食品工廠設(shè)計(jì)-乳品

PAGE8/NUMPAGES8食品工廠設(shè)計(jì)—乳品乳制品工廠設(shè)計(jì)

09食品科學(xué)與工程

2012年12月

乳制品工廠設(shè)計(jì)的部分消毒乳生產(chǎn)設(shè)計(jì)

（專業(yè)：*食品科學(xué)與工程學(xué)生：*學(xué)號：*）

1.產(chǎn)品性能情況

1.1產(chǎn)品品種:UHT消毒乳

1.2生產(chǎn)規(guī)模:年產(chǎn)2310噸

1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容:

制定產(chǎn)品方案廠址選擇工藝流程物料衡算技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

2.項(xiàng)目參考內(nèi)容

2.1項(xiàng)目建設(shè)背景

本工廠擬建在市郊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)，該區(qū)交通順暢，通訊設(shè)施完備，周圍無污染企業(yè)，原料供應(yīng)充足，水、電供應(yīng)穩(wěn)定。

2.2市場需求預(yù)測

本工廠產(chǎn)品主要面向國內(nèi)東北地區(qū)市場并爭取打入全國市場，主要目標(biāo)為遼寧、吉林等地。

二、廠址的選擇及規(guī)劃

1.廠址選擇原則

⑴符合國家的方針政策。符合當(dāng)?shù)卣?guī)劃，節(jié)約用地。

⑵生產(chǎn)條件方面標(biāo)準(zhǔn)。廠區(qū)的標(biāo)高應(yīng)高于當(dāng)?shù)貧v史最高水位，自然排水坡度最好在0.004—0.008之間；所選廠址要有可靠的地質(zhì)條件；廠區(qū)附近應(yīng)有良好的衛(wèi)生環(huán)境避免各種污染源；廠址面積要滿足生產(chǎn)的要求，并有發(fā)展余地和留有適當(dāng)空余場地。

⑶投資和經(jīng)濟(jì)效果方面，要做到方便運(yùn)輸，保證供水供電等。

2.廠址選擇報(bào)告

⑴計(jì)的UHT滅菌乳加工廠坐落于伊寧市開發(fā)區(qū)，距市區(qū)較遠(yuǎn)，交通便利，水源充足。屬于暖溫帶季風(fēng)型大陸氣候，四季變化明顯，，工廠總占地面積為9000平方米。

⑵周圍有良好的自然環(huán)境和地質(zhì)條件，無有害氣體，有害水體等危及食品安全的不良因素。

⑶濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r良好，離市區(qū)較近，避免長途運(yùn)輸。

⑷所征地塊費(fèi)用合理，由于國家政策傾斜，使得生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)成本較為理想。

3.廠區(qū)規(guī)劃

1.3.1工廠車間平面設(shè)計(jì)的原則及說明

1）方便生產(chǎn)，符合生產(chǎn)車間程序，避免原料，半成品及成品的交叉污染。

2）符合工廠設(shè)計(jì)對風(fēng)向和光照要求。

3)利用現(xiàn)有的條件，合理配電，配水，減少能源損耗，降低成本。

4)充分考慮全廠二期工程及消防便道。

5)廠房按生產(chǎn)工藝流程及所要求的潔凈級別進(jìn)行合理布局，并考慮廠房與鄰近廠房進(jìn)行的各項(xiàng)生產(chǎn)操作不相互防礙。

6)按生產(chǎn)工藝和衛(wèi)生，質(zhì)量要求。劃分潔凈級別，分為原料輔料區(qū)，生活區(qū)，生產(chǎn)區(qū)，盡量縮短距離，避免物料的往返運(yùn)輸。

7)潔凈廠房的設(shè)計(jì)和安排符合GBJ73的要求。

8)廠房滿足生產(chǎn)加工保健食品對空氣凈化的需要。采用10萬級潔凈廠房，安裝具有過濾裝置的響應(yīng)的凈化空調(diào)裝置。

9）廠房，設(shè)備布局與工藝流程三者銜接合理，建筑結(jié)構(gòu)完善，滿足生產(chǎn)工藝和質(zhì)量，衛(wèi)生的要求。中間產(chǎn)品，待包裝品的貯存間與生產(chǎn)要求相適應(yīng)。

10）廠房溫度及相對濕度與生產(chǎn)工藝要求相適應(yīng)。

11)廠房之間，廠房與通道之間有緩沖設(shè)施，設(shè)置與潔凈級別相應(yīng)的人流和物流通道。

12)廠房安裝的下水道，洗手及其它衛(wèi)生清潔設(shè)施不對產(chǎn)品的生產(chǎn)帶來污染。

13)備料室與生產(chǎn)工藝要求的潔凈級別一致。

14)廠房的空氣凈化設(shè)施，設(shè)備定期維修，檢修過程采用適應(yīng)措施。不對產(chǎn)品的生產(chǎn)造成污染。

15)具有與噴霧相應(yīng)的專用設(shè)備。

16)與原料，中間產(chǎn)品直接接觸的生產(chǎn)用工具，設(shè)備符合產(chǎn)品質(zhì)量和衛(wèi)生要求的材質(zhì)。

17)辦公樓緊靠車間，方便管理。

18)廠區(qū)道路寬敞，兩旁種有樹和草坪。

19)充分考慮消防要求，各主要建筑物和易燃物附近設(shè)有消防設(shè)施。

20)設(shè)計(jì)排水溝位于經(jīng)常排污，排水設(shè)備的下面，保證車間排水排污要求。

21)設(shè)備與設(shè)備，設(shè)備與墻之間留出適當(dāng)空隙，保證操作方便，維修與清洗方便。

22)車間入口處設(shè)有更衣室，消毒間，緩沖間等，工人須更衣消毒后進(jìn)入車間，保證車間衛(wèi)生，且工人須穿特定工作服，鞋等。[1]

1.3.2廠區(qū)總體布局

生產(chǎn)車間：位于全廠中心地帶。

輔助車間（包括原料庫，成品庫，機(jī)修車間）：分布于生產(chǎn)車間周圍。

動(dòng)力設(shè)施（鍋爐房，變電室等）：接近負(fù)荷中心，鍋爐房設(shè)在遠(yuǎn)離生產(chǎn)車間的方向。

生活輔助設(shè)施（辦公樓，食堂等）：位于生產(chǎn)車間與動(dòng)力設(shè)施之間，辦公樓與生產(chǎn)車間連通。

廠區(qū)交通綠化：道路寬敞，可將人流物流充分分隔，避免交叉污染；廠區(qū)周圍有綠化帶，防風(fēng)阻沙，美化廠區(qū)。

三、主要工藝設(shè)計(jì)及論證

1.牛乳的物理性質(zhì)

牛乳的物理性質(zhì)是鑒定牛乳品質(zhì)的重要指標(biāo)，也是合理安排乳制品加工工藝流程的重要依據(jù)。

1）乳的色澤正常的新鮮牛乳呈不透明的乳白色或淡黃色。乳的白色是由于乳中的酪蛋白酸鈣-磷酸鈣膠粒及脂肪球等微粒對光的不規(guī)則反射所產(chǎn)生。牛乳中得脂溶性胡蘿卜素和葉黃素使乳略帶淡黃色，而水溶性的核黃素使乳清呈熒光性黃綠色。

滋味與氣味乳中含有揮發(fā)性脂肪酸及其他揮發(fā)性物質(zhì)，這些物質(zhì)是牛乳氣味的主要構(gòu)成成分。這種香味隨溫度的升高而加強(qiáng)，乳經(jīng)加熱后香味強(qiáng)烈，冷卻后減

弱。牛乳除固有的香味以外，還很容易吸收外界的各種氣味，所以每一個(gè)處理過程都必須保持周圍環(huán)境清潔，以避免個(gè)因素的影響。

2)酸度新鮮乳的酸度為0.15%--0.18%（16-18°T）

3)比重和密度乳的比重指在15攝氏度時(shí)的質(zhì)量與同溫度下同體積水的質(zhì)量之比，正常牛乳比重為1.030—1.032；乳的密度是指乳在20攝氏度時(shí)的質(zhì)量與同體積4攝氏度的水的質(zhì)量之比，正常牛乳的密度為1.028—1.030。乳的比重和密度可反映出脂肪含量，無脂干物質(zhì)含量，乳擠出的時(shí)間及是否摻假。

4)熱學(xué)性質(zhì)在乳中摻水可使乳的冰點(diǎn)升高，可根據(jù)冰點(diǎn)測定結(jié)果推算摻水量X=(T-T1)/T*100%。式中X為摻水量，T為正常乳冰點(diǎn)，T1為4—3.98k被檢乳冰點(diǎn)；乳和乳品的比熱，在乳品生產(chǎn)過程中常用于加熱量和制冷量計(jì)算，牛乳為3.94—3.98kJ/(kg*K)。

5)黏度與表面張力牛乳的黏度隨溫度升高而降低。在乳的成分中，脂肪及蛋白質(zhì)對黏度的影響最顯著，隨著含脂率和乳固體的含量增高，黏度也增高。在加工中，黏度受脫脂，殺菌，均質(zhì)等操作的影響。[2]

2.UHT滅菌乳的加工工藝介紹

UHT超高溫滅菌乳是在本世紀(jì)60年代出現(xiàn)的一種產(chǎn)品，首先是由英國的巴頓等研究者提出。其原理是根據(jù)牛奶在加熱中細(xì)菌的滅菌效果（SE），也就是殺孢子效率隨著溫度的上升，大大快于牛乳中的化學(xué)變化（褐變、維生素破壞、蛋白質(zhì)變性等）。

例如在溫度有效范圍內(nèi)，熱處理溫度每升高10℃，牛乳中所含細(xì)菌孢子的破壞速度性提高11-30倍（枯草桿菌孢子致死Q10=30，嗜熱脂肪芽孢子致死Q10=11，而牛乳中化學(xué)變化褐變速度僅提高2.5-3倍，Q10=2.5-3。這意味著溫度越高，其滅菌效果越大，而引起的化學(xué)變化很小。根據(jù)巴頓通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果所繪制的滅菌效果（SE）與褐變效果速率之比，對溫度之曲線來看，當(dāng)溫度上升不到135℃時(shí)兩者之比未發(fā)生急劇變化；135℃以上，滅菌效果比褐變的增長要快得多；當(dāng)溫度升高至140℃，3.6秒加熱時(shí)，滅菌效果（SE）與褐變速率之比增大到2000比1，150℃，0.36秒加熱則兩者之比增大到5000比1，從難從150℃再升高，由線與直線上升，說明再提高溫度已無多大意義；又溫度超過150℃以上，則相應(yīng)加熱時(shí)間必須隨之更加縮短，這在工藝操作上準(zhǔn)確控制這樣知的加熱時(shí)間是很困難的，因?yàn)榱魉偕晕⒂幸稽c(diǎn)波動(dòng)就會產(chǎn)生相當(dāng)?shù)挠绊?。所以目前在超高溫瞬時(shí)滅菌工藝上是以150℃，0.36秒作為最高極限，一般都采用135-150℃，4-1秒。[3]

3.加工工藝流程

原料乳驗(yàn)收和預(yù)處理→脫氣→冷卻→儲奶→加熱→凈化分離（脫脂乳、稀奶油）→平衡槽→均質(zhì)→UHT滅菌→無菌灌裝→冷藏

四物料衡算

1.本設(shè)計(jì)中原料乳的標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算如下：

假定原料乳的含脂率為4%，生產(chǎn)滅菌含脂率為3.1%，稀奶油脂肪含量為40%，則僅標(biāo)準(zhǔn)化提取40%稀奶油量為：

按原料1000kg計(jì)算：

設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化后可得Xkg3.1%含量之標(biāo)準(zhǔn)奶

1000×4%=3.1%X+40%（1000-X）

計(jì)算得X=975.6kg

所以提取40%稀奶油的量為1000-975.6=24.4kg

經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后實(shí)際得到的標(biāo)準(zhǔn)奶為975.6kg。

則原料利用率為975.6/1000=97.56%

40%稀奶油提取率為1-97.56%=2.44%

2.消毒乳的加工：

消毒奶配方

見表5-1

表5-1攪拌型酸奶配方

原料消毒奶

全脂鮮奶98%

蔗糖2.0%

添加劑0.15%

1.產(chǎn)量

原味酸乳的產(chǎn)量：

原味酸乳每年生產(chǎn)8個(gè)月，一月30天，每天一班

每班（天）產(chǎn)量5.5噸

每月產(chǎn)量5×30=165噸

每年產(chǎn)量165×12=2310噸

2.原料乳消耗量

按損失為1%計(jì)算，消毒乳鮮奶含量為98%。

消毒乳的乳原料消耗定額

（t/t產(chǎn)品）=1×98%/（1-1%）/97.56%=1.01

消毒乳每天原料乳消耗量5.5/0.98=5.61

消毒乳每年原料乳消耗量5.61×30×13=2189t每年提取40%稀奶油2189×2.44%=52.53t

2.1配料消耗量

消毒乳的其它配料用量

每天蔗糖用量5.5×2%=0.11t

每年蔗糖用量0.11×13×30=42.9t每天添加劑用量5.5×0.15%=0.0083t每年添加劑用量0.0083×13×30=3.2t

2.2包裝消耗量

按牛奶密度約為1g/mL，所需包裝按破損率0.1%計(jì)算：

每年用250mL利樂包數(shù)：

2310×1000/0.25×（1+0.1%）=9332400個(gè)

2.3包裝箱用量

250mL利樂包20個(gè)/箱每天需箱數(shù)2393/20=1197個(gè)

2.4物料衡算總表

見表2-3

表2-3物料衡算總表

五、生產(chǎn)車間工藝布置

1.生產(chǎn)車間布置原則

車間布置是工藝設(shè)計(jì)的重要部分，本設(shè)計(jì)本著既要考慮寬件工序安排，也要考慮配套工作安排，既要滿足工藝要求，考慮工藝設(shè)計(jì)的問題，也涉及非工藝設(shè)計(jì)的可操作性、合理性和先進(jìn)性，并要考慮到車間的通風(fēng)、采光等問題，對車間進(jìn)行合理布局，同時(shí)遵循以下原則：

設(shè)備布局要盡量按工藝流水線安排，但有些特殊設(shè)備可按相同類型作適當(dāng)集中，務(wù)必使生產(chǎn)過程占地最少、生產(chǎn)周期最短、操作最方便。

在進(jìn)行生產(chǎn)車間設(shè)備布置時(shí)，應(yīng)考慮到進(jìn)行多種品種生產(chǎn)的可能，以便靈活調(diào)動(dòng)設(shè)備，并留有適當(dāng)余地，以便更換設(shè)備。同時(shí)還要注意設(shè)備相互之間和設(shè)備產(chǎn)品名稱

消毒乳包裝型號250mL利樂包

產(chǎn)量t/d

5.5原料消耗定額T/d

5.64每天消耗包裝

容器個(gè)/d25468

每天消耗包裝箱量個(gè)1197

與建筑物的安全維修距離，既要保證操作方便，又要保證維修拆裝和清潔衛(wèi)生的方便。

生產(chǎn)車間與其他車間的各工序要相互配合，保證各物料運(yùn)輸通暢，避免重復(fù)往返。必須要注意的是：要盡可能利用生產(chǎn)車間的空間運(yùn)輸，合理安排生產(chǎn)車間各種廢料排出，人員進(jìn)出要和物料進(jìn)出分開。

必須考慮生產(chǎn)衛(wèi)生和勞動(dòng)保護(hù)。

因注意車間的采光、通風(fēng)、采暖、降溫等設(shè)施。對散發(fā)熱量、氣味既有腐蝕性的介質(zhì)，要單獨(dú)集中布置?？梢栽O(shè)在室外的設(shè)備，盡可能設(shè)在室外，上面可加蓋簡易棚。

要有總體設(shè)計(jì)的全局觀點(diǎn)，滿足總體設(shè)計(jì)要求。[6]

六、輔助部門規(guī)劃

本廠除生產(chǎn)車間以外的其他部門設(shè)施，為輔助設(shè)施。本設(shè)計(jì)的輔助設(shè)施可分為三類：

生產(chǎn)性輔助設(shè)施：主要包括：原材料的接受和暫存；原料，半成品和成品的檢驗(yàn)；產(chǎn)品、工藝條件的研究和新產(chǎn)品的試制；機(jī)械設(shè)備和電氣儀器的維修；車間內(nèi)外和廠內(nèi)外的運(yùn)輸；原輔材料及包裝材料的貯存；成品的包裝和貯存等。

動(dòng)力性輔助設(shè)施：主要包括：給水排水、鍋爐房或供熱站、供電和儀表自控、采暖、空調(diào)及通風(fēng)、制冷機(jī)、廢水處理廠等。

生活性輔助設(shè)施：主要包括：辦公樓、食堂、更衣室、廁所、浴室、綠化園地等。

1.原料采集部門

農(nóng)墾公司奶牛場作為本廠的收奶站，奶源比較集中。收奶半徑宜在8Km左右，滿足了工廠對運(yùn)輸距離的要求，新收的原料乳可在8h內(nèi)送貨到廠。收奶站配備制冷設(shè)備和牛奶冷卻設(shè)備，使原乳冷卻至5攝氏度左右。收奶站以每日收兩次奶，日收奶量25—30T。

2.研發(fā)部

設(shè)置研發(fā)部是為了長盛不衰地保持工廠生產(chǎn)的創(chuàng)新能力，從而獲取較佳的經(jīng)濟(jì)效果。研發(fā)部能更緊密本廠的生產(chǎn)實(shí)際，為本廠開拓新的市場作出奴隸。

3.質(zhì)檢化驗(yàn)部

本廠設(shè)立的化驗(yàn)部門是對產(chǎn)品有關(guān)原材料進(jìn)行衛(wèi)生監(jiān)督和質(zhì)量檢查，確保這些原材料和最終產(chǎn)品符合國家衛(wèi)生和有關(guān)部門的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量要求。

4.貯存部門

本廠的物料流量較高，僅原輔材料、包裝材料和成品這三種物料，其總量就約等于成品凈重的3—5倍，而這些物料在工廠的停留時(shí)間不會超過2星期。因此，工廠的倉庫在全廠建筑面積中占有較大的比例。同時(shí)要求確保食品衛(wèi)生，要求防蠅、防鼠、防塵、防潮，還要要求低溫環(huán)境。

5.運(yùn)輸部門

由于運(yùn)輸設(shè)備的選型，與全廠總平面布局、建筑物的結(jié)構(gòu)形式、工藝布置及勞工生產(chǎn)率均有密切的關(guān)系，因此本設(shè)計(jì)將工廠運(yùn)輸列入設(shè)計(jì)范圍，并作為生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化的重要環(huán)節(jié)。

廠外運(yùn)輸：通過公路，鮮奶原料藥是用奶槽車，并要采用冷藏設(shè)備。

廠內(nèi)運(yùn)輸：指車間外廠區(qū)的各種運(yùn)輸。由于廠區(qū)內(nèi)道路相對窄小、轉(zhuǎn)彎多，要求運(yùn)輸設(shè)備輕巧、靈活、裝卸方便，使用電瓶叉車、電瓶平板車以及各種平板手推車、升降式手推車等。

車間運(yùn)輸：車間運(yùn)輸與生產(chǎn)流程往往融為一體，工藝性很強(qiáng)。車間內(nèi)的物料流動(dòng)大部分呈水平流動(dòng)，使用帶式輸送機(jī)。輸送帶要符合食品衛(wèi)生的要求，采用不銹鋼帶。

6.機(jī)修維護(hù)

制造非標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)設(shè)備和維修保養(yǎng)所有設(shè)備。本設(shè)計(jì)只設(shè)廠一級維修，負(fù)責(zé)全廠的維修業(yè)務(wù)。

7.全廠生活設(shè)施

主要包括：辦公室、更衣室、食堂、浴室、廁所、醫(yī)務(wù)室等

8.公共系統(tǒng)

包括：給排水、供電及儀表、供汽、制冷、暖風(fēng)等5項(xiàng)工程。

對公共系統(tǒng)的要求包括：滿足生產(chǎn)需要、符合衛(wèi)生要求、運(yùn)行可靠、費(fèi)用經(jīng)濟(jì)。

七、經(jīng)濟(jì)效益分析

總投資=設(shè)備投資+土地投資+流動(dòng)資金

主生產(chǎn)車間設(shè)備資金預(yù)計(jì)人民幣256萬元，

車間、廠房、辦公樓、公共系統(tǒng)等先期投資預(yù)計(jì)人民幣3600萬元，

流動(dòng)資金預(yù)計(jì)人民幣1200萬元。

總計(jì)5056萬元人民幣。

1.生產(chǎn)成本計(jì)算：

表3產(chǎn)品銷售額

產(chǎn)品年產(chǎn)量（T）產(chǎn)品單價(jià)（元/kg）銷售額（萬

元）UHT滅菌乳1000044000

表4原料成本

主要原料用量（T/年）單價(jià)（元/T）成本總計(jì)（萬

元）原料乳1047116001675．362.產(chǎn)品成本核算：

生產(chǎn)總成本=原料費(fèi)+包裝材料費(fèi)+煤、水、電費(fèi)+管理費(fèi)

原料費(fèi)預(yù)計(jì)人民幣1675．36萬元，包裝材料費(fèi)預(yù)計(jì)人民幣200萬元，煤、水、電費(fèi)預(yù)計(jì)人民幣80萬元，管理費(fèi)預(yù)計(jì)人民幣100萬元。

總計(jì)2057.36萬元。

3.工資核算：

總工資=基本工資+獎(jiǎng)金、津貼

工廠全年工資總和為59.44萬元，津貼、獎(jiǎng)金總和預(yù)計(jì)為人民幣27萬元。

總計(jì)86.44萬元人民幣。

4.土地使用：

土地使用年限為50年，設(shè)備使用年限為10年

土地及設(shè)備等年折舊費(fèi)用=土地投資/土地使用年限+設(shè)備投資/設(shè)備使用年限

=2700/50+1000/10=154萬元

5.利潤估算

凈利潤=毛利潤-稅金=4000-2057.36-4000×17%=1262.64

利潤率=凈利潤/年投資總額=1262.64/(2057.36＋154)=57.10%

回收期=項(xiàng)目總投資/年利潤額=5056/1262.64=4

即4年可以收回成本。

八、總論

近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人民生活水平日益提高，家庭的膳食結(jié)構(gòu)得到普遍改善，對乳制品的消費(fèi)量呈明顯上升趨勢。但由于我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)，人均收入低，習(xí)慣于傳統(tǒng)食品等原因，目前除牧區(qū)自產(chǎn)自銷以外，奶制品消費(fèi)主要集中于大城市城鎮(zhèn)居民。所以我國目前乳