毕业论文之工厂设计范文.docx

毕业论文之工厂设计范文.docx

《毕业论文之工厂设计范文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文之工厂设计范文.docx（33页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

毕业论文之工厂设计范文

XX大学

毕业设计

题目：

年产5000吨强化椰汁工厂初步设计

学号：

姓名：

年级：

学院：

系别：

专业：

指导教师：

完成日期：

摘要

本设计主要是进行年产5000吨强化椰汁工厂初步设计。

综合考虑厂区所在地资源、地理环境、政策法规等各项条件，针对5000吨强化椰汁项目的需要，对厂区规划、车间布局、产品方案及工艺流程、物料衡算、设备选型、卫生规X、企业组织等进行研究与设计。

为了提高产品质量和市场竞争力，同时对强化椰汁的HACCP管理进行了详细的分析与计划。

最后对本方案进行了技术经济分析，研究表明：

该项目固定资产投资1268万元，年利润726万元，投资回收期2年。

关键词：

营养强化；椰汁；工厂设计；效益分析

Abstract

Thedesignismainlycarriedoutanannualoutputof5,000tonsofcoconutplantstostrengthenthepreliminarydesign.Consideringthelocationofplantresources,geographicalenvironment,policiesandregulationsandotherconditions,for5,000tonsofcoconutprojecttostrengthentheneedforfactoryplanning,shoplayout,productandprocessflow,materialbalance,equipmentselection,healthnorms,businessorganizationssuchasresearchanddesign.Inordertoimproveproductqualityandmarketpetitiveness,andcoconutmilkatthesametimestrengthenthemanagementoftheHACCPdetailedanalysisandplans.Finally,theprogramhadtechnicalandeconomicanalysis,researchshowsthat:

theprojectofinvestmentinfixedassets12,680,000yuan,annualprofitof7,260,000yuan,investmentrecoveryperiodis2years.

Keywords:

nutrition;coconut;plantdesign;benefitanalysis

第一章总论

食品营养强化，是指在食品加工过程中人为地加入一些人体所必需的，但在日常膳食中易缺乏的营养素，以提高食品营养价值的过程。

人体必需的营养素包括：

糖、脂肪、蛋白质、水、纤维素、维生素和矿物质，其中维生素和矿物质又称为微量营养素，微量营养素的缺乏历来是影响人体健康的主要营养性问题[1]。

本文研究以椰汁为载体，添加目前缺乏严重的维生素A、D及铁营养素并对其进行工业化生产的新型强化饮料。

1.1项目意义

随着社会的进步，人民生活水平的提高，热卡、蛋白质缺乏性营养病已不是影响人体健康的主要危害因素，而国际上仍把微量营养素缺乏称为潜在饥饿以提示其严重性。

尤其是维生素A、D及铁的缺乏在妇女、儿童中发病率高，危害大。

世界卫生组织估计，维生素A储存不足的儿童有2.5亿，我国有些农村地区儿童亚临床维生素A缺乏高达60%，就是在发达的东部地区学龄前儿童血清维生素A低于20μg/L的占15%，有25%的肺炎患儿和40～60%的腹泻患儿的真正原因是维生素A缺乏。

我国儿童钙摄入量仅为膳食推荐供给量标准的40%左右，由于维生素D缺乏又影响钙的吸收，导致生长发育滞缓和佝偻病，全国婴幼儿佝偻病患病率为16.9%.全球5岁以下儿童缺铁性贫血有1.9亿，占该年龄儿童34%，5～14岁有5.6亿，占53%。

我国学龄前儿童缺铁性贫血患病率为39.7%，边远地区高达70～80%。

铁缺乏、维生素A缺乏，使机体免疫能力降低，儿童易发生消化道、呼吸道感染，微量营养素缺乏与感染关系密切[2]。

椰汁营养丰富，风味醇正，既无豆奶的豆腥及苦涩味，又无牛奶的“乳糖不耐症”，适合广大人群饮用，尤其是对食物比较挑剔的儿童。

将椰汁作为维生素A、D及铁元素的载体，一方面能补充维生素A、D、铁，从而有效防治维生素A、D和铁缺乏、促进钙的吸收；另一方面以椰汁营养丰富，含有大量植物蛋白以及17种人体所需氨基酸，是迄今为止世界上氨基酸含量最高的天然饮品，常饮椰汁不仅不会增加体重，还可以降低人体血脂水平，改善人体免疫力[3]。

1.2市场预测

XX是我国唯一生产商用椰子的地区，厂址所在地XX市周边原料丰富，交通方便，劳动力低廉，非常适合作为椰汁生产基地。

我国椰汁市场由于长期被老牌厂商垄断，产品线单一，价格偏高，产品功用宣传力度不够，本课题所研究的强化椰汁由于加入了多种营养素，营养更全面，在国人对健康要求越来越高的今天，强化椰汁作为一种天然功能性饮品有着庞大的潜在消费群体，国内市场前景看好。

在XX，椰子加工已经达到了零废弃，具有资源综合利用程度高的优势，近几年来已经从东南亚进口数百亿个椰子加工成产品并销往国外，因此对于本产品开拓国际市场也很有优势。

1.3设计X围

制定产品方案，设计工艺，进行物料衡算，设备选型，水、电、汽衡算，设定企业管理组织架构，生产卫生规X，制定HACCP管理体系，进行经济效果分析，绘制产品工艺流程图、设备布局图和全厂平面图。

第二章工厂平面设计

2.1厂址选择

该厂位于XX省XX市，地处热带，气候炎热，阳光充沛，适合椰树生长，这为该厂提供了充足的原料，避免了长途运输原材料。

厂址条件：

（1）厂区内有良好的卫生环境，达到了食品生产的卫生条件。

（2）厂址靠近电源，减少了输电距离，从而减少因线路过长而增加投资费用。

（3）水源充足，水源符合《生活饮用水卫生规X》的要求。

（4）交通方便，减少了运输费用。

（5）厂区有较好的自然环境和可靠的地质条件。

自然的排水坡度大致为0.04-0.08，附近无有害气体、烟雾、灰沙和其他危及食品安全卫生的因素。

（6）工厂附近劳动力丰富，原料易得，气候对饮料销售有利。

（7）另外厂区内还留有一定的发展余地。

2.2总平面布局基本原则

（1）以方便生产为前提，符合车间生产程序，避免原料、半成品、人流的交叉污染。

（2）全建筑物采取南北朝向，有利于通风、采光。

（3）配电房、锅炉靠近生产车间，减少能源消耗，锅炉房处厂东北角，使生产车间处在其上风位置。

（4）通盘考虑全厂布置，填平补齐，力求合理、经济，并充分考虑全厂扩大生产。

2.3总平面设计说明

（1）厂区分为四部分：

原辅料区、生产区、辅助区、生活区。

原辅料区和生产区按照生产流程布置，并尽量缩短距离，避免物料的往返运输。

（2）办公楼（办公室、化验室、会议室）在人流出口附近，距离车间较近，方便管理，又与物流避免交叉。

（3）绿化情况:

在厂房四周，各种建筑空地与预留地种植草坪。

（4）厂区道路:

厂区主干道为6000mm宽，非主要道路为4000mm宽，交叉路口半径20000mm。

（5）厂区考虑到防火要求，各主要建筑物和易燃物附近均设有消防水龙头和灭火器。

2.4全厂用地面积、建筑系数、场地利用系数

2.4.1全厂用地面积

全厂长160m，宽105m，占地约25亩。

全厂面积：

16800㎡

建筑总面积：

4420㎡

操作场地面积约为:

800㎡

道路、绿化面积估算为：

3000㎡

地上、地下工程管线面积：

300㎡

表2-1建筑面积表

建筑物

面积/㎡

建筑物

面积/㎡

建筑物

面积/㎡

全厂

16800

原料库

800

食堂

150

生产车间

1100

成品库

600

污水处理站

100

招待所

150

办公楼

320

员工宿舍

200

变电站

100

停车场

100

锅炉房

200

包装材料仓库

400

水塔

50

机修车间

150

2.4.2建筑系数

建筑系数计算公式：

J=[（Z+I）/G]×100%

式中：

J-建筑系数（㎡）

Z-建筑物构筑物面积（㎡）

I-操作场地（㎡）

G-厂区总占地面积（㎡）[4]

则，建筑系数：

J=[（Z+I）/G]×100%=[（4420+800）/16800]×100%=31.1%

2.4.3厂区场地利用系数

厂区场地利用系数计算公式：

Y=[（Z+I+T+D）/G]×100%

式中：

Y-厂区场地利用系数（㎡）

T-道路、绿化等占地面积（㎡）

D-地上、地下工程管线占地面积（㎡）[4]

则，厂区场地利用系数为：

Y=[（Z+I+T+D）/G×100%=[（4420+800+3000+300）/16800]×100%=50.7%

根据食品工厂的经验数据:

建筑系数为25%-40%，土地利用系数为45%-65%[4]。

因此，本设计符合食品工厂设计要求，还留有一定发展空间。

2.5具体平面设计

根据椰汁生产的工艺要求，结合实际生产情况，需要以下建筑或构建物。

2.5.1原辅料仓库

总面积1200㎡，包括原料库和包装材料库。

其中原料库用于储藏椰汁和其他辅料，为了避免交叉污染，均用墙隔开。

2.5.2生产车间

生产车间是椰汁的加工车间。

占地1100㎡，包括预处理车间、水处理车间、包装车间等辅助车间。

2.5.3成品仓库

紧邻生产车间，靠近工厂大门，便于运输。

占地面积600㎡，长30m，宽20m。

2.5.4办公楼

占地面积320㎡。

其中办公室占地200㎡，建成三层楼。

化验室和研发室在办公楼内，面积均为60㎡。

2.5.5变电站、机修车间

靠近主动力中心，配电室占地面积100㎡，机修车间占地面积150㎡。

与主要生产车间保持适当的距离，使其既不互相影响，又联系方便。

本厂机修车间由机械加工、维修等部分组成，作为附属部分，还包括木工车间和五金仓库。

2.5.6锅炉房

本设计从工厂卫生的角度考虑，将锅炉房建在对生产车间影响较小的位置，因此需满足以下要求：

（1）在工厂全年主导风向的下风处。

（2）靠近用汽负荷中心。

（3）有足够的原料堆场。

因此锅炉房建在车间的西北角，占地200m2。

采取钢筋混凝土结构，门向外开。

其与相邻的建筑物间距符合防火和卫生标准，满足通风、采光、防潮等方面的要求。

2.5.7化验室

包括感官评定、理化检测、微生物检测等。

此化验室设计于办公楼内，方便生产过程的理化指标控制、感官评定以及微生物的检测，对产品质量从车间成品入库进行全程检测、控制。

第三章工艺设计

本设计中的椰汁是由椰子的白果肉经榨汁调配，并添加维生素A、D及铁营养粉而制成的强化饮料。

具体方法是:

选择成熟的椰子，剥掉外面的椰衣，去除硬壳，除去椰子白果肉表层的黑皮得到新鲜的白果肉，然后经过磨浆、过滤、胶体磨等一系列步骤处理成鲜椰子乳液，向乳液中加入蔗糖、乳化剂、稳定剂、营养粉经乳化调配后，在一定的温度下均质，以提高椰汁的稳定性，然后加热脱气，最后杀菌灌装即可得到理想的强化椰汁。

本工艺方案通过采用先进的微胶囊技术使脂溶性维生素A、D和铁变为水溶性良好的营养粉使用，解决了在工艺流程中维生素A和D溶于含水量高的椰汁，使其均匀分布且无异味的难点。

所添加维生素A、D和铁的量依据《食品营养强化剂使用卫生标准》。

3.1原材料

3.1.1椰子

3.1.2乳化剂

单甘酯、蔗糖酯、吐温-80

3.1.3稳定剂

羧甲基纤维素钠、酪蛋白酸钠

3.1.4营养粉

维生素A、D微胶囊和乳酸亚铁（罗氏公司生产）

3.1.5椰汁的配方

椰肉：

总水量=1：

10

复合乳化剂：

蔗糖酯0.1%，单甘酯0.25%，吐温-800.11%

复合稳定剂：

羧甲基纤维素钠0.03%，酪蛋白酸钠0.25%

复合营养粉：

维生素A0.7mg/kg，维生素D0.03mg/kg，铁80mg/kg

成品糖度：

9.0%

3.2产品方案

主要产品为维生素A、D及铁强化椰汁，其包装形式主要为PET（500ml）瓶。

全年均衡生产，全年工作日不少于250天，每天工作8h，每天的生产班次为1班。

年产5000t，则日产也即班产量为5000/250=20t/班。

3.3工艺流程

椰子

↓

人工剥椰棕

↓

剥椰肉

↓

磨浆

←

原水

←

水处理

↓

过滤

化糖

乳化剂、稳定剂、营养素

↓↓↓

胶体磨

过滤

溶解

↓↓↓

调配

—————————————

↓

一次均质

↓

二次均质

洗瓶

↓↓

脱气

→

UHT杀菌

→

灌装

→

检验

→

冷却

→

贴标

→

装箱

3.4操作要点

（1）椰子去壳、果肉破碎

椰子要选用新成熟的椰子果，用自来水将椰子外壳表皮附着的泥沙和杂物冲洗干净，人工用刀砍去椰子的外壳，用椰肉刨机将椰肉刨出，加入足够的符合饮料生产的处理水，送入磨浆机进行破碎。

特别注意的是加水量应一次加足，量不可太少，以免影响原料提取率，一般控制在配料水量的50-70%。

破碎成疏松的状态时出汁最佳，这是粗磨。

经离心过滤机过滤后再用胶体磨细磨，使其组织内蛋白质及油脂充分析出，以利于提高原料利用率。

经过粗、细磨后的浆体中应有90%以上的固形物可通过150目。

（2）配料

乳化剂和稳定剂中加入约为5倍重量的水，在65–75℃,2800r/min下搅拌4-5min，得到稳定的乳化剂液和稳定剂液。

将已调好浆液浓度的椰汁及适量的砂糖、营养粉、乳化剂、稳定剂按顺序放入带有搅拌器的不绣钢调配罐中进行调配。

（3）均质

均质的目的是使椰汁中的不同粒度、不同密度的颗粒进一步破碎并使之均匀，增加椰汁的亲和力，适当增加产品的黏度，抑制出现分层、沉淀现象，使椰汁保持均一稳定。

（4）脱气

除去椰汁中的空气，抑制褐变，色素，VC及芳香类物质的氧化；去除悬浮微粒上的气体，保持良好的外观，减少瓶装和杀菌时产生的泡沫，以保证产品的品质脱气压力一般控制在0.05Mpa。

（5）UHT杀菌

超高温瞬间杀菌，主要是杀灭椰汁中腐败微生物和钝化酶的活性。

控制温度137℃，时间5s。

第四章物料衡算

物料衡算包括该产品的原辅料和包装材料的计算。

通过物料衡算，可以确定各种主要物料的采购运输和仓库储存量，并对生产过程中所需的设备和劳动力定员的需要量提供计算依据。

计算物料时，必须使原、辅料的质量与经过加工处理后所得成品相损耗量相平衡。

加工过程中投入的辅料按正值计算，加工过程中的物料损失，以负值计入。

这样，可以计算出原料和辅料的消耗定额，为下一步设备计算、热量计算等提供依据和条件。

还为劳动定员、生产班次、成本核算提供计算依据。

因此，物料衡算在工艺设计中是一项既细致又重要的工作。

已知年产5000吨强化椰汁，每年按250个工作日，确定日产20吨，每日1班，即班产20吨。

4.1原料椰子

原料椰肉中蛋白质含量为50.5%，脂肪含量为31.57%，而成品椰汁中蛋白质含量应不低于0.5%，椰肉损耗率为15.5%，以成品率99.7%计，按照此标准计算：

每日消耗椰肉量为：

20×0.5%/（1-15.5%）/5.5%/99.7%=2.158t

成熟椰子毛重与椰肉的比值约为5:

2

所以，每日消耗原料椰子量为：

2.158×5/2=5.395t

因采用每日1班生产，所以，每班耗用椰肉2.158t，原料椰子5.395t。

每日实际生产椰汁量为：

20/99.7%=20.06t

每年需要椰子原料为：

5.395×250=1348.75t

4.2各种辅料

由工艺配方知，各种辅料用量为：

乳化剂：

蔗糖酯0.1%，单甘酯0.25%，吐温-800.11%

稳定剂：

羧甲基纤维素钠0.03%，酪蛋白酸钠0.25%

营养素：

维生素A0.7mg/kg，维生素D0.03mg/kg，铁80mg/kg

蔗糖9.0%

其班产量所需量：

蔗糖：

20/0.997×9%×1000=1805.416kg

蔗糖酯：

20/0.997×0.1%×1000=20.060kg

单甘酯：

20/0.997×0.25%×1000=50.150kg

吐温-80：

20/0.997×0.11%×1000=22.066kg

羧甲基纤维素钠：

20/0.997×0.03%×1000=6.018kg

酪蛋白酸钠：

20/0.997×0.25%×1000=50.150kg

维生素A：

20×1000/0.997×0.7=14.042g

维生素D：

20×1000/0.997×0.03=0.6018g

铁：

20×1000/0.997×80=1.605kg

4.3空罐和外包材料耗用量

4.3.1空罐耗用量

空罐耗用量损耗率为0.82%

PET瓶（500ml）为2000瓶/吨，所以实际需要40331瓶/d

4.3.2外包材料耗用量

包装箱为12瓶/箱，所以需要40331/12=3361只/d

第五章设备选型

设备选型应符合工艺要求，它的依据是物料衡算。

设备选型的好坏是保证产品质量的关键，体现生产水平的标准，它为动力配电、水、汽用量计算提供依据。

选型中后道工序设备的生产能力略大于前道，以防物料积压。

5.1设备选型的原则

从设备的设计选型上可以反映出所设计工厂的先进性和生产的可靠性。

因此本设计在设备的工艺设计和选型是考虑了以下原则:

（1）保证工艺过程实施的安全可靠。

（2）经济上合理，技术上先进。

（3）投资省,耗材料少。

（4）运行费用低,水电汽消耗少。

（5）操作清洗方便，耐用易维修，备品配件供应可靠，减轻工人劳动强度，实施机械化和自动化方便。

（6）结构紧凑，尽量采用经过实践考验证明确实性能优良的设备。

（7）考虑生产波动与设备平衡，留有一定余量。

（8）考虑设备故障及维修的备用

5.2生产能力计算

由物料衡算所得的数据：

每日设计生产椰汁20.06t,处理椰子量5.395t,椰肉量2.158t，需要PET瓶40331瓶。

因每天工作8小时，可作以下能力估算：

（1）椰肉刨机2158kg/8h=270kg/h

（2）磨浆机2158kg/8h=270kg/h

（3）卧式离心过滤机20060kg/8h=2508kg/h

（4）胶体磨20060kg/8h=2508kg/h

（5）均质机20060kg/8h=2508kg/h

（6）脱气机20060kg/8h=2508kg/h

（7）超高温瞬时杀菌机20060kg/8h=2508kg/h

（8）回转式洗瓶机40331瓶/8h=5041瓶/h=210瓶/min

（9）罐装机40331瓶/8h=5041瓶/h=210瓶/min

（10）连续喷淋冷却机40331瓶/8h=5041瓶/h=210瓶/min

（11）贴标机40331瓶/8h=5041瓶/h=210瓶/min

（12）装箱机3361只/8h=420只/h

5.3设备选型

（1）椰肉刨机20个刨头同时运作，每个刨头生产能力为14kg/h

（2）胶体磨规格型号:

JM80-2A，物料处理细度:

2-50（μm），单循环或多循环;产量:

1-5t/h;电机功率:

1.5kw;安装尺寸:

290×300×540;总重:

52kg

（3）磨浆机规格型号:

DM-Z160CBIII;安装尺寸:

540×414×920;生产能力:

300kg/h;电源:

300/420v;功率:

1.7kw

（4）卧式离心过滤机规格型号:

LWL320;转鼓直径:

320mm;转鼓转速:

2700r/min;分离因数:

1302;主电机型号:

Y132M-4;主电机转速:

2700r/min;功率:

7.5kw;外形尺刁:

940×1165×950

（5）化糖罐型号:

600L;安装尺寸:

950×900

（6）双联过滤器规格型号:

ZRP-HI;过滤面积:

0.15㎡;过滤温度:

<100℃;使用压力:

0.2MPa;进口管径:

32mm，出口管径:

32mm;外型尺寸:

1000×300×1000

（7）配料罐规格型号:

CPG1000;容积:

1000L;罐内压力:

<0.25MPa;夹套内压力:

<0.3MPa;夹套内温度:

<143℃;外型尺寸：

1200×2160

（8）均质机规格型号:

SLS2000-40/45;额定流量Q:

2000L/h;最大工作压力36MPa;电源:

30kw;重量:

1800kg;外型尺寸:

1300×900×1500

（9）储罐容量:

1000L;外型尺寸:

1200×1300

（10）真空脱气机规格型号:

LH8Bl;生产能力:

1.5-2.5t/h;真空度:

0.054-0.082MPa;容积:

0.4㎡;容积内经:

620;总重:

350kg;电机功率:

6.2kw;外型尺寸:

1285×1100×2625

（11）列管式超高温杀菌机生产能力:

2000L/h;物料进口温度:

5℃;超高温灭菌温度:

135-141℃;冷却水进口温度:

20-25℃;冰水进口温度:

2℃;蒸汽压力及耗量:

0.8MPa,115kg/h;压缩空气压力及耗量:

>0.7MPa,50L/min;设备总功率:

3.75kw;设备净重:

2000kg;外型尺寸3580×1760×2470

（12）真空灌装机规格型号:

GCP-10;灌注头数:

12;适用瓶高:

140-320mm;适用瓶径:

60-100mm;整机功率:

2.25kw:

外型尺寸:

1000×985×1660mm

（13）贴标机规格型号:

TLJ-A;标X围:

20-100mm;生产能力:

80-200瓶/min;标签规格,卷筒芯内径:

76mm;标签卷最大外径:

300mm;标签宽度:

20-200mm;电源:

220v;外型尺寸:

1820×1100×1500;机器重量:

200kg

（14）自动装箱包装机规格型号:

AC-12;包装速度:

10箱/min;包装产品尺寸:

320×200×200;外型尺寸:

6000×2700×2000;重量:

2500kg

（15）连续喷淋式冷却机外型尺寸:

3500×920×1030;处理能力:

2t/h;功率:

0.75kw;冷却温度:

30-60℃;冷却时间:

5-15min

（16）回转式洗瓶机规格尺寸:

LH4B17;生产能力:

60-120瓶/min;冲洗头数:

16;冲洗时间:

2.6-1.3s;瓶口直径:

27-44mm;瓶身直径:

50-89mm;设备重量:

1500kg;电机功率:

1.lkw;外型尺寸:

2050×1295×1610

（17）CIP就地清洗机规格型号:

HJQ-3000;生产能力:

30t/h;总功率:

2.20kw;清洗液:

酸、碱;800kg;外型尺寸:

3200×1600×2600

（18）砂棒过滤器规格型号:

GL-3000;生产能力:

3.0t/h;孔径0.16-0.41μm;重量:

300kg;外形尺寸:

320×320×820

（19）活性碳过滤器规格型号:

HHX-05;直径:

500mm;H1:

1800mm;H2:

1400mm;滤料层高:

1000mm;最大输出量:

1.6-2m2/h;工作温度:

5-45