食品工廠設(shè)計(jì)論文乳制品工廠設(shè)計(jì)

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1、乳制品工廠設(shè)計(jì) （塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院食品科學(xué)與工程11-2班） 摘要 民以食為天，食以乳為先。乳中各種營(yíng)養(yǎng)素齊全且配合合理，并含多種生物活性物質(zhì)，是人體成長(zhǎng)不可缺的高營(yíng)養(yǎng)食物。目前隨著人民生活水平的提高，隨著大眾對(duì)營(yíng)養(yǎng)食品需求日益增長(zhǎng)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也日趨激烈。尤其是隨著新技術(shù)的應(yīng)用，成功地解決了乳制品的營(yíng)養(yǎng)和保鮮問(wèn)題，加之新包裝材料及技術(shù)的應(yīng)用和靈活多樣的促銷(xiāo)方式，使消費(fèi)者愿意接受具有豐富營(yíng)養(yǎng)，口感良好并且價(jià)格合理的乳制品品牌。乳制品市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也開(kāi)始日趨激烈。 關(guān)鍵詞 食品 乳制品 工廠設(shè)計(jì) 1 概述 1.1 產(chǎn)品品種 UHT滅菌乳 1.2 生產(chǎn)規(guī)模 預(yù)計(jì)年

2、產(chǎn)10000噸 1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容 制定產(chǎn)品方案，廠址選擇方案，設(shè)計(jì)工藝，物料衡算，設(shè)備選型，技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。 1.4 項(xiàng)目建設(shè)背景 本工廠擬建在新建石河子經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，該區(qū)交通順暢，通訊設(shè)施完備，周?chē)鸁o(wú)污染企業(yè)，原料供應(yīng)充足，水、電供應(yīng)穩(wěn)定。 1.5 市場(chǎng)需求預(yù)測(cè) 本工廠產(chǎn)品主要面向國(guó)內(nèi)北方地區(qū)市場(chǎng)并爭(zhēng)取打入國(guó)際市場(chǎng)。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的統(tǒng)計(jì)顯示：2006年1-12月全國(guó)累計(jì)乳制品產(chǎn)量為14595685.53噸，比上年同期增長(zhǎng)27.97％；2006年1-12月全國(guó)累計(jì)液體乳產(chǎn)量為12440379.69噸，比上年同期增長(zhǎng)29.37％。另?yè)?jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，2006年，我國(guó)乳品進(jìn)出口全面增長(zhǎng)，出口

3、在貿(mào)易的比重逐步增加。全年乳制品進(jìn)出口總額同比增長(zhǎng)了20.7%，其中進(jìn)口金額占進(jìn)出口總金額的85.6%；乳品進(jìn)出口總量比上年同期增長(zhǎng)8.4%，其中進(jìn)口量占進(jìn)出口總量的82.3%。無(wú)論是金額還是數(shù)量，進(jìn)口占貿(mào)易總量的比重都在逐步降低，出口比重在逐步上升。因此從數(shù)據(jù)上可以看出本工廠產(chǎn)品需求量在不斷增長(zhǎng)，市場(chǎng)前景廣闊。 2 廠址的選擇及規(guī)劃 2.1 廠址選擇原則 ⑴ 符合國(guó)家的方針政策。符合當(dāng)?shù)卣?guī)劃，節(jié)約用地。 ⑵ 生產(chǎn)條件方面標(biāo)準(zhǔn)。廠區(qū)的標(biāo)高應(yīng)高于當(dāng)?shù)貧v史最高水位，自然排水坡度最好在0.004—0.008之間；所選廠址要有可靠的地質(zhì)條件；廠區(qū)附近應(yīng)有良好的衛(wèi)生環(huán)境避免各種污染源；廠

4、址面積要滿(mǎn)足生產(chǎn)的要求，并有發(fā)展余地和留有適當(dāng)空余場(chǎng)地。 ⑶ 投資和經(jīng)濟(jì)效果方面，要做到方便運(yùn)輸，保證供水供電等。 2.2 廠址選擇報(bào)告 ⑴ 計(jì)的UHT滅菌乳加工廠坐落于石河子沽經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，開(kāi)發(fā)區(qū)距市中心3公里， 東西寬15公里，南北長(zhǎng)20公里。屬于暖溫帶季風(fēng)型大陸氣候，四季變化明顯，年平均氣溫12C，無(wú)霜期234天，年平均降水量254.5毫米。工廠總占地面積為3000平方米。 ⑵ 周?chē)辛己玫淖匀画h(huán)境和地質(zhì)條件，無(wú)有害氣體，有害水體等危及食品安全的不良因素。 ⑶ 濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r良好，離市區(qū)較近，避免長(zhǎng)途運(yùn)輸。 ⑷ 所征地塊費(fèi)用合理，由于國(guó)家政策傾斜，使得生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)成本較為理想。

5、2.3 廠區(qū)規(guī)劃 2.3.1工廠車(chē)間平面設(shè)計(jì)的原則及說(shuō)明 方便生產(chǎn)，符合生產(chǎn)車(chē)間程序，避免原料，半成品及成品的交叉污染。 1) 符合工廠設(shè)計(jì)對(duì)風(fēng)向和光照要求。 2) 利用現(xiàn)有的條件，合理配電，配水，減少能源損耗，降低成本。 3) 充分考慮全廠二期工程及消防便道。 4) 廠房按生產(chǎn)工藝流程及所要求的潔凈級(jí)別進(jìn)行合理布局，并考慮廠房與鄰近廠房進(jìn)行的各項(xiàng)生產(chǎn)操作不相互防礙。 5) 按生產(chǎn)工藝和衛(wèi)生，質(zhì)量要求。劃分潔凈級(jí)別，分為原料輔料區(qū)，生活區(qū)，生產(chǎn)區(qū)，盡量縮短距離，避免物料的往返運(yùn)輸。 6) 潔凈廠房的設(shè)計(jì)和安排符合GBJ73的要求。 7) 廠房滿(mǎn)足生產(chǎn)加工保健食品對(duì)空氣凈化的

6、需要。采用10萬(wàn)級(jí)潔凈廠房，安裝具有過(guò)濾裝置的響應(yīng)的凈化空調(diào)裝置。 8) 廠房，設(shè)備布局與工藝流程三者銜接合理，建筑結(jié)構(gòu)完善，滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝和質(zhì)量，衛(wèi)生的要求。中間產(chǎn)品，待包裝品的貯存間與生產(chǎn)要求相適應(yīng)。 9) 廠房溫度及相對(duì)濕度與生產(chǎn)工藝要求相適應(yīng)。 10) 廠房之間，廠房與通道之間有緩沖設(shè)施，設(shè)置與潔凈級(jí)別相應(yīng)的人流和物流通道。 11) 廠房安裝的下水道，洗手及其它衛(wèi)生清潔設(shè)施不對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)帶來(lái)污染。 12) 備料室與生產(chǎn)工藝要求的潔凈級(jí)別一致。 13) 廠房的空氣凈化設(shè)施，設(shè)備定期維修，檢修過(guò)程采用適應(yīng)措施。不對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)造成污染。 14) 具有與噴霧相應(yīng)的專(zhuān)用設(shè)備。 15

7、) 與原料，中間產(chǎn)品直接接觸的生產(chǎn)用工具，設(shè)備符合產(chǎn)品質(zhì)量和衛(wèi)生要求的材質(zhì)。 16) 辦公樓緊靠車(chē)間，方便管理。 17) 廠區(qū)道路寬敞，兩旁種有樹(shù)和草坪。 18) 充分考慮消防要求，各主要建筑物和易燃物附近設(shè)有消防設(shè)施。 19) 設(shè)計(jì)排水溝位于經(jīng)常排污，排水設(shè)備的下面，保證車(chē)間排水排污要求。 20) 設(shè)備與設(shè)備，設(shè)備與墻之間留出適當(dāng)空隙，保證操作方便，維修與清洗方便。 21) 車(chē)間入口處設(shè)有更衣室，消毒間，緩沖間等，工人須更衣消毒后進(jìn)入車(chē)間，保證車(chē)間衛(wèi)生，且工人須穿特定工作服，鞋等。[1] 2.3.2 廠區(qū)總體布局 生產(chǎn)車(chē)間：位于全廠中心地帶。 輔助車(chē)間；（包括原料庫(kù)，成品庫(kù)

8、，機(jī)修車(chē)間）：分布于生產(chǎn)車(chē)間周?chē)? 動(dòng)力設(shè)施：（鍋爐房，變電室等）：接近負(fù)荷中心，鍋爐房設(shè)在遠(yuǎn)離生產(chǎn)車(chē)間的方向。 生活輔助設(shè)施；（辦公樓，食堂等）：位于生產(chǎn)車(chē)間與動(dòng)力設(shè)施之間，辦公樓與生產(chǎn)車(chē)間連通。 廠區(qū)交通綠化：道路寬敞，可將人流物流充分分隔，避免交叉污染；廠區(qū)周?chē)芯G化帶，防風(fēng)阻沙，美化廠區(qū)。 2.4 加工工藝流程 原料乳驗(yàn)收和預(yù)處理→脫氣→冷卻→儲(chǔ)奶→加熱→凈化分離（脫脂乳、稀奶油）→平衡槽→均質(zhì)→UHT滅菌→無(wú)菌灌裝→冷藏 3 物料計(jì)算（以班產(chǎn)量為基準(zhǔn)） 表3 產(chǎn)品生產(chǎn)方案 產(chǎn)品方案 班產(chǎn)量（T） 年產(chǎn)量（T） 1月 2月 3月 4月 5月 6月

9、7月 8月 9月 10月 11月 12月 工作日/月 班次/年 UHT滅菌乳 21．05 10000 25 475 每班耗用原料量（kg/班）=單位產(chǎn)品耗用原料量（kg/t）班產(chǎn)量（t/班） UHT滅菌牛乳每班耗用原料量（kg/班）=1000/0.955（21.05）=22041（kg/班） 按每袋0.25kg計(jì)，每千克產(chǎn)品耗用包裝袋=1/0.25=4（袋/kg） 每班耗用包裝材料量（袋/班）=單位產(chǎn)品耗用包裝容器量（袋/t）班產(chǎn)量（t/班）（1+0.1%損耗）=400021.051.1

10、=92620（袋/班） 表4 原料需求 產(chǎn)品名稱(chēng) 原乳量（kg） 提取稀奶油量40%（kg） 標(biāo)準(zhǔn)乳量（kg） 成品（kg） UHT滅菌牛乳 1000 25.2 974.8 955 根據(jù)設(shè)計(jì)的班產(chǎn)量21.05t，物料流量=21.05/8=2.631（t/h） 確定管徑D，根據(jù)公式Q=π/4D2υ 式中 D—管道設(shè)計(jì)斷面處的計(jì)算內(nèi)徑，m Q—通過(guò)管道設(shè)計(jì)斷面的水流量，m3/s υ—管道設(shè)計(jì)斷面處的奶流平均速度，1m/s π—圓周率，3.14 ρ—奶的密度，1.032kg/L 管徑D=√（4Q/πυ）=√(42.631/1.032/3600/1/3.14)

11、=0.03m≈30mm 根據(jù)設(shè)計(jì)流量，選用管徑為30mm的物料管 4 主要設(shè)備選型與能量估算 4.1設(shè)備選型原則 1) 滿(mǎn)足工藝要求，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量 2) 一般大型食品工廠應(yīng)選用較先進(jìn)的、機(jī)械化程度高的大型設(shè)備，中型廠則看具體條件，一些主要產(chǎn)品選用機(jī)械化、連續(xù)化程度高的設(shè)備，小型廠則選用較簡(jiǎn)單的設(shè)備 3) 所選設(shè)備能充分利用原料、能耗少、功率高、體積小、維修方便、勞動(dòng)強(qiáng)度低，并能一機(jī)多用 4) 所選設(shè)備應(yīng)符合食品衛(wèi)生要求，易清洗裝拆，與食品接觸的材料要不易腐蝕，不致對(duì)食品造成污染 5) 設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，材料性能可適應(yīng)各種工作條件（如溫度、濕度、壓力、酸堿度等） 6) 在

12、溫度、壓力、真空、濃度、時(shí)間、速度、流量、液位、計(jì)數(shù)和程序等方面有合理的控制系統(tǒng)，并盡量采用自動(dòng)控制方式 4.2設(shè)備選型 表5 設(shè)備選型方案 設(shè)備 型號(hào) 規(guī)格效能（臺(tái)數(shù)） 價(jià)格(萬(wàn)元) 離心式奶泵 BAW150(N302) 5000kg/h（2臺(tái)） 1*2 高壓泵 3WR 1.5平方米/小時(shí)（2臺(tái)） 2*2 真空脫氣罐 JBX-G-3 3000L/h（4臺(tái)） 3*4 冷熱缸 AB-6 600L（8臺(tái)） 1*8 立式儲(chǔ)奶罐 LCH-80 80T 10*1 普通均質(zhì)機(jī) SDK-6 500L（2臺(tái)） 10*2 板式冷卻器

13、BP2-J-3-6(SY- P-5) 3T/h（6臺(tái)） 10*6 凈乳機(jī)及脫脂分離機(jī) 凈乳能力0.2ppm脫脂效率0.03%（2臺(tái)） 10*2 超高溫板式滅菌器 無(wú)菌均質(zhì)機(jī) BR-UHT-30 BLB-JL-NC-30 3T/h（2臺(tái)） 1T/h（2臺(tái)） 15*2 20*2 包裝機(jī) BLB-JL-30 500Ml （1臺(tái)） 50 4.3 能量估算 表6 UHT滅菌乳平均每噸成品耗水、耗汽量表 產(chǎn)品名稱(chēng) 耗水量（T/T產(chǎn)品） 耗電量（度/T） 耗汽量（T/T產(chǎn)品） UHT滅菌乳 8--10 60--65 0.28—0.

14、4 4.3.1設(shè)備用水量估算 主要用水部分：殺菌后產(chǎn)品的冷卻、包裝容器的洗滌消毒、車(chē)間的清潔衛(wèi)生和產(chǎn)品再生產(chǎn)過(guò)程中本身所需之水等。 根據(jù)設(shè)計(jì)的班產(chǎn)量21.05噸，估計(jì)生產(chǎn)（冷卻、預(yù)熱、殺菌、清洗等）總用水量約為：1021.05=210.5噸/班。 4.3.2設(shè)備用電量估算 6521.05=1368.25度/班 4.3.3 設(shè)備用汽量估算 估算耗汽量為0.421.05=8.42T/班。 5生產(chǎn)車(chē)間工藝布置 5.1生產(chǎn)車(chē)間布置 車(chē)間布置是工藝設(shè)計(jì)的重要部分，本設(shè)計(jì)本著既要考慮寬件工序安排，也要考慮配套工作安排，既要滿(mǎn)足工藝要求，考慮工藝設(shè)計(jì)的問(wèn)題，也涉及非工藝設(shè)計(jì)的可操作性、合

15、理性和先進(jìn)性，并要考慮到車(chē)間的通風(fēng)、采光等問(wèn)題，對(duì)車(chē)間進(jìn)行合理布局。 6 輔助部門(mén)規(guī)劃 本廠除生產(chǎn)車(chē)間以外的其他部門(mén)設(shè)施，為輔助設(shè)施。本設(shè)計(jì)的輔助設(shè)施可分為三類(lèi)： 生產(chǎn)性輔助設(shè)施：主要包括：原材料的接受和暫存；原料，半成品和成品的檢驗(yàn)；產(chǎn)品、工藝條件的研究和新產(chǎn)品的試制；機(jī)械設(shè)備和電氣儀器的維修；車(chē)間內(nèi)外和廠內(nèi)外的運(yùn)輸；原輔材料及包裝材料的貯存；成品的包裝和貯存等。 動(dòng)力性輔助設(shè)施：主要包括：給水排水、鍋爐房或供熱站、供電和儀表自控、采暖、空調(diào)及通風(fēng)、制冷機(jī)、廢水處理廠等。 生活性輔助設(shè)施：主要包括：辦公樓、食堂、更衣室、廁所、浴室、綠化園地等。 ⑴ 原料采集部門(mén)

16、 農(nóng)墾公司奶牛場(chǎng)作為本廠的收奶站，奶源比較集中。收奶半徑宜在8Km左右，滿(mǎn)足了工廠對(duì)運(yùn)輸距離的要求，新收的原料乳可在8h內(nèi)送貨到廠。收奶站配備制冷設(shè)備和牛奶冷卻設(shè)備，使原乳冷卻至5攝氏度左右。收奶站以每日收兩次奶，日收奶量25—30T。 ⑵ 研發(fā)部 設(shè)置研發(fā)部是為了長(zhǎng)盛不衰地保持工廠生產(chǎn)的創(chuàng)新能力，從而獲取較佳的經(jīng)濟(jì)效果。研發(fā)部能更緊密本廠的生產(chǎn)實(shí)際，為本廠開(kāi)拓新的市場(chǎng)作出奴隸。 ⑶ 質(zhì)檢化驗(yàn)部 本廠設(shè)立的化驗(yàn)部門(mén)是對(duì)產(chǎn)品有關(guān)原材料進(jìn)行衛(wèi)生監(jiān)督和質(zhì)量檢查，確保這些原材料和最終產(chǎn)品符合國(guó)家衛(wèi)生和有關(guān)部門(mén)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求。 ⑷ 貯存部門(mén) 本廠的物料流量較高

17、，僅原輔材料、包裝材料和成品這三種物料，其總量就約等于成品凈重的3—5倍，而這些物料在工廠的停留時(shí)間不會(huì)超過(guò)2星期。因此，工廠的倉(cāng)庫(kù)在全廠建筑面積中占有較大的比例。同時(shí)要求確保食品衛(wèi)生，要求防蠅、防鼠、防塵、防潮，還要要求低溫環(huán)境。 ⑸ 運(yùn)輸部門(mén) 由于運(yùn)輸設(shè)備的選型，與全廠總平面布局、建筑物的結(jié)構(gòu)形式、工藝布置及勞工生產(chǎn)率均有密切的關(guān)系，因此本設(shè)計(jì)將工廠運(yùn)輸列入設(shè)計(jì)范圍，并作為生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化的重要環(huán)節(jié)。 廠外運(yùn)輸：通過(guò)公路，鮮奶原料藥是用奶槽車(chē)，并要采用冷藏設(shè)備。 廠內(nèi)運(yùn)輸：指車(chē)間外廠區(qū)的各種運(yùn)輸。由于廠區(qū)內(nèi)道路相對(duì)窄小、轉(zhuǎn)彎多，要求運(yùn)輸設(shè)備輕巧、靈活、裝卸方便，使用電瓶

18、叉車(chē)、電瓶平板車(chē)以及各種平板手推車(chē)、升降式手推車(chē)等。 車(chē)間運(yùn)輸：車(chē)間運(yùn)輸與生產(chǎn)流程往往融為一體，工藝性很強(qiáng)。車(chē)間內(nèi)的物料流動(dòng)大部分呈水平流動(dòng)，使用帶式輸送機(jī)。輸送帶要符合食品衛(wèi)生的要求，采用不銹鋼帶。 ⑹ 機(jī)修維護(hù) 制造非標(biāo)準(zhǔn)專(zhuān)業(yè)設(shè)備和維修保養(yǎng)所有設(shè)備。本設(shè)計(jì)只設(shè)廠一級(jí)維修，負(fù)責(zé)全廠的維修業(yè)務(wù)。 ⑺ 全廠生活設(shè)施 主要包括：辦公室、更衣室、食堂、浴室、廁所、醫(yī)務(wù)室等 ⑻ 公共系統(tǒng) 包括：給排水、供電及儀表、供汽、制冷、暖風(fēng)等5項(xiàng)工程。 對(duì)公共系統(tǒng)的要求包括：滿(mǎn)足生產(chǎn)需要、符合衛(wèi)生要求、運(yùn)行可靠、費(fèi)用經(jīng)濟(jì)。 7 經(jīng)濟(jì)效益分析 總投資=設(shè)備投資+

19、土地投資+流動(dòng)資金 主生產(chǎn)車(chē)間設(shè)備資金預(yù)計(jì)人民幣256萬(wàn)元， 車(chē)間、廠房、辦公樓、公共系統(tǒng)等先期投資預(yù)計(jì)人民幣3600萬(wàn)元， 流動(dòng)資金預(yù)計(jì)人民幣1200萬(wàn)元。 總計(jì)5056萬(wàn)元人民幣。 生產(chǎn)成本計(jì)算： 表9 產(chǎn)品銷(xiāo)售額 產(chǎn)品 年產(chǎn)量（T） 產(chǎn)品單價(jià)（元/kg） 銷(xiāo)售額（萬(wàn)元） UHT滅菌乳 10000 4 4000 表10 原料成本 主要原料 用量（T/年） 單價(jià)（元/T） 成本總計(jì)（萬(wàn)元） 原料乳 10471 1600 1675．36 產(chǎn)品成本核算： 生產(chǎn)總成本=原料費(fèi)+包裝材料費(fèi)+煤、水、電費(fèi)+管理費(fèi) 原料費(fèi)預(yù)計(jì)人民幣16

20、75．36萬(wàn)元，包裝材料費(fèi)預(yù)計(jì)人民幣200萬(wàn)元，煤、水、電費(fèi)預(yù)計(jì)人民幣80萬(wàn)元，管理費(fèi)預(yù)計(jì)人民幣100萬(wàn)元。 總計(jì)2057.36萬(wàn)元。 工資核算： 總工資=基本工資+獎(jiǎng)金、津貼 工廠全年工資總和為59.44萬(wàn)元，津貼、獎(jiǎng)金總和預(yù)計(jì)為人民幣27萬(wàn)元。 總計(jì)86.44萬(wàn)元人民幣。 土地使用： 土地使用年限為50年，設(shè)備使用年限為10年 土地及設(shè)備等年折舊費(fèi)用=土地投資/土地使用年限+設(shè)備投資/設(shè)備使用年限 =2700/50+1000/10=154萬(wàn)元 利潤(rùn)估算 1) 凈利潤(rùn)=毛利潤(rùn)-稅金=4000-2057.36-400017%=1262.

21、64 2) 利潤(rùn)率=凈利潤(rùn)/年投資總額=1262.64/(2057.36＋154)=57.10% 3) 回收期=項(xiàng)目總投資/年利潤(rùn)額=5056/1262.64=4 即4年可以收回成本。 【參 考 文 獻(xiàn)】 [1] 駝承癢. 乳與乳制品工藝學(xué)[M]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社. 1999 [2] 金世林. 乳品工業(yè)手冊(cè)[M]. 中國(guó)輕工業(yè)出版社. 1987 [3] 郭成宇. 現(xiàn)代乳品工程技術(shù)[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社. 2004 [4] 趙晉府. 食品工藝學(xué)[M]. 中國(guó)輕工業(yè)出版社. 2001 [5] 李宇. 乳品加工技術(shù)[M]. 中國(guó)輕工業(yè)出版社. 2004 [6] 張洪泉. 食品加工技術(shù)設(shè)備[M]．中國(guó)食品出版社. 1987 [7] 天津海河乳業(yè)周報(bào). 2005年7月，2-3 [8] 陳學(xué)謙. 天津海河乳業(yè)生產(chǎn)工藝流程手冊(cè) 12-15 10