灭菌乳工厂设计.docx
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灭菌乳工厂设计
灭菌乳工厂设计
班级：
食质091
姓名：
指导教师：
时间：
2012.10.1
食品工厂设计任务书
学生姓名班级指导教师
题目灭菌乳工厂设计
设计基本参数
生产能力：
年产1万吨
设计要求及内容
1、设计方案简介
工厂设计的任务和内容、设计原则进行简要论述。
2、厂址的选择及总平面设计
厂址选择的原则、总平面设计内容进行简要论述。
3、生产工艺设计
产品生产方案及产量的确定，简述产品生产工艺流程。
4、关键点控制（HACCP）在产品生产中的应用
对危害分析与关键点控制（HACCP）系统进行简单介绍，并对其在产品生产中的应用加以阐述。
5、经济核算
车间总投资、产品成本进行核算。
6、编写设计说明书
将设计所选定的工厂厂址、厂区布置、工艺流程方案、HACCP关键控制点的确立及经济核算结果汇集成工艺设计说明书。
应采用简练、准确的文字图表，实事求是的介绍设计计算过程和结果。
设计说明书要求在6000字以上。
设计说明书主要内容：
（1）封面（设计题目、学生班级、姓名、指导教师、时间）
（2）目录
（3）设计任务书
（4）概述与设计方案简介
（5）厂址的选择及总平面设计
（6）产品生产工艺设计
（7）HACCP在产品生产中的应用
（8）经济核算
（9）参考文献
（10）主要符号说明
（11）致谢
每个学生在教师指导下独立完成课程设计，设计题目从下列选取：
（1）班处理0.5吨面粉的面包工厂设计
（2）年产20万吨果汁饮料厂设计
（3）年产1万吨水果罐头工厂设计
（4）年产1万吨灭菌乳工厂设计
目录:
（1）设计任务书...........................................................................................................4
（2）概述与设计方案简介...........................................................................................4
（3）厂址的选择及总平面设计...................................................................................5
（4）产品生产工艺设计..............................................................................................7
（5）HACCP在产品生产中的应用............................................................................7
（6）经济核算..............................................................................................................9
（7）参考文献.............................................................................................................12
（8）致谢.....................................................................................................................13
设计任务书
一、灭菌乳工厂设计方案简介
食品行业在工业生产总值中居第一位，它已经超过了机械、化工，成为工业中的第一大产业。
我国的食品工业具有相当大的潜力，是一个朝阳产业。
只有人民生活富裕，食品工业才能发展起来，我们食品工作者才有用武之地，而食品工业的第一步就是要建厂，而且随着人民对食品的要求越来越高，对厂房的设计要求也相应的越来越高，因此学好食品工厂设计是非常重要的。
1.灭菌乳工厂设计目的
食品工厂设计是一门综合性、实践性很强的专业课。
是在学生基本完成大学全部课程，扎实掌握基础理论，工程技能及专业理论、专业知识的基础上开设的，其目的是培养学生具备工程设计的能力，结合毕业实习和毕业论文完成工程师综合素质基本训练。
工厂设计是政治、经济、技术紧密结合的，综合性很强的一门科学技术，除了要求设计者具有计算、绘图、表达等基本功和专业理论外，还应对工厂设计的工作程序、范围、设计方法、步骤、内容、设计的规范标准、设计的经济等内容的要求能熟练掌握和运用,只有这样才能完成有关的设计任务。
2.灭菌乳工厂设计的任务[1]：
2.1、了解我国基本建设的有关方针政策和规定，掌握基本建设的工作程序、内容、设计范围分工。
2.2、了解和熟悉工厂设计的有关规范标准以及技术经济和概算等内容和要求。
2.3、熟悉工厂设计的主要成果——设计说明书和图纸的有关内容、特点、表示方法、规范和标准等知识。
2.4、了解工艺设计在总体设计中的地位和作用，及其与公用工程设计的关系。
总的说来一句话：
是食品生产的基本条件，是食品卫生、安全、质量的物质保证。
不管是新建、改建、扩建一个厂，还是进行新工艺，新技术和新设备的研究，都需要进行设计，而且是第一步所必需做的，所以是生产的基本条件，而且设计先不先进，合不合理，还是食品卫生安全和质量的保证，与以后工厂的效益和兴旺密切相关。
3.灭菌乳工厂设计的范围和内容
其范围涉及到建筑、经济、机械、环保、地理、气象、市场营销等学科领域,所有一切都以食品为基础,食品技术人员是总设计师,向其它专业技术人员提出要求,其它专业技术人员按食品工艺要求来分别进行设计,各专业人员应相互配合,密切协作,共同完成食品厂的设计任务,要求设计者随时掌握各相关学科的发展动态及本学科的新知识、新技术,将国内外新的科学成果在设计工作中得到体现.
工厂设计包括工艺设计和非工艺设计两大组成部分。
所谓工艺设计，就是按工艺要求进行工厂设计，其中又以车间工艺设计为主，并对其他设计部门提出各种数据和要求，作为非工艺设计的设计依据。
内容要求：
（1）确定产品方案、生产规模及主要配套工种的规模；
（2）确定厂址与用地范围；
（3）确定采用的主要生产技术和方法；确定技术来源；提出主要生产设备选择意见；
（4）确定项目的组成；
（5）提供原料、燃料、动力等供需数据，作为办理对外协作的依据；
（6）估算项目总投资；提出资金来源与筹措方式；拟定用款计划的建议，为资金筹措提供依据；
（7）测算项目的投资效益；分析项目的抗风险能力；
（8）提出可靠的研究结论。
对存在的问题，提出改进和解决办法的建议；
（9）能满足编制初步设计的要求；
（10）对不可行的项目，提出处理意见和建议。
4.灭菌乳工厂设计的原则
4.1、符合经济建设的总原则：
做精心设计、投资省、技术新、质量好、收效快、回收期短。
4.2、设计的技术经济指标以达到或超过国内同类型工厂生产实际平均先进水平为宜。
4.3、积极采用新技术，力求设计在技术上具有现实性和先进性，在经济上具有合理性。
4.4、必须结合实际，因地制宜，体现设计的通用性和独特性相符合的原则，并留有适当的发展余地。
4.5、食品类工厂还应贯彻国家食品卫生有关规定充分体现卫生、优美、流畅并能让参观者放心的原则。
4.6、设计工作必须加强计划性、各阶段工作要有明确进度。
二、厂址选择及总平面设计
食品工厂的建设必须根据拟建设项目的性质对建厂地区及地址的相关条件进行实地考察和论证分析，最后确定食品工厂建设地点。
食品项目的建设条件是保证项目建设和生产经营顺利进行的必要条件，包括项目本身的建设施工条件和项目建成后交付使用的生产经营条件。
项目建设的条件既包括项目本身系统内部的条件，也包括与项目建设有关的外部协作条件，项目建设条件的重点是项目建设的外部条件，包括项目建设的资源条件、厂址条件和环境条件等。
1.厂址选择的程序及要求
1.1、厂址选择的程序
不同类型的食品厂适合于不同的建厂环境，因为不同的建厂环境具备不同食品项目所需要的建厂条件。
一般来说，食品厂址选择应考虑的建厂条件应包括建厂地区条件选择和建厂地址条件选择。
先对建厂地区条件进行分析并选择，然后再对建厂地址条件进行分析并确定建厂地址。
1.2、厂址区域的选择
选择建厂地区要考察的因素既有政治方面的，也有经济方面，有自然方面的，还有社会方面的。
1.2.1、自然环境
自然环境包括气候条件和生态要求两个方面。
（1）气候条件气候在选择建厂地区时是一个重要因素。
除了直接影响项目成本以外，对环境方面的影响也很重要。
由于食品项目类型不同，气候条件对项目起作用的方式也不同。
特别是在有大量运输和建筑工程的项目中，天气是影响项目的主要因素。
在厂址选择时，应从气温、湿度、日照时间、风向、降水量等方面说明气候条件。
这些方面中的每一项都可以进行更详细的分析，如平均日最高气温和最低气温及日平均气温等。
（2）生态要求有些食品厂可能本身并不对环境产生不利影响，但环境条件则可能严重影响着食品厂的正常运行。
食品厂多数为农产品加工项目，明显依赖于使用的原材料，这些原材料可能由于其他因素（如被污染的水和土壤）而降低等级。
有的食品项目，用水量很大，而且对水质要求也很高，如果附近的工厂将废水排入河中，影响工厂水源的卫生质量，则该项目将受到严重损害[2]。
1.1.2、建厂地区的最后选择
建厂地区应选择在原材料和燃料动力的产区（即面向资源）或与企业有关的主要消费中心所在地（即面向市场）。
选择建厂地区最简单的方式是：
根据原材料来源地及主要市场的交通情况，提出几个可供选择的厂区方案，并计算其运输、生产成本。
以资源为基础的食品项目，由于运输费用较高，应选择建设在基本原材料产地附近；对易变质的食品工业则应面向市场，这类项目一般建在主要消费中心附近。
但是，许多食品不可能由一个特定的因素就决定其厂址，既可以建在资源地，也可建在消费中心附近，甚至可以设在中间的某些点上。
对于不过分面向资源或市场的食品项目,最好的建厂地区能够将下列因素很好的结合起来：
距原材料和市场的距离合理，良好的环境条件，劳动力储备丰富，能以合理的价格取得充足的动力和燃料，运输条件良好以及具有废物处理设施等。
2.厂址总平面设计
项目占地15000m2，其中生产区占地6000m2，生活区占地1500m2。
进厂后，豁然呈现在眼前的是一个椭圆形的花坛，花坛中心设置有喷泉、假山，这种色彩鲜明、动静结合的搭配，给人一种清新洁净、生机盎然的感觉，烘托出项目产品新鲜、方便、卫生的底蕴，。
继续往前走便是占地6000m2生产车间，宽敞明亮，布置有现代化的生产线。
洗手间、空气净化设备、卫生隔墙等设施一应俱全，全面适应生产的需要。
生产区两侧布置的是原料库、成品库和办公楼、实验室。
工厂的道路均按照工厂设计的标准进行布置，主干道路宽6m，两侧布置有绿化带，环绕整个厂区。
并设有人行道和缓冲区，充分做到人车分离、安全生产。
厂区的绿化带布置合理，栽种常绿树木和草类，使整个厂区四季如春，显得生机盎然。
现在食品工厂大多采用轻钢结构的厂房，轻钢建筑材料重量轻、建设周期短，相对建筑成本比较低，同时，轻钢结构厂房相对跨度大，对设备在厂房中的布置影响小，框架结构对于不同功能分隔和以后的变更都非常的方便，因此，本设计也将采用轻钢结构厂房进行设计。
我国夏季多为东南风，冬季多为西北风，因此本设计将动力系统和污水处理系统放置在整个厂区的东侧，避免因为风向的问题影响产品质量，同时根据乳制品GMP要求，本设计的厂房具有通排风系统，避免外界的污染进入到车间内部。
三.生产工艺设计
1、工艺流程
原奶检测、验收，过冷至0-4℃→预热至65-70℃高压均质升温至90℃并保温15分钟→降温至0-4℃→添加适量维生素、微量元素→灌装→装箱并人O-4℃冷库贮存[3]。
1.1对原料奶进行掺假检验，脂肪、密度测定，脂肪含量达到3.1%、密度达到1.028、未掺假的牛奶进人生产工序。
1.2.过冷至0-4℃,暂存，缓冲生产加工时间，保证原奶不变质。
1.3.预热至65-70℃，利于均质时脂肪球更加微粒化。
1.4.高压均质，使脂肪颗粒更加微粒化，利于人体消化吸收。
1.5.升温至90℃，保温15分钟，杀灭牛奶中的细菌，时间过短，灭菌不彻底;时间过长，牛奶易发黄变色，影响产品感官
1.6.降温至0-4℃，包装后确保牛奶不易变质，延长产品货架期。
1.7.添加适量微量元素、维生素，满足特殊人群对微量元素和维生素的需要，使牛奶中的营养成份更加全面。
1.8，灌装、装箱，入0-4℃冷库,保证生产过程中冷链环节，延长产品保质期。
四.关键点控制（HACCP）在产品生产中的应用[4]
1、关于HACCP
近十年来，我国乳品工业跨越了培育期、平稳增长期、高速增长期等几个发展阶段各类乳制品产量不断增加，年人均年消费量超过了27kg[1]。
但是乳制品的安全与质量并未与产量、销量同步提高，与之相关的质量安全问题日益凸显，消费者投诉、问题产品召回事件层出不穷，人们对国产乳制品的信任度大大降低，其中纯牛奶的质量与安全状况饱受争议，问题突出。
究其原因主要表现在生产、营销、物流、监管、饮用等各个环节都存在问题，与国际水平存在明显差距，特别是生产环节管理存在缺陷，是造成产品质量安全问题的主要因素，提高和改进生产管理水平，降低产品质量与安全风险，HACCP体系的应用是行之有效的措施。
HACCP是通过对生产过程各工序中的生物危害、化学危害和物理危害逐一进行分析，确定关键控制点，预防安全问题或当发现不安全因素和问题时具有及时补救措施。
其最大优点是使食品生产商将以最终产品检验为主要基础的控制观念转变为在生产环境中对食品安全危害加以识别、评估并控制其潜在危害的预防体系。
目前，在我国HACCP体系已经在很多行业中得到了应用，其中研究证实饲料、油炸食品、饮料、罐头、冷冻食品等在实施HACCP体系后产品质量均得到了显著提高。
在乳品生产中，HACCP体系在百利包、利乐枕纯牛奶上均有相关的研究报道，结果表明在应用HACCP体系后将效果明显，危害降低，产品质量提高。
灭菌纯牛奶作为目前乳制品市场的主流产品，市场份额还在逐步提高，行之有效的HACCP体系。
原料奶的控制对产品质量至关重要，其优劣程度、安全因素直接影响成品奶的品质，要求必须满足夏季奶温不高于6℃，冬季不高于4℃，结合酒精试验、滴定酸度、pH值、蛋白质、脂肪等理化指标，抗生素、三聚氰胺、重金属等有害物检测，煮沸试验、色香味等感官指标，微生物指标和掺假试验等一系列标准综合评定合格与拒收。
2、危害分析[5]
纯牛奶的生产中主要受到3种危害：
生物性危害、化学性危害、物理性危害。
2.1生物性危害
绝大多数灭菌纯牛奶加工都会受到一种或几种生物性危害，如杂菌、酵母菌、芽孢、致病菌、寄生虫等。
2.2化学性危害
有毒的化学物质污染产品而引起的危害，如抗生素的残留、有毒有害物、掺假、CIP清洗剂、重金属等。
2.3物理性危害
灭菌纯牛奶从原奶验收到加工过程中任何可能进入牛乳中的有害异物，如玻璃、金属、奶垢等。
结合灭菌纯牛奶的生产工艺特点，分析评定其相关危害，得到危害分析结果。
确定牛奶生产的关键控制点及建立限值通过对灭菌纯牛奶的生产环节和CCP判断树进行分析，确定了以下5个关键控制点，分别为CCP1原奶验收、CCP2超高温瞬时灭菌、CCP3包材灭菌、CCP4无菌灌装、CCP5保温试验。
灭菌纯牛奶生产中的每一个关键控制点都要严格按照规定限值去实施，否则会导致产品质量出现问题，引起
产品的浪费和经济上的损失。
2..4原奶验收（CCP1）
由于原奶收集环节上以及原奶储运体系的差异，可能会有农药残留、重金属、细菌等潜在的危害，并且在运输过程中可能会引起产生更多微生物。
若不严格控制，不合格的原料奶就可能混入工厂生产环节，对生产造成严重的危害；另一方面，牛奶中不得检出的非牛奶食品添加剂加入到原料奶，以达到牛奶验收标准，严重危害了消费者的健康。
在实际生产中要严格控制原奶验收环节，按规定进行检测、评定，检验合格后方可入罐。
若未按规定执行，会导致牛奶以次充好，使产品出现质量安全事故，因此设为关键控制点。
2.5建立监控、纠偏措施
针对每一个CCP，明确相应控制点发生危害时的纠偏措施、采取的行动，将危害因素及时排除，保证产品危害影响降至最低。
2.5.1原料乳
在原料乳进厂入罐之前进行理化指标检测，如发现不符合项应拒收；原料乳从储存罐进行生产之前进行理化指标检测，如发现不符合项应保留并及时作出分析、找出失控原因，待评定结果出来后采取相应措施。
2.5.2超高温瞬时灭菌
监控超高温瞬时灭菌的温度和时间，选择高性能、自动化程度高的灭菌机。
对超高温处理后的灭菌乳，在灭菌机的输出口、无菌罐的输出口及包装机的灌装处设置3个监控点。
当出现问题时，保留管路中和罐中不合格牛奶，查明出现问题的环节，进行检验，待评定结果出来后采取相应措施。
2.5.3包材灭菌
包材上机之前检测包膜等完整性。
上机前包膜破损时要对其进行隔离、监测；双氧水含量超标不能上机生产；生产中出现卡纸、卷纸情况时应及时停机，排除危险。
2.5.4无菌灌装
无菌灌装时要保证蒸汽的压力和温度。
定期检测压力表和温度值，对生产出的成品进行剪包实验、理化检验以保证其质量安全。
当发现问题时，应及时将灌装机停机，对生产出的产品进行评估，待评定结果出来后采取相应措施。
2.5.5保温试验
进行保温试验时应控制周围环境的温度、湿度、摆放位置，在保存7d后如果产品出现坏包、胀包、理化检测不符合要求时，要及时通知物流部门将同批次产品下架，并进行检测分析不合格原因，采取解决措施。
2.6各个CCP验证
通过验证审查确定HACCP是否按计划正常、有效运行，综合分析整个生产过程，结合对产品的检测结果，确定是否有疏漏的控制点。
验证内容一般包括监控仪器的校准及记录的审核、对原料和加工过程各阶段的取样和检测、CCP记录和纠偏记录的审核等。
2.7建立记录保存程序
保持有效和准确的记录对于维护HACCP的实施是很重要的，因此应将HACCP的运行记录形成文件，文件和记录的管理应该与生产的规模和特点适应。
记录应包括：
CCP记录、处理记录原辅料验收记录、相关人员签名和时间等。
3、纯牛奶HACCP生产细则及效果
3.1灭菌纯牛奶HACCP生产细则制定[6]
根据对灭菌纯牛奶生产过程中的危害分析，对关键控制点的危害方式、关键限值、监控方式、监控频率、监控人、纠偏措施、验证程序、记录程序等作出规定，制定纯奶HACCP计划，以此作为生产工作的依据规章。
3.2HACCP体系实施效果
将HACCP计划应用到日产28t灭菌纯牛奶的乳品企业，在实施HACCP体系6个月后，结合生产部、品控部、市场部、物流部等部门对其进行效果验证。
结果表明此前生产过程中易受到污染的环节得到了有效的控制，卫生状况明显改善，彻底消除了理化、微生物污染。
对比实施体系前、后6个月的数据，产品理化合格率由实施体系前的95%达到100%，微生物合格率由98%达到100%，质量的总合格率由95%达到了100%[7]。
五.经济核算
序号
项目名称
建设费用
1
场地开拓费
50万
3
给排水及防洪设施费
25万
4
供电、供热、供气工程费
50万
5
土建工程费
600万
6
抗震设施费
30万
7
通讯工程费
10万
10
采购生产设备费用
500万
11
协作及其他工程费用
50万
12
合计
1315万
序号
项目名称
每吨产品耗费金额
1
原料、燃料成品等运输费用
20元
2
给水费用
2.5元
3
供电、供热、供气费用
200元
4
排污、排渣等排放费用
50元
5
通讯费用
5元
6
其他
50元
7
合计
327.5
本设计根据产品的种类、包装种类和各产品的产量，并且符合生产向机械化、自动化、连续化发展方向的要求，最终确定了本设计的产品方案。
由于酸奶工厂原料基本采用奶牛当日产的牛乳，并且酸奶是消费者每日饮用的产品，因此酸奶工厂全年没有停产时间，按照365日计算。
为平衡每月生产的产量，避免出现部分月停产，部分月加工任务过于繁重，结合主要加工酸奶的品种成熟时间情况，初步安排产品生产方案如下（注每月以30天计）
产品种类
包装
包装规格
灌装机能力
产量（吨/天）
酸奶
玻璃瓶
200g/瓶
1200瓶/小时
9
纯牛奶
塑料杯
125g/杯
1200杯/小时
8.5
2000杯/小时
150g/杯
900杯/小时
4
屋顶包
200g/包
600包/小时
2.4
500g/包
1.2
1000g/包
2.4
合计
27.5
企业结构
为使质量和生产从组织上得到保证，根据公司实际情况，建立酸奶生产销售等整体的组织结构见图。
总经理
人力资源部
生产技术部
办公室
财务部
供销部
工程部
质控部
项目开发部
运输部
岗位需求
结合酸奶的生产工艺特点，根据实际生产能力和设备的自动化程度，以既不浪费又不缺少的原则，本厂各个岗位的需求情况如表。
序号
部门或岗位
人员编制（人）
1
管理人员
6
2
生产技术部
8
3
供销部
12
4
质控部
6
5
办公室
2
6
财务部
2
7
工程部
5
8
生产车间
10
9
项目开发部
5
10
人力资源部
3
11
运输队
10
12
合 计
69
劳动力价格：
高级工3800元/月，中级工3000元/月，普通工2400元/月。
11.1投资收益指标
（1）用于建筑工程的各项费用785万。
（2）用于购置各种设备、工具和器具的费用500万，。
原料成本：
鲜奶3000元/吨×10000吨=3000万元
包装等成本400万元
（3）销售收入4600万元
（4）工资：
69×6万=414万元
（5）税收：
年销售额×税率＝4200×8％＝336万元
（6）利润：
4600-3000-400-414-336=450万元
六.参考文献:
[1]张静,李景芳,陆东林.奶类生产和消费概况[J].新疆畜牧业,2011（6）：
21-23
[2]高蓬明.生产中应用HACCP控制微生物[J].西南大学年报,2009（9）：
25-30.
[3]孙月娥.HACCP在搅拌型酸奶中的应用[J].中国乳品
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