食品工厂设计论文乳制品工厂设计

乳制品工厂设计（塔里木大学生命科学学院食品科学与工程11-2班）摘要 民以食为天，食以乳为先。乳中各种营养素齐全且配合合理，并含多种生物活性物质，是人体成长不可缺的高营养食物。目前随着人民生活水平的提高，随着大众对营养食品需求日益增长，市场竞争也日趋激烈。尤其是随着新技术的应用，成功地解决了乳制品的营养和保鲜问题，加之新包装材料及技术的应用和灵活多样的促销方式，使消费者愿意接受具有丰富营养，口感良好并且价格合理的乳制品品牌。乳制品市场的竞争也开始日趋激烈。关键词 食品 乳制品 工厂设计 1 概述1.1 产品品种 UHT灭菌乳1.2 生产规模 预计年产10000吨1.3 设计内容制定产品方案，厂址选择方案，设计工艺，物料衡算，设备选型，技术经济分析。1.4 项目建设背景本工厂拟建在新建石河子经济技术开发区，该区交通顺畅，通讯设施完备，周围无污染企业，原料供应充足，水、电供应稳定。1.5 市场需求预测本工厂产品主要面向国内北方地区市场并争取打入国际市场。根据国家统计局的统计显示：2006年1-12月全国累计乳制品产量为14595685.53吨，比上年同期增长27.97；2006年1-12月全国累计液体乳产量为12440379.69吨，比上年同期增长29.37。另据海关统计，2006年，我国乳品进出口全面增长，出口在贸易的比重逐步增加。全年乳制品进出口总额同比增长了20.7%，其中进口金额占进出口总金额的85.6%；乳品进出口总量比上年同期增长8.4%，其中进口量占进出口总量的82.3%。无论是金额还是数量，进口占贸易总量的比重都在逐步降低，出口比重在逐步上升。因此从数据上可以看出本工厂产品需求量在不断增长，市场前景广阔。2 厂址的选择及规划2.1 厂址选择原则 符合国家的方针政策。符合当地政府规划，节约用地。 生产条件方面标准。厂区的标高应高于当地历史最高水位，自然排水坡度最好在0.0040.008之间；所选厂址要有可靠的地质条件；厂区附近应有良好的卫生环境避免各种污染源；厂址面积要满足生产的要求，并有发展余地和留有适当空余场地。 投资和经济效果方面，要做到方便运输，保证供水供电等。2.2 厂址选择报告 计的UHT灭菌乳加工厂坐落于石河子沽经济开发区，开发区距市中心3公里，东西宽15公里，南北长20公里。属于暖温带季风型大陆气候，四季变化明显，年平均气温12C，无霜期234天，年平均降水量254.5毫米。工厂总占地面积为3000平方米。 周围有良好的自然环境和地质条件，无有害气体，有害水体等危及食品安全的不良因素。 济发展状况良好，离市区较近，避免长途运输。 所征地块费用合理，由于国家政策倾斜，使得生产的经济成本较为理想。2.3 厂区规划2.3.1工厂车间平面设计的原则及说明方便生产，符合生产车间程序，避免原料，半成品及成品的交叉污染。1) 符合工厂设计对风向和光照要求。2) 利用现有的条件，合理配电，配水，减少能源损耗，降低成本。3) 充分考虑全厂二期工程及消防便道。4) 厂房按生产工艺流程及所要求的洁净级别进行合理布局，并考虑厂房与邻近厂房进行的各项生产操作不相互防碍。5) 按生产工艺和卫生，质量要求。划分洁净级别，分为原料辅料区，生活区，生产区，尽量缩短距离，避免物料的往返运输。6) 洁净厂房的设计和安排符合GBJ73的要求。7) 厂房满足生产加工保健食品对空气净化的需要。采用10万级洁净厂房，安装具有过滤装置的响应的净化空调装置。8) 厂房，设备布局与工艺流程三者衔接合理，建筑结构完善，满足生产工艺和质量，卫生的要求。中间产品，待包装品的贮存间与生产要求相适应。9) 厂房温度及相对湿度与生产工艺要求相适应。10) 厂房之间，厂房与通道之间有缓冲设施，设置与洁净级别相应的人流和物流通道。11) 厂房安装的下水道，洗手及其它卫生清洁设施不对产品的生产带来污染。12) 备料室与生产工艺要求的洁净级别一致。13) 厂房的空气净化设施，设备定期维修，检修过程采用适应措施。不对产品的生产造成污染。14) 具有与喷雾相应的专用设备。15) 与原料，中间产品直接接触的生产用工具，设备符合产品质量和卫生要求的材质。16) 办公楼紧靠车间，方便管理。17) 厂区道路宽敞，两旁种有树和草坪。18) 充分考虑消防要求，各主要建筑物和易燃物附近设有消防设施。19) 设计排水沟位于经常排污，排水设备的下面，保证车间排水排污要求。20) 设备与设备，设备与墙之间留出适当空隙，保证操作方便，维修与清洗方便。21) 车间入口处设有更衣室，消毒间，缓冲间等，工人须更衣消毒后进入车间，保证车间卫生，且工人须穿特定工作服，鞋等。12.3.2 厂区总体布局生产车间：位于全厂中心地带。辅助车间；（包括原料库，成品库，机修车间）：分布于生产车间周围。动力设施：（锅炉房，变电室等）：接近负荷中心，锅炉房设在远离生产车间的方向。生活辅助设施；（办公楼，食堂等）：位于生产车间与动力设施之间，办公楼与生产车间连通。厂区交通绿化：道路宽敞，可将人流物流充分分隔，避免交叉污染；厂区周围有绿化带，防风阻沙，美化厂区。2.4 加工工艺流程原料乳验收和预处理脱气冷却储奶加热净化分离（脱脂乳、稀奶油）平衡槽均质UHT灭菌无菌灌装冷藏3 物料计算（以班产量为基准）表3 产品生产方案产品方案班产量（T）年产量（T）1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月工作日/月班次/年UHT灭菌乳21051000025475每班耗用原料量（kg/班）=单位产品耗用原料量（kg/t）班产量（t/班）UHT灭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计，每千克产品耗用包装袋=1/0.25=4（袋/kg）每班耗用包装材料量（袋/班）=单位产品耗用包装容器量（袋/t）班产量（t/班）（1+0.1%损耗）=400021.051.1=92620（袋/班）表4 原料需求产品名称原乳量（kg）提取稀奶油量40%（kg）标准乳量（kg）成品（kg）UHT灭菌牛乳100025.2974.8955根据设计的班产量21.05t，物料流量=21.05/8=2.631（t/h）确定管径D，根据公式Q=/4D2式中 D管道设计断面处的计算内径，mQ通过管道设计断面的水流量，m3/s管道设计断面处的奶流平均速度，1m/s圆周率，3.14奶的密度，1.032kg/L管径D=（4Q/）=(42.631/1.032/3600/1/3.14)=0.03m30mm根据设计流量，选用管径为30mm的物料管4 主要设备选型与能量估算4.1设备选型原则1) 满足工艺要求，保证产品的质量和产量2) 一般大型食品工厂应选用较先进的、机械化程度高的大型设备，中型厂则看具体条件，一些主要产品选用机械化、连续化程度高的设备，小型厂则选用较简单的设备3) 所选设备能充分利用原料、能耗少、功率高、体积小、维修方便、劳动强度低，并能一机多用4) 所选设备应符合食品卫生要求，易清洗装拆，与食品接触的材料要不易腐蚀，不致对食品造成污染5) 设备结构合理，材料性能可适应各种工作条件（如温度、湿度、压力、酸碱度等）6) 在温度、压力、真空、浓度、时间、速度、流量、液位、计数和程序等方面有合理的控制系统，并尽量采用自动控制方式4.2设备选型表5 设备选型方案设备型号规格效能（台数）价格(万元) 离心式奶泵BAW150(N302)5000kg/h（2台）1*2高压泵3WR1.5平方米/小时（2台）2*2真空脱气罐JBX-G-33000L/h（4台）3*4冷热缸AB-6600L（8台）1*8立式储奶罐LCH-8080T10*1普通均质机SDK-6500L（2台）10*2板式冷却器BP2-J-3-6(SY- P-5)3T/h（6台）10*6净乳机及脱脂分离机净乳能力0.2ppm脱脂效率0.03%（2台）10*2超高温板式灭菌器无菌均质机BR-UHT-30BLB-JL-NC-303T/h（2台）1T/h（2台）15*220*2包装机BLB-JL-30500Ml （1台）504.3 能量估算 表6 UHT灭菌乳平均每吨成品耗水、耗汽量表产品名称耗水量（T/T产品）耗电量（度/T）耗汽量（T/T产品）UHT灭菌乳8-1060-650.280.44.3.1设备用水量估算主要用水部分：杀菌后产品的冷却、包装容器的洗涤消毒、车间的清洁卫生和产品再生产过程中本身所需之水等。根据设计的班产量21.05吨，估计生产（冷却、预热、杀菌、清洗等）总用水量约为：1021.05=210.5吨/班。4.3.2设备用电量估算6521.05=1368.25度/班4.3.3 设备用汽量估算估算耗汽量为0.421.05=8.42T/班。5生产车间工艺布置5.1生产车间布置车间布置是工艺设计的重要部分，本设计本着既要考虑宽件工序安排，也要考虑配套工作安排，既要满足工艺要求，考虑工艺设计的问题，也涉及非工艺设计的可操作性、合理性和先进性，并要考虑到车间的通风、采光等问题，对车间进行合理布局。6 辅助部门规划本厂除生产车间以外的其他部门设施，为辅助设施。本设计的辅助设施可分为三类：生产性辅助设施：主要包括：原材料的接受和暂存；原料，半成品和成品的检验；产品、工艺条件的研究和新产品的试制；机械设备和电气仪器的维修；车间内外和厂内外的运输；原辅材料及包装材料的贮存；成品的包装和贮存等。动力性辅助设施：主要包括：给水排水、锅炉房或供热站、供电和仪表自控、采暖、空调及通风、制冷机、废水处理厂等。生活性辅助设施：主要包括：办公楼、食堂、更衣室、厕所、浴室、绿化园地等。 原料采集部门 农垦公司奶牛场作为本厂的收奶站，奶源比较集中。收奶半径宜在8Km左右，满足了工厂对运输距离的要求，新收的原料乳可在8h内送货到厂。收奶站配备制冷设备和牛奶冷却设备，使原乳冷却至5摄氏度左右。收奶站以每日收两次奶，日收奶量2530T。 研发部 设置研发部是为了长盛不衰地保持工厂生产的创新能力，从而获取较佳的经济效果。研发部能更紧密本厂的生产实际，为本厂开拓新的市场作出奴隶。 质检化验部 本厂设立的化验部门是对产品有关原材料进行卫生监督和质量检查，确保这些原材料和最终产品符合国家卫生和有关部门的质量标准和质量要求。 贮存部门 本厂的物料流量较高，仅原辅材料、包装材料和成品这三种物料，其总量就约等于成品净重的35倍，而这些物料在工厂的停留时间不会超过2星期。因此，工厂的仓库在全厂建筑面积中占有较大的比例。同时要求确保食品卫生，要求防蝇、防鼠、防尘、防潮，还要要求低温环境。 运输部门 由于运输设备的选型，与全厂总平面布局、建筑物的结构形式、工艺布置及劳工生产率均有密切的关系，因此本设计将工厂运输列入设计范围，并作为生产机械化、自动化的重要环节。厂外运输：通过公路，鲜奶原料药是用奶槽车，并要采用冷藏设备。厂内运输：指车间外厂区的各种运输。由于厂区内道路相对窄小、转弯多，要求运输设备轻巧、灵活、装卸方便，使用电瓶叉车、电瓶平板车以及各种平板手推车、升降式手推车等。车间运输：车间运输与生产流程往往融为一体，工艺性很强。车间内的物料流动大部分呈水平流动，使用带式输送机。输送带要符合食品卫生的要求，采用不锈钢带。 机修维护 制造非标准专业设备和维修保养所有设备。本设计只设厂一级维修，负责全厂的维修业务。 全厂生活设施 主要包括：办公室、更衣室、食堂、浴室、厕所、医务室等 公共系统 包括：给排水、供电及仪表、供汽、制冷、暖风等5项工程。 对公共系统的要求包括：满足生产需要、符合卫生要求、运行可靠、费用经济。7 经济效益分析总投资=设备投资+土地投资+流动资金主生产车间设备资金预计人民币256万元，车间、厂房、办公楼、公共系统等先期投资预计人民币3600万元，流动资金预计人民币1200万元。 总计5056万元人民币。生产成本计算： 表9 产品销售额产品年产量（T）产品单价（元/kg）销售额（万元）UHT灭菌乳1000044000表10 原料成本主要原料用量（T/年）单价（元/T）成本总计（万元）原料乳104711600167536产品成本核算：生产总成本=原料费+包装材料费+煤、水、电费+管理费原料费预计人民币167536万元，包装材料费预计人民币200万元，煤、水、电费预计人民币80万元，管理费预计人民币100万元。总计2057.36万元。工资核算：总工资=基本工资+奖金、津贴工厂全年工资总和为59.44万元，津贴、奖金总和预计为人民币27万元。总计86.44万元人民币。土地使用：土地使用年限为50年，设备使用年限为10年土地及设备等年折旧费用=土地投资/土地使用年限+设备投资/设备使用年限 =2700/50+1000/10=154万元利润估算1) 净利润=毛利润-税金=4000-2057.36-400017%=1262.642) 利润率=净利润/年投资总额=1262.64/(2057.36154)=57.10%3) 回收期=项目总投资/年利润额=5056/1262.64=4即4年可以收回成本。【参 考 文 献】1 驼承痒. 乳与乳制品工艺学M. 中国农业出版社. 19992 金世林. 乳品工业手册M. 中国轻工业出版社. 19873 郭成宇. 现代乳品工程技术M. 化学工业出版社. 20044 赵晋府. 食品工艺学M. 中国轻工业出版社. 20015 李宇. 乳品加工技术M. 中国轻工业出版社. 20046 张洪泉. 食品加工技术设备M中国食品出版社. 19877 天津海河乳业周报. 2005年7月，2-38 陈学谦. 天津海河乳业生产工艺流程手册 12-1510