年产10万吨液态奶生产厂的设计

黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）黑龙江东方学院学士学位毕业论文（设计）年产10万吨液态奶生产厂的设计学生姓名：李丹丹学号：054131219专业：食品科学与工程班级：2005-B指导教师：张明江学部：食品与环境工程答辩日期20080524年产10万吨液态奶生产厂的设计摘要本设计是年产10万吨液态奶的生产厂的设计。首先，根据国内外市场资源和动态，结合产品自身特点，提出建厂设计说明书；其次，确定产品方案并进行物料恒算，同时进行工艺设计，根据工艺要求和计算结果进行设备选型，选型要符合设备选型原则；再次，对厂区平面布置进行设计，对各生产工序进行劳动力计算，进行劳动定员；另外，对生产车间进行水、电、汽的估算。最后，本设计还做了必要的技术经济分析，通过AutoCAD表现食品工厂设计布局，绘制生产车间平面图、工艺流程图。关键词：鲜奶；杀菌方式；工厂设计Annualproductioncapacityof100,000tonsofliquidmilkproductionplantsaredesignedAbstractThedesignforadairyplantwithprocessing100,000tonsliquidmilkperyear.Firstofall,inaccordancewithdomesticandinternationalmarketresourcesanddynamics,combinedwiththecharacteristicsofproducts,theplantdesignspecification;Secondly,theidentificationofproductsandmaterialsprogramConstantoperator,processdesignatthesametime,accordingtoprocessrequirementsandthecalculationresultsofequipmentselection,selectionofequipmenttocomplywiththeprincipleofselection;Third,onthefactorylayoutdesign,productionprocessesofthelabor,thelaborquota;Inaddition,workshopsontheproductionofwater,electricityandgasestimates.Finally,thedesignalsodothenecessarytechnicalandeconomicanalysis,theperformanceoffoodthroughtheAutoCADlayoutofplantdesign,drawingproductionplans,processflowdiagram.Keywords：Freshmilk;sterilizationmethods;plantdesign目录i摘要iiAbstract1第1章前言11.1液态奶现状11.2设计依据和意义11.2.1设计依据21.2.2设计意义21.3设计指导思想3第2章工艺流程确定及论证32.1产品方案及产量的确定42.2工艺流程确定42.2.1巴氏杀菌乳生产工艺流程52.2.2超高温灭菌乳生产工艺流程52.2.3超巴氏灭菌乳生产工艺流程52.3主要工艺说明52.3.1原料乳验收62.3.2脱气72.3.3净乳72.3.4冷却72.3.5暂存72.3.6预杀菌72.3.7标准化82.3.8预热82.3.9均质82.3.10巴式杀菌92.3.11超高温灭菌92.3.12超巴氏灭菌92.3.13无菌灌装92.3.14CIP清洗11第3章厂区平面设计113.1厂址的选择113.1.1厂址概况113.1.2自然资源概况113.2总平面123.3车间布置的基本原则123.4车间平面布置13第4章物料恒算134.1工艺设备配置方案134.1.1设备配置衡算134.2标准化计算14第5章主要设备选型及原则145.1设备选型原则145.2设备选型16第6章公共系统与辅助部门166.1给排水系统166.1.1全厂用水总量（包括生产、生活、绿化、消防等）166.1.2供水系统166.1.3排水系统176.2供汽系统176.3供电系统176.3.1供电要求和相应措施176.3.2车间配电原则186.3.3车间配电设计186.4生产及辅助车间设施186.4.1原辅材料库186.4.2水处理间186.4.3主生产车间186.4.4成品库房186.4.5化验室186.4.6机修车间196.4.7收奶站196.4.8仓库196.4.9车间生活设施20第7章劳动组织207.1生产车间人员配制207.2辅助生产及管理人员配制22第8章环境影响分析及污水处理228.1环境影响分析及治理措施228.1.1环境影响分析228.1.2治理措施228.2污水处理23第9章投资估算与财务分析239.1建筑成本核算239.1.2设备及工器具购置费239.1.3它费用（土地费、人员培训费、勘察设计费等）249.2产品成本估算249.3非固定成本249.4生产总成本259.5利润、利润率、投资回收期计算及风险分析259.5.1利润259.5.2利润率259.5.3投资回收期259.5.4不确定分析26结论27参考文献28致谢第1章前言1.1液态奶现状从中国液态奶的现状来分析，液态奶在迅速发展的奶业中起了先导作用。长期以来，液态奶的发展速度缓慢，但近几年随着消费者的保健意识不断加强，对乳品的需求量逐年递增，而消费者的首选就是液态奶。目前液态奶的消费主要集中在大城市和发达地区，在受到居民收入水平和奶源紧缺限制的前提下，逐步向城镇发展，呈现一种梯度发展的趋势。由此看出我国奶业发展还有很大的消费潜力和相当大的发展空间。总的来看，我国奶业相对滞后。一方面是消费需求不断增长；另一方面是综合生产能力需不断加强。受历史和发展条件所限，我国的奶业至今生产规模偏小，基础工作较为薄弱，总体科技水平不高。随着经济社会的发展和人民生活水平的不断提高，老百姓对乳制品的需求必将不断增长。国家要在奶牛的育种、繁育、饲养、加工等科技进行更多的投入。近年来国务院把奶业作为重点产业加以发展，并在优势产业地区做出了部署。我们要抓住有利时机，站在奶业发展大局上，加强协调配置，充分整合相关资源，正确引导消费，市场管理，普及科学饮奶知识，阻止和克服不健康、不科学的误导与歪曲，把奶业引向产、加、销一体化的持续发展。从国际上看牛奶的引用已非常普及，不仅出现在早餐桌上，而求是很多休闲场合中的健康饮品，相信随着牛奶包装技术和质量的不断提高，液态奶的市场会更加完善，再加上便于携带和引用方便，可以让更多消费者能够“取之即得，得之即饮，实现饮奶快乐。乳品行业中液态奶的发展特别引人注目，并已成为市场较大和增长较快的品种。从我国奶源的区域分布上看，主要集中在东北、华北、西北；南方和沿海经济发达地区奶源很少。瞬间超高温灭菌技术(UHT)，不会受到牛奶保鲜期短的限制，拥有优质奶源的地区可以将牛奶运往南方牛奶消费大的市场。主要是由于超高温灭菌奶货架期长，包装多样化，保存和携带方便。近年来，中国奶业迅猛发展，在质量不断优化的基础上更加安全便利。1.2设计依据和意义1.2.1设计依据双城，是全国闻名的粮食生产大县。是全国食品工业百强县之一。在双城乳品企业只有两个，雀巢和娃哈哈，全市的鲜奶都只供应这两个企业，所以在双城这样产奶大县，而且只有两个乳品企业的地方建设乳品厂是可行的。项目建成后，准备组织扶持一大批的奶户专门的为我厂提供鲜奶，作为我厂稳定的奶源。1.2.2设计意义东北是我国重要的老工业基地，随着中国经济的进一步发展，人们生活水平的不断提高，提升乳品加工业水平，生产丰富、优质安全的乳制品对于振兴东北工业，具有极其重要的意义。消费者对乳制品的需求也日益增加，并呈现出高品位、质量的要求，这对企业提出了更高的要求。另外根据实际消费市场进行的全面调研、分析，总结市场的需求信息，针对普通消费者，也会有更营养，简便，经济的乳制品新品。同时，增加就业机会，并带动相关产业的发展。本项目建成后，将运用先进的管理手段，严格的卫生与质量控制标准，为人民生活提供优质安全的乳制品类产品，满足人民生活的需要[14]。1.3设计指导思想大力发展畜牧业，调整畜牧业结构，突出发展奶类生产，积极推进乳业产业化进程，提高牛乳在国民膳食中的比重，是我国十五期间农业发展的总体思路和指导方针[1]。近年来我国乳制品的生产、加工和消费得到了很快的发展，乳业的发展，尤其是乳产品加工业的发展已成为国家重点扶持的产业。随着近年来人们生活水平的不断提高,健康生活、优质生活、享受生活的意识催动下，国内消费者对健康饮品、食品的需求越来越强烈，消费欲望不断增长的大背景下，乳制品的市场前景是十分乐观的也是充满了无限商机的。第2章工艺流程确定及论证2.1产品方案及产量的确定根据目前液态奶市场动态和消费习惯看，鲜奶由始至终占有主导地位，本厂经过慎重讨论，最后确定主要以生产鲜奶为主，投资风险低，经过经济核算，投资回收期非常短，是一个非常有盈利价值的食品厂设计。主要根据鲜奶的杀菌方式不同，选择三条生产线，即巴氏杀菌乳和无菌乳及超巴氏杀菌乳。巴氏杀菌乳通常采用高温短时（HTST）的毒方式，可以杀死耐热的非孢子型的病原体，灌装条件下不要求完全无菌。巴氏消毒乳需冷藏在4～6℃条件下，保质期为5～8天，从而延长了货架期，成为促进产品销售的第一个方法，所以巴氏消毒乳适合售给当地居民，具有营养价值高、口感好等优点，被大多数消费者所青睐[8]。无菌乳是利用超高温（UHT）处理、完全无菌包装而获得的商业无菌产品，也称UHT乳[8]。UHT乳产品无需冷藏，在室温条件下贮存和销售时，要求产品中没有可生存的公共健康意义中的微生物，也必须没有可再生的微生物（包括孢子）。因此UHT乳是货架期稳定的产品，在常温下可以保存4～6个月。整个过程中不需要冷链系统，从而具有一定的优势，所以适合大部分人群，适合长途运输，也适合出口到外省，和其他县市。但习惯喝巴氏消毒乳的人并不愿意接受，因为它们有明显的蒸煮味，这是无菌乳的缺点。ESL乳并不是一个新的产品，实质上是延长货架期的巴氏消毒乳。但ESL乳消毒方式并没有特殊的规则，也可以是特殊的超巴氏消毒（138℃保持2秒）[8]。这点虽然和UHT乳的消毒方式一样，但ESL乳不要求在无菌环境条件下包装，所以产品并不处于完全无菌状态。因此ESL乳产品在贮存、运输和销售整个过程中需要一个低温环境。UHT乳常温储存时间越长，产品味道和质地的缺陷就越重。ESL乳克服了上述缺陷，提供了销售效益，口感和营养价值方面的优势。但ESL乳并不能取代UHT乳，因为完善的冷链系统并不是任何地方都能够提供的。所以它可以称之为有条件地方的首选。年产量10万吨的液态奶生产厂做这三种产品，虽然产品单一，但产量很大，生产速度快，投资成本低。想要有可喜的效益回收，最重要的就是必须要同时满足不同的地区，不同的人群，达到销售面广，运输范围大，市场广等优点。食品厂全年的设计生产按300天计算，每月按25天计算，每天的生产班次为3班计，、年产量10万吨，日产量334吨、月产量8350吨。每天三班生产，有效生产时间20小时，16.7吨/小时。生产规模、产品设计情况见表2-1表2-1产品设计情况 名称 年产量(吨) 月产量（吨） 日产量（吨） 巴氏杀菌乳无菌乳超巴氏杀菌乳 4万吨3万吨3万吨 334025052505 133.6100.2100.22.2工艺流程确定2.2.1巴氏杀菌乳生产工艺流程2.2.2超高温灭菌乳生产工艺流程SHAPE\*MERGEFORMAT2.2.3超巴氏灭菌乳生产工艺流程2.3主要工艺说明2.3.1原料乳验收选择合适的供应商，确定原料来源，分别按照原材料的检验标准进行检验，检验合格后方可使用。工厂化验员严格按照要求亲自从奶车上采样，准确进行检测。感官检测要求不得有肉眼可见杂质，原料奶进厂温度不得高于10℃，滴定酸度14～18℃T.75％(体积分数)酒精试验阴性，滋气味正常，细菌指标合格（菌落总数≤5.0×105cfu／ml），亚硝酸盐、铵盐、尿素、盐、碱、糖、淀粉、双氧水、抗生素等有害物质不得检出。原料乳成分要求，主要理化指标，微生物要求及检测[13]。原料乳成分的要求见表2-1表2-1原料乳成分的要求 名称 指标 蛋白质 3.0% 脂肪 3.2% 干物质 11%原料乳主要的理化指标和检测方法见表2-2表2-2原料乳主要的理化指标和检测方法 项目 指标 检测方法 相对密度（20℃/4℃） 1.028～1.032 按GB/T5409检验 脂肪 ≥3.2 按GB/T5409检验 蛋白质 ≥3.0 按GB/T5413.1检验 非脂乳固体 ≥8.3 按GB/T5409检验 酸度 ≤20 按GB/T5409检验 杂质度 ≤4 按GB/T5413.30检验原料乳主要的微生物要求及检测方法见表2-3。表2-3原料乳主要的微生物要求及检测方法 项目 指标 检测方法 菌落总数 ≤500000 平皿细菌总数计算法美兰还原褪色法2.3.2脱气牛乳刚刚被挤出后含5.5％～7％的气体，经过贮存、运输和收购后，一般其气体含在10％以上，而且绝大多数为非结合的分散气体。这些气体对乳品加工的影响很大，所以脱气是很有必要的，去除原料乳中所带有的异味，使原料奶有良好的品质。2.3.3净乳原料乳验收后必须净化。其目的是去除乳中的机械杂质并减少微生物的数量，可以采用过滤净化或离心净化等。简单的粗滤是在受乳槽上装有过滤筛网并铺上多层纱布进行。进一步过滤则采用双联过滤器，滤布应经常清洗灭菌。脱除乳中毛、泥土等机械杂质及其表面微生物，脱出一部分体细胞及气体。本方案采用的是离心净乳机净化。离心净乳是利用乳在分离钵强大离心力的作用，将大量的机械杂质留在分离钵内壁上，而乳被净化。使用离心净乳机可以显著提高净化效果，有利于提高制品质量。离心净乳机还能将乳中的乳腺体细胞和某些微生物除去，净乳机放在粗滤之后，冷却之前。本设计中牛乳先经过双联过滤器，然后再经过净乳机，从而实现原料乳的净化[9]。2.3.4冷却经过净化的原料乳立即冷却到4℃左右，以抑制细菌的繁殖。乳中的微生物的数量随着贮存时间的长短和温度高低而变化。牛乳挤出后微生物变化可以分为四个阶段，即抗菌期、混合微生物期、乳酸菌繁殖期、酵母和霉菌发育期。在抗菌期内，乳中含有抑制微生物繁殖的抗菌物质，使细菌的繁殖受到抑制。在本项目中，冷却使用板式热交换器，将原料乳迅速冷却到4℃以下泵入贮乳罐中储存。2.3.5暂存为了保证工厂连续生产的需要，必须有一定的原料乳的贮存量，在该项目中，为保证连续生产以及储料的需要，贮奶设备选择6个60吨的奶仓。室外奶仓配有适当的搅拌机构，定时搅动液体，防止脂肪上浮，造成原料乳的成分分布不均匀。2.3.6预杀菌预杀菌的重要作用是防止脂肪和蛋白质被嗜冷菌产生的耐热性酶所降解。但一般巴氏杀菌乳保存的时间很短，不会发生明显的由这些酶造成的降解，除非原料乳中的嗜冷菌数量非常高。此外，在一个相当高的温度下进行预杀菌，使得相当一部分乳脂酶被灭活，从而使均质化的牛乳在加工中可以采用略低的巴氏杀菌温度。2.3.7标准化标准化的目的是保证产品中含有规定的脂肪含量，但每个国家间标准变化很大。通常低脂乳含脂率为1.5％，常规乳为3％，但也有含脂率低到0.1％或0.5％的[9]。2.3.8预热原料乳在均质之前进行预热的目的有：(1)初步杀死大部分的细菌和致病菌，使杀菌更彻底，以保证食品的安全性，提高成品的贮藏性。(2)抑制酶的活性，以免成品产生脂肪水解，酶促褐变等不良现象。(3)控制乳的温度在55℃-65℃，使均质效果更好。根据以上几点，确定牛乳的预热温度为60℃。2.3.9均质所谓均质，就是借助均质机的剪切力和压力作用使牛乳高速通过狭缝，在湍流与气穴的联合作用下打碎乳中的脂肪球，是脂肪球的平均直径变小，数目变多，表面积增加，从而增大脂肪球的相对密度，以减缓脂肪球的上浮趋势。均质处理不仅增加了牛乳的稳定性，还使牛乳更易消化吸收，提高了乳的营养价值，并改善了口感。在生产中均质是将乳中脂肪球在强力的机械作用下破碎成小的脂肪球。目的是为了防止脂肪的上浮分离；提高微粒聚集物的稳定性；并改善牛乳的消化、吸收程度。均质可以是全部的也可以是部分的。牛奶全部均质后，通常不发生脂肪球絮凝现象，脂肪球相互之间完全分离。相反的，将稀奶油部分均质时，就有可能发生脂肪球絮凝现象。因此，在部分均质时稀奶油的含脂率不应超过12%。通常在巴氏杀菌前进行，以使二次污染的程度降至最低。因为乳脂酶仍然存在，均质后乳应立即进行巴氏杀菌处理。均质温度为60—65℃，均质压力为15—22兆帕。经均质的原料乳制成的乳粉，冲调后复原性更好。总之，均质处理改变了牛乳的化学和物理结构，其主要影响是：①使脂肪分布均匀，不形成乳脂层；②改善牛乳色泽和风味，提高产品感官价值；③在酶凝固干酪生产中，加快凝固过程；④降低乳脂肪的氧化敏感性；⑤使牛乳易受光线的影响，产生一种“日照味”；⑥降低了蛋白质的热稳定性。因此在灭菌乳生产过程中，均质必须在最后阶段进行，否则高温灭菌时蛋白质有可能凝聚，从而导致牛乳包装过程中的蛋白质沉淀[9]。2.3.10巴式杀菌乳中的细菌是引起乳败坏的主要原因，也是影响乳质量与保质的重要因素。通过杀菌可消除或抑制细菌的繁殖及解脂酶和过氧化酶的活性。巴氏杀菌是为了使乳中的病原菌，尤其是耐热性较强的结核菌都被杀死。本设计中巴氏杀菌乳杀菌采用85℃，15s。由于受热时间短热变性现象很少，风味有浓厚感，无蒸煮味，营养价值无变化。处理能力为133.6吨／天。2.3.11超高温灭菌超高温瞬时灭菌是指物料在连续流动的状态下通过热交换器加热至135—137℃，在这一温度下保持一定的时间可以达到商业无菌的水平。超高温瞬时灭菌方式的出现，大大改善的灭菌乳的特性，不仅使产品从颜色的味道上得到了改善，而且提高了产品的营养价值。因此，本设计中UHT乳的采取的灭菌条件为137℃，5s。原奶或调配好的原料邮由暂存缸蹦入UHT灭菌机进行灭菌,灭菌工序包括原料乳的预热,均质,UHT保温灭菌,并根据杀菌机的结垢情况进行中间清洗或最终清洗。以上操作均在一个板式式换热器和均质机组成的密闭系统中,按设备预先设定好的程序连续进行。经超高温灭菌后的物料被直接送给无菌灌装机进行灌装。处理能力为100.2吨／天[9]。2.3.12超巴氏灭菌ESL乳并不是一个新产品，实质上是延长了货架期的巴氏杀菌乳。但ESL乳消毒方式并没有特殊的规则，也可以是特殊的超巴氏消毒（138℃保持2s）。这点虽然和UHT乳的消毒方式相似，但ESL乳不要求在无菌环境下包装，所以产品并不处于完全无菌状态。因此ESL乳产品在贮存、运输和销售整个过程中需要一个低温环境。处理能力为100.2吨／天。2.3.13无菌灌装无菌灌装设备包括灌装机灭菌、包材灭菌、无菌输送、无菌灌装、封合成型、打印生产日期等。灌装机灭菌、包材灭菌、灌装、封合成型、打印生产日期均由自动灌装机在机器内自动完成。包材通过特定温度、一定浓度双氧水达到灭菌效果。灌装机灭菌按设定程序进行，以达到灭菌效果。灌装必须确保在无菌条件下进行，计量准确，封口可靠，成形完好，喷码清晰。灌装温度控制在20℃以下，正常灌装时按千分之一比例随机抽样置于37℃条件下做保温实验。成品进入2—6℃冷库贮存[12]。2.3.14CIP清洗UHT灭菌乳生产所用设备自原料乳收购工序起，至无菌灌装封合工序止，均采用CIP清洗方式进行清洗消毒，清洗程序由中央控制室控制。包括水洗、碱洗、酸洗、水洗。CIP清洗装置作为不分解生产设备，又可用简单操作方法安全自动清洗系统，几乎被引进到所有的食品饮料及制药等工厂使用。CIP清洗装置不仅能清洗机器，而且是还能控制微生物繁殖的清洗方法。CIP清洗装置有以下优点：⒈能使生产合理化及提高生产能力。⒉与手洗相比较，不但没有因作业者之差异而影响清洗效果，还能提高其产品质量。⒊能防止清作业中的危险，节省劳动力。⒋可节省清洗剂、蒸汽、水及生产成本。⒌能增加机器部件的使用年限。第3章厂区平面设计3.1厂址的选择3.1.1厂址概况本厂规模较大，必须选在交通便利，奶源丰富的地方，并且很好的经济枢纽带，所以我选择设在双城开发区，交通便利，奶源稳定安全，市奶牛存栏达到22万头。双城，交通发达，京哈、拉滨两条铁路和同三、京哈、哈前、哈大四条公路穿境而过，距哈尔滨国际机场仅30公里，松花江主航道通过我市永胜、临江两个乡，并且在临江乡的三家村设有船站，水、陆、空交通便捷，区位优越。3.1.2自然资源概况双城市属黑龙江省第一积温带。双城市的粮食综合生产能力已稳定在30亿斤左右，粮豆薯总产连续多年居全省之首，2005年，全市粮食产量达到35.2亿斤，总产、单产均创历史新高。畜产品总量达73万吨，其中鲜奶产量60万吨，成为全国鲜奶产量第一大县。农业产业化经营取得重要进展。2005年底，全市奶牛存栏达到22万头，家禽饲养量1800万只，肉牛饲养量40万头，生猪饲养量100万头，全市已建成畜牧业专业村61个，建设牧业小区33个，畜牧业规模经营比重达到30%。双城市三面靠水，松花江位于北部，流经四个乡镇，流程全长65公里，拉林河围绕南、西边境，流经七个乡镇，沿我市流程全长135公里。双城市水资源由两部分组成，地表水和地下水。地表水资源一部分为境内地面径流量，另一部分为过境的江河水。地下水资源比较丰富，全市可开采的地下水资源总量为1.83亿立方米，年开采量为0.3亿立方米，占可开采量的16.4％。3.2总平面设计方案厂区占地面积、根据风向和地势等布置各部门位置、绿地、建筑物、道路，厂区占地面积17000㎡规则长方形，东西向约170m，南北向约100m，场地设计标高42-45m，全年主导风向为南风，因此将公用设施锅炉房等布置在厂区北面。厂区设三个出口，南端为主出入口，成品及人流出入口；北端两个为辅助出入口，一个为煤炭、煤渣等出入口，另一个为原料及辅助材料出入口。本厂利用一些不规则地形和沿厂区道路种植适合本地生长的常绿乔木，栽种草皮，既清新空气又美化环境。厂区主要建筑的占地面积见表3-1。表3-1主要建筑工程一览表 序号 工程名称 面积(㎡) 1 生产车间 4000 2 动力中心 800 3 水处理车间 400 4 仓储物流中心 2000 5 车库 300 6 办公楼 1000 7 后勤服务中心 2500 8 绿色场地（绿色天然草坪） 60003.3车间布置的基本原则在进行车间工艺布置时，应根据以下原则进行：（1）要有总体设计的全局观点。（2）设备布置要尽量按工艺工艺流程的顺序来做安排，但有些特殊设备可按相同类型设备作适当集中，务必使生产过程占地最少、生产周期最短、操作最方便。（3）在进行生产车间设备布置时，应考虑到进行多品种生产的可能，以便灵活调动设备，并留有相当的余地，以便更换设备。（4）生产车间与其他车间的各工序要相互配合，保证物料运输通畅，避免重复往返。（5）必须考虑生产卫生和劳动保护。（6）应注意车间的采光、通风、采暖、降温等设施。（7）可以设在室外的设备，尽可能设在室外，上面可加盖简易棚。（8）根据生产工艺对品质控制的要求，对生产车间或流水线的卫生控制等级要进行明确的区域划分和区间隔离。（9）严格执行HACCP、ISO14000、GMP的规范性。（10）要对生产辅助用房或空间留有充分的面积。3.4车间平面布置车间平面布置图见图1-1。第4章物料衡算4.1工艺设备配置方案通过物料平衡计算，可确定单位时间内生产过程主要原辅材料的需求量以及水、蒸汽、能源等流量与耗量。物料衡算的另一目的是依据计算数值，经济合理地选择生产设备，并进行车间的工艺布置和工序劳动力的安排等。4.1.1设备配置衡算计算a.日生产能力334吨/天（一年按300天记）b.年生产能力100000吨/年c.日收鲜奶1.01×340吨/天=343.4（平均每吨产品耗奶1.01吨）4.2标准化计算选用质量优良的原料乳必须进行逐车逐批验收，验收时对原料乳进行嗅觉、味觉、外观、尘埃、温度、酒精、酸度、比重、脂肪、蛋白质、全乳固体、细菌数等进行严格检验，必须符合下列要求：(1)采用健康母牛挤出的新鲜自然乳汁。(2)不得使用产前十五日内胎乳和产后七天内的初乳。(3)具有新鲜牛乳的滋味和气味，不得有外来异味。(4)酸度不超过200T。(5)要求乳脂肪>3.1,蛋白质>2.9,非脂乳固体>8。(6)不得使用任何化学物质和防腐剂[5]。4.2.1原料乳成分表4-1原料乳成分 乳脂肪 蛋白质 乳糖 灰分 水分 非脂乳固体 3.6％ 3.2％ 4.7％ 0.7％ 87.8％ 8.6％注:非脂乳固体(%)=蛋白质(%)+乳糖(%)+灰分(%)。4.2.2产品成分表4-2产品成分 乳脂肪 水分 非乳脂固体 27％ 3％ 70％4.2.3乳脂肪(F)与非脂乳固体(S)之比(R)原料乳：R0＝F0/S0＝3.6%/8.6%＝0.4186成品：R＝F/S＝27%/30%＝0.3857标准化的方法：由于R0＞R，说明原料乳中的脂肪含量偏高，需要标准化使之平衡。原料乳中的脂肪含量过高，所以要把部分原料乳进行分离，分离出的脱脂乳要加入原料乳中使它达到标准乳要求，而分离的稀奶油则另用容器贮存。4.2.4稀奶油及脱脂乳中的非脂干物质的计算设定：当预热温度为40℃时，脱脂乳含脂肪汽F1=0.01%；稀奶油含脂肪F2=40%1脱脂乳中非脂乳固体：S1＝100-F1/100-F0×S0＝100-0.01/100-3.6×8.6%＝8.92%②稀奶油中非脂乳固体：S2＝100-F2/100-F1×S0＝100-40/100-0.01×8.6%＝5.16%4.2.5每吨原料乳应添加的脱脂乳（M1）M1＝F0-R×S0/R×S1-F1×1000＝82.50kg4.2.6标准乳成分脂肪含量：F标＝1000×3.6%＋M1×0.01%/1000＋M1＝3.3%非脂乳固体：S标＝F标/R＝8.6%表-3.3标准乳成分 乳脂肪 非脂乳固体 水分 3.3% 8.6% 88.1%4.2.7制（M1）脱脂乳需要分离原料乳（G）设：分离（Gkg）原料乳可得到(M1kg)脱脂乳和(M2kg)稀奶油根据脂肪含量守衡可知。G×F0＝M1×F1＋M2×F2且G＝M1＋M2可知：M2＝8.14kgG＝90.64kg4.2.8十吨原料乳值得标准乳（G1）去除的稀奶油（G2）标准乳：1090.64/1082.50＝1000/G1G1＝9925.4kg去除稀奶油：G2＝10000-G1＝74.6kg4.2.9十吨原料乳的物料衡算已知：Mo=10000kg4.2.10原料乳经预处理-冷却-贮存(损失率按0.5%计算)M0--经标准化—9225.4kg；M1=9925.4×(1一0.5%)=9875.8kg4.2.11标准化乳经输送、冷却、贮存(损失率按住2%计算)M2=M1×(1一0.2%)=9875.8×(1一0.2%)=9856.0kg第5章主要设备选型及原则5.1设备选型原则从设备的设计选型上，可以反映出设计工厂的先进性和生产的可靠性。因此在设备的工艺设计和选型使应考虑如下原则：1.必须满足生产工艺要求，保证产品产量和质量。2.选用的设备要生产效率高，耗能低，且结构紧凑，占有空间及地面小，操作劳动强度低，清洗维修方便，安全可靠。3.所选用的设备应满足食品生产卫生要求，易清洗拆装，不对食品造成污染。4.能充分利用原料，耗能低，效率高。5.应尽量选用通用设备，标准定型设备以及实践证明有效的品牌设备。6.设备的结构应合理，所选用的材料能适应各种工作条件（温度，压力，湿度，酸碱度等），在真空，压力，浓度，时间，速度，流量，液位，计数和程序等参数的监控方面应有合理的控制系统，并尽量采用自动控制方式[10]。5.2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。《食品卫生通则》(CAC/RCPI一1989)以及《食品企通用卫生规范》(GB14881一1994)中还对食品企业的设备选择有专门的规定，是设备选择必须遵循的行业性法规。它主要对设备的卫生方面有特别的要求，选择设备时必须严格遵守[4]。计算出三种产品的单位产量见表5-1表5-1产品单位产量 名称 日产量（T） 单位产量（m3/h） 单位产量(L/h) 巴氏杀菌乳 133.6 6.5 6485.4 无菌乳 100.2 4.9 4864.1 超巴氏杀菌乳 100.2 4.9 4864.1根据生产能力选择匹配的设备,生产线主要设备的使用情况见表5-25-2生产线上主要设备 设备名称 型号 规格 尺寸 价格（元） 数量（台） 板式换热器 RB003型 5m3/h — 500 4 分离机 GQLY摇摆型180GQLY摇摆型150GQLY摇摆型105 4500L/h2500L/h1200L/h 1250×800×1700840×500×1600840×500×1600 1500800800 211 高压均质机 JJ-8/25JJ-5/25 8000L/h,25MP5000L/h,25MP 2032×1417×22861410×1120×1470 800800 11 巴氏杀菌机 JM-BR系列 6T/h — 198000 1 无菌灌装 百利包AS2型包装机 7m3/h5m3/h、 —— 150000140000 12第6章公共系统与辅助部门6.1给排水系统6.1.1全厂用水总量（包括生产、生活、绿化、消防等）每日全厂用水量见6-1表6-1每日全厂用水量 用水性质 用水定额 使用单位数量 使用时间(h) 水量（t/d） 生活用水 30L/人次 322 8 9.6 锅炉用水 300L/每天 — — 0.3 清洗用水 — — 12 5 餐厅 15L/人次 322 12 4.8 淋浴用水 40L/人次 322 8 12.9 洗车用水 300L/辆班 30 — 9 生产用水 — — 20 20 绿化 2L/㎡ 6000 4 12 总计 — — — 73.66.1.2供水系统供水系统一般分为消防供水系统、生活及一般性生产用水供水系统、工艺及特种水供水系统、锅炉供水系统及冷却循环水供水系统等。6.1.3排水系统排水管道可分为以下几种。（1）生产污水管用于排放生产过程中被化学物质、机械杂质污染的水。（2）生产废水管用于排放生产过程中用过但未受污染或仅被轻微污染的水。（3）生活污水管用于排放卫生器具等排出的水。（4）生活废水管用于排生活废水。（5）雨水排放管用于建筑物屋面、道路、堆场、绿化等地的雨、雪降水的排放。6.2供汽系统全年用汽量主要包括生产车间的用气量、辅助部门用汽量及生活用汽量等[10]。（1）生产车间用汽量包括生产工艺用汽量，暖风、热工、给排水等特殊专业工种的用汽量，采暖和空调用汽、热水用汽以及其他干燥用汽，用汽量约为0.8t/h。（2）辅助部门用汽量主要包括实验室、保温仓库的用汽量，用汽量约为0.005t/h。（3）生活用汽主要包括浴室、洗衣房、食堂、办公室、宿舍等的用汽量，用汽量约为0.02t/h。全厂一天用汽量约为0.825t/h。6.3供电系统6.3.1供电要求和相应措施①负荷随季节变化较大，大中型厂宜设两台变压器供电，以适应负荷的剧烈变化。②用电性质属Ⅲ类负荷，一般采用单电源供电，但乳粉厂供电不及时将造成原料变质，可采用双电源供电。③某些车间内水、汽多，湿度高，所以供电线路及电器应考虑防潮。④为减少电能损耗和改善供电质量，厂内变电所要接近负荷高度集中的地方。⑤随着机械化水平不断提高，用电设备也会逐年增加，配电设施要有一定发展余地。6.3.2车间配电原则①配电装置的防护性能要适应环境特征。②车间内部的动力和照明电源应分开。③配电装置应留有一定的备用容量、备用回路。④配电装置的保护应互相配合、以保证可靠性和选择性。⑤车间内的启动、控制设备按情况可集中控制或分散控制、当工艺设备许可时优先选择直接启动方式[16]。6.3.3车间配电设计食品工厂的供电系统包括厂区的外线供电系统、全厂的变配电系统、车间内电器设备的配电系统、厂区及室内的照明系统，以及电器设备的防护修理等相关服务部门[14]。变电所供电能力：5300千伏安，变压器台数2一台变压器功率：800KVA+1250KVA生产生活用电已分开：生活用电基价0.92元/度，生产用电0.52元/度生产生活用电分配为（生活:生产=1:8）平均用电基价0.56元/度生产生活功率消耗：最大为120000度/年。最小为80000度/年，平均为100000度/年6.4生产及辅助车间设施6.4.1原辅材料库存放生产用的辅料及包装材料。6.4.2水处理间提供液态乳生产配料用的净化水。6.4.3主生产车间前处理→杀菌→液态奶处理6.4.4成品库房存放生产成品。6.4.5化验室原辅材料的检验及车间成品的理化指标和微生物的检测化验室一般包括化验操作间精密仪器间，细菌培养间，无菌室和贮藏间。一般品质监控室要包括从原材料开始的各项原料、中间产品、终产品的质量检测、产品的跟踪检测，以及随时随地对产品进行抽检的监控人员和设备，也包括化验室和研发中心。常见的质量检测有蛋白、脂肪、乳固体等用于牛奶的标准化、抗生素的检测、酸度及PH值的检测和流变学测定等。有条件的工厂还应设立常规产品的研发，用于新产品的试制实验以及工厂出现问题时的研究探讨，需要配置小型的生产用加工设备[16]。6.4.6机修车间负责全厂的维修业务。设厂部机修部门和车间机修部门。车间机修工负责车间的日常运营和维护，如：水电、车间设备的调试等。6.4.7收奶站收奶是乳品加工的第一步，奶源的好坏将直接影响到乳制品的生产，鲜奶的采集通常是采用冷藏车“冷链”进行运输[13]。收奶站要检测酸度≤18°T，温度≤10℃，杂质度毛≤4mg/kg，以及进行抗生素残留检验、酒精实验、玫瑰红实验和凝结实验，确保原料奶的新鲜和质量。确保原料合格后，才可收奶[8]。收奶的一般工序为：原乳--检验--称重--冷却--贮存。可以初步除去生奶中的杂质，脱去奶中的臭味，然后用奶泵送至生奶暂收奶站设有过滤和脱气装置存储，并测定生奶的其他理化指标。生产时要根据配方指标要求，进行标准化。6.4.8仓库仓库在全厂建筑面积中占有较大的比重，包括：原材料仓库几产品库扩包材库、设备库等。原材料库要在各种原料的日或周需要量和生产储备天数的基础上留有适当余地。成品库的大小取决于产品的产量和周转期。一般因为该厂建在远离市区的地方，交通比较不方便，所以原材料与包装库一定要留有一定的储备空间，避免因材料或包材不足而影响正常生产。在建造仓库时，还要充分考虑到各种货物的性质，如是否需要冷冻、温度和湿度要求、包装规格、堆放方式等。要对各种情况有较确切的估计，满足生产要求[10]。6.4.9车间生活设施为了卫生需要及方便，车间内的更衣室、卫生间应分散附设在各部门内靠近人员出入口。卫生间设施的卫生标准应符合国家规定。1.办公室应布置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，办公室宜靠近厂房布置，应满足采光，通风，隔音等要求。2.更衣室与浴室为了适应卫生要求，食品工厂的更衣室宜分散，附设在各生产车间或部门内靠近人员进出口处，对乳粉厂应设除尘，消毒室。从事直接生产乳粉的工人淋浴应是上班前洗澡。3.卫生间，食品工厂内较大型的车间，特别是生产车间，应考虑在车间内附近设厕所，以利生产工人的卫生。卫生间设施的卫生标准应符合《出口食品厂库最低卫生要求》。应有排臭，防蝇措施，应有洗手池，洗手液，热风吹干[16]。第7章劳动组织7.1生产车间人员配制预处理每班30人:中控室3人，统计核算6人，混料机6人，投料6人，收奶6人生产现场6：中控室3人，巡视3人包装36人：核算记录兼入库6人，接奶6人，取样6人，热封6人，封口6人，码拍6人。备注：三条生产线路，三班轮换制，每班工作12小时。生产车间人数共计216人。7.2辅助生产及管理人员配制辅助生产人员见表7-1表7-1辅助生产工人数 工种 班制 男工 女工 总人数 最大班人数 锅炉房 2 10 2 12 6 配电房 2 4 2 6 3 机修间 1 6 2 8 8 冷机房 2 4 2 6 3 水泵房 2 4 2 6 3 运输队 2 8 0 8 4 原辅料库 2 2 2 4 2 成品库 2 2 2 4 2 总计 40 14 54 31管理人员见表7-2表7-2管理人员数 工种 班制 男工 女工 总人数 最大班人数 厂部 1 3 1 4 4 技术部 1 4 2 6 6 设备科 1 2 1 3 3 财务科 1 2 2 4 4 供销科 1 12 2 16 16 保卫科 1 4 0 4 4 总务处 1 2 2 4 4 质检科 1 1 2 3 3 食堂 2 6 4 10 5 总计 36 16 52 47最大班人数指得是同一时间在厂的最大可能人数[10]计算公式；最大班人数=两班制的总人数／2+一班制的数全厂总人数=生产车间人数+辅助生产人数+管理人数=216+54+52=322第8章环境影响分析及污水处理8.1环境影响分析及治理措施8.1.1环境影响分析本项目主要污染源及污染物为生产过程中冲刷管道、地面产生的废水和锅炉炉渣及设备运转产生的噪声。为确保生产场区内卫生和对周围环境不产生影响，必须对废水、废渣和噪声进行无公害处理。8.1.2治理措施1．废水治理管道冲刷废水和生产车间地面冲刷废水采用暗排方式，通过暗渠排入济南佳宝乳业有限公司污水处理厂统一处理后排放。2．废渣治理与本项目有关的只有在锅炉运转时产生一定量的锅炉炉渣，可及时外运，用作填路等。3．噪声治理本项目噪声主要来源于设备运转等。各噪声源离厂界最近点50米左右，且都用隔房隔离，对厂界的影响可减少至54.5dBC(A)，符合《城市区域环境噪声标准》和《工业企业厂界噪声标准》中Ⅱ类区标准的要求[7]。8.2污水处理采用组合处理法，单一一种方法处理污水都有一定的缺点，组合处理法对污水处理可以进一步提高工作效率、节能，可以适应污水性质和排放特点。污水用生物法处理前采用沉淀、过滤等方法可减少污水浓度，用化学法降低污水中的酸碱度、去除金属离子，在采用生物法使污水中呈溶解、胶体状态的有机物转变为稳定、无害的物质。废水排放系统要坚持“清污分流”。雨水经收集后，直接排放；生产、生活污水排入污水处理厂。在污水处理厂处理前增加调节池，并在二沉池后增加蓄水池，确保在非农灌季节废水不外排。要进一步拓展废水综合利用途径，确保全年废水均能全部综合利用，不得设置废水排放口[7]。第9章投资估算与财务分析9.1建筑成本核算表９-１管理人员数 项目 内容 占地面积（㎡） 单位造价（元/㎡） 投资额（万元） 生产车间 标准生产厂房 4000 1500 600 办公楼 综合楼 1000 1000 100 后勤服务中心 员工生活区、食堂 2500 900 225 动力中心 配套设施、厂房 800 2000 160 水处理中心 配套设施、厂房 400 1800 72 仓储物流中心 原辅料仓库成品库房 2000 1200 240 车库 厂房 300 800 24 绿色场地 场地平整、绿化道路等 6000 50 30 总计 — 17000 — 1451K1=1451万元9.1.2设备及工器具购置费国内根据设备制造厂提供的现行价格估算，非标设备按重量估算。用于购置各种设备、工具和器具的费用K2=10000万元9.1.3它费用（土地费、人员培训费、勘察设计费等）按照《轻工业工程固定资产投资估算编制办法》进行估算[16]。1.土地费：100万元2.人员培训费、勘察设计费为100万元，共计K3=300万元固定资产总投资为：K=K1+K2+K3=11751万元9.2产品成本估算根据工艺专业提供的数据[8]，价格由建设单位提供和市场调查确定，产品成本见表9-2表9-２产品成本 名称 数量 价格 鲜奶 110000吨 3000元/吨 水 22080吨 2.0元/吨 汽 247.5吨 350元/吨 电 10000度 0.52元/度 包材 3000000个 0.12元/个主要原料消耗；鲜奶K1=10.1万吨×3000元/吨=30300万元水K2=2.21万吨×2.0元/吨=4.42万元汽K3=247.5吨×350元/吨=8.66万元电K4=10000度×0.52元/度=5.2万元包材K5=3000000个×0.12元/个=36万元总计K1+K2+K3+K4+K5=30354.28万元9.3非固定成本工资及福利费：本项目人均工资水平15000元/年，职工人数322人，职工福利费按工资总额的14%计提[1]，项目年工资及福利费550.62万元。折旧费：全厂固定资产总投资为11751万元,设固定资产净残值率为原投资的5%，根据规定：轻工业专用设备折旧年限为8—16年，取设备使用年限为15年[2]年折旧率=(1-预计净残值率)/折旧年限=0.063年折旧额=11751×0.063=740.313元大修理费：按固定资产原值的2%计提，本项目年大修理费235.02万元。其它费用：包括物料消耗、低值易耗品消耗、劳动保护费等，按每年40万元计[5]。9.4生产总成本生产总成本=30354.28+550.62+740.313+235.02+40=31920.233万元9.5利润、利润率、投资回收期计算及风险分析9.5.1利润销售价格：以纯牛奶227g百利包市场销售价格1.5元计算：每吨鲜奶价格：6607.9元纳税：以年产量10万吨计算：（每吨奶售价-每吨奶生产成本）×产量×33%=（6607.9-3462）×100000×33%=10381万元年利润=销售总收入-生产总成本-税收=100000×0.66079—34620.233—10381=18377.767万元9.5.2利润率资产利润率资产利润率=年利润/固定资产投资=18377.767/11751×100%=156.39%销售利润率销售利润率=年利润/销售总收入=18377.767/66079×1×100%=27.8%9.5.3投资回收期投资回收期=固定资产总额/年利润=11751/18377.767=0.64年9.5.4不确定分析按照项目达产第一年销售收入为66079万元，固定成本=工资+折旧费+大修费+其它=1565.953万元，可变成本30354.28万元。从企业生产能力利用率角度进行盈亏平衡分析。注：BEP——盈亏平衡点（%）即本项目达到设计生产能力的4.38%时，企业可保本不亏损。其盈亏平衡点很低，说明本项目抗风险能力非常强[16]。结论地方经济发展，经济和社会效益十分显著。所以，该项目切实可行。1．平均年利润总额：18377.767元2．平均年利税总额：10381万元。3．投资利润率：156.39%。4．投资回收期：0.64年。5．盈亏平衡点4.38%：。综上分析，该项目符合国家产业政策，投资净收益较高，风险性小，市场前景非常好，建成后可大幅增加农民收入，促进地方经济发展，经济和社会效益十分显著。所以，该项目切实可行。参考文献[1]MWang.PreparationandFunctionalPropertiesofRiceBranProteinIsolateAgricFoodChem,1999,47,411-416[2]RavenGnanasambandam.ProteinConcentratefromUnstableandStabilizedRiceBran:reparationandPropertiesofFoodScience,1995,60(5):1066-1069[3]张和平,张佳程.乳品工艺学.中国轻工业出版社,2007:149-161[4]刘玉德.食品加工设备选用手册.北京.化学工业出版社,2006.7:18-46[5]高福成.食品工程原理.北京.中国轻工业出版社,2003:1-7[6]张国农.食品工厂设计与环境保护.北京.中国轻工业出版社.2005:35-56[7]食品工厂设计概论.北京.中国轻工业出版社.1994[8]郭本恒.乳制品生产工艺与配方.化学工业出版社,2006:120-130[9]曾庆孝.GMP与现代食品工厂设计.化学工业出版社,2005[10]张兰威.乳与乳制品科学.中国农业出版社,2005[11]菜惠平.乳制品包装.化学工业出版社,2004:31-81[12]朱俊平.乳及乳制品质量安全与卫生操作规范.中国计量出版社,2008:42-50[13]DONALDEP.Rice:notjustforthrowing[J].Foote，2001，55(2):53-58[14]YOSHIOKAM.Compundingagentforcosmetics[P].JapanPatent:6122611,1994-05-06:34-40[15]食品工厂设计概论.北京.中国轻工业出版社.,1994致谢我的毕业设计是在张明江老师的指导下完成的，感谢张老师给予食品工厂设计等方面的指导和协助完成研究工作以及提供对论文有帮助的参考文献。对我们提出的问题都能给予悉心的讲解，老师严谨的治学态度、宽厚待人、诲人不倦的精神使我深受感动。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个一堂课。也是印象最深刻的一课。同时也感谢所有食品学院的老师和师哥、师姐们使我在大学四年里不仅学习了丰富知识更学会了怎样做人。我会以我的实际行动来回报大家。在此，再一次感谢张明江老师和朋友们在设计中给予我的极大的帮助。谢谢！储存4℃，避光无菌包装灭菌无菌包装冷却至20℃检查冷却至4℃包装材料原料乳4％脂肪脱脂乳包装材料空袋巴氏杀菌75℃20s冷却至4℃均质10MPa无菌条件下均质40MPa灭菌142℃15s，冷却至20℃直接蒸发冷却至80℃脱气蒸汽注射150℃，2s标准化的牛乳均质65℃，20MPa巴氏杀菌85℃20s标准化的牛乳脱脂乳稀奶油10％～12％脂肪离心60℃冷却至4℃包装清洗预杀菌65℃，20s，冷却至6℃巴氏杀菌75℃20s冷却至4℃过滤截留液脱脂乳饮用乳均质低强度巴氏杀菌过滤液混合UHT处理130℃，4s微滤混合截留液脱脂乳稀奶油40％离心原料乳PAGE_1301742540.unknown