食品工厂课程设计说明书 年产50000吨碳酸饮料加工生产项目 定稿.docx

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食品工厂课程设计说明书年产50000吨碳酸饮料加工生产项目定稿

食品工厂课程设计说明书

项目名称：

年产50000吨碳酸饮料加工生产项目

说明书目录

第一章总论

第一节设计依据和范围

第二节设计原则

第三节建筑规模和产品方案

第四节项目进度建议

第五节主要原辅料供应情况

第六节厂址概述

第七节公用工程和辅助工程

第二章总平面布置及运输

第一节总平面布置

第二节工厂运输

第三章劳动定员

第四章车间工艺

第一节工艺流程及相关工艺参数

第二节物料衡算

第三节车间设备选型配套明细表

第五章管道设计

第一节管道计算与选用

第二节管道附件与选用

第三节管路布置

第六章项目经济分析

第一节产品成本与售价

第二节经济效益

第三节投资回收期

第一章总论

第一节设计依据和范围

1.1设计依据

本设计是运用大学三年所学到的基础知识和专业知识，以本次食品工厂设计所提出的任务与要求为依据。

本着“经济上合理、技术上先进、工艺上成熟、生产上可行、设计上规范”的原则进行设计的。

参考资料：

《软饮料工艺学》

《食品工艺学》

《食品工程原理》

《食品工厂机械与设备》

《食品工厂设计与环境保护》

《食品常用数据手册》

《AutoCAD2008应用程序》

1.2设计范围

（1）工艺设计的内容大致包括：

全厂总体工艺布局；产品方案及班产量的确定；物料计算；设备生产能力的计算、选型等；车间平面布置；劳动力计算及平衡；管道布置、计算等；设计说明等等。

（2）工厂非工艺设计包括：

总平图、采暖通风、给排水等。

（3）经济效益分析。

（4）综合利用，三废治理和全场质量管理。

第二节设计原则

本次设计的设计原则主要从以下几方面考虑：

1、符合经济建设的总原则：

做精心设计、投资省、技术新、质量好、收效快、回收期短。

2、设计的技术经济指标以达到或超过国内同类型工厂生产实际平均先进水平为宜。

3、积极采用新技术，力求设计在技术上具有现实性和先进性，在经济上具有合理性。

4、必须结合实际，因地制宜，体现设计的通用性和独特性相符合的原则，并留有适当的发展余地。

5、食品类工厂还应贯彻国家食品卫生有关规定充分体现卫生、优美、流畅并能让参观者放心的原则。

6、设计工作必须加强计划性、各阶段工作要有明确进度。

第三节建设规模和产品方案

3.1建设规模

本厂建设采取统一的规划布局，规范化建设，科学化管理，规模化生产，一体化经营，完全采用现代化企业管理模式将逐渐形成规模。

厂区总占地面积约为10000m2，其中生产车间面积为3000㎡，停车场750㎡，仓库2570㎡，更衣室135㎡，食堂和宿舍450㎡，研发中心和品控中心共80㎡，办公楼200㎡，门卫室32㎡等等。

3.2产品方案

3.2.1生产规模

碳酸饮料厂年产量为5.0×104t

3.2.2主要原料的规格

本工艺采用符合我国标准GB5749-2006的优质饮用水。

3.2.3生产品种及数量

生产品种为果味型碳酸饮料。

年产量5.0×104t。

采用500mL瓶装生产。

设计淡季日产量为100t，旺季日产量为300t。

3.2.4产品质量及标准

GB191包装储运图示标志

GB4544塑料瓶

GB4789.1～4789.28食品卫生检验方法微生物学部分

GB6543瓦楞纸箱

GB10344碳酸饮料标签标准

GB4987—91碳酸饮料质量标准

质量特征：

（1）产品色泽与品名相符，果汁，果味汽水具有新鲜水果近似的色泽或习惯承认的颜色，可乐型汽水应有焦糖色泽，同一产品色泽一致，无变色现象。

（2）香气与滋味具有本品应有的香气，柔和协调，酸甜适口，有清凉感，不得有异味。

（3）外观形态澄清透明，无沉淀。

第四节项目进度建议

根据本项目实际实施情况，计划在20个月内完成全部工程建设，即2012年8月——2014年5月。

项目准备期为2012年8月——2013年1月，主要任务包括：

立项考察、进行项目建设可行性论证、编制可行性研究报告（代项目建议书）、项目环境影响评价。

项目建设工期主要是2013年1月——2014年5月。

第五节主要原辅料供应情况

本厂生产的果味型碳酸饮料的主要涉及的原辅料有水，二氧化碳，原果汁，白砂糖，果糖，安赛蜜，甜蜜素，山梨酸钾，柠檬酸，柠檬酸钠，维生素C，食用香精。

其中生产可乐的糖浆必须选择优质白糖，国产一级白糖或进口白糖，要求白糖质量无色，无味，无臭，结晶均匀，无杂质。

对于所需原辅料均需做到：

1、合格供应厂提供的原辅料到货后，仓库管理员核对数量及附属证明文件（如检验报告、合格证等），确认原辅料名称、规格、数量无误后，填写《原辅料验收单》，通知品控验货。

2、品控按手册制定的检验项目和标准以及相应的检验方法及判定细则对来料进行各项指标的检验，判定合格与否，并将检验结果认真、如实的填写在《原辅料验收单》上。

3、仓库管理员根据《原辅料验收单》的判定结果，决定接受或退货。

第六节厂址概述

按照果味型碳酸饮料厂址的选择条件，本设计厂的厂址选择以考虑以下几个方面：

一．厂址的选择，首先要符合国家的方针和政策，做到节约用地、分批分期征用。

二．厂址的选择，应从生产条件方面来考虑。

1、食品厂倾向于原料产地附近的大中城市之郊区，也可设在市区。

2、厂区的标高应高于当地历史最高洪水位。

3、要有可靠的地质条件。

4、要有良好的卫生环境。

h

5、大小应满足生产需要，并有发展余地。

三．厂址选择应从投资和经济效果考虑

1、有较方便的交通条件。

2、有一定的供电条件。

3、有充足的水源，且水质要好。

4、选择居民区附近，可减少社会功能投资。

根据设计的要求，本设计工厂厂址选在陕西省的西安市的郊区处，该处距离中心城市较近，交通发达，运输方便。

并且其生产资料、劳动力、资金等生产要素市场及商贸市场正逐步完善，教育、医疗、卫生、金融、保险等社会化服务体系健全。

并且，该地区属于国家开发区，享受国家及开放区各项优惠政策，对投资者实行优惠政策鼓励。

第七节公用工程和辅助工程

1.7.1公用工程

一、公用工程区域的划分：

1.厂外工程：

给排水、供电等工程中水源、电源的落实和外管线的铺设；

2.厂区工程：

在厂区范围内、生产车间以外的公用设施，水池、水塔、水泵房、冷却塔、外管线、消防设施；配电所、路灯、供热系统等

二、公用工程主要内容

1、给排水

（1）.给排水设计内容包括：

取水及净化工程，厂区及生活区的给排水管网，车间内外给排水管网、室内卫生工程、冷却循环水系统，消防系统。

（2）.食品厂对水质的要求：

按照用途分：

一般生产用水、特殊生产用水、冷却水、生活用水和消防用水

（3）.水源的选择：

一般优先考虑采用自来水，如工厂自制水课考虑地下水，其次才考虑地表水。

（4）.全厂性用水的计算：

生产用水+生活用水+消防用水

（5）.给水系统

（6）.配水系统

（7）.冷却水循环系统

（8）.排水系统

（9）.消防系统

2、供电及自控

（1）.设计内容：

厂区变配电工程、厂区供电外线、车间内设备配电，厂区及室内照明，生产线，工段或单机的自动控制，电器及仪表的修理等。

（2）.供电要求及相应措施

（3）.负荷计算

（4）.供电系统

（5）.变配电设施及对土建的要求

（6）.厂区外线

（7）.车间配电

（8）.照明

（9）.建筑防雷和电气安全

（10）.仪表控制和自动调节

3、供汽

食品厂的用汽要求：

用汽部门主要是生产车间和辅助生产车间。

多用高压蒸汽，应注意安全用汽；

4、采暖与通风

包括的内容：

车间或生活室的冬季采暖，某些食品生产过程中的干燥或保温，车间的夏季空调或降温，设备或工段的排气和通风以及某些物料的风力输送等。

5、制冷

食品厂制冷工程的建立和设置主要是对原料辅料及成品起贮藏保鲜的作用，如罐头厂的肉禽、水产等原料，需做长期低温保存。

1.7.2辅助工程

辅助设施分类：

（1）生产性复制设施

（2）动力性辅助设施

（3）生活性辅助设施

主要包括：

一、原料接收站

二、中心实验室

三、化验室

四、仓库

五、工厂运输

六、机修车间

第二章总平面布置及运输

第一节总平面布置

一、总平面布置的基本原则

总平面设计是碳酸饮料工厂设计的重要组成部分，它是将全厂不同使用功能的建筑物，按整个生产工艺流程，结合以地形条件进行合理的布置，使建筑群组成一个有机整体，这样既便于组织生产，又便于企业管理，本工厂总平面设计原则有

（1）建筑物布置务必紧凑合理，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）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。

（3）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。

（4）厂区建筑物布置的要求

1.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。

2.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。

3.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。

4.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。

二、总平面布置内容

本设计根据设计要求与年产量，建设的是长为110m,宽约100m，全厂面积为厂区总面积为10934㎡的碳酸饮料厂；其中生产车间面积为3000㎡，停车场750㎡，仓库2570㎡，更衣室135㎡，食堂和宿舍450㎡，研发中心和品控中心共80㎡，办公楼200㎡，门卫室32㎡。

厂区各建筑面积的确定

（

）（

）

门卫室（2个）4×432

包装材料仓库（2个）25×251250

办公楼20×10200

锅炉房16×20320

实验楼8×1080

煤堆场16×18288

食堂和宿舍45×10450

停车场25×30750

浴室10×10100

机修室15×16240

厕所10×660

配电室16×18288

生产车间50×603000

污水处理站20×34680

成品库（2个）20×331320

全厂建筑占地面积　S1=9058

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、停车场、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。

第二节工厂运输

（1）工厂运输设计

厂区道路根据生产工艺要求，全厂成区带或直链排布。

生产用的原辅材料和成品的运输都各自分开，故采用终端式布置，这种道路不兜环，各有分散终点，在成品仓库处设立停车场。

全厂道路纵横贯通，主干道短直，且与厂大门（前、后两个）通联。

运输方便，道路两旁地带和厂前区办公楼前绿化面积充足，体现出现代化工厂特点。

厂区主要道路应规则、宽敞、人流和物流道路尽量分开，物流道路应固定走向，而且要考虑消防通道。

厂区道路一般宜为双车道，以便运输畅通无阻。

人流通道通往行政区、生产区和生活区。

物流通道直接通往仓储区以保证安全整洁，便于生产管理和质量鉴控。

主干道采用双车道，道宽约为6m，次干道为单车道，道路宽度约3.5m，在道路交叉处设置弧形道，防止插车等事故。

有些建筑物外面设有草地，尺寸约1m宽。

路面平坦、无积水，主要应用水泥铺砌，防止尘土飞扬，工厂污水排放符合国家环保要求。

第三章劳动定员

由于生产基本上是全自动化的，则需要的人数并不多。

水处理过程需要17个人，脱气需8个人，化糖需8个人，调和碳酸化工段需17个人，洗瓶、检瓶工段需17个人，装瓶、压盖需17个人，打码、贴标工段需8个人，成品检查需8个人，产品堆放需17个人，总共每班生产需生产工人为117人，每天2班为234人

职务

研发、品控

行政

技术

生产工人

后勤

合计

人数

10

15

16

240

66

347

第四章车间工艺

第一节工艺流程及相关工艺参数

第二节物料衡算

考虑各工段的损耗，经计算年产5万吨则生产物料需要50286045.7kg。

1.包装计算

•年总生产量/年总班数=50000÷（21×2+15×1+22×1+22×2×6+19×1+22×2）=125（吨/班）

以旺季作为基准计算

•可乐型：

1250ml装：

150吨=150000L/1.25=120000瓶/天

120000/20=6000瓶/h

•蓝莓味;500ml装

100吨=100000L/0.5=200000瓶/天

200000/20=10000瓶/h

2.产品配方及原辅料用量

（1）可乐型碳酸饮料：

可乐香精0.1%，白砂糖7%，柠檬酸0.06%，甜蜜素0.05%，磷酸（85%）0.06%，焦糖色0.18%，苯甲酸钠0.015%。

以旺季为计算基准，日产250吨则每天需要原料量及处理量,以经验值损失率为0.5%

250×（1+0.5%）=251.25吨=251250Lx0.6=150750L

可乐型用料名称

用量（kg）

可乐香精

150.75

白糖

10552.5

柠檬酸

90.45

甜蜜素

75.38

磷酸

90.45

焦糖色素

271.35

苯甲酸钠

22.61

水：

150750-（150.75+10552.5+90.45+90.45+75.375+271.35+22.61）=130541.965L

（2）蓝莓味：

白砂糖6%，甜蜜素0.05%，蛋白糖0.04%，1%亮兰0.05%，柠檬酸0.16%，柠檬酸钠0.03%，苯甲酸钠0.02%，T201-1蓝莓香精0.04%。

2.5%蓝莓果汁

250（1+0.5%）=251.25吨=251250LX0.4=100500L

蓝莓型用料名称

用量（kg）

白糖

6030

甜蜜素

50.25

蛋白糖

40.2

亮兰

50.25

柠檬酸

160.8

柠檬酸钠

30.15

苯甲酸钠

20.1

T201-1蓝莓香精

40.2

蓝莓果汁

2512.5

•水：

100500-（6030+50.25+40.20+50.25+160.8+30.15+20.1+40.2+2512.5）=91565.55L

则水处理能力：

130541.965+91565.55=222107L=222吨，加上清洗设备所需的水则水处理能力为10吨/时

3.CO2理论需要量的计算

Ø根据气体常数1mol气体在0.1MPa、0℃时为22.41L,因此1molCO2在T℃时的体积:

◆Vmol＝（273+T）/273×22.41（L）

Ø则：

G理＝V汽×N/Vmol×44.01

Ø式中：

G理为CO2理论需要量；V汽为汽水容量（L）（忽略了汽水中其它成分对CO2溶解度的影响以及瓶颈空隙部分的影响）；N为气体吸收率即汽水含CO2的体积倍数；44.01为CO2的摩尔质量（g）；Vmol为T℃下1molCO2的容积

ØCO2的利用率

Ø二氧化碳的实际消耗量在碳酸饮料生产中比理论需要量大，因为生产过程中二氧化碳的损耗很大。

Ø装瓶过程中损耗为40～60％，即实际上二氧化碳的用量为瓶内含气量的2.2～2.5倍；采用二次灌装时，用量为2.5～3倍。

4.辅助材料

皇冠盖：

皇冠盖=瓶数+破损率

其中破损率也为1%

皇冠盖数为320000+320000×1%=323200个

商标纸每瓶一张共323200张

包装箱

纸箱个数=瓶数/（个/箱）=323200/20=16160箱

5.热力衡算

（1）耗汽量计算

1糖浆制备过程蒸汽耗量

生产用最大蒸汽压力2.0kg/cm2（绝对压力）

自来水平均温度18℃

溶糖用水平均温度50℃

清洗用水平均温度80℃

溶糖用水耗热量Q1

Q=GC（t2－t1）

式中G=250000kg

C=0.98kcal/kg℃

t1=18℃t2=50℃

Q=250000×0.98×（50－18）=7840000kj

2洗瓶机用汽量

D1=jN

式中j──经验数据，15～32㎏/1000瓶h

N──瓶数以千瓶为单位，按照定型生产能力N=3.00

D1=32×3.00=96㎏/h

3巴氏灭菌机用汽量

式中j──经验数据，160㎏/瓶h

D2=160×3.00=450㎏/h

（2）耗冷量计算

板式冷却机耗冷量

在一个小时内，12500kg糖浆从100℃冷却至18℃

Q=GC（T2—T1）=1004500kJ

6.供水衡算

1溶糖用水100kg糖浆与添加剂混合原料大约需用水量500kg

溶糖用水量=10552.5×400/100=42210kg时间设为0.5h，故：

每小时最大用水量=42210/0.5=84420kg/h

2调配筒洗刷用水

一般溶糖机及设备洗刷用水每溶糖一个生产周期，用水约4t，用水时间为1h故

洗刷最大用水量=4/1=4t/h

3贮糖筒洗涤用水

每天冲刷贮糖筒一个，用水为2t，管路及地面冲刷用水1t，冲刷时间为1h，最大用水量为=2＋1=3t/h

4刷瓶机用水

每天使用4桶，冲洗一次，共用水4t，冲刷时间为40min，则最大用水量=4×60/40=6t/h

5过滤机用水

过滤机3台，每台冲刷一次，用水3t，使用时间为1.5h，则，最大用水量=3×3/1.5=6t/h

6洗瓶机用水

洗瓶机最大生产能力为3000瓶/h，冲洗每个瓶约需水1.5L，则

用水量=3000×1.5=4500L/h

每班生产7h计，总耗水量=4500×7=31500L

7装瓶机用水

每冲洗一次，用水2.5t，每班冲洗一次，每次0.5h，最大用水量=2.5/0.5=5t/h

8杀菌机用水

杀菌机每个瓶耗水量1L算

用水量=3000×1=3000L/h

9其他用水

包括冲洗地板、管道冲刷、洗滤布等，每班需用水10t，设用水时间为2小时，则每小时用水量=10/2=5t/h

第三节车间设备选型配套明细表

满足工艺要求，保证产品质量和产量。

技术上先进，经济上合理，能充分利用原料，能耗小，效率高，体积小，维修方便，劳动强度低，并能一机多用。

符合食品卫生要求，易清洗，装拆与食品接触的材料不易疾蚀，不致造成对食品的污染。

设备结构合理，可适应各种特定的工作环境，如温度压力酸度等。

在温度，压力，真空，浓度，时间，速度，流量，液位，计数和程序等方面有合理的控制系统，并尽量采用自动控制方式。

选择设备应注意事项：

据多个品种，单位小时产量确定必要设备

若不同时生产若干品种，按生产量最大来确定台数。

了解实际生产能力，并考虑备用机器台数以保证生产顺利进行。

几种主要设备可查有关目录或专用设备表。

对非标准专业设备要自己设计。

在选择各种设备之前，应该先根据市场的实际情况预测工厂的销售量，从而确定生产能力，并根据生产能力计算主要设备的性能参数。

在生产线上，灌装机是最主要的核心设备，

其速度最慢，其他设备要根据灌桨机的类型来选型，速度要大于灌装机的速度。

因此，选择适当的灌装机是设备选型的关键。

本设计是年产5万吨碳酸饮料的工厂设计，根据该产量，来进行设备选型。

（1）灌装机的选型

每年12个月，其中2个月为饮料的淡季可进行设备大修保养工作，一年生产300天，每天生产14h小时，设备工作10小时。

塑料瓶（1.25L）装碳酸饮料生产线上灌装机的生产能力及设备选型

20000t/3000h=6.7t/h即为6700L/h

瓶子容积为1.25L，则6700L/1.25L=5360瓶/h或90瓶/min

所以应选灌装能力大于等于5360瓶/h的设备。

灌装机：

型号：

HW40-40-10

生产能力：

10000瓶/h

尺寸：

7000×36000mm

灌装拧盖机：

型号：

YGK5010

能力：

6000瓶/h（1.25L）

尺寸：

3290×2870×3410mm

（2）水处理设备的