1、年产5万吨粤北特色果汁饮料工厂设计韶 关 学 院毕 业 设 计题 目：年产5万吨粤北特色果汁饮料工厂设 计*学 号：*系 （院）：英东食品科学与工程学院专 业：食品科学与工程班 级：10食品1班指导教师姓名及职称：廖彩虎 讲师起止时间：2013年 9月 2014年 3 月（教务处制表）年产5万吨粤北特色果汁饮料工厂设计摘 要：该文旨在设计一年产量为5万吨粤北特色果汁饮料工厂。以粤北地区的经济环境、资源优势、相关政策等优势条件为基础，针对年产5万吨粤北特色果汁饮料项目的需要，结合我国QS审查通则和细则要求，进行了产品方案规划、工艺论证、设备挑选、功能分区及全厂、车间、工艺等图纸设计，并对经济效益
2、进行估算。得出年产5万吨粤北特色果汁饮料工厂设计项目的总投入资产约为1.05104万元，年利润为3.27104万元，投资回收期为2年。关键词：工厂设计；经济衡算；投资回收期Design of a plant with characteristics of fruit juice drinks in northern guangdong of 50000 tons of drinks productsAbstract:The aim of this project is to design a plant with characteristics of fruit juice drinks in
3、 nortern guangdong of 50000 tons of drinks products. Based on the economic environment, resource advantage, relevant policy and other conditions in northern guangdong, The whole project involves several individual designs according to annual output of 1000 tons and combing the general rules and rule
4、s of QS review in China, including product program planning, technology demonstration, equipment selection, the drawing design of functional partition, furthermore, the technical and economic efficiency of the project is analyzed and summarized. The results show that this project needs 105 million y
5、uan（RMB） investment, and will operate well with its anticipative annual return of 327 million yuan（RMB）, investment recovery period would be 2 year.Keywords: Plant design；Economic balance；pay back period年产5万吨粤北特色果汁饮料工厂设计专业班级：10食品1班 学生姓名：孔嘉俊指导教师：廖彩虎 讲师1 前言1.1 概述草莓1，色泽鲜艳、香气纯真、柔嫩多汁可口；含有维生素C、A、B及多种微量元素，
6、其粗纤维等果肉成份能有效防治便秘、肠道炎、肠癌等致病。杨梅具有囊状结构，果实中含有丰富的碳水化合物、多种维生素和氨基酸，具有一定的保健功能。故由草莓或杨梅制成的果汁饮料酸甜爽口、风味更佳，富含人体必需的多种花色苷、维生素和矿物质，富含花色苷使其具有较强的抗衰老功能。本设计采用当前果汁饮料生产工艺中最先进的超高温瞬时灭菌工艺，以减少花色苷在加工工艺中的损耗量，并采用国内较好的生产和装备线，以确保果汁生产在设备上做到国内先进程度，从而更有利于确保产品的品质。考虑到草莓和杨梅的易腐败变质的特点，并且运输条件及成品较高的特点，本设计主要以草莓和杨梅浓缩汁为原料，配合辅料蔗糖等，生产草莓及杨梅果汁。2
7、设计依据及范围2.1 设计依据依据我国有关QS审查的通则和细则及韶关学院有关毕业论文要求，对年产量1000吨粤北抗衰老功能性饮料工厂设计项目进行设计。主要参考资料：食品工艺学、食品机械与设备、食品工厂设计与环境保护、AutoCAD2007应用程序等。2.2 设计范围本设计涉及工厂土建、厂址选型、产品方案分析、物料衡算、水、电、汽衡算、设备选型、经济衡算等。以及相关全厂、主车间、工艺流程等图纸设计，其中主要包括功能分区、人流、物流，风向及风速以及交通运输等设计。3 厂址的选择及确定3.1 厂址选择的原则2 在符合我国相关政策的同时，兼顾当地有关土地管理规划要求，尽量节省土地，做到合理规划。同时要
8、考虑原料运输、厂区标高、地质基础、周边环境以及是否有预留地等相关条件。最后，尽量考虑到是否有充足的水源（确保良好的水质要求）、充足的动力供应及闲散的劳动力和良好的交通及便利（方便员工生活）条件。3.2 厂址的确定有广东的北大门之称的韶关3，地处广东北部，为粤北重镇，东北部靠近江西省，北部靠近湖南省，是粤赣湘三省相邻地区的商品集散地。土地总面积18594平方公里，总人口312.63万人。其中市区面积339平方公里，建成区面积50平方公里，人口50多万人。全年平均气温20.6，平均降雨量1951毫米。水力发电能可以达到174.49万千瓦，充足的水利发电优势可以为建厂提供充足的动力保障。处于武广客运
9、专线、京广铁路、京珠高速公生活圈内，区位交通优势大大提升。因此在此建立工厂，产品可以因便利的交通优势而有利于销往全国各地。韶关乳源4总人口21.7万，位于广东省北部、韶关市区西部，有丰富的特色资源，发达的交通网络，完善的工业平台，优惠的政策和一流的服务措施。因此本设计工厂的地址确定为韶关市乳源瑶族自治县。4 原辅料及产品质量标准4.1 原辅料质量标准4.1.1 原料浓缩汁质量标准原料主要为杨梅浓缩汁和草莓浓缩汁，向符合行业生产标准的正规企业采购，并且结合SB/T 10199-1993 苹果浓缩汁标准制定其质量标准如表4-1、4-2、4-3所示：表4-1 浓缩汁感官要求项 目指 标色泽色泽亮丽，
10、不灰暗续表4-1项 目指 标组织状态均匀浑浊的组织细腻的液体，静置后允许有少量沉淀滋味和香气复水到可溶性性固形物为12%时，具有原品种果汁应有的滋味、香气，无异种滋味、气味杂质无肉眼可见外来杂质表4-2 浓缩汁理化指标项 目指 标可溶性固形Bix 55pH值 2.9总酸（以柠檬酸计）/g(100g)-1 4.64总糖/g(100g)-1 34.15还原糖/g(100g)-1 13.28总抗坏血酸/mg(100g)-1 41.67花色苷含量（以Cy-3GI计）/mg(100g)-195.84表4-3 微生物指标项 目指 标细菌总数（菌落数），个/mL 100大肠菌群，个/mL 6致病菌（肠道致病
11、菌，致病性球菌）不得检出4.1.2 加工用水特性及标准使用达到标准代号为GB 57492006生活饮用水卫生标准水质要求的水作为加工用水4.1.3 辅料特性及质量标准白砂糖：应符合GB 13104的规定。柠檬酸：应符合GB1987-2007的规定。 海藻酸钠：应符合GB 1976-2008的规定。苯甲酸钠：应符合GB1902-2005的规定。维生素C(抗坏血酸) ：应符合GB14754-2010的规定。4.2 产品质量标准根据相关国家标准和产品的具体要求，制定出草莓汁和杨梅汁成品质量标准见表4-4、4-5、4-6。表4-4 感官指标项 目指 标滋味和香气具有原果应有的滋味、香气，无异常滋味、香
12、气。色泽与原果颜色相似，色泽亮丽，不灰暗组织状态均匀透明、组织细腻杂质无大颗粒杂质表4-5 理化指标项 目指 标可溶性固形物(20，折光计法)%1215总酸 (以柠檬酸计)%0.20.35酸碱度pH3.24.2花色苷含量（以Cy-3GI计）/mg(100g)-12830%砷 (以As计)mg/kg0.5铅 (以Pb计)mg/kg1.0铜 (以Cu计)mg/kg5.0表4-6 微生物指标项 目 指 标菌落总数100个/ml大肠杆菌3个/100ml致病菌不得检出5 工艺论证及设计5.1 产品方案及产量的确实5.1.1 产品方案草莓通常在35月份收获，杨梅通常在68月份收获。本设计确定每年35月为草
13、莓果汁生产旺季，每天生产2班，12、12月为草莓果汁生产中季，每天生产1班；68月为杨梅果汁生产旺季，每天生产2班，911月为杨梅果汁生产中季，每天生产1班，每班有效时间为8小时。总生产天数为300天班数=450（班）产品方案分析表如表5-1所示：表5-1 产品方案分析表产品种类月 份123456789101112草莓果汁杨梅果汁5.1.2 班产量确定根据产品方案，计算的理论班产量为：班产量，即：草莓果汁班产量杨梅果汁班产量5.2 产品配方配方设计：按每千升中各物质的含量计算。表5-2 果汁饮料配方成分名称添加量含量成分名称添加量含量果汁200kg20%维生素C1.2kg0.12%白砂糖100
14、kg10%苯甲酸钠0.36kg0.036%海藻酸钠0.8kg0.08%水加至1000L柠檬酸0.8kg0.08%5.3 产品工艺流程及操作要点.5.3.1 水处理果汁饮料生产用水水质好坏直接影响到果汁成品的最终口感及风味，因此所用水的水质要求应符合国标代号为GB 5749-2006生活饮用水卫生标准中的要求。5.3.2 剪切原料浓缩汁与水比例一般为1:3，采用高速剪切罐使原料浓缩汁在转子产生的离心力作用下，从径向甩入定、转子之间狭窄精密的间隙中，同时受到离心挤压、撞击等作用力，使原料浓缩汁得到充分分散、混合、5.3.3 辅料溶解按照实际配方将辅料慢慢撒入20倍的冷水中，并不断搅拌，充分溶解后泵
15、入调配罐，同时继续加水冲干净管道以避免管道内有物质残留。5.3.4 调配按照产品实际配方及产品的质量要求，按比例加入浓浆及各种辅料。5.3.5 过滤过滤的目的是为了除去调配汁中大颗粒物质，本设计采用袋式过滤器，过滤孔径为5m。5.3.6 均质均质可增加果汁的稳定性和使其口感更佳，均质效果的好坏是由均质压力和温度控制的，本设计确定果汁均质条件为：压力25MPa，温度68。5.3.7 预热、脱气果汁在加工，管路运输的过程中会带入一定量的O2，它会破坏果汁中的维生素C，造成色泽的改变，同时也可能导致灌装时的灌装量不稳定，所以在加工过程中需要增加一道脱气的工序，本设计采用真空喷雾脱气法，脱气温度为65
16、68，脱气真空度为0.09070.0933Mpa。5.3.8 杀菌本设计中的杨梅和草莓果汁饮料都富含花色苷，花色苷在高温条件下极不稳定，故本设计采用超高温瞬时杀菌（UHT），并结合辛修锋，余小林5等杨梅澄清汁及浓缩汁中花色苷热降解动力学的研究，确定杀菌工艺为1352保持35s。5.3.9 灌装由于满量灌装，采用热灌装的方式，灌装同时可以利用余热过罐进行杀菌，冷却后果汁容积缩小，容器内形成一定的真空度，能较好地保持果汁品质。本设计采用热灌装，灌装温度为702。5.3.10 字符喷码要求生产日期和批次号喷码定位准确，字体清晰，发现不合格者及时挑出。5.3.11 检查装箱检查封口处是否存在异常、有无
17、出现渗漏现象、生产日期等字体是否清晰，及时将不合格品挑出。合格品装箱后检查装箱的数量是否准确无误。5.3.12 成品贮藏常温储藏。5.4 物料衡算物料衡算6包括原辅料及包装材料的衡算。通过物料衡算，可以确定各种原辅料的釆购量及仓储量，并为设备的选型、劳动力的确定提供依据。物料衡算的相关依据主要有直接计算法和估计法。直接计算法是根据相关经验公式而得出的较合理的数据，而估算法是参考国内外先进工厂的相关参数而得出的。5.4.1 原辅料衡算在生产过程中，杨梅汁和草莓汁在各个工序过程中都会有所损耗，具体损耗如表5-4所示。表5-4 过程损耗表工序损耗率调配1%过滤0.3%脱气0.3%均质0.3%灭菌0.
18、3%灌装0.3%检测0.3%其它0.5%由表5-4中数据可得全年的是实际生产量为：草莓果汁全年实际生产量杨梅果汁全年实际生产量由过程损耗计算出了全年实际果汁饮料产量为5.17万吨，结合产品配方，即可计算出本工厂一年原辅材料消耗量。各种原辅材的消耗如表5-3所示。表5-3 每年原辅材料消耗原辅材料消耗量/吨原辅材料消耗量/吨草莓浓缩汁1700柠檬酸41.36杨梅浓缩汁1700维生素C62.04白砂糖10340苯甲酸钠18.61续表5-3原辅材料消耗量/吨原辅材料消耗量/吨海藻酸钠41.36水37796.635.4.2 包装材料衡算本设计采用的包装为：容量为310mL装206型罐，每罐灌装310g
19、果汁，每个箱子可容纳24罐。生产过程中的损耗率为0.1%。那么，一年一共消耗的空罐个数为：一年一共消耗的包装箱数为：5.5 设备生产能力的计算与选型5.5.1 设备选型的依据和原则2以产品每小时的产量为依据，结合每台设备的主要参数及生产能力，来挑选设备及确定设备所需要的台数，后道工序设备的生产能力应略大于前道工序设备的生产能力，同时还应考虑备用设备的数量。在满足工艺要求的前提下，保证产品的质量和产量，同时尽量选用机械化程度高、能一机多用、卫生符合要求，同时带有合理的自动控制系统的设备。对于关键设备或者是操作较慢及容易出现故障等设备，应考虑购置的台数在原有的基础上做适当的增加，以满足生产连续化或
20、不中断的要求。5.5.2 设备的确定依据产品方案及设备选型原则，同时比较各个设备的工艺参数，生产能力及能耗等，最终确定各个主要设备，其资料如表5-4所示。表5-4 设备清单名称型号数量单位外形尺寸主要参数生产能力单价（万元）水处理设备PXG1套功率6kw10T/h18高速剪切罐RHG1个16001500功率22kw3000L/h2.8续表5-4名称型号数量单位外形尺寸主要参数生产能力单价（万元）溶糖罐DH-G10001个16202500功率5kw容量5000L3袋式过滤器HDL-21组400115018T/h3调配罐PLG-120002个22003250功率3kw容量12000L3真空脱气罐H
21、EZT-151台175015003500功率9.5kw15000L/h2.2暂存罐HT-ZG3个22003000功率2.2kw容量10000L2高压均质机GJJ-1/251台215200110功率90kw12000L/h60 超高温瞬时灭菌机（UHT）RP6LD101台9209201400功率8kw12T/h45无菌贮罐RPGG101个22003000功率3kw容量10000L2.8全自动灌装机FBZ-61台250017502250功率18kw750罐/min800卫生泵BAW-15-248个400200345扬程：24m功率：3.5kw15T/h0.8CIP清洗设备YD-1-103个1600
22、18004.5kw5T/h3板式热交换器TM100M-0.24H-41-T3个300200100010m2/h2.55.6 水、电、汽等衡算5.6.1 水的衡算全厂用水主要用于生产、清洁、生活等方面（1）生产用水主要用于罐的清洗，调配和溶糖，则：W1（2）清洁用水主要用于清洗设备、墙壁及地板的冲洗等，按经验值估算，则：W2=1.5t/h。（3）生活用水一般用水量为4L/(班人)，则：W3则：车间每小时最大耗水量W每班用水量：13.218=105.68（t/班），每年总用水量：105.68450=4.7103t5.6.2 电的衡算根据表5-4设备清单算得总功率为202.2kw另外，照明、通风、制
23、冷等其它设备共计约48kw每班用电量：2001.6kwh每年用电量：9105kwh5.6.3 汽的衡算蒸汽主要用于热水罐中水的加热、板式热交换器和UHT，估计耗气量约为15000kg/h，则：每班用气量为：120t；全年用气量为：5.4104t5.7 劳动定员通常相关资料，确定生产车间个工段人员配备如表5-5所示。表5-5 生产车间各工段人员配备工种班制男工女工总人数最大班人数领料22042续表5-5工种班制男工女工总人数最大班人数调配22042打捡22284水处理21021CIP21021在线检验21142包装22284维修小组22042总计表5-6 辅助生产人员配置表工种班制男工女工总人数
24、最大班人数行政部12244锅炉房22042配电房22042原辅料仓库21142成品仓库21142清洁10222化验员21263总计6 生产车间工艺布置6.1 车间布置设计的依据2车间布置设计的依据主要依靠生产工艺流程图和物料衡算。生产工艺流程图确定了设备的摆放顺序和摆放位置，而物料衡算可以确定设备的相关选型。这两方面的确定又可以确定设备的资料。根据QS审查的要求，设备与设备之间最好间距在1m左右的范围，设备与墙体最近最好间距在1m的范围，以及除生产设备之外确保每个人的操作空间有1.5m2的范围。综合上述资料，可以基本上确定主车间的大小以及设备摆放顺序。在此基础之上，可以对公共设施提出要求，特别
25、是水、电、汽大小、土建和劳动安全以及车间组织和定员资料等。生产车间建筑结构及要求7（1）食品工厂生产车间外形一般为：长方形、“L”形、“U”形等，其中以长方形最为常见。单层厂房跨度在18m以内，采用3m的倍数，18m以上采用6m的倍数。 （2）地坪铺设不透水，易清洗消毒的材料，如环氧树脂和金刚砂，地面平坦不滑，且有适当的排水系统。（3）管制作业区内墙壁面的材料应具有不易污染且易清洗的性能，尽可能采用洁净库板墙。对于用水量较大的区域可以先构筑30cm高的砖墙，在此基础上在建库板墙。（4）车间内部多采用弹簧门，进出货物或交通工具的门通常使用宽4m，高3.5m的卷闸门。窗台的斜面做成45角，高度不低
26、于0.91m，并装设具有防护蚊虫等污染且易拆卸清洗的不生锈纱网窗。（5）卫生工程：车间应设有更衣间。每个更衣区分男、女更衣室，并且每个更衣室应具有更鞋、卫生间、踏脚消毒池、洗手净手区、风淋门等。对于洁净度要求较高的车间（如无菌灌装间），还应设有二次更衣及二次风淋。6.2 生产车间布置整个生产车间总面积：（1）水处理间用于摆放水处理设备，占地面积：（2）CIP房用于摆放CIP清洗设备，占地面积：（3）调配车间用于灌装前处理，摆放生产车间主要生产设备，占地面积：（4）解冻间用于对原料解冻，占地面积：（5）灌装间占地面积：66.5m2（6）卸罐车间占地面积：30m2（7）外包装、装箱车间用于摆放真空
27、打捡、膜包、缩膜机等设计占地面积：95m2（8）维修间用于临时摆放损坏的设备，便于维修，设计占地面积：37.5m2（9）车间化验室用于检测中间产品，例如调配汁的质量是否达到标准，占地面积：12m2（10）纸箱暂存库用于暂时存放纸箱，占地面积：48m2（11）空罐暂存库用于暂时存放空罐，占地面积：80m2（12）更衣室、鞋履消毒池、洗手净手区及茶水间更衣室面积为29.75m2；鞋履消毒池面积为4.5m2；洗手净手区及茶水间等总面积为30m2。（13）其它辅助车间面积为208m2详情见附图，“生产车间平面布局图”。7 辅助部门7.1 化验室本设计中化验室由感官检验室、理化检验室、精密仪器室、微生物（无菌）检验室、常温留样室、恒温室及检测办公室等组成。其主要职能是检测原辅料及产品是否符合相关标准要求。设计其总面积为。7.2 仓库仓库由冷藏库、原辅料库、包装材料库、五金库、成品暂存及成品库等组成，本节主要说明冷藏库的大小。原料浓缩汁容易变质，需存放在冷藏库中。则：冷藏库用地面积42m27.3 办公室办公楼所处的位置应靠近人流出入口处。办公楼设计为2层，每层面积为120m2，则总面积为240m27.4 厨房及食堂厨房及食堂应设置在厂区人流集中处。食堂一层面积设计为120m2，余下
