食品工厂设计

食品工程课程设计课程名称 食品工程课程设计 设计题目 年产10万吨牛肉干工厂设计 专业班级 14级食品科学与工程 学生姓名 潘昌 学 号 2014140151指导教师 张火云 起止日期 第1周至第18周 目录1可行性研究报告21.1设计的背景21.2设计的意义22产品方案、工艺流程32.1产品方案的确定32.2产品班产量的确定32.3确定生产工艺流程43生产车间工艺布置43.1生产车间设计规模43.2车间工艺布置的原则53.3加工车间的平面布置54设备选型64.1设备选择的依据64.2设备车间的设计74.2.1原料贮存及选料区74.2.2注射嫩化区84.2.3滚揉区94.2.4蒸煮区94.2.5灌装区94.2.6熏蒸区104.2.7半成品冷却区104.2.8真空包装区104.2.9高温杀菌区114.2.10包装、检斤、贴标区124.2.11产品仓库、集中发货区125辅助车间的设计135.1生产车间进口缓冲区135.1.1更衣室135.1.2卫生间135.1.3洗手消毒间135.1.4风淋室135.2车间运输135.3包装材料库145.4化验室145.5机电车间146建筑设计147生活设施的设计157.1门卫室157.2办公楼157.3食堂157.4职工宿舍167.5浴室167.6锅炉房167.7绿化带168设计总结17 9参考资料18 年产10万吨牛肉干工厂设计1可行性研究报告 1.1设计的背景 我国肉类食品工业是新中国成立之后发展起来的新兴产业，在国际民生中占有重要的地位，对促进畜禽生产发展农村经济繁荣城乡市场，满足人民生活需要,保证经济建设与改革顺利进行发挥着重要的作用。改革开放以来，中国的肉类生产在政府的大力支持下，取得了举世瞩目的成就。肉类总产量已连续七年雄踞世界首位，1996年产肉量超过5400万t，占全球肉类总产量的1/4，其中以牛肉生产的发展最为迅速。 随着我国发展节粮型畜牧业和秸秆过腹还田，实现良性循环，发展持续农业战略的实施，牛的年出栏率和牛肉产量均以20%以上的惊人速度递增。随着经济的发展，社会生活水平的不断提高，我国牛肉生产行业也在不断的发展壮大。牛肉成为中国人的第二大肉类食品，仅次于猪肉，牛肉蛋白质含量高，而脂肪含量低，所以味道鲜美，受人喜爱，享有“肉中骄子”的美称，因此人们对牛肉的需求量也大大增加了。为了更好地满足市场需求，必须最大限度地增加牛肉工厂的产能，然而伴随着企业的发展，要求建设新的牛肉工厂。1.2设计的意义牛肉工厂的设计必须符合国民经济发展的需要，必须符合企业成长的需要，符合科学技术发展的新方向，为广大消费者提供更多、更好、更优质、更安全、更健康的肉类食品。一个优秀的牛肉工厂设计应该是：经济上合理，技术上先进，通过施工投产后，在产品的产量和质量上均达到规定标准，各项经济指标应达到国内同类工厂的先进水平或国际先进水平，同时环境保护方面必须符合国家有关规范。因此，牛肉工厂的设计是牛肉企业发展过程中的一个重要环节，尤其在当前肉类制品工业高速发展，产品质量不断提高、技术装备迅速更新的形势下，牛肉工厂的工艺方面的设计更具有特别重要的意义。牛肉工厂工艺设计是以生产牛肉产品的生产车间为主，而其他车间和辅助部门等均围绕生产车间进行设计，也可以讲是为生产车间服务。工艺设计的好坏直接影响到全厂生产和技术的合理性，并且对建厂的费用和生产后产品的质量、生产成本、劳动强度等都有密切关系，同时工艺设计又是其他非工艺设计所需基础资料的依据。所以工艺设计在整个牛肉工厂的设计中占有重要的地位。2产品方案、工艺流程2.1产品方案的确定产品方案就是牛肉工厂准备全年生产熟制牛肉和西式灌肠的数量、生产班次等的计划安排。但因市场需求在不断地变化，就会导致生产产品的品种的变化，这样就更需要有一个产品方案。本设计的产品方案能够做到满足主要产品产量的要求；满足原料综合利用的要求；满足淡旺季平衡生产的要求；满足经济效益的要求。并且能够保证产品产量和原料供应量的平衡；生产季节性与劳动力的平衡；生产班次的平衡；设备生产能力的平衡；水、电、汽、冷的平衡。生产品种：熟制牛肉、西式灌肠产品数量：熟制牛肉100000t/年；西式灌肠9000t/年生产方案：360天/年 3班/天，8小时/班计2.2产品班产量的确定在编制产品方案时还必须确定主要产品的品种和产品的班产量，班产量是工艺设计中最主要的计算基准。班产量的大小直接影响到设备的配套、车间的布置和面积、公用设施和辅助设施的大小以及劳动力的定员等。而决定班产量的因素主要有：原料供应量的多少、配套设备的生产能力以及冷库的容量等。在本设计中，用相同的原料来生产这两种规格的产品，力求精简，以利于实现机械化。本设计中熟制牛肉班产量=100000t/年360生产d/年3班/日=93t/班，西式灌肠班产量=9000t/年300生产d/年3班/日=10t/班。2.3确定生产工艺流程材料 主料：鲜牛肉 辅料：食盐、白砂糖、味精、酱油、牛肉膏、牛肉香精、花雕油、五香粉、八角、肉桂、辣椒粉、花椒、大料、肉豆蔻、黄酒、生姜、品质改良剂牛肉干：鲜牛后腿肉休整分切呈块盐水注射初煮冷却、切块复煮初步脱水烘烤微波干燥滚揉静腌穿杆烘烤蒸制复烘烤冷却切条烘干二次调味真空包装销售或散销熟制牛肉：原料预处理盐水注射及嫩化滚揉蒸煮冷却真空包装高温杀菌成品包装、检查西式灌肠：原料 绞制 滚揉 灌装 熏蒸 冷却 真空包装 成品图1设备工艺流程图3生产车间工艺布置3.1生产车间设计规模 设计规模：生产车间的建筑为二层，建筑总面积为3.6万，其中熟制牛肉车间占地总面积约为3.26万m2，西式灌肠车间占地面积约为3400，工程总投资2140.83万元，设备总投资381.4万元，配套生活设施建筑面积4000m2，投资94.52万元。3.2车间工艺布置的原则在进行车间工艺布置时，应依照以下原则进行：要满足总体设计的要求，要有全局观；设备布置要尽量按工艺流水线安排；布置生产车间的设备时要考虑到今后生产多种产品的可能，以便灵活调动设备，并留有适当的余地，可以保证设备维修和清洗空间；生产主车间与其他辅助车间的各工序要相互配合，保证各种物料运输通畅，避免重复往返；必须考虑生产卫生和劳动保护；同时应注意到车间的采光、通风、采暖、降温等设施。3.3加工车间的平面布置根据工艺流程的需要，我们必须将工艺布局设计得合理、畅通。结合建筑、结构的设计，我们在牛肉加工车间的设计中，设置了二层车间，具体安排如表 1。表1 加工车间主要工程面积参数车间各区设计名称占地面积（）备注冷库原料贮存区6000一层绞制区1400滚揉区2200解冻间1500操作台及运输设备3500注射嫩化区200灌装区1600化验室800水泵房400缓冲区更衣室（男女比例7:3）350+150二层卫生间200洗手消毒间250风淋室50蒸煮区2800机电车间600熏蒸区400半成品冷却区3000小车消毒间、小车存放间600包装材料间400真空包装区1400高温杀菌区2200成品包装、检斤、贴标区2100产品仓库、集中发货区4000这些生产间的布置满足了生产工艺和卫生要求，使原料、半成品从非清洁区流向清洁区，避免了产品迂回运输。为了防止产品交叉污染，本设计中设置了原料、半成品、小车消毒间、存放间和成品小车消毒间，存放间。在本设计中，按卫生要求在生产车间设置了进口缓冲区，更衣间，卫生间，洗手消毒间，风淋室，保证成品卫生要求。两条生产线中有些设备可以共用，这样既可以减少空间，又可以减少成本投入。图2 加工车间平面布置图4设备选型4.1设备选择的依据各个操作间有相应的温度要求，设备的选用既要考虑到适用性，先进性，又要考虑到经济性。配置设备的原则是既能满足生产工艺要求，确保产品质量，又能提高生产效率，减轻劳动强度；尽可能多选用国内设备，既可以降低项目投入又可以拉动国内食品机械工业的发展；适当选用国外关键设备，其选型及价格要充分考虑，力争用优惠价格购买最先进设备。表2 设备选型一览表设备名称设备型号数量（台）设备单价（元）氨制冷压缩机 6AW-100 2149000盐水注射机 GSI420 1185800真空滚揉机 1400L 8137800 绞肉机JR-130D476000可倾式带搅拌夹层锅 G600 1012500灌装机 TYYG-S100 442000熏蒸炉Xz5002169000双室真空包装机 ZQ400-2SD618000高温高压灭菌机 LG-900 4116000打包机 222000封口机DZ-400/2S6168004.2设备车间的设计4.2.1原料贮存及选料区本设计中要求生产量大，且牛肉的贮存条件为温度-23-18，相对湿度90%95%，因此，在原料贮存中需要大型的速冻冷库，而冷库冷却系统的选择主要是冷库压缩机与蒸发器的选用。在选用时，应考虑选用大连冰山6AW-100氨制冷压缩机，因为氨制冷压缩机功率大，并可一机多用。在蒸发器的选用时，应考虑选用无缝钢管制作的蒸发排管为主，其特点是恒温效果好，并能适时蓄冷。在冷库外有一个解冻间，将合格的牛肉在这里进行解冻，肉装入解冻间后温度先控制在0，以保持肉解冻的一致性，装满后再升温到1520，相对湿度为70%80%，经2030h即解冻。解冻结束后，牛肉内部温度要控制在04摄氏度为好，这样解冻后的肉汁和营养成分损失比较小。然后，将解冻的牛肉拿出来放在操作台上进行原料肉的预整理，整理时，剔去肉中的筋膜，小碎骨或软骨，以及淋巴和淤血等污物。最后将解冻好的牛肉切割成块状，以便盐水注射和滚揉。在冷库中，滚揉和绞制都需要在04中进行，绞制时选用了4台诸城市瑞宝食品机械有限公司生产的JR-130D型绞肉机（详见表3），它可将块状肉（冻肉）及食品绞至616mm的颗粒，易清洗，该绞肉机的螺杆，网眼及刀片具有独特的结构，使得加工的肉粒温升低，颗粒清晰等特点。表3 JR-130D型绞肉机的技术参数型号JR-130D外形尺寸13157001100mm电机功率11KW额定电压380V生产能力20003000kg/h整机重量700kg4.2.2注射嫩化区在注射嫩化区，安放了1台盐水注射机。熟制牛肉风味的形成，一个重要的原因是采用当地的传统加工工艺，在加工过程中，不加任何辅料，采用当地的盐和水发生复杂生化反应呈现出独特风味。为了提高牛肉的风味，产品的色泽，改变原来的作坊加工工艺为机械化加工工艺和卫生操作，在这里选用了瑞典GAROS公司制造的GSl420-进口盐水注射机（详见表4），内设有盐水过滤系统，用于过滤注射盐水中可能有颗粒杂质，以保证注射均匀，这样盐水能均匀注射到牛肉中，使产品具有细嫩的感觉；其中每个针头都有单独阀来进行控制，单次注射率为0 %到70%，可实现无级调整；GSl420-进口盐水注射机设有大型观察窗，使得操作工人可以在生产中清晰的观察产品生产的情况；操控屏可左右移动，方便操作工人工作。盐水系统设计时，充分考虑到了现实生产中的卫生和技术的要求，采用的是强防酸不锈钢离心泵，这种设计使的高注射率变成现实；同时也真正的实现了生产中对卫生的高要求且便于清洗；同时在盐水注射时能充分切断肌肉纤维，达到嫩化肌肉的目的。表4 盐水注射机GSI420的技术指标 型号/参数GSI 420(双) 产能7吨/小时单次进料速度30或者60mm嫩化刀数432最大进料注射高度210mm最大进料嫩化高度150mm机器高度2240/2240mm机器宽度1050/1050mm机器长度2490/3100mm4.2.3滚揉区滚揉区的温度设置为04，选用了诸城市春秋食品机械有限公司生产的8台1400L型真空滚揉机（详见表5）,通过滚揉可使肉块的肌肉组织膨松软化,使肌肉中的可溶性蛋白质尽量提出。在大块肌肉表面形成一层乳化膜，盐水在牛肉中也会分布得更加均匀，增强了产品的持水力，提高产品的嫩度和弹力，并获得较高的出品率。表5 1400L型真空滚揉机参数滚筒容积装料量真空度滚筒转速总功率外形尺寸总重量1400L10500.040.0845.12400*1440*21009804.2.4蒸煮区蒸煮区选用了10台郑州玉祥机械设备有限公司生产的G600型可倾式带搅拌夹层锅（详见表6），将通过滚揉的牛肉块放入夹层锅进行蒸煮。由于采用滚揉工艺，使肌肉组织松弛，调整了可溶性蛋白质析出，稳定了牛肉的红色素等，同时，大幅度提高了产品的持水力,使得产品嫩化,煮烧时便于盐味渗透和扩散,提高了口味和减少煮烧时间,色泽也会更加红润和一致。完成了这道工序，只生产出牛肉的半成品。表6 G600型夹层锅技术参数型号受热面积（M2）液料及加入量(Kg)蒸气压力(MPa) 沸腾时间（min)公称容量(L)直径深(cm)G6002.30自来水2000.31520600/120804.2.5灌装区灌装区选用了4台郑州天亿包装设备有限公司生产的TYYG-S100型灌装机（详见表7），设计合理，机型小巧，操作方便，气动部分均采用德国FESTO、日本SMC和台湾AirTac的气动元件。 灌装量和灌装速度均可任意调节，灌装精度高。表7 TYYG-S100型灌装机技术参数型 号TYYG-S100气 压0.40.6MPa灌装速度2080瓶/分 灌装精度1 尺 寸 1250350750 mm温 度90以下4.2.6熏蒸区 熏蒸区选用了2台诸城市美邦机械有限公司xz500型熏蒸炉（详见表8），其独特的风循环系统有效保证产品在烘烤、蒸煮、干燥、烟熏等过程中的温度、湿度的一致性，从而保证了产品的着色均匀，色泽美观。 配备高效的在线清洗系统，设计独特，密封严密，操作方便。生熟区区域隔离，符合HACCP要求。表8 xz500型熏蒸炉的技术参数生产能力(kg)500高压蒸汽压(mpa)0.30.6炉内温度()110发烟点火时(min)15标准料车(mm）10009601860外形尺寸(mm) 2270151036004.2.7半成品冷却区半成品冷却区的温度设置为04，煮制过的半成品出锅以后，将其放在搁架上，在这里进行冷却，使肉温冷却到30左右，然后送到真空包装区进行铝箔包装。4.2.8真空包装区真空包装区的温度设置为15，选用6台郑州玉祥机械设备有限公司生产的ZQ400-2SD型双室真空包装机（详见表9），对半成品牛肉进行切割，称重，抽真空，铝箔包装，然后送到高温杀菌间。由于我国对铝箔真空保鲜包装的研制成功，从根本上解决了原散装牛肉不能长期保存的问题。表9 ZQ400-2SD型双室真空包装机技术参数型号ZQ400-2SD供给电源110V,220V/380V 5060Hz耗电功率0.75KW真空室尺寸500450150mm热封条尺寸41012mm排气量20m3/h真空气压1.0Kpa机器尺寸990695920mm机器重量154Kg包装能力025s/次4.2.9高温杀菌区高温杀菌区选用了诸城市良工机械有限公司生产的4台LG-900电汽两用式高温高压灭菌机（详见表10）对牛肉进行高温高压杀菌处理，最终完成了熟制牛肉产品。杀菌温度一般要达到120以上，时间要看品种的具体要求。成品通往成品包装区，设计了一个皮带传送带，既能减轻运输劳动强度，又使一般人员不能进入高温杀菌区，保证产品的卫生。表10 LG-900电汽两用式高温高压灭菌机技术参数项目/型号LG-900直筒长度1500有效容积1.3产量300350功率39外形尺寸250013001500材质SUS304/Q235B设计温度145设计压力0.35Mpa试验压力0.44Mpa4.2.10包装、检斤、贴标区成品包装间设置温度为15，选用苏州望亭苏美特包装机械厂生产的2台打包机及6台DZ-400/2S型封口机（详见表11）对产品进行装袋、封口、打包入库。表11 DZ-400/2S型封口机技术参数型号 DZ-400/2S真空室极限真空度1Kpa(千帕）真空室体积45050060热封条长度宽度 40012 热封条数4真空泵排气量20M3/h电源380V50HZ60HZ功率1.5W外形尺寸11006501030重量180Kg包装能力025s/time4.2.11产品仓库、集中发货区牛肉成品仓库面积大，里边有很多搁架。由于成品独特风味要求，成品必须在常温下放置7d以后,看产品的外包装,若无鼓起变质的现象才能出厂。熟制牛肉在常温下可以存放六个月。5辅助车间的设计5.1生产车间进口缓冲区5.1.1更衣室为适应卫生要求，更衣室宜分散，附设在各生产车间或部门内靠近人员进出入口处。更衣室应设个人使用的三层衣柜，衣柜尺寸5004001800，以存放衣物、鞋帽等。5.1.2卫生间 卫生间设置在距生产车间50m，其出入口不能正对着生产车间门，应避开通道，其排污管道与生产车间排水管道分设。该卫生间应便于清扫、保洁，还应设置防蚊防蝇设施。5.1.3洗手消毒间 洗手设施应设置在车间进口处，设有足够数量的洗手、清洁消毒、烘干手的设备，且洗手水龙头为非手动开关。5.1.4风淋室生产车间的入口处必须设置风淋室，只有通过风淋室才可以进入生产车间。5.2车间运输根据本设计中的物料特性，车间内的物料大部分呈水平流动，其运输方式可选择水平运输，用的是带式输送机，保证输送距离，且避免物料的平面交叉。生产车间中重要区域还设有小车消毒间和小车存放间用于少量产品运输。由于生产车间采用二层楼房的形式，就必须要有物料的垂直运输，除了要有局限性强的电梯外，还需要用斗式提升机。只有输送设备选择得当，才能有助于生产过程更加完美。电梯设置为两个，加上楼梯间总面积约为300m2，5.3包装材料库 包装材料需要单独设置房间，可防止包装材料与其他产品混合，且要与真空包装室相连，呈直线布置，这样既可以使运输线路布置合理，又可以方便包装材料得到及时使用。5.4化验室 化验室应有足够的空间，以安置试验台、仪器设备等，化验室大小应根据生产品种、规模等设置，但必须有下列功能区域:微生物检验室（检验菌落总数、大肠菌群、霉菌）、理化检验室（水分、蛋白质、淀粉、酸价、过氧化值、重金属及水质等理化检验）。5.5机电车间机修车间是重要的生产辅助车间，它担负着全厂设备的维修、保养，有关模具的制造，部分设备零件的加工制造及简单非标准设备的制造、通用设备易损件的加工任务等。机修车间一般由钳工、机工、锻工、板焊、热处理、管工、木工等工段或工组构成。机修车间在厂区的位置应与生产车间保持适当的距离，使它们既不互相影响而又互相联系方便。电维修担负着全厂生产与生活用电设备和电路的维护、检修、保养等工作，应设在用电设备较集中的生产区内，以便对电路设备和电路及时维修。车间的配电室要接近负荷中心。6建筑设计 生产厂房长200m，宽90m。原料从厂房的右边进，成品从左边出，中间设人流入口，保证车间人流和物流顺畅，不交叉，满足生产与管理的要求。 为控制食品内包装初始菌，应将各车间隔断，并采取不同的通风方案。 车间为轻钢结构，墙体及天花板贴光洁、耐腐蚀、耐温、防水、防霉板。顶板要有适当坡度，以减少凝水滴落。 各车间内地面做成5%的坡度以利排水，车间内四周设有排水沟，排水沟用不锈钢制成半圆形，并成坡度排到车间外，在车间出口处要装地漏筛网以防鼠、虫、蚊等进入。 门窗、天窗要严密不变形，防护门位置适当，并便于卫生清理。窗台要设于地面1m以上，内侧要下斜45。 生产车间、仓库应有良好通风，通风管道风口要距地面2m以上，远离污染源，开口处应设防护罩。7生活设施的设计7.1门卫室 监督登记人员及车辆。本设计有两个门卫室，其中一个占地面积为70m2，正门面积20m2，另一个占地面积为40m2，偏门10m2。7.2办公楼 办公楼应分布在靠近人流出入口处，其面积与管理人员数及机构的设置情况有关，行政及技术管理机构可按厂规模,根据需要设置.F = GK1 A/ K2 +B式中 F-办公楼建筑面积,m；G-全厂职工总人数,人；K1-全厂办公人数比,一般取为8%12% K2-建筑系数，6569%； A-每个办公人员使用面积，57m/人； B-辅助用房面积,根据需要决定所以，G=200，K1取10%，A取6m/人，K2取65%。 故F20012%7/65%=258 考虑到办公楼楼梯、厕所、楼道、设置会议室等设施及以后扩展，B可取500，所以F758，设计办公楼为2层，面积为800。7.3食堂 食堂在厂区的位置，应该靠近工人出口处或人流集中处。它的服务距离不超过600 m为宜。本设计食堂面积为5007.4职工宿舍本设计职工宿舍为2层楼房，占地2000。7.5浴室 本设计浴室面积为260。7.6锅炉房从工厂卫生的角度考虑，锅炉房应建在对生产车间影响最小的位置，即厂区西北角， 其满足以下要求： 在长春地区全年主导风向的下风向。靠近用汽负荷中心。 有足够的煤和灰渣堆场。 本设计锅炉房面积为3007.7绿化带为了有效地调节空气，降低粉尘和噪声，改善生产和生活环境，根据生产车间和生活设施的布局，有计划地安排绿化带种植花草。8设计总结随着人们的生活水平逐年提高，对肉制品的消费水平也大大提高，尤其是对健康有重要作用的牛肉更成为消费主流。 本设计结合我国的生产实际，本着适应市场需求和消费者的要求制定合理可行的生产工艺流程，综合考虑经济成本与先进技术、设备的性价比，力求使设计既能节约成本又能采用先进技术。9参考资料1薛恒芳.平遥牛肉加工车间的工艺设计J.肉类工业，1997年，第09期 2陈玉宝，钱宁.现代工厂的设计、规划与实施J.中国机械工程，1997年，第08期3夏强，任迪峰，韩俊娟.三千吨冷却肉加工车间设计J.肉类研究，2005年，第12期4无锡轻工大学，中国轻工业上海设计院.食品工厂设计基础M.北京：中国轻工业出版社，1999.1001105刘勤生.我国蔬菜加工与流通的现状及发展趋势J.粮油加工与食品机械，2000年，第03期6王云阳，岳田利，杨康，张丽.年产万吨净菜工厂设计初探J.中国农学通报，2006年，第03期7谢定，钟海雁，李忠海.班产3万份保鲜方便米粉车间设计初探J.食品与机械，2006年，第03期8温红瑞，赵征.关于冰淇淋工厂工艺设计的研究J.内蒙古科技与经济，2007年，第1X期9无锡轻工业学院，天津轻工业学院.食品工厂机械与设备M.北京：中国轻工业出版社，1993 10蒋迪清，唐伟强.食品通用机械与设备M.广州：华南理工大学出版社，199611王如福.食品工厂设计M.北京：中国轻工业出版社，200112张裕中.食品加工技术设备M.北京：中国轻工业出版社，2000 13南庆贤.肉类工业手册M.北京：中国轻工业出版社，200414何东平.食品工厂设计M.北京：中国轻工业出版社，200915刘晓杰.食品加工机械与设备M.北京：高等教育出版社，200916郭启全，路清献.Auto CAD基础教程M.学苑出版社，1994