玉米须饮料工厂设计概述

吉林化工学院毕业设计摘要本设计通过查阅大量的相关资料，对年产2.5万吨玉米须饮料进行了工厂设计。介绍了玉米须的化学成分、药理作用、以及玉米须饮料的发展现状，未来市场走向；进行了工厂的选址、厂区车间的平面设计和生产工艺及论证；以生产的工艺和车间的布置为重点，进行了物料衡算、热量衡算、水电汽用量的估算、设备的选型、劳动力的估算、辅助部门的设计等；据此使用CAD软件绘制出了生产工艺流程图、总厂区布置图、车间布置图、局部设备图以及首页图。对玉米须饮料工厂的总投资和回收期做了经济估算。通过计算得出以下结论：每天按照2 班进行生产，每班8h,全年生产300 天，玉米须饮料的生产能力为5.21 t/h；所需原料玉米须为1900 t/年，蔗糖1520 t/年，柠檬酸为25 t/年。由物料衡算和热量衡算计算得出，全厂每天消耗用水量为232.45 t，用电量为2721.6 kw，消耗蒸汽用量为5197.6 kg/h。本次设计估算了全厂总面积为3127 m2，总投资为1161.75 万元，年净利润为1148.19 万元，预计的投资回收期为12个月。 关键词：玉米须；饮料；工厂设计；工艺流程；经济核算AbstractThe factorydesign of Corn stigma beverage with the annual output of 25000 tons was carried out in this paper by consulting a lot of related information. The chemical composition, pharmacological action of the the corn stigma, the development status and the direction of the market in the future of stigma beverage were introduces. Factory location, the factory workshop plane design and production technology and demonstration were accomplished；With emphasis on the production process and layout of the workshop, carry out numeration of the material balance, heat balance, of the consumption of water, electricity, steam,and labor，and have a equipment selection as well；Accordingly draw the factory layout, workshop layout, production process flow diagram, the local equipment and home page by CAD. Making a estimate of total investment and payback period of the corn stigma beverage factory .By calculating, get the following conclusions. the capacity of corn stigma beverage production is 5.21 t/h on the basis of two classes every day, each class 8 h, 300 days of annual production. The raw materials requirement of corn stigma, sugar , citric acid is 1900 t/year, 1520 t/a, 25 t/year, respectively.From the material balance and heat balance, calculate that the whole plant daily consumption of water is 232.45t, electricity consumption is 2721.6kw, steam consumption is 5197.6kg/h.The total area of the whole plant were estimated as 3127m2, total investment is 11.6175 million yuan, net profit is 11.4819 million yuan, payback period were estimated is 12 months.Key words: Corn, beverages, plant design, process, economic accounting目录摘要IAbstractII第一篇 设计说明书1第一章 绪论21.1玉米须介绍21.1.1玉米须的形态21.2玉米须化学成分31.2.1单糖、多糖类31.2.2黄酮类41.2.3甾醇类41.2.4 烷烃类41.2 .5 氨基酸41.2 .6 无机元素41.2 .7 有机酸51.2.8 其它51.3玉米须的药理与保健功能51.3.1抗菌作用51.3.2抗肿瘤作用61.3.3降血糖作用61.3.4利尿和抗尿路结石形成作用61.3.5对循环系统和肝的作用61.3.6抗氧化活性71.3.7调节免疫功能71.3.8抑制亚硝化反应71.4玉米须饮料国内外研究现状81.5玉米须饮料的研究意义与市场前景9第二章 厂址选择和总平面设计102.1厂址选择102.1.1厂址要求102.1.2厂址选择102.2总平面设计112.2.1总平面设计的原则112.2.2总平面设计的内容12第三章 工艺论证与设计143.1生产工艺及论证143.1.1 工艺流程图143.1.2.产品配方153.2 操作要点153.2.1原料153.2.2 清洗153.2.3 烘干153.2.4 浸泡163.2.5 过滤163.2.6水处理163.2.7溶糖溶酸163.2.8调配173.2.9脱气173.2.10杀菌173.2.11无菌灌装183.2.12贴标喷码183.2.13成品入库193.3 玉米须饮料成品质量标准193.4玉米须饮料质量的关键点控制20第二篇 设计计算书21第一章 工艺计算221.1 班产量的确定221.2物料衡算221.2.1每小时产量计算221.2.2原辅料用量计算221.3 热量衡算251.3.1热量交换流程图251.3.2浸泡过程251.3.3冷却过程261.3.4高温瞬时杀菌过程271.3.5 杀菌完毕初降温阶段291.3.6冷却阶段29第二章 设备选型312.1设备选型的原则312.2 主要设备选型312.2.1水处理车间的设备选型312.2.2浸提系统342.2.3粗滤342.2.4板式换热器352.2.5调配系统352.2.6杀菌362.2.7脱气362.2.8无菌灌装372.2.9套标喷码382.2.10全自动装箱机382.2.11其他39第三章 劳动组织413.1劳动组织概述413.2厂区人员编制41第四章 总厂区的平面布置434.1 生产车间的布置434.1.1生产过程设计434.1.2 车间平面布置基本原则434.1.3车间布置与结构434.2辅助部门设计454.2.1 原、辅材料库454.2.2化验室464.2.3机修间474.2.4配电室474.2.5 锅炉房474.3生活区474.3.1行政办公楼474.4.2食堂484.4.3厕所494.5卫生、安全及全厂生活设施494.5.1 废水、废渣处理494.5.2 个人卫生494.5.3 车间设备、环境卫生504.5.4 生产安全及劳动保护50第五章 水、电、汽的计算525.1全厂用水量计算525.1.1生产用水525.1.2生活用水525.1.3冲洗地平用水535.1.4其他用水535.2用电量计算535.2.1.生产用电535.3用汽量计算535.4锅炉容量的确定53第六章 技术经济分析556.1总投资556.1.1 设备投资556.1.2 土建工程投资556.1.3 建设投资556.1.4流动资产566.1.5 投资总额566.2 年经营费用(生产成本)的计算566.2.1固定资产的折旧与装修566.2.2原辅料成本576.3销售收入586.3.1增值税596.3.2城市维护建设税与教育附加率596.3.3企业所得税596.4经济效果的计算与评价59结论60致谢61参考文献62X第一篇 设计说明书77 第一章 绪论1.1玉米须介绍玉米须是我国常见的传统中药材，最早药用记载于1476年的民间医药特色的地方性本草学专著滇南木草，也成为中华人民共和国卫生部药材标准1985版(一部)收录的常用药材。玉米须是禾本科植物玉米的花柱和柱头，又被称为先玉麦须，棒子毛。原植物玉蜀黍又被叫做玉高粱，番麦、御麦，玉米、戎菽，红须麦，玉麦、玉蜀秫，薏米苞，包谷、西天麦、玉露秫、秫陆谷、玉黍、纡粟、珍珠米、苞麦米。玉米须有利尿消肿，清肝利胆的药用功能。玉米须含有多糖、有机酸、黄酮、甾醇类和硅、钾等化学成分。此外玉米须中还含有泛酸，肌醇，维生素K、苹果酸、隐黄素、维生素C等功能性因子。现代药理研究发现玉米须水提物、多糖、皂苷等成分具有利尿、利胆、降压、降血糖、保护肝损伤、调节免疫、抗氧化抗菌、抗肿瘤等多方面的药理活性1。玉米起源地为美洲，于明朝初才传入中国，最早的用药记载于滇南本草图说。本草纲目写到：“玉蜀黍种出西土，种者亦罕。其苗叶俱似蜀黍而肥矮，亦似薏苡。苗高三四尺。六、七月开花，成穗，如秕麦状。苗心别出一苞，如棕鱼形，苞上出白须垂垂。久则苞拆子出，颗颗攒簇。子亦大如棕子，黄白色。可炸炒食之。炒拆白花，如炒拆糯谷之状。”另一著名医学著作植物名实图考也写到：“玉蜀黍，纲目始入谷部，川、陕、两湖，凡山田皆种之。俗呼包谷。山农之粮，视其丰歉，酿酒磨粉，用均米麦；瓤煮以饲豕，秆杆干以供炊，无弃物。”这些描述都写的是玉米。玉米须能治疗的疾病很多，例如秋天，农民在收获玉米后，大多数的人都会把玉米须扔掉，其实挺浪费的，殊不知它是治病良药。中华医学认为，玉米须性味甘淡而平，入肝、肾、膀胱经，有利尿消肿、平肝利胆的功能，主治急、胆道结石慢性肾炎、水肿和急性胆囊炎等2。1.1.1玉米须的形态玉米是高高大大的一年生种植农作物。玉米的秆很粗壮，直立，高13m，通常情况下无分枝生成，根部处一般长有气生根。玉米叶片宽大，呈线状披针形，边缘处呈波状皱折状。在玉米秆顶部生有雄性的圆锥花序；雄花序的玉米须分枝呈三棱状，每节有两个雄小穗，一个是无柄，而另一个是有短柄；每一个雄小花含有两个小花朵；颖片膜质；外稃及内稃均透明膜质；通常在叶腋内抽出圆柱状的雌花序，而雌花序外包有多数的鞘状苞片，雌小穗密集成玉米须常集结成疏松团簇，完整者长可达25厘米，直径为0.5毫米，淡绿色、棕红色和黄绿色，有光泽，稍微透明，柱头两裂，质地柔软，无气味，味道稍淡。以柔软、有光泽者为最好的3。玉米须纵行排列于粗壮的穗轴上，叶片宽阔，前端圆形或微凹，外稃膜质透明。1.2玉米须化学成分玉米须中含多糖、黄酮类、挥发油、皂苷、脂肪油、谷甾醇、氨基酸、树脂、硝酸钾、生物碱、苦糖苷、隐黄质、VE、VC、泛酸、苹果酸、酒石酸、草酸等4。玉米须中含有的氨基酸为16种，其中含有必须氨基酸为7种，如色氨酸、谷氨酸、亮氨酸等5。所含挥发油的主要成分以-谷甾醇、豆醇-7-烯-3醇和5-烯-3-醇为主。玉米须中的糖类主要有葡萄糖、戊聚糖、半聚乳糖。从上个世纪20年代起, 由于玉米须良好的临床功能, 国内外的许多研究学者便开始对其化学成分进行了大量的科学研究, 经过众多科学家艰辛的研究，玉米须中含有植物甾醇、黄酮、隐黄素、多糖、生物碱、等多种成分得以证实。1.2.1单糖、多糖类日本科学家涂勇一枝对Manchurian 品种的玉米进行了糖类分析，结果显示, 玉米须中糖类主要是葡萄糖、戊聚糖和半乳聚糖, 其中戊聚糖主要是木聚糖。前南斯拉夫科学家Yosip N .等人6使用Tollens 方法对玉米须中的半纤维素进行了分析, 发现其中含有L -阿拉伯糖和半乳糖。汤鲁宏等对玉米须多糖也进行了系统的研究, 并纯化出了4 个多糖:CSPS1a -1A :甘露糖、半乳糖、葡萄糖(311),其分子量为2.16106 ;CSPS1a -2A :木糖、甘露聚糖、阿拉伯糖(154), 其分子量为1.37 106 ;CSPS1a -1B :葡萄糖、半乳糖、甘露聚糖、木糖、鼠李糖、阿拉伯糖(20143111),其分子量为9.95105 ;CSPS1a -B :葡萄糖、半乳糖、甘露聚糖、阿拉伯糖、鼠李糖、木糖(2064221),其分子量为1 .25104 。刘媛等研究出玉米须的多糖提取工艺;纪莉莲等探讨了玉米须多糖的提取工艺, 并筛选优化了其提取工艺, 得到的玉米须多糖为灰白色粉状物, 将其置于50 水中2min 即完全溶解, 研究发现多糖不溶于乙醇等有机溶剂, Molisn 反应呈阳性, 茚三酮检测则为阳性, 碘化钾反应为阳性;对其进行元素分析，发现不含有氮, 并且对热、光、氧稳定, 有利于在食品生产中使用7。1.2.2黄酮类Waiss , A .C .等和Snook , M .E .等从Zapolote Chico(ZC)品种的玉米须中分离出抗玉米螟鼠李糖-岩藻酮糖-黄酮碳甙(Maysin)及其衍生物(Apimaysi、3 -Methoxymaysin)6 个黄酮类化合物;杨立红等以芦丁为对照, 使用比色法对玉米须和玉米须酒的的黄酮含量进行了分析。许钢8研究并报告了以芦丁为对照品，对玉米不同部位中黄酮含量进行测定，发现吉林玉米须(黄)中黄酮含量最高, 为1.43 %;浙江杭州玉米粒(白)中黄酮含量最低, 为1.1 %;并且浙江农科院玉米(黄)与吉林玉米(黄)中的黄酮含量远远比浙江杭州玉米(白)中的黄酮含量高。任顺成等研究报道了玉米须中黄酮的提取、精制与含量的测定, 研究的黄酮成分检测都是以芦丁为对照品进行分析测试的。1.2.3甾醇类日本科学家涂勇一枝在Manchurian 品种玉米须的乙醚抽提物中发现，玉米须中含有植物甾醇;Josip M .等人9研究了玉米须中的甾醇, 其中玉米须的乙醚抽提物为2.44 %, 其中的27.03 %为甾醇, 游离甾醇和可酯化甾醇含量分别占据一半, 这些与玉米油中分离出的谷甾醇是有区别的。李靖使用气相色谱-质谱联机分离和鉴定了玉米须中的挥发油，发现玉米须中的挥发油以豆甾5 -烯-3 -醇、-谷甾醇、豆甾-7 -烯-3 -醇为主要成分。1.2.4 烷烃类Miller , S .S .等10使用气相色谱-质谱联机对玉米须中的7 个烷烃进行了分析, 其中四个直链烷烃分别为C2、C25、C29、C31 , 3 个是异烷烃分别为C27i、C29i、C31i , 同时分析还发现另两个玉米品种中不含有这7 个长链烷烃。1.2 .5 氨基酸丁长江和王宝珍等11使用日立83550型氨基酸自动分析仪对玉米须中所含的氨基酸及含量进行了测定。结果显示, 玉米须含有16 种氨基酸, 总氨基酸占13.3 %, 其中人体必需氨基酸含有7 种, 其含量占氨基酸总量的1/3。1.2 .6 无机元素赵春桂等12研究发现玉米须中富含水溶性硅(1.82.8mg/g)、钾(7.5mg/g)和铬;王宝珍等使用原子吸收法分析了玉米须的无机元素(K、Ca、Mg、Na、Fe、Mn、Cu、Sr、Ni、As、Li、Cr、Mo、Co、Pb、Cd), 其中钾的含量是13.5mg/g。1.2 .7 有机酸任顺成和丁霄霖13使用气相色谱-质谱联机对玉米须中的有机酸种类及含量进行了测定, 研究发现玉米须主要有甲酸、乙酸、乳酸、油酸、亚油酸丁二酸、软脂酸、硬脂酸和山俞酸,其含量分别为4.26 %、4.35 %、4.21 %、7.82 %和17.31 %、0.51 %、31.16 %、13.32 %、9.41 %。1.2.8 其它以色列科学家E .Menczel14报告了玉米须制备的发酵制剂有很高效率的降血糖作用, 其有效成分可能为札环克罗醇(azacyclonol);日本科学家勇凃一枝研究测定了Manchurian 品种的玉米须中氮含量, 结果表明:无氮浸出物的含量为52.9 %、乙醚抽提物2.20 %、灰分6.9 %、粗纤维20.26 %;总氮为3.2 %, 其中非蛋白氮为0.66 %。叶口太郎研究发现玉米须中含有一种醇为C33H5501 ,M .P.7476 ,M .W .453466 ;德国学者Friedr .W . 15分析了新鲜玉米须中的组成成分:脂肪油1.85 %2.5 %, 挥发油0.08 %0.12 %(香芹酚占18 %), 胶状物2.65 %3.80 %，生物碱0 .05 %, 皂甙2.25 %3.18 %, 棕色色素1.0 %1.8 %, 树脂2.25 %2.78 %, 鞣质1.16 %1.32 %, 还原糖3.55 %4.15 %, 矿物质4.85 %5.25 %及水分11 %15 %, 剩余的是纤维素。还有文献报道玉米须中含硝酸钾、生物碱、皂甙、葡糖苷、单宁、油脂、挥发油、苦糖甙、矿物质、多糖、谷甾醇、豆甾醇、苹果酸和一些脂溶性维生素K3、维生素E 等16多种成分, 但是其研究方法不祥。综上所述可以看出, 玉米须化学成分以及多糖领域的研究比较系统, 其它成分需要进一步研究。1.3玉米须的药理与保健功能1.3.1抗菌作用将玉米须的油脂提取物加入面霜中，发现面霜的抗菌成分的稳定性大大提高。研究还发现玉米须的水提物具有抑制曲菌霉生长的功效，通过电脉冲实验测定其活性成分为葡聚糖酶和壳多糖，而这2 种物质具有良好的抗菌作用。纪丽莲等使用玉米须提取物对7 种生活中常见的食物腐败菌及致病菌进行了抑菌实验，实验结果发现玉米须乙醇提取物的抑菌效果最好，其最低抑菌浓度（MIC）为3.0 g/100g，玉米须提取物在一般的食品杀菌条件及中酸性条件下，抑菌的活性较稳定17。1.3.2抗肿瘤作用马虹实验发现：用药物（乙醇提取物，ESM）组的对象白血病细胞及胃癌细胞的体外存活率比对照组均显著低，其中ESM对实验对象的胃癌细胞SGC的体外抑制率为90.7%，对实验对象的白血病细胞K562的体外抑制率为63.3%，由此可以看出玉米须有一定的抗癌效果。昌友权等实验发现：ESM对荷瘤鼠肿瘤生长具有显著的抑菌效果，其中低剂量的抑肉瘤作用更显著，可以增加肉瘤荷瘤鼠的生存时限，也可以增加吞噬指数a、廓清指数k，并且能增加体外淋巴细胞的转化作用，这些实验结果表明玉米须提取物具有明显的抗肿瘤作用18。1.3.3降血糖作用现代实验研究结果显示：玉米须水提取物对四氧嘧啶所引起的小鼠糖尿病有明显的治愈效果，并且对葡萄糖、肾上腺素所造成的的高血糖也有显著的拮抗作用，其30 g的玉米须提取液的降糖效果与100 mg降糖灵的效果相似，玉米须水煎剂能够抑制由肾上腺素所造成的高血糖，且大、中计量组的作用效果高于2.5 mg降糖灵的作用。玉米须水煎剂对一般动物的血糖无显著影响，由此可以得出结论玉米须水煎剂具有双胍类降糖药物的效果。所以玉米须水提液能降低血糖的含量0，对正常小鼠的血糖无显著影响19。1.3.4利尿和抗尿路结石形成作用根据中药大辞典的记载，玉米须水提物对人和动物均有利尿的功效，能人体增加氯化物的排出量，作用较弱，但是有持久的作用效果，其利尿作用是肾外性的，对肾脏作用不明显。李山等研究发现玉米须提取物具备降低小鼠肾草酸含量的作用。蒋一强以动物为模型研究玉米须芭蕉芯提取液对肾草酸结晶生成的抑制作用，实验发现玉米须提取液具有抑制高草酸尿症小鼠肾脏草酸钙结晶形成的能力20。1.3.5对循环系统和肝的作用研究表明玉米须水煎剂能使血液凝固加快，同时通过动物实验表明：血液密度、胆固醇、血红蛋白、中性粒细胞、天冬氨基酸转移酶和钙含量降低，白血球、血红蛋白、碱性磷酸酯酶的含量有所升高，这都表明玉米须对血液疾病和肝脏疾病有一定治愈功能。从玉米须提取物中分离得到的结晶物质，对身体循环系统有抑制挛缩的作用。将玉米须水提取物注射入高血压鼠腹内，可以使血压降低1870mmHg，当停止注射后，实验鼠的血压又升高，而此提取物对正常血压的鼠没有影响21。1.3.6抗氧化活性许多生命活动现象和疾病与自由基都有着一定的关联，如细胞的衰老、癌症的发生、血栓的形成以及血糖的升高等。许多医药学家预言22，未来有希望从具有天然抗自由基活性的物质中开发出新型高效安全的抗癌症、抗心血管疾病的药物。研究表明玉米须中含黄酮及其苷类物，而抗氧化活性正好是该类物质最主要的生物活性之一，主要表现在减少自由基的生成和自由基的清除等方面。实验表明玉米须的提取物在较低时，也可以表现出良好的的抗氧化作用。在鲁米诺发光体系中，玉米须水提物清除自由基的能力比速溶茶较弱，但明显高于刺槐花、大豆异黄酮、VC、怀山药醇提取物、玉米须醇提取物和花生壳丙酮提取物。1.3.7调节免疫功能汤鲁宏等是第一个从玉米须中分离并提取出具有免疫作用的生物活性成分，再经过进一步分离和纯化，确定这个成分是多糖。鲁彦等研究了玉米须水煎剂及粗多糖对老年鼠细胞的免疫功能的作用，实验发现：老年鼠模型组的胸腺指数下降，脾脏T淋巴细胞亚群的比例失调，血清IL-2含量下降；而药物治疗组胸腺的指数升高，脾脏T淋巴细胞亚群比例由失衡恢复到平衡，血清IL-2含量提高。由此可以得出：（1）玉米须水煎剂及粗多糖对上述这些指标的影响没有差别；（2）玉米须具有恢复老年小鼠细胞免疫功能的作用；（3）粗多糖事玉米须水煎剂中发挥免疫增强作用的主要成分23。郑鸿雁等发现，玉米须多糖具有良好的调节小鼠体液免疫功能和一定程度上调节小鼠巨噬细胞功能的作用，各种剂量的玉米须多糖实验组均没有出现免疫抑制现象。1.3.8抑制亚硝化反应亚硝胺是目前全球令人担忧的一类化学致癌物质之一，它是引起人和动物肝脏等多种器官成为恶性慢性肿瘤的病因之一。通常情况下人类能够直接从食物中获取的亚硝胺含量是微乎其微的，但在食物中及食物在体内代谢的过程中能形成大量的N-亚硝胺类的前体物质，亚硝酸盐与仲胺不进能在实验室和自然条件下合成亚硝胺，还能在人体和动物体内形成，尤其在人和动物的肠胃中更适宜形成，因此，阻断亚硝胺合成和清除亚硝胺的前体物质是防治癌症的有效方法之一24。研究表明，玉米须的提取物能还好的消除亚硝酸盐和阻止强癌物N-亚硝胺（NDMA）的合成，玉米叶和玉米粒的提取物也具有良好的抑制和切断作用，其切断和清除效率随提取物浓度的升高而升高，但实验表明以玉米须阻断清除作用最佳，其次为玉米叶、玉米芯，玉米粒最次。玉米须、玉米叶、玉米芯、玉米粒中黄酮含量分别是26.2 mg/g、16.2 mg/g、15.6 mg/g、11.6 mg/g，从上述实验结果可以得出，黄酮的含量越高，其对N-亚硝胺合成的阻断和对亚硝酸盐的清除作用越好。所以，黄酮的含量和阻断清除作用有密切的联系25。1.4玉米须饮料国内外研究现状玉米须性味甘淡而平，入肝、肾、膀胱经，具有利尿消肿、平肝利胆的药理作用，主治急、慢性肾炎、水肿、急性胆囊炎、胆道结石和高血压等多种疾病。现代药理研究显示，玉米须中存在大量的硝酸钾、维生素K、谷固醇、黄酮和一种挥发性的生物碱。玉米须有利尿、降低血压、降低血糖、利胆等作用26。该产品是以玉米须为原料，经提取、过滤、调配、灭菌、灌装制得。最大程度上保留了玉米须原有的功能物质。玉米须，俗称“玉米胡子”，是玉米接受雄穗花粉和受精结实的部位，可以说玉米须是玉米的生命源头。玉米须与玉米一样含有大量的黄酮类、有机酸、矿物质、维生素等多种营养成分，并对高血压、高血糖、心脑血管疾病等“富贵病”具有良好的预防和治愈效果，与此同时它又含有亚油酸、甾醇类、多糖类等多种独特功能的组分，具有抗氧化、提高免疫力的功能以及预防和治愈糖尿病等功效，加之种植广泛，资源充足，因此玉米须具有很光明的的使用推广前途。天景公司于2005 年初将玉米须的开发和利用列为重点科研课题，与中国食品工业发酵研究院、吉林大学农学部等科研单位进行合作，并解决了玉米须原料收购、原材料保存、有效成分提取、状态稳定行等生产工艺难题，于2008年8月份完成了玉米须系列功能保健饮料的研发、市场定位。这一成果被许多业内专家称之为“玉米产业开发的新突破”， 补充了该产品的国内市场空白，并使中国成为国际上继美国、韩国之后生产同类产品的国家之一，标志着玉米须饮料在国内现代化农产品精深加工道路上又迈出了新的步伐。天景公司在2009 年1 月15 日成功投产了年产10 万吨玉米花丝饮料的生产线，开始销往国内各大市场，并产生了着绿色健康的消费理念，正逐渐被国内广大消费者所喜爱和推崇。天景使千年默默无闻的玉米须发挥出了巨大的功效和价值潜力，玉米须饮料迎合了新世纪人们对饮品的新需求，引领了人们健康消费的新时尚。“天景”玉米须饮料，是采用国际先进的工艺和独特的加工技术研发而成，最大程度的保留了玉米须的有效成分，使玉米须饮料更具有独特的功能价值。需要特别指出的是，天景公司玉米须饮料产品的研发属于国内首创，由于它的原材料天然绿色、营养健康、有效缓解快节奏生活给人们带来的压力，所以深受消费者的喜爱和追捧。另一个玉米须饮料，“玉米须茶”最初是由广东制药公司研发的，作为保健饮品而推向市场。06 年7月-07年4月里，该产品销量达到了3000 万瓶，销量可观，成为人气颇高的饮料。广东制药公司也表示，该公司会再接再厉，生产出更健康的玉米须饮料，使中国在玉米须产品的研发领域走在世界前列。在国外，韩国的乐天公司早已对玉米须进行了产品化，并把玉米须饮料推向市场。美国也是玉米生产大国，科技先进的美国也早早地对玉米须进行了合理的利用。不仅韩国乐天食品公司推出此类产品。东远，南阳牛奶也相继对该类产品进行开发。最近，大型饮料公司熊津也称要进入其市场。并推出了自己的产品玉米须茶。由此可见在国外，玉米须的研发早已进行的热火朝天。1.5玉米须饮料的研究意义与市场前景近些年来，随着生活质量的提高，人们越来越注重饮食的健康，因此保健食品绿色食品成为人们追求的时尚。随着生物技术的应用和推广和人们对保健食品的日益需求，保健食品领域即将会有更多的新饮品面市，具有保健作用的功能型饮料也将更受市场的欢迎。目前随着高血压、高血脂和高血糖等“富贵病”的发病率日益增长，消费者健康意识在日益提高，建立在现代健康理论和传统医药学上的具有强身和保健功能的饮料产品受到了广大人们的欢迎，市场前景越来越好。于是具有良好的利尿、降压、降血糖、抑菌、增强免疫、抗癌等功效的玉米须也受到了更多科学家的关注，科学家对玉米须中化学成分的研究和有效成分提取技术也日益成熟。玉米须饮品中的营养物质易于被人体吸收利用，由此得出结论，国内玉米须饮料市场前途光明，玉米须饮料已进入了市场的导入期，市场基本上还是空白，没有任何垄断性的著名品牌，假如能够在营销运作上注重产品差异与市场定位，那么玉米须饮料定能取胜于市场。第二章 厂址选择和总平面设计2.1厂址选择2.1.1厂址要求食品厂区布局涉及到当地地区的长远规划，与当地及周边地区的资源、交通、环保、农牧业经济发展状况、电力、市场等因素有着密切的联系。基本要求见下所示：（1）食品工厂的厂址必须由当地城乡规划部门统一规划，厂址尽可能接近原材料产地，降低原材料的运输成本及运输途中有可能造成的原材料的变质和污染。（2）节约用地，最大限度的不占用或少占用国家良田。（3）要有可靠的地质条件和环境条件。（4）食品厂区标高尤其是主厂房及仓库的标高应高于当地发生的最高历史洪水水位，自然排水坡度保持在在4/10008/1000之间。（5）厂区的水源丰富且水质必须符合国家标准，如果使用地下水或江水、河水、湖水等自然水源，必须建立有水质监测和水质处理系统。（6）厂区交通必须运输方便，厂址最大程度的靠近铁路、公路或水路，便于工厂原材料和成品的输入和输出。（7）厂区动力要有充分的保证，电力负荷充足且电压正常平稳，必须能保证工厂冷库等24 h的连续运转。（8）厂区要有足够的面积用来绿化工厂的环境，清新空气，降低噪声污染，禁止生产过程中产生产品污染27。2.1.2厂址选择经查阅资料，适合在河南省平顶山市修建玉米须饮料工厂，以下为主要条件。气候特征1.原料平顶山市农作物的总播种面积为1007513 公顷。全市地势较平坦，有着肥沃的土壤，适宜多种农作物的生长。在种植的农作物中，以玉米、小麦最为较多。平顶山全市当地玉米种植面积稳定，玉米种植面积为24.3 万公顷。在玉米的收获季节可以收购大量的玉米须。因此，在平顶山市建厂靠近原材料产地，减少了交通运输一大批费用，并且充分利用了玉米须的资源，减少玉米须的浪费。2.水资源平顶山市北部有北汝河冲积平原，南部被沙河、澧河等冲积平原环绕。以及大型水库白龟山水库和燕山水库，水资源总量为43.19 亿立方米。其中全市多年河川径流量为22.57 亿立方米，地下水资源可达到10.45 亿立方米。因此，水资源较为充足。3.气候条件平顶山市为大陆性季风气候，处于暖温带地区，春暖夏热、秋凉冬冷，四季变化明显，降雨量充足，一年四季光照充足。风向以偏南、西北、东北风为主，春夏常常刮偏南风，而秋冬常常刮偏北风，全年还会受到来自西伯利亚的冷空气入侵。平顶山市由于正好处于暖温带和亚热带气候交错的边缘地区，所以具有显著的过渡性气候特征。这一带冷暖空气交汇频繁，四季鲜明，气候较温和，降雨量较多，无霜期较长。全市年总日照时数为18002200 小时。年平均气温在14.815.2 之间;极端最低气温为-11.3 ，极端最高气温为38.1 。无霜期为214231 天，可以满足农作物的一年两熟。全市的年降水量在1000 毫米左右，夏季适宜玉米的种植。4.地理条件平顶山市位于豫西山地和淮河平原的过渡地区。西部山地较多，最高山峰位于鲁山县西部的尧山，海拔为2153.1 米。东部则以平原为主。高低起伏的丘陵分布在低山和平原之间。从北往南看，可以看出有三列山地夹在两个河谷平原之间。北部是箕山，中间是外方山的东段及平顶山市区以北的落凫山等低海拔山，南面为伏牛山东段及其余脉。其山海拔高度大部分都在300-700 米之间，明显具有西高东低的特征。历史上没有地震等灾害记录。所以平顶山的地理条件具有玉米的种植以及厂房建设的地理条件。5.交通资源平顶山是中原地区的重要交通枢纽。高速公路许平南、宁洛、郑尧、等高众多速公路穿境而过，并和中国高速公路网络相连。铁路地处京广和焦枝两大铁路干线之间，境内铁路总长达400公里。因此，交通便捷，适合在此建厂。2.2总平面设计2.2.1总平面设计的原则总平面设计是在厂址确定后后进行的一项综合性较强的工作，是食品工厂设计的至关重要的一个环节。总平面设计必须按照任务书的要求进行设计，保证产品生产作业线最短、最便捷，运输量最小，减少成本；根据所设计的生产工艺流程进行设计，车间布置应最大限度得减少各个车间之间的运输距离，同时避免物料的往返，并且防止交叉污染；考虑节约能源的要求，例如耗电量大的冷库等必须靠近动力设施，如变电站，锅炉房必须接近蒸汽用量大的车间，例如杀菌、干燥等工段；还必须考虑到卫生条件，各生产车间、原料仓库、产品仓库和生活区如食堂、宿舍、超市、浴池等，要严格分开，车间内人流和物料要分开，成品与原料要隔离开来，进入成品车间要设置人流和物流的消毒通道；主要车间的分布轴线尽可能与主导风向垂直，以保证车间的自然通风，其次污染性较大的建筑设备应处于下风向；在工厂整体设计时，应该注重节约用地；最后，还要考虑绿化和卫生的条件28。 动力系统 水处理车间 灌装车间 包装车间 成品包装材料仓库辅助材料仓库原材料仓库成品库 生产车间图2-1主建筑物的关系示意图2.2.2总平面设计的内容总平面设计内容包括平面布置以及竖向布置的两个部分，当厂区地面比较平坦时，可以只进行平面布置。打算建厂于平顶山市高新区遵化店镇，其地势平坦，所以只需做平面布置29。1.生产车间生产车间位置的选择要考虑的因素有很多，生产车间是消耗原材料和产品生产的地方，也是能源消耗最大的地方，同时也是人流物流最为集中的地方。玉米须饮料的生产车间包括水处理车间、CIP车间、灌装车间及包装车间，在建厂时，需要靠近水源，原料仓库，动力系统。生产车间应该配备卫生间、消毒室、风淋室；化验室负责对从流水线上的成品进行检测；生产车间还可以设计能够观看整个生产工艺流程的参观走廊，而且通道要有独立的进出口，不能造成交叉污染。2.仓库厂区仓库的设计应根据生产的不同，分成不同种类的仓库，玉米须饮料生产时需要两种仓库，一个是原材料仓库，另一个则是成品仓库，原材料仓库需要靠近加工车间，而成品仓库需要靠近包装车间。3.辅助车间辅助车间也包括许多东西，设计时可以按照工艺需求自行增加一些特殊作用的车间，玉米须饮料辅助车间一般包括以下几项：化验分室，辅料仓库，机修车间等。4.供能车间为了保证水电气的充足供应，玉米须饮料工厂分别设置了锅炉房、水塔、配电室等。5.办公大楼玉米须饮料工厂建设的办公大楼，主要工作为负责销售、后勤、财务、调度等行政。6.员工生活区厂区的员工生活区应该独立建设在工厂的上风口，包括宿舍、食堂、运动场、在员工宿舍安排有会议室、招待室，员工宿舍的建设应该满足远离污染源、消防应安全。7.绿化玉米须饮料厂区的绿化应该满足当地政府制定的最低绿化面积要求。8环境保护废渣：原料用后的废渣(主要成分：粗纤维)可用做植物肥料。废水：洗瓶废水、车间废水，必须经污水沉降处理后再进行排放。废气：锅炉房及其他生产废气必须通过塔式吸收的方法，最大限度的降低有害气体及粉尘的排放30。第三章 工艺论证与设计3.1生产工艺及论证 溶糖溶酸 无菌灌装烘干 玉米须 清洗杀菌、冷却贴标脱气浸提调制过滤 水处理成品3.1.1 工艺流程图图3-1玉米乳饮料生产工艺流程3.1.2.产品配方表3-1 玉米须饮料（g/100mL）物料百分比玉米须汁7.5蔗糖6柠檬酸0.10去离子水86.43.2 操作要点3.2.1原料玉米须饮料中，除了去离子水，大部分都是玉米须的提取物，蔗糖以及添加的各种辅料，不同种类的玉米须对于饮料质量的影响有密切的关系。平顶山市盛产玉米，玉米须的供求充足，是一个稳定的原材料产地。对收购的玉米须进行分级回收，在原料使用时以合适的比例配制，使不种批次的产品各项指标保持一致。对于原料的贮存要避免变质现象的发生，对于原料的投放要避免引入杂质。3.2.2 清洗将收购的没有施过农药，呈红棕色的玉米须进行清洗，原材料洗涤主要是除去原材料表面的尘土、残留农药，保证原材料的清洁卫生。对残留有毒农药的原材料，清洗时在水中加入0.5 %1.5 %的盐酸液或0.1 %的高锰酸钾溶液。然后在常温下将原采材在上述化学药剂的溶液中泡几分钟，最后取出用清水洗去所用的化学药品。3.2.3 烘干玉米须经清洗处理后由离心脱水甩干，甩干过程中物料可能会发生结块，工人需要将原料放置在干燥的网带上，将结块的物料散开并均匀铺在网带上。通入蒸汽加热后的空气，使其与物料接触，对物料进行热量传递，这样物料中的水份将汽化为水蒸汽与空气混合成为了湿空气。然后再通过排湿风机的作用，一部分尾气带着湿气直接排到室外，另一部分在循环风机作用下与后续补充的新鲜空气混合，经蒸汽加热后再次与物料接触，完成热量传递以及质量传递，最后达到物料干燥的效果。3.2.4 浸泡将无离子水预热至90-95 然后转至到浸提罐中，将烘干后的玉米须放入浸提罐中，依据玉米须和纯净水比例（kg：L）为1：10在902 条件下浸泡1小时；然后将无离子水预热至90-95 转至到浸提罐，对上述玉米须进行二次浸泡，依据玉米须和纯净水比例（kg：L）为1：5在902 条件下浸泡0.5小时31。3.2.5 过滤将第一次浸泡溶液经浸提罐过60 目过滤及双联过滤器180目过滤得到滤液A；将第二次浸泡溶液经浸提罐出口60 目过滤及双联过滤器180 目过滤得到滤液B，并将滤液B与滤液A混合。3.2.6水处理饮料用水水质是保证饮料口感、风味、稳定性及货架期的重要条件之一。根据国标GB5749-85确定饮料用水的水质要求，见表3-2。表3-2 水质要求标准指标要求水污染指数(SDI)4饮料用水电导率20s铁0.05ppm锰0.02ppm总硬度20DH暂时硬度3DH细菌总数1000个/ml致病菌不得检出3.2.7溶糖溶酸溶糖溶酸时采用热溶方法，溶解速度不仅快，还可杀死糖浆中的微生物。溶解温度60 -70 , 糖度控在40-50 BX。溶糖结束后再加入一定量的水对柠檬酸进行溶解，溶解完成后用泵泵入调配缸。3.2.8调配将玉米须汁、蔗糖、柠檬酸依据最佳比例调配好，充分搅拌使原辅料完全溶解在一块。同时，玉米须饮料与其他饮料不同，在后续工序中不需要高压均质机的均化，所以在调配时，本设计选择带有搅拌功能的调配罐，而不需要配备均质机，这样就大大的缩短了工艺流程，优化了生产工艺。3.2.9脱气脱气的主要目的是清除料液中的空气，抑制褐变反应的速率，防止色素、维生素和其他物质的氧化反应，防止产品品质的降低；清除附着在料液中的微粒气泡，防止微粒的上浮，保持产品良好的外观；预防罐装和高温杀菌时，起泡对杀菌的影响；减少料液对容器的腐蚀。本工厂设计采用的是真空脱气，脱气时玉米须饮料温度控制在40-60 ，罐内的真空度为0.07-0.09 兆帕。3.2.10杀菌超高温瞬时杀菌是利用直接蒸汽或者热交换器，使食品的温度上升到130 -150 ，保持几秒或者几十秒进行高温杀菌，加热后的产品能够达到商业无菌标准要求的过程，就是超高温瞬时杀菌，简称UHT杀菌。研究表明，UHT杀菌不仅能很好的杀死饮料中的细菌和致病菌，还能保留饮料中的营养成分和活性成分，并且较好的保存饮料的香甜成分和风味。工厂的实际生产当中，实验室所采用的巴氏杀菌和紫外杀菌相结合的杀菌方法通常不被采纳，为了最大限度的保存产品风味和加强工艺的流畅性，使用UHT杀菌能大大提高杀菌效率和产品质量，所以UHT杀菌在不含颗粒的饮料杀菌中是位于最佳的杀菌方法。通过对同行业的充分的考察，管式UHT杀菌机比较适合玉米须饮料的生产工艺，杀菌温度是135-142 ，杀菌时间4 s32。超高温瞬时杀菌设备大部分都是板式、管式换热系统。UHT杀菌设备存在“结垢”的问题，即料液粘在换热器管路内壁上，大大降低传热杀菌的效果。所以，需要使用无菌水及清洗液定期的对料液流经的管路进行无菌清洗，防止“结垢”现象的发生，同时保持杀菌机内部的无菌环境。杀菌第一阶段是预热阶段，玉米须抗疲劳口服液先从40 预热到90 ，然后再升温到130 ，杀菌结束后再冷却到97 ，然后进行灌装。3.2.11无菌灌装无菌灌装，在无菌环境中将杀菌完毕的物料进行灌装入无菌的容器中并完成封装的过程。无菌灌装的食品，在不添加任何防腐剂和不需要冷藏的条件下，其货架期在一年以上。因此无菌灌装可以节约材料能源，使玉米须饮料得到长时间的货架期，最近几年以来，在饮料加工中无菌灌装得到了广泛的使用。具体来说，无菌灌装要做到下面2 个杀菌以及2 个无菌33：(一)物料的杀菌(二)环境的无菌(三)灌装及封口的无菌1物料的杀菌前面所提及的UHT杀菌就是玉米须饮料的杀菌，通过在138-142 下，4s的杀菌，玉米须饮料已经达到了无菌灌装所要求的无菌条件。2环境的无菌环境的无菌又包括了两个无菌，一个是设备的无菌，另一个则是包装环境的无菌。设备的无菌通常经过包装设备自己的无菌热空气来达到；包装环境的无菌则通常使用药剂和照射紫外线方法来达到，整个包装系统的无菌环境则需要不断通入的无菌空气来实现。生产玉米须饮料，使用的是塑料瓶灌装机，整个机组封闭在一个无菌室里面，经过对机器设备的杀菌和环境的杀菌以此来达到无菌的环境要求。3灌装及封口的无菌灌装和封口必须做到能抑制微生物的生长、气体的进入、杂质的混入以及香味物质的损失。无菌包装设备的自动化程度高，一般具有两个功能，一个是能实现自身的原地清洗(CIP)，剩下一个是对产品暴露部位的无菌处理。对于玉米须饮料的无菌包装，我们要做到以下几个标准：(1)产品灌装过程中，无来自设备本身及外界环境的污染；(2)在无菌环境中进行产品封口工艺；(3)产品在货架期之间，密封要良好，不受到外界微生物和其他杂质的污染。3.2.12贴标喷码玉米须饮料在完成了灌装和封口之后，需要给塑料瓶贴标和喷码。喷码机不易被仿制，所以选用喷码机而不选打码机。3.2.13成品入库每瓶净含量340mL，每24瓶一箱。表3-3 各流程工艺参数总汇浸泡玉米须与水之比1:10，902 ，1 h；1:5，902 ，0.5 h过滤902 调配40 脱气40-60 ，真空度为0.07-0.09 兆帕UHT杀菌预热到90 ，升温到130 ，冷却至97 灌装20 3.3 玉米须饮料成品质量标准根据相关国家标准和产品的具体要求，成品质量标准见表3-4、表3-5、表3-6表3-4 感官要求项目感官特性色泽呈棕黄色滋味和气味具有玉米特有的气味及滋味, 无异味;组织状态产品呈透明, 久置后允许无分离沉淀,杂质无肉眼可见外来杂质表3-5 理化指标项目要求可溶性固形物（20 折光计）%0.96蛋白质%0.05重金属含量符合国家规定的有关标准黄酮mg/ml2.30多糖mg/ml0.12表3-6 微生物指标项目要求细菌总数100 个/mL大肠杆菌3 个/100mL霉菌、酵母20 个/mL致病菌不得检出3.4玉米须饮料质量的关键点控制（1）原辅料验收：根据原辅料的验收标准，每批原辅料进厂都要进行验收。验收完的玉米须放入冷库进行冷藏。（2）水质：根据水质要求，每周检验1 次。（3）辅料溶解：保证辅料用量和完全溶解。（4）调配：按标准要求进行理化指标检测和定容。（5）脱气、杀菌：保证工艺参数的稳定。（6）CIP：每天要对设备和管路进行标准的CIP一次，对清洗不到的设备部位及其表面也要采取其他方法进行清洗消毒，保证设备及管路的卫生安全。（7）检测：要对每一批产品要进行灌装量、理化指标、感官和卫生指标的检测。第二篇 设计计算书第一章 工艺计算1.1 班产量的确定计算产品的班产量是工艺设计中最主要的计算基础之一，对班产量大小的影响因素有：原料的供应、设备生产能力的大小及产品市场的销售状况。班产量要求要达到或超过产品经济规模，所以最佳的班产量实质就是经济效益最好的生产规模。食品工厂的全年工作日数一般在250300 d，对于生产连续性强的食品工厂，通常要求每天24 h、3 班连续生产。而对于生产连续性不强的工厂，每天12个生产班次，旺季3班制。本设计是年产2.5万吨的玉米须饮料工厂设计，主要产品为340mL玉米须饮料。班产量确定：年产2.5万吨的玉米须饮料，每年实际生产按照300天计算。一天两班，一班8小时。1.2物料衡算1.2.1每小时产量计算年产量2.5 万吨，全年按300 天计算，每天2 班，一班8 小时，每日产量为83.34吨。则 吨/班 每班工作8 小时，则每小时产量为5.21 吨/时，340 mL的塑料瓶生产15319 瓶/时。1.2.2原辅料用量计算玉米须汁7.5，蔗糖6，柠檬酸0.10，去离子水86.4。按照经验值计算物料在各工艺的损耗，从调配阶段开始：损失0.2% 调配 2.535104t损失0.2% 精滤 2.530104t损失0.2% 脱气 2.523104t损失0.2% UHT杀菌 2.52104t损失0.1% 灌装 2.515104t损失0.5% 包装 2.51104t 成品 2.5104t图1-1各工艺阶段物料示意图则玉米须抗疲劳口服液在调配阶段各种物质添加量为：玉米须汁：0.190104t蔗糖：0.152104t柠檬酸：0.0025104t去离子水：2.19104t由以上得，调配阶段需要添加的玉米须汁的量为0.190104t，玉米须汁的生产流程如下：玉米须原料清洗烘干称重浸泡过滤二次浸泡二次过滤滤液混合冷却玉米须浸泡损失0.2% 过滤 0.191104t损失0.2% 冷却 0.19104t 调配 0.19104t图1