年产5万吨趣味酥性饼干生产车间设计.docx
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年产5万吨趣味酥性饼干生产车间设计
年产5万吨趣味酥性饼干生产车间设计
摘要
酥性饼干的主要原料是以低筋面粉为主要原料，加入大量的油和糖制成的饼干。
这种饼干在面团制作的过程中一般多用糖和油，标准比例为1:
2，面团面筋少、弹性差，具有不错的可塑性。
一般要添加适量的辅料，例如乳制品、蛋品、蜂蜜或椰蓉等营养物质或赋香剂。
本设计是对年产5万吨趣味酥性饼干生产车间设计，在传统的酥性饼干配方以及面团调制上进行改良，添加具有保健功能的药食，研发适合儿童食用且富有趣味性还兼具保健功能的酥性饼干。
主要包括饼干生产工艺流程设计、生产车间物料衡算、生产设备的选型及说明、经济估算、三废处理、生产工艺流程图、车间设备布置图、车间人流物流图。
关键词：
趣味酥性饼干；工艺设计；设备选型；配方改良
Thedesignoftheworkshopforproducing50000tonsofinterestingcrispbiscuitsperyear
Abstract
Crispybiscuitsareakindofbiscuitswhicharemadeoflowglutenwheatflourasthemainrawmaterial,plusmoreoilandsugar.Intheprocessofdoughpreparation,thiskindofbiscuitgenerallyusesmoresugarandoil,thestandardratiois1:
2,andformslessgluten,thedoughlackselasticity,buthasgoodplasticity.Generally,itisnecessarytoaddsomeauxiliarymaterials,suchasdairyproducts,eggproducts,honeyorcoconutandothernutrientsorflavoringagents.
Thedesignisimprovedtoaproductionsiteof50000tonsofinterestingchipsandcookiesperyear,improvethetraditionalformulaofcrispybiscuits,addmedicineandfoodwithhealthcarefunction,anddevelopcrispybiscuitsthataresuitableforchildrenandhavefunandhealthcarefunction.Itmainlyincludesbiscuitproductionprocessdesign,processcalculation,productionsitematerialbalance,productionsiteheatbalance,typicalequipmentdesign,threekindsofwastetreatment,etc.Fieldequipmentconfigurationandproductionflowchart.
Keywords:
Interestingcrispbiscuit;processdesign;equipmentselection;formulaimprovement
1前言
1.1趣味酥性饼干的简介
酥性饼干的主要原料有白糖、低筋面粉、油脂，再加入其他辅料，经冷粉工艺调粉、辊印成型、焙烤成的口感酥脆且具有凸起花纹断面结构的多孔状饼干[1]，本设计的趣味性主要体现在产品外形的多样性，即在饼干辊压成型时，采用多种动物形状的模具将饼干外形制成富有趣味性的动物形状。
1.2饼干的研究与发展现状
1.2.1饼干发展概况
市场上的饼干种类繁多，饼干的便利和保存时间很长，使得饼干在众多休闲食品中，尤受欢迎。
传统的饼干因其糖分和脂肪含量过高，导致老年人、过度肥胖者、严重的糖尿病患者等人群无法选购。
时至今日，人们在食品上的要求越来越高，比起果腹更看重食品对个人健康的影响。
正是伴随着要求的提高，不论是国内还是国外的饼干企业，都在努力研究和开发具有功能性的营养保健饼干，来迎合市场需求，提高企业自身的市场份额。
1.2.2淀粉消化特性的研究现状
1.2.2.1Englyst法淀粉分类
人体的主要能源物质是淀粉[2]，食品中所含的葡萄糖，最重要的来源是淀粉，淀粉的消化性能受到食品加工和来源及体系的影响，使得人体消化淀粉的速度产生变化。
Englyst等[3]根据人体消化淀粉的速率不同，将淀粉分为慢消化淀粉、抗性淀粉与快消化淀粉。
1.2.2.2血糖生成指数的概念
淀粉吸收速率[4]的评价指标有胰岛素指数、预测血糖生成指数和血糖生成指数。
评测碳水化合物对血糖影响的主要指标是血糖生成指数，对照组为面包和葡萄糖，在一定时间内摄入相同分量的被测样品后人体内胰岛素水平或者血糖水平曲线下面积对比曲线下面积的比值。
Jenkins等根据食品中测定的生糖指数值将食品分为三种食品分别是高、低、中生糖指数食品。
研究结果表明，生糖指数较低的食品，因为其在人体胃肠道中存在的时间长，被较慢的消化，给予人体能量，所有，对于血糖的稳态以及预防糖尿病有帮助。
1.2.2.3山楂对人体的保健功效
山楂含有山楂素及胡萝卜素，能够帮助血管舒张从而加大血流量达到调节心脏肌肉运动的效果，对于一部分心血管疾病有着辅助治疗作用；山楂还含有多种有机酸[5]，不仅可以加快人体内的固醇转化，还能够提高人体内酶的活性，并且具有促进消化的作用。
山楂中所含的槲皮苷能够促进肺部气管纤毛的运动，有着止咳化痰的效果。
因此山楂是保健食品中降低固醇、防治心血管疾病、帮助人体胃肠道消化的不二之选。
1.2.2.4山药对人体的保健功效
山药中含有的多酚氧化剂、淀粉酶等物质[6]，这些物质能够有效的促进胃肠道运动，帮助人体分解淀粉以及蛋白质，促进胃肠道内容物排出人体，增强小肠的吸收功能，抑制人体分泌血清淀粉酶，有助于人体消化吸收。
实验表明，山药可以有效降低人体分泌肾上腺素时导致胃肠道紧张的不利情况。
除此之外，山药还可以帮助人体皮肤伤口的痊愈，对皮肤起到生长作用，又因为其对于胃和十二指肠溃疡的治疗有着良好的功效，所以常用于治疗腹泻、食欲不振或脾胃不适引起的身体疲倦等疾病。
1.2.2.5木糖醇相较于传统甜味剂的优势
本设计中木糖醇主要是用作传统甜味剂的替代品，其特点为用量少，甜味表现效果好，不易引发龋齿，且略带清凉口感，尤为适合在儿童副食产品中使用。
1.3设计目的意义
1.3.1设计目的
本设计借鉴传统酥性饼干生产工艺，在传统的酥性饼干配方以及面团调制上进行改良，添加具有保健功能的药食，研发适合儿童食用且富有趣味性还兼具保健功能的酥性饼干。
1.3.2本设计需达到的生产技术要求
产能要求：
年产50000吨趣味酥性饼干
生产工艺要求：
通过借鉴传统酥性饼干生产基础，添加具有保健功能的药食，并对面团调制进行改良。
质量要求：
食品安全国家标准《饼干》GB/T20980-2007
1.3.3本设计需解决的主要问题
（1）酥性饼干的趣味性提升。
（2）酥性饼干的趣味性提升。
趣味酥性饼干在生产过程中面团调制过程的投料顺序以及面团发酵温度的改良。
（3）根据目标产量进行物料衡算和设备选型，合理设计车间布局，节能减耗，减少污染。
2主要设计及论证
2.1工艺流程设计
2.1.1趣味酥性饼干生产工艺
图2.1趣味酥性饼干生产工艺流程[7-9]
2.1.2趣味酥性饼干加工工艺要点
2.1.2.1面团的调制
制作趣味酥性饼干时，为了让饼干更加酥脆，在制作面团时，要限制面团中面筋的形成，喂料的顺序正是关键所在[10]。
首先，将木糖醇、鸡蛋、黄油、食盐、水放入调料机内充分搅拌．形成层次均匀的乳浊液后，再加入辅料山楂、山药搅拌均匀。
最后加入低筋面粉，具有较高界面张力的油滴均匀分布在面粉颗粒表面，形成一层油膜，在一定程度上防止水分子渗透到蛋白质颗粒中，降低蛋白质颗粒吸收水分子的能力。
因此蛋白质间的水合和膨胀能力下降，蛋白质间的结合力也随之下降。
面筋没有完全形成，面团的柔韧性下降，从而提高面团的可塑性。
为了使面团更易于制作酥性饼干，调粉技术上需要注意下列内容：
1必须按照先将鸡蛋、木糖醇、水、黄油混合形成均匀乳浊液后，最后投入低筋面粉的顺序喂料，否则面团会发散、走油、产生面筋等现象。
2要控制好面团温度，温度过低，会使得面团粘性以及弹性增强，使得饼胚无光泽，焙烤后饼干表面纹理不清晰，温度过高，会导致面团面筋增多且走油。
面团温度一般在25-30℃最佳。
3面团调制过程中，加入低筋面粉后，搅拌时间要短（2min左右），防止面团形成面筋。
4制作酥性饼干时，面团不宜放置过久，尤其在室内温度较高时。
面团调制完成后最好马上使用，如若不然，则面团会出现上筋、走油等问题，导致焙烤出炉的饼干失去酥性。
5面团调制过程中忌后加水，会使得面筋增多。
面团粘性及韧性增强，导致面团可塑性下降，使得饼干成型效果差且失去酥性。
2.1.2.2趣味酥性饼干的成型
辊印成型时生产酥性饼干的主要成型方式。
将调制好的面团投入喂料槽，在花纹辊紧压在槽辊的状态下，面团在两者的相对运动中，在槽辊上印上了一层薄膜，最终，面团被压入花纹辊的凹模中。
为增加产品趣味性，本设计中花纹辊是特殊花纹，其凹模形状是动物形状。
被槽辊压入花纹辊中的面团常出现不平整的情况，所以辊印机中需在花纹辊的切线方向安装刮刀，通过刮刀将多余的不平整的面团刮落，然后，饼胚因橡胶辊的吸力脱模，再经传送带运至网带，最后进入烤炉中焙烤。
酥性饼干成型过程中需要注意的是，调制完成的面团质地不能够过软，否则会造成饼胚很难由花纹辊中脱模，刮刀也无法将花纹辊上的多余的不平整面团刮落，使得脱出的饼胚形态不一。
除了面团的质地软硬外，面团的弹性在成型过程中也有着举足轻重的影响，弹性过小不仅会对饼胚脱模产生不利影响，还会导致焙烤成型后的饼干出现破损的，次品增加的现象，弹性过大则会使得饼胚破碎或残缺的现象。
2.1.2.3趣味酥性饼干的焙烤及冷却
高温短时的焙烤方式是酥性饼干的主要生产方式。
在饼干随着网带进入远红外隧道式烤炉后，炉内温湿度是酥性饼干成型的重中之重，过高的温度，会让饼胚在还未达到预期的发酵效果就被烤至成型，这样生产出的饼干颜色深且过度紧密，过低的温度则会使得饼胚在烤炉内过度发酵膨胀至破碎，最终生产出的饼干将会形态不一且颜色浅，次品率大大提高。
在285-300℃的炉温下，将饼胚烘烤4分钟左右，是生产酥性饼干的上佳之选。
另外，在饼干出炉后，一定要经过冷却，不需要过快冷却，这样会导致刚出炉的饼干出现破碎的情况，在28-35℃进行自然冷却即可。
3物料衡算
3.1产品配方
本设计的配方如下表3.1：
表3.1趣味酥性饼干配方[11-12]
原料
低筋面粉
黄油
木糖醇
山楂
山药
鸡蛋
水
食盐
总计
含量%
54.1
21.6
3.3
0.3
1.3
13.5
5.4
0.5
100
3.2产能衡算
该设计工作每月26天计算，则每年312天工作日，一班生产8小时，每日一班，每年产量为50000吨趣味酥性饼干，则产量为：
M0=M1/T=50000/312=160t/班（3.1）
3.3趣味酥性饼干加工损失率
在趣味酥性饼干的加工生产过程中，因机器存在各种不可抗力因素，所以在各个生产工艺环节中，都存在原料损失的情况，因此开始生产之前需计算各生产环节中的损失，各环节损失率如下：
表3.1趣味酥性饼干加工损失一览表
项目
面团调制
辊印成型
焙烤
包装
损失率%
1
3
4
2
由上述可知本次设计中班产量为160t/班，一班生产8小时，则：
每小时产量=160t/8h=20t/h=20000kg/h
设原料每班处理量为M，则各工序损失为（按班产量计算）：
1.包装损失率为2%，则包装前成品量为:
160/（1-2%）=163.27t（3.2）
2.焙烤损失率为6%，则焙烤成型前原料量为:
163.27/（1-4%）=170.07t（3.3）
3.辊印成型损失率为3%，则辊印成型前原料量为:
170.07/（1-3%）=175.33t（3.4）
4.面团调制损失率为1%，则面团调制前原料量为:
175.33/（1-1%）=177.1t（3.5）
面团调制时，加入的低筋面粉的量为（按班产量计算）：
177.1×103×0.541=95811.1kg（3.6）加入的黄油的量为：
177.1×103×0.216=38253.6kg（3.7）
加入的木糖醇的量为:
177.1×103×0.033=5844.3kg（3.8）
加入的山楂的量为:
177.1×103×0.003=531.3kg（3.9）
加入的山药的量为：
177.1×103×0.013=2302.3kg（3.10）
加入的鸡蛋的量为：
177.1×103×0.135=23908.5kg（3.11）
加入的水的量为：
177.1×103×0.054=9563.4kg（3.12）
加入的食盐的量为：
177.1×103×0.005=885.5kg（3.13）
3.4包装材料物料衡算
取产品规格为0.5kg/包，4包/箱,又因包装前饼干量为：
163.27t
则：
自封袋用量为163.27×103/0.5=326540个（3.13）
包装损失率为2%，则成品数量为：
326540×（1-2%）=320009包
空箱用量320009/4=80002个/班（3.14）
趣味酥性饼干生产过程中物料衡算如下表所示：
表3.2物料衡算一览表
材料名称
单位
每小时消耗量
日消耗量
年消耗量
趣味酥性干
t
20
160
49920
低筋面粉
kg
11976.4
95811.1
29893063.2
黄油
kg
4781.7
38253.6
11935123.2
木糖醇
kg
730.5
5844.3
1823421.6
山楂
kg
66.4
531.3
165765.6
山药
kg
287.8
2302.3
718317.6
鸡蛋
食盐
kg
kg
2788.6
110.7
23908.5
885.5
7459452
276276
水
kg
1195.4
9563.4
2983780.8
自封袋
个
40817.5
326540
101880480
空箱
个
10000.25
80002
24960624
3.5工艺流程物料衡算总图
图3.1工艺流程物料衡算总图
4生产设备选型及说明
4.1主要生产设备
4.1.1气泡冲浪清洗机
该机器是用气泡水洗果蔬，果蔬上的泥沙等污渍在高压气泡水的冲洗下滚洗脱落，再经隔离网和提升器分离污渍和果蔬，设备选用根据生产能力为：
287.8+66.4=354.2kg/h
图4.1气泡冲浪清洗机
表4.1气泡冲浪清洗机技术参数
项目
型号
生产能力
kg/h
尺寸
mm
功率
kW
生产厂家
技术指标
NK-1800
400
1800*1000*1400
0.75
诸城市诺邦机电
有限公司
4.1.2超微粉碎机
该机器首先将山楂、山药按顺序由投料门进入，经极高转速的刀片旋转粉碎后，由负风压进入分离器、除尘器，最后由吸尘箱经布袋过滤回收物料，整个过程无扬尘，物料的利用率极高，从而有效降低生产成本。
设备选用根据生产能力：
287.8+66.4=354.2kg/h。
图4.2超微粉碎机
表4.2超微粉碎机技术参数
项目
型号
生产能力
kg/h
出料粒度目
尺寸
mm
功率kW
生产厂家
技术指标
WFJ-18
400
450
4700*1250*2900
13
常州市齐宝干燥设备有限公司
4.1.3立式食品搅拌机
该机器主要由喂料口、电机轮、电机箱、视窗、外侧梯子、搅拌桶、搅拌螺旋杆等构成，设备选用根据生产能力为：
4781.7+730.5+2788.6=8300.8kg/h
图4.3立式食品搅拌机
表4.3立式食品搅拌机技术参数
项目
型号
生产能力
t/h
尺寸
mm
功率
kW
生产厂家
技术指标
HY-100
9
3000*2900*5250
18.5
荥阳市广武镇宏盛机械厂
4.1.4和面机
和面机由电器箱、搅拌桶、搅拌桨等部分组成。
搅拌桶内的原料在搅拌桨的运转下充分搅和,快速混合,使原料中的低筋面粉得到均匀的水化作用,使得面筋膨胀,成为弹性适中、均匀流动的可塑性良好的面团，设备选用根据生产能力为:
177.1/8=22137.5kg/h，需要以下和面机5台。
图4.4和面机
表4.4和面机技术参数
项目
型号
生产能力
t/h
尺寸
mm
功率
kW
生产厂家
技术指标
HG-SHB1200
5
3550*5060*2050
11
上海恒光食品机械有限公司
4.1.5饼干辊印成型机
该机器通过槽辊与花纹辊在电机和传动装置的相对运动下，将喂料槽内的面团压入花纹辊的凹模中，再由切线方向的刮刀将多余的不平整面料刮落，最后由橡胶辊吸力使饼胚脱模至传输带上，再由随网带进入烤炉内焙烤。
根据本次设计趣味性需要，饼干辊印成型机的凹模为各种动物形状。
设备选用根据生产能力为：
175.33/8=219162.5kg/h，需要以下饼干辊印成型机5台。
图4.5饼干辊印成型机
表4.5饼干辊印成型机技术参数
项目
型号
生产能力
t/h
尺寸
mm
功率
kW
生产厂家
技术指标
TN-280
4.5
4500*3300*1750
7
上海恒光食品机械
有限公司
4.1.6远红外线隧道炉
远红外线隧道式烤炉操控方便且因其导热油工作时是液态，所以该设备十分安全，不仅节约电能，还可以根据生产需求精准控制炉内温度。
设备选用根据生产能力为：
170.07/8=21258.75kg/h，需要以下远红外线隧道炉5台。
图4.6远红外线隧道炉
表4.6远红外线隧道炉技术参数
项目
型号
生产能力
t/h
尺寸
mm
功率
kW
生产厂家
技术指标
BLH-53
5
10000*4100*2100
600
新乡市豫吉食品机械有限公司
4.1.7180°转弯机
该机器输送带采用PU材质的食品级输送带[13]，该材质具有耐油、耐腐蚀等特点，且该转弯机电机与传动装置的运转能耗低、噪音小、维护方便简单。
设备选用根据生产能力为：
170.07/8=21258.75kg/h，需要以下设备5台
图4.7180°转弯机技术参数
表4.7180°转弯机技术参数
项目
型号
生产能力
t/h
尺寸
mm
功率
kW
生产厂家
技术指标
HT45
4.5
4200*4100*1300
3
山东爱格瑞包装设备有限公司
4.1.8冷却输送机
该机器主要含电机、防尘壳、鼓风机、集气箱、除湿箱、等装置，除湿箱内部设置了硅胶颗粒来吸附水分，一号鼓风机在除湿箱内进气，二号鼓风机底部与除湿箱顶相连。
设备选用根据生产能力为170.07/8=21258.75kg/h，需要以下设备5台。
图4.8冷却输送机
表4.8冷却输送机技术参数
项目
型号
生产能力t/h
尺寸
mm
功率
kW
生产厂家
技术指标
XBF-15
4.8
8000*4100*1300
15
济南鑫贝发机械设备有限公司
4.1.9饼干整理机
该机器将饼干通过输送带送至隔离板中，饼干再分列输送至连接座，连接座可以防止饼干堆叠错位，连接座的翻转机反转饼干，并防止饼干直接撞击连接座导致破碎，最后由外侧的出料带带出，可有效防止翻转后的饼干堆叠，保证了最后的饼干排列整齐方便包装。
设备选用根据生产能力为：
170.07/8=21258.75kg/h，需要以下设备5台
图4.9饼干整理机
表4.9饼干整理机技术参数
项目
型号
生产能力t/h
尺寸
mm
功率
kW
生产厂家
技术指标
KT-1200
5.2
5600*4100*1300
20
泗水县新力机械有限公司
4.1.10饼干包装机
通过三伺服电子控制、人机界面、高感度光电眼色标、温度独立PID控制、定位停机功能，精准的操控包装机完成各种包装工作，设备选用根据生产能力及包装规格为:
40817.5包/h需要以下设备10台。
图4.10饼干包装机
表4.10饼干包装机工艺参数
项目
型号
生产能力
包/h
尺寸
mm
功率
kW
制袋宽度
mm
生产厂家
技术指标
KT-450W
42000
4380*870*1300
4
290-580
佛山市柯田包装机械有限公司
4.1.11全自动装箱机
经自动包装机包装完成后的成品再由全自动封箱机迅速装箱，该机器自动化程度高，可最大程度上的节省人力成本，并且还具有工作效率高占地面积小的优点，选择该设备的根据为生产能力为：
10000.25箱/h，需要以下设备5台。
图4.11全自动装箱机
表4.11全自动装箱机工艺参数
项目
型号
生产能力
箱/h
尺寸
mm
功率
kW
生产厂家
技术指标
ZPZX-08
2100
2500*1800*1300
32
东莞益扬自动化设备有限公司
4.2主要仪器设备一览表
表4.12主要仪器设备一览表
序号
设备名称
型号
处理量
功率kW
数量
1
气泡冲浪清洗机
NK-1800
500kg/h
0.75
1
1
超微粉碎机
WFJ-18
400kg/h
13
1
2
立式食品搅拌机
HY-100
9t/h
18.5
1
3
和面机
HG-SHB1200
5t/h
6.5
5
4
5
6
7
8
饼干辊印成型机
远红外线隧道炉
180°转弯机
冷却输送机
饼干整理机
TN-280
BLH-53
HT45
XBF-15
KT-1200
4.5t/h
5t/h
4.5t/h
4.8t/h
5.2t/h
7
600
3
8
5
5
5
5
5
5
9
饼干包装
升级会员 