发酵；酸乳；工厂设计

目录TOC\o"1-2"\h\u第一章绪论 11.1酸奶简介 11.2设计方案简介 2第二章厂址选择 22.1选择原则 22.2厂址选择报告 3第三章工厂工艺设计 33.1产品方案及班产量的确定 33.2生产工艺流程确定及技术要点 43.3原辅料及成品的特性参数 63.4危害分析 83.5物料衡算和食品包装 103.6设备选型 123.7劳动力计算 163.8水电汽衡算 18第四章辅助部门 194.1原料接收站 194.2中心实验室及化验室 194.3仓库 194.4机修车间 204.5其他辅助设施 20第五章废水、废物处理 215.1废水处理 215.2固体废弃物处理 215.3废气处理 22第六章经济核算 226.1产品成本 226.2设备投资 226.3工人工资及福利 226.4动力成本 236.5其他成本 236.6产品利润 236.7静态回收期 23致谢 24附件 25参考文献： 26摘要：近年来，随着人们对健康的极致追求，酸乳产品凭借其口感独特、营养丰富等特点被人们所青睐。并且益生菌的市场使用范围不断扩大，越来越多的优质益生菌发酵乳也涌向市场。本设计题目为年产三万吨酸乳的工厂设计，主要生产凝固型酸奶和果酱酸奶等优质产品，主要从厂址选择、工艺流程设计、物料衡算、设备选型、劳动力计算、辅助部门配备以及经济核算等方面展开。并绘制了工艺流程图、车间平面图、车间剖面图、厂区布置图以及主要设备图五张CAD图纸。本设计根据查阅的多个文献采用了更加恰当的复合菌种进行生产，并对生产过程进行了HACCP的分析，以使产品质量更加优良、稳定。关键词：发酵；酸乳；工厂设计Abstracts:Inrecentyears,withpeople'sultimatepursuitofhealth,yogurtproductshavebeenfavoredbypeoplebecauseoftheiruniquetasteandrichnutrition.Andastheprobioticmarketcontinuestoexpand,moreandmoreprobiotichigh-qualityfermentedmilkproductsarelaunched.Thisdesigntopicisdesignedforafactorywithanannualoutputof30,000tonsofyoghurt.Itmainlyproduceshigh-qualityproductssuchascoagulatedyogurtandjamyogurt,includingthesiteselection,processdesign,materialcalculation,equipmentselection,laborcalculation,andauxiliarydepartmentequipment,italsoincludeseconomicaccountingandotheraspects.AndfiveCADdrawingshavebeendrawnincludingprocessflowchart,workshopplan,workshopprofileandplantlayout.Thisdesignusesmoreappropriatecompoundstrainsforproductionbasedonmultipledocuments,andHACCPanalysisoftheproductionprocesstomakethequalityoftheproductsmoreexcellentandstable.Keywords:Fermentation;Yogurt;Factorydesign第一章绪论1.1酸奶简介1.1.1定义自古以来，牛乳就是广受欢迎的饮品之一，但是由于科学技术的落后，在早期人们无法长期保存新鲜的牛乳，在偶然中有人发现液体乳在某种情况下会变酸，在食用时将变酸的奶与新鲜奶混合，这就形成了最初的酸奶。随着微生物学的认识逐渐深入，人们通过发酵技术将新鲜的牛乳进行处理变为具有一定货架期的产品，这就是酸奶。联合国粮农组织和世界卫生组织（FAO/WHO）于1977年对酸乳作出如下定义：酸乳是由保加利亚乳杆菌和嗜热乳酸链球菌进行乳酸发酵制成的凝乳状产品，成品中必须含有大量相应的活性微生物。1.1.2酸奶的营养价值众所周知，长期饮用酸奶对人体的健康十分有益。酸奶中包含了人体所需要的大部分营养素，并且富含人体生命活动所需要的矿物质及微量元素等，同时，酸奶中的乳酸菌等对人体有益的微生物也会改善人体肠道环境，具有很好的保健功能。其主要功能有：促进消化吸收酸乳这类发酵乳品能对消化腺产生一定的作用，从而增加食欲，帮助人们更好的进行消化。这是因为在牛乳经乳酸发酵的同时，往往能够促进酒精发酵，而酒精和乳酸发酵的产物也能促进消化腺机能显著增强，刺激肠胃等的蠕动，促进有机体的代谢[1]。（2）缓解乳糖不耐症由于遗传特性，非洲、亚洲的很多人都会因体内缺乏相应的乳糖酶而导致牛乳中的乳糖无法被分解从而造成恶心等不良反应，酸奶就成了这部分人的福星，酸奶中的微生物会将乳糖分解为乳酸从而使乳糖不耐症人群更好的吸收。（3）提高人体免疫力有研究表明，酸奶中的乳酸菌可以剌激活体内的巨噬细胞等免疫细胞，从而增强机体免疫力，抑制癌变的发生[2]。可以预防多种疾病酸奶中含有大量的钙、磷元素，并且多处于离子状态，很容易被老人和儿童吸收，因此可以防止儿童患佝偻病、老人出现骨质疏松等症状。同时，多饮用酸奶，也可降低患心血管疾病的风险。1.1.3酸奶的分类通常根据酸乳成品的组织状态来进行分类，可以把酸乳分为凝固型酸乳和搅拌型酸乳。其中，两者的加工工艺差别主要在于发酵和灌装的先后顺序，这会导致凝固性酸乳最终保留均匀一致的凝乳状态，而搅拌型酸乳形成粘度较大、口感顺滑的半流动状态。根据酸奶中的脂肪含量可以将酸奶分为全脂酸奶、低脂酸奶、脱脂酸奶。根据酸奶中风味物质的有无可将其分为酸乳、发酵乳、风味酸乳、风味发酵乳。1.1.4酸乳生产现状及前景近年来世界各国的酸奶市场大多有不同程度的增长。进入2010年后,我国酸奶消费市场的增长率开始领跑全球市场,从2010年至2015年，发展市场经历了高速增长期，复合增长率高达20%，并于2015年超过800亿元，2015年至2020年由于基数的扩大放在市场增长率将略有下降，但复合增长率仍有18%[3]。GNPN上预测在2020年消费量将达到1900亿元,酸奶消费比例在液态乳品中占比不断升高,高达50%[4]。1.2设计方案简介1.2.1设计依据本年产3万吨酸乳的工厂设计依据湖南省湘潭大学化工学院下发的《设计任务说明书》并在院系老师的指导下完成。1.2.2设计原则本设计根据当前我国发酵乳市场分析，相关的工厂进行调研，充分掌握了对酸乳工厂设计及工艺流程相关知识。同时认真阅读相关的国家标准，以国家标准为参考，采用新工艺、新方法，尽可能的使工厂趋于机械化、自动化、环保化，以此来满足人们对酸乳产品日益增长的需求。1.2.3设计范围本设计主要是进行年产3万吨酸乳的工厂设计，设计内容包括厂址的选择、工艺流程设计、工艺论证、物料衡算、主要设备选型、劳动力计算以及公共设施的配备等方面，同时根据设计内容进行了工厂平面图、工艺流程图等CAD图纸的设计。

第二章厂址选择2.1选择原则目前世界上生产酸奶主要以新鲜牛乳作为原料，而对于某些国家，由于奶源条件的限制，常以脱脂奶粉、全脂奶粉、无水奶油为原料，根据所需奶原料组成，用水调配成成标准原料奶，而这种奶往往有一定程度的“奶粉口感”[5]。对于我国的酸奶生产，主要还是以新鲜牛乳为主要原料，因此对于厂址选择，要注意以下几点：(1)由于原料奶不易保存，容易变质，因此小型酸奶厂应选择在距离奶源产地较近的区域，如西北地区；(2)酸奶的保质期一般为2-6摄氏度下储存15天左右，并且目前酸奶运输主要以冷藏车公路运输为主，因此酸奶厂应建在交通方便，公路畅通的地方，便于销售；(3)酸奶生产过程需要大量的水源、能源，因此酸奶厂应建在靠近水源和能源的地方；(4)酸奶生产过程中会产生的废水，其中含有大量的有机物和无机物，因此厂址应选择在有利于进行三废处理的地带。综上原则，本设计的厂址选择确定在长沙市经济开发区。2.2厂址选择报告长沙处在中国的中部偏南方向，在湖南省内是处于东北方向，接近洞庭湖湘江等水源。气候方面长沙属亚热带季风性湿润气候，四季分明。春末夏初多雨，夏末秋季多旱；春湿多变，夏秋多睛，严冬期短，暑热期长。全年无霜期占到总时间的75%以上，年平均气温在16.8～17.2℃，并且降水丰富，年均降水量可达1422.4毫米。水资源以地表水为主，水源充足。

第三章工厂工艺设计3.1产品方案及班产量的确定由于当前酸乳产品格外受人们欢迎，因此本设计计划工厂全年无休，并根据产品特点工厂的自动化连续化等设计了如下的产品方案。表1产品方案产品名称年产量班产量1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月果酱酸乳1500050凝固酸乳1500050年产量3万吨酸乳产品，全年工作日按300天计，每日一班，每班工作时间为10小时，包括两个小时清洗和消毒时间，则日产量为100吨。表2产品日产量方案表产品种类包装包装规格日产量凝固型酸乳塑料杯200g/杯30吨玻璃瓶200g/杯20吨搅拌型酸乳塑料杯100g/杯20吨塑料瓶300g/杯30吨3.2生产工艺流程确定及技术要点3.2.1搅拌型果酱酸奶（1）生产工艺流程新鲜牛乳验收→预处理→配料→预热→均质→杀菌→冷却→接种→发酵→冷却→破碎凝乳→与果料混合→灌装→后熟→入库冷藏（2）技术要点①新鲜牛乳验收：用于制造酸乳的原料乳，为了保证产品质量的稳定性和具有较好的口感，要求比制造一般牛奶要高，除了具备新鲜原料乳的基本特征外。还应保证如下几点。总乳固体指数要高于11.5%，非脂乳固体指数要高于8.5%；不能使用患有乳房炎的母牛的牛乳，防止牛乳中蛋白质的性质受到影响，影响产品酸乳的质地与外观；不能采用挤奶前使用过抗生素的牛乳，避免发酵菌种的性能及活性受到新鲜牛乳中残留的抗生素的影响。②预处理：对于新鲜牛乳的预处理应包括以下步骤初验合格的原料乳→称重计量→初滤→净乳→冷却→贮藏称重计量：选用计量范围为0-500kg的磅奶槽称奶，在秤量结束后，让牛乳通过阀门流入受奶槽，受奶槽进行缓冲。磅奶槽的特点有称量准确、结构简单、清洗方便等优点；磅奶槽通常与受奶槽配合使用,以提高收奶工作的效率，目前在国内外广泛使用该方法。初滤：可除去原料乳中的固体杂质。通常可用纱布和过滤器配合过滤的方式。纱布过滤法：主要是除去牛乳中混有的粗杂质。将纱布消毒后并折成3-4层，一般是扎在奶桶口或受奶槽上，过滤面的处理量较大，一个可处理50kg牛乳，纱布使用后需用温水清洗、碱洗（0.5%的碱）、漂洗、煮沸10-20分钟杀菌。管道过滤器：安装在物料管内，使牛乳通过不锈钢丝网以去除较细杂质。可以选用双联式过滤器，其体积小，价格低，效率高。净乳：除去原料乳中一些细小杂质和部分微生物。本设计采用离心分离机（又称离心净乳机）进行净化。原料乳因为受到强大的离心力，那些机械杂质、脱落的体细胞均会留在离心机的内壁，并且乳中一些凝固的蛋白质、白血球、红血球以及一些细菌也可被除去，达到净化牛乳的目的。一般离心机的离心力为6000-10000g，除菌率约为90%，故亦称为离心除菌机。相较于过滤净化机，离心净化设备清洗方便，具有较大的聚尘空间，处理效果好。冷却：冷却的目的在于通过抑制细菌的繁殖，防止酸乳因此造成营养成分损失，发生劣变；抑制牛乳中的各种生化反应的进行，以保持牛乳原味。表3乳温与贮存时间关系表冷却温度/℃贮存时间/h7-810-125-613-243-425-281-229-36贮藏：冷却后的原料乳贮存在贮奶罐中。为了保持贮藏期原料乳质量的稳定性，贮奶罐必须满足以下要求：有绝缘层的不锈钢，具有保冷作用，温度不得超所4℃；杜绝微生物污染，便于清洗；设有搅拌设备，定时搅拌，以防止脂肪上浮。并且，由于冷却手段处理后的牛乳，其中的微生物因为低温被抑制了活性，处于休眠状态，此时并不能杀灭微生物，当温度回升，条件变得适宜时，细菌仍然能够大量繁殖。因此，应严格控制储藏时间。③配料：在搅拌型酸奶中通常为了使酸乳成品具有较好的口感，因此要控制糖酸比，通常会在酸奶中加入一些蔗糖；并且为了保证酸乳产品的质地均匀，也会在牛乳中加入一定的稳定剂使其保持均匀一致的凝乳状态或者半流动状态，对于稳定剂的选择，根据刘国信的研究[7]，本设计采用了变性淀粉作为稳定剂，既可以带来稳定效果，对产品风味也基本没有影响，且其本身也是安全健康的。④预热：在均质前进行预热首先可以是原料更好的混合，方便之后的均质；其次，进行预热还可以杀灭部分细菌，抑制一部分微生物的生长。⑤均质：牛乳中存在许多脂肪小球，它们处于悬浮状态，若不经处理一直静置，很容易出现上浮现象，在经过均质后，这些悬浮的脂肪小球会被破坏，形成一个个脂肪粒，能够均匀的分散在牛乳中，是生产出的酸乳口感更加细腻；同时均质也能使配料和原料乳充分混合并且使牛乳的香气充分发挥出来。=6\*GB3⑥杀菌：一般为90℃-100℃加热5-10min，采用巴氏杀菌的方法杀灭牛乳中的有害菌并且保证酸乳的质量稳定。温度过低则不能杀灭全部病原菌，温度过高缩短热杀菌时间时（如120℃下加热2-4s）则会导致乳清蛋白变性不足，在后期会出现乳清上浮现象，不能形成酸奶均匀一致的质地[8]。=7\*GB3⑦冷却：在热杀菌后应迅速冷却至40-45℃，为接下来的接种发酵剂做好准备，因为发酵温度在40-45℃最佳。=8\*GB3⑧接种:本设计所采用的为复合发酵剂接种，即为干酪乳杆菌和保加利亚乳杆菌以及嗜热链球菌按照一定比例进行直投式菌种发酵，并且采用浓缩的菌种或者粉状菌种，可有效保证一定的活菌数。=9\*GB3⑨发酵：本设计采用的复合菌种发酵，不同于以往发酵剂发酵，根据魏培培的研究表明,当干酪乳杆菌:保加利亚乳杆菌:嗜热链球菌=2:3:5，接种量为2%-5%，发酵温度为42℃,在接种后6h后pH达到4.50，此时观察酸乳的组织状态并测定pH并可判断发酵终点是否到来，能否停止发酵。⑩冷却：当到达发酵终点迅速降温冷却，即可抑制微生物菌种的生命活动，从而停止发酵，防止产品过酸.⑪破碎凝乳：将发酵后形成的凝乳状态的酸乳进行搅拌破碎，使其中的颗粒直径变小，形成半流动状态，以改变酸乳的粘度和组织状态。⑫与果料混合：在此阶段要保证果料已充分杀菌并且要与破碎凝乳后的酸奶混合均匀以使产品获得良好的质量稳定性。⑬灌装：采用无菌灌装，并使操作自动化、连续化。⑭冷却后熟：在较低温度下完成产品的后熟，增强香味。（2）凝固型酸奶（1）生产工艺流程新鲜牛乳验收→预处理→配料→预热→均质→杀菌→冷却→接种→灌装→发酵→冷却→后熟→入库冷藏（2）技术要点具体生产要点见如上的搅拌型酸乳3.3原辅料及成品的特性参数3.3.1原料乳的国家标准生乳（rawmilk）：从符合国家有关要求的健康奶畜乳房中挤出的无任何成分改变的常乳。产犊后七天的初乳、应用抗生素期间和休药期的乳汁、变质乳不应用作生牛乳[6]。表4感官要求项目要求检验方法色泽成乳白色或微黄色取适量试样至于50ml烧杯中，在自然光下观察色泽和组织状态。闻其气味，用开水漱口，品尝滋味滋味、气味具有乳固有的香味，无异味组织状态呈均匀一致液体，无凝块、无沉淀、无正常视力可见物表5理化指标项目指标检测方法冰点（℃）-0.500-0.560GB5413.38相对密度(20℃/4℃)≥1.027GB5413.33蛋白质(g/100g)≥2.8GB5009.5脂肪(g/100g)≥3.1GB5413.3杂质度(mg/kg)≤4.0GB5413.30非脂乳固体(g/100g)≥8.1GB5413.393.3.2发酵剂特性本设计所采用的的发酵剂为复合发酵剂，为嗜热链球菌与保加利亚乳杆菌及干酪乳杆菌按照一定比例混合而成，并且采用直投式浓缩发酵剂的方法进行添加，这样可以保证产品有更多的活菌数，具有更好的保健功能，同时，嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌可以分别给酸乳带来酸的口感和特殊的香味。3.3.3蔗糖的国家标准我国在酸奶生产所添加的白砂糖应符合GB317-84标准。其理化指标如下：表6理化指标项目指标还原糖分%≤0.17蔗糖分%≥99.45干燥失量%≤0.12电导灰分%≤0.15混合度≤11色值≤300不溶于水杂质（mg/kg）≤903.3.4酸奶的质量标准表7酸奶质量标准项目纯酸牛奶调味酸牛乳、果料酸牛乳色泽呈均一一致的乳白色或微黄色呈均一一致的乳白色或调味乳果料应有的色泽滋味和气味具有酸牛奶固有的滋味和气味具有调味乳或果料乳应有的滋味和气味组织状态组织细腻均匀，允许有少量乳清析出果料酸牛乳有果块或果粒脂肪/%0.5-3.10.4-2.5蛋白质/%≥2.9≥2.3非脂乳固体/%≥8.1≥6.5酸度/。T≥70苯甲酸/g/kg≤0.03≤0.23黄曲霉毒素，ug/kg≤0.5大肠菌群MPN/100ml≤90致病菌不得检出3.4危害分析酸奶的生产加工过程中的危害可分为三个方面。分别是微生物方面的致病菌感染、化学方面的药物等污染以及物理方面的各种杂质等。下表对酸奶生产过程中潜在的食品危害进行了分析，并对其是否为CCP进行了判断。表8危害分析表加工步骤潜在危害确认危害是否显著对第三列做出判断防止措施是否关键控制点原料验收生物性细菌是采集和运输过程中易受细菌污染要求供应商严格按照规定提供原料乳,进行抗生素残留检验可通过净化工艺除去保证其他原料符合标准，经过菌落数检验是化学性抗生素是乳牛在服药期产出的乳有抗生素残留物理性杂质混入是采集和运输过程中可能混入杂质配料生物性细菌是在配料过程中加入的其他原料中可能带入其他杂菌是化学性无物理性杂质混入在配料过程中加入的其他原料中可能带入其他杂质保证其他原料中无杂质存在物理性无预热杀菌生物性细菌是杀菌进行不彻底造成细菌残留严格按照工艺要求的温度和时间进行杀菌是化学性无物理性无接种生物性细菌是化学性无物理性无灌装生物性细菌是灌装环境不清洁及包装过程不符合SSOP而引入细菌严格执行SSOP,加强工作人员的食品质量与安全培训是化学性无物理性无表9HACCP计划表CCP重要危害关键限制监控纠错设施档案记录内容方法频率人员原料验收细菌、抗生素酸度≤18°T,检样呈红色,不含抗生素检验原料乳的酸度及抗生素残留滴定检验鲜乳抗生素残留检验每桶抽样检验员退回该批原料乳检验报告预热杀菌细菌杀菌温≥85℃,时间≥15s记录杀菌温度和时间数字式温度、时间数据记录仪监测操作工人升温或延长杀菌时间至工艺要求仪器输出数据预热杀菌细菌清洗水≥82℃,时间≥20min记录盛器清洗的水温和时间数字式时间、温度记录仪每班一次操作工人升温或延长清洗时间至工艺要求仪器输出数据包装细菌出粉冷却和包装时间≤4h,空气紫外线杀菌时间≥30min记录产品暴露于空气中的时间,包装室内紫外线的杀菌时间数字式时间记录仪每批连续监测操作工人隔离产品进行检验,延长杀菌时间至工艺要求仪器输出数据3.5物料衡算和食品包装3.5.1果酱酸奶原辅料计算配方：全脂鲜乳90%，蔗糖4%，变性淀粉1%，果酱5%，发酵剂0.05%。若以班产50吨来计算假设经灌装工艺后，成品有0.1%的损失，则灌装前的物料总量为50÷0.999=50.050t假设经接种、发酵、冷却、破乳等工艺后，物料有0.1%的损失，则这些工艺前的总物料为50.050÷0.999=50.100t③假设经杀菌工艺后，物料有0.05%的损失，则杀菌前的总物料量为50.100÷0.9995=50.125t④假设经均质工艺后，物料有0.02%的损失，则均质前的总物料量为50.125÷0.9998=50.135t⑤假设经预热工艺后，物料有0.02%的损失，则预热前的总物料量为50.135÷0.9998=50.145t⑥假设经配料工艺后，物料有0.01%的损失，则配料前的总物料量为50.145÷0.9999=50.150t其中，所添加的蔗糖含量为4%，即50.150×0.04=2.006t；变性淀粉含量为0.4%，即50.150×0.01=0.502t；果酱的含量为5%，即50.150×0.05=2.508t；所以所需的牛乳量为50.150-2.006-0.502-2.508=45.135t。即生产50t成品需要总物料一共50.15t，其中牛乳45.135t，果酱2.508t，变性淀粉0.502t，蔗糖2.006t。3.5.2凝固型酸奶原辅料计算配方：全脂鲜乳93.6%，蔗糖6%，变性淀粉0.4%，发酵剂0.05%。若以班产50吨来计算①假设经灌装工艺后，成品有0.1%的损失，则灌装损失前的总物料量为50÷0.999=50.050t②假设经接种、发酵、冷却、破乳等工艺后，物料有0.1%的损失，则这些工艺前的总物料为50.050÷0.999=50.100t③假设经杀菌工艺后，物料有0.05%的损失，则杀菌前的总物料量为50.100÷0.9995=50.125t④假设经均质工艺后，物料有0.02%的损失，则均质前的总物料量为50.125÷0.9998=50.135t⑤假设经预热工艺后，物料有0.02%的损失，则预热前的总物料量为50.135÷0.9998=50.145t⑥假设经配料工艺后，物料有0.01%的损失，则配料前的总物料量为50.145÷0.9999=50.150t其中，所添加的蔗糖含量为6%，即50.150×0.06=3.009t；变性淀粉含量为0.4%，即50.150×0.004=0.201t；所以所需的牛乳量为50.150-3.009-0.201=46.94t即生产50t成品需要总物料一共50.15t，其中牛乳46.94t，变性淀粉0.201t，蔗糖3.009t。3.5.3包装计算对凝固性酸乳，每日生产30吨塑料杯和20吨玻璃瓶包装，则需30×1000÷0.2=150000个塑料杯，需20×1000÷0.2=100000个玻璃瓶，若损耗按0.1%计，则共需塑料杯包装150000÷0.999=150151个，共需玻璃瓶100000÷0.999=100101个。对搅拌型酸乳，每日生产20吨塑料杯包和30吨塑料瓶包装，则需20×1000÷0.1=200000个，需30×1000÷0.3=100000个，若损耗同样按0.1%计，则共需要塑料杯包装共200000÷0.999=200201个，共需玻璃瓶100000÷0.999=100101个。表10物料日需量项目数量牛乳92.8吨变性淀粉0.703吨蔗糖5.015吨果酱2.508吨200g塑料杯150151个200g玻璃瓶100101个100g塑料杯200201个300g塑料瓶100101个3.6设备选型3.6.1选型原则[1]设备选型应根据物料衡算进行，在选择各种类设备的同时也要注意符合《食品卫生通则》以及《食品企业通用卫生标准》等相关的行业及设备的卫生要求。要根据物料衡算选择设备，且设备台数之和的生产能力要大于计算出的处理量；对于一些关键且损耗比较大的设备要有一定的保修和备用方案；在生产流程工序中，后一道生产工序的生产能力要略大于前一道，以此避免物料积压；尽量选用较为先进，能够进行自动化操作的设备，并且设备适用范围广，提高其利用率；所有设备均应该符合食品级标准。3.6.2主要设备选型（1）奶泵选用由上物料衡算可知，每小时处理的原料乳为92.075×1000÷8=11509.4kg/h且牛乳密度约为1027kg/m3，黏度为0.0015mPa·s-0.002mPa·s,均略高于水，故流速约为1.0m/s。所以经计算知流量为11.34m3/h,管路直径约为50mm×2.5mm,且由于所输送牛奶为较为纯净液体，无腐蚀性，故可选用并选用流量为12.5m3/h的IS50-32-125型奶泵[9]。表11奶泵的性能参数项目参数型号IS50-32-125流量12.5m3/h扬程20m效率60%轴功率1.13kw电机功率2.2kw必需汽蚀余量2.0m（2）双联过滤器选用由于对新鲜牛乳进行过滤，为了节约资金同时减少物料在过滤过程中的损耗，特选用尼斯柯品牌的双联过滤器，该过滤器用于液体物料的过滤，可连续工作，过滤网方便更换，具有结构新颖合理、密封性好、流通能力强、操作简便等诸多优点，应用范围广泛、适应性强的多用途过滤设备。其性能参数如下：表12双联过滤器性能参数项目性能参数品牌尼斯柯过滤面积0.30㎡过滤能力10t/h适用温度≤120℃工作压力≤0.2MPa进出口管径32mm、40mm内外表面处理方式内镜面抛光，外镜面抛光或亚光（3）换热器选用在酸乳的整个生产过程中，需要热交换设备主要有以下几块：原料乳冷却、发酵前的杀菌、冷却，发酵乳冷却降温，这些均要求热交换设备能够适应生产力的需求又能应对各种情况。另外，由于这一阶段各个环节在时间上衔接紧凑，升温，降温所需或所释放的热量可以互相充分利用，这就进一步要求热交换设备的选择必须有利于热量循环利用[10][11]。考虑以上因素,对比目前国内常用的各种设备,结合生产成本和各项因素考虑，可以确定选用管壳式换热器。管壳式换热器的优点主要有[9]：传热效率较高；使用寿命长；具有较大的适应性；对热敏性物品如牛奶、果汁等食品的预热、杀菌适宜；应用条件广泛，适用较大的压力、温度范围和多种介质热交换。假设牛乳进入换热器温度为25℃，出口温度为95℃，管壳式换热器可选用110℃饱和蒸汽作为加热介质。则由计算可知平均温度差为∆由总传热公式Q=K·S·∆tmS=注：管壳式换热器的总传热系数一般为5000-8000KJ/m2·K·h,这里取6500KJ/m2·K·h；牛奶的比热容随温度变化不大,这里取为3.89KJ/kg·K；由上述计算可知选用传热面积为15m2的管壳式换热器。表13管壳式换热器性能参数项目性能参数设备名称管壳式换热器换热面积15m2生产能力13t/h使用寿命10-20年传热系数5000-8000KJ/m2·K·h（4）储奶罐的选用因为牛乳存放过程总会出现脂肪上浮或乳清分离的现象，为避免这种情况出现，拟选用带搅拌器的贮奶罐，且对于容积有相对要求，选用如下的储奶罐：表14储奶罐的性能参数项目性能参数设备名称储奶罐容积35t壁厚100mm工作温度0-100℃材质不锈钢储罐（5）均质机的选用为了防止牛乳中的脂肪上浮和乳清分离，同时增强成品酸奶的细腻口感，必须对牛乳进行均质处理，根据生产工艺需要结合各设备特点，可选择如下的均质机：表15均质机的性能指标项目性能参数设备名称高压均质机最大压力25Mpa流量12000L/h电机功率90kw外型尺寸2825×1500×1320mm（6）溶糖罐的选用白砂糖可以很好调节酸奶的糖酸比，使其获得更好滋味，同时为使白砂糖的加入不破坏酸奶的的组织状态，使其更好的混合，必须对固态糖进行前处理，可选用如下的溶糖罐：表16溶糖罐的性能指标项目性能参数设备名称溶糖罐型号CXP-G-RT-500L体积500L电机功率2.2kw（7）罐装机的选用[12]酸奶的罐装由于需要快速进行，且必须保证无菌，因此可选用高臻机械有限公司生产的灌装线，该系列生产线集洗瓶、灌装、封盖、套标、包装为一体，由五加仑全自动洗瓶灌装机，直线式套标机等设备组成，适用于饮料、酸奶的热灌装生产。采用先进的微负压重力式灌装原理，灌装快、稳、准，有完善的物料回流系统，可实现回流时独立回气，不与物料接触。（9）设备选型表17设备一览表序号设备名称型号设备能力数量单价（万元）总价（万元）1室外奶仓35t3262磅奶槽RZSR011500L20.61.23受奶槽RZSR011500L10.50.54奶泵IS50-32-12510t/h100.555离心水泵BAW10010t/h40.526双联过滤器RFGL030.5m220.71.47真空脱气罐SP26t/h20.81.68净乳机DBN315/20-21-306t/h210209计量罐RZWG0110t431210均质机GYB30006t/h431211管壳式热交换器BR1.0-UTH-166t/h24812溶糖罐CXP-G-RT-500L500L13313发酵罐TWZJ-035000L821614调配罐TWT5000L41.87.215果酱储罐1000L10.80.816六联杯灌装机DXR-60006000杯/h112012017玻璃瓶灌装机GB7T153t/h210010018塑料瓶灌装机328016019CIP清洗设备RPTD2-248963.7劳动力计算3.7.1劳动定员的依据在进行具体的劳动力定员时，要考虑如下因素产品的特性及产量劳动定额、产量定额、设备维护费等确定好每日班次，及生产方式④要合理安排轮休人员以及考虑到员工的出勤率3.7.2劳动定员本设计根据酸乳工厂生产实际岗位进行了具体定员，在这过程中，考虑了企业规模、生产组织结构等多方面因素。全厂的定员岗位如下表。表18全厂岗位定员表分类工种男女合计凝固酸奶生产车间预处理间10212接种发酵间12820灌装间6410外包装101525辅料控制224CIP清洗606果酱酸奶生产车间预处理间10212接种发酵间12820灌装间6410外包装101525辅料控制448CIP清洗606辅助生产车间锅炉房33配电室44机修44其他426行政人员厂长11办公室61420中心实验室研发112质检224后勤人员警卫室606食堂5510其他268工厂的员工可以以是否否从事生产工作分为两类，具体可见下表。表19劳动定员表职工生产人员基本工人辅助工人非生产人员管理人员技术人员服务人员行政人员后勤服务人员由上，全厂共226人，其中包括生产车间及辅助生产车间的工人共181人，另外还有行政办公人员21人，中心实验室共6人，后勤人员24人。全厂共有男性132人，女性94人。3.8水电汽衡算3.8.1水估算（1）生产用水由上述物料衡算可知日产量为50t凝固型酸奶和50t搅拌型果酱酸奶，每吨酸奶消耗约1%的水分进行融糖，则每日共需100×1%=1t水。（2）热交换用水①原料乳冷却阶段：假设所用冷水为0℃，水的平均比热容为4.18KJ/kg·K，设计中牛乳的流量为10t/h，温度由30℃降至5℃，假设冰水出口温度为18℃，牛乳的比热容为3.94KJ/kg·K，则由热量守恒Q1=Q2，Q=Wc·c·(t2-t1)知10000×3.94×(30-5)=W×4.18×(18-0)得水的流量W=13.1t/h②杀菌后冷却阶段：假设所用冷水为0℃，水的平均比热容为4.18KJ/kg·K，设计中牛乳的流量为10t/h，温度由95℃降至42℃，假设冰水出口温度为29℃，牛乳的比热容为3.94KJ/kg·K，则由热量守恒Q1=Q2，Q=Wc·c·(t2-t1)知10000×3.98×(95-42)=W×4.2×(29-0)得W=8.70t/h故热交换共用水13.1+8.7=21.8t（3）清洗用水CIP清洗设备用水，每日清洗一次，共用水5×2=10吨。（4）生活用水按照查阅的有关公式可对每班生产员工的生活用水进行大致估算，每天整个工厂的生活用水耗量约为5t。（5）消防用水按照国家相关要求，根据生产生活用水量作相应的调整。故每日共消耗水量为：21.8×10+1+10+5=234t3.8.2电估算主要设备耗电量：高压均质机：45kw×2台=90kw；发酵罐电机功率：2.2kw×8台=17.6kw；调配罐和贮奶槽功率：2.2kw×10=22；塑瓶灌装机功率：4.5kw×2=9kw；玻璃瓶灌装机功率：5kw×2=10kw；奶泵功率：2kw×14=28kw；包装机功率：18kw×4=72kw；总计248.6kw，另加其他辅助设备及各种生活耗电，估计总耗电量在400kw/h左右。3.8.3汽估算由物料衡算计算知，设110℃蒸汽的冷凝热为1100KJ/kg，则所消耗蒸汽量为W=11646×3.89×(95-25)÷1100=2.88t/h则耗汽量约为2.88×10=28.8≈30t/h。

第四章辅助部门4.1原料接收站原料的接收是生产环节的第一步，原料接收可以是在场内或是在场外。本设计由于考虑到所需奶源的特殊性，因此计划将收奶站建在厂外，一般设在奶源比较丰富、交通方便的地方，从而使奶源能够在12小时之内快速运到工厂。并且收奶站也设计有专用的制冷设备和牛奶冷却相关装置。4.2中心实验室及化验室本设计考虑到酸奶产品质量会由于原料及设备的变化出现不稳定现象，特地设置了中心实验室，室内分为研究工作室、分析室、样品室、资料室等科室，可以对酸奶的加工工艺进行优化，从而确保产品质量的一致性。同时，设置化验室，化验室包括感官实验室、物理化学实验室、细菌实验室等，对每批次的产品进行相关的理化性质及微生物相关指标进行检验，确保质量合格。4.3仓库酸乳制品保质期短，加上生产后期需要进行低温冷藏后熟等步骤，因此，一个低温冷库是必不可少的。本设计从仓库和生产车间的关系出发，认真考虑了酸乳储藏仓库对容量、土建以及在工厂中的布局等方面，从而设计了一个既能有效保存产品，又能快速出货的仓库。对本设计的酸乳及原辅料仓库可按照下式确定其容量：V=WT(t)其中V——仓库应该容纳的物料量W——单位时间（日或月）的物料量T——存放时间（日或月）对于酸奶产品而言，其保质期较短，且制作完成后需要在低温冷库中进行后熟，因此可以估算T=6h，且班产量为100t，故每小时均产10t，故仓库的容量要大于10×6=60t,且同理根据此公式计算出辅料所需的仓库容量，故本设计仓库容量要达到100t。确定仓库容量后，仓库的建筑面积可以通过如下公式进行确定：F=F1+F2=V/(d*K)+F2其中F——仓库建筑面积F1——仓库库房建筑面积F2——仓库辅助用房建筑面积d——单位库房面积可堆放的物料净重K——库房面积利用系数，一般可取0.6-0.65。根据以上公式，带入计算，本设计计划仓库占地面积为500m2.4.4机修车间对于工厂中的相关机械设备损坏进行紧急维修，以避免耽误生产任务，不能及时完成生产指标。本设计中机修间面积设计为40m2。4.5其他辅助设施除了以上介绍的生产性辅助设施外，还有一些动力性辅助设施以及生活性辅助设施。（1）办公室：办公楼一般位于工厂的大门口人流量比较大的地方，其具体面积需要根据人流量、办公人数、公司行政要求等方面来确定。其面积可根据如下公式进行计算F=(G*K1*A)/K2+B其中F——办公楼建筑面积G——全厂职工总人数K1——全厂办公人数比（一般取8%-12%）K2——建筑系数，65%-69%A——每个办公人员使用面积，5-7m3/人B——辅助用房面积故，G=226，取K1=10%，A=6m3/人，K2=65%，计算出F=226×10%×6÷65%=209m2故再加上会议室、前台等辅助建筑，办公室面积可设置为300m2。（2）食堂：食堂在工厂中的位置应靠近工人出入口或者是在人流密集处。本设计中工厂共有员工226人，根据食堂座位确定公式和食堂建筑面积确定公式以及加上相应的辅助建筑可得食堂建筑面积为300m2。食堂座位确定：N=M×0.85/C/K其中N为座位数，M为全厂最大班人数，C为进餐批数，K为座位轮换系数。食堂建筑面积：F=N(D1+D2)/K其中F为建筑面积，N为座位数，D1为每座餐厅使用面积，D2为每座餐厅及其他面积，K为建筑系数，取82-89%（3）更衣室：更衣室应设置在工厂车间的进出口，每个人应有自己独立的衣柜。更衣室面积设置约为200m2，男女各100m2。（4）厕所：在本设计中的酸乳车间内不应设置厕所，防止造成产品的污染，厕所设置在车间外，进出车间应做好手部及全身的消毒处理。厕所占地面积约为60m2。（5）其他建筑面积：门卫室面积为60m2。

第五章三废处理5.1废水处理本设计为酸乳工厂设计，因此所产生的废水主要是由于清洗管道所产生的，污染程度较低，因此处理起来较为方便。酸乳生产车间的废水成分主要是蛋白质和糖，其含量比较高，同时由于乳制品中营养较丰富，若清洗管道的水不经处理直接排出，会因为营养物质过剩，造成微生物大量繁殖，从而引起水体富营养化，破坏水生平衡和原有的水质。如今具体的工厂设计中常用的废水处理方法包括有物理方法、化学方法以及生物化学处理法。物理方法包括有过滤、自然沉降以及离心法；化学方法包括有中和法、混凝沉淀以及氧化还原法等；生物化学处理方法包括好氧生物处理法和厌氧生物处理法。由于以上所提到的各种方法各有优缺点，本设计所采用的酸乳工厂污水处理方法是混合使用以上方法，具体工艺如下。污水→曝气沉沙池→二次曝气池→接触池→排放其中将二次曝气得到的污泥浓缩与初次曝气的污泥混合进入一级消化池，接着进入二级消化池，通过鼓风将污泥脱水干化。5.2固体废弃物处理本设计中所涉及的固体废弃物主要包括煤渣和干化污泥。其中对煤渣的处理，主要是可以将煤渣用于建筑材料，由煤渣生产出的水泥具有较为优良的品质；而对于干化污泥，可以将其用作农肥，建筑材料，或用它参与沼气发酵，以便再利用。5.3废气处理本设计所产生的废气主要是锅炉房所用煤燃烧后的有害气体。其中含有的SO2、CO以及一些颗粒物会严重污染大气环境并危害人体健康。针对此废气，本设计拟采用烟气脱硫技术进行处理。烟气脱硫技术目前在世界上应用较为广泛，此方法有经济合算、脱硫率高等特点。我们可通过在煤燃烧前进行脱硫处理，燃烧中通过相应方法进行脱硫。燃烧中本设计采用石灰-石膏法，它是通过碳酸钙与二氧化硫进行反应，生成亚硫酸钙沉淀并释放出无毒气体二氧化碳从而达到对废气的处理。

第六章经济核算6.1产品成本表20原辅料及包装用量及成本项目消耗量单价总金额/元新鲜牛乳92t2.6元/kg239200玻璃瓶1001010.220020塑料六联杯333340.082667塑料杯1501510.057507塑料瓶1001010.088008由上表可知，每日的原料和包装成本共277402元，其余如蔗糖、果酱等辅助原料可按每日10000元计。菌种价格按每日5万元计。故总计，每日的原料及包装成本为277402+10000+50000=337402元。则每年的原料及包装成本为337402×300=10122.06万6.2设备投资根据设备选型一览表可知，设备的总投资为572.7万元，加上其他费用可以计设备投资为600万元。中心实验室考虑到要对