1000吨防晕饮料的工厂设计食品科学和工程专业

设计题目：年产1000吨防晕饮料的工艺设计TOC\o"1-3"\h\u264471绪论 1115801.1项目建设的背景和意义 195071.2产品需求初步预测 1116042厂址选择 277492.1厂址选择要求 2254342.2厂址选择报告 3284313工厂总平面设计 348643.1工厂的总平面设计 326043.2总平面设计的基本原则 648913.3总平面设计说明 698933.4厂区平面设计图 7132964生产工艺流程与主要设备 7316244.1工艺流程 7165834.1.1工艺流程设计 775864.1.2工艺流程说明 7161874.2设备选型 9143655工艺计算 10250585.1物料衡算 10243265.1.1原辅料用量物料衡算 1044065.1.2包装用量衡算 14294425.2水电气的估算 14176535.2.1水 1419885.2电量衡算 15310555.2.1供电的要求 1528075.2.2用电估算 1598746环境保护及卫生 1760776.1环境保护 1759456.2卫生 17年产10000t防晕饮料的工设计1绪论1.1项目建设的背景和意义全球各地有很多人被晕动症所困扰，仍然没有任何药物可以治疗甚至完全治愈晕动症。人们的选择往往是在乘车坐船，在晕动症病发之前服用晕车药，以预防晕动症的发生。而服用晕车药又必须得保证在乘车前半个小时到两个小时的时间之内服用，且服用时得保持空腹。这一点也导致了大部分的患有晕动症的人群不愿意乘车出行。为了有效地解决这一麻烦，防晕饮料的设计及推出显得至关重要，我国也逐渐对这一问题重视起来。1.2产品需求初步预测晕动症常常发生在乘车,乘船，乘飞机等运动几分钟甚至几小时之后。患有晕动症的人会非常痛苦。众所周知，用西药治疗晕动症会产生一些副作用，因此我们可以采用中药治疗晕动症，经调查生姜、茯苓、肉桂等可以作为防晕饮料的原料，从而大大缓解晕动症对于患者所带来的负面影响。2厂址选择2.1厂址选择要求（1）为了减少原材料的的运输成本，应该在靠近防晕饮料原辅料的地区建设工厂，还可以防止原料在运输途中出现腐烂等情况。（2）为了适应济南市莱芜区当地产业的统一规划和长期发展并且要符合我国的基本政策和基本方针，应该尽量在规划区内建设防晕饮料工厂，荒地应该尽量被征用，少占或不占耕地，节约用地。（3）工厂厂区附近环境卫生等条件应该被保证。防晕饮料上游河流不能被污染，上风向区域内不能工矿业，不能对生产的防晕饮料的质量与安全产生危害。（4）厂区所在地有基本的生产及技术力量的保证。（5）建厂地区的厂址面积不宜过小，要保证工厂生产生活所用，并有适合工厂后续发展的预留地。（6）大多数食品工厂都建设在城市的郊区，由于生产和销售等原因建设在市区内的工厂只有极少数，但是无论是在郊区建工厂还是在市区建工厂，防晕饮料工厂的厂址都要能够方便运输防晕饮料，以及满足方便为防晕饮料工厂提供电、提供水等条件。（7）防晕饮料工厂的设计不但要符合我国环保方面的要求，还要遵守我国环保部门所规定的法律法规。综上，根据国家相关政策以及有利生产，方便生活等原则，本设计将厂址选择在济南市的莱芜区。2.2厂址选择报告防晕饮料工厂设计厂址选择为山东省济南市莱芜区。由于山东属于温带季风气候类型，所以高温的季节和多雨的季节出现在同一个时期，独特的自然地理环境和气候条件十分适合生姜的生长。其中莱芜更有“中国生姜之乡”的称号。另外，在莱芜建厂有以下几大优点：（1）莱芜是防晕饮料的主要原料生姜的产地，且生姜辣味鲜美，营养丰富，具有耐储存都优良特性。（2）因为莱芜地形平坦，所以可以减少土地平整所需工程量和费用；也方便厂区内各车间之间的运输。（3）经济开发区内生态建设良好，且水、电、气供应充足，完全可以满足工厂内生产和生活的需要。（4）莱芜区人口众多，劳动力较为丰富，且莱芜区附近有居住的居民非常多，为防晕饮料工厂提供了足够的劳动力。3工厂总平面设计3.1工厂的总平面设计对于生产车间的构建，结合本工厂实际的情况，按照防晕饮料生产工艺的需要，在工厂内建设以下建筑或构建物。（1）仓库防晕饮料工厂需要设计两种仓库，原料仓库和成品仓库。（2）辅助车间辅助车间包括化验分析室、辅料藏室、消毒间、机修车间等。（3）生产车间防晕饮料的生产车间包括水处理车间、预处理车间、调配车间、灌装车间及包装车间，生产车间一定要要靠近水源，仓库存动力系统，主干道等，能够降低铺设管道化电缆的费用和物料的往返运输的次数，从而能够有效降低生产成本。生产车间还需要设计的、参观通道，以方便对整个工艺流程进行参观，为了防止形成交叉污染，参观管道必须有独立的出口。（4）供能车间防晕饮料工厂设置了锅炉房、水泵间、配电室等设备是为了保证水电气的正常供应。（5）办公大楼防晕饮料工厂还要建设负责销售、后勤、财务、调度等行政工作的办公大楼。（6）员工生活区在防晕饮料厂的上风口建设员工生活区，不但要把宿舍、食堂、俱乐部、运动场等基础设施建立在员工生活区，而且还要把有医务室、会议室、招待室等设立在员工宿舍，最重要的是员工宿舍的建设需要满足远离污染、消防安全等要求，以保证员工的身体健康。（7）更衣室、卫生间更衣室即卫生间是工厂人们日常生活所必须的，更衣室要分为男女两个，位置位于各个车间附近，并且处于通往车间的路上，使工人能够从更衣室换号工作服装后直接进入到不同的生产车间内，能够有效地避免污染并且节省时间。（8）绿化防晕饮料工厂的绿化必须满足当地规定的绿化要求面积。（9）废水处理区在防晕饮料工厂还要专门预留一块空地专门用来让环保部门设计废水处理池，储存排放废水。主要建筑物一览表区域 名称层数占地面积(m2)结构办公楼3300钢混宿舍楼5350钢混食堂、超市2250钢混运动场1300水处理车间1100钢混预处理车间1140钢混防晕饮料生产车间1500钢混灌装间190钢混杀菌间160钢混外包间1100钢混卫生间1100钢混锅炉房150钢混水泵间150钢混试验室160钢混更衣室160钢混消毒间160钢混员工通道150钢混成品库1300砖混原料库1400钢构辅料库1120钢构污水处理间1150砖混废物清洁间180砖混配电间150砖混配套区域 机修间150砖混停车场1120自行车车棚180钢构门房130砖混绿化1000路面2000总面积70003.2总平面设计的基本原则（1）首先，厂区的总平面设计必须要满足当地的地理条件以及生产防晕饮料的工艺要求，要保证在生产过程中生产线的连续性和高效性。同时应该注意生产线的布置要尽量缩短，整个生产线要尽量注意避免曲折，以保障各种物料的输送和方便工作人员工作。（2）其次，需要充分考虑到选择厂址地区的地质条件、降雨分布等，根据各种环境因素做到进行因地制宜。（3）再者，还需要充分考虑到国家关于环境保护和卫生方面的要求，要严格按照国家的标准进行。注意将一般的生产区域与生活区域、管理区域分离，同时还需要注意当地的风向和厂区的朝向；厂区内生产厂房在设计建设时要注意各生产厂房之间是要留有一定距离的，以保证采光问题，在中间还需要设置绿化带、小花池等；另外，根据国家环保部门的规定，应该充分考虑到厂区内生产过程中三废的排放处理问题，以及其对环境是否会产生不利的影响。（4）最后，此工厂布局设计必须注意要与当地城市或区域的总体规划相协调；另外为了保证工厂后期说我长远发展，在设计时需要留有一定的空地作为发展预留地，以此作为后期工厂的扩大生产用地。3.3总平面设计说明（1）工厂内部必须要有办公楼、预处理车间、清洗车间、包装车间等建筑物，这许多车间的具体方位安排需要按照产品的生产流程来确定，这样做主要是为了减少在生产过程中往返运输所花费的时间。此外，各个建筑物之间的距离要尽量缩短，节约时间。（3）工厂的办公楼需要设在人口流动较大附近，此位置距离车间又较近，便于工厂生产员工管理，又避免了与物流方面交叉。（4）绿化情况工厂厂区内的绿化情况是必不可少的，可以在各个厂房的四周种植花草树木，保证厂区的绿化情况。（5）工厂厂区需要充分考虑防火措施，防止火灾情况的发生。所以需要在各个建筑物以及堆放易燃易爆物品附近设有灭火器和消防水龙头等消防设备，以保证在发生火灾时能够及时灭火，减少经济损失以及人员伤亡。（6）厂区道路工厂厂区主干道建设为9m宽，其他道路为7m宽，各条路路口半径约18m，两旁均需要种植或草树木。综上所述，本防晕饮料的工厂平面设计基本符合一般食品工厂的设计要求，并且在厂区内还留有了一定的发展空间以供工厂后续的发展需要3.4厂区平面设计图见附录4生产工艺流程与主要设备4.1工艺流程4.1.1工艺流程设计原料→冷却处理→预处理（筛选→去石→清洗→浸泡→沥水）→酶解→精滤→调配→→均质→脱气→杀菌→罐装→成品4.1.2工艺流程说明（1）原料原料的好坏会直接影响防晕饮料成品的品质，所以在原料选择的过程中要选择适合做防晕饮料的原材料。用生姜作为防晕饮料的原因主要是生姜具有活血化瘀祛除寒气的功能，并且在健胃的同时还可以防止呕吐。生姜的香气浓厚并且姜汁浓厚而辛甜，生姜在根茎蔬菜中的口碑很好经过多项研究证明生姜可以预防晕动症。生姜应该充分成熟，风味正常，颜色姜黄色，无腐败变质。除此之外，防晕饮料的原料还有鱼腥草粉、绿豆粉、乌梅、陈皮等。（2）冷却生姜等原料在采收后，仍然还会进行一定的新陈代谢，比如呼吸作用等，这些基础的生命活动会导致生姜的温度升高，因此在原材料到达工厂后，需要尽快进行冷却处理。（3）预处理首先对新鲜的生姜进行筛选，然后去掉石子等杂物，清洗生姜，再浸泡，除去不可食用部分。在整个加工的过程中生姜等原料并不能与铁制品接触，防止生姜产生变色以及变味，所以应该用不锈钢器具。经过烫漂的姜应该及时冷却，防止姜持续过热，使色泽发生不好的变化。烫漂后的姜表面会有水存在，应该及时沥水去除，沥水的方法有自然晾干或者用离心机甩干。酶解将姜粉鱼腥草等防晕饮料原料置于烧杯中，加入0.15%的果胶酶及0.10%的纤维素酶进行酶解，在50°C下酶解3h，充分分解果肉中的果胶、纤维素等多糖类物质，有利于下一步取汁液和维持饮料的稳定性。（5）精滤精滤核心在于控制防晕饮料孔径的大小，对于防晕饮料的稳定性起到了很大的作用，精滤还与后期的沉淀的生成密切相关。（6）调配将防晕饮料原汁（绿豆粉、鱼腥草粉、姜粉、乌梅、陈皮等，比例为2:1:4:2:1）、蔗糖、果葡糖浆、羧甲基纤维素钠、低酯果胶等在调配罐中进行调配(羧甲基纤维素钠、低酯果胶与蔗糖是干混后再加入到防晕饮料原汁中，防止发生结块)。（7）均质均质可以使防晕饮料体系中的姜粉、乌梅以及陈皮等原料微粒化、均匀化。均质的作用有以下几点：A.使防晕饮料整个体系更加稳定。B.可以提高防晕饮料的质量和品味。（8）脱气将防晕饮料饮料在90C处理15min进行加热脱气，去除防晕饮料中的氧气，防止饮料中的色素、维生素C等物质氧化，避免饮料颜色改变和营养品质降低。（8）杀菌将防晕饮料进行高温瞬时灭菌，超高温瞬时灭菌就是采用短时间高温度把防晕饮料种的微生物杀死的灭菌法。灭菌温度一般是130℃－150℃，加热后能够使防晕饮料达到商业无菌。（9）罐装传统的热灌装的技术要求饮料长期处于高温之下，虽然这种方式可以达到无菌的要求，但是会造成饮料口味的改变和营养的流失。在无菌环境中把已经杀菌的物料装入无菌容器中并完成封口的过程就是无菌灌装。采用无菌灌装技术灌装的食品，在不添加防腐剂，不需要冷藏的条件下可以保持很长时间。无菌灌装要做到下面2个杀菌２个无菌：物料的杀菌，包装的杀菌；环境的无菌；灌装及封口的无菌。(10)成品防晕饮料完成罐装、封口之后就开始入库。4.2设备选型选择设备时应考虑以下原则：（1）食品工厂所选择设备需要满足食品生产的工艺要求，必须能保证生产产品的质量要求以及相应的产量。（2）在挑选设备时应该优先选用较为先进，机械化程度较高的设备，这样可以节省人力资源，提高效率。（3）在挑选设备时要充分考虑设备的耗能问题，优先性选择效率高，体积小，耗能少的生产设备。（4）所选设备一定要是正规厂家生产，并且食品工厂环保卫生要求也一定要符合。主要设备序号名称数量备注1刮板式输送机12滚杠选果机13气泡清洗剂14榨汁机25酶解罐36双联过滤器17水处理设备18调配罐39高压均质机110灌装机411巴氏消毒机712自动贴标机113自动喷码机114喷码输送机115自动装箱机15工艺计算5.1物料衡算5.1.1原辅料用量物料衡算防晕饮料工艺技术指标及基础数据指标名称指标指标名称指标生产规模1000吨/年挑选、清洗损失率0.7%生产天数250天/年检样损失率0.6%日产量4吨/天杀菌、灌装损失率0.5%出汁率24.12%过滤损失率4%配料配方物料名称添加比例备注防晕饮料原汁12.00%防晕饮料中添加比例果葡糖浆4.00%防晕饮料中添加比例蔗糖7.00%防晕饮料中添加比例羧甲基纤维素钠0.20%防晕饮料中添加比例低脂果胶0.15%防晕饮料中添加比例山梨酸钾0.20%防晕饮料中添加比例D-异抗坏血酸钠0.10%防晕饮料中添加比例水76.35%防晕饮料中添加比例酶解时纤维素酶0.10%按防晕饮料原料重量添加酶解时果胶酶0.15%按防晕饮料原料重量添加5.1.1.1以每天所需4吨防晕饮料（原料量）为计算基准进行计算（1） 4吨防晕饮料挑选和清洗后剩余量：4000x（1-0.7%）=3972.0000kg（2） 防晕饮料原料榨汁后汁液量：3972×24.12%=958.0464kg（3） 酶解时添加纤维素酶量：958.0464kgx0.1%=0.9580kg（4） 酶解时添加果胶酶量：958.0464×0.15%=1.4371kg（5） 过滤后剩余量：（958.0464+0.9580kg+1.4371kg）×（1-4%）=922.0238kg（过滤后防晕饮料原汁防晕饮料饮料的12%）（6） 调配时添加果葡糖浆量：（922.0238/12%）x4%=307.3413kg（7） 调配时添加蔗糖量：（922.0238/12%）x7%=537.8472kg（8） 调配时添加羧甲基纤维素钠量：（922.0238/12%）×0.2%=15.3671kg（9） 调配时添加低脂果胶量：（922.0238/12%）×0.15%=11.5253kg（10） 调配时添加山梨酸钾量：（922.0238/12%）×0.2%=15.3671kg（11） 调配时添加D-异抗坏血酸钠量：（922.0238/12%）x0.1%=7.6835kg（12） 调配时加水量：（958.0464/12%）x76.35%=5866.3764kg（13） 调配后浆液重：958.0464+307.3413+537.8472+15.3671+11.5253+15.3671＋7.6835+5866.3764=7719.5543kg（14） 考虑灌装损失、杀菌损失以及检样损失，4吨防晕饮料（原料）可生产饮料:7719.5543X（1-0.5%-0.6%）=7634.6392kg5.1.1.2以每天生产4吨防晕饮料为计算基准进行计算（1） 4t防晕饮料饮料在杀菌、灌装及检样之前的量：4000/（1-0.5%-0.6%）=4044.4894kg（2） 防晕饮料饮料中防晕饮料原汁的含量：4044.4894x12%=485.3387kg（3） 防晕饮料饮料中果葡糖浆的含量：4044.4894×3%=121.3347kg（4） 防晕饮料饮料中蔗糖的含量：4044.4894×7%=283.1143kg（5） 防晕饮料饮料中羧甲基纤维素钠的含量：4044.4894×0.2%=8.0990kg（6） 防晕饮料饮料中低脂果胶的含量：4044.4894×0.15%=6.0667kg（7） 防晕饮料饮料中山梨酸钾的含量：4044.4894×0.2%=8.0990kg（8） 防晕饮料饮料中D-异抗坏血酸钠的含量：4044.4894×0.1%=4.0445kg（9）防晕饮料饮料中的加水量：4044.4894×76.35%=3087.9674kg（10） 过滤前的汁液量：485.3387k/（1-4%）=505.5611kg（11） 酶解时防晕饮料果肉用量：505.5611/（1+0.15%+0.1%）=504.3003kg（12） 酶解时添加纤维素酶量：505.5611×0.1%=0.5056kg（13）酶解时添加果胶素酶量：505.5611x0.15%=0.7583kg（14） 挑选和清洗的防晕饮料原料量：505.5611/24.12%=2096.0245kg（15） 4t防晕饮料饮料中所需防晕饮料原料的量：2096.0245/（1-0.7%）=2110.8001kg年产1000吨防晕饮料饮料的物料表s物料名称每年物料量/kg每日物料量/kg防晕饮料原料527700.025(绿豆粉105540，鱼腥草52770，姜粉211080，乌梅105440，陈皮52770）2110.8001(绿豆粉422.16，鱼腥草211.08，姜粉844.32，乌梅422.16陈皮211.08）纤维素酶126.40.5056果胶酶189.5750.7583果葡糖浆30333.675121.3347蔗糖70778.575283.1143羧甲基纤维素钠2024.758.0990低脂果胶1516.6756.0667山梨酸钾2024.758.0990D-异抗坏血酸钠1001.1254.0045水771991.853087.96745.1.2包装用量衡算日产防晕饮料饮料14吨，采用250mLPET塑料瓶包装，需16000个塑料瓶,外贴标签16000张，每箱24瓶，共需瓦楞纸箱667只。5.2水电气的估算5.2.1水5.2.1.1生产车间用水（1） 产品本身用水：根据物料衡算，每日生产防晕饮料4吨，需用水约3.09吨。（2） 工艺过程用水：气泡清洗机配溢水装置和过滤箱，可循环使进行用，结合实际按水：原料=1：3的比例估算，原料清洗需用水2.1108001/3≈0.70吨。巴氏喷淋灭菌冷却每小时处理1t饮料，水可循环使用，水起动消耗5.07t,水运行消耗50kg/h,总耗水量5.07+0.05x14=5.77吨清洁车间用水：据生产经验每天清洗设备用水约需6吨水，清洗1m2地坪需用水12L，生产车间1000m2，地坪清洗共需12x1000x1=12000kg=12.00t。生产车间总用水量为：3.09+0.70+5.77+6.00+12.00=27.56吨。5.1.1.2生活用水职工工作用水：在生产岗位或易污染身体岗位，人均用水25L，共有生产车间和人员50人，需水量25x50=1250；从事行政管理岗位，人均用水20L，共有18人，需水量20x18=360L职工宿舍用水：集体宿舍每日人均用水80L，需水量80x(50+20)=5600L食堂用水：以人均每餐使用8L水，三餐则使用24L水计算，需水量24x(20+50)=1680L路面浇洒用水量：以浇洒面积2L/(㎡xd)计算，道路面积共2000m2，需水量2x2000=4000L绿化浇洒用水量：以浇洒面积1L/(㎡xd)计算，绿化面积共1000m2，需水量1x1200=1000L。消防用水量：工厂设消防管网和水栓，室外消防用水量25L/s，室内车间设2股水柱，每股水量2.5L/s,仓库1股水柱水量5L/s预算时先不计消防用水量,如遇火灾则调整生产生活用水来使用。生活总用水量为：1250+350+5600+1680+4000+1000=13880L=13.88m3需水13.88x1000=13880kg=13.88t5.1.1.3总用水量考虑到管网损失、用水峰值和未预见水需求，总用水量在预算基础上增加15%，每日用水量为：(27.56＋13.88)x(1+15%)=47.66t，全年耗水量为11915.00吨。5.2电量衡算5.2.1供电的要求（1）食品工厂的用电性质属于三类负荷，一般是采取单电源方式供电，但由于停电可能会导致大量材料变质，故供电不稳定的地区，应该采取相应的措施来防止停电等却意外情况发生，所以可以选择采取双电源供电的方式，或者工厂自备发电机组，用于临时紧急供电。（2）工厂在实际生产运行的过程中应该想办法减少电能的损耗，所以厂内的变压所应该尽量接近负荷高的相关部门。5.2.2用电估算设备用电参数设备名称设备功率/kw每班工作时间/h刮板式输送提升机7.50.4滚杠选果机0.750.5气泡清洗机3.51.9榨汁机2.51.9酶解罐0.753双联过滤器0.750.2调配罐7.50.5胶体磨72.36高压均质机107.078脱气机2.57.078灌装机44.67巴氏喷淋灭菌冷却机77吹瓶机134.67自动贴标机0.62.33自动喷码机0.11.87喷码输送机0.451.87自动装箱机51.945CIP清洗设备2.22水处理设备3.524（1） 原料处理耗电量：7.5x0.4+0.75x0.5+3.5x1.9+2.5x1.9x2=19.5250kw（2） 防晕饮料制备耗电量：0.75x3x3+0.75x0.2+7.5x0.5x3+7x2.36+10x7.078+2.5x7.078+4x4.67+7x7=190.8250kw（3） 饮料包装耗电量：13x4.67+0.6x2.33+0.1x1.87+0.45x1.87+5x1.945=72.8615kw（4） CIP清洗耗电量：2.2x2=4.4kw（5） 水处理设备耗电量：3.5x24=84kw（6） 其他用电量：照明、空调、通风等设备耗电量以生产耗电量15%计算，耗电量约为55.7417kw每日耗电总量为：(19.525+190.825+72.8615+4.4+84+55.7417)×2=854.7100kw,全年耗电量为256413Kw。6环境保护及卫生6.1环境保护(1)在工厂生产防晕饮料的过程中不会存在严重的污染情况，主要环境保护方面的问题为生产用水的排放以及生产过程中蔬菜废料的处理问题。(2)在其中，烫漂所产生的污水和生活用水可以排至污水处理站处理，经过污水处理