食品工厂设计文档格式.docx
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在设备选型上,汲取了导师以及一些设备厂家的经验数据,力求在理论准确的基础上,充分贴切实际运行。
在完成设计说明的基础上,绘制了生产工艺流程图、车间平面布置图。
关键词:
酸奶,物料衡算,设备选型,车间设计
一、车间平面设计
1.1选址
根据济南市历城区提供的地点,公司选建在济南东部遥墙工业区,北临黄河,东临济南机场高速,交通十分便利,距市中心10公里,远离济南重工业区,空气清新,水质清纯,环境幽雅无污染,建厂条件十分优越。
1.2总平面设计方案
厂区占地面积32600扩,呈规则长方形,东西向约200m,南北向约170m,场地设计标高44-47m,全年主导风向为东北风,因此将公用设施锅炉房,变电所等布置在厂区南面。
几厂区设东、北两个出口,北端出入口为主出入口,为原料及辅助材料,成品及人流出入口;
东端出入口做为辅助出入口,为煤炭、煤渣等出入口。
两个出入口通过干道相连,同时又对内部交通运输不产生干扰。
厂区道路布置成环路,卞干道宽8m次止道宽4m转弯半径为9m,满足消防要求。
考虑到乳品加工厂的生产特点,拟将本厂建成环境优美的花园式单位,利用一些不规则地形和沿厂区道路种植适合本地生长的常绿乔木,载种草皮,布置两个大花园,与本期工程配套的办公及生活设施已由一期工程考虑或另行征地解决。
总平面主要设计指标如表3一1所示。
序号项目单位指标
1规划用地面积m232600
2建筑占地面积m211310
3总建筑面积m217900
4建筑系数%35
5容积率0.55
6绿化系数%39
1.3车间生产过程设计
根据乳制品生产工艺要求,需以下建筑物或构筑物。
(1)主生产车间:
利乐枕、百利包及家庭袋装乳生产线。
(2)原、辅材料库:
存放生产用的辅料及包装材料。
(3)成品仓库:
存放生产成品用。
(4)水处理间:
提供液态乳生产配料用的净化水。
(5)低温库:
存放家庭乳成品用。
(6)空压机房:
提供某些设备自动化控制所需压缩空气及生产过程中需求。
(7)化验室:
原辅材料的检验及车间成品的理化指标和微生物的检测。
(8)更衣室、卫生间:
供车间工人使用。
(9)锅炉房:
提供生产所需要的蒸汽。
(10)配电室:
提供生产用电。
根据以上建筑物功能的区分和工艺要求,车间生产过程如图所示:
1.4车间平面布置的基本原则
本车间在设计过程中,将充分考虑以下几个方面的因素:
(1)以方便生产为前提,符合车间生产程序,避免原料、半成品和成品的交叉运输、污染。
2)全建筑采用南北朝向,有利于采光和通风。
3)通盘考虑全厂布置,力求合理、经济,并充分考虑随着产量的增大,增加生产设备和其他配设施的可能性。
1.5车间平面设计说明
车间平面设计图如附图2所示,具体说明如下:
(1)主车间为局部二层,二楼为工厂办公室及化验室,建有参观走廊供参观用。
(2)厂区其他主要建筑有宿舍楼、食堂、成品库、浴室、厕所等。
(3)绿化情况:
厂区建有花坛、草坪,主车间周围建有绿化带。
(4)厂区道路:
主干道宽10米,两旁种有黄杨秋、雪松等。
(5)厂区考虑到防火要求,各主要建筑物和易燃物附近均设有消防水笼头及灭火器。
1.6小结
(1)本工厂选址于济南东部遥墙工业区,环境优美,交通便捷,为产品的生产和运输创造条件;
(2)在厂区平面设计中,总体设计合理,建筑和绿化面积配比恰当;
(3)在车间设计中,将主生产车间置于厂房中部,各辅助设施分布于主车间四周,使整厂设计紧凑,避免交叉运输、污染,同时最大限度降低管道、泵道距离,节约能源,减少对成品品质的影响。
二、产品方案
2.1产品和产量确定
根据济南当地的消费习惯和市场的发展需要,目前决定以生产乳酸菌饮料类产品为主,配套根据设备生产能力及市场情况,计划每日班产乳酸菌饮料100吨。
名称
年产量
月产量
日产量
备注
中性牛乳
60000吨
6000吨
200吨
每天三班生产,有效时间20小时,15吨/小时,全年按10个月算
乳酸菌饮料
30000吨
3000吨
100吨
2.2工艺流程确定
2.2.1纯牛乳的工艺流程
纯牛乳的生产工艺流程如图所示
2.2.2乳酸菌饮料工艺流程
乳酸菌饮料生产工艺流程如图所示。
三、主要设备选型
设备选型应符合工艺要求,它的依据是物料衡算。
设备选型的好坏是保证产品质量的关键,体现生产水平的标准,它为动力配电、水、汽用量计算提供依据。
对于生产中关键设备除按实际生产能力所需的台数配备外,还应考虑备用设备。
若几种产品都需要的共同设备,应按处理量最大的品种所需的台数确定。
一般后道工序设备的生产能力要略大于前道,以防物料积压。
3.1选择设备的原则
从设备的设计选型上,可以反映出所设计工厂的先进性和生产的可靠性。
因此在设备的工艺设计和选型时应考虑如下原则:
(1)保证工艺过程实施的安全可靠。
(2)经济上合理,技术上先进。
(3)投资省,耗材料少。
(4)运行费用低,水电汽消耗少。
(5)操作清洗方便,耐用易维修,备品配件供应可靠,减轻工人劳动强度,实施机械化和自动化方便。
(6)结构紧凑,尽量采用经过实践考验证明确实性能优良的设备。
(7)考虑生产波动与设备平衡,留有一定余量。
(8)考虑设备故障及检修的备用。
3.2设备选型
根据产品方案和设计规模,全年平均计算每小时生产设计产量为15吨。
下面对生产所需设备进行选型如表所示。
生产所需设备选型
不同工段
设备名称
数量
收
乳
系
统
乳泵
4台
管式过滤器
脱气罐
2台
流量器
储乳罐
配
料
混
合
板式换热器
均质机
配料罐
6台
高剪切混料罐
胶体磨
均
质
杀
菌
阶
段
UHT设备
1台
乳平衡器
热水泵
3台
酸
工
段
菌种罐
冰水罐
发酵罐
CIP回程泵
包
装
UHT杀菌器
高位罐
灌装机
10台
四、物料衡算
4.1的成分及成品规格
4.1.1原料乳的成分要求
蛋白质≥2.95%、脂肪≥3.10%、乳糖≥4.2%、非脂乳乳固体≥8.1%。
4.1.2成品乳成分要求
(1)纯牛乳成分要求:
蛋白质≥2.90%、脂肪≥3.1%、非脂乳固体≥8.1%。
(2)调味乳成分要求:
蛋白质≥2.30%、脂肪≥2.6%、非脂乳固体≥6.5%。
(3)普通乳酸菌饮料成分要求:
蛋白质≥1.0%、固形物≥10.0%。
(4)活性乳酸菌饮料成分要求:
蛋白质≥1.6%、固形物≥10.0%。
4.2原料乳酸菌饮料成分要求
4.2.1从原乳中直接标准化(在线标准化)配成标准化乳
(1)原乳成分:
牛乳的成分随着地区与季节等都有不同,现假定成分为:
脂肪含量F0—4%
非脂肪含量SNF0—8%
脂肪/非脂乳固体R’=4/8=0.5
(2)成品标准:
原乳R’=0.5计算数值R=0.38
R’>
R,可见原乳中脂肪含量偏高,必须自原乳中提取稀乳油或向原乳中添加脱脂乳才能达到标准的成分。
(3)稀乳油及脱脂乳成分之假定:
假定脂肪含量:
稀乳油含脂Fl—40%
脱脂乳含脂F2—0.2%
假定原乳脱脂后,稀乳油及脱脂乳中之非脂乳固体与无脂乳之比不变。
稀乳油中非脂乳固体:
SNFI=SNF0×
(100一Fl/100一F:
)
=8×
(100一40/100一0.2)
=5%
脱脂乳中非脂乳固体:
SNF:
=SNF0×
(100一F2/100一F0)
(100一0.2/100一4)
=8.32%
(4)每吨原乳中应提取之稀乳油量(含脂40%)K40
K40=1000×
(F0一SNF0×
R/Fl一SNFI×
R)
=1000×
(4一8×
0.38/40一5×
0.38)
=25.2g
(5)标准乳成分(脂肪含量F标,非脂乳固体SNF标):
F标=R×
(Fl×
SNF0一F0×
SNF1)/(Fl一F0)+R×
(SNF0一SNFI)
=0.38×
(40×
8一4×
5)/(40一4)+0.38×
(8-5)
=3.07%
SNF标=F标/R一3.07%/0.38=8.08%
(6)每吨原乳中应进行脱脂的原乳量M:
M=K40×
(F1一F2/F0一F2)
=25.2×
(40一0.2/4一0.2)
=264kg
(7)每吨标准乳所需原乳与脱脂乳的配比:
每吨标准乳所需原乳量G1:
G1=(1000一M)×
1000/1000一K40
=(1000一264)×
1000/1000一25.2
=755kg
每吨标准乳所需脱脂乳量G2:
G2=(M一K40)×
=23.8×
=245kg
(8)每吨原乳配成标准乳所需脱脂乳量G:
G=1000×
2/G1
245/755
=325kg
4.2.2在原乳中添加乳脂肪配成标准乳
假定脂肪含量F0—3.1%
非脂乳固体含量SNF0—8.7%
脂肪/非脂乳固体R’=3.1/8.7=0.365
原乳R’=0.356计算数值R=0.38
R’<
R,可见原乳中脂肪含量偏低,必须向原乳中添加乳脂肪。
(3)稀乳油成分之假定:
假定:
稀乳油脂肪含量Fl—40%
乳油中非脂乳固体含量:
SNF1=SNF0×
(100一F1/100一F0)
=8.7×
(100一40/100一3.1)
=5.39%
(4)每吨中原乳应添加之稀乳油量(含脂40%)K40
(FO一SNF0×
R/SNF1×
R一Fl)
(3.1一8.7×
0.38/5.39×
0.38一40)
=5.53kg
(5)标准乳成分(脂肪含量F标,非脂乳固体含量SNF标):
F标=(1000×
F0+K40×
F1)/(1000+K40)
=(1000×
3.1+5.53×
40)/(1000+5.53)
=3.30%
SNF标=(1000×
SNF0+K40×
SNF1)/(1000+K40)
8.7+5.53×
5.39)/(1000+5.53)
=8.68%
五、车间水、电、汽估算及管路选径
对于乳制品生产来说,水、电、汽和管路直径的计算是十分重要的。
并且与物料衡算等工艺计算以及设备的计算和选型、产品成本、技术经济等均有密切关系。
5.1水、电、汽估算
5.1.1水估算
乳制品生产中,水是必不可少的物料。
根据乳制品生产工艺、设备或规模不同,生产过程用水量也随之改变,即便是同一规模、工艺相同的情况下,单位成品耗水量往往也大不相同。
所以在工艺流程设计时,必须妥善安排,合理用水,所以生产过程中水用量计算就显的尤为重要。
结合本厂实际,对生产过程用水量采用计算的方法,保证用水量的准确性。
计算方法和步骤如下:
(1)水处理系统水耗量:
原水进水运行水量:
W1=16t/h
(2)C护系统水耗量:
W2=0t/h(注:
C护在未生产时,用水量归属其他用水)
(3)UHT系统水耗量:
W3=10t/h(注:
设备运作用水+自身清洗用水)
(4)冷却用水:
W4=16t/h
(5)灌装机用水:
W5=1.8t/h
(6)冲洗地坪用水:
W6=1.2t/h
(7)其他用水:
W7=4t/h
车间每小时用水的最大消耗W:
W=W1+W2+W3+W4+W5+W6+W7
=49t/h
5.1.2电估算
为了合理设计选择变配电设备及供电系统中各组成元件,需要根据用电设备的容量对有关的电力负荷进行统计计算。
结合本厂实际,对生产过程用电量采用计算的方法,保证用电量的准确性。
(1)水处理系统耗电量:
Pl=30kW
(2)溶糖、稳定剂耗电量:
P2=102kW
(3)脱气、均质、杀菌系统耗电量:
P3=50kW
(4)C护耗电量:
P4=20kW
(5)灌装机耗电量:
P5=80kW
(6)冷库耗电量:
P6=60kW
(7)空调耗电量:
P7=18kW
(8)其他耗电量:
P8=6.2kW
车间最高耗电量为P=366.2kW。
故装机容量选为400kW。
5.1.3用汽量估算
用汽量计算的目的在于定量研究生产过程,为过程设计和操作提供最佳化依据。
通过用汽量计算,计算生产过程能耗定额指标。
应用蒸汽等热量消耗指标.可对工艺设计的多种方案进行比较,以选定先进的生产工艺。
用汽量计算也是组织和管理、生产、经济核算和最优化的基础。
用汽量计算的结果有助于工艺流程和设备的改进,达到节约能源、降低生产成本的目的。
结合本厂实际,对生产过程用汽量采用计算的方法,保证用汽量的准确性。
(1)溶糖、稳定剂耗汽量:
G1=6Okg/h
(2)水处理耗汽量:
G2=1200kg/h
(3)脱气、均质、杀菌总耗汽量:
G3=1000kg/h
(4)CIP耗汽量:
G4=67kg/h
(5)灌装机耗汽量:
G5=56kg/h
设备总耗汽量:
G=2383kg/h
5.2小结
依据本厂的生产实际及周围水、电等资源状况,对水、电、汽的使用量进行估算,确定它们最佳用量依次为49t/h、400kW、2383kg/h.
结论
(1)本工厂选址于某工业区,环境优美,交通便捷;
在厂区平面设计中,总体设计合理,建筑和绿化面积配比恰当;
在车间设计中,将主生产车间置于厂房中部,各辅助设施分布于主车间四周,使整厂设计紧凑,同时最大限度降低管道、泵道距离,节约能源,减少对成品品质的影响。
(2)厂周边地区奶牛品种、饲养水平,提出适合当地特点的原料乳收购标准;
根据不同原料乳组成特点和产品特点进行物料衡算,并考虑到不同包装形式之间的差异,区别对待。
(3)本工厂选择板式热交换器作为冷却、加热和杀菌设备;
对原料乳冷却过程热量变化进行初步计算,其热量变化为644640kJ/h;
对乳制品预热、均质、超高温灭菌等加工阶段进行热量衡算,其热回收百分率为56.41%;
该板式热交换器的选择合理,符合本厂的生产的实际情况,具有传热面积大、传热快、热回收率高等特点。
(4)综合考虑了经济和技术等因素,对不同工段的生产设备进行选型,满足生产工艺的要求,反应工厂设计的先进性;
根据相关标准和本厂的实际情况,设计冷库和原辅材料库,布局合理,方便生产;
配制化验室和研发室,对乳制品从原料到成品进行全程监测和控制,保证乳制品质量的稳定性,满足不同人群的消费需求。
(5)依据本厂的生产实际需要,对水、电、汽的使用量进行估算,确定它们最大用量依次为49/th、4001‘W、2383kgh/;
对不同管路直径进行计算,确定自来水、冰水、蒸汽、清洗管径依次为DN100、DN76、DN125、DNSO。
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