碳酸饮料工厂设计

碳酸饮料工厂设计碳酸饮料工厂设计 1、 产品方 案 22、生产工艺流程设计 33、 工 艺 计算84、工艺设备一览表 155、 概算 166、 附件18本设计本着经济上合理，技术上先进”的原则，结合市场需求，尊重客观事实。1产品方案1.1生产规模及建设时间碳酸饮料厂年产量为1.0 M04t厂建设采取统一的规划布局，规范化建设，科学化管理，规模化生产，一体化经营，完全采用现代化企业 管理模式将逐渐形成规模。厂区总占地面积 15000,建筑面积5000m2。1.2 主要原料的规格本工艺采用符合我国标准 GB5749-2006的优质饮用水。1.3 生产品种及数量 生产品种为。年产量1.0 X04to采用500mL瓶装生产。设计淡季日产量为 20t,旺季日产量为60to1.4 产品质量及标准 GB191包装储运图示标志 GB4544塑料瓶 GB4789.14789.28食品卫生检验方法 微生物学部分 GB6543瓦楞纸箱 GB10344碳酸饮料标签标准GB4987-91碳酸饮料质量标准 质量特征：(1)产品色泽与品名相符，果汁，果味汽水具有新鲜水 果近似的色泽或习惯承认的颜色，可乐型汽水应有焦糖色 泽，同一产品色泽一致，无变色现象。(2)香气与滋味 具有本品应有的香气，柔和协调，酸 甜适口，有清凉感，不得有异味。(3)外观形态 澄清透明，无沉淀。2生产工艺流程设计2.1工艺流程图 2.2工艺要点2.2.1原糖浆的制备 碳酸饮料的生产中，简单糖浆的配制与 净化是保证碳酸饮料成品质量的关键之一，生产可乐糖浆必须选择优质白糖，国产一级白糖或进口白糖，要求白糖质 量无色，无味，无臭，结晶均匀，无杂质。糖浆的作用有：2提供稠度而有助于传递香味2提供能量和营养价值 2饮料厂来说，从卫生和浓度控制的观点由发，糖浆的制备是重 要的。2将糖溶解于水后的溶液，一般称为原糖浆。必须是优质砂糖，溶解于一定量的水中，制成预计浓度的 糖液，再经过滤、澄清后备用。2砂糖-称量-糖的溶解-糖浆过滤-杀菌-冷却2溶 糖方式：间歇式和连续式。(1)间歇式：?间歇式又分为冷溶和热溶 ？冷溶：配制短期内饮用的饮料糖浆。采用装搅拌器的容器，把糖和水正确配准，在室温下进行 搅拌，待完全溶化，过滤去杂即成。一般45 65% (要存放1天必须是65%)。冷溶法生产须有严格的卫生控制措施，但可以节省燃料。?热溶：要求延长贮藏期的碳酸饮料。热溶能杀灭糖内细菌；分离由凝固糖中的杂质； 溶解迅速, 短期内可生产大量糖液。? 一般采取不锈钢的双层溶糖锅，并备有搅拌器，锅底部有放料管道。?蒸汽加热溶解 ？热水溶解：国内厂家多采取热水溶解的方法，即边搅拌边把糖逐步加入到热水中溶解，然后加热杀菌、过滤、冷却 。(2)连续式：?连续式：指糖和水从供给到溶解、杀菌、浓度控制和糖液冷却均连续 进行。?糖、水计量-混合-热溶解-脱气、过滤-糖度调整-杀菌、冷却-糖液？生产效率高，全封闭，全自动操作, 糖液质量好，浓度差异小，但设备投资大。国外自动控制程度较高，多用此法。溶糖注意：2温度对溶解度的影响：如100c溶解83%糖，0c时，约溶解 64%的糖，有19%糖 不溶解而析由。2糖浆浓度测定：糖度计、比重计、波美表法 2糖浆过滤：对于高质量优质砂糖制备的糖浆，采取不锈钢丝网、帆布、 棉饼、板框等方式。2净化：针对质量较差的砂糖，会导致饮料产生凝结物、沉淀物，甚 至异味；装瓶时由现大量泡沫等；或者对一些特殊的饮料如 白柠檬汽水，对糖浆色度要求很高，一般要求净化处理： 加入0.51 %活性炭到热糖浆中，一边添加一边搅拌，活性 炭与糖液接触 15min,温度保持 80 C,通过过滤器前加入 0.1%硅藻土，避免活性炭堵塞过滤器面层。2.2.2糖浆调配调合糖浆（果味糖浆或加香糖浆）指根据 产品技术要求，配合好各种原辅料，可直接灌装的糖浆。糖浆调配时的投料顺序依据：（1）调配量最大的先调入，如糖液；（2）配料间容易发生化学反应的间开调入，如酸和防腐剂；（3）粘度大，易起泡的原料较迟调入、如乳化剂、稳定别；（4）挥发性的原料最后调入，如香精、香料。 投料顺序与前处理：?原糖浆：测定其浓度及需要的容积 ？防腐剂：称量后温水溶解 ？甜味剂：温水溶解后加入 ？酸味剂：50% ?果汁（乳化、稳定剂）？色素？香精？加水到规定容积2.2.3碳酸化 二氧化碳在液体中的溶解量依下列 因素而定：（1）气液体系的绝对压力和液体的温度。（2）二氧化碳气的纯度和液体中存在的溶质的性质。（3）气体和液体的接触面积和接触时间。提高CO2的利用率方法：？选用性能优良的灌装设备，在不影响操作和检修的前提下，尽量缩短灌装与封口之间的距离；？经常对设备进行检修，提高设备完好率，减少灌装封口时的破损率（包括成 品的）；？尽可能提高单位时间内的灌装、封口速度、减少 灌装后在空气中的暴露时间，减少CO2的逸散；？使用密封性能良好的瓶盖，减少漏气现象 2.2.4碳酸饮料的灌装 一 次灌装：早期的操作是将糖浆和处理水按一定比例加到二级配料罐 中搅拌均匀，再经冷却、碳酸化后灌装。需要大容积的二级配料罐，且卫生难以保证。目前，对于大型的连续化生产线多采取定量混合方式： 把处理水和调合糖浆以一定比例作连续的混合，压入碳酸气 后灌装。常在混合机内配冷却器。多采用同步电动混合机。优点是糖浆和水的比例准确，灌装容量容易控制；当灌 装容量发生变化时，不需要改变比例，产品质量一致；灌装 时糖浆和水的温度一致，气泡少，CO2气的含量容易控制和稳定；产品质量稳定，含气量足，生产速度快。缺点是设备复杂，混合机与糖浆接触，洗涤和消毒不方便，不适合带果肉碳酸饮料 。灌装的质量要求：?达到预期的碳酸化水平？保证糖浆和水的准确比例保证合理的和一致的灌装高度？容器顶隙应保持最低的空气量？密封严密有效 ？保持产品的稳定性（过度碳酸化、 存在杂质、存在空气、灌装温度过高或温差较大等导致不稳 定）2.2.5碳酸饮料常见质量问题（一）、碳酸饮料的质量要求 a、感观指标：（1 ）均匀度：没有分层现象。(2)瓶盖：不漏气，不带锈。(3)商标：端正，与内容一致。(4)透明度：呈现产品所应有的颜色，澄清透明，无杂 质。(5) 口味:无异味，具有成品应有的芳香味或酒精香味。(6)泡沫:倒入杯内，泡沫高2cm以上，持续时间2min 以上。b、理化指标：(1 )二氧化碳：为容积的2.54倍。(2)糖精：不得检由。(3)酒精量：0.5%以下。(4 )重金属：铜(以Cu计)w 10mg/kg铅(以Pb计) 1mg/kg 础(以As计) 0.5mg/kg c微生物指标：(1 )菌落总数： 100/ml。(2 )大肠杆菌： 0.02%=2 磷 酸 20000 0.13%=26 香 精20000 0.15%=30 焦 糖色素20000 0,002%=0.4 一些相关的数据（班产量需料量）需用糖浆20000L浓度42.5 Bx每瓶注量 0.25L糖浆用糖用水 量的计算 欲制白利度为56 BXo的糖浆10001,按照白利度 是指重量百分率的概念。白利度为56时，其相对密度（在 20时）为1.265,就是 说此糖液10001的重量为1265kg，止匕1265kg糖液中56%为糖 （708.4kg），水为 44%（556.6kg）。每千克糖的需水量应按下公式计算：56: 44=1 :X X=0.7857kg即每1千克糖需水为0.7857千克才可配成白 利度为56 BXo的糖液。如需要其他白利度浓度的糖液及所需该白利度糖液体积 数，均可按以上公式推算得由。每瓶加水 1L 总用水 80000 ML=80000kg/班 对于 42.5 Bx 糖液的相对浓度为1.42糖浆总重为 20000L X1.42=28400kg 需水 28400 当7.5%=16330kg 每班总 用水量 80000+16330=96330kg CO2理论需要量的计算 ？ 根据气体常数 1mol气体在 0.1MPa、0c时为22.41L,因止匕1mol CO2 在 T C 时的体积：u Vmol = (273+T)/273 22.41(L)则：G 理=V 汽XN/Vmol X44.01 ? 式中：G理为CO2理论需要量；V汽为汽水容量（L）（忽略了汽水中其它成分对 CO2溶解度的影响以及瓶颈空隙部分的影 响）；N为气体吸收率即汽水含CO2的体积倍数；44.01为CO2的摩尔质量（g）; Vmol为TC下1mol CO2的容积 ？ CO2的利用率？二氧化碳的实际消耗量在碳酸饮料生产中 比理论需要量大，因为生产过程中二氧化碳的损耗很大。?装瓶过程中损耗为 4060%,即实际上二氧化碳的用 量为瓶内含气量的 2.22.5倍；采用二次灌装时，用量为 2.53倍。物料衡算表：物料名称 年耗kg砂糖20000磷酸39苯甲酸钠3香精 45焦糖色素0.6辅助材料 皇冠盖：皇冠盖=瓶数+破损率 其中破损率也为1%皇冠盖数为80000+80000 M%=80800个 商标纸每瓶一张共 80000张 包 装箱 纸箱个数二瓶数/ （个/箱）=80000/20=4000箱3.2热力 衡算3.2.1耗汽量计算 糖浆制备过程蒸汽耗量生产用最大蒸汽压力2.0kg/cm2 （绝对压力）自来水平均温度18 C溶糖用水平均温度 50 C清洗用水平均温度 80 C溶糖用水 耗热量 Q1 Q=GC（t211）式中 G=2000kg C=0.98kcal/kg C t1=18 C t2=50 C Q=7 2000 M R50 18)=2 304 000kj 洗 瓶机用汽量 D1=jN式中j 经验数据，1532kg/1 000瓶 h N瓶数以千瓶为单 位，按照定型 生产能力 N=3.00 D1=32X3.00=96 kg/h 巴氏灭菌机用汽量 式中j 一经验 数据，160 kg/瓶 h D2=160X3.00=450 kg/h 3.2.2 耗冷量计算 板 式冷却机耗冷量 在一个小时内，200kg糖浆从100 c冷却至 18C Q=GC (T2T1) =16072kJ 3.3供水衡算 溶糖用水 100kg糖浆与添加剂混合原料大约需用水量 500kg溶糖用水 量=1 800 400/100=7 200kg 时间设为 0.5h,故：每小时最大用水量=7 200/0.5=14 400kg/h 调配筒洗刷用 水一般溶糖机及设备洗刷用水每溶糖一个生产周期，用水约4t,用水时间为1h故 洗刷最大用水量=4/1=4t/h 贮糖 筒洗涤用水 每天冲刷贮糖筒一个，用水为 2t,管路及地面 冲刷用水1t,冲刷时间为1h,最大用水量为=2 + 1=3t/h 刷 瓶机用水 每天使用4桶，冲洗一次，共用水 4t,冲刷时间 为40min ,则最大用水量=4X60/40=6t/h 过滤机用水 过滤 机3台，每台冲刷一次，用水3t,使用时间为1.5h,则，最大用水量=3X3/1.5=6t/h 洗瓶机用水 洗瓶机最大生产能 力为3 000瓶/h,冲洗每个瓶约需水1.5L,则 用水量=3000M.5=4 500L/h每班生产 7h计，总耗水量 =4 500X7=31 500L 装瓶机用水 每冲洗一次，用水2.5t,每班冲洗一次， 每次0.5h,最大用水量=2.5/0.5=5t/h 杀菌机用水 杀菌机 每个瓶耗水量 1L算 用水量=3 000X1=3 000L/h 3 000X7=21000L/班其他用水包括冲洗地板、管道冲刷、洗滤布等， 每班需用水 10t,设用水时间为 2小时，则每小时用水量 =10/2=5t/h 3.4主要设备选择设备选择原则：满足工艺要求，保证产品质量和产量。技术上先进，经济上合理，能充分利用原料，能耗小，效率高，体积小，维修方便，劳动强度低，并能一机多用。符合食品卫生要求，易清洗，装拆与食品接触的材料不 易疾蚀，不致造成对食品的污染。设备结构合理，可适应各种特定的工作环境，如温度压 力酸度等。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。选择设备应注意事项：据多个品种，单位小时产量确定必要设备若不同时生产若干品种，按生产量最大来确定台数。了解实际生产能力，并考虑备用机器台数以保证生产顺利进行。几种主要设备可查有关目录或专用设备表。对非标准专业设备要自己设计。在选择各种设备之前，应该先根据市场的实际情况预测 工厂的销售量，从而确定生产能力，并根据生产能力计算主 要设备的性能参数。在生产线上，灌装机是最主要的核心设备，其速度最慢，其他设备要根据灌桨机的类型来选型，速度要大于灌装机的速度。因此，选择适当的灌装机是设备选型的关键。本设计是年产1万吨碳酸饮料的工厂设计，根据该产量， 来进行设备选型。(1)灌装机的选型 每年12个月，其中2个月为饮料的淡 季可进行设备大修保养工作，一年生产300天，每天生产14h小时，设备工作10小时。塑料瓶(1.25L)装碳酸饮料生产线上灌装机的生产能力 及设备选型20000t /3000h =6.7t/h即为6700L/h瓶子容积为 1.25L,则 6700L/1.25L=5360 瓶/h 或 90 瓶/min 所以应选灌 装能力大于等于 5360瓶/h的设备。灌装机：型号：HW40-40-10生产能力：10000瓶/h尺寸：7000 36000mm灌装拧盖机：型号：YGK5010 能力：6000 瓶/h (1.25L) 尺寸：3290 2870 3410mm (2)水处理设备的选型 水处理能力为 10t/h,根据实际经验还有各种损耗，如次品的用水量、清洗 各种机器，设备的用水，化糖用水等。若估计理论用水量：实际用水量为1 :2.3,则实际用水量为 10X2.3=23t/h 。所以应选水处理能力大于等于23t/h的设备。超滤机：由水量：0.5-30t/h活性炭过滤器：型号：小2000能力：31.4t/h 高度：6430mm (3)糖处理设备的选型按糖浆：水为1:5计算所需糖浆量为10t/h 6=1.67t/h,当糖浆温度为20 C,60 Bx时，查表知其密度为 1. 28544kg/L,糖浆的相对密度 大约为 77.188kg砂糖/100kg糖浆，因此砂糖处理量为 1.67t/h 0M7188=1.28t/h.所以选取的糖处理设备为大于等于 1.28t/h的设备。溶糖机：型号：RPJ-G2000 尺寸：1980 M 590 2980mm 混合机：型号：YPH10能力：10t/h尺寸：3000 2000 3000mm YPH10混合机结构特点 本机适用于外 冷式的含气饮料的混合，主要由脱气罐、混合系统和碳化系 统、CIP清洗系统组成。主要参数生产能力7t/h混合精度三2%工作温度2 含量 4.0GV 耗电量 10.1kw 外形尺寸 3000 * 2000 * 3000mm重量3000kg (4)二氧化碳处理设备的选型 饮料生 产能力为10t/h,换算为二氧化碳的量为 10t/h X.98g/L 3.5 容积倍数=69.3kg/h,其中1. 98为二氧化碳的相对密度，3.5 为二氧化碳的容积倍数。又因为二氧化的收获率为50% ,因此实际二氧化碳量为138.6kg/h,所以应选择处理能力为大于等于138.6kg/h的二氧化碳处理设备。二氧化碳净化器： 型号：EQJ-300处理能力:300kg/h 尺寸：3400 2000 2513mm （5）洗瓶设备 刷瓶主机： 型号：QSP-8000 能力： 2000-8000 瓶/h 尺寸：4200 M400 M 300mm 4、主要设备材料明细表 设备名称 规格 型号生产能力数量金额尺寸灌装机HW40-40-10 10000 瓶/h 1 10 万 77000 36000mm 灌装拧盖机 YGK5010 6000 瓶/h 2 20 万 3290 2870 3410mm 活性炭过滤器：小 2000 31.4/h 3 3 万 6430mm 溶糖机 RPJ-G2000 1.28t/h 4 6 万 1980X1590 2980mm 混合机：YPH10 10t/h 3 15 万 3000 X2000 M000mm 二氧化碳净化器 EQJ-300 300kg/h 2 4 万 3400 2000 X2513mm 刷瓶机 QSP-8000 2000-8000 瓶/h 2 4 万 4200 X1400 M 300mm 5、概 算5.1工程费用5.1.1主要生产项目和辅助生产项目生产车间、仓库、5.1.2公用设施工程项目宿舍楼、办公楼、餐厅5.1.3生活福利、文化及服务性工程项目体育场5.2其它工程和项目费用（1） 土地征用费：略 （2）建筑场地整理费，青苗赔偿费：10万元 （3）建设单位管理费：10万元（4）联合试车费：10万元（5）生产职工培训费：10万元（6）办公及生活用具购置费：10万元（7）工器具及生产家具购置费：10万元（8）施工单位转移费：10万元（9）大型临时设施费：10万元（10）冬雨季施工增加费：10万元 （11）远征工程费：10万元 （12）工程设计费：10万元5.3饮料企业的规模设计 饮料企业规划设计的核心 是确定年销售量和年目标利润，然后求得资本金年利润率 ，以此确定该项目的可行性。通过市场调研和预测，应该计算由该市场的饮料年销量和 本企业饮品在该市场的占有率。然后计算由本企业饮品的年销售量、零售价、由厂价和年 目标利润。公式如下：本厂饮品年销量=该市场饮品年销量 洋厂市场 占有率 本厂年目标利润=本厂饮品年销量 X（由厂单价-单位 变动成本）-固定成本。5.4饮料机械能力的配置根据饮料企业的年销售总量，便可以确定配置何种生产能力的饮料生产线。可使用如下公式计算由生产线每小时的生产能力：生产线能力（T/h尸年销售总量（吨）/时（日）粒产日数（年）X0.75 注:0.75为机械效率值 根据以上饮料机械设备的配置和车 间、厂房、厂区的规划设计等，应该计算由固定资金的投入量。使用以下公式可计算由固定资金年利润率：定固定资金年利润率=年目标利润额/固定资金额X100%流动资金及其他 投入资金也可初步计算由来，这样就可知道投入的资本金总额，结合测算生的本厂年目标利润，即可计算由资本金年利润率。公式如下：资本金年利润率 =年目标利润额/资本金总额 X100%投资者可根据资本金利润率和其他经济指标，进行综合分析、评价，以决策是否创建该饮料厂。5.3水电汽衡算1.水：车间用水除了饮料需用水外，还有次品的用水，清洗各种机 器设备的用水，化糖用水等估计理论用水量，实际用水量为 230t/班。2.电：用于设备的电量估计约为50kw/h用于车间照明和其他设施为 50kw/h 共需 100kw/h 100kw/h*7h=700kw 3 .汽：本车间用汽有两个方面：(1)化糖:每小时 500L (2)洗瓶:300L/h (3)共需:800L/h 则800*7=5600L 6、附件6.1年产10000t碳酸饮料生产线 6.2年产10000t碳酸饮料生产车间平面布置图6.3年产10000t碳酸饮料厂区总平面图参考文献1无锡轻工业学院，食品工厂设计基础M,1987年由版，北京：中国轻工业由 版社。2曾庆孝，GMP与现代食品工厂设计M,2005年由版,北京:化学工业生版社。3赵晋府，食品工艺学M,2005年由版，北京 冲国轻 工业由版社。4赵晋府，食品技术原理M,2002年由版，北京：中国 轻工业生版社。5食品卫生学编写组，食品卫生学M,2005年由版， 北京：中国轻工业由版社。6杨芙莲，食品工厂设计基础M,2005年由版，天津:机械 工业由版社。7张育种、藏其梅，食品加工技术装备M,2005年由版， 北京：中国轻工业由版社。8蒋迪清、唐伟强，食品通用机械与设备M,2003年由 版，广州：华南理工大学出版社。9蔡云升、刘建中，碳酸饮料生产中的碳酸混合机M,1993(3):1618 10杨春，卢健明，梁霞等，杏仁的营养价值与开发 利用，山西食品工业J, 1999 (2):23-25。11邵长富、赵晋府，软饮料工艺学M, 1991年轻工业生 版社；12张国宝，AutoCAD2002入门与提高M , 2002年由版，北京：人民邮电由版社。13李洪军 食品工厂设计，M,2005年由版，中国农业 由版社。17