年产万吨碳酸饮料工厂设计资料Word文件下载.docx
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1.2碳酸饮料的定义和分类
碳酸饮料是在一定条件下充入二氧化碳气的制品，是软饮料（非酒精饮料）的一种。
它的主要成分为糖、色素、甜味剂、酸味剂、香料及碳酸水等，一般不含维生素，也不含矿物质。
按照我国软饮料的分类标准，碳酸饮料（汽水）分为：
果汁型碳酸饮料、果味型碳酸饮料、可乐型碳酸饮料和其他型碳酸饮料。
1、果汁型：
原果汁含量不低于2.5%的碳酸饮料，它除了具有相应水果所特有的色、香、味之外，还含有一定的营养，有利于身体健康。
如橘汁汽水、柠檬汽水等。
2、果味型：
以食用香精为主要赋予香剂，以食用着色剂着色，原果汁含量低于2.5%的碳酸饮料，赋予一定的水果香型和色泽。
如橘子汽水、菠萝汽水等。
3、可乐型：
特指含有焦糖色、可乐香精或类似可乐果和水果香型的辛香、果香混合剂的碳酸饮料。
香气协调柔和，味感纯正、爽口，有清凉、刹口感，由于味道独特，含有咖啡因的产品同时具有提神作用，人们对这类产品往往有自己的偏爱，尤其可口可乐、百事可乐、非常可乐等知名品牌产品引导了消费方向。
4、其他型：
除上述三种类型以外的碳酸饮料，如苏打水、盐汽水以及含有非果实的植物提取或非果实的食用香精的碳酸饮料。
如茶汁汽水等。
1.3碳酸饮料的负面影响
过量地喝碳酸饮料，其中的高磷可能会改变人体的钙、磷比例。
研究人员还发现，与不过量饮用碳酸饮料的人相比，过量饮用碳酸饮料的人骨折危险会增加大约3倍；
而在体力活动剧烈的同时，再过量地饮用碳酸饮料，其骨折的危险也可能增加5倍。
专家提醒，儿童期、青春期是骨骼发育的重要时期。
在这个时期，孩子们活动量大。
如果食物中高磷低钙的摄入量不均衡，再加上喝过多的碳酸饮料，则要引起足够的重视。
因为它不仅对骨峰量可能产生负面影响，还可能会给将来发生骨质疏松症埋下伏笔。
因此，万事都得要有个“度”。
一旦超过了这个“度”，再有丰富营养的食物也可能变成有害物或多余物，对人体不利；
其次，适时补充一定数量的钙，还可减轻体内钙——磷比例的失调。
1.4设计目的
毕业设计是经过大学四年学习，并且掌握一定理论知识以后进行的一次综合性的练习。
毕业设计是把理论和实践相结合，并在实践中加以应用，对食品工厂的设计有了一定时间经验，同时毕业设计能够锻炼我们独立工作的能力，掌握查阅相关资料的一些方法。
1.5设计依据
本设计是根据四川理工学院生物工程学院食品科学与工程教研室下达的毕业设计任务书进行设计的，设计课题《年产6000吨碳酸饮料车间工艺设计》。
1.5.1根据计划任务书规定的产品品种、质量、规模进行设计
计划任务书规定产品的规模往往有一定的范围，设计规模在该范围之内或略超出该范围，都认为是合适的；
但如果限于设备选型，设计达到的规模略低于该范围，则应说明原因，取得上级同意后，才能继续设计。
1.5.2主要设备的能力应与工厂规模相适应
大型工厂应配备与之相适应的大型设备，否则将造成工艺线过多的现象。
1.5.3合理的选择工艺流程和设备及设计指标
工艺流程和主要的设备的确定至关重要。
工厂建成后，要想改变工艺流程和主要设备十分困难。
因此工艺流程的确定和主体设备的选择应慎重从事，须通过方案对比后确定，并应尽可能考虑节省能源，采用安全可靠、技术先进成熟、经济合理的工艺流程和设备。
工艺设计的各项指标，如原料损失率、产品合格率等的选取，应切合实际。
指标
定得太高，投产后达不到设计要求。
指标过于保守，造成人力、物力的浪费，经济上不合理。
因此，设计指标和工艺参数的选取也应力求先进、合理。
1.5.4全面解决工厂生产、场外运输和各处物料储备的关系
由于工厂生产要求长期连续运转，而高混机、回转窑、熔炉和磨机等设备则需要一定的时间进行计划检修；
同时受各处复杂条件如场外运输等因素的制约，所以各种物料都应有适当的储备。
各种堆场、储库的容量，应满足各处物料存期的要求。
储存期的确定应使生产有一定的机动性，以利于工厂均衡连续地生产。
但储存期也不要太长，以免增加基建工程量和费用及占用工厂的流动资金。
1.5.5注意考虑工厂建成后生产挖潜的可能和留有工厂发展余地
工厂从设计到建成投产往往要好几年的时间，而生产技术却是向前发展的。
因此设备能力应能切实满足生产要求并留有余地。
此外，应结合设计时的国内外未来时期对设计产品需求情况的预测，以及当前国民经济发展的方针政策，考虑在设计中是否需要或应留有多大的扩建余地。
考虑工厂扩建的原则是：
既要便于今后的扩建，使工厂扩建时尽量不影响原有的生产，又要尽可能不增加当前建厂的占地面积和投资。
1.5.6合理考虑机械化、自动化装备水平
机械化水平应与工厂的规模和装备水平相适应，特别是连续生产过程中大宗物料的装、运、卸，必须实现机械化。
重大设备的检修、起重以及需要减轻繁重体力劳动的场合，也应尽可能实现机械化。
生产控制自动化，具有反应灵敏、控制及时、调整精确的特点，是保证现代化连续性大生产安全稳定进行必不可少的手段。
我国工厂生产的自动化有自己的特点，目前不强调高度全盘自动化，而是注重讲求实效的局部自动化。
如窑炉、熔炉和各种成型设备等大型设备连续生产自动化等。
1.5.7注意环境保护、减少污染
设计应严格执行国家环境保护、工业卫生等方面的有关规定。
对可能产生的污染应采取相应的防治措施，确保工人在良好的环境下从事生产，保护广大职工的身体健康。
1.5.8方便施工、安装、方便生产、维修
工艺布置应做到生产流程顺畅、紧凑、简捷。
力求缩短物料的运输距离，并充分考虑设备安装、操作、检修和通行的方便，以及其他专业对工艺布置的要求。
第2章厂址选择和总平面设计
2.1厂址选择
食品工业的布局，涉及一个地区的长远规划。
一个食品工厂的建设，与当地资源、交通运输、农业发展都有密切关系。
在进行区域规划、选择厂址时，经常涉及的内容有工程地质条件的优劣，厂区范围能否适应和满足总平面和安全距离的要求、自然灾害的威胁程度与抵御能力，可能出现的次生灾害，“三废”的处理，与外部的联系及协作等。
厂址选择工作应当在当地城建部门的统筹安排下，由筹建单位负责，会同主管部门、建筑部门、城市规划部门和区、乡（镇）等有关单位，经过充分讨论和比较，选择优点最多的地址为建厂的地址。
在选择厂址时，设计单位亦应参加。
2.1.1厂址选择应从以下几方面考虑
1、食品工厂的厂址应设在当地的规划区内，以适应当地发展规划的统一布局，并尽量不占或少占良田，做到节约用地。
所需土地可按基建要求分期分批征用。
食品工厂应设在环境洁净，绿化条件好，水源清洁的区域。
2、食品工厂一般建在原料产地附近的大中城市郊区，个别产品为有利于销售也可设在市区。
这不仅可获得足够数量和质量新鲜的原料，也有利于加强食品企业对农村原料基地生产的指导和联系，而且还便于辅助材料和包装材料的获得，利于产品的销售，同时还可以减少运输费用。
3、所选厂址要有可靠的地质条件，应避免将工厂设在流沙、淤泥、土崩断裂层上。
在矿藏地表处不应建厂。
厂址应有一定的地耐力。
建筑冷库的地方，地下水位不能过高。
4、厂区的标高应高于当地历史最高洪水位，特别是主厂房及仓库的标高更应高出当地历史最高洪水位。
厂区自然排水坡度最好在（4～8）∕1000之间。
5、所选厂址面积的大小，应能尽量满足生产要求，并有发展余地和留有适应的空
余场地。
6、所选厂址附近应有良好的卫生环境，没有有害气体、放射源、粉尘和其他扩散性的污染源（包括污水、传染病医院等），特别是在上风向地区的工矿企业，更要注意它们对食品厂生产有无危害。
厂址不应设在受污染河流的下游。
还应尽量避免在古坟、文物、风景区和机场附近建厂，并避免高压线、国防专用线穿越厂区。
7、所选厂址应有较方便的运输条件（高速公路、铁路及水路）。
若需要新建公路或专用铁路时，应选最短距离为好，以减少投资。
8、有一定的供电条件。
在供电距离和容量上应得到供电部门的保证。
9、所选厂址附近不仅要有充足的水源，而且水质要好（水质必须符合卫生部所颁发的饮用水水质标准）。
城市采用自来水，即符合饮用水标准。
若采用江、河、湖水，则需加以处理。
若要采用地下水，则需向当地了解，是否允许开凿深井。
同时，还得注意其水质是否符合饮用水要求。
水源水质是食品工厂选择厂址的重要条件，特别是饮料厂和酿造厂，对实质要求更高。
厂内排除废渣，应就近处理。
废水经处理后排放。
要尽可能对废渣、废水做综合利用。
10、厂址最好选择在居民区附近，这样可以减少宿舍、商店、学校等职工的生活福利设施。
2.1.2厂址选择报告的内容
1、厂址的坐落地点，四周环境情况。
地质及有关自然条件资料。
厂区范围、征地面积、发展计划、施工时有关的土方工程及拆迁民房情况，并绘制1∕1000的地形图。
2、原料供应情况；
废水排放情况。
3、水、电、燃料、交通运输及职工福利设施的供应和处理方式。
4、经济分析。
对厂区一次性投资估算及生产中经济成本等综合分析。
5、选择意见。
通过选择比较，经济分析，确认哪一个厂址符合条件。
2.1.3结合而论，厂址选择的原则可归纳为如下几项
1、厂址的位置要符合城市规划（供汽、供电、给排水、交通运输）等要求。
2、厂的地区要接近原料、燃料基地和产品销售市场，还要接近水源和电源。
3、具有良好的交通运输条件。
4、场地有效利用系数较高，并有远景规划的最终总体布局。
5、有一定的基建施工条件和投产后的协作条件。
6、厂址选择要利于三废处理。
2.2厂址选择说明
根据以上原则，本设计将厂址选择在南充市航空港工业集中区。
1、航空港工业集中区是省级经济开发区——南充经济开发区的重要组成部分。
初步形成了机械电子、家具建材、丝纺服装和食品医药四大产业。
园区现占地5平方公里，
远期规划面积40平方公里，又属高新技术开发区，符合国家发展的方针政策。
2、南充市航空港工业集中区位于南充市高坪区，环境良好，属嘉陵江中游，污染较少。
3、南充市航空港工业集中区靠近高坪机场，有多条公交线路直达市区。
南充市有直达成都、重庆等周边大城市的高速公路和铁路，交通便利，地势平坦，位置优越。
4、南充夏天较炎热，碳酸饮料中的二氧化碳能带走体内的热量，给人清爽感，因此会有良好的市场。
5、在南充快速发展的的今天，经济也突飞猛进的增长，人民生活水平提高了，因此会有一定的消费群体。
2.3总平面设计
食品工厂的总平面设计，无论原料种类、产品性质、规模大小以及建设条件如何不同，都是按照设计的基本原则结合具体情况进行的。
2.3.1总平面设计的基本原则
食品工厂总平面设计，布置务必紧凑合理，节约用地。
分期建设的工程，可一次设计，分期建设，为长期发展留有余地。
2.3.1.1总平面设计应符合工厂生产工艺的要求
1、主车间、仓库等应按生产流程布置，并尽量缩短距离。
2、全厂的货流、人流、原料、管道等的运输应有各自路线，力求避免交叉。
3、避免无聊往返运输，动力设施应靠近负荷中心，如变电站应靠近高压线网输入本厂的一边，同时，变电站又应靠近工厂负荷中心。
制冷机房应接近变电站，紧靠冷库。
罐头食品工厂肉类车间的解冻间应接近冷库，而杀菌等用蒸汽量大的工段应靠近锅炉房。
2.3.1.2食品工厂总平面设计必须满足食品工厂卫生要求和食品安全要求
1、生产区（各种车间和仓库等）和生活区（宿舍、食堂、浴室、商店和学校等）、厂前区（传达室、医务室、化验室、办公室、俱乐部、汽车房等）、和生产区分开。
2、生产车间应注意朝向，一边采用南北向，保证阳光充足，通风良好。
3、生产车间与城市公路须有一定的隔离区，一般宽为30～50m，中间最好有绿化地带阻拦尘埃。
4、根据生产性质不同，动力供应货运周转和卫生防火等应分区布置。
同时，主车间应与食品卫生有影响的综合车间、废品仓库、煤堆及有大量烟尘或有害气体排出的车间间隔一定距离。
主车间应设在锅炉房的上风向。
5、公用厕所要与主车间、食品原料仓库或堆场及成品库保持一定的距离，并采用水冲式厕所，以保持厕所的清洁卫生。
6、总平面中要有一定的绿化面积，但不宜过大。
2.3.1.3食品厂厂区道路和厂区建筑物布置的要求
1、厂区道路应按运输量及运输工具的情况决定其宽度，厂区道路应采用水泥或沥青路面，以保持清洁。
运输货物道路应与车间保持一定的距离，特别是运煤和煤渣容易产生污染。
一般道路应设计成环形，以免造成堵塞。
2、厂区道路还应从实际出发考虑是否需要有铁路专用线和码头等设施。
3、厂区建筑物间距（指两栋建筑物外墙面相距的距离）应按有关规范设计。
从防火、卫生、防震、防尘、噪声、日照、通风等方面来考虑，在符合有关规范的前提下，使建筑物间的距离最小。
例如，建筑间距与日照关系，冬季需要日照的地区，可根据冬至日太阳方位角和建筑物高度求得前栋建筑的投影长度，作为建筑日照间距的依据。
不同朝向的日照间距D约为1.1～1.5H（D为两建筑物外墙面的距离，H为布置在前面的建筑遮挡阳光的高度）。
4、建筑间距与通风关系：
当风向正对建筑物时（即入射角为0°
时），希望前面的建筑不遮挡后面建筑的自然通风，那就要求建筑间距D在4～5H以上。
当风向的入射角为30°
时，间距可采用1.3H。
当入射角为60°
时，间距D采用1.0H。
一般建筑选用较大风向入射角时，用1.3H或1.5H就可达到通风要求；
在地震区采用1.6H或2.0H。
5、厂区各建筑物布置也应符合规划要求，同时合理利用地质、地形和水文等的自然条件。
合理确定建筑物、道路的标高，保证不受洪水的影响，使排水畅通。
6、在坡地、山地建设工厂，可采用不同标高安排道路及建筑物，进行合理的竖向布置。
但必须注意设置护坡及防洪渠道，以防山洪灾害。
7、相互间有影响的车间，尽量不要放在同一建筑物里，但相似车间应尽量放在一起，提高场地利用率。
2.4总平面设计说明
总平面设计的依据是设计任务书、厂址选择报告及生产工艺流程简图。
结合厂址的自然条件因地制宜，注意了经济技术性，节约用地，节省投资和留有发展余地。
由风玫瑰图看得，全年的主风向为静风少有北风，主要生产车间布置在全厂东西纵向上的中心地带，形成生产区。
生活区设在主风向的下风向，以免污染生产区的卫生，锅炉房设在西南方向，既不会污染加工车间又不至于使能源输送距离加大，污水处理站
设在厂后区，对生产区的环境卫生没有影响。
这个总平面设计符合生产流程的要求。
原料、半成品、成品的生产作业线顺直、短捷，设有交叉和返回。
建、构筑物的厂房布置分区划片，分为厂前区、能源区、生产区。
体现出各区功能分明、运输联系方便、建筑井然有序。
厂前区的建筑基本上属于行政管理及后勤职能部门等有关设施（食堂、车库、门卫等）。
生产区包括主要车间厂房及其原料、成品库。
能源区包括动力车间厂房（水泵房、水塔、锅炉房等），生产区处在厂址场地的中部，也是地形地质较好的地带。
全厂运输道路设置在各区片之间，主干道与大门通连。
厂前区，主干道两侧设置绿化设施，美化环境，动力车间靠近其服务的部门生产区。
这样，最大限度的减少管路管线的铺设、输送汽、冷、气、电的常年能量损失。
且动力车间布置在厂区的下风向，以免烟尘污染厂区和容易引起火灾。
辅助车间靠近为其服务的主车间厂房，分布在厂区的右侧。
水塔分布在右侧靠中，以便为生产提供大量用水。
包装材料库设置在主车间一楼和二楼，接近包装车间。
原料库布置在主车间左侧，为生产时运输节省成本。
厂前门右侧设置一个汽车库和自行车棚，主要为车间工人停车用地，厂后区设计一个小车库，主要为成品运输车辆停车用。
锅炉房处在厂区右侧下方。
主要为了靠近主车间的蒸煮间，可减少供汽的热量与压力损失。
有利于凝结水的回收及环境卫生。
行政管理和后勤部门的总体布置位集中在厂前区。
因为其职能性质规定，对厂内方便于全厂性的行政业务和生产技术管理，以及后勤服务，对外在建筑上适应城市规划、市容整齐的要求。
故设在工厂的大门处，临近两侧。
首先，办公大楼正对着大门，并且附以大型花池绿化及旁侧美化，体现了工厂的方位朝向。
并且通风采光充足，其他福利设施布置在厂前区左侧，如食堂、活动室、及运动场地等，作为生活区的一部分，方便工人的生活。
全厂总平面布置采用区带式布置形式。
在厂区划分的前提下，保证区域功能分明的特点，以主要生产车间的定位布置，带起辅助车间和动力车间的逐一布置。
这种布置形式的特点是突出了主要生产车间的中心地带位置。
全厂各区布置得比较协调合理。
道路网布置井然有序，绿化区面积得以保证。
第3章碳酸饮料工厂工艺设计
3.1产品方案的要求
在安排产品方案时，应尽可能做到满足主要产品产量的要求，满足原料综合利用的要求，满足淡旺季节平衡生产的要求，满足市场供应以及提高经济效益的要求。
努力做到产品产量与原料供应量平衡，生产季节与劳动力需求相平衡，生产班次平衡，设备生产能力平衡，水、电、汽负荷要平衡。
在编排产品方案时，应根据计划任务书的要求及原料供应情况，并结合各生产车间的实际利用率，计划好安排多少车间生产才能保证方
案的顺利实施。
3.2班产量的确定
班产量是食品工厂工艺设计中最主要的计算基准，班产量的大小直接影响到设备的配套、车间的布置和占地面积、公用设施和辅助设施的规格、大小及劳动力的定员等。
班产量的制约因素主要有原料的供应情况和市场销售情况、配套设备的生产能力及运行情况、延长生产期的条件（冷库及半成品加工措施）、产品品种的搭配以及工厂的自动化程度。
表3-1产品方案
月份
天数
（天/月）
班产量
（班/吨）
班次
日产量
（吨）
月产量
果味型
果汁型
可乐型
1月
21
15
2
30
630
150
180
300
2月
1
225
60
105
3月
22
330
120
4月
660
210
5月
19
570
240
6月
7月
8月
9月
10月
285
11月
12月
由上表可知，每年实际工作日按250天计算，符合国家规定。
每月按4周计算，除去周末8天，实际工作日为22天，由于2月份有春节，则生产15天，1月放元旦一天，则生产21天，5月和10月因也有法定节假日故生产19天。
碳酸饮料在夏季和春节期间销量较好，故每天生产2班。
其余几个月为淡季，每天生产1班。
3.3碳酸饮料生产工艺流程
碳酸饮料的生产工艺流程有两种，一种是配好调味糖浆后，将其灌入包装容器，再灌装碳酸水（即冲入二氧化碳的水），称现调试；
另一种是将调味糖浆和碳酸水定量混合后，再灌入包装容器中，称预调式。
本设计根据一次灌装工艺流程进行设计。
预调式工艺流程（一次灌装）见图3-1。
饮用水→水处理→脱气→暂存→CO2气
调味剂、香精等
↓
砂糖→溶解→暂存→过滤→糖浆调和→定量调和机→带冷却的混合机
↙
瓶→洗净→空瓶检查→装瓶机→轧盖机
↓
制品检查
成品
图3-1预调式工艺流程
现调试工艺流程（二次灌装）见图3-2。
CO2气
饮用水→水处理→冷却→混合机
调和剂、香精等↘
砂糖→溶解→过滤→糖浆调和→冷却→灌浆机→装瓶机→轧盖机
↑↓
瓶→洗净→空瓶检查混匀机
成品←制品检查
图3-2现调试工艺流程
3.3.1工艺流程说明
3.3.1.1饮料用水的水质要求和处理
水是饮料生产中的重要原料之一，水质的好坏，直接影响成品的质量。
因此，饮用水的处理非常重要。
（1）天然水源中的杂质，按其微粒分散的程度，大致可分为三类：
悬浮物、胶体、溶解物质，见表3-2。
表3-2天然水源中杂质的分类和处理方法
杂质微粒/mm
10
10
110
分类
真溶液
胶体
悬浮物
特征
透明
光照下浑浊
浑浊
肉眼可见
识别
电子显微镜
超显微镜
普通显微镜
常用处理
方法
离子交换
自然沉降、过滤
混凝、澄清、过滤
（2）饮用水的水质要求
饮料用水首先必须符合我国生活饮用水卫生标准（GB5749）,见表3-3。
3.3.1.2原糖浆的制备
（1）糖的溶解
把糖溶解于水中，一般称为原糖浆或单糖浆。
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