年产300吨莲子蛋白粉厂的设备选型.docx
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年产300吨莲子蛋白粉厂的设备选型
化工学院
专业课程设计说明书
题目：
年产300吨莲子蛋白粉厂的设备选型
专业：
食品科学与工程
学号：
姓名：
指导教师：
完成日期：
2011.2
工厂设备选型设计
一设备选型原则
以往的食品工厂建设过程中，多采用类比法和参照设计方式进行设备的选型配套，常出现设备选型落后和设备不配套等缺陷，严重制约了食品工厂的建设水平。
目前，由于我国食品加工行业尚无统一的设备选型配套规范，所以在设备选型配套中缺乏较完善的技术指导。
因此，在广泛调查研究和借鉴国际先进经验的基础上，开展了食品机械设备选型配套的技术研究，提出了食品机械设备选型配套的基本要求。
1.1明确食品加工目的和设备选型配套特点
食品加工目的。
根据食品加工要求，应保持食品原有的品质特性，改善和提高食品的品质特性，改变食品的物理特性、化学特性和生物特性，满足人们的不同需求，提高农产品的利用价值和经济价值。
通过不同特点的食品加工和精深加工，以开发食品的多功能及其新产品，以实现食品加工的最大增值效益。
设备选型特点。
根据食品工业安全生产、机械安全和食品安全的国际通行要求，食品机械工作部件及技术参数的选择应与加工食品的生物特性相适应，并符合最终产品的加工要求；严格控制食品加工过程中造成原料、最终产品的损失和品质下降；要求最终产品是食品或半成品的加工机械设备，应防止机械设备或其他物料对食品加工过程的污染，以保证最终产品符合食品安全要求；要避免食品加工过程中排放物（渣、糟、浆、液、气等）对环境的污染，对有污染排放物的食品加工环境应配备污染处理设备，使其达到排放标准；对含有多种营养成分或药效成分的食品加工，应考虑减少加工对营养或药效成分的损失；要重视副产品和下脚料的综合开发，充分利用资源，提高经济效益。
1.2确定选择配套的主要依据
1）符合国家有关产业政策和标准要求
优先选择和采用当前国家重点鼓励发展的食品机械设备。
重点选择和采用具有适度规模、科技含量高、经济效益好、资源消耗低、安全卫生、环境污染少、资源利用效率高的食品机械设备。
禁止选择和采用当前国家明令限制和淘汰的食品机械设备。
重点禁止选择和采用违反国家法律法规、生产方式落后、产品质量低劣、环境污染严重、原材料和能源消耗高、已有先进成熟技术可替代以及严重危及生产安全与食品安全的食品机械设备。
尽量选择和采用具有先进标准的食品机械设备和定型产品。
首先重点选择具有国际标准、国外先进标准和等效国际标准的食品机械设备，其次选择具有国家标准、行业标准的食品机械设备，要求食品机械设备的设计、制造、安装、检验等技术条件，最好能受到现有基础标准、方法标准和安全标准的约束，以利于食品机械设备的使用性能和产品质量的有效发挥。
2）满足食品工厂的工艺技术方案要求
满足产品方案要求。
产品方案是指拟建食品加工项目的主导产品、辅助产品和副产品等，主要包括产品品种、产量、规格、质量标准、技术含量要求等，适应产品市场需求和竞争形势的变化。
满足生产规模要求。
生产规模是指拟建食品加工项目设定的正常生产运营年份可能达到的生产能力或服务能力，主要考虑对项目生产规模的适应性、匹配性。
要求食品机械设备既要满足加工物料的性能要求，又要满足生产能力配套的合理性。
满足生产工艺参数。
生产工艺参数是指食品加工过程中应控制的各种技术参数，如压力、温度、湿度、真空度、提取率或得率、速度、纯度、物料消耗定额和能量消耗定额等。
要求食品机械设备的技术经济指标，既要先进合理又要切实可行。
满足物料平衡计算要求。
生产物料平衡是依据质量守衡定律理论进行计算的，其内容是指输入食品加工系统中的物料量应等于系统输出的物料量与物料损耗量之和；要求食品机械设备既要满足项目生产工艺物料量的平衡要求，又要适应物料量损耗最少的要求。
满足能量平衡计算要求。
能量平衡是依据能量守衡定律理论进行计算的，食品机械设备选型配套时应高度重视能耗问题，尽量选择节水、节汽、节电、节热等食品机械设备。
1.3选型配套基本原则
1）技术先进
技术性能先进。
具有较高的性能费用比，功能完善，运行维护费用低，单位产品物耗、能耗低，加工程度和加工能力较高，设备运行稳定，投资和产品成本低，生产能力和劳动生产率较高，使用寿命符合预期要求。
技术水平先进。
有较高的技术含量，有利于促进技术进步和提高竞争力，具有产业化基础，能形成新的经济增长点，符合食品工业的可持续发展。
装备水平先进。
食品机械设备结构合理，制造精良，连续化、机械化和自动化程度较高，具有较高的安全性和卫生要求。
2）适用性强
适应市场变化。
适应当地自然、经济、社会条件的变化，同一生产线希望能进行多层次深加工，有能力进行生产调节，发展前景广阔，有利于开拓国内外市场。
与投入物特性相匹配。
统筹考虑资源供给，适应原料和其他辅助材料的加工要求；所选食品机械设备在使用同样投入物时，尽量获得比其他设备更广泛的产品组合。
适应工艺技术要求。
应同食品加工项目的生产能力相匹配，主要设备及辅助设备之间相互配套；满足工艺要求，保证加工产量与质量；与建设规模、产品方案相适应，满足现有技术条件下的使用要求和维护要求。
与安全环保相适应。
确保安全生产，尽量减少“三废”排放；根据人类工效学原则，充分考虑食品机械设备对环境和操作人员的影响。
3）可靠性高
技术成熟度高。
采用已充分验证并经过使用的食品机械设备，不能冒险采用未经中试就转为生产的食品机械设备，未经生产实践或有遗留技术难题的食品机械设备不能盲目采用。
生产稳定性高。
食品机械设备不得对工作人员造成危险，不应向工作场所和大气中排放超过国家标准规定的有害物质，不应产生超过国家标准规定的噪声、振动、辐射和其他污染。
使用寿命长。
食品机械设备的无故障工作时间符合预期要求，食品机械设备投入使用如出现故障可以修复，使用到一定极限后则不能再修复使用，未做明确规定的食品机械设备通常按设计寿命为20年考虑，使用寿命有具体说明的从其规定。
4）技术经济合理
食品机械设备的选择尽量立足国内。
因国产食品机械设备的价格便宜，故选型配套时尽量考虑国内解决；如果国内不能满足食品加工工艺要求、生产要求、质量要求等情况，再考虑从国外引进。
食品机械设备的配置应均衡合理。
尽量考虑整条生产线配置的综合经济性，要求食品机械设备的配置和衔接要紧凑、均衡、协调，以提高劳动生产率。
提高选型配套技术经济价值。
选型配套方案应尽量进行反复的技术经济方案比较，分析各方案的技术和经济效益，选择投资小、成本低、利润高、经济合理的选型配套方案。
1.4选型配套的主要内容
1）选型配套的深度
广泛开展国内外市场调研收集信息。
调查食品加工拟选食品机械设备的各有关制造厂家，多渠道、多方式收集相关食品机械设备的资料；同时调查和走访同类食品机械设备的用户，了解和分析其使用情况，重点掌握不同用户对食品机械设备的评价。
提出食品机械设备选型配套的方案明细。
在收集足够食品机械设备资料和用户走访的基础上，提出拟选食品机械设备明细，明细内容主要包括产品名称、规格型号、生产能力、配套动力、数量、价格和生产厂家等。
选择食品机械设备的供货方式。
包括制造周期、付款方式、检验方式、包装运输方式等。
如果拟引进国外的食品机械设备时，则按国家有关进口管理办法执行。
如果选用了超大、超重、超高的食品机械设备时，应提出相应的运输措施和安装技术措施方案；如果利用和改造原有的食品机械设备时，应提出改造方案，并分析改造后的技术经济效果。
确定食品机械设备选型配套的推荐方案。
拟选择的食品机械设备经多因素比选后，提出选型配套推荐方案，通过专家论证和其他方式验证后予以确认。
2）选型配套方案的技术条件
选型配套方案对食品加工的保证程度。
主要包括对建设规模、产品方案的满足程度，对食品加工质量和生产工艺要求的保证程度；食品机械设备的使用寿命、可靠性、物料消耗指标、操作要求、备品备件对食品加工项目的保证程度；食品机械设备安装调试技术条件、维护保养技术服务以及所需投资对食品加工项目的满足程度等。
食品机械设备选择方案的配套要求。
采用的新技术和新设备要经过技术鉴定、工业性试验证明是成熟技术，食品机械设备组合方案应实现不同生产环节的配套、生产设备与辅助设备配套、国内设备与进口设备配套、原有设备与新增设备配套。
食品机械设备的生产能力应根据生产规模设置并适当留有余地，并与产品产量与质量相适应。
食品机械设备选型配套方案的材质要求。
用于食品加工区及可能接触食品的机器表面，应由不会产生毒素、无异味、非吸收性、耐腐蚀且可承受重复清洗和消毒的材料制造，凡与加工物料直接接触的材质应不与物料起化学反应，与加工物料直接接触表面应光洁、平整、易清洗、耐腐蚀。
食品机械设备选型配套方案的制造要求。
食品机械设备的构造应能防止食品污染，食品接触面应易于清洗、消毒和检修；食品接触面应平滑、无凹陷或裂缝，使微生物的滋长繁殖减至最低限度，注意食品机械设备配置的安全防护；当安全卫生措施与经济效益发生矛盾时，应优先考虑安全卫生要求。
1.5选型配套的质量评价
食品机械设备选型配套的质量评价，是对拟建食品加工项目食品机械设备选型配套效果的质量控制。
其评价方法有加权评分法、层次分析法、区间分析法、比较分析法等，主要评价内容包括信息完善性、制造厂可比性、技术先进性、质量可靠性、成套匹配性、经济合理性、供货及时性等。
研究认为，采用加权评分法具有简单易行、操作方便、评价精度较高等特点，其评价模型的建立步骤如下：
（1）确定选型配套质量的集合。
将食品机械设备选型配套质量视为若干个评价指标的集合，即：
B={B1，B2，B3，B4，B5，…Bn}
其中：
B—选型配套质量的集合；B1—信息完善性；
B2—制造厂可比性；B3—技术先进性；
B4—质量可靠性；B5—成套匹配性；
B6—经济合理性；B7—供货及时性。
（2）确定选型配套质量评价指标。
设食品机械设备选型配套质量评价指标分别由[a，b，c，d，e，…，n]表示，则：
信息完善性指标为：
B1={a1，a2，a3，a4，a5，…，an}
制造厂可比性指标为:
B2={b1，b2，b3，b4，b5，…，bn}
技术先进性指标为：
B3={c1，c2，c3，c4，c5，…，cn}
质量可靠性指标为：
B4={d1，d2，d3，d4，d5，…，dn}
成套匹配性指标为：
B5={e1，e2，e3，e4，e5，…，en}
经济合理性指标为：
B6={f1，f2，f3，f4，f5，…，fn}
供货及时性指标为：
B7={g1，g2，g3，g4，g5，…，gn}
（3）确定加权系数。
加权系数是根据食品机械设备选型配套质量评价指标的重要程度进行选取，并采用[0，1]评价法进行量化，求出加权系数评价矩阵为：
G=[G1，G2，G3，G4，G5，…，Gn]
其中Gi≤1，∑Gi=1，（i=1，2，3，…，n）。
（4）确定评价指标评分值。
根据每个评分值的基本含义，评价者可根据评价质量的有效反应程度进行打分，以确定各项指标的评分值。
如果食品机械设备选型配套方案中有n个评价指标和m个评分值，则总评分值W求取矩阵的表达式为：
（5）确定加权评分值与综合评价。
食品机械设备选型配套质量评价指标的加权评分值，是指该评价指标的加权系数与其评分值的乘积。
其表达式为:
根据上述加权评分值综合计算结果R，可比较和判断加权评分值的优劣程度，R值越大越好。
如果按照5分制评分法进行评价，当计算结果为3分时，则表示选型配套质量一般；当计算结果为4分时，则表示选型配套质量较好；当计算结果为5分时，则表示选型配套质量很好。
如果计算结果在3分以下，则表示选型配套质量较差或很差，应修改食品机械设备的选型配套方案，重新进行评价。
二车间设备选型
2.1湘莲蛋白粉生产流程
图2-1湘莲蛋白粉生产流程图
2.2主要车间组成
表2-2主要车间组成
序号
名称
工序
备注
1
莲子车间
1、莲子粉进行去心
2、莲子剥壳磨皮
3、莲子粉碎
生
产
工
程
2
莲粉净化室
莲子粉除杂、除沉
3
浸提车间
1、莲子粉与氯化钠溶液混合
2、45℃恒温加热1小时混合液
3、离心分离混合液
4、收集淀粉沉淀物
5、收集提取液
4
分离车间
1、提取液调到PH=4.6
2、离心30分钟提取液
3、水洗蛋白沉淀物2-3次
6
杀菌室
杀菌消毒
7
喷雾干燥室
进行喷雾干燥
8
包装车间
蛋白粉的包装
9
莲子粉仓库
储存200吨
辅
助
车
间
10
成品仓库
视情况而定
11
污水处理厂
日处理能力170吨废水
12
锅炉房
日产汽能力45吨
13
蓄水池
储供水能力2吨/天
2.3主要生产设备
1）湘潭远祥莲子去心机×10（价格：
30000元/台）
主要参数：
类型
全自动莲子去心机
适用对象
其他
品牌
开甲荣科
型号
3
配用动力
2（kw）
处理量
95（kg/h）
整机重量
500（kg）
产品类型
全新
电源电压
220（V）
选购理由：
最快去心率最高，穿心成功率高，可无人看守操作，体积较小，运输方便，价格较便宜。
2）湖南正得脱皮机械厂×6
主要参数：
价格：
680元
尺寸：
长40*宽25*高50cm电动莲子剥壳机时产100-150公斤
选购理由：
只要照明用单向220V电压；省电，脱皮机用0.15KW电机；剥壳率高，损耗率低，（脱皮率98%以上，损耗率低于1%）；价格低；产量高，时产80-100公斤。
3）高效万能粉碎机ZNH-40B型（38000元/台）
产地：
北京兴时利和科技发展有限公司
主要参数：
型号
40B
粉碎细度（目）
12～120
生产能力（kg）
160～800
粉碎电机（kw）
7.5
主轴转速（r/min）
3400
吸尘电机（kw）
1.5
进料粒度（mm）
＜12
外形尺寸（L×W×H）（mm）
750×900×1550
选购理由：
适用范围广，适应大多数热敏性物料的粉碎要求；降低粉碎时产生的温度，更适合粉碎一些流动性不好、带粘性的物料；配备多种规格的筛网，满足多种细度要求；操控简便，维护方便；生产能力强；有带除尘和不带除尘两种形式，可满足不同客户的需要；结构紧凑，无死角，方便清理。
4）PJ型配料罐（10000元/个）
产地：
温州市东顶机械制造有限公司
主要参数：
1.容积：
20000L；
2.加热方式：
采用电热棒插入夹套内，夹套内注入导热油或水为加热介质，产生热能对罐内物料进行加热；电源：
380V/50Hz，三相四线；
3.物料加热温度：
≤200℃；物料加热时间：
30min～90min（视工艺需要）；
4.温度控制：
采用电热偶测量温度与温控仪连接进行测控温度，并能调控物料温度的高低（控温精度：
≤±1°C）；
5.内罐体表面处理方式：
镜面抛光处理，粗糙度Ra≤0.4μm；
6.保温材料：
采用填充珍珠棉、岩棉或聚氨酯浇注发泡，达到隔热保温效果；
7.外壳体表面处理方式：
镜面抛光或2B原色亚光或2B磨砂面亚光处理；
8.搅拌转速：
12～150r/min（定速）；搅拌桨形式：
框式、锚式、桨叶式等（按工艺要求）；
9.设备配置：
电气控制箱、温控仪、人孔、视镜、料液进出口、加热介质进出口、放空口、溢流孔等；
10.材质：
内罐体:
不锈钢SUS304或SUS316L；夹套:
碳钢Q235-B或不锈钢SUS304；外饰面筒体:
不锈钢SUS304；
选购理由：
可在线CIP清洗，SIP灭菌；设计结构人性化，操作方便；可满足不同时段的搅拌要求；换热效率高，加热均匀，节能；具有良好隔热保温效果；可靠，稳定，满足“cGMP”等规范要求。
5）卧式虹吸刮刀卸料离心机EH型—2102J（60000元/台）
产地：
湘潭裕丰离心机有限公司
技术参数：
EH型
转鼓
电机功率
kW
直径
mm
高度
mm
有效容积dm3
最大装量kg
过滤面积
m2
最高转速
r/min
分离因数G
2102J
2100
1120
1730
2100
7.4
850
850
160
选购理由：
可在全速运转下自动实现进料、分离、洗涤、脱水、排液、卸料、洗网等工序。
结构新颖、运转平稳、自动化程度高、劳动强度低、生产能力大、洗涤效果好、滤饼含湿率低。
6）双电机卧式螺旋卸料沉降离心机（260000元/台）
产地：
上海三联环保机械
主要参数:
无
选购理由：
输料螺旋采用特殊防磨措施；大长径比、高转速。
具有多种角度的转鼓锥部结构；可选用重负载、大传动比的摆线针轮、行星齿轮或液压差速器；差转速及扭矩可随物料浓度、流量变化自动调节的微机控制系统；带BD板的卧式螺旋沉降离心机，可对各种不同比例的初沉、活性污泥进行浓缩、脱水以及难分离的物料的分离。
7）配料罐（15000元/个）
产地：
温州市东顶机械制造有限公司
主要参数：
1.容积：
1000L；
2.罐体：
内表面镜面抛光处理，粗糙度Ra＜0.4µm；
3.上盖：
为两扇可开式活动盖，便于清洗；
4.夹套形式：
空心夹套、半圆盘管夹套、蜂窝夹套（供选择）；
5.保温材料：
填充珍珠棉、岩棉或聚氨酯浇注发泡；
6.外筒体表面处理方式：
镜面抛光或2B原色亚光或磨砂面亚光处理；
7.搅拌装置：
顶部中心搅拌，减速机输出轴与搅拌桨轴采用活套连接，方便拆装与清洗；
8.搅拌转速：
10～150r/min定速；桨叶形式：
框式、锚式、桨叶式等；
9.设备配置：
温度计（数显式或指针式）、料液进出口、备用口夹套蒸汽进出口及冷却水进出口等；
10.材质：
内罐体:
不锈钢SUS304或SUS316L；夹套:
碳钢Q235-B或不锈钢SUS304；外饰面筒体:
不锈钢SUS304；
11.各进出管口工艺开孔与内罐体焊接处均采用翻边工艺圆弧过渡，光滑易清洗无死角，外表美观。
选购理由：
全密封、立式结构；可加热、冷却、保温、搅拌功能；功能齐全，价格合理，公司产品齐全方便购买多种产品。
8）JJ系列均质机（10000.00元/台）
产地；廊坊通用机械制造有限公司
主要技术参数：
无
选购理由：
采用两极机械调压，调节方便，安全可靠；柱塞采用耐磨合金及喷涂合金、陶瓷新工艺，具有耐腐蚀、耐磨等特点；柱塞高压密封采用自涨圈和V形密封等形式，使用寿命长；曲轴传动采用一级传动方式，运转平稳，动力损失小，噪音低；主要零部件选用不锈钢和耐腐蚀合金制造，符合食品卫生要求。
9）巴氏灭菌机（BQ-800型）（320000元/台）
产地：
吉林省桦甸市宏诚机械厂
主要参数：
处理能力：
450kg/h 热水温度：
max 100℃
灭菌槽尺寸：
3×1.2×0.5（M）
灭菌时间：
9—40min 9—40min 9—40min
总功率：
≤5.5kw 蒸汽耗量：
300kg/h
外型尺寸：
7×1.7×2.4（M）
选购理由：
采用优质SUS304不锈钢，温度、速度可根据工艺要求设定，运行平稳，噪音低，不锈钢网带强度高，伸缩性小，不易变形，易保养，彻底解决了灭菌过程中因为自动化程度低而造成的“随意性”加强了“一致性”，大大提高灭菌的成功率。
10）LPG—150系列高速离心喷雾干燥机（价格：
65000元/台）
产地：
常州市业平干燥设备有限公司
主要参数；
项目型号
YPGI-24
蒸发量（kg/h）
150
加热方式
蒸汽+电加热补偿或燃油、煤气热风炉
塔身直径（mm）
2400
外形尺寸（m）
8×4.5×19
进风温度（℃）
300～350
选购理由：
干燥速度快，具有瞬时干燥特点；物料短时间内完成干燥过程，使用于热敏性干燥，能保持物料色、香、味；生产过程简化，操作控制方便，适宜连续控制生产，含湿量40%—90%的液体，一次干燥成粉，减少粉碎、筛选等工序；分散性、流动性、溶解性良好，产品粒径松密度、水份在一定范围内可调
11）全自动四边封多列粉末包装机DXDO-F900C（198000.00元/台）
产地：
瑞安市三阳机械有限公司
技术参数：
袋长范围：
40-180mm（可调）；
袋宽范围：
40-150mm（可调）；
最大包装速度：
400袋/分（按物料和规格不同而定）；
填充容量：
1-50克/袋；
适应包材：
PET/AL/PE、PET/PE、NY/AL/PE、NY/PE；
包材最大宽度：
900mm；
包材最大外径：
Φ300mm；
包材芯径：
Φ70-76mm；
电源：
380V/50Hz；
总功率：
6Kw；
机器重量：
1200Kg；
机器尺寸：
1500mm×1540mm×2200mm（长×宽×高）。
选购理由：
大能量、高强度、低噪音、且结构紧凑，运行平稳，维修方便，使用寿命；滚筒热封、四边封口、高速度多条袋包装，且袋型平整、精美，包装效率高；调整简单，计量精确，不需更换模具就可进行袋长无级调整；对版准确、自动计数，采用光电跟踪系统保证包装袋印刷图案的自动对正，且计数准确；性能可靠，操作方便、自动化水平高，整机采用PLC自动控制，变频无级调速；适用性强。
12）GT4B9-1-奶粉封罐机（120000元/台）
产地：
瑞安市三阳机械有限公司
主要技术参数：
生产能力：
7-15罐/分；
适用罐径：
Φ99-153mm；
适用罐高：
100-240mm；
功率:
1.5kw；
重量：
860kg；
外形尺寸：
2500×1200×1850mm。
选购理由：
自动进出罐、自动抽吸真空、自动充氮并进行自动封罐；整机造型美观，运转平稳，抽真空、充氮值稳定，自动化程度高；由PLC控制，主要工作参数可在触摸屏上操作，正个生产过程均在密封室内进行，符合食品生产无污染的生产要求
三车间生产人员安排
表3-1生产定员表
序号
工种名称
生产工人
辅助工人
管理人员
操作班数
轮休人员
合计
每班定员
技术等级
每班定员
技术等级
1
莲子车间
2
普工
2
普工
1
1
2
6
2
净化车间
1
大专
1
普工
1
3
3
分离车间
1
大专
1
普工
1
3
4
调配车间
1
大专
1
普工
1
3
5
杀菌室
1
大专
1
普工
1
3
6
干燥车间
1
大专
1
普工
1
3
7
包装车间
4
技工
10
普工
2
16
合计
11
17
1
9
38
参考文献
（自己加）
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