食品工廠設計論文乳制品工廠設計

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1、乳制品工廠設計 （塔里木大學生命科學學院食品科學與工程11-2班） 摘要 民以食為天，食以乳為先。乳中各種營養(yǎng)素齊全且配合合理，并含多種生物活性物質(zhì)，是人體成長不可缺的高營養(yǎng)食物。目前隨著人民生活水平的提高，隨著大眾對營養(yǎng)食品需求日益增長，市場競爭也日趨激烈。尤其是隨著新技術的應用，成功地解決了乳制品的營養(yǎng)和保鮮問題，加之新包裝材料及技術的應用和靈活多樣的促銷方式，使消費者愿意接受具有豐富營養(yǎng)，口感良好并且價格合理的乳制品品牌。乳制品市場的競爭也開始日趨激烈。 關鍵詞 食品 乳制品 工廠設計 1 概述 1.1 產(chǎn)品品種 UHT滅菌乳 1.2 生產(chǎn)規(guī)模 預計年

2、產(chǎn)10000噸 1.3 設計內(nèi)容 制定產(chǎn)品方案，廠址選擇方案，設計工藝，物料衡算，設備選型，技術經(jīng)濟分析。 1.4 項目建設背景 本工廠擬建在新建石河子經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)，該區(qū)交通順暢，通訊設施完備，周圍無污染企業(yè)，原料供應充足，水、電供應穩(wěn)定。 1.5 市場需求預測 本工廠產(chǎn)品主要面向國內(nèi)北方地區(qū)市場并爭取打入國際市場。根據(jù)國家統(tǒng)計局的統(tǒng)計顯示：2006年1-12月全國累計乳制品產(chǎn)量為14595685.53噸，比上年同期增長27.97％；2006年1-12月全國累計液體乳產(chǎn)量為12440379.69噸，比上年同期增長29.37％。另據(jù)海關統(tǒng)計，2006年，我國乳品進出口全面增長，出口

3、在貿(mào)易的比重逐步增加。全年乳制品進出口總額同比增長了20.7%，其中進口金額占進出口總金額的85.6%；乳品進出口總量比上年同期增長8.4%，其中進口量占進出口總量的82.3%。無論是金額還是數(shù)量，進口占貿(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，市場前景廣闊。 2 廠址的選擇及規(guī)劃 2.1 廠址選擇原則 ⑴ 符合國家的方針政策。符合當?shù)卣?guī)劃，節(jié)約用地。 ⑵ 生產(chǎn)條件方面標準。廠區(qū)的標高應高于當?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)附近應有良好的衛(wèi)生環(huán)境避免各種污染源；廠

4、址面積要滿足生產(chǎn)的要求，并有發(fā)展余地和留有適當空余場地。 ⑶ 投資和經(jīng)濟效果方面，要做到方便運輸，保證供水供電等。 2.2 廠址選擇報告 ⑴ 計的UHT滅菌乳加工廠坐落于石河子沽經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，開發(fā)區(qū)距市中心3公里， 東西寬15公里，南北長20公里。屬于暖溫帶季風型大陸氣候，四季變化明顯，年平均氣溫12C，無霜期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 周圍有良好的自然環(huán)境和地質(zhì)條件，無有害氣體，有害水體等危及食品安全的不良因素。 ⑶ 濟發(fā)展狀況良好，離市區(qū)較近，避免長途運輸。 ⑷ 所征地塊費用合理，由于國家政策傾斜，使得生產(chǎn)的經(jīng)濟成本較為理想。

5、2.3 廠區(qū)規(guī)劃 2.3.1工廠車間平面設計的原則及說明 方便生產(chǎn)，符合生產(chǎn)車間程序，避免原料，半成品及成品的交叉污染。 1) 符合工廠設計對風向和光照要求。 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別進行合理布局，并考慮廠房與鄰近廠房進行的各項生產(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，避免物料的往返運輸。 6) 潔凈廠房的設計和安排符合GBJ73的要求。 7) 廠房滿足生產(chǎn)加工保健食品對空氣凈化的

6、需要。采用10萬級潔凈廠房，安裝具有過濾裝置的響應的凈化空調(diào)裝置。 8) 廠房，設備布局與工藝流程三者銜接合理，建筑結構完善，滿足生產(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。 9) 廠房溫度及相對濕度與生產(chǎn)工藝要求相適應。 10) 廠房之間，廠房與通道之間有緩沖設施，設置與潔凈級別相應的人流和物流通道。 11) 廠房安裝的下水道，洗手及其它衛(wèi)生清潔設施不對產(chǎn)品的生產(chǎn)帶來污染。 12) 備料室與生產(chǎn)工藝要求的潔凈級別一致。 13) 廠房的空氣凈化設施，設備定期維修，檢修過程采用適應措施。不對產(chǎn)品的生產(chǎn)造成污染。 14) 具有與噴霧相應的專用設備。 15

7、) 與原料，中間產(chǎn)品直接接觸的生產(chǎn)用工具，設備符合產(chǎn)品質(zhì)量和衛(wèi)生要求的材質(zhì)。 16) 辦公樓緊靠車間，方便管理。 17) 廠區(qū)道路寬敞，兩旁種有樹和草坪。 18) 充分考慮消防要求，各主要建筑物和易燃物附近設有消防設施。 19) 設計排水溝位于經(jīng)常排污，排水設備的下面，保證車間排水排污要求。 20) 設備與設備，設備與墻之間留出適當空隙，保證操作方便，維修與清洗方便。 21) 車間入口處設有更衣室，消毒間，緩沖間等，工人須更衣消毒后進入車間，保證車間衛(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)車間：位于全廠中心地帶。 輔助車間；（包括原料庫，成品庫

8、，機修車間）：分布于生產(chǎn)車間周圍。 動力設施：（鍋爐房，變電室等）：接近負荷中心，鍋爐房設在遠離生產(chǎn)車間的方向。 生活輔助設施；（辦公樓，食堂等）：位于生產(chǎn)車間與動力設施之間，辦公樓與生產(chǎn)車間連通。 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)周圍有綠化帶，防風阻沙，美化廠區(qū)。 2.4 加工工藝流程 原料乳驗收和預處理→脫氣→冷卻→儲奶→加熱→凈化分離（脫脂乳、稀奶油）→平衡槽→均質(zhì)→UHT滅菌→無菌灌裝→冷藏 3 物料計算（以班產(chǎn)量為基準） 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，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 原乳量（kg） 提取稀奶油量40%（kg） 標準乳量（kg） 成品（kg） UHT滅菌牛乳 1000 25.2 974.8 955 根據(jù)設計的班產(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—管道設計斷面處的計算內(nèi)徑，m Q—通過管道設計斷面的水流量，m3/s υ—管道設計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)設計流量，選用管徑為30mm的物料管 4 主要設備選型與能量估算 4.1設備選型原則 1) 滿足工藝要求，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量 2) 一般大型食品工廠應選用較先進的、機械化程度高的大型設備，中型廠則看具體條件，一些主要產(chǎn)品選用機械化、連續(xù)化程度高的設備，小型廠則選用較簡單的設備 3) 所選設備能充分利用原料、能耗少、功率高、體積小、維修方便、勞動強度低，并能一機多用 4) 所選設備應符合食品衛(wèi)生要求，易清洗裝拆，與食品接觸的材料要不易腐蝕，不致對食品造成污染 5) 設備結構合理，材料性能可適應各種工作條件（如溫度、濕度、壓力、酸堿度等） 6) 在

12、溫度、壓力、真空、濃度、時間、速度、流量、液位、計數(shù)和程序等方面有合理的控制系統(tǒng)，并盡量采用自動控制方式 4.2設備選型 表5 設備選型方案 設備 型號 規(guī)格效能（臺數(shù)） 價格(萬元) 離心式奶泵 BAW150(N302) 5000kg/h（2臺） 1*2 高壓泵 3WR 1.5平方米/小時（2臺） 2*2 真空脫氣罐 JBX-G-3 3000L/h（4臺） 3*4 冷熱缸 AB-6 600L（8臺） 1*8 立式儲奶罐 LCH-80 80T 10*1 普通均質(zhì)機 SDK-6 500L（2臺） 10*2 板式冷卻器

13、BP2-J-3-6(SY- P-5) 3T/h（6臺） 10*6 凈乳機及脫脂分離機 凈乳能力0.2ppm脫脂效率0.03%（2臺） 10*2 超高溫板式滅菌器 無菌均質(zhì)機 BR-UHT-30 BLB-JL-NC-30 3T/h（2臺） 1T/h（2臺） 15*2 20*2 包裝機 BLB-JL-30 500Ml （1臺） 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 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、車間的清潔衛(wèi)生和產(chǎn)品再生產(chǎn)過程中本身所需之水等。 根據(jù)設計的班產(chǎn)量21.05噸，估計生產(chǎn)（冷卻、預熱、殺菌、清洗等）總用水量約為：1021.05=210.5噸/班。 4.3.2設備用電量估算 6521.05=1368.25度/班 4.3.3 設備用汽量估算 估算耗汽量為0.421.05=8.42T/班。 5生產(chǎn)車間工藝布置 5.1生產(chǎn)車間布置 車間布置是工藝設計的重要部分，本設計本著既要考慮寬件工序安排，也要考慮配套工作安排，既要滿足工藝要求，考慮工藝設計的問題，也涉及非工藝設計的可操作性、合

15、理性和先進性，并要考慮到車間的通風、采光等問題，對車間進行合理布局。 6 輔助部門規(guī)劃 本廠除生產(chǎn)車間以外的其他部門設施，為輔助設施。本設計的輔助設施可分為三類： 生產(chǎn)性輔助設施：主要包括：原材料的接受和暫存；原料，半成品和成品的檢驗；產(chǎn)品、工藝條件的研究和新產(chǎn)品的試制；機械設備和電氣儀器的維修；車間內(nèi)外和廠內(nèi)外的運輸；原輔材料及包裝材料的貯存；成品的包裝和貯存等。 動力性輔助設施：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、制冷機、廢水處理廠等。 生活性輔助設施：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

16、 農(nóng)墾公司奶牛場作為本廠的收奶站，奶源比較集中。收奶半徑宜在8Km左右，滿足了工廠對運輸距離的要求，新收的原料乳可在8h內(nèi)送貨到廠。收奶站配備制冷設備和牛奶冷卻設備，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 設置研發(fā)部是為了長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)濟效果。研發(fā)部能更緊密本廠的生產(chǎn)實際，為本廠開拓新的市場作出奴隸。 ⑶ 質(zhì)檢化驗部 本廠設立的化驗部門是對產(chǎn)品有關原材料進行衛(wèi)生監(jiān)督和質(zhì)量檢查，確保這些原材料和最終產(chǎn)品符合國家衛(wèi)生和有關部門的質(zhì)量標準和質(zhì)量要求。 ⑷ 貯存部門 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間不會超過2星期。因此，工廠的倉庫在全廠建筑面積中占有較大的比例。同時要求確保食品衛(wèi)生，要求防蠅、防鼠、防塵、防潮，還要要求低溫環(huán)境。 ⑸ 運輸部門 由于運輸設備的選型，與全廠總平面布局、建筑物的結構形式、工藝布置及勞工生產(chǎn)率均有密切的關系，因此本設計將工廠運輸列入設計范圍，并作為生產(chǎn)機械化、自動化的重要環(huán)節(jié)。 廠外運輸：通過公路，鮮奶原料藥是用奶槽車，并要采用冷藏設備。 廠內(nèi)運輸：指車間外廠區(qū)的各種運輸。由于廠區(qū)內(nèi)道路相對窄小、轉彎多，要求運輸設備輕巧、靈活、裝卸方便，使用電瓶

18、叉車、電瓶平板車以及各種平板手推車、升降式手推車等。 車間運輸：車間運輸與生產(chǎn)流程往往融為一體，工藝性很強。車間內(nèi)的物料流動大部分呈水平流動，使用帶式輸送機。輸送帶要符合食品衛(wèi)生的要求，采用不銹鋼帶。 ⑹ 機修維護 制造非標準專業(yè)設備和維修保養(yǎng)所有設備。本設計只設廠一級維修，負責全廠的維修業(yè)務。 ⑺ 全廠生活設施 主要包括：辦公室、更衣室、食堂、浴室、廁所、醫(yī)務室等 ⑻ 公共系統(tǒng) 包括：給排水、供電及儀表、供汽、制冷、暖風等5項工程。 對公共系統(tǒng)的要求包括：滿足生產(chǎn)需要、符合衛(wèi)生要求、運行可靠、費用經(jīng)濟。 7 經(jīng)濟效益分析 總投資=設備投資+

19、土地投資+流動資金 主生產(chǎn)車間設備資金預計人民幣256萬元， 車間、廠房、辦公樓、公共系統(tǒng)等先期投資預計人民幣3600萬元， 流動資金預計人民幣1200萬元。 總計5056萬元人民幣。 生產(chǎn)成本計算： 表9 產(chǎn)品銷售額 產(chǎn)品 年產(chǎn)量（T） 產(chǎn)品單價（元/kg） 銷售額（萬元） UHT滅菌乳 10000 4 4000 表10 原料成本 主要原料 用量（T/年） 單價（元/T） 成本總計（萬元） 原料乳 10471 1600 1675．36 產(chǎn)品成本核算： 生產(chǎn)總成本=原料費+包裝材料費+煤、水、電費+管理費 原料費預計人民幣16

20、75．36萬元，包裝材料費預計人民幣200萬元，煤、水、電費預計人民幣80萬元，管理費預計人民幣100萬元。 總計2057.36萬元。 工資核算： 總工資=基本工資+獎金、津貼 工廠全年工資總和為59.44萬元，津貼、獎金總和預計為人民幣27萬元。 總計86.44萬元人民幣。 土地使用： 土地使用年限為50年，設備使用年限為10年 土地及設備等年折舊費用=土地投資/土地使用年限+設備投資/設備使用年限 =2700/50+1000/10=154萬元 利潤估算 1) 凈利潤=毛利潤-稅金=4000-2057.36-400017%=1262.

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