生物工厂设计面包工厂设计.docx
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生物工厂设计面包工厂设计
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课程设计说明书
课程名称：
生物工程工厂设计概论
设计题目：
食品工厂设计
年级专业：
2009级生物工程
组员：
指导老师：
时间：
2012/5/10至2012/5/27
1.前言
简介
1.1.1设计背景
面包具有丰富的营养价值和良好的风味，是人们日常生活中喜爱的食品之一。
随着人们生活水平的提高和生活节奏的加快，面包的消费在日常生活中的比重越来越大。
面包从西方引入，面包引进中国之初，主要供西方人士食用。
20世纪初以来，经过中国点心师的改进，已具中国地方特点，并成为中国面食点心的一大类，为方便面点之一。
面包作为一种大众食品，已经走进了千家万户，成为了人们的主食之一。
面包中含有一定量水分，入口接受性好，能保鲜数日，冷热食用均可。
制造过程中经过发酵，所含淀粉和蛋白质经过初步分解，再加上多孔状的组织，摄食后消化吸收率高。
随着食品工业技术的进步，面包制品已能较集中地大规模高效率生产。
随着人们保健意识的增强以及面包店数量的快速增加，花色面包的产量增大，从事面包点心生产的人员较多，从业人员对面包生产工艺方面的知识以及开发花色面包方面的知识的需求增加，由此可见未来的面包工业只有拥有新工艺、新配方、新的管理模式,才能有巨大的市场潜力。
1.1.2国内发展概况
面包的生产是1876年由西方传入我国，近年来发展迅速，国内的面包企业如雨后春笋。
二十年前，我国焙烤业还很落后。
在许多中小城市面包的生产、加工几乎一片空白。
即使一些大城市面包及其他焙烤行业如蛋糕、西点等也很不发达。
哈尔滨市仅有“秋林”、“老鼎丰”等少数食品厂生产少量的面包；北京市只有“义利食品厂”、“北京食品厂”生产品种单调、质量不高的面包、蛋糕；上海地区市面上虽然面包、蛋糕的产量和品种相对多一点，但优质产品也不多。
在南方都市广州，也只有少数西餐馆和大酒点出售质量较高的面包，但数量非常有限而且只供外宾及港台人士享用。
这其中的原因一方面是长期闭关自守导致原料缺乏，另一方面是设备陈旧、技术落后，生产工艺繁琐，效率低下，质量难以保证。
改革开放初期，随着市场放开，国内外交往日益频繁，这在一定程度上加快了国内面包产业的发展。
最初上海采用鲜酵母制作面包，生产效率和产品质量均有所提高。
但由于鲜酵母运输困难，保存不便，性能不够稳定，技术上难掌握等弱点，影响了其在面包生产企业的推广。
深圳、珠海引进美国“寿星公”牌及澳洲、比利时等国家地区的干酵母后，使用方便、易保存，很受业内人士的欢迎，但很快发现酵母用量较大，酵母气味浓，且易受天气变化影响而不太稳定，虽对面包业发展起到一定推动作用，但还不是理想的烘焙原料。
也就是这个时期，我国面包烘焙行业开始兴起。
1.1.3国外研究现状
大约在公元前6000年，古埃及人最先掌握了制作发酵面包的技术。
最初的发酵方法可能是偶然发现的：
吃剩下的麦子粥，受到空气中野生酵母菌的侵入，导致发酵、膨胀、变酸，再放在加热的石头上烤制，人们惊喜地得到了远比“烤饼”松软美味的一种新面食，这便是世界上最早的面包。
公元前3000年左右，在十分偶然的情况下，古希腊人最早发明了用酿制酸啤酒滤下来的渣，也就是新鲜啤酒酵母来发酵面包。
在古代漫长的岁月里，白面包是上层权贵们的奢侈品，普通大众只能以裸麦制作的黑面包为食。
那时的人们只知道发酵的方法而不懂得其原理，一直到17世纪后人们才对其开展研究，19世纪法国生物学家巴斯葛（LouisPasteur）成功的发现发酵作用的原理，从而为面包制造业揭开了自古埃及传下来的神秘之谜。
原来，空气中散播着无数菌类，其中有一种酵母菌，若落在适宜的环境中，便会进行缺氧呼吸，把糖分解后，使之产生二氧化碳及酒精。
这种菌若落在面团中，二氧化碳气体便会使面团发胀，从而制成松软的面包。
产品市场分析
1.2.1从产品角度分析
面包是一种经过发酵的烘焙食品。
它是以小麦粉、酵母、盐、和水为基本原料，添加适量的糖、油脂、乳品、鸡蛋、果料、添加剂等，经过搅拌、发酵、成型、醒发、烘焙而制成的组织松软的方便食品。
面包是人类食品中含量最完全的，原因是通常面包所缺乏的营养素是脂肪，可是吃面包的时候，常常都加上牛油或玛琪琳。
因为它的主成份是碳水化合物，所以人们喜欢与含有脂肪或蛋白质高的食物一起吃，全麦面包与白面包之营养价值不一样，可依据个人身体状况选择面包的种类
1.2.2从市场需求分析
面包不仅营养价值高含人体所需的多种矿物质和营养元素且脂肪含量低不易引发肥胖，不仅如此它方便快捷，不会对人体造成伤害。
面包看起来总是非常诱人，分类也比较麻烦。
按用途，可以分为“主食面包”和“点心面包”两类;按质感，可以分为“软质面包”、“脆皮面包”、“松质面包”和“硬质面包”四类;按原料，可以分为白面包、全麦面包和杂粮面包三类。
小孩子喜欢吃香味较重的奶香面包；年轻人喜欢酥脆皮的香面包；老年人喜欢松软的面包。
因此设计时可根据当地的实际情况确定生产面包的种类。
1.2.3从地形条件上分析
我们的厂区位于交通发达地带，有利于原料运输和成品输出。
同时，我们的厂区接近销售地，同时，这里处于郊区地带，我们的生产旺季正处于农闲时期，有丰富的廉价劳动力。
所以说我们的项目是有相当好的优势的。
市场需求预测
我国焙烤食品的加工，近年不管是从加工工艺方面还是品种方面都有了较大的发展，特别是面包、饼干、蛋糕的生产，不仅在品种上，而且在销售上都有显着提高。
我国人民的GDP水平显着提高，在副食上的消费也明显提高。
但仍存在很多问题：
加工技术、成品质量、生产规模、花色品种等。
我国的面包还只是停留在糕点、小吃的消费位置上，属于高档消费食品。
要使焙烤食品在我国有大的发展，不但要学习和引进国外的焙烤食品加工技术，而且更要研究适合我国国情的焙烤食品。
我国也有许多传统的焙烤食品，这些食品大多原料简单、经济实惠，具有特殊风味，深受我国消费者的欢迎，因此，我们要同时发展我国的特色食品。
销售方向
打开当地市场，首先要集中到中高档餐饮（酒楼、酒店、宾馆等）。
攻克餐饮这一领导渠道，对成功抢占本市市场作用巨大。
其次探索新型品牌推广、营销手段。
对于新的购买方式，本地消费者是非常乐于尝试的。
另外，研拓展策略，积极探寻战略合作伙伴，加强与其它行业产品的结盟、联盟，签署永久“捆绑”合作协议，在意识上、行动上领先同行业竞争对手。
当然，在此加强文化推广、传播对葡萄酒面包厂商来也是非常重要的。
所以，我们在打开本地市场的同时，应该打开国内市场，让我们的产品远销海内外。
我们应对不同的人群开发研制不同特色的产品，让产品多元化、全面化发展。
带动人民消费水平的基础上，提高人民的物质生活水平。
2.设计方案确定及论证
面包工厂设计原则
1）符合区域经济发展规划及管理的有关规定；
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）按照指向原理，结合最佳的生产工艺，根据原料、市场、能源、技术等生产要素的相对区位来综合分析确定；
4）要考虑交通运输和通讯设施等条件；
5）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；
6）在三废治理和环境保护方面必须符合国家有关规定；
7）便于利用现有的生活福利设施、卫生医疗设施和商业网点等设施。
总平面布置
2.2.1工厂平面设计（附图：
食品生产工厂总厂平面图）
食品工厂大多采用轻钢结构的厂房，轻钢建筑材料重量轻、建设周期短，相对建筑成本比较低，同时，轻钢结构厂房相对跨度大，对设备在厂房中的布置影响小，框架结构对于不同功能分隔和以后的变更都非常的方便，因此，本设计也将采用轻钢结构厂房进行设计。
设计的项目是年产量9000吨的面包生产厂，拟定厂址是正东正西向的长方形厂区，东西长为200米，南北向宽为140米，占地面积是28000㎡，所选厂址全年主风向为南风，有利于通风，避免外界的污染进入到车间内部。
估算建筑绿化面积约占全厂总占地面积％，全厂建筑面积占全厂总面积％，符合一般工厂设计厂区建筑系数25％-40％。
主要生产车间布置在全厂的中心地带，为南北走向，形成生产区；由它带起的辅助车间及仓库（附图：
食品工厂仓库施工图）和动力设施及供水设施（变电站、锅炉房、水塔等）分别分布在右侧左侧和后侧（即东边、西边和北边）；行政部门在厂前区，生产车间与其通联直至大门，十分方便；后勤生活区在厂区右侧前部，与厂区用墙隔开，便于生产与生活管理，符合生产卫生设计要求。
污水处理站置于厂后区（附图：
食品工厂污水处理厂房图）。
主干道呈南北方向，与生产流程线一致，运送原料、燃料等，十分方便。
生产车间主厂房坐北朝南，正好与主风向成90°，因而有利于车间内通风采光。
动力区在下风向，有利于防火，保证卫生要求。
2.2.2工厂平面设计说明（附图：
食品生产车间平面布置图）
1）主生产车间
主生产车间在厂区的中央，便于生产和运输。
而且主生产车间靠近主干道，便于原料及成品的运输。
各设备的放置是依据面包生产所需的设备构建的。
主生产车间为倒U字型，工序连贯、节省人力物力。
厂区内设所需的小的生产车间（发酵间、烘烤间等），缩短运输路线，减轻劳动强度。
2）行政部
处理厂子的日常事物，为主管单位。
设在厂前上下班方便且方便管理，是工厂必不可少的设施。
3）生活区
生活区设在厂内的东面，不会受煤场粉尘的影响，是职工的活动区。
职工可在场内住，节约时间和精力。
附近设有浴池花园等设施。
4）研发部
设在厂前，主要负责产品的研发、市场调研的公作利于厂子长远发展
5）变电所
设在厂区的东北角，长年主导风向的上风向且处在厂区的空旷地带。
负责厂区所有电力设施的供电。
工艺设计
2.3.1产品方案产品名称：
老式面包；
年产量：
9000吨；
包装规格：
150g/袋
包装材料：
塑料软包装
成分：
面粉500克，白糖50克，水300克鸡蛋75克左右，活性干酵母10克，精盐5克，油25克，35克牛乳。
其余如：
氧化剂、香精、饴糖水少许（每一公斤面包）。
2.3.2工艺流程
二次发酵法的工艺流程如下：
面粉、酵母、水、其它辅料剩余的原辅料
第一次调制面团第一次发酵第二次调制面团第二次发酵
定量切块搓圆中间醒发成型醒发焙烤
冷却包装成品
2.3.3具体生产流程
1面团调制
又称调粉、和面，是影响面包质量的决定性因素之一，面团调制的一个重要作用就是使各种原辅料均匀的混合在一起，形成质量均一的整体，尽量避免对面团有拉裂、切断、摩擦的动作：
可以加速面粉吸水、胀润形成面筋的速度，缩短面团形成时间；除此之外，面团调制可以扩展面筋，使面团具有良好的弹性和延伸性，改善面团的加工性能。
在搅拌过程中面团的物性变化划分为六个阶段，分别是：
原料混合阶段、面筋形成阶段、面筋扩展阶段、搅拌完成阶段、搅拌过度阶段和破坏阶段。
搅拌完成阶段为最佳阶段，应立即停止搅拌，进行发酵。
2发酵
面团发酵主要是利用酵母的生命活动产生的二氧化碳气体，同时发生一系列复杂变化使面团和面包得到疏松多孔、柔软的组织和结构，并富有特色的色、香、味、形。
而且面团发酵可以改善面团的加工性能，使之具有良好的延伸性，降低弹韧性，为面包的最后醒发和烘焙师获得最大的体积奠定基础。
第一次发酵的目的是使酵母扩大培养，以利于面团进一步完成第二次发酵。
发酵在发酵箱中进行。
3定量切块
分块和称量就是按照成品的质量要求，把发酵好的大块面团分割成小块面团，并进行称量。
在此时期，面团中的气体含量、相对密度和面筋的结合状态都在发生变化，为了把这种差异限制在最小范围，分块应在尽量短的时间内完成，也不能太快，否则面团受到的机械损伤必然增大，也会影响分块机的使用寿命。
4搓圆
搓圆即使得分割不整齐的小块面团变成完整的球形，为中间醒发打好基础。
此外在切割时切口处会有粘结性，搓圆时施加压力，可以使批皮部延伸将切口处覆盖，并且可以排出部分二氧化碳使各种配料分布均匀。
搓圆的另一个重要作用是恢复分割时被破坏的面筋网状结构。
在实际操作中为减少面团的粘着性，要尽量使面块与空气接触，使表皮的游离水降低或撒上浮粉或油脂，以润滑其表面。
5中间醒发
面团经搓圆后，一部分气体被排除，内部处于紧张状态，面团缺乏柔软性。
如立即成形，由于面团不能承受压力，外皮易被撕裂不易保持气体。
因此，需要有一段时间的中间醒发。
中间发酵可以使得搓圆后的紧张面团得到松弛缓和，使酵母产气，调整面筋的延伸方向，让其定向延伸，压片时不破坏面团的组织状态，而且可以使面团的表面光滑，又增强持气性，不易黏附在成型机的辊筒上，易于成型操作。
中间醒发工序一般在中间醒发箱里进行，中间醒发箱与面团搓圆机相连接，联合工作。
6成型、装盘
成型是将醒发后的面团做成成品所需要的形状，使面包外观一致，式样整齐。
成型分为手工和机械成型两种方法，影响面团成型因素有面团性质和整形机调整是否适当，成型时不要求撒浮面粉太多，只要不粘工具就可不用浮面粉。
装盘就是把成型后的面团装入烤盘内，在装入面团前，烤盘必需先刷层薄薄的油，防止面团与烤盘粘连，不易脱模。
且刷油前应将烤盘先预热60-70℃，然后再刷油，否则凉盘刷油比较困难，然后送去醒发室醒发。
7醒发
醒发也称最后醒发或最后发酵，此操作可以改善面包的内部结构，使其疏松多孔。
醒发的一个最重要的目的就是使面团舒缓紧张状态，使面筋进一步结合，增强其延伸性，以利于体积充分膨胀。
醒发室的温度主要根据酵母发酵的温度来确定，一般采用38-42℃，而以38-40℃为适宜，醒发工序要求的相对湿度为80%-90%，以85%为宜，不能低于75%，因为相对湿度过小，会使面包坯表面干燥，影响其膨胀和面包皮的色泽，相对湿度过大，会在面包坯表面结成水滴，使烤成的面包表面有气泡或白点。
醒发时间一般掌握在55-65min，时间不足，烤出的面包体积小，内部组织不良，时间过度，面包的酸度打。
8焙烤
焙烤是保证面包质量的关键工序。
面包坯在焙烤过程中，受炉内高温作用由生变熟，并使组织膨松、富有弹性，表面呈金黄色，产生发酵制品的特有香味。
9冷却、包装
新出炉的面包温度高，皮脆瓤软，没有弹性，如果没有立即包装或切片，受到挤压或机械碰撞，必然造成断裂、破碎或变形。
另外，由于温度高，易在包装内结成水滴，使皮和瓤吸水变软；同时，也给霉菌繁殖创造条件。
大面包会引起表皮产生皱皮现象。
经过冷却或切片的面包，要及时包装，这样可以保持面包清洁，免遭污染，防止面包变硬保持其新鲜度，增加产品美观。
2.3.4相关参数
1面粉：
面粉按照其蛋白质的含量分为高筋粉、低筋粉和中筋粉。
这三种面粉中，高筋粉要求蛋白质在%以上，中筋粉一般在之间，而低筋粉在%以下。
生产面包宜采用筋力较高的面粉，我国面包专用粉的主要要求：
精制级—湿面筋≥33％，粉质曲线稳定时间≥10分钟，降落数值250～350秒，灰分≤0．60%，普通级—湿面筋30％，粉质曲线稳定时间7分钟，降落数值250～350秒，灰分%。
2酵母:
现在广泛采用即发活性干酵母进行面团发酵，早期的老面发酵和液体酵母已少见。
3食盐:
应选用精制食盐。
4水:
要求卫生、可饮用，中硬度（8～10度）、微酸性（pH5～6）。
5糖、油脂、蛋品、乳品、果料普通面包一般只添加适量的糖和油脂，花式面包除糖、油脂外，还应使用一定的蛋品、乳品和果料。
从油脂的工艺性能来有，固体油脂（如起酥油和人造奶油）要比液体油好。
6面质改良剂：
主要有氧化剂、还原剂、乳化剂、酵母食物、酶制剂、硬度和PH调节剂等，常配成面包改良剂供应市场。
7烘烤温度：
1）第一阶段：
炉温面火要低120摄氏度，底火要高250摄氏度。
2）第二阶段：
面火和底火温度可达270摄氏度。
3）第三阶段：
：
炉温降低，面火180—200摄氏度，底火140-160摄氏度。
2.3.5产品质量及标准
GB191包装储运图示标
GB6543瓦楞纸箱
GB/T15037—94卫生指标
食品卫生检验方法微生物学部分
GB26687-2011食品安全国家标准复配食品添加剂通则
感官特征：
外观与色泽:
表面无裂痕，金黄色，色泽均匀、正常
香味:
具有发酵和烘烤后的面包香味，松软适口无异味
组织：
有弹性、气孔均匀，纹理清晰，呈海绵状，切片后不断裂
4）形态：
完整、丰满，无黑泡或明显焦斑，形状应与产品造型相符
理化指标：
水分：
小于等于45%
酸度：
小于等于6
比容：
大于等于7ml/g
3.物料衡算
3．1根据面包原料使用量基础配方：
面粉500克（50%），白糖50克（5%），水300克（30%）鸡蛋75克左右（%），活性干酵母10克（1%），精盐5克（5%），油25克（%），牛乳35克（%）。
面包一年总生产量为9000t。
全年生产：
每月生产量9000t/12=750t
每月上班日为25天：
每天生产量750t/25=30t
每日班产量为30吨，因此生产原料使用量（以最高使用量计）如下：
面粉：
30t×50%=15t；
白糖：
30t×5%=t；
水：
30t×30%=9t；
鸡蛋：
30t×%=t；
活性干酵母：
30t×10%=3t；
精盐：
30t×5%=t；
油：
30t×%=t；
牛乳：
30t×%=t。
根据生产产品原料产出率为99％计算：
日消耗面粉吨，白糖吨，水吨，鸡蛋吨，活性干酵母吨，精盐吨，油吨，牛乳吨。
合格率按％计算：
日消耗面粉吨，白糖吨，水吨，鸡蛋吨，活性干酵母吨，精盐吨，油吨，牛乳吨。
综上，全厂每年原料消耗量为：
面粉吨，白糖462吨，水吨，鸡蛋吨，活性干酵母吨，精盐462吨，油吨，牛乳吨。
电耗量:
（附图：
配电房建筑图）
电耗量与设备的生产能力有关，由于工厂工作期间所有设备几乎同时运转，因此根据经验以物料热晗对其进行估算有：
每班的液料由25℃到烘烤温度的200℃再到库存的10℃，以水为标准有9t×4200J×175℃=亿J；热利用率以计，算的电耗量为,每年有570班次，共耗×300=618万kWh。
照明据经验以每天kWh计，每年365天并不都开着，以计，有×365×=kWh.
综上，每年全厂的耗电量为kWh.
水耗量：
为了简单计算，每日除原料耗水外的清洗等其他用水以10t计，全厂每年10×300=3000t水。
包装材料耗费量：
产品分袋装和盒装，以净重均为每百克包装出售，每个包装纸及材料均为5g，计算的包装材料总重是450t。
4.设备选型
设备清单
序号
设备名称
规格型号
价格（元/台）
生产能力
台数
1
面团分割机
ZT-36
1t/h
4
2
分割滚圆机
FC-3-30
1t/h
4
3
方包整形机
CG-38
500kg/h
8
4
法棍整形机
F750
500kg/h
8
5
酥皮机
SP500
1t/h
4
6
醒发机
YXZ-64B
h
3
7
搅拌机
B-20
800kg/h
6
8
烘炉
YKG-100
300kg/h
12
9
冷却机
DBF2-9Q6
400kg/h
11
设备使用原则
不考虑等待和异常情况；生产所使用设备在停止使用后2小时内必须清洗；所有非受热设备在生产结束后进行碱清洗；受热设备以及醒发机在生产结束后必须进行酸碱清洗；面包的生产工艺过程必须遵照一定的技术条件来完成，否则再好的配料也不能制作出质量优良的产品。
5.管道设计
管道计算及选用
根据上述的工艺及设备要求，可确定所设计的管道的参数，为选择管道作出参考。
估算液料12m3/h输送情况下，取流速为30m/s,每组三个泵，算得管径约为217.2mm；故选用管径为300mm,算得流速为15.73m/s.可知应选用钢制对焊无缝管件钢管管径为100mm的管道可满足要求。
算得其每个泵流量为4000.8L/h，据算得的数据可知采用的泵可选用BS-8022。
管道管径为300mm的钢制对焊无缝管件钢管。
管道附件及使用
具体的阀门、过滤器、管件等详见设备及相关管理选型配套明细表。
管道布置（附图：
食品工厂管道设计图）
6.项目成本分析
原料成本计算：
面粉价格以2540元/吨；白糖价格以7000元/吨；鸡蛋6000元/吨；活性干酵母4300元/吨；精盐2300元/吨；油6000元/吨；牛乳7820元/吨；水2元/吨来计价。
面粉：
.8元；白糖：
3234000元；鸡蛋3876300元；活性干酵母3968599元；精盐1062600元；油元；牛乳.6元；水元。
可知原料成本为万元。
电耗成本计算：
以电价O．6元／度计，有6180000kWh×元/度=万元。
除原料耗水的其他用水耗量：
1000×2=万元。
设备折损及维修费以及额外费用：
为简单起见以300万元/年计算。
员工工资：
生产人员，销售人员，财务人员等每个员工3000元/月，有110人；研发人员，人事部，厂长办公室每个员工工资平均以5000元/月计，有21人；计算每年有（×150+×21）×12=666万元。
包装材料成本：
以每吨1万元计每年共450万元。
综上，生产总成本为万元。
据市场信息，应以1元/每百克的售价出售比较合理。
7.项目收益
经济效益分析：
假设生产出的成品全部售出，则可收益9000万元。
除去成本可获净利润千万元。
根据经济评价结果，可以认为该项目经济效益良好。
8.结论与展望
本设计按照不同的生产职能对各工序进行了划分，各工序操作独立性高，生产过程清晰，关键参数的控制由电脑完成，避免因操作工人水平参差不齐而影响产品质量。
细节决定成败，关注于对产品质量会产生影响的细节，从细节入手，充分保证产品质量，降低成本。
设备利用率和生产自动化程度高，对生产会产生影响的环节均有控制，符合GMP及HACCP要求。
本设计始终关注节能和环保，对能量消耗和原材料消耗尽量采用措施，提高能源使用率，降低排放，减小对环境的污染和浪费。
本设计由于采用自动化操作，因此操作简单，便于维护和保养，能够有效地提高劳动生产产率。
我们应对不同的人群开发研制不同特色的产品，让产品多元化、全面化发展。
带动人民消费水平的基础上，提高人民的物质生活水平。
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