【《芒果皮果胶的工艺计算及生产线布局设计》11000字（论文）】

芒果皮果胶的工艺计算及生产线布局设计[摘要]芒果皮作为芒果加工的副产物，在生产中通常被当成废弃物处理，不仅浪费资源，还会造成环境污染。随着科研的不断深入，我们发现芒果皮中的果胶具有一定的价值，在食品和医学领域应用广泛。所以本文以芒果皮为原料，设计出了一个年产量为10吨的果胶生产工厂。通过查阅相关文献，研究果胶生产的一系列工艺，最终确定以盐酸作为提取剂，结合乙醇沉淀的方法来制备果胶。本文还对生产过程中所需的物料和热量进行了衡算，并据此进行相关设备的选型，且根据生产需求和工厂设计原则，设计出了工厂和车间的布局图，而对于生产过程中产生的工业废物，也给出了相应的处理方法。[关键词]芒果皮；果胶；生产工厂目录1引言 引言1.1研究背景及意义芒果属常绿乔木，是世界闻名的热带山地水果。芒果果肉细致，风味独特，营养价值极高，果实中不但含有人体必需的糖类、蛋白质等多种营养成分，且芒果中含有较高的植物酶和类胡萝卜素，在水果中十分罕见。因此，芒果也被人们赋予了“热带水果之王”的美誉。目前芒果的果肉部分大多用于制造罐头、饮料或直接食用，而芒果皮作为主要副产物，却没有被很好地利用，除少数芒果皮用于中药及制作饲料外，大部分都直接作为废弃物处理，这不仅浪费了资源，还会引起污染环境。有研究统计,芒果皮的重量约占芒果总重的9%~16%[1]。芒果的皮中含有丰富的果胶、膳食纤维、植物多酚等营养物质。因此，目前世界上许多国家都在大力开展对芒果皮的加工利用研究。果胶是位于植物细胞壁和细胞内层的一种多糖[2]，因其具有良好的增稠、胶凝和乳化稳定作用而被广泛应用于食品、医药和化妆品等领域[3][4]。随着经济的发展，果胶的需求量也逐年上升。有专家预测，未来几年内果胶的需求量将以每年15%～20%的速度增长，而我国约有80%的果胶需求量依靠进口[5]。我国具有丰富的芒果资源，种植地包含海南、广东、广西、福建等多个省区。若以芒果皮为原料提取果胶，既做到了资源合理利用，节约成本，又可以减少对环境的污染，还可以拓宽芒果的产业链，极大地提高芒果产业的经济效益，且提取方法多种多样，工业生产过程不会过于复杂，在医学和食品等领域都有很大的开发前途。1.2果胶的应用1.2.1在食品行业中的应用果胶是食品行业中常用的添加剂，可以改善食品质构，增加食品稳定性[6]。具体应用如下：1.2.2在医药上的应用果胶有很高的医用价值，具有降低人体血脂和胆固醇、疏通血管、润肠通便及抗癌等功能，可以单独使用或是与其他药物联合治疗疾病。通常人体口服药物后，药物在到达结肠之前就会被吸收，导致药物无法对病变部位起作用。而果胶作为一种水溶性的膳食纤维，在人体内无法被消化，因此进入消化道后其胶体活性不会被破坏。若以果胶为载体，通过与其他赋形剂结合，配制成栓剂、薄膜、软膏或者微胶囊等药物，则可以起到很好的保护作用，帮助药物发挥其作用[7]。1.3果胶的制备工艺果胶制备工艺中的主要步骤是果胶的提取和沉淀。此外，为防止芒果皮中的果胶酶对果胶造成破坏，影响果胶得率，通常在果胶提取前要先对原料进行灭酶处理[8]。1.3.1果胶提取果胶提取的原理是利用果胶在某些溶剂中的可溶性，从而把果胶从原料中提取出来[9]。果胶提取的方法主要包括酸提取法[10]、碱提取法[11]、微生物提取法[12]、草酸铵提取法[13]、超声波辅助提取法[14]等。而目前国内工业化生产的果胶大多采用酸提取法制备。1.3.1.1酸提取法酸提取法是工业生产果胶中使用最广的方法，原理是利用果胶在酸性溶液中的可溶性，以稀酸溶液作为提取剂，将果胶从水果皮原料中提取出来，接着再用无水乙醇或金属盐类溶液对果胶进行沉淀，过滤后即可得到果胶。工业中常用的稀酸溶液主要有硫酸、盐酸和醋酸等，经余杰、王晓红[15]等人研究发现，在相同的条件下，三种酸对于果胶的提取能力大小为：硫酸＞盐酸＞醋酸，又因为硫酸具有强烈的腐蚀性，危险性较高，因此，工业上多采用盐酸作为提取剂。1.3.1.2微生物提取法微生物提取法的原理是使原果胶在酶的作用下水解，从而提取出果胶。此法工艺简单，提取完全，得到的果胶产品质量稳定，但成本较高，对设备、工艺条件的要求也比较严格。1.3.1.3草酸铵提取法此法的基本原理是利用草酸根离子的金属螯合作用，使其与果胶发生反应，将原本不溶的果胶溶解在液相中，从而将果胶提取出来。此法工艺简单，产品质量较好，但是难以回收，并存在环境污染问题。1.3.2果胶沉淀果胶沉淀的原理是通过降低果胶在溶剂中的溶解度，从而使果胶沉淀析出。沉淀果胶比较常用的方法包括乙醇沉淀法[16]、盐析法[17]和电解质沉淀法。其中乙醇沉淀法是果胶在工业化生产中使用最为广泛的一种。1.3.2.1乙醇沉淀法乙醇沉淀法是利用果胶不溶于乙醇的性质，先在浓缩后的粗果胶液中加入适量无水乙醇，使果胶沉淀析出，再进行过滤，用75%乙醇洗涤沉淀除去杂质后，即可得到果胶。通过此法制备的果胶色泽较浅，成品质量高，但是对乙醇的需求量比较大，因此需对乙醇进行回收，循环使用，以节约生产成本。1.3.2.2盐析法果胶分子中含有游离羧基，它可以与钾、钠、铝等金属离子发生反应。在粗果胶液中加入氨水中和果胶，再加入金属盐溶液作为沉淀剂，生成果胶酸盐沉淀。经过抽滤、软化水洗涤后，再用带酸性的乙醇溶液洗涤，进行脱盐后得到果胶。2设计依据2.1设计计划任务书本厂按照以下计划设计芒果皮果胶生产工艺，具体参数如下表：2.2关键的设计工艺参数将芒果皮作为果胶制备的原材料，工艺流程为以下几方面：原料预处理：先将芒果皮粉碎，然后在沸水中浸泡8-10min，进行灭酶处理，最后用清水进行漂洗，以除去大部分杂质和色素。（2）酸法浸提：选择pH值2.5的盐酸溶液（0.1mol/L盐酸稀释而成）作为提取剂，原料与盐酸溶液的质量比为1：15，在90°C下提取2h。（3）板框过滤：将浸提液通过板框进行过滤。（4）真空浓缩：在50℃下对滤液进行真空浓缩，浓缩比为1：4。（5）树脂脱色：使用D-101树脂[18]对浓缩液进行脱色、除杂处理。（6）醇沉：脱色后加入浓缩液3倍体积的95%乙醇，对果胶进行沉淀，时间为1h。（7）板框过滤：对醇沉后的溶液进行板框过滤，得到果胶沉淀。（8）乙醇洗涤：用75%的乙醇洗涤沉淀。（9）真空干燥：在50°C下真空干燥24h，得到果胶成品。按照上述工艺条件制备芒果皮果胶，得率约为10.0%[19]。2.3制备工艺芒果皮原料→粉碎→灭酶→漂洗→酸提取→板框过滤→真空浓缩→树脂脱色→醇沉→板框过滤→75%乙醇洗涤→真空干燥→包装2.4设计原则（1）应以计划任务书、物料衡算以及热量衡算等为依据进行设计。（2）设计不仅要便于工厂工人们的操作，更要利于生产方便，流程要最简化。（3）食品工厂设计要符合食品的卫生要求。（4）设计应以经济效果作为中心出发，减少成本，提高利润，并且实际市场前景要广阔（5）设计应当着重考虑环境保护问题，对于生产过程中所产生的各种污染物都应给出相应的解决处理方案。3工艺计算3.1物料衡算及设备选型3.1.1粉碎机由计划任务书可知，本芒果皮果胶生产工厂的年工作日为300天。每日工作时间为8h。每年需要处理的芒果皮的质量为：100t=100000kg则每天的芒果皮处理量为：根据上述计算可得，每日需要处理的芒果皮质量为334kg。每天工作时间为8小时，可计算出每小时的粉碎量：根据以上计算结果，对粉碎机进行选型，通过1688网站查询及各方面的资料查阅，最终选择迈丁哥牌的、型号为WF-18的粉碎机，其具体参数信息见下表：3.1.2灭酶设备芒果皮中含有果胶酶，会引起果胶分解而导致得率降低，因此要对芒果皮进行灭酶处理。经过1688网站查询，及多方面查阅相关资料，最终选定大坤机械有限公司的、型号为DK5000-1000的原料预煮机。其具体参数如下：3.1.3清洗设备由以上计算可知，每天芒果皮的处理量为334kg，按1：10配水清洗，则需要清洗用水3340kg，即3340L。据此对清洗设备进行选型，经过1688网站查询，及多方面的资料查阅，最终选定嘉诺机械有限公司的、型号为QXJ1002的清洗机。其主要设备参数如下：3.1.4提取罐（1）提取罐中提取剂消耗量的计算根据以上计算可知，每天芒果皮处理量为334kg，料液比为1：15，故需加入盐酸溶液的量为：（2）提取罐的容量盐酸溶液的密度约为1.18kg/L，因此，可计算出其体积为安全系数取0.75[19]，所以：由以上计算结果，经过1688网站查询及多方面的资料查阅，最终选择温州利祥牌、型号为TQ-6的提取罐。提取罐的主要参数如下：3.1.5板框过滤机根据计算可知，每天需要处理芒果皮的质量是334kg，假设物料的20%会沉积在板框过滤机中，则每天的沉积量为m=334kg×20%=66.8kg物料的密度按1.18kg/L来计算，则沉积物体积为：即每周沉积的体积为：根据以上计算结果，可选取河南巨博过滤设备有限公司的板框过滤机。具体设备参数如下：3.1.6真空浓缩罐通过前面的计算可知，每天需要处理的芒果皮质量为334kg，工艺参数中料液比为1:15，因此每天需要进行浓缩的料液量为：按浓缩比为1：4，则应蒸发掉的水为：由此计算出每小时需要被蒸发的水量：根据上面的计算结果，对浓缩罐进行选型，经过1688网站查找及多方面的资料查阅，最终选择天兴机械有限公司的、型号为SJN­1000的浓缩罐进行浓缩。主要技术参数如下：3.1.7浓缩液储存罐根据以上计算可知，每天需要处理的提取液总量是5344kg，根据工艺参数要求浓缩4倍，浓缩后的质量为1336kg。由此可以计算出理论上的浓缩液体积，浓缩后浓缩液密度按1.20kg/L计，则：安全系数取0.75[20]，则：根据上述计算结果，选取浓缩液提取罐的型号，经过1688网站查找，及相关资料的查阅，最终选择亿喜特流体设备有限公司的、型号为YXT-2000的浓缩液储液罐。储液罐的相关参数具体如下表：3.1.8树脂吸附反应罐浓缩后的料液存在一些色素和杂质，因此需要进行脱色除杂，通过查阅各种资料文献后选择加入D101树脂对浓缩液进行吸附脱色，加入干树脂的含量为浓缩液体积的0.04倍。根据上面计算可知浓缩液体积为1113.33L，因此可计算出加入的干树脂量为44.53kg。所以加入到反应罐中的总量为：1336kg+44.53kg=1380.53kg溶液的密度按1.20kg/L计，计算理论体积大小：V理论=1380.53kg÷1.2kg/L=1150.44L安全系数取0.75[20]，计算实际体积大小：V实际=1150.44L÷0.75=1533.92由以上计算结果，对吸附反应罐进行设备选型，经过1688网站的查找，并进行多方面的资料查阅，最终选择旭阳化工设备有限公司的、型号为F-2000的吸附反应罐。设备的具体信息如下：3.1.9沉淀罐经过4倍真空浓缩后得到浓缩液的体积为1113.33L。这时需要往沉淀罐中加入浓度为95%的乙醇进行沉淀。根据工艺要求，加入的乙醇体积应是浓缩液体积的3倍，即V95%乙醇=3339.99L。根据工艺设定，醇沉的温度控制在25℃，又，，，则25°C时95%乙醇密度为：所以计算出乙醇消耗的质量：浓缩液与乙醇的总质量即为沉淀罐中的液体总质量：m=1336kg+2737.12=4073.12kg。将醇沉液的密度按乙醇的密度来计算，由此可以计算理论体积大小为：V理论=4073.12kg÷0.8195kg/L=4970.25L安全系数取0.75[20]，则实际大小：根据上面的计算结果，对醇沉罐进行设备选型，经过1688网站查找，及多方面的资料查阅，最终选择天沃机械有限公司的、型号为JC-7000的醇沉罐。其主要参数如下：3.1.10板框过滤机根据以上计算可知，我们每天需要处理芒果皮的量是334kg，根据设定的工艺进行提取的芒果皮果胶的得率为10%，由此可以计算出每天得到的成品质量为：334kg×10%=33.40kg芒果皮果胶的密度约为1508kg/m3，则V=33.40kg÷1508kg/m3=0.0221m3=23L根据上面的计算结果，对板框过滤机进行设备选型，经过1688网站的查找，及多方面的资料查阅，最终选择杭州龙潭压滤机有限公司的、型号为XM(A)J3/420-U的板框过滤机。设备的具体信息见下表：3.1.1175%乙醇洗涤根据以上计算可知，过滤后得到的果胶为33.40kg，为了得到更加纯净的产品，且进一步沉淀果胶，需加入果胶量5倍体积的75%乙醇进行洗涤。即加入的75%乙醇的体积为：33.40×5=167L此步骤不需要进行设备选型，可直接在上步的板框过滤机上进行。3.1.12真空干燥由上面的计算结果可知，每天能得到23L的芒果皮果胶。据此对真空干燥烘箱进行设备选型，经过1688网站查找，并进行多方面的资料查阅，最终选择广东宏阔试验设备有限公司的、型号为GVO-072的真空干燥箱。设备的具体参数信息如下：3.1.13包装机经过1688网站的查找与比对，及多方面的资料查阅，最终选择华士机械型号为DZQ-600的包装机。其机体有着良好的密封性，较主流的散热方式，使用寿命长，性能稳定；材料方面选定国内外闻名的龙头企业的真空泵及电器配件。其主要参数如下：3.2热量及蒸汽消耗量计算3.2.1提取罐的热量计算3.2.1.1冷却水参数说明根据工艺条件设定，在90°C下进行果胶的提取。忽略提取过程中HCL的挥发，假设1kg提取液在提取过程中每秒可回流的水滴数是1，10滴水的体积约为1mL，则每分钟可回流的体积为6mL，每小时回流的总体积为：6mL×60h=360mL/h90°C下，则3.2.1.2热量计算（1）升温过程的热量计算提取罐中的溶液量为5010kg，初始温度为20°C，最终提取温度为90°C，使用300kPa、133°C的蒸汽进行加热，Cp水=4.183kJ/kg·°C，则（2）回流过程的热量计算进行回流的溶液质量为5010kg，则经过2h回流的液体的总质量为：5010×0.3475kg/h×2h=3481.95kg查阅化工原理上册课本可知，当温度为90℃时，，据此可算出回流过程中消耗的热量：3.2.1.3冷却水用量计算及管径选择回流过程产生的蒸汽用自来水进行冷却，假设其进口温度为20°C，出口温度为30℃。查阅化工原理课本可知：Cp自来水=4.183kJ/kg·°C，据此可算出所需冷却水的用量为：20°C下水的密度即体积流量为：设流速u=2.5m/s，可算出冷却管的管径为：查阅标准管径表，选用Ф133mm×5mm的不锈钢管。3.2.1.4换热器选型与计算设传热系数，选择逆流式的换热器。t1=20℃，t2=30℃，℃又，得校正系数取1.2，得出A实际=61.00×1.2=73.2m2。根据上面的计算结果，对换热器进行选型，经过1688网站的查找，及多方面的资料查询，最终选择聚鑫机械设备有限公司的、型号为H-14的列管式换热器，该设备的主要参数如下：3.2.1.5蒸汽消耗量计算及管径选择根据上面计算可知，升温过程和回流过程所需热量分别为：1.47×106kJ和7.95×106kJ，据此可算出提取过程中消耗的总热量：热量损失取0.1，则提取过程中实际消耗的热量为：9.42×106=1.04×107kJ300kPa、133°C下加热蒸气的汽化热，计算出蒸汽量：提取过程需要2h，在300kPa、133°C下，，则；。蒸汽的流速取u=25m/s，则查阅标准管径表，选取Ф159mm×5mm的不锈钢管。3.2.2浓缩罐的热量计算根据工艺要求，对过滤后的料液进行4倍浓缩。忽略过滤中的质量损失，由前面的工艺计算可知，料液质量为5344kg，浓缩后的质量为1336kg，蒸发的水量为4008kg，工作时间8h。3.2.2.1热量计算（1）升温过程热量计算根据工艺设计，料液在50°C下进行真空浓缩，假设料液的初始温度为30°C，则升温过程所需热量为：（2）蒸发过程热量计算查阅化工原理上册可知，在50°C条件下，，所以蒸发过程所需热量为：3.2.2.2冷却水用量计算及管径选择浓缩过程中产生的蒸汽用自来水进行冷却，设其进口温度为20℃，出口温度为30℃。查阅化工原理上册可知，Cp水=4.183kJ/kg·°C，对冷却水的质量进行计算，计算结果为：20°C下水的密度流速取u=2.5m/s，则查阅标准管径表，选取Ф76mm×5mm的无缝不锈钢管。3.2.2.3蒸汽消耗量计算与管径选择根据以上计算可知，浓缩过程所消耗的总热量为：浓缩过程中存在热量损失，根据经验值取0.1，则实际消耗热量为：300kPa、133°C下加热蒸气的汽化热，每日工作时间为8h，则在300kPa、133°C下，，则设流速u=25m/s，则查询标准管径表，选用Ф89mm×10mm的无缝不锈钢管。3.2.2.4换热器选型与计算，所以根据经验值，校正系数取1.2，得A实际=123.2×1.2=147.84m2根据计算结果，对换热器进行选型，经过1688网站查找，及多方面的资料查阅，最终选择梁山旭通设备有限公司的，型号为XT-200的列管式换热器。该设备的具体参数信息如下：3.2.3乙醇回收塔的热量计算3.2.3.1乙醇的用量计算醇沉过程和沉淀洗涤过程使用了大量的乙醇，为节约资源，减少成本，需对乙醇进行回收。由前面计算可知，醇沉过程95%乙醇的加入量为2737.12kg，洗涤过程75%乙醇的用量为167L。25°C下，，，可算出25℃时75%乙醇密度为：则使用的75%乙醇的质量为即需要回收的乙醇总量为m=2737.12kg+150.8kg=2887.92kg3.2.3.2热量计算（1）升温过程的热量计算查阅化工上册可知，乙醇的沸点为78.3°C，因此，可在79°C下对乙醇进行回收。假设乙醇的初始温度为25°C，使用300kPa、133°C的蒸汽进行加热，Cp乙醇=2.39KJ/kg·°C，则（2）蒸发过程的热量计算需要回收的乙醇质量为2887.92kg查阅化工原理上册课本可知，乙醇的汽化热，据此可算出汽化过程中消耗的热量：3.2.3.3冷却水用量计算及管径选择回收过程产生的蒸汽用自来水进行冷却，假设其进口温度为20°C，出口温度为30℃。查阅化工原理课本可知：Cp自来水=4.183kJ/kg·°C，据此可算出所需冷却水的质量为：20°C下水的密度即体积流量为：设流速u=2.5m/s，可算出冷却管的管径为：查阅标准管径表，选用Ф76mm×5mm的不锈钢管。3.2.3.4换热器选型与计算设传热系数，选择逆流式的换热器。t1=20℃，t2=30℃，℃又，得校正系数取1.2，得出A实际=22.59×1.2=27.1m2。根据上面的计算结果，对换热器进行选型，经过1688网站查找，及多方面的资料查询，最终选择隆进化工设备有限公司的、型号为LJ1-50的列管式换热器，该设备的主要参数如下：3.2.3.5蒸汽消耗量计算及管径选择根据上面计算可知，升温过程和回收过程所需热量分别为：3.73×105kJ和2.44×106kJ，据此可算出此过程中消耗的总热量：根据经验，热量损失取0.1，则实际消耗的热量应为：2.813×106=3.09×106kJ300kPa、133°C下加热蒸气的汽化热，计算出蒸汽量：假设回收过程需要2h，在300kPa、133°C下，，则；。蒸汽的流速取u=25m/s，则查阅标准管径表，选取Ф89mm×5mm的不锈钢管。4主要技术及设备参数4.1主要原料消耗量4.1.1盐酸消耗量计算由前面计算可知，每天需要盐酸提取液的质量为5010kg。根据工艺设计，提取过程中使用的pH值为2.5的盐酸溶液是用0.1mol/L盐酸进行配制而成的，c(HCl)=c(H+)=10-2.5=0.003162mol/L，则所需加入0.1mol/L的盐酸质量为：（5010×0.003162）÷0.1=158.42kg则需要加入水的量为：5010kg-158.42kg=4851.6kg4.1.2乙醇消耗量计算由前面计算可知，生产中每天需要的95%乙醇为2737.12kg，需要75%乙醇为167L。75%乙醇可以用95%乙醇进行配制，配制所需95%乙醇的量为：则需要加入水的量为：167L-131.8L=35.2L，即35.2kg乙醇密度为1.18kg/L，则每天生产所需95%乙醇的总量为：2737.12+131.8×1.18=2892.6kg假设乙醇的回收率为90%，则实际每天消耗的95%乙醇为：2892.6×（1-90%）=289.26kg4.2能量消耗将自来水作为回流时的冷凝水，用300kPa、133°C的加热蒸汽加热。各流程中的蒸汽用量和冷却水用量通过上面计算后归纳如下：4.3主要设备一览表5工厂布局设计5.1厂址选择厂址选择对工厂的规划和长远发展具有重要意义，需综合考虑各方面的因素。应根据所处地区的经济、交通、环境、政策、劳动力等方面的情况来进行选择，且工厂应符合当地发展需求或对当地经济发展具有一定的推动作用。5.1.1厂址选择的原则:（１）应符合设计计划任务书的规定和要求（２）应综合考虑生产条件①工厂应靠近公路、铁路等，便于原材料的输入及成品的输出，从而减少运输时间，降低运输成本。②工厂的总平面设计中要留有部分空地，以便于进一步的规划和发展。③工厂附近应具有良好的环境质量，不能有污水、危害性气体或传染病医院等，且工厂不能处于受污染河流的下游。（３）厂址选择应符合当地发展总体规划的要求工厂最好选择在相应的开发区，可以享受到政府的政策支持。（４）考虑投资和经济效果工厂应能推动当地经济发展，以便于招商引资。5.1.2厂址选择根据这些原则，最终决定把工厂建在海南省定安县。原因如下：（1）海南省是我国芒果的主要种植地之一，种植面积广，芒果产量大，果皮原料供应充足[21]。（2）定安县位于海南岛中部地区，气候条件良好，光照充足，雨量充沛，适合果胶的生产。（3）定安县内有海南东环、中线和海榆东线等高速公路穿过，交通发达，生产运输便利。（4）经济发展良好，水、电供应充足。（5）地质条件良好，没有扬尘、沙土等，地势低平、开阔，符合食品行业的要求。（6）劳动力低廉，有利于降低人工成本。（7）本项目享有国家产业政策支持，符合定安县经济开发区的经济规划。5.2工厂总平面设计的基本原则工厂布局设计应科学合理，按照食品行业相关标准进行空间和环境设计，尽可能提高土地利用率。工厂要有科学的运输路线。人流、物流应安排合理，路线明确，尽可能减少交叉，从而保证工厂流通顺畅。设计应结合当地现状，因地制宜，尽量减少投资，降低造价。要保证生产人员的生命安全，应设计各种相应的、行之有效的事故防范措施，并配备相应的安全防护设备。（5）要做好厂区的绿化工作，重视环境保护。5.3车间设计与布置的基本原则应按照工艺要求布置生产车间，在满足生产需要的同时，也要尽可能方便生产。应充分考虑生产车间与其他车间的联系，对各车间进行合理布局，保证生产过程中的物料在各车间内运输通畅，以提高生产效率。车间内人流、物流尽可能分开，防止造成拥堵。车间的设计应包括消防设施及通道，确保车间的安全性。要保证车间的生产卫生，设置卫生消毒、防蝇、防虫、排水等措施。5.4仓库设计的基本原则（1）仓库应尽可能靠近生产车间。（2）仓库应有专门的人员管理，对货物的出入进行登记。（3）仓库环境要符合产品的贮藏需求，并设有安全的消防设施。5.5污水处理区的布置（1）污水处理区应处于工厂的下风向。（2）污水的排放管道不能装在河流的上中游。5.6工厂总平面设计图见附录1，工厂内设有办公楼、食堂、员工宿舍、运动场以及废水处理区等。工厂总长为100m，总宽60m，占地6000m2。5.7生产车间布局图见附录2，生产车间长45m，宽21m，占地面积为945平方m2。5.8设备流程图见附录3。6水、电、气估算6.1用水量估算本厂的主要耗水为原料清洗用水、生产用水、冷却用水及清洁用水，具体消耗如下：（1）原料清洗用水根据工艺设计，每天处理的芒果皮原料量为334kg，按1：10配水清洗，则需要的清洗用水为：A1=334×10=3340kg。（2）生产用水根据前面计算可知，每天配制盐酸溶液和75%乙醇溶液所需要的耗水量为：A2=4851.6+35.2=4886.8kg（3）冷却用水根据以上计算可得，每日生产中所需冷却水的总量为：A3=1.90×105+2.27×105+5.8×104=4.75×105kg（4）清洁用水清洁用水包括设备清洁及工厂卫生清洁，用水量按A4=5t/天算（5）总用水量根据以上计算，可估算出每天的总用水量为：A=A1+A2+A3+A4=3.340t+4.89t+475t+5t=488.23t6.2用电量估算工厂的用电主要包括机械设备运作用电以及工厂的照明用电。（1）设备用电根据设备一览表可知，车间设备运作1小时的总功率为32.95kw，由工艺设计可知，设备每天的工作时间为8h，则每天的的设备用电量：B1=32.95kw×8h=263.6kw·h（2）照明用电每天的照明用电量约为B2=120kw·h（3）总用电量每天的总用电量为：B=B1+B2=263.6+120=383.6kw·h6.3用气量估算根据前面计算可知，每天的蒸汽总用量为10.0735t，假设1t煤可产生8t水蒸汽，则每天的耗煤量为10.0735t÷8=1.26t。7环境保护7.1废水处理我国十分重视环境保护工作。要减少工厂中的污水排放量，最重要的是节约工厂用水，并提高水的利用率，进行循环使用。污水排放前也要先进行降害处理，主要方法有物理法、化学法和生物法。（1）物理法：主要是利用物理的原理，对废水进行处理，有沉淀过滤和离心分离等方法。（2）化学法：主要是通过物质间的化学反应，来对废水进行处理，包括化学絮凝、中和及氧化还原等方法。（3）生物法：利用微生物的新陈代谢和催化作用，将污水中的有机物分解，转化为稳定、无毒的无机物。7.2废渣处理生产中产生的废渣可以通过以下方法处理：（1）热解法：通过加热将废渣中的有机大分子分解成低分子化合物，以便于废渣的运输转移及循环利用。（2）废渣固化法：利用惰性材料与废渣中的有害物质结合，使有害成分被稳定地分解出，将危害降到最低。（3）化学处理法：利用化学试剂对废渣中的有害物质进行处理，降低其危害性，使其不会对环境造成污染。8经济分析8.1年产值年产量估算根据工艺设计，从芒果皮中提取果胶的得率为10%，每年处理的芒果皮的质量为100t，每年可得10吨果胶。将果胶成品按500g/包进行包装，可得果胶成品20000包。年产值在售价方面，将每包果胶定价为180元，则年产值为20000×180=360万元8.2建厂总投资估算8.2.1项目及折旧费资产的投入和折旧费用如下：1、购买各种生产设备的费用为34.23万，年折旧费用为3.423万2、安装工程：20万，年折旧费为2万3、建筑工程：200万，年折旧费为20万4、征地费用：每平方按60元计算，工厂总面积为6000m2，则征地费用为36万元，年折旧费为3.6万则建厂的总投资为：34.23+20+200+36=290.23万固定资产的年折旧费为29.023万8.2.2原辅料费用8.2.3水、电、气成本估算8.2.4人工费用本厂为机械化生产，各岗位按需求来配置员工数量。研发人员需要3名，负责产品的改进与创新；品控人员3名，负责产品的质量检测；生产阶段的机台工8名，负责操控设备及生产操作；车间主任1名，负责车间管理；车间主管1名，负责安排车间生产工作；包装工2名；仓管1名，共19名员工。生产人员配置如下：每年意外保险费按250元算，则每年的人工成本为：员工费用=85000×12+19×250=102.48万元8.2.5包装费用（1）内包装内包装成本按0.02元/个计算，则内包装费用为：内包装费=20000包×0.02元/包=400元=0.04万元（2）外包装纸箱每个包装纸箱成本按0.8元算，假设一箱可装40包，则纸箱数=20000包÷40包/箱=500箱纸箱费=500箱×0.8元/箱=400元=0.04万元即包装总费用为：0.04+0.04=0.08万8.2.6销售费用电话费用：每月按1000元算，则每年需要1.2万宣传费用：每月按2000元算，则每年需要2.4万即总销售费用为3.6万元。8.2.7其他费用总产值的2%用与其他部分的支出，则其他费用为：360×2%=7.2万年成本预算如下：8.3年利润及资金回收期8.3.1年毛利润毛利润=年产值-年固定成本=360-226.14=133.86万元8.3.2年纯利润税收方面按照25%来计算：年纯利润=年毛利润×（1-企业所得税）=133.86×（1-25%）=100.4万元8.3.3资金回收期的计算工厂的建设需要时间，在竣工前无法进行生产，预估建厂需要半年，则：9结论本文以芒果皮为原料，研究设计出了较合理的果胶制备工艺，对生产过程中所需的物料和热量进行了衡算，并据此进行相关设备的选型，且对工厂的投资、年成本及年利润等做了预算，最后根据生产需求和工厂设计原则，对工厂总体布局和车间局进行了设计，初步设计出了一个年产10吨芒果皮果胶的生产工厂。在工艺设计中，经过查阅各类文献与资料，最终选择将酸提取法和乙醇沉淀法相结合，来实现对芒果皮果胶的提取与制备，工艺流程如下：芒果皮原料→粉碎→灭酶→漂洗→酸提取→板框过滤→真空浓缩→树脂脱色→醇沉→板框过滤→75%乙醇洗涤→真空干燥→包装（2）在设备选型方面，通过对生产过程各个环节的物料及热量衡算，根据计算结果，经过1688网站查询及多方面资料的查阅，来选择满足生产需要的粉碎机、提取罐、板框过滤机、醇沉罐等一系列生产设备。（3）根据生产需要和工厂设计原则，对厂址进行了选择，并对工厂总体布局和车间布置进行了设计，绘制了相关图纸。（4）为了响应国家号召，加强环境保护，提出了工业垃圾的处理方案。

参考文献[1]黄发新,王圣武,肖芳洪.九制芒果皮的研