年产50万吨苹果汁的生产车间工艺设计设计.docx
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年产50万吨苹果汁的生产车间工艺设计设计
江西农业工程职业学院
毕业论文（设计）
年产50万吨苹果汁的生产车间工艺设计
学生张攀攀
指导教师姓名、职称
指导教师张国栋（助教）
专业农畜特产品加工
层次大学专科
班级10大专加工班
学号A1023109
日期2013年4月26日
江西农业工程职业学院科研处制
原创性声明
本人声明所呈交的毕业论文（设计）是我个人进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，已在毕业论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。
矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
学生签名：
时间：
年月日聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
关于论文（设计）使用授权的说明
本人完全了解《江西农业工程职业学院本、专科毕业论文（设计）工作条例（暂行规定）》对：
“成绩为优秀毕业论文（设计），江西农业工程职业学院将有权选取部分论文（设计）全文汇编成集或者在网上公开发布。
如因著作权发生纠纷，由学生本人负责”完全认可，并同意江西农业工程职业学院可以以不同方式在不同媒体上发表、传播毕业论文（设计）的全部或部分内容。
江西农业工程职业有权保留送交论文（设计）的复印件和磁盘，允许论文（设计）被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。
残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
[保密的毕业论文（设计）在解密后应遵守此协议]
学生签名：
时间：
年月日
密级：
摘要
本论文进行了年产量50万吨的苹果汁饮料厂包装车间的设计。
制定产品方案，设计工艺，进行车间平面设计，对苹果汁饮料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，设定管理组织架构，实施环保规划，对成本、利润、盈亏估算。
酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
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。
彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
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，对苹果汁饮料产品的灌装进行全程监控，确保苹果汁饮料的安全性和质量稳定性。
謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
关键词:
果蔬饮料车间工艺设计营养特点水电气衡算管路设计
2.2苹果果汁饮料成品质量标准3
1.绪论
1.1苹果的营养价值
苹果中含有较高的营养价值，主要包括糖、矿物质和维生素。
苹果中的一些有机酸也对人体正常生理活动起着重要作用。
因而苹果除了能补充人体需要的水分，起到消暑解渴的作用外，对人体还有着一定的营养意义。
鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
苹果汁是经压榨和提取所得的汁液。
它含有新鲜苹果中的成分，它不论在风味和营养上，都是十分接近新鲜苹果的一种制品。
苹果汁营养丰富，亦有医疗价值，除作一般饮用外，也是一种良好的保健食品。
籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
1.2我国果汁生产概况及消费现状
中国水果资源丰富，其中苹果产量是世界第一。
近年来随着消费者的健康意识增强，中国果汁饮料市场呈高速发展态势。
纯果汁里富含身体必需的维生素和微量元素，也因此，健康美味成为果汁吸引消费者的主因。
2011年，中国苹果生产约300万吨［5］。
預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
2010年，中国果菜汁及果菜汁饮料制造行业规模以上企业累计实现工业总产值41,643,155,000元，比上年同期增长了35.12%；累计实现产品销售收入400亿元，比上年同期增长了37%；累计实现利润总额约28亿元，比上年同期增长了近30%。
渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。
中国果汁饮料竞争激烈，统一，康师傅，汇源、娃哈哈，可口可乐、百事可乐等充满市场。
陌生品牌很难进入果蔬饮料这一市场。
铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。
中国人口众多，但是果汁饮料的消费量却较低，人均年消费量还不到1公斤，是世界平均水平的1/10，发达国家平均水平的1/40。
世界人均果汁饮料消费量已达7公斤，如果按世界平均消费量计算，中国果汁饮料的市场容量应为910万吨，这表明，果汁饮料在中国仍有巨大的发展空间。
擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。
据此推断，未来中国果汁行业的发展空间非常广阔，与此同时也具备了非常好的投资优势。
1.3苹果汁饮料的营养特点
苹果汁有混浊苹果汁和透明苹果汁两种。
苹果汁会加速肠道蠕动，若肠道原本就有不正常蠕动的情形时，苹果汁会在肠道内产生气体。
若肠道收到食物刺激时，可以饮用一般苹果汁或浓缩果汁和水的混合汁液以达到减轻刺激的目的。
贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。
主要营养成分有果糖，葡萄糖，维生素A，维生素C等［11］。
儿童、青少年和老年人都适宜饮用，缺锌人群尤宜。
苹果汁是一种廉价的改善身体健康的饮品，也是可溶性纤维素和不可溶性纤维素的来源。
可溶性纤维素是一种胆固醇堆积的物质，存在于动脉血管壁。
这可以减少心脏病和动脉硬化的几率。
不溶性纤维素可以嵌入肠道，随后和水一起清洁消化道，促进食物消化。
坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。
苹果汁是一种强大的清洁剂，对身体健康很重要。
医学研究发现，苹果汁可以预防心脏病，可以降低胆固醇含量，可以降低患哮喘病的几率。
苹果汁中含有大量的钾，可以减轻关节炎、风湿症状。
喝苹果汁也可以清洁肝、肾，还是低热量饮用品，时间久了，还可以辅助治疗肝脏和肾脏的疾病［3］。
蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。
2.工艺设计
2.1车间生产过程及工艺设计
根据苹果汁饮料灌装工艺要求，需以下建筑物或构筑物［6］。
（l）主灌装车间:
苹果汁灌装流水线。
（2）原、辅材料库:
存放灌装苹果汁饮料用的辅料及包装材料。
（3）苹果汁原料库:
存放苹果汁原料用
（4）原料修整间:
苹果的榨汁、均质、脱气，调配间
（5）冷藏库:
冷藏成品。
（6）空压机房:
提供某些设备自动化控制所需的压缩空气及生产过程中的需求。
←買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。
]’’’’
↑
2一l生产过程车间平面示意图
（7）更衣室、卫生间:
供车间工人使用。
（8）锅炉房:
提供生产所需要的蒸汽。
（9）配电室:
提供生产用电。
根据以上建筑物功能的区分和工艺要求，车间生产过程如图2一1所示［10］:
苹果汁饮料生产工艺流程如图2一2所示［4］
苹果汁饮料的加工过程分三个阶段完成［9］：
第一阶段为苹果加工，第二阶段为调配加工，第三阶段为成品生产过程。
共有六条这样的生产线。
綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。
调配←澄清过滤←加热←原果汁←榨汁←破碎←去核←清洗←苹果
↓
→→
→→→→→驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。
→→
→
→→
→→←←猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。
↓↓
→→→→→锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。
→→→→→構氽頑黉碩饨荠龈话骛。
2一2苹果汁饮料生产工艺流程图
2.2苹果果汁饮料成品质量标准
根据相关国家标准和产品的具体要求，成品质量标准见表。
表2-4感官要求
滋味、气味
透明蚀度
杂质
苹果汁
具有苹果应有的滋味香气
透明清亮
无肉眼可见杂
表2-5理化指标
项目
指标
可溶性固形物（20℃，折光计法）%
总酸（以柠檬酸计）%
砷（以As计）mg/kg
铅（以Pb计）mg/kg
铜（以Cu计）mg/kg
≥13.0
≥0.45
≤0.4
≤0.9
≤9.0
3.1原辅料的物料均衡
配方设计:
按每1200升含量计算［7］.
表3-1苹果汁饮料配方［1］
成分名称
添加量
含量
成分名称
添加量
含量
苹果汁
150kg
15%
柠檬酸
1.2kg
0.12%
蔗糖
100kg
10%
维生素C
0.23kg
0.023%
海藻酸钠
0.8kg
0.08%
苯甲酸钠
0.36kg
0.036%
香料水
0.8kg
0.08%
水
加至1000L
用量：
苹果汁年产量50万吨，年消耗苹果：
50万吨×15%÷80%=93750吨。
表3—3包装材料的耗算
名称
规格
厚度
年耗量
单位
备注
PET瓶
500ml
0.5mm
12.1亿个
个
按损耗1%计算
PE膜
600×300×320mm
0.04-0.12mm
0.3mm
万吨
按损耗1%计算
4.设备选型
4.1设备选型原则及主车间尺寸确定
设备选型是根据物料衡算的结果进行的。
依据物料衡算的结果可选择符合工艺要求，能保证产品质量和体现生产水平的设备。
通过设备的选型可以总体规划工艺，并且为动力配电、水、气用量提供依据。
輒峄陽檉簖疖網儂號泶。
食品厂选择设备的原则：
满足工艺要求，保证产品的质量和产量；根据自身的条件选择适合实际的设备；所选设备能充分利用原料、能耗低、效率高、体积小、维修方便、劳动强度。
并能一机多用。
尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
选用设备统计表（表4-1）
设备编号
设备名称
型号
技术规格
功率KW
数量/台
1
洗果机
CXJ-20
45T/H
5.6
4
2
压榨机
LCY-10
23T/H
10
8
3
过滤机
JMS-80
12T/H
8
8
4
高压泵
ISW80-200
20m3/H
5.3
36
5
活性炭过滤器
TLQ-80
20m3/H
2.4
6
6
电热化糖锅
TH-G200
5000L
6.2
6
7
双联过滤器
SL-G
20t/H
2.2
6
8
卫生级调配缸
JBW-3000
20m3/H
2.8
6
9
高压均质机
SRH4-25
20m3/H
4.5
6
10
缓冲罐
AHK500
500L/min
2.1
12
11
真空脱气机
YD-TQJ
20t/H
8
6
12
吹干机
MJ-BF534/BF535
1
6
13
倒瓶杀菌机
WD-01-100
40000B/H
4
6
14
立式贮液罐
5000L
2
36
15
RHT灭菌机
RHT-4
20t/H
2.4
6
16
存瓶斗
6
17
理瓶机
HY120-12
40000B/H
6.5
6
18
灌装机组
HQGF-18/18/6
36000B/H
10
6
19
喷淋冷却机
PLJ-6000
40000B/H
3.2
6
20
瓶盖喷码机
GP311
38000B/H
1.5
6
21
PE膜包装机
STZ-6030
2.4
6
22
臭氧发生器
SWF100G
100g/H
1.7
6
23
CIP就地处理系统
CIP
20T/H
5
6
24
套标收缩机
TT03
40000B/H
4
6
25
储存罐
10000m3
9
苹果汁调配车间
根据机械设备的尺寸和设备之间的距离（0.8-1.0m），设备离墙距离不小于0.8m，泵与泵间的安全距离不小于0.7m,泵离墙的距离不小于1.2m,储存罐与储存罐间净距离可取0.4-0.6m,生产线的最大长度为28.8m，生产线与周围过道之间的距离为1m，所以该车间每条生产线的工作区域长度为30.4m，生产线的工作区域宽度为8.5m，所以，该车间的总尺寸为28.8m×8.5m=244.8㎡。
识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。
无菌灌装车间
工艺设备与通道间距离不小于1.0m,该车间各设备之间通过传送带相连，长度随具体而定，经计算可以确定生产线的长度为28.2m，生产线两端留有1m的距离，车间两侧留有0.5m距离，因此，该车间每条生产线的工作区域为长29.3m，宽8.5m。
所以，该车间的总尺寸为29.3m×8.5m=249.05㎡。
凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。
苹果汁榨汁储存车间
该车间每条生产线的工作区域长度为50m，生产线的工作区域宽度为30m，所以，该车间的总尺寸为50m×30m=1500㎡。
恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。
4.2辅助工序安排及布置
主车间位于厂房中部，各辅助设施分布于其四周，设有机电控制中心、饮水间、雨具存放间、叉车库、机修车间、叉车清洗间、水处理间、原料仓库、包装材料仓库、成品仓库、冷库、无菌灌装间、更衣间、员工休息室、会议室、车间主任室、质检监控中心、消防处理中心等。
厂房内有防蚊蝇鼠、防烟尘、消毒、通风设施等；地坪采用1.5～2%的地面坡度并设有地漏排水；地面采用300号混凝土，且在地坪上印天星花格作防滑处理；墙面下部做2.5m高墙裙，材料用白瓷砖，其余墙面采用过氧乙烯油漆。
工人上岗走南门，机器设备的出入口为西门，均为软质弹簧门，原料及废料出入口为西门，成品装卸在东门，均为风幕门，其它为单扇门，内外开双层门。
鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。
5.水电气衡算
5.1水衡算
洗果机水耗量：
苹果：
水=1：
2故用水量W1=90×4=360T/h
UHT及脱气均质系统水耗量：
W2=36×6=216T/h注:
设备运作用水+自身清洗用水
灌装机用水：
W3=24×6=144T/h注:
设备生产用水+自身清洗用水
冲洗地坪用水：
每40m2生产车间需要用水0.3t，每班清洗2次。
W4=（S/40）×0.3×2/8×6
=（494/40）×0.6/8×6
=6t/h
其它用水：
W5=12×6=12T/h
配料用水：
配料用水W6=100×（1-25%）=75T/h
苹果汁车间每小时用水的最大消耗
∑W=W1+W2+W3+......+W6
=360+216+144+6+12+75
=813T/h
每小时用水量：
第一个月为：
813T；其他几个月：
237T
每年用水量：
（W3+W4+W5+W6）×24×280+（W1+W2）×24×28=1979712T
5.2电衡算
为了减少电能损耗和改善供电的质量，厂内的变压所应接近负荷高度集中的部门。
各设备的功率如下：
洗果机：
A1=5.6×4=22.4kw
压榨机：
A2=10×8=80kw
过滤机：
A3=8×8=64kw
高压泵：
A4=5.3×6=31.8kw
活性炭过滤器：
A5=2.4kw
电热化糖锅：
A6=6.2kw
双联过滤器：
A7=2.2kw
卫生级调配缸：
A8=2.8kw
缓冲罐：
A10=2.1×2=4.2kw
真空脱气机：
A11=8kw
吹干机：
A12=1kw
倒瓶杀菌机：
A13=4kw
立式贮液罐：
A14=2×6=12kw
RHT灭菌机：
A15=2.4kw
理瓶机：
A16=6.5kw
灌装机组：
A17=10kw
喷淋冷却机：
A18=3.2kw
瓶盖喷码机：
A19=1.5kw
PE膜包装机：
A20=2.4kw
臭氧发生器：
A21=1.7kw
CIP就地处理系统：
A22=5kw
套标收缩机：
A23=4kw
设备总耗电量:
∑A=（A4+A5+A6+………+A23）×6+A1+A2+A3
=（2.4+6.2+2.2+2.8+4.5+4.2+8+1十4+12+………+4）×6+22.4+80+64硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。
=114.4×6+166.4=852.8kw
每小时用电量：
第一个月为：
852.8kw.h；其他几个月：
686.4kw.h
每年用电：
（852.8×24×28）+（686.4×24×252）=54190080kw.h
5.3蒸汽衡算
溶糖耗汽量:
G1=50kg/h
脱气、杀菌耗汽量:
G2=1100kg/h
灌装机耗汽量:
G3=39kg/h
CIP耗汽量:
G4=50kg/h
水处理耗汽量:
G5=1000kg/h
设备总耗汽量:
∑G=（G1+G2+G3+……+G5）×6
=（50+1100+39+50+1000）×6
=2239×6=13434kg/h
每小时用水量：
13434×1/1000=12.4T
每年用水量：
59178T
蒸汽流量为：
2.239t/h,考虑到生产高峰用汽量一般为平均用汽量的1.5倍，则蒸汽的供应能力应配置为：
2.239×1.5=3.36t/h，由于低压锅炉的热效率相对较低，一般为85%，所以配置压力为0.6MPa,蒸发能力为2t/h的锅炉2台。
阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。
6.管路设计
根据生产能力的要求，分别对各类管路进行设计
6.1总进水管
采用镀锌管，查表取流速6.5m/S
d=18.8
=18.8
=76mm
故总进水管径选为DN80
6.2蒸汽管道
采用碳钢管，查表取流速25m/s,
d=18.8
=18.8
=124mm
根据果汁车间的最大耗汽量，故选用总蒸汽管径为DN125
6.3物料管道
根据产品方案、生产能力80T/h果汁流速V=6.5m/S果汁密度1.039g/cm3
d=18.8
=33.7mm，故选用DN35的不锈钢管。
6.4纯净水管道
为提高苹果汁调配速度，保证生产需要，纯净水管道略大于物料管道，故选用DN40的不锈钢管作纯水管。
6.5管路安装
布置原则:
满足生产需要，易于操作安装，尽量缩短管线，尽量集中布置，并沿墙壁、柱子边等，架空铺设的管道应不影响车辆和行人通过。
具体设计是公用管路自来水、蒸汽、高度为4000mm，物料管路、纯水管路、清洗管路设计高度为3800mm，各设备分支管路设计标高3600mm.、（电缆桥架设计高度4200mm）氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。
7.车间说明
人流和物流不存在交错的现象；车间应该有良好的采光系统；车间应该有良好的排水系统；车间应该有良好的防蚊虫系统；设备间距与建筑之间距离留有维修、更换及操作的余地；釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。
车间建筑采用钢筋混凝土结构，能耐高温环境，不易烂，不易被老鼠打洞等，屋顶采用钢架结构，钢架结构的好处在于可以在大跨度的情况下车间里面不需要设置承重柱，可以减少车间空间无谓的损耗。
怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。
8.卫生、安全
8.1废水、废液处理
废水:
由于苹果汁饮料工厂属非化工类工厂，污水大部分来源于车间地坪冲洗及车艺设备清洗，未含有毒物质，含有少量的酸碱，故可以由车间明沟直接排出，经原厂污水处理系统处理。
废渣:
苹果汁饮料所用苹果汁为浓缩苹果汁类，有少量废渣。
谚辞調担鈧谄动禪泻類。
8.2个人卫生
车间生产人员每年至少进行1次健康检查，新进厂的人员必须进行健康检查，取得健康证后方可参加工作;生产人员必须经过车间入口处的消毒池，经洗手、消毒后方可进入车间，上岗前必须穿戴整洁、统一的工作服、帽，工作服应盖住外衣，头发不得露出帽外;生产人员应保持良好的个人卫生习惯:
做到“四勤”，即勤洗澡、勤洗工作服单内衣、勤剪指甲、勤理发;进入车间生产人员不准戴耳环、戒指、手镯、项链，不准浓艳化妆、涂染指甲、不准吃零食、吸烟、随地吐痰或其他有碍食品卫生的活动;洒香水不准吃零食、吸烟、随地吐痰或其他有碍食品卫生的活动生产人员不准穿工作服、工作帽和工作鞋进厕所或离开生产加工车间;生产人员遇到下列情况必须洗手:
开始工作前、上厕所后、处理被污染的原料之后，从事与生产无关的其它活动之后，操作期间也应经常洗手。
［2］嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。
8.3车间设备、环境卫生
车间内光线充足，通风良好，地面平整、清洁、无积水、无污垢，墙面、门窗应经常清洗;车间入口处设有不用手动开关的洗手设备及消毒设施；车间内设有防蚊、防虫和防鼠设施，门窗严禁随便乱开，以防鼠、蚊蝇、及昆虫等侵入；操作人员在生产前和生产后应立即对所使用的设备及物料管道进CIP，对CIP清洗不到的设备、部件及设备外部也要及时清洗、消毒，保证设备及工艺管道的卫生。
［8］熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。
8.4生产安全及劳动保护
车间生产有关的蒸气、压缩空气、燃汽等阀门、仪表在安装前要进行检测、校对。
蒸汽管路应有石棉保温层，一方面能起绝缘作用，另一方而可防止生产人员触及烫伤。
各机械设备的转动部分均需有保护装置，防止机械损坏和人员伤害事故的发生，车间地坪应采用防滑地板砖，防止人员摔伤;为保证良好的操作条件，白天必须有良好的采光，晚上要有适宜的照明，便于生产与安全。
鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。
9.结论
设备选型是根据物料衡算的结果进行的。
依据物料衡算的结果可选择符合工艺要求，能保证产品质量和体现生产水平的设备。
通过设备的选型可以总体规划工艺，并且为动力配电、水、气用量提供依据。
年产50万吨苹果汁每年用水198万吨，每年用电5419万kw.h，蒸汽的供应能力应配置为：
2.239×1.5=3.36t/h，由于低压锅炉的热效率相对较低，一般为85%，所以配置压力为0.6MPa,蒸发能力为2t/h的锅炉2台。
纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。
食品厂生产车间选择设备的原则：
满足工艺要求，保证产品的质量和产量；根据自身的条件选择适合实际的设备；所选设备能充分利用原料、能耗低、效率高、体积小、维修方便、劳动强度。
并能一机多用；多选设备应符合食品卫生要求，易清洗装拆，与食品接触的材料要不易腐蚀，不致对食品造成污染。
设备结构合理，材料的性能可适合各种工作条件；在温度、压力、真空、浓度、时间、速度、流量、液位、件数和程度等方面有合理的控制系统，并尽量采用自动控制系统。
颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。
主车间位于厂房中部，各辅助设施分布于其四周，设有机电控制中心、饮水间、雨具存放间、叉车库、机修车间、叉车清洗间、水处理间、原料仓库、包装材料仓库、成品仓库、冷库、无菌灌装间、更衣间、员工休息室、会议室、车间主任室、质检监控中心、消防处理中心等。
厂房内有防蚊蝇鼠、防烟尘、消毒、通风设施等；地坪采用1.5～2%的地面坡度并设有地漏排水；地面采用300号混凝土，且在地坪上印天星花格作防滑处理；墙面下部做2.5m高墙裙，材料用白瓷砖，其余墙面采用过氧乙烯油漆。
工人上岗走南门，机器设备的出入口为西门，均为软质弹簧门，原料及废料出入口为西门，成品装卸在东门，均为风幕门，其它为单扇门，内外开双层门。
濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。
通过本课题的研究，对一个苹果汁生产厂进行厂址选择、生产方案设计、工艺设计、辅助设施设计等等的设计方法，综合应用所学的基本理论、基本知识和基本技能，锻炼自己理论联系实际和对知识的应用能力。
通过这一次的工厂设计，为今后的知识应用打好基础。
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