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矿泉水生产线

矿泉水生产线（总20页）

年产42万吨矿泉水生产

线设计说明书

专业：

包装

姓名：

班级学号：

指导教师：

摘要：

本论文进行了年产量42万吨的矿泉水生产车间的设计。

制定产品方案，设计工艺，进行车间平面设计，对矿泉水灌装包装过程中物料平衡、热量平衡进行计算，设备选型，水电汽平衡，劳动力平衡，设定企业管理组织架构，实施环境保护规划。

本工厂选址于吉林省吉林市丰满区。

吉林市是我国北方著名山水城市，有“四面青山三面水，一城山色半城江”的天然美景，地下水丰富洁净，这为该厂提供了充足的水源，避免了长途运输的麻烦，工厂周围环境优美，交通便捷;厂区总体设计合理，尤其在车间设计中，将主生产车间置于厂房中部，各辅助设施分布于主车间四周，使整厂设计紧凑，同时最大限度降低管道、物料输送距离，节约能源。

综合考虑了生产工艺和经济技术等因素，对不同工段的生产设备进行选型;设计原料库、包装材料库、成品库和冷冻库等辅助设施，对矿泉水产品的灌装进行全程监控，确保矿泉水的安全性和质量稳定性。

依据本厂的生产实际需要，对水、电、汽的使用量进行估算，确定它们最大用量依次为1500t/天、2180度/天、1813860kJ/天。

对不同管路直径进行计算，确定自来水、蒸汽、清洗、压缩空气管径依次为DN100、DN50、DN8O、DN20。

本厂设施的卫生按《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006的要求来完成，①本设计方案根据当前国内外[给水]节水工程技术和发展方向，优化流程和设施设备选型，采用国内外成熟的新技术、新工艺和新设备，确保设施设备的先进性、可靠性、有利实现供水的安全性和可靠的管理原则。

②在工艺设计中充分考虑到目前水源污染状况，采用相应的先进工艺，有利供水水质的安全性原则。

③有利于实现经济合理的投入产出比的原则，合理确定供水的服务水头，从而达到降低能耗、水耗，达到较好的经济效益和社会效益。

④减少对环境的二次污染，不排或尽可能少排“三废”。

⑤出水符合国家相关的饮用矿泉水标准或用户提供的水相关资料。

关键词：

矿泉水，车间工艺设计，HACCP

1绪论

设计背景

水是人类生存、生活与生产所不可替代的物质条件，人类的生命活动也离不开水，本设计从我国目前矿泉水工业发展状况和市场经济形势出发，认真贯彻食品工业的各项指标，以生产向机械化，自动化，连续化方向发展，因地制宜，力求工艺技术上合理、生产管理上可靠，同时借鉴国内外先进技术成果，厂区车间布置合理，经济上投资少，回报快，同时为企业的再发展留有空间余地。

纯净水概述

纯净水，简称净水或纯水，是纯洁、干净，不含有杂质或细菌的水（H2O），如有机污染物、无机盐、任何添加剂和各类杂质，是以符合生活饮用水卫生标准的水为原水。

市场上出售的太空水，蒸馏水均为纯净水。

纯净水就是将天然水经过多道工序处理、提纯和净化的水。

经过多道工序后的纯净水除去了对人体有害的物质，同时除去了细菌，因此可以直接饮用。

纯净水的定义与分类

纯净水指的是不含杂质的H₂O，简称净水或纯水，是纯洁、干净，不含有杂质或细菌的水，如有机污染物、无机盐、任何添加剂和各类杂质，是以符合生活饮用水卫生标准的水为原水。

通过电渗析器法、离子交换器法、反渗透法、蒸馏法及其他适当的加工方法制得而成，密封于容器内，且不含任何添加物，无色透明，可直接饮用。

市场上出售的太空水，蒸馏水均为纯净水。

在中国桶装饮用水市场上，主要有纯净水、矿泉水、泉水和天然水、矿物质水等，由于矿泉水、泉水等受资源限制，而纯净水是利用符合国家生活饮用水标准的城市供水系统的水经过一定的生产流程进行生产，因此有效的避免了各类病菌入侵人体，能有效安全地给人体补充水份，具有很强的溶解度，因此与人体细胞亲合力很强，有促进新陈代谢的作用。

体内含有过多矿物质的水会给人体造成不必要的负担，而且有的矿物质人体不一定能吸收，如果长期积聚体内，会直接影响人体健康。

但是纯净水短时间内能够帮助排泄人体内的毒素，长期饮用时可能会导致体内铅的含量超标。

因为钙和铅在人体中是竞争关系，一方增多，另一方就会减少，反之，一方减少，另一方就会增多，纯净水中没有钙，人体就会吸收大量的铅，从而导致人体内含铅量超标。

过滤纯净水的逆渗透膜虽然去除了水中的细菌杂质，但也把水中的对人体有益的微量元素过滤掉了，长期饮用会导人体的微量元素缺乏，引起少年儿童发育不良,引起老年人的各种微量元素缺乏症。

2工艺设计

水处理部分

工艺选择

本次设计原水取自郑州自来水公司，根据取水源的水质特点和处理要求，本着经济可靠的原则，尽可能提高工艺流程的处理效率，并使布局紧凑、合理，占地面积少，运行成本低，管理方便。

拟采用预处理+反渗透+臭氧消毒为主体的工艺对该院污水进行处理。

预处理

来自郑州自来水公司的原水经过原水池，由原水提升泵依次进入多介质过滤罐、活性炭过滤罐和精密过滤罐，将原水中大于5μm的微小颗粒截留，并有效降低原水的浊度及重金属等含量，改善原水口感。

反渗透系统

膜分离技术是一门新兴的高效分离、浓缩、提纯、净化技术,其主要特点是节能（因为膜分离过程不发生相变化）、分离对象广（有机物和无机物、病毒、细菌、微粒）、装置简单、易操作、易于自控、易维修（因为只是用压力作为膜分离的推动力），特别适用于对热敏感物质的分离、分级、浓缩与富集（因为分离过程只需在常温下进行）。

目前,在世界范围内已开发研制出的有机膜主要有微滤膜（MF）、超滤膜（UF）、纳滤膜（NF）和反渗透膜（RO）。

其中的微滤（MF）和超滤（UF）因不能脱除各种低分子物质，故单独使用时不能称之为深度处理。

反渗透（RO）和纳滤（NF）作为水及其他液体分离膜之一，在分离膜应用领域占有重要的地位。

反渗透水，是指用反渗透膜为核心技术生产出来的水。

反渗透膜的孔径为纳米级。

反渗透技术原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。

反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。

系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。

因此，使用这种膜的水处理技术叫做反渗透。

由于反渗透对清除水中天然有机物效率较高，又能适当保留低分子量的无机成分，因此经过纳滤膜技术处理过的水既可以去除水中的有机物又可以保证水源的口感和品质。

反渗透法能适应各类含盐量的原水，尤其是在高含盐量的水处理工程中，能获得很好的技术经济效益。

反渗透法的脱盐率提高，回收率高，运行稳定，占地面积小，操作简便，反渗透设备在除盐的同时，也将大部分细菌、胶体及大分子量的有机物去除。

考虑到水源的特点及处理要求，选择“反渗透技术”为本次方案的核心工艺。

臭氧消毒

原水经处理后大部分细菌、微生物和有害物质都被截留。

但仍有部分留在水中，所以必须经过消毒工艺。

臭氧灭菌为溶菌级方法，杀菌彻底，无残留，杀菌广谱，可杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等，并可破坏肉毒杆菌毒素。

另外，O3对霉菌也有极强的杀灭作用。

O3由于稳定性差，很快会自行分解为氧气或单个氧原子，而单个氧原子能自行结合成氧分子，不存在任何有毒残留物，所以，O3是一种无污染的消毒剂。

O3为气体，能迅速弥漫到整个灭菌空间，灭菌无死角。

而传统的灭菌消毒方法，无论是紫外线，还是化学熏蒸法，都有不彻底、有死角、工作量大、有残留污染或有异味等缺点，并有可能损害人体健康。

如用紫外线消毒，在光线照射不到的地方没有效果，有衰退、穿透力弱、使用寿命不长等缺点。

化学熏蒸法也存在不足之处，如对抗药性很强的细菌和病毒，则杀菌效果不明显。

工艺流程简图

工艺流程图

原水→原水增压泵→多介质过滤器→活性炭过滤器→离子交换器→保安过滤器→多级高压泵→RO反渗透系統→纯水箱→全自动桶/瓶水灌装生产线→包装→入库

工艺流程说明

原水自取水点泵入原水池，先经过多介质过滤罐截留大颗粒杂质、悬浮物，降低水的浊度，然后进入活性炭过滤罐，有效去除色度、臭味、重金属等，再进入精密过滤器，以确保水中的细菌和前面环节中位去除的杂质进入下个环节，其次进入反渗透系统有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等剩余的有害物质，在经过气水混合塔与臭氧接触，达到消毒效果，最后装瓶。

各单元设计参数

原水池

作用：

将原水至取水点收集后，储存在原水池内，备用。

V=5

型号为BC-5000L型进口PE塑胶水箱。

数量：

1座

原水增压泵

作用：

向系统提供稳定的工作压力。

设备：

CHL8-20型水泵，Q=6

/h，H=。

数量：

1台

多介质过滤器

作用：

截留水中的大颗粒杂质、悬浮物降低水的浊度，出水水质SDI≤3。

本系统配置1台φ810mm×H2460mm的不锈钢过滤器，U-PVC控制管、阀门。

过滤器内装填具有良好级配的精制石英砂，滤层有效粒径，滤层高度1000mm，出水浊度小于3。

正常情况下，反冲洗一般根据过滤器进出水压力差，一般压差大于1Mpa（装有压力表），就必须对过滤器加净化压缩空气进行反冲洗。

设备配置：

1）罐体

形式：

垂直圆筒

规格：

YL800φ810mm×H2460mm

流量：

材质：

不锈钢

数量：

1台

工作压力：

2）滤料

填料：

级配石英砂，有效粒径，滤层高度大于1000mm

填料：

级配锰砂，滤层高度200mm

活性炭过滤器

活性炭过滤器能有效除去水中的色度、臭味、余氯、重金属和有机物等，改善水的口感。

本系统配置一台φ610mm×H1803mm的不锈钢材质过滤器，U-PVC控制管、阀。

过滤器内填10-24目的优质椰壳活性炭，滤层高度大于100mm。

出水水质色度小于2。

正常情况下，反冲洗一般根据过滤器进出水压力差，一般压差大于1Mpa（装有压力表），就必须对过滤器加净化压缩空气进行反冲洗。

设备配置：

1）罐体

形式：

垂直圆筒

规格：

HCZ-600φ610mm×H1803mm

流量：

材质：

不锈钢

数量：

1台

工作压力：

）滤料

填料：

级配石英砂，滤层高度大于1000mm

填料：

10-24目椰壳活性炭，滤层高度200mm

离子交换器

离子交换器即软化器用于去除水中钙离子、镁离子，制取软化水。

组成水中硬度的钙、镁离子与软化器中的离子交换树脂进行交换，水中的钙、镁离子被钠离子交换，使水中不易形成碳酸盐垢及硫酸盐垢，从而获得软化水。

进水硬度L

1）罐体

形式：

垂直圆筒

规格：

HSN-800D800

流量：

7/h

材质：

不锈钢

数量：

1台

工作压力：

5μm精密过滤器

原水进入5μm精密过滤器，为防止水中的细菌、颗粒进入下一个工序特设置的精密过滤器。

截留水中粒径大于5μm得微小颗粒。

对后续设备起保护作用。

配置φ400mm×H1500mm的不锈钢过滤器，内置18支熔喷式聚丙烯PP滤芯。

系统滤器结构符合快速装卸要求。

设备配置：

1）桶体

形式：

垂直圆筒

规格：

JP-5φ350mm×H1000mm

流量：

数量：

1台

材质：

不锈钢

工作压力：

0-3Mpa

2）滤芯

规格：

1000mm

数量：

5支

材质：

聚丙烯

孔径：

5μm

二级反渗透装置

反渗透为本工艺最关键的部分，纳滤膜能有效除去水中的一切杂质、热源、重金属离子、盐类、致癌物质、微生物和细菌等，谁出水达到国家饮用水相关标准。

纳滤膜采用美国海德能公司生产的ESNA系列膜，该膜具有通量大、运行压力低、脱盐率高、水质适用范围广以及使用寿命长等特点。

该膜采用优质不锈钢压力容器。

1）纳滤清洗装置

无论预处理过程多么完善，长期运行过程中，纳滤膜面上总会日积月累水中存在的各种污染物，从而使装置的性能（产水量和脱盐率）下降，组件进、出口压力差升高。

。

为此，除日常启停装置和运行中低压冲洗外，还需定期进行化学清洗，有事还需进行无菌处理。

本系统配有化学清洗装置，其流程如下：

2）系统配置

规格：

NF-12000-1

产水量：

脱盐率：

不低于80%

配置：

不锈钢机架五副

不锈钢增压（清洗）泵五台

1000LPE清洗水箱五个

美国海德能ESNA-8040膜60支

玻璃钢8040*4外壳压力容器15套

高压泵：

型号：

CDL12-10

材质：

不锈钢

数量：

5台

电器、仪表、仪器五套

高压管阀五套

臭氧消毒系统

臭氧处理饮用水，其主要目的是消毒并除亚硝酸盐、悬浮固体及脱色，现已达到全面生产应用的水平。

当臭氧水的臭氧浓度达到L，1分钟内对病毒的灭活率达100%。

纯氧气经电解生成臭氧，经水汽混合装置混合，最终臭氧生成无害的氧气、水和二氧化碳。

因而臭氧发生器成为所有矿泉水、纯净水生产企业必选的先进杀菌消毒设备。

臭氧消毒设备系统包括：

氧气瓶（自备）、臭氧发生器和气水混合装置。

系统配置：

1）臭氧发生器：

型号：

HY-40

产气方式：

高压放电产生臭氧

产量：

40g/h

功率：

电源：

220V/50Hz

数量：

1台

备注：

氧气瓶用户自备

2）气水混合装置

规格：

φ600mm×H3600mm

材质：

不锈钢

管径：

DN40mm

布气方式：

气水逆流，钛合金布气，混合充分

处理水量：

13m3/h

成品水箱

用于储存制备完毕的山泉水，待装瓶使用

系统配置：

材质：

不锈钢

管道材质：

不锈钢

容积：

数量：

5台

备注：

带液位指示、液位控制

工艺管道

根据系统各段水质特点，各设备之间的工艺连接管道材质按如下设计：

原水之气水混合装置进水口：

U-PVC

气水混合装置出水口至成品水箱出水口：

不锈钢管道

灌装线部分

概述

TXG型五加仑桶装水全自动洗灌生产线技术先进，工艺流程合理，性能可靠，全部采用电控制，自动化生产程度高，操作简单。

全套系统包括全自动拔盖机、全自动直线刷桶机、全自动上瓶机、全自动洗瓶灌装封盖机、自动瓶盖消毒上盖机、灯检、输送带。

工艺流程图

设备配置及说明

双头全自动拔盖机

1）简介

全自动双头拔盖机是全自动桶装水包装线的必备设备。

改型设备集拔盖、桶盖收集为一体，高度自动，操作简单，适用于各类桶装水生产线使用。

该设备使用交流三相380V电源，控制系统采用的是性能可靠的进口可编程控制器（PLC）加启动控制系统。

整个过程有可编程控制器自动控制，不伤桶盖、桶盖可回收利用。

2）工作原理

先进的全自动控制系统是整机可识别有无聪明盖，无盖时拔盖气缸不工作，只有输送带动作，其他处于待机工作状态。

崆峒经输送带传送至拔盖机，当光电开关检测有聪明盖的桶时，拔盖机自动启动，升降气缸动作，当升降气缸下降至低位时夹头气缸动作，拔盖夹头收紧。

拔盖夹头收紧后，升降气缸抓着空桶上升，当上升至档桶肩板，桶、盖自动分离。

空桶进入下一个工序，拔盖夹头松开，吹气阀打开将桶盖吹入桶盖收集箱。

3）主要配置及技术参数

额定拔盖能力：

600桶/小时

拔盖头：

优质不锈刚

机架：

优质不锈刚

设备尺寸：

A880*D600*H1650

配用电机功率：

输送电机台

额定电流：

≤2A

电源电压：

AC380V/50Hz

气源压力：

（）

耗气量：

Q≤min

适用水桶规格：

φ270×490×φ56

容量：

（5加仑）

桶盖规格：

φ56×40（辫子长18，宽）

数量：

5台

全自动直线刷桶机

1）简介

五加仑直线型刷桶机是结合国内外产品的优点，综合设计、制造出的新型适用刷桶设备。

目前是桶装水生产厂家较为理想的配套设备。

该设备的设计思路从实际出发，解决长期以来人工洗桶的困境，而且在减少劳动力和劳动强度的同时保证了真正实现机械化自动生产，大大降低了生产成本提高了工作效率。

该设备清洗能力强，结构紧凑、精密度高、性能稳定、外形美观、能耗指数低。

2）工作原理

拔完盖的空桶经动力传输带送入刷桶机内，光电开关检测到信号后PLC微电脑发出指令，，堵桶气缸将空桶堵住，此时定位系统动作，将空桶定位在摩擦轮上。

摩擦轮带动空桶旋转。

与静止的桶底、桶身、桶颈部毛刷产生相对运动实现刷洗动作，刷洗一分钟后（时间可调），定位系统、堵桶气缸回位，机内空桶继续前进，通过清洗通道清水喷淋，然后进入下一个工序。

3）主要技术参数

额定洗桶能力：

600桶/小时

设备尺寸：

A2160*D900*H1770

配用电机功率：

输送电机台

额定电流：

≤

电源电压：

AC380V/50Hz

适用水桶规格：

φ270×490×φ56

容量：

（5加仑）

桶盖规格：

φ56×40（辫子长18，宽）

数量：

5台

全自动上桶机

1）简介

空桶经刷桶机后的动力传输带送到自动上瓶器输送带上，由PLC微电脑对上瓶数量计数，并准确无误的定位。

同时有等节距输送带送链的计数定位。

双重保险完全杜绝缺瓶的发生。

自动上桶机油可调高度的等节距输送链、腿痛机构、上桶机构等组成。

等节距输送链保证了输桶的距离一致，输送连高度可调，保证了五加仑桶的落差适中。

推桶机构由汽缸控制，气缸速度可调，保证了推桶的力度适中。

伤痛机构也为可调机构，使五加仑桶型更换方便。

控制系统，为光电检测仪检测到桶，传达到微电脑（PLC），再由微电脑控制气缸按时间顺序动作。

2）主要技术参数

额定收缩能力：

600桶/小时

设备尺寸：

A1800*D1295*H1830

适用水桶规格：

φ270×490×φ56

容量：

（5加仑）

桶盖规格：

φ56×40（辫子长18，宽）

数量：

5台

全自动系统灌装封盖机

1）简介

TXG-600全自动洗桶灌装封盖机是引进玫瑰公司的先进技术及工艺，融合了意大利、法国等同类产品的优点，结合我国的具体国情，经技术改进而生产的全自动灌装生产线，是世界最先进的饮用水灌装设备之一。

本机主要由16道洗瓶立杆机构、碱液消毒液快速回流装置、内洗喷头升降机构、碱液加温及温控装置、冲洗干净的桶之灌装线的自动下桶机构、灌装机、上盖机和封盖机组成。

3）主要配置及技术参数

额定生产能力：

600桶/小时

设备尺寸：

A4675*D2100*H2400

电源电压：

AC380V/50Hz

冲洗压力：

冲洗耗水量：

吨/小时

工位：

冲洗：

16工位

灌装：

4个灌装头

封盖：

链式封盖

适用水桶规格：

φ270×490×φ56

容量：

（5加仑）

桶盖规格：

φ56×40（辫子长18，宽）

数量：

5台

成品水灯检箱

检查成品水中有无杂质。

箱架采用镜面不锈钢材质，陪白色高级柔光板。

主要技术参数

额定生产能力：

600桶/小时

设备尺寸：

A4675*D2100*H2400

灯管：

20W8支

适用水桶规格：

φ270×490×φ56

数量：

5台

蒸汽热收缩膜机

1）简介

蒸汽热收缩膜机具有收缩效果好，无烫伤，节能，降低生产成本，可调式机身支架，操作简便安全等特点。

热收缩机与出瓶输送链配套作业。

当成品水通过热收缩机时，热收缩膜机自动检测到套好标贴的水桶，蒸汽喷洒而出对热收缩膜加热收缩。

五同时不喷出蒸汽。

2）工作原理

水经过加热形成水蒸气并储存于蒸汽包，当有瓶经过输送带时，行程开关接通，排蒸汽电磁阀打开，蒸汽喷洒至瓶口（喷气时间可有面板时间继电器任意设定），热收缩膜经热胀冷缩效应后紧紧包裹于瓶口处。

3）主要配置及技术参数

额定生产能力：

600桶/小时

配用电机功率：

输送电机

电热管功率：

6Kw

额定电流：

≤

电源电压：

AC380V/50Hz

设备尺寸：

A700*D510*H1150

适用水桶规格：

φ270×490×φ56

容量：

（5加仑）

桶盖规格：

φ56×40（辫子长18，宽）

数量：

5台

3设备与土建

设备

序号

名称

型号规格

参数

材质

产地

数量

备注

原水增压泵

CHL16-30

Q=16m3/h，H=32m

不锈钢

南方水泵

10台

一用一备

多介质过滤器

桶体

φ1500×H2800mm

Q=16m3/h

不锈钢

惠州太和

5个

填料

级配石英砂

粒度

石英砂

广东佛冈

19吨

填料

级配锰砂

粒度

锰砂

国产

吨

控制管、阀

DN65

U-PVC

国产

1批

活性炭过滤器

桶体

φ1200×H2800mm

Q=16m3/h

不锈钢

惠州太和

5个

填料

级配石英砂

粒度

石英砂

广东佛冈

2吨

填料

精致椰壳碳

10-24目

活性炭

海南

吨

控制管、阀

DN65

U-PVC

国产

1批

5μm精密过滤器

滤芯

过滤精度：

5μm

1米PP40

PP滤芯

国产

90支

桶体

φ400×H1500mm

Q=16m3/h

不锈钢

惠州太和

5个

控制管、阀

DN65

U-PVC

国产

1批

压力表

不锈钢

浙江余姚

5个

纳滤设备

高压泵

CDL12-10

Q=16m3/h，H=72m

不锈钢

5台

纳滤膜

8040

分子截留为50000单位

60支

纳滤膜壳

8040*4

玻璃钢

15支

纳滤产水流量计

LZM-80G

有机玻璃

5个

纳滤浓水流量计

LZM-50G

有机玻璃

5个

压力表

不锈钢

15个

调节阀/单向阀

DN50

黄铜

5个

软启动

HFR

复合材料

5个

高低压保护

PN6-25Mpa

不锈钢

10个

电动慢开阀

DN50

PN6-25Mpa

不锈钢

国产

5个

本体连接管阀件

DN65/DN50

不锈钢

国产

1批

清洗水泵

CHL16-20

Q=12m3/h，H=23m

不锈钢

5台

清洗水箱

1000L

国产

5台

机架

不锈钢

5台

臭氧杀菌系统

臭氧发生器

HY-40

40g/h

5台

汽水混合装置

φ600×H3600mm

Q=12m3/h

不锈钢

5台

过滤器

不锈钢

5套

控制管、阀

DN65

不锈钢

国产

1批

成品水箱

桶体

10m3

不锈钢

国产

5台

自动液位控制

国产

5套

附件及辅助

阀门及连接件

不锈钢

国产

1批

阀门及连接件

U-PVC

国产

1批

五加仑灌装机

全自动拔盖机

TBG-D-600

不锈钢

5台

全自动直线刷桶机

TST-C-600

不锈钢

5台

全自动上瓶机

TSP-600

不锈钢

5台

全自动洗瓶灌装封盖机

工程配套

不锈钢

5台

自动瓶盖消毒上盖机

TDJ-D-600

不锈钢

5台

灯检

TZS-D-600

不

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