最新日产100吨矿泉水的工艺设计

黑龙江东方学院本 科 生 毕 业 论 文（设 计）日产100吨矿泉水厂的设计姓 名 朱 悦 学 号 054131322 专 业 食品科学与工程 班 级 2005-B 指导教师 王 雪 飞 学 部 食品与环境工程 答辩日期 2009年5月23日 日产100吨矿泉水厂的设计摘 要本设计为日处理100吨天然含气矿泉水，可同时生产瓶装和桶装的矿泉水生产车间。本文对产品方案的制定，工艺流程的设计，车间的平面设计进行了讨论，利用AutoCAD制作出车间的工艺流程图和平面布置图；同时对矿泉水加工过程中的物料平衡进行计算，并据此实施设备选型和水电气平衡的估算。本设计采用2班制，每天工作16小时，每班工作8小时，共生产瓶装矿泉水72.58吨，共生产桶装矿泉水31.15吨；每班每天生产瓶装水36.29吨，生产58333瓶；每班每天生产桶装水15.58吨，生产824桶。本设计中，采用活塞泵进行水的输送，经过多道程序过滤和杀菌。车间分别采用紫外线和臭氧杀菌器，可同时对瓶装水和桶装水进行杀菌。同时装置两台无菌贮水罐作为产品灌装前的缓冲装置，然后对两种产品分别进行灌装。关键词：矿泉水；100吨；平面设计；工厂设计The design of a plant with processing 100 tons mineral water AbstractThe day is designed to handle 100 tons of natural gas-bearing mineral water,both bottled and bulk production of mineral water production plant. In this paper,the program of product development,process design,graphic design workshop discussed the use of AutoCAD to produce the process plant layout maps and plans;At the same time during the processing of mineral material balance calculation,and accordingly selection of equipment and utilities to implement a balanced estimation of steam.The design uses a 2-shift basis,working 16 hours a day, eight hours of class work,a total production of 72.58 tons of bottled mineral water,bottled mineral water produced a total of 31.15 tons;class daily production of 36.29 tons of bottled water, producing 58333 bottles;the production of bottled water per day per class 15.58 tons,the production of 824barrels. This design,the use of piston pumps for water transport,through multi-channel filtering and sterilization procedures.Workshop were used ultraviolet and ozone disinfection,and may at the same time on the bottled water and bottled water disinfection. Devices at the same time as two sterile products storage tanks before filling the buffer device, and then filling the two products separately. Keywords：mineral water;100 tons;graphic design;plant design目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪 论11.1 天然矿泉水行业的现状11.1.1 我国矿泉水行业的现状11.1.2 国际矿泉水行业的现状21.2 矿泉水的定义与分类21.2.1 矿泉水的定义21.2.2 矿泉水的分类31.3 矿泉水的保健作用31.4 矿泉水的发展趋势3第2章 厂址选择及基建规模52.1 厂址选择52.2 生产车间布置52.3 厂区设计52.4 产品设计及班产量的确定6第3章 工艺流程确定及论证73.1 工艺流程73.2 饮用天然矿泉水生产的工业要点73.2.1 矿泉水原水处理73.2.2 曝气73.2.3 过滤83.2.4 杀菌消毒83.2.5 充气93.2.6 灌装93.3 矿泉水生产过程中常见的问题和控制方法103.3.1 水源地的保护和水源监测103.3.2 矿泉水中霉菌的控制103.3.3 瓶装矿泉水的防沉淀113.4 矿泉水的检验113.4.1 有关矿泉水的检验113.4.2 矿泉水的质量分析和控制12第4章 矿泉水的标准与品质评定134.1 感官要求134.2 理化要求134.2.1 污染物指标134.2.2 界限指标134.2.3 微生物指标144.2.4 限量标准14第5章 物料衡算165.1 瓶装矿泉水产量的确定165.2 桶装矿泉水产量的确定16第6章 生产设备选型186.1 设备选择原则186.2 主要设备的生产能力及选型186.3 工厂化验设备表19第7章 水、电、气估算207.1 供电要求及相应设施207.2 供电系统207.3 工厂水电气估算207.3.1 用水量估算207.3.2 用电量估算217.3.3 用气量估算21第8章 经济效益分析228.1 项目能耗228.2 成本效益分析228.2.1 成本分析228.2.2 效益分析23结 论24参考文献25附 录26致 谢27日产100吨矿泉水厂的设计第1章 绪 论天然矿泉水生产是我国软饮料工业中的一个新兴领域，它的兴起缘于人们生活质量提高过程中注重健康需求和环保理念所形成的巨大市场，具有广阔的发展前景1。目前我国瓶装水，成为我国软饮料行业中生产量最大的饮料。我国矿泉水业从九十年代初开始，尤其是经过十几年的高速发展，目前已形成拥有千余家矿泉水生产企业，年产量近200万吨的行业规模。天然矿泉水在软饮料中所占的份额越来越大，国内消费者对矿泉水的认知度在不断提高2。矿泉水近年来在全球饮料市场的风靡并不是偶然的，随着西方国家生活水平的不断提高，人们越来越重视健康问题。西方人逐渐把饮食焦点从营养缺乏转移到营养过剩的问题上。多糖食品被无糖食品所替代，含高热量成分的饮料被低热量的饮料替代。因此，热量低、纯净卫生的矿泉水越来越被消费者青睐。使矿泉水的消费由以宾馆饭店为主转为家庭日常消费为主。在西方国家，矿泉水已成为部分家庭生活的普通饮品。人们消费观念的转变促进了矿泉水行业的发展3。1.1 天然矿泉水行业的现状1.1.1 我国矿泉水行业的现状矿泉水饮料的生产和消费始于欧洲，现在世界各国都把矿泉水作为健身饮料，使矿泉水身价倍增，原来没有饮用矿泉水习惯的国家，现在饮用量正迅速增加。我国矿泉水资源丰富，但矿泉水饮料的生产和消费仍处于起步阶段，随着人们保健意识的增强，饮用天然矿泉水作为一种特殊饮料，将会受到广大消费者的欢迎4。我国矿泉水资源十分丰富，全国已知产地多达3000多处，我国天然饮用矿泉水的基本类型是碳酸水、硅酸水和锶水，比较著名的矿泉水有青岛崂山矿泉水、广东龙川矿泉水、黑龙江五大连池矿泉水等，至今矿泉水生产企业有1000多家，但产量与欧洲相比还有很大的差距。由于我国的消费市场巨大，近年来，一些跨国公司如雀巢、达能也开始在我国建厂生产矿泉水5。天然矿泉水是一种宝贵的自然资源，它区别于普通地下水在于它含有一定量为人体健康所必须的矿物质、微量元素和游离二氧化碳气体。由于这种水没有受到外来的污染，不含糖类，因此是人类理想的保健饮料6。1.1.2 国际矿泉水行业的现状国际市场上，对瓶装天然引用矿泉水强调的是“安全、卫生、健康”。国际市场对矿泉水的重视非同一般。正因为环境污染日益恶化，并威胁着人类生活的情况下，作为最理想的安全、卫生、健康的矿泉水，其身价之所以高昂，并日益为人们重视和喜爱的原因，即在于此。所以国际市场上的销售，是以天然引用矿泉水为主7。目前，欧洲国家瓶装矿泉水的生产消费量最大，多年来产量长期处于世界前列的国家有意大利、法国、德国、西班牙等国家，如今欧洲瓶装矿泉水主要生产国的年产量还在以每年10的速率增长。在一些国家，矿泉水已经成为人们生活中不可缺少的一部分8。随着人们的生活水平普遍提高，饮食营养丰富，摄取的热量充足，有的甚至过多，以至造成肥胖人口的增加，也使一些现代病的发病率日益上升；工业发达国家中，人们正在改变着食品结构和减少某些饮食的摄取量，以求养身之道，但在减少摄取量的同时，也同时减少了某些维生素和微量元素的摄入，而饮料是维生素和微量元素等营养成分的理想载体，软饮料，尤其是天然饮料矿泉水，则更能适应发达国家人们的生活方式和饮食结构的变化，目前科学技术的进步，已使饮料能成为增加人体某些必须成分的一种饮品。根据国际饮料市场上的消费动向，也可看出有关瓶装天然饮料矿泉水，总的趋势也是在逐年增长，长盛不衰的9。1.2 矿泉水的定义与分类1.2.1 矿泉水的定义中华人民共和国国家标准GB85371985饮用天然矿泉水中对矿泉水的定义：“从地下深处自然涌出的或经人工揭露的，未受污染的地下矿水；含有一定量的矿物盐、微量元素或二氧化碳气体；在通常情况下，其化学成分、流量、水温等动态在波动范围内相对稳定。”1.2.2 矿泉水的分类矿泉水分为天然矿泉水与人工矿泉水 10。按矿泉水特征组分达到国家标准的主要类型分为九大类：偏硅酸矿泉水；锶矿泉水；锌矿泉水；锂矿泉水；硒矿泉水；溴矿泉水；碘矿泉水；碳酸矿泉水；盐类矿泉水。1.3 矿泉水的保健作用矿泉水中含有多种人体必需的微量元素，微量元素在人体重量中虽然很少，但其作用是无可替代的，微量元素参与人体内酶、激素、核酸的代谢，具有巨大的生物作用。矿泉水中的钾、钙、钠、镁是维持人体正常生理功能所必需的。重碳酸盐对促进胃肠道疾病的康复有良好的效果。偏酸盐有助于骨的钙化，促进生长发育。硅还能保护动脉结构的完整性，降低人类冠心病发病率11。我国矿泉水中的微量元素含量较高的是锶，其次是锌、锂、硒、碘等。微量元素缺乏会导致各种疾病。例如：缺锶易患肿瘤；缺铜会造成贫血、骨骼畸形；缺锌导致脱发、免疫缺陷；缺硒诱发心肌病；缺碘产生甲状腺机能减退；缺铬加剧糖尿病等等。而某些微量元素仅能以水中游离状态才被人体吸收，所以说矿泉水是人体所需微量元素的理想补剂12。1.4 矿泉水的发展趋势随着生活质量的提高，花钱买健康的观念也逐渐深入人心，人们对饮水的要求也越来越高，饮用天然矿泉水的需求也随之急剧增加13。天然矿泉水生产是我国软饮料工业中的一个新兴领域，它的兴起缘于人们生活质量提高过程中注重健康需求和环保理念所形成的巨大市场，具有十分广阔的发展前景。矿水资源开发利用预测：矿水资源开发利用程度与国民经济整体发展水平密不可分，矿水资源开发利用预测必须遵循客观发展规律，按资源特点制定。（1）我国矿水前几年发展速度很快，年增长率达20以上，近几年趋于正常，在10左右。预计在2010年我国矿水产量将超过300万吨。 （2）根据我国矿水资源丰富，种类繁多的特点，开发特殊类型矿泉水产品。除需硅、锶类矿水外，市场对其它类型的矿泉水需求量将增加，如含CO2气的矿水，含硒、锌、碘等矿物质的矿水等。预计到2010年，含气矿水产量将达到30万吨左右，除硅、锶类矿水外，其它类型矿水产量将占总产量的一半左右。并出现因所含矿物质成份不同而出现价格差异的现象。第2章 厂址选择及基建规模2.1 厂址选择（1）厂址应选在矿泉水水源附近且地势高，交通方便，不会受洪水侵害的地区。（2）厂区周围不得有粉尘、烟雾、灰沙、有害气体、放射性物质及其他扩散性污染源，不得有昆虫大量孳生的潜在场所。 （3）生产区建筑物与外缘公路或道路之间应有1520M的防护地带。本设计厂址选在黑龙江省双鸭山市青山旅游区，青山旅游区有着丰富的水资源。2.2 生产车间布置（1）建筑物、设备的布局与工艺流程要衔接合理，建筑结构完善，能满足生产工艺和质量卫生要求。 （2）生产区域布局要顺应工艺流程，减少迂回和往返，避免人流物流混杂交叉。工段之间衔接好，物料走向流畅。（3）从包装连续完成。（4）生产间和辅助生活间用走廊隔开，主次分明。（5）生产车间与生活间采用中央空调，排水采用地漏与明沟盖板相结合。瓶、桶存放间采用独立空调，温度2530，湿度2835%，四周间隔通道大于500mm。（6）洗瓶间及空瓶堆放处与包装间相连，便于工作。（7）成品库与包装间相连，成品库房采用高窗或无窗，防小动物，符合消防有关要求，通风采用中央空调，出入库方便。2.3 厂区设计（1）生产区和生活区分开。（2）厂区道路应采用便于清洗的混凝土，沥清及其他硬质材料铺设，路面平坦，不积水。（3）厂房之间，厂房与道路之间应设绿化带。厂区内的裸露地面应进行绿化。占地面积约4000m2，车间面积约1000m2；冷藏库面积约200 m2为拼装冷库，锅炉房面积约120 m2，变电室面积约60 m2，废水处理池面积约60 m2，其他辅助设施面积约200 m2。2.4 产品设计及班产量的确定目前总体设计按2班制日最大加工能力100吨矿泉水定位。确定日生产量为：瓶装矿泉水：70T/天桶装矿泉水：30T/天每天生产时间18小时，各产品产量为瓶装矿泉水4.03吨/小时，桶装矿泉水1.73吨/小时。第3章 工艺流程确定及论证3.1 工艺流程含二氧化碳矿泉水的加工成产流程，见图3-1。 湿式气柜压缩机缓冲罐储气罐 矿泉水井水泵分离器水泵加氧筒沉淀池水泵过滤器储罐水泵饱和罐 成品灌水机无菌灌装水泵 图3-1 含二氧化碳矿泉水的加工流程3.2 饮用天然矿泉水生产的工业要点3.2.1 矿泉水原水处理矿泉水处理主要为多级过滤和消毒杀菌，以去除水中黏土颗粒、悬浮物、胶体物质和细菌微生物等，保留原水含有的多种矿物质和对人体健康有益的以离子状态存在的微量元素。其生产工艺流程为：原水粗滤（PE管，5m过滤孔径）活性炭吸附精滤(PE管，1m过滤孔径)中空纤维超滤臭氧杀菌无菌贮罐保安过滤(PE管，0.2m过滤孔径)罐装车间天然矿泉水有不同的类型，应采取不同的水质处理工艺。同一类型的矿泉水某些元素含量不同，因此处理的方法也有所不同。3.2.2 曝气曝气是使矿泉水原水与经过净化的空气充分接触，使其脱去空气中的二氧化碳和硫化氢等气体，并发生氧化作用，通常包括脱气和氧化两个同时进行的过程。曝气工序主要是针对二氧化碳、硫化氢以及低价态的铁、锰离子的含量较高的原水进行的，可用于生产不含二氧化碳的矿泉水，或者曝气后可以重新通入二氧化碳气体生产含气矿泉水。矿泉水出露时如果直接装瓶，由于压力降低，释放出大量二氧化碳，矿泉水由酸性溶液变成碱性溶液，同时由于氧化作用，原水中的低价铁和锰离子就会被氧化变成高价离子，形成氢氧化物絮状沉淀，矿泉水发生浑浊，从而影响产品的感官质量；同时原水中硫化氢气体的存在也会给产品带来臭味；而且铁、锰离子含量过高不仅会影响产品口感，也不符合饮用水水质的要求。因此为了提高矿泉水的质量，需要先进行曝气，脱除其中的气体，加速氧化过程，使铁、锰氧化沉淀，过滤除去。曝气主要方法有自然曝气法、梯栅法、喷雾法、强制通风法、焦炭盘法等。而对含气很少，铁、锰离子又少的矿泉水则不需要曝气4。3.2.3 过滤矿泉水过滤的目的是除去水中的不溶性悬浮杂质和微生物，主要为泥沙、细菌、霉菌及藻类等，防止矿泉水装瓶后在贮藏过程中出现的浑浊和变质，过滤后矿泉水水质变得澄清透明、清洁卫生。生产中矿泉水的过滤一般需经过粗滤和精滤。但在生产上使用的过滤方法很多，不同的生产厂家有不同的过滤工序。 粗滤一般是矿泉水经过多介质过滤，能截留水中较大的悬浮颗粒物质，起到初步过滤的作用，过滤时可以加入一些锰砂，能够降低水中的锰、铁含量。有时为了提高过滤效果还可以在矿泉水的粗滤过程中加入一些助滤剂，如硅藻土或活性炭，或进行一道活性炭过滤。精滤可以采用砂滤棒过滤，但近年来企业更多采用微滤和超滤作为精滤，使用微滤经常采用三级过滤，目前国内推广的三级过滤为5mm、1mm和0.2mm，大大提高了矿泉水的质量和产品的稳定性，但微滤不能滤掉病毒，许多企业在生产矿泉水时，为了保证产品的质量，将经过灭菌后的矿泉水再经过一道0.2mm微滤去除残存在矿泉水中的菌体1。3.2.4 杀菌消毒一般矿泉水源较少被污染，污染多是在生产过程中。如输送管路、贮罐、过滤设备、罐装设备、瓶、盖以及灌装环境等。因此经过滤后的水，在灌装前还需进行杀菌处理。一般矿泉水的杀菌多采用紫外线杀菌和臭氧杀菌的方法。（1）紫外线杀菌波长在200300nm之间的紫外线具有杀菌作用，紫外线消毒就是利用这种波长范围的光线照射一定时间，以达到水消毒的一种物理方法。紫外线消毒的主要设备是紫外线高压汞灯，灯管一般由石英玻璃制成，这种灯点亮时放射大量具有杀菌能力的紫外线。利用紫外线进行水质灭菌，具有接触时间短、杀菌能力强，处理后水无色、无味等优点。紫外线杀菌效果与矿泉水的浊度、微生物污染及处理水量有关，在照射相同的情况下，去除效率一般随水中微生物的增高而有所降低。水的色度、浊度、含铁量等都能吸收紫外线，因此水中这些物质存在时，将直接影响杀菌效果。（2）臭氧杀菌臭氧杀菌是近年来国际食品界开发的一种高效安全、能较好保持原有风味和营养的一种杀菌技术。由于臭氧有很强的杀菌能力，它能杀死包括芽孢在内的所有微生物、寄生虫等，且不需要很少时间，杀菌后能全部挥发，不残留，不产生再污染问题，另外由于其具有强大的氧化能力，还能氧化水中的有机物，能完全除去水中的酚，对于除铁、除锰以及除臭和味也有良好效果，所以特别适合于对矿泉水的处理。在生产中加强对臭氧浓度、流量的检测，严格控制灌装前水中臭氧的残余量。水中有适当的残余量，可以使矿泉水具有杀菌能力，当瓶子或瓶盖万一污染微生物时，也可以被水中的残余臭氧杀灭6。3.2.5 充气充气是指向矿泉水中充入二氧化碳气体，原水经过引水、曝气或气水分离、过滤和杀菌后，再充入二氧化碳气体，充气所用的二氧化碳气体可以是原水所分离出的二氧化碳气体，也可以是市售的饮料用钢瓶装二氧化碳。充气工序主要是针对含碳酸气天然矿泉水或成品中含二氧化碳的生产，不含气矿泉水的生产不需要这道工序。因此矿泉水是否充气主要取决产品的类型。 碳酸泉中往往拥有质量高、数量多的二氧化碳气体，矿泉水生产企业可以回收利用这些气体。由于这种天然碳酸气纯净，可直接采用该产品生产含气矿泉水。 如果使用的二氧化碳不够纯净，就必须对其进行净化处理。其净化处理过程一般都需经过高锰酸钾的氧化、水洗、干燥和活性炭吸附脱臭，以去除二氧化碳中所含的挥发性成分，否则会给矿泉水带来异味和有机杂质，并给微生物的生长提供机会1。3.2.6 灌装灌装工序是指将杀菌后的矿泉水装入已灭菌的包装容器的过程。目前在生产中均采用自动灌装机在无菌车间进行。灌装方式取决于矿泉水产品的类型，含气与不含气的矿泉水的灌装方式略有不同。矿泉水的灌装工艺和设备都比较简单，但卫生方面的要求却非常严格，对瓶要进行彻底的杀菌，装瓶各个环节都要防止污染。 含气矿泉水一般采用等压灌装。在矿泉水厂，自动洗瓶机（自动完成洗瓶、杀菌和冲洗过程）与灌装工序相配合1。3.3 矿泉水生产过程中常见的问题和控制方法3.3.1 水源地的保护和水源监测经国家审批开采的水源必须设立卫生防护区，保护区的一般国内要求是方圆3km。 在泉（井）外围半径15m范围内，必须设置隔离墙。该范围内应由厚度为20cm以上的水泥封面，并有一定坡度向外排水。取水点有封闭式建筑物，并有专人管理。该范围内严禁无关的工作人员居住或逗留；不得放置与取水无关的设备或物品，禁止建造与矿泉水引水无关的建筑物；消除一切可能导致矿泉水污染的因素。在泉（井）外围半径30m范围内，不得设置居住区、厕所、水坑，不得堆放垃圾、废渣或铺设污水管道，严禁设置可导致矿泉水水质、水量、水温改变的引水工程，严禁进行可能引起含水层污染的经济工程活动。其范围在100 m内，禁止排放工业、生活废水，严禁使用农药、化肥，并不得有破坏水源地水文地质条件的活动。3.3.2 矿泉水中霉菌的控制目前，在矿泉水生产中杀灭细菌已不是什么难题。而如何控制霉菌的生长则成了难题。首先，通过大量检测发现，除了原水没有霉菌外，包括灌装车间空气、瓶子内壁、盖子内壁和操作人员的衣物等均发现有霉菌存在，由此可见，霉菌的传播是通过空气完成的。(1)灌装车间空气灭菌 灌装车间空气致菌是矿泉水霉菌污染的主要途径，切断该途径对矿泉水防止霉菌污染十分重要。首先在建立空气净化间的基础上，要定期对净化间效果进行监测，发现有不符合净化间要求的现象应该立刻修复，根据空气过滤器和空调的使用情况进行保养；其次，灌装车间的地面制做上要有一定的坡度，建制排水沟，及时把地面水排出室外，尽可能保证室内地面干燥，不给霉菌生长创造条件，在车间顶棚安装紫外线灯，辅助净化车间；再次，如可定期用二氧化氯消毒液对灌装车间进行消毒，效果也十分明显。当然，二氧化氯消杀时应该从灌装车间及周围车间进行全面消杀。(2)瓶灭菌霉菌在6070时即刻便会被杀灭，因此，在制瓶工序中不会产生霉菌。所以，在生产时尽量使灌装速度和制瓶速速保持一致，杜绝空瓶积压。可防止通过瓶体导致霉菌传播污染。3.3.3 瓶装矿泉水的防沉淀矿泉水沉淀主要由Ca2+、Mg2+、Fe3+组成；高温、低温、振动及中性条件的pH均加速沉淀的形成。防止矿泉水沉淀的方法为：4.80gCaO处理1t原水，经曝气处理、粗滤、除铁锰、微滤、超滤、O3消毒、0.01m终端过滤后，进入灌装工序14。3.4 矿泉水的检验3.4.1 有关矿泉水的检验我国天然矿泉水的卫生标准于1995年在GB8537-1987基础上颁发了GB8537-1995饮用天然矿泉水标准，该标准规定了饮用天然矿泉水的开发利用依据及水质、产品的要求。主要包括饮用天然矿泉水的界限指标、某些元素和组分的限量指标、污染物指标和微生物指标，其中微生物指标为：细菌总数100cfu/mL;大肠菌群3cfu/L. 我国规定矿泉水产品由生产厂检验部门按饮用天然矿泉水标准4.24.5中有关指标进行出厂检验，签发合格证书后方可出厂。（1）检验数量 批量在2万瓶以下，随即取样6瓶，批量在2万瓶以上，每增加1万瓶，增加取样1瓶。（2）检验项目a外观检查，包括瓶、瓶盖、标签、是否有沉淀等。b微生物指标及亚硝酸盐、耗氧量等，有条件的检验部门做好增加检验界限指标。c分析项目与器具 饮用天然矿泉水厂化验室最起码要进行微生物检验，以及简单的水质分析。检验项目包括：细菌总数、总大肠菌群、硝酸盐、亚硝酸盐、耗氧量、钙、镁及部分的界限指标如偏硅酸等。基本仪器和设备包括：pH计、天平、分光光度计、显微镜、培养箱、冰箱、电炉、高压蒸汽灭菌器以及必要的玻璃仪器11。3.4.2 矿泉水的质量分析和控制 表3-2 瓶装水的化学分析方法如下总固体成分在105干燥可溶性固体分pH铝重碳酸盐钙氯化物铜氟化物镁硝酸盐钾钠在180干燥电分析法比色计法滴定法EDTA滴定或原子吸收分光光度计硝酸银滴定比色计法比色计法比色计法或原子吸收分光光度计比色计法火焰光谱法或原子吸收分光光度法火焰光谱法或原子吸收分光光度法第4章 矿泉水的标准与品质评定随着我国天然矿泉水产业的，国家技术监督局于1995年对GB853787国家标准进行了修订，重新发布了GB85371995新的国家标准，新的标准于1995年8月27日颁布，于1996年8月1日实施。GB85371995在饮用天然矿泉水的水质评价标准中提出两项要求，即感官要求和理化要求。4.1 感官要求感官要求有四项，见表4-1。表4-1 水质的感官要求项 目要 求色度，度15，并不得呈现其他异色浑浊度，NTU5臭和味具有本矿泉水的特征性口味，不得有异臭、异味肉眼可见物允许有极少量的天然矿物盐沉淀，但不得含有其他异物4.2 理化要求理化要求对四大类指标作了规定，每一大类指标规定中都包含着不同的具体要求。4.2.1 污染物指标如果矿泉水中发现有这些组分并超过标准中规定的界限，则说明矿泉水可能受到工业、生活等人为活动的污染，那么这些矿泉水即使达到界限指标，也不能作为矿泉水进行开发和饮用。各项污染物指标四项，必须符合的条件可见表4-2。表4-2 矿泉水的污染物指标项 目指 标挥发性酚（以苯酚计），mg/l 0.002氰化物（以CN-计），mg/l 0.010亚硝酸盐（以NO2-计），mg/l 0.0050总放射性，Bq/l 1.504.2.2 界限指标界限指标是饮用天然矿泉水标准中最重要的部分，也就是说是否是矿泉水就在于这些特征指标达没达到要求，总共有9项。在满足GB85371995标准中其他各项要求的情况下，只要水中有一项微量组分达到界限指标中规定要求，就可以定为饮用天然矿泉水，见表4-3。表4-3 饮用天然矿泉水的饮用指标项 目界 限 指 标锂，mg/l0.20锶，mg/l 0.2(含量在0.20-0.40 mg/l范围时,水温必须在25以上)锌，mg/l 0.20溴化物，mg/l 1.0碘化物，mg/l 0.20偏硅酸，mg/l 25.0(含量在25.0-30.0 mg/l范围时,水温必须在25以上)硒，mg/l 0.010游离二氧化碳，mg/l250溶液性总固体，mg/l10004.2.3 微生物指标微生物指标有两项，不仅对水源水有要求，而且对灌装产品亦有要求，具体要求见表4-4。表4-4 矿泉水的微生物指标项 目指 标水源水灌装产品菌落总数，CfU/ml 550大肠菌群，个/100ml04.2.4 限量标准限量指标是饮用天然矿泉水中的某些有毒有害组分不能超过某一规定值，一旦超过这一规定值，则不能作为饮用天然矿泉水，在这些限量指标中，有五项是界限指标中的微量组分，如锶、锂、锌、硒、碘化物。可见国家标准对各类指标是很严格的。限量指标共有18项，见表4-5。表4-5 矿泉水的限量指标项 目指 标锂，mg/l 5.0锶，mg/l 5.0碘化物，mg/l 0.50锌，mg/l 5.0铜，mg/l 1.0钡，mg/l 0.70镉，mg/l 0.010铬（Cr6+）， 0.050铅，mg/l 0.010汞，mg/l 0.0010银，mg/l 0.050硼（以H3BO3计），mg/l 30.0硒，mg/l 0.050砷，mg/l 0.050氟化物（以F-计），mg/l 2.00耗氧量（以O2计），mg/l 3.0硝酸盐（以NO3-计），mg/l 45.0镭226放射性，Bg/l 1.10以上为国家饮用天然矿泉水的水质标准要求。规定中按国家饮用天然矿泉水标准，矿泉水命名的界限指标有9项，即锂、锶、锌、偏硅酸、溴化物、碘化物、硒、游离二氧化碳、溶解总固体。这九项指标中有一项以上达到标准要求即可确定为矿泉水，这9项指标也就是矿泉水的类型7。第5章 物料衡算5.1 瓶装矿泉水产量的确定(1) 本设计为日产量70t/d。(2) 采用600mL瓶装箱，则日产瓶为：116666瓶 700000.6=116666(瓶/日)(3) 每天按16小时生产，则每小时生产为：7291瓶116666167291 (瓶/h)(4) 日产箱数为：4861箱11666624= 4861(箱/日)(5) 每分钟产瓶数为：121瓶 729160=121 (瓶/min)(6) 产品经灌装、压盖、装箱、入库、验收等损坏及不合格率等取经验数据24，则每分钟实际产量为：126瓶121(14)126 (瓶/min)所以，设备实际生产能力为126瓶/min以上.(7) 根据以上计算，定出每天实际生产瓶数为：120960瓶1266016=120960(瓶/日)(8) 根据以上计算，定出每天实际生产箱数为：5040箱126601624=5040 (箱/日)(9) 根据以上计算，定出每天实际生产量为：72.58t5040240.610-3=72.58 (t/d)(10) 综合以上计算分析得出： 每班每天生产瓶装矿泉水量为：36.29 t/(班日)每班每天生产瓶装矿泉水箱数为：2520箱/(班日)5.2 桶装矿泉水产量的确定(1) 本设计为日产量30t/d。(2) 采用18.9L桶装，则日产桶数为：1587桶3000018.9=1587 (桶/日)(3)每天按16小时生产，则每小时生产为：99桶15871699 (桶/h)(4) 产品经灌装、压盖、入库、验收等损坏及不合格率等取经验数据24，则每分钟实际产量为：103桶99(14)103(桶/h)所以，设备实际生产能力为103桶/h以上.(7) 根据以上计算，定出每天实际生产桶数为：1648桶10316=1648 (桶/日)(8) 根据以上计算，定出每天实际生产量为：31.15 t1031618.910-3=31.15 (t/d)(10) 综合以上计算分析得出：每班每天生产桶装矿泉水的量为：15.58t/(班日)第6章 生产设备选型合理的选择生产设备可以充分发挥设备的生产效率，节省投资，提高产品质量，生产设备选择不当可能既浪费投资，又达不到预期的产品质量；设备的选择还会影响基建的投入和设施的布置15。6.1 设备选择原则生产设备选择的一般原则有：(1)选择设备要满足生产工艺技术及工艺流程要求；(2)选择设备要符合GMP规范的有关条例要求；(3)选择在行业中处于国内领先水平的设备；(4)动力设备考虑到节能、低耗、无污染。6.2 主要设备的生产能力及选型表6-1 主要设备表序号设备名称型号技术参数功率kw数量备注1活塞泵XHD-8/16流量8 m2/h114输送水2砂石过滤器FYW-1000设备出水量5t/h）2作为矿泉水的过滤装置，得到更纯净的矿泉水。3微孔过滤器10滤芯流量8 m3/h24中空纤维超滤中空纤维膜丝25紫外线杀菌装置ZX-80.242臭氧产量30-15g/h6臭氧杀菌器XG-7标准进气量2.9-4.5 m215-18( kwh)27充气装置CO2钢瓶10 m2/h10 m2/h2充气7无菌贮水罐RZWG03-322.62贮存水8DGP系列冲洗、灌装、旋盖三合一机DGP600ml8000瓶1矿泉水的整个包装过程要求无菌，这几套设备可以做到无菌的生产。9上下驱动封箱机XT-6050输送速度20m/min0.24110YR120/150型大桶灌装机YR120型2.1516.3 工厂化验设备表表6-2 化验设备表序号名称型号规格精度等级数量（个）1超净工作台22电子分析天平FA20040.1mg23pH计44干燥箱25恒温培养箱HH.B11-600126分光光度计17水浴锅DZKW-60.528酸度计29高压灭菌锅210生物显微镜211数显电热恒温培养箱JC3031212电炉213冰箱114浊度仪215计量容器2016化验器皿2017高压蒸汽灭菌器1第7章 水、电、气估算7.1 供电要求及相应设施(1) 矿泉水厂生产的季节性强，用电负荷变化大。因此，大中型厂宜设2台变压器供电，以适应负荷的剧烈变化。(2) 矿泉水厂的机械化水平不断提高，用电设备逐年增加，因此，要求变配电设施的容量或面积要留有一定的余地。(3) 矿泉水厂的用电性质属类负荷，一般采取单电源供电。但由于停电将很可能导致大量食品的变质或报废，故供电不稳定的地区而又有条件时，可采用双电源供电。(4) 为减少电能损耗和改善供电质量，厂内变电所应接近或毗邻负荷高度集中的部门。当厂区范围较大，必要时可设置主变电所及分变电所。(5) 矿泉水车间供电管线及电气应考虑防潮。7.2 供电系统供电系统要和当地供电部门一起商议确定，要符合国家有关规程，安全可靠，运行方便，经济节约。规定，装接容量在250kw以下者，供电部门可以低压供电，超过此限者应为高压供电。变压器容量为320kv以上者，须高压供电高压量电，320kv及以下者为高压供电低压量电。特殊情况，具体协商当采用2台变压器供电时，在低压侧应该有联络线。本项目采用低压供电，并采用1台变压器供电。7.3 工厂水电气估算7.3.1 用水量估算本设计耗水主要是清洗用水，根据用水量进行累加，则每小时用水量为：清洗用水：W1=1.6t/h+2t/h=3.6t/h冲洗地坪用水：W2=0.6t/h其他用水：W3=2t/h车间每小时用水的最大消耗W：W=W1+W2+W3 =6.2t/h取估算系数为0.7，W实际消耗=6.20.7=4.34 t/h7.3.2 用电量估算根据各设备的用电量进行累加，则每小时用电量为：生产设备耗电量：P1=47.57kw空调耗电量：P2=6kw其他耗电量：P3=3kw车间最高耗电量为P：P= P1+P2+P3=56.57 kw取估算系数为0.7，P实际消耗=56.570.7=39.40 kw7.3.3 用气量估算根据各设备的用汽量进行累加，则每小时耗气量为g=26.4 kg/h取估算系数为0.7，实际耗气量26.40.7=18.48kg/h第8章 经济效益分析8.1 项目能耗1、电力：该项目总装机容量为600KW，设计负荷为800KVA变压器一台，厂内设变电室满足供应生产用电；2、蒸汽：该项目用汽量最大为3.5顿/时，在当地选用4顿/时蒸汽锅炉2台，采暖期启动2台，非采暖期可轮换检修，保证生产生活用热；3、供水：该项目平均用水量10吨/时的自来水管线一条；4、制冷：该项目由拼装冷藏库组成，拼装冷库自带制冷机组一套；5、压缩空气：本设计只有洗瓶机和洗桶机用压缩空气，选用6m3/min空气泵2台。投资估算及资金筹措：项目总投资4000万元。其中自筹1000万元，银行贷款2000万元，其他渠道解决1000万元。8.2 成本效益分析8.2.1 成本分析初期按日产销量600mL瓶装瓶，18.9L桶装桶计电费：39.40KW/小时12小时/天0.65元/KW=307.32元/天水费：1.5元/吨4.34吨/天=6.51元/天瓶盖：0.1元/个120960个/天=12096元/天矿泉水瓶：0.2120960=24192元/天箱子：0.35040=1512元/天桶：0.51648=827元/天桶盖：0. 15元/个1648个/天=247.2元/天桶盖贴：0.05元/个1648个/天=82.4元/天桶袋：0. 05元/个1648个/天=82.4元/天热缩封口膜：0.05元/个1648个/天=82.4元/天员工工资：12008030=3200元/天税收(定税)：1200元/年1/365=3.28元/天合计：42681.51元每天瓶装矿泉水瓶收入：1元/瓶120960=120960元/天每天桶装矿泉水收入：7元/桶1648=11536元/天每天矿泉水厂净收入为：120960+11536-42681.51=89857.49元月利润：89857.49元30天=2695724.7元年净收入：2695724.7元12月=32348696.4元 8.2.2 效益分析 按此计算，收回全部投资仅需一年半的时间。由此可见，从投资角度分析矿泉水厂有着投资金额少，运营成本低，利润空间大；可驾驭性强；符合市场经济规律，能持续发展等。适合投资的特点，是一个典型的投资少，起效快 、高回报、无风险的投资项目。结 论（1）本设计为日处理100吨天然含气矿泉水，可同时生产瓶装和桶装的矿泉水生产车间。采用2班制，每天工作16小时，每班工作8小时，（2）本文对产品方案的制定，工艺流程的设计，车间的平面设计进行了讨论，利用AutoCAD制作出车间的工艺流程图和平面布置图。（3）通过物料衡算，得出本厂每天实际共生产瓶装矿泉水72.58吨，共生产桶装矿泉水31.15吨；每班每天生产瓶装水36.29吨，生产58333瓶；每班每天生产桶装水15.58吨，生产824桶。（4）针对生产实际需要，进行设备选型，主要设备有：砂石过滤器、微孔过滤器、中空纤维超滤、紫外线杀菌装置、臭氧杀菌器、DGP系列冲洗灌装旋盖三合一机、上下驱动封箱机YR120/150型大桶灌装机等。（5）通过水电气估算，得出用水量4.34 t/h，用量39.40 kw/h, 用气量18.48kg/h。（6）经济技术分析得出：年净收入32348696元，收回全部投资仅需一年半的时间。参考文献1 林玮. 我国天然矿泉水行业的发展与管理. 郑州轻工业学院学报J. 1998. 13(S2):71-73.2 王华启. 饮用天然矿泉水资源的开发前景与建议. 资源开发与市场J. 1996. 12(4):189.3 帅新武. 中国矿泉水业态改良与矿泉水生产质量控制的研究. 饮料工业J. 1999. 2(3):5-8.4 软饮料加工技术. 张瑞菊等主编. 北京: 中国轻工业出版社. 20075 胡小松, 蒲彪, 廖小军. 软饮料工艺学. 北京: 中国农业大学出版社. 20026 毅峰. 软饮料加工工艺与配方. 北京: 化学工业出版社. 20067 胡文玉, 梅光泉. 矿泉水中的微量元素对人体健康的影响. 微量元素与健康研究J. 1997. 14(3):41-43.8 张国治. 软饮料加工机械. 北京: 化学工业出版社. 20059 李祥睿. 饮品与调酒. 北京: 中国纺织出版社. 200810 石玉红. 天然矿泉水饮料及其保健功能. 辽宁师专学报J. 2002. 4(2):29-31.11 李勇. 现代软饮料生产技术. 北京: 化学工业出版社. 200512 蒋和体, 吴永娴. 软饮料工艺学. 北京: 中国农业科学技术出版社. 200613 李正明, 吴寒. 矿泉水和纯净水工业手册. 北京: 中国轻工业出版社. 200014 邓舜扬. 新型饮料生产工艺与配方. 北京: 中国轻工业出版社. 200015 李书国. 食品加工机械与设备手册. 北京: 科学技术文献出版社. 200616 Duccan, H.E, anddberg,s,c,(1995)host-microbe interaction in the gastrotestinal tract critial Derierdon in Microbiolgy17 Buck,J,D elerdon R,C(2008).The spread plate as a metnod for enumtration of marine bacteria limnclogy and oceanography18 Van soectbergen A,Aand lee C,H(2007)pour plates or straek plates Applied Microbiology附 录附录A主要设备一览表序号设备名称型号技术参数功率kw数量备注1活塞泵XHD-8/16流量8 m2/h114输送水2砂石过滤器FYW-1000设备出水量5t/h）2作为矿泉水的过滤装置，得到更纯净的矿泉水。3微孔过滤器10滤芯流量8 m3/h24中空纤维超滤中空纤维膜丝25紫外线杀菌装置ZX-80.242臭氧产量30-15g/h6臭氧杀菌器XG-7标准进气量2.9-4.5 m215-18( kwh)27充气装置CO2钢瓶10 m2/h10 m2/h2充气8无菌贮水罐RZWG03-322.62贮存水9DGP系列冲洗、灌装、旋盖三合一机DGP600ml8000瓶1矿泉水的整个包装过程要求无菌，这几套设备可以做到无菌的生产。10上下驱动封箱机XT-6050输送速度20m/min0.24111YR120/150型大桶灌装机YR120型2.151致 谢我的毕业设计是在王雪飞老师的精心指导下完成的。在设计过程中，王老师给予了悉心的指导和无私的帮助。王雪飞老师严谨的治学态度、宽以待人的品格、乐观豁达的生活作风，让我在做毕业设计期间学习到了很多的知识，给我在毕业之前又上了一堂课，也是印象最深刻的一课。在此，谨向我尊敬的王老师致以衷心的感谢和崇高的敬意。本次论文在进行过程中得到了许多老师和同学的帮助。借机会向所有帮助过我的老师和同学致以诚挚的谢意。值此毕业之际，我会铭记各位老师和同学的帮助和鼓励，再接再励。最后，感谢在百忙之中审阅本文的专家、老师们!谢谢大家！ 袀膆膀薂肆肂艿蚅衿羈芈螇蚁芆芈薆袇节芇虿螀膈芆螁羅肄芅蒁螈羀芄薃羃艿芃蚅螆膅莂螈羂肁莂蒇螅羇莁蚀羀羃莀螂袃节荿蒂肈膈莈薄袁肃莇蚆肇罿莆蝿衿芈蒆蒈蚂膄蒅薀袈肀蒄螃蚁肆蒃蒂羆羂蒂薅蝿芁蒁蚇羄膇蒀蝿螇肃薀葿羃罿蕿薁螅芇薈蚄羁膃薇袆螄腿薆薆聿肅膃蚈袂羁膂螀肇芀膁蒀袀膆膀薂肆肂艿蚅衿羈芈螇蚁芆芈薆袇节芇虿螀膈芆螁羅肄芅蒁螈羀芄薃羃艿芃蚅螆膅莂螈羂肁莂蒇螅羇莁蚀羀羃莀螂袃节荿蒂肈膈莈薄袁肃莇蚆肇罿莆蝿衿芈蒆蒈蚂膄蒅薀袈肀蒄螃蚁肆蒃蒂羆羂蒂薅蝿芁蒁蚇羄膇蒀蝿螇肃薀葿羃罿蕿薁螅芇薈蚄羁膃薇袆螄腿薆薆聿肅膃蚈袂羁膂螀肇芀膁蒀袀膆膀薂肆肂艿蚅衿羈芈螇蚁芆芈薆袇节芇虿螀膈芆螁羅肄芅蒁螈羀芄薃羃艿芃蚅螆膅莂螈羂肁莂蒇螅羇莁蚀羀羃莀螂袃节荿蒂肈膈莈薄袁肃莇蚆肇罿莆蝿衿芈蒆蒈蚂膄蒅薀袈肀蒄螃蚁肆蒃蒂羆羂蒂薅蝿芁蒁蚇羄膇蒀蝿螇肃薀葿羃罿蕿薁螅芇薈蚄羁膃薇袆螄腿薆薆聿肅膃蚈袂羁膂螀肇芀膁蒀袀膆膀薂肆肂艿蚅衿羈芈螇蚁芆芈薆袇节芇虿螀膈芆螁羅肄芅蒁螈羀芄薃羃艿芃蚅螆膅莂螈羂肁莂蒇螅羇莁蚀羀羃莀螂袃节荿蒂肈膈莈薄袁肃莇蚆肇罿莆蝿衿芈蒆蒈蚂膄蒅薀袈肀蒄螃蚁肆蒃蒂羆羂蒂薅蝿芁蒁蚇羄膇蒀蝿螇肃薀葿羃罿蕿薁螅芇薈蚄羁膃薇袆螄腿薆薆聿肅膃蚈袂羁膂螀肇芀膁蒀袀膆膀薂肆肂艿蚅衿羈芈螇蚁芆芈薆袇节芇虿螀膈芆螁羅肄芅蒁螈羀芄薃羃艿芃蚅螆膅莂螈羂肁莂蒇螅羇莁蚀羀羃莀螂袃节荿蒂肈膈莈薄袁肃莇蚆肇罿莆蝿衿芈蒆蒈蚂膄蒅薀袈肀蒄螃蚁肆蒃蒂羆羂蒂薅蝿芁蒁