土豆粉工厂设计.docx

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土豆粉工厂设计

1.产品市场分析：

（1）、国际市场分析目前，国际马铃薯淀粉年产量约600多万吨，欧共体国家的量占85%，其中，荷兰阿韦贝公司年产马铃薯淀粉80多万吨，行销全世界，年收入达8亿美元。

随着现代科技的发展，马铃薯淀粉的生产和应用在不断增加，如德国1982-1983年马铃薯淀粉产量为15万吨，1993-1994年达50万吨，增加了2.3倍，年平均递增11.6%。

亚洲是马铃薯淀粉国际市场的重要销售地区，据有关方面分析，中国目前进口马铃薯淀粉20多万吨，日本需要进口15～20万吨，韩国12～16万吨，台湾地区8～10万吨，东盟国家20～30万吨，合计70～100万吨。

1996年以前，欧共体国家每出口1吨马铃薯淀粉，补贴50美元；从1998年起，欧共体国家随着一体化进程的深入，逐步取消了补贴政策，导致马铃薯种植面积的减少，国际市场上的供应将趋紧。

（2）、国内市场分析据有关资料，目前国内马铃薯淀粉年需求量为70多万吨，我国现有淀粉生产5000吨以上规模的厂家只有10家，达到一极品的产量仅5万多吨，约占国内需求总量的7%。

通过各种渠道进口20多万吨，国内市场尚缺口40多万吨。

目前，缺口部分主要由低挡产品或其它产品替代。

（3）、发展趋势分析从人均消费淀粉量上看，目前我国只有2.5千克，而欧洲、日本为10千克以上，我国人均水平还比较低，增长潜力较大。

需求总量将进一步增加。

从国产马铃薯淀粉的市场竞争力分析。

我国加入世贸组织后，马铃薯淀粉的进口税率降低到17%，目前马铃薯淀粉的到岸价为500美元，而国产的价格仅4000～4500元/吨。

因此，国产马铃薯淀粉产品，只要保证质量，适销对路，在国内不仅有市场，也是具有竞争力的。

2平面布置与设计

2.1厂址选择

按照薯类淀粉厂厂址选择的要求，本设计厂的厂址选择考虑以下几个方面：

（1）、首先厂址应设在规划区或者开发区内，以适应当地远近期规划的统一布局，尽量不占用或少占良田，做到节约用地。

（2）、必须考虑厂址的地理位置、原料和水的来源等条件。

宜设在原料产地附近的大中城市的郊区，可便于原料、成品、辅料和包装材料的运输。

（3）、厂区的标高应高于当地历史最高洪水位，特别是主车间及仓库的标高更应高于当地历史最高洪水位，厂区自然排水坡度最好在0.004～0.008之间。

（4）、所选厂址，要有可靠的地质条件，应避免将工厂设在流沙、淤泥、土崩断裂层上。

（5）、所选厂址附近应有良好的卫生环境，没有有害气体，放射性源，粉尘和其他扩散性的污染源。

厂址不应选在受污染河流的下游。

（6）、所选厂址面积的大小，应在满足生产要求的基础上，留有适当的空余场地，以考虑工厂进一步发展之用。

（7）、所选厂址应有可满足生产需求的供电条件，附近有充足的水源，而且水质应较好（8）、厂址最好选择在居民区附近，这样不仅有充足的劳动力来源，还可以减少职工生活福利设施建设。

2.2总平面布置设计

总平面设计是马铃薯淀粉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,构筑物按整个生产工艺流程,结合用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，本工厂平面布置设计原则有：

（1）、总平面设计应设计计划任务书和城市规划要求，对建筑布局、方位、道路、绿化、环保等进行综合设计。

布置必须紧凑合理，做到节约用地，分期建设的工程，应一次布置，分期建设，还应考虑工厂扩建的可能，合理预留发展空地。

（2）、对建筑物、构筑物的布置必须符合生产工艺要求。

保证生产过程的连续性，互相联系比较紧密的车间，仓库可进行合理组合，建成联合厂房，要求物流线路短捷，运输总量最少，尽量避免往返交叉，合理组织人流和货流，相互间影响的车间不要放在同一建筑物里。

（3）、动力设施应接近负荷中心。

（4）、厂区建筑物间距应按有关规划设计。

从防火、卫生、防震、防尘、噪音、日照、通风等方面考虑，在符合有关规范的前提下，使建筑物间的距离最小。

（5）、卫生方面的要求

①、生产车间要注意朝向，保证通风良好。

②、生产车间与城市公路有一定的防护区，一般30～50米。

③、厕所应与主车间、仓库保持一定的距离，并采用水冲式厕所，以保持厕所的清洁卫生。

④、对卫生有不良影响的车间应远离其它车间。

⑤、生产区和生活区尽量分开。

2.2.2总平面设计的内容

（1）、运输设计。

（2）、管线设计。

（3）、绿化设计及环保设计。

（4）、厂区各部分地形标高的设计。

全厂面积：

22500m2。

建筑物面积7400m2。

露天堆场面积：

1400m2。

其他建筑面积：

1400m2。

建筑系数＝（建筑物占地面积+露天堆场面积）/全厂总面积×100%。

＝%1002250014007400＝39%土地利用系数＝（建筑物占地面积+露天堆场面积+辅助工程面积）/全厂总面积×100%。

＝%10022500140014007400＝45%

根据食品工厂经验数据建筑系数为:

25%～40%。

土地利用系数为:

45%～65%。

因此本设计基本符合食品工厂设计要求。

2.3车间平面布置设计

2.3.1车间设计根据马铃薯淀粉生产的工艺要求，结合实际生产情况，需要以下建筑或构建物。

（1）、原料仓库原料用于收购的马铃薯原料存放，根据南方马铃薯保存的要求，采用堆藏，并注意库内通风。

（2）、预处理车间紧邻原料仓库，在更衣室旁，在本车间内时行马铃薯的选料、分级、浸泡、清洗等。

（3）、生产车间马铃薯淀粉的主加工生产车间。

（4）、成品仓库根据马铃薯淀粉保存的要求，一般库内温度应保持在15℃以下，相对湿度不超过70%为宜，并注意通风。

（5）、包装车间宜接近包装材料库和成品仓库，便于包装完毕后直接入库。

（6）、化验室在办公大楼一侧，用于进行产品的原料和产品的质量检验。

（7）、更衣室、卫生间位于进入各个车间的必经之地，分左右男女更衣室，人流和物流分别从不同的通道进入各车间，避免交叉污染。

（8）、配电室、机修车间（9）、废水处理区2.3.2车间平面布置原则

（1）、生产设备要按工艺流程的顺序配置，在保证生产要求、安全及环境卫生的前提下，尽量节省厂房面积与空间。

（2）、全建筑物采取南北朝向，利于通风、采光。

（3）、配电房、锅炉靠近生产车间，减少能源消耗，锅炉房处于生产车间上风向位置。

（4）、全局考虑全厂布置，填平补齐，力求合理、经济。

根据以上原则，对马铃薯淀粉工厂车间进行如下设计。

食品工厂车间厂房采用轻钢结构，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。

我国夏季多为东南风，冬季多为西北风，根据贵阳市的冬季风向玫瑰图，本设计将动力系统和污水处理系统和锅炉房放置在整个厂区的东侧靠近主生产车间，避免因为风向的问题影响产品质量，同时可减少能源消耗。

主车间物流为南北走向,人流为东西走向,因此,在主厂房北侧设置原辅料仓库,对原、辅料进行储存。

主厂房人流方向为东西走向,人流经过主厂房一次换鞋、更衣、二次换鞋、消毒池以及风淋间后通过人流通道进入各个生产岗位进行生产。

设计中人流路线与物流路线没有交叉，因此能够避免事故和操作失误。

3工艺论证与设计

3.1原料及产品的质量标准

3.1.1原料质量标准

（1）、原料质量标准本工厂加工马铃薯淀粉所用的原料为贵州省所产的无公害马铃薯，其相关标准如下：

引用标准:

DB33/549-2005无公害马铃薯GB/T5009.11食品中总砷及无机砷的测定GB/T5009.12食品中铅的测定GB/T5009.17食品中总汞及有机汞的测定GB/T5009.18食品中氟的测定

（2）、马铃薯原料相关收够指标：

干物质占总重量的比例最小应为22.5％；淀粉含量占总重量的比例最小应为16％；蛋白含量占总重量的比例最大应为2.7％；粗纤维占总重量的比例最大应为1.9％；灰分占总重量的比例最大应为1.2％。

（3）马铃薯收够加工还需符合以下条件：

①马铃薯应在收获后一个月内加工；②马铃薯不可受冻；③马铃薯无发芽；④lkg马铃薯的个数最多15个；⑤1kg马铃薯的坏损量不超过4％；⑥进入工厂的未净化的马铃薯不能含有超过5％泥沙和其它杂质。

3.1.2产品质量标准［8］

（1）、产品质量标准引用标准:

GB/T8884－2007马铃薯淀粉。

GB/T191包装储运图示标志GB/T2713淀粉制品卫生标准GB4789.2食品卫生微生物学检验菌落总数测定GB4789.3食品卫生微生物学检验大肠菌群测定GB4789.15食品卫生微生物学检验霉菌和酵母计数GB/T5009.53淀粉类制品卫生标准的分析方法GB7718预包装食品标签通则GB8886淀粉原料GB/T12086淀粉灰分测定方法GB/T12087淀粉水分测定方法GB/T12091淀粉及其衍生物氮含量测定方法GB/T12095淀粉斑点测定方法GB/T12096淀粉细度测定方法

（2）、产品感官指标产品的感官指标应符合规定。

优级品 ：

洁白带光泽、无异味 、 无砂齿、无外来物

一级品 ：

洁白带光泽、无异味、 无砂齿 、无外来物

合格品：

洁白 、无异味 、 无砂齿、无外来物

（3）、产品理化指标产品理化指标应符合规定。

项目指标优级品一级品合格品

水分/（%）18～20≤20.00≤20.00

灰分（干基）/（%）≤0.300.400.50

蛋白质（干基）/（%）≤0.100.150.20

斑点/（个/cm2）≤3.005.009.00

细度,150µm（100目）

筛通过率质量分数/（%）≥99.9099.5099.00

白度,457nm蓝光反射率92.090.088.0

粘度,4%（干物质计）

700cmg/B≥13001100900

电导率/（µs/cm）≤100150200

PH值6.0～8.06.0～8.06.0～8.0

3.2产品方案与产量确定

3.2.1产品方案由于马铃薯属于季节性农产品，所以马铃薯淀粉是季节性生产，生产期为每年的9月到次年的1月，按照年生产100日计算。

结合本工厂设计的产量为依据，具体的产品方案见表

名称规格产量（吨）包装方式优级淀粉25kg/袋1600025kg牛皮纸袋一级淀粉25kg/袋400025kg牛皮纸袋著渣饲料50kg/袋400050kg饲料用编织袋

3.2.2产量确定本设计综合了对原料供应市场、产品需求市场及生产先进性的分析，拟建产量为各1万吨/年的生产线两条。

每年总产量为2万吨。

根据设计年产2万吨的生产规模，马铃薯淀粉产量设计情况见表

名称年产量（吨）月产量（吨）日产量（吨）

优级淀粉160004000160

一级淀粉4000100040

著渣饲料4000100040

按生产季节9月到次年的1月计算，生产日每月按25天计，其余时间供设备及厂房维护，全年按100天计。

每天3班生产，每天有效生产时间为24小时，每小时设计生产淀粉能力为8.33吨。

班产量的确定：

全年马铃薯生产天数为：

100生产季节按每个工作日生产班数：

3设备不均衡系数取k＝0.75所以班产量计算如下：

Q

班＝）（年100knQ

=）（100375.020000=88.9t

.3生产工艺流程及论证

3.3.1工艺流程图

马铃薯精淀粉工艺流程:

马铃薯→缓冲池→水力输送槽→滚筒清洗机→锉磨机→自清过滤→分离旋流站→浓缩旋流站→除沙→精制旋流器→脱水→干燥→筛分→包装→成品

3.3.2工艺论证和说明

（l）、原料选择和处理本工艺一般加工挑选后的马铃薯，表面光洁不粘泥土，杂物小于5％，机械及病虫损伤小于3％。

原料符合相关质量标准。

（2）、清洗输送与清洗收获的马铃薯存放在原料池中，高压水枪将原料从原料池，缓速冲送到车间内的流送槽中，马铃薯经流送槽水力输送，输送到贮存进料斗中浸泡。

在此过程中原料经过冲送水的冲刷和洗涤，大部分附着的泥土和田间带来的杂质已经和原料分离。

通过一组土豆泵将原料无损伤的泵送到下一级工段，经特殊设计的无损伤土豆清洗输送泵即将原料输送到去石机同时又在此对原料进行了洗涤。

原料在土豆泵的泵送压力输送下经流送槽平缓输送至比重式去石机，在此石头和其它重物被分离并排出。

物料经过去石机后流送到脱水格栅，在此处混有大量杂质和污物的冲送水和原料被分离，冲送水经排水沟排至水处理池，原料继续通过输送至1级清洗机。

原料在1级滚筒式清洗机中，该滚筒清洗机在低液位下工作，对马铃薯进行彻底清洗。

经转鼓的旋转马铃薯块茎相互之间摩擦和碰撞达到洗涤作用，同时从清洗机出口处喂入干净的清洗水水流逆向洗涤原料并从原料为入口处的排水/排渣口排出，清洗机的洗涤工艺为逆流式清洗。

原料经过一级清洗后输送至二级清洗机，此段为倾斜式螺旋清洗机，在此对原料二次清洗，同时还可达到提升输送到下一工段的目的，二级清洗水经循环水泵循环使用作为一级清洗机的洗涤水。

（3）、原料粉碎粉碎的目的就是破坏物料的组织结构，使微小的淀粉颗粒能够顺利地从块根中解体分离出来。

粉碎的要求在于：

①尽可能的使物料的细胞破裂，释放出更多的游离淀粉颗粒；韶关学院本科生毕业论文②易于分离，并不希望皮渣过细，皮渣过细不利于淀粉与其他成份分离，又增加了分离细渣的难度。

粉碎采用锉磨机粉碎，本工艺采用一台预碎机和一台粉碎机串联联接的两级破碎，能使淀粉充分游离出来，便于粉渣分离。

经细破碎的马铃薯糊浆送入自清过滤器，大于筛网孔径的颗粒从滤芯内排出，返回锉磨机继续破碎，小于筛网孔径的糊浆透过筛网排出。

该工序配置自清筛滤器的目的是防止较大颗粒堵塞下道工序的旋流管或影响旋流器的分离效果。

粉碎马铃薯细胞中所含的氢氰酸被释放出来，与空气中的氧起作用，使淀粉色泽发暗，因及时向粉碎的浆料中加入亚硫酸以抑制氧化酶的作用。

（4）、全旋流分离

锉磨后的马铃薯浆液在进入提取单元之前先被活塞泵泵入到除砂单元去除砂粒。

除砂后的马铃薯浆液进入全旋流分离提取单元。

该工序是将过滤后的马铃薯糊浆进行渣浆分离、蛋白分离和淀粉洗涤。

该工序由15级旋流器联接而成，马铃薯糊浆从进入第一级旋流器到全部分离完毕只需2min，在这样短的时间内全部完成封闭分离作业，根本没有空气与物料接触的机会，这不仅没有泡沫生成，而且还有利于提高淀粉的白度。

该工序的主要工作参数有：

①浓度：

各旋流器进料浓度和底流浓度对分离效果影响较大，全旋流装置要求对马铃薯糊浆以少量加水为宜，总加水量控制在500～600kg／t马铃薯，进料浓度一般为20%～22%．而每台旋流器的底流浓度是不一样的。

旋流装置的溢流（即马铃薯渣和汁液混合物）浓度为7%～8%，当取低限时，lkg混合液含70g干物质，其中淀粉含量为20～28g，蛋白质13~18g，可溶性碳水化合物6～l0g，纤维紊10~14g，灰分6～10g，还有少量其他物质，经脱水干燥后用作猪、牛及其它家畜饲料。

②压力和温度：

旋流器的进料压力和温度严重影响分离效果。

全旋流装置的进料压力一般控制在0.4MPa为宜。

在工作过程中，旋流器中物料温度一般为100C左右，通常无需再加热就能满足工艺要求，特别寒冷条件下可对物料进行适当加温。

（5）、精制

该工序由除砂器和曲筛组成，对全旋流装置分离后的淀粉乳进一步精材处理。

其中除砂器主要是清除淀粉乳中的细砂和其它相类似的杂质。

经除砂后的淀粉乳泵入曲筛弧面的编织冈筛面上，该筛面拆卸复活且造价很低。

曲筛筛面除起到过筛作用外，同时还起到检验全旋流装置工作质量的作用，如果在筛面上有大量泡沫出现，就说明给全旋流装置的供水不足，因而没有把蛋白质分离干净．应在全旋流装置的进水处加大供水量，如果在曲筛筛面上出现大量暮渣堆积，就说明全旋流装置中马铃暮期浆的供给量不足或者供料压力不足，应及时调节这两个因素，直至调整到理想状态为止。

（6）、淀粉乳的脱水与干燥

经过精制的淀粉乳水分含量为50%~60%，不能直接进行干燥，应先经脱水处理，脱下的水返回淀粉精制工序。

脱水后湿淀粉含水40％左右，可进行干燥处理。

干燥主要是为了便于贮存和运输，经过干燥后的淀粉，水分含量达到标准，即可包装成成品。

（7）、淀粉冷却与过筛包装淀粉经干燥后，温度较高，为保证淀粉的粘度，需要在干燥后将淀粉迅速降温。

冷却后的淀粉进入成品筛，在保证产品细度、产量的前提下进入最后一道包装工序。

（8）、亚硫酸氢钠制备单元亚硫酸氢钠以38%的浓度添加进工艺过程。

这对保持微生物的稳定和减少

3.4产品原辅材料消耗—物料衡算

1）、原辅料用量及生产成本根据马铃薯中淀粉含量为17%-18%，淀粉在干物质中含量为83.47%。

本工艺淀粉提取率为95%，由此可计算出生产1吨淀粉所需原辅料［13］。

根据用去的原料和所得的成品，即可算出原料消耗定额：

6%95%5.1711（t原料/t成品）

马铃薯淀粉生产成本估算（1吨）

名称单价用量金额（元）

马铃薯原料（吨）600元/吨6吨3600元

淀粉用牛皮纸袋（只）2.5元/只40只100元

饲料用编织袋（只）1元/只4只4元

（2）、按工厂设计日产200吨淀粉进行每日物料衡算。

项目指标每日产（耗）量

成品200吨

25kg装优级品80%160吨

25kg装一级品20%40吨

马铃薯消耗量1200吨

25kg装优级品80%4.8t/t成品960吨

25kg装一级品20%1.6t/t成品240吨

包装袋耗用量

淀粉用牛皮纸袋（只）25kg/袋8000只

饲料用编织袋（只）50kg/袋800只

（7）设备清单根据以上设备选型结果，结合本工厂设计总共两条生产线，列出工厂所需的主要设备清单

设备名称型号规格数量金额（元/台）生产厂家

流送槽RXC-3010000×1500×2000（mm）2台4200宁波瑞翔机械公司马铃薯水泵YT-TD-200/300流量:

30m3/h3台2300淄博博山亚王水泵厂

去石机YT-CSJ-4/12002000×1400×1700（mm）3台26520天长市亚天公司

滚笼清洗机YT-XSJ-303500×1500×2000（mm）2台32500海阳市田丰机械公司

螺旋输送清洗机LS4004000×500×800（mm）2台3000新乡市永清筛分机械公司

锉磨机cm840-302170×1398×1190（mm）5台50000郑州精华实业有限公

螺杆渣浆泵ZJB-30流量:

30m3/h扬程:

30m5台3200天长市天福机械配套厂

杆渣浆泵ZJB-30流量:

30m3/h扬程:

30m5台3200天长市天福机械配套厂

除砂器YT-CSQ-801440×1120×2020（mm）3台3000天长市亚天机械有限公司自清过滤器YT-GLQ-1001000×870×1440（mm）2台9800吉林市松花湖实业公司

淀粉液储罐JL502050（mm）×4200（mm）4台6800北京静鑫通茂机械设备有限淀粉泵乳泵MXL80-40流量:

50m3/h扬程:

40m4台2540天长市亚天机械有限公司

脱水单元YT-ZKT-25，真空泵SK-254775×2312×2213（mm）2套50000天长市亚天机械有限公司

干燥单元DG-10型淀粉气流干燥器高度：

18m；占地面积：

200m2

燃煤蒸汽锅炉DZL20-1.6-AⅡ10722×5508×8556（mm）1台150000菏泽锅炉厂有限公司额定蒸发量:

20t/h;耗煤量2.8t/h

GDS高效冷却淀粉筛GDS4×10×832310×2200×2400（mm）1台15000郑州精华实业有限公司功率：

2.2Kw

自动称重包装机LCS-DF1500×1500×2150（mm）2台75000

无锡市瑞利技术开发有限公司功率：

6KwCIP清洗系统QX-10003600×1500×1800（mm）1台28000

廊坊市顶天轻工机械有限公司功率2.2Kw

3.5水衡算

清洁用水包括清洗设备、干墙壁、冲洗地坪等用水。

清洗与食品接触面的设备用水应按饮用水标准要求。

其他卫生洗涤用水可采用井水或干净的江河水。

清洁用水量一般在10m3/h，可得：

M4=10m3/h

车间生活用水按习惯用水量计算，一般车间25L/（班·人），可得：

M5=L125050（25L人）（班人）班1.2m3/h

车间总用水量生产工段为固定用水量直接相加，分项用水考虑到各分项的同时使用率，应将各分项用水量的总和乘以同时使用系数，作为分项的用水量，同时使用系数一般取0.6～0.8。

马铃薯淀粉生产车间每小时用水的消耗为：

M=（M1+M2+M3）×2+（M4+M5）

×0.8=（12.5+37.5+12.5）×2+（10+1.2）×0.8=134t/h

3.6电衡算

流送槽212Kw

马铃薯水泵211Kw

去石机312Kw

滚笼清洗机218.5Kw

螺旋输送清洗机27.5Kw

锉磨机230Kw

螺杆渣浆泵211Kw

除砂器32.2Kw

自清过滤器22.2Kw

淀粉液储罐22.2Kw

淀粉泵乳泵211Kw

全旋流单元2165Kw

脱水单元245Kw

干燥单元1223.5Kw

GDS高效冷却淀粉筛12.2Kw

自动称重包装机26Kw

CIP清洗系统12.2Kw

其他50Kw

合计951.3Kw

设备总耗电量加上损耗，装机容量宜选1000KW

3.7车间劳动力计算

（1）、车间直接生产人员

冲送工段12

清洗工段18

锉磨工段9

旋流工段9

脱水工段6

干燥工段6

筛分工段6

包装工段12

薯渣处理工段15

进库12

更衣室3

销售10

金属检测3

锅炉9

电工机修9

生产管理5

其他6

合计150

.3.8管路设计

（1）、自来水水管设计

①总入水管每小时流水量至少134t，从经济和实用上考虑，选用不锈钢管。

②自来水流速取2m/s,密度取1g/cm3。

③总自来水管内径153.88mm8.188.1821341用DN200的不锈钢管。

④清洗段设备入水管1h最大37.5t流量，其他各个设备入水管1h最大12.5t流量，选用不锈钢管。

⑤清洗段设备入水管内径81.41mm8.188.1825.372，选用DN100的不锈钢管。

⑥各分设备入水管内径mm748.188.1825.123，选用DN50的不锈钢管。

4综合技术经济分析

（1）、用于建筑工程的各项费用（I1）计算工厂建筑的面积为办公大楼、仓库、生产车间、锅炉房、配电房