人员及物料进出口通道、与外界相通的排水口及通风口应当安装防蝇虫、防鼠设施。第三节 主要原辅料供应情况1.主要原料： 优质红富士苹果，市售，应符合GB2715-81粮食卫生标准的规定。2. 其他原料： 0.01%偏重亚硫酸钾和0.1%抗坏血酸，维生素C，白砂糖，（食用级）市售；果胶酶，酿酒酵母；醋酸菌。水：应符合GB2760-85 生活饮用水卫生标准的规定。第二章 总平面布置及运输第一节 总平面布置（图纸）第二节 工厂运输考虑到运输要快捷方便，选用汽车和叉车为主要运输工具。考虑到厂内仓库与车间、堆场与车间、车间与车间之间的货物分流，以确定原料、燃料等陆续供应，生产的产品源源不断的运出，在总平面设计时，厂内的道路设计应考虑短捷，厂区主干线一般为宽7-9m，次干道6-7m,单驶宽度4m左右。根据是苹果醋厂的特点，目前厂内道路布置的形式为循环式布置，即道路为环绕厂房建筑物的闭合道路网，并保证物流、人流的运输方便、安全和高效以及消防的要求。为使厂区保持环境整洁，厂区大门宜设两个以上，原料、料渣、菌丝渣等物料应由边门出入，而正门一般通过生活用车辆或外来联系车辆。第三章 劳动定员1.工厂定员的依据主要为：1.1 工厂或车间的经营生产目标值或经营生产计划。1.2 劳动定额、产量定额、设备看管定额及服务定额。1.3 同类工厂及车间的定员资料情况。1.4 市场劳动力价值资料。1.5 管理方法及相应的成本资料等。2.工人定员的确定：一条生产线的定员情况：装料看机器卸瓶洗瓶验瓶压盖验醋贴标装箱出箱入库6人1人3人2人2人2人2人2人2人6人=28人因为同类生产线有4条，三班连续生产，工人每六天休息一天，假设工人的出勤率为95%，则四条生产线所需定员人数为：定员人数 =（同类生产线数每条定员人数每日班数）95% =428395% =354 人第三章 车间工艺第一节 工艺流程及相关参数1.液态深层发酵法酿醋的工艺流程图： 苹果预处理洗净破碎榨汁果胶酶处理过滤调整糖度加热杀菌酒精发酵(加酵母培养液)调整酒度醋酸发酵(加醋酸菌悬液) 过滤后熟杀菌(调配)成品 2.工艺流程与相关参数2.1 原料处理 选择无病虫害、色泽鲜红、成熟的优质红富士苹果，清洗、去核，再破碎成3-5mm左右的果丁，置于打浆机中打浆。苹果经破碎打浆后，为了避免发生褐变，在打浆时加入浓度为0.01%偏重亚硫酸钾（或Na2SO3）和0.1%抗坏血酸组成的复合护色液。2.2果胶酶处理： 苹果中较多果胶物质的存在使苹果浆液稠厚，不利于除渣和澄清，试验采用果胶酶进行处理，酶制剂用量为苹果浆的0.1%-0.15%，温度40-55，搅拌均匀，静置8-10h，见渣下降后，即进行过滤，酶解后升温至80，保温15min进行灭酶处理。2.3成分调整：根据发酵时生成酸度要求调整糖度，根据2g/100mL糖生成1。（V/V）酒精来补加糖量，将蔗糖溶化成的糖浆煮沸杀菌后加入苹果浆中，使糖度达到一定浓度，再用苹果酸调pH至3.5-4.5。2.4酒精发酵： 将苹果汁接种后放入一定温度条件（30）下进行酒精发酵，7天后发酵基本完成，静置澄清后调整酒精度，进入醋酸发酵。2.5醋酸发酵： 将接种好的发酵液放入一定温度的摇床中进行醋酸发酵，发酵时间为5-10d左右，待发酵液酸度（以醋酸计）达到5%-5.8%时，即终止发酵。2.6陈酿： 在室温下静置贮存2个月左右。该阶段苹果醋中所含有的糖、醇、有机酸、甘油、氨基酸等成分，通过氧化还原和分子间的聚合作用，促进色素和香气的形成，使得苹果醋具有更加浓郁的果醋风味。2.7 配兑、灭菌、陈酿与包装测定滤液成分，按产品质量标准要求进行配兑，配兑后的产品用列管式热交换器加热灭菌，出口温度应达到70以上。第二节 物料衡算1.原料使用量：以1000kg苹果为计算单位1.1 果糖原料生产酒精的总化学式为：糖化： （C6H10O5）n + n H2O n C6H12O6 n162 n180发酵: C6H12O6 2 C2H5OH + 2CO2 180 92理论上1000kg苹果含糖量15%，可以生产酒精的质量为：=921000*15%162=567.9 kg加工过程中淀粉损失表生产过程损失原因淀粉损失%原料处理蒸 煮发 酵粉尘损失淀粉残留及糖分破坏巴斯德效应、挥发和残留0.40.56.8总计损失7.7实际上1000kg苹果可以生产酒精的质量为：567.9（100%-7.7%）=524.2 kg发酵过程为：C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O 46 60根据碳原子守恒可得产生醋酸的质量为：524.26046=683.7 kg因为发酵过程中损失为6.8%，因此实际可得醋酸的质量为：683.7（100%-6.8%）=637.2 kg1.2 其他物料消耗量：1.2.1 细菌-淀粉酶活力为500u/g，-淀粉酶用量为：（100010006）5000=1.2103 g=1.2 kg1.2.2 氯化钙的用量：10000.1%=1 kg1.2.3 糖化酶活力为50000 u/g，糖化酶用量为：（10001000120）50000=2.4 kg1.2.4酵母用量为：100010%=100 kg1.2.5 醋酸菌种用量为：100010%=100 kg1.2.6 本厂年产量为110000吨，因为醋的密度为1g/cm3，因此需要生产醋的体积为1.1108L。食醋的总酸度一般为5.0g/100ml,故需生产醋酸的质量为：1.1108 L5.0 g/100ml=5.5106 kg2.一年各种原料的用量：大米用量为：10005.5106637.2=8.6106kg细菌-淀粉酶用量为：8.61061.21000=1.0104 kg氯化钙用量为：8.610611000=8.6103 kg糖化酶用量为：8.61062.41000=2.1104 kg酵母用量为：8.61061001000=8.6105 kg醋酸菌种用量为：8.61061001000=8.6105 kg3.热耗量：根据加工工艺可知，料液质量m = 110000吨=1.1108 kg，料液比热容可取c=3.72KJ/Kg.K，加热过程总耗热量为Q1，料液由初温T0加热至90的过程中，设料液初温取T0=15，耗热量为Q2，则Q2 = m0(90-T0) = 1.11083.72(90-15) = 3.11010 KJ设热损失Q3，热损失为耗热量的15%：Q3 =15%Q2 = 15%3.11010 KJ = 4.7109 KJ则总耗热量为Q1=3.11010 KJ4.7109 KJ =3.61010 KJ4.电耗量为：3.61010 KJ3600 = 1107 Kw/h5.水耗量：生产醋的耗水系数按5计算，则耗水为1.1108 L5=550000吨。第三节设备及相关管道选型配套明细表设备及相关管道选型配套明细表序号设备名称台数规格材料123456789101112粉碎机料泵调浆罐液料高位槽液化罐糖化罐补糖罐酒精发酵罐自吸式醋酸发酵罐板框压滤机滤液配兑池贮存罐352263268101904t/h4.5t/hV=6m3V=6m3V=100m3V=200m3V=3m3V=100m3V=100m3KP-629V=40m3CS（碳钢）CS（碳钢）CS（碳钢）CS（碳钢）CS（碳钢）CS（碳钢）CS（碳钢）CS（碳钢）CS（碳钢）CS（碳钢）SSSS第五章 管道设计第一节 管道计算与选用根据以上工艺参数，可以确定液料的流量为:Q = 125.648 = 4t/h = 4m3/h若取流速为25m/s，则管道的截面积为:S = Q/V = 4 m3/h 25 m/s = 44.5cm2则管径R=75.2mm,若选管径为80mm，则可以计算得流速为22m/s,故选择碳钢管可以满足生产需要。第二节 管道附件与选用1.弯头：根据管路图可以得到，管道转弯角度为90，因此可选用90弯头。2.法兰：因为管道材料为碳钢，因此选用法兰连接。为了管道清洗时能清洗彻底，选用松套法兰。第三节 管路布置（图纸）第六章 项目经济分析第一节 产品成本与售价1.产品成本计算：1.1 大米的价格为4元/千克，则大米成本为：8.61064 =340 万元；1.2 -淀粉的价格为68元/千克，则所需成本为： 1.0104 68 =68 万元；1.3 氯化钙的价格为2元/千克，则所需成本为： 8.6103 2 =17 万元；1.4 糖化酶的价格为7.2元/千克，则所需成本为：2.11047.2 =15 万元；1.5 酵母可由一只小小试管的菌种培养成发酵需要的大量酵母，估计所需成本8 万元；1.6 醋酸菌也可以买菌种培养，估计所需成本10 万元；1.7 一般工业用电价格则为0.703元，则所需成本为:1.0107 0.7