年产量13万吨饮料生产工厂设计(含CAD图纸)
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工厂设计复合饮料生产线工厂设计 院系 班级 姓名 学号 指导老师 目录第一章 设计总论31.1 设计工厂名称及设计单位名称、设计者姓名31.2 市场分析及预测31.3 生产规模、品种、销售方式41.4 生产方法(生产技术及设备水平)41.5 厂址概述 41.6主要原辅材料、燃料及动力供应情况41.7 车间工作制度(年工作日、月工作日、班次、每班工作时间)51.8 车间劳动定员5第二章 建设条件与厂址72.1厂址及概况7第三章 生产车间设计83.1 产品方案的确定83.2 产品工艺流程的确定、操作说明及工艺论证83.2.1工艺流程的确定83.2.2操作说明93.3 物料衡算(列出所有产品物料衡算图或表和计算步骤)103.4 设备生产能力的计算和设备选型(详见表3-4)113.5 劳动力计算(详见表3-4)123.5.1劳动定员依据123.5.2劳动力计算123.6 生产车间平面布置设计133.6.1布置依据和说明133.6.2工艺设计对建筑结构、门、采光、地坪、内墙面及通风、采暖的要求133.6.3绘制主要车间设备平面布置图(按绘图标准绘制CAD图)133.7车间水、电、汽耗用量的估算(按班计)133.7.1车间水用量的估算143.7.2车间汽用量估算143.7.3车间电用量估算143.8 车间水处理系统的设计143.9 车间管路的设计(详见表3-9)14第四章 辅助部门面积的估算154.1 化验室164.2 仓库(原辅材料、保温库、成品库、包装材料库等)16第一章 设计总论1.1 设计工厂名称及设计单位名称、设计者姓名1.1.1设计工厂名称 复合饮料加工厂1.1.2设计单位名称 *学院1.1.3设计者姓名 *1.2 市场分析及预测1.2.1 我国饮料工业发展概况 我国饮料工业虽然相对起步较晚,但是在近些年来发展却十分迅速。2001 年至2010 年,我国饮料行业的产量快速增长,年均复合增长率达到21.82%,至2010 年已经达到9,800 万吨10。我国的人均饮料消费量(70 升/年)尚低于世界平均水平(90 升/年)11,随着国民收入的不断增长和生活水平质量的不断提高,饮料市场潜力巨大。根据中国饮料工业协会饮料行业“十二五”发展规划建议,保守估计,未来5 年,中国饮料总产量将保持12%-15%的年均增速12。2013 年全国饮料行业总产量为14,926.90 万吨,较上年增长14.61%。是食品工业中发展最快的行业之一。1.2.1 果蔬汁饮料概括 果蔬汁饮料在中国的兴起晚于茶饮料,但果蔬汁及果蔬汁饮料是国家食品工业“十一五”规划的重点发展产业,也是农业产业化的重点支持领域,其发展速度是其他市场无法比拟的。2003年上半年果蔬汁饮料的渗透率为31.3%,之后一路攀升,截止到2005年下半年,其渗透率已增长到50.4%,增幅达61%,三年总计增长32%。随着人们生活水平和对果蔬汁饮料认识的提高,果蔬汁饮料也已经被消费者接受并得到了快速发展。并且由于生活节奏的不断加快果蔬汁饮料的方便、快捷、营养越来越得到大家的认可,在生活中占有重要的位置;根据中投顾问发布的二00九-二0一二年中国软饮料行业投资分析及前景预测报告显示,未来三年中国将成为世界果汁饮料第一大国,健康价值成为未来中国市场饮料发展的必然方向,在中国发展果蔬汁饮料将具有广阔的发展空间与市场前景。1.2.2 饮料的发展前景在消费者越来越追求营养健康的当今市场来看,未来我国饮料市场的发展做如下:(1)纯天然、高果汁含量的果汁饮料将成为必然发展方向;(2)复合果汁及复合果蔬汁必将成为未来发展热点;(3)功能型饮料亦将成为未来的热点。 而本次研究的复合饮料不但营养美味而且也符合未来健康养生饮料行业的发展趋势。其中的香蕉属于高热量水果,100克果肉的热量平均为376kj。香蕉果肉营养全面,含有人体需要的大部分营养素,所以,在一些热带地区香蕉就作为主要粮食。尤其是香蕉中的钾元素含量丰富。橙子味甘,酸,性凉。具有生津止渴,开胃消气帮助消化,防止便秘的作用。并且橙子中含有丰富的维生素C,P 可以增加机体的抵抗力,增加毛细血管的弹性,降低血中胆固醇等功效。综合了香蕉与橙子的各种营养成分与功效的复合饮料与其他饮料相比,具有人们所需要的更丰富的营养物质,对人们的身体健康也就有更多的益处,而且由于原料来源广、成本低,所以生产出来的复合饮料价格经济,符合大多数消费者的消费水平。相信经过适当的宣传,此产品将来在饮料市场中一定会有很好的发展前景,会创造出更好的社会和经济效益。1.3 生产规模、品种、销售方式1.3.1生产规模 复合饮料年产量为13万吨,年工作日300天,25天/月,8小时/班。1.3.2品种 复合饮料。1.3.3销售方式 商家批发,可送货,面向全国超市销售。1.4 生产方法 采用目前国内先进的设备和技术,最大程度的保持香蕉橙子等的营养价值(包括先进的灌装设备与技术,灭菌设备与技术等等),保证生产安全以及产品质量。加工机械有效而稳定的长期工作,可以实现大规模生产,优化工作环境,降低产品成本,降低工人的劳动强度,简化工人繁琐的工艺操作,提高生产率,提高饮料质量的稳定性。1.5 厂址概述 根据对建厂的生产规模、原料、资源供应、交通条件、生产环境各方面认真的考察,在符合厂址选择的原则的基础上,现把厂址选定在某市净月经济开发区。选址既符合国家方针政策,同时减少建厂投资,降低成本。以生产条件考虑,周围环境卫生,有良好的生产条件。从投资和经济效益考虑,交通便利,供电充足,水源丰富,水质良好,保证产品质量,大大提升了经济效果。1.6主要原辅材料、燃料及动力供应情况1.6.1 原辅材料供应 产品所需的原料大部分可由供应商供应,由于该区交通便利,外地采购的原料可以降低运输成本。复合饮料原辅材料:香蕉、橙子、白砂糖及一些食品添加剂等辅料等。1.6.2 燃料及动力供应 (1)厂区外设有与厂区墙平行的高压线,可从高压线上引入本厂区配电室,供应工厂的正常生产与生活用电量。 (2)设计中车间用水量较大,水质要求较高,故采用以自来水为主,附近应有水厂供应自来水;可以用河水作为冷凝水。1.7 工作制度 年工作日:300天,月工作日25天,7、8月份两班制,其余月份一班制,每班工作8小时。1.8 全厂劳动定员本项目劳动定员由管理部门、辅助生产部门和生产车间定员组成,共计102人,辅助生产部38人,生产车间64人。1.8.1 生产车间人员安排生产车间部分人员安排见表1-8-1。表1-8-1 生产车间人员安排表工段名称员工人数工段名称员工人数原料处理间4目检2溶糖间2冷却1调配3装箱6均质1入库3杀菌3锅炉房2灌装3辅助杂工2合计32 (人)本设计车间单班生产人员为32人,每天2班时需64人。1.8.2 辅助部门人员安排辅助部门人员安排见表10-2。表1-8-2 辅助部门人员安排表部门名称员工人数部门名称员工人数厂长1工程部2副厂长2物流部2研发部6行政部4生产部3销售部8品管部4保卫科6合计38 (人)第二章 建设条件与厂址2.1厂址选择 工厂位于经济开发区,经济开发区位于某市区东南部,区域面积478.7平方公里,常住人口近40万人。开发区三面临水、四面环林,区域内林水总面积243平方公里,是以发展生态环保型经济为中心,着力建设经济、社会与人口、环境、资源协调发展的某东南部生态新城。厂址附近交通便利,利于生产运输,水、电供应有保障,地理条件优越,周边环境地势平坦,气候湿润,雨量适中,四季分明,周边无污染。2.2气象 经济开发区气候处于亚欧大陆中温带半干燥半湿润季风气候区,年平均气温4.7,10以上的年积温2 950,平均最高气温为28.3,平均最低气温-22.4,绝对最高气温38.8,绝对最低气温-34.9;平均相对湿度69%;年降水量600毫米左右,雨季集中在6、7、8三个月,约占占全年降水量的三分之二;蒸发量为1 390毫米;初雪日多出现在10月中旬,终雪日在4月上中旬,积雪深度约20厘米;早霜一般出现在9月末,终霜出现在4月下旬,无霜期145天左右;历年 最大冻土深169厘米;水面于11月20日前后结冰,4月中旬解冻,结冰期约5个月。主要气候特点为春季气旋活动频繁,多西南风,冷暖天气交替,气温回升快;夏季多阵性降雨,炎热天气日数不多,昼夜温差较大,夜间较为凉爽;秋季时间较短,可谓秋高气爽;冬季时间较长,多西北风,天气较为寒冷。第三章 生产车间设计3.1 产品方案的确定在安排产品方案时,应尽可能做到满足主要产品产量的要求,满足原料综合利用的要求,满足淡旺季平衡生产的要求,满足市场供应以及提高经济效益的要求。努力做到产品产量与原料供应量平衡,生产季节与劳动力需求相平衡,生产班次平衡,设备生产能力平衡,水、电、汽负荷要平衡。在编排产品方案时,应根据计划任务书的要求及原料供应情况,并结合生产车间的实际利用率,计划好安排多少车间生产才能保证方案的顺利实施。根据产品的实际情况,夏季需求较多,因此采取7、8月份两班制,其余月份一班制。年工作日为300天,25天/月,8小时/班。表3-1 年产13万吨复合饮料工厂产品方案产品名称年产量/t班产量/t1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月香蕉|橙子复合饮料13万380.953.2 产品工艺流程的确定、操作说明及绘制工艺流程图3.2.1工艺流程图香蕉去皮切块榨汁过滤香蕉汁橙子去皮切块榨汁过滤橙汁香蕉汁 橙汁 水 过 滤 柠檬酸 调 和 离子交换白砂糖 其他辅料 均 质 空 瓶 脱 气 洗 净 瞬间杀菌 检 瓶热罐装 预 热 密 封 38以下 冷 却 真空度检查 包 装 成 品 图3-2复合饮料工艺流程图3.2.2操作说明(1)原料 橙子要求成熟,无鲜明花斑、无病斑、不腐烂变质、无异味;香蕉要求色泽均匀、无霉变、无成熟过度、无异味。 (2)调和 调配的目的是依据饮料的具体工艺要求,按产品所需的香蕉汁、橙汁、糖、柠檬酸、水、添加剂的配比送入调配罐,用搅拌器混合均匀,并立刻分析、检验混合料是否符合标准,如不符合,需及时调整。(3)均质 调和后饮料应选均质机进行细化处理。可采用高压均质机进行均质处理,其原理是在高压力下,饮料粒将受压力而破碎,重要是通过一个均质阀的作用,使高压的料液从极端狭小的间隙中通过,然后由于速度降低,压力减小而膨胀,冲击作用使粒子微细化并均匀的分散在料液中,高压均质机要求150-170kg/cm2。均质机的均质压力一般为15MPa,均质处理中可使饮料中的细小颗粒进一步破碎,使粒子大小均匀,保持饮料的均匀浑浊度。(4)脱气 脱气的目的和效能归纳如下:防止维生素C的损失防止香味和色泽的变化防止好气性细菌的繁殖防止杀菌或装填时发生气泡。脱气的缺点是会损失一部分芳香成分。综上所述,所以经细化处理后的混合料液,均应进行脱气处理以除去附着在材料里的以及调配过程中混入饮料中的空气,防止饮料中的营养成分氧化变质。脱气作业一般采用真空脱气罐。(5)杀菌冷却 饮料脱气后均需进行杀菌冷却处理。本工艺的高温瞬时杀菌是利用板式超高温杀菌机等设备快速加热至100,保温30s后迅速热灌装。(6)包装容器及灌装封口 杀完菌后灌装封口,密封罐中心温度控制在70以上。倒瓶保温2min再冷却至38左右。 (7)包装入库。3.3 物料衡算表3-3复合饮料物料衡算表班产量/t380.95年产量/t1.3105原辅料配方/g百分比%班耗量/kg实班产量/t香蕉汁150.0030.00114285.00380.95橙汁200.0040.00152380.00白砂糖35.007.0026666.50柠檬酸0.250.05190.475羧甲基纤维素钠0.400.08304.76水114.3522.8787123.265合计500.00100.00380950.00香蕉橙子复合饮料380.95t橙汁152380kg香蕉汁114285kg图3-3复合饮料物料衡算图3.4 设备生产能力的计算和设备选型 表3-4设备清单序号设备名称规格型号生产能力功率尺寸(mm)台数1香蕉去皮机MQT4.0 Kw18901285115022切块机DQC-10001.1Kw1745580103023打浆机Sk-DJJ3.0Kw24橙子清洗去皮机YXM-5001.5Kw1100100082025调和缸公称容积 4500L1.1Kw13501200194026真空脱气罐JXB-G-24.6 Kw1135780304027双联过滤器ZHP-H2F48高压均质机SRH4000-25/304000 L/h37/40 Kw17001100150029缓冲罐4000 L/h185016502400210超高温瞬时杀菌机30t/h1.8 Kw211灌装机CGF32-32-105000-28000瓶/h(200-500ml)7.5Kw293227862785412喷淋杀菌冷却机MR1A30080-150 C/min250-400 C/min88002214198523.5 劳动力计算3.5.1劳动定员依据一、 工厂和车间的生产计划(产品品种和产量)二、 劳动定额、产量定额、设备维护定额以及服务定额等三、 工作制度(连续或间歇生产、每日班次)四、 出勤率五、 全场各类人员的规定比例数等3.5.2 劳动力计算过程表3-5-2 劳动定员表序号部门人数管理人员技术人员工人合计一管理部门52181总经理112副总经理223办公室2215二辅助生产部门81210301财务部1232生产部12253供销部244104总务部2245技术部1236设备部1225三生产车间4105064总计1724611023.6 生产车间平面布置3.6.1布置依据和说明在设计车间平面过程中,主要依据以下8条原则:(1)设备布置尽量要根据工艺流程的顺序来做安排;(2)在进行生活残车间设备布置时,应考虑到进行多品种生产的可能,以便灵活调动设备;(3)生产车间与其他车间的各工序要相互配合,保证物料运输流畅;(4)注意考虑车间的采光、通风、采暖、降温等;(5)可以设在室外的设备,尽量设在室外;(6)根据生产工艺对品质控制的要求,随生产间或卫生控制等级要进行明确的区域划分和区间隔离;(7)严格执行HACCP、ISO14000、GMP的规范性;(8)要对生产辅助用房或空间留有充足的面积。生产车间的布置主要依据生产工艺流程,生产部门之间的功能关系,以人为本和以生产为主的理念,将各个部门有机的结合在一起,既不互相干扰,又最大限度的提供方便和效率,并且满足卫生条件的层层递进关系,符合国际标准。3.6.2工艺设计对建筑结构、门、窗、地坪、墙、照明及通风、采暖的要求(1)建筑构造简洁方便便于人的行走和物品的运输,建筑物之间的联系简单易行;(2)门的要求是每个车间都要至少有两个门,可以很好的与其他的车间沟通,并且设置在方便,受影响小的位置;(3)窗的要求是有很好的采光和透气作用;(4)地坪要求可以耐酸、耐碱、抗压和抗震的能力;(5)墙体要求有较好的支撑和抗震,主要是没有死角,便于清理;(6)照明要求尽量用自然光,光线柔和。3.6.3绘制主要车间设备平面布置图(见cad)3.7车间水、电、汽耗用量的估算3.7.1用水量表3-7-1 全厂用水量项目用水量/(t/d)车间生产用水200生活用水50消防用水10总计260总计年耗水量为7.8万吨3.7.2用汽量表3-7-2 全厂用汽量项目用汽量/(t/d)车间生产用汽9生活用汽4总计13总计年耗汽量为3900吨3.7.3用电量表3-7-3 全厂用电量项目用电量/(KWh/d)主车间生产用电1800生活用电400总计2200总计年耗电量为66万千瓦3.8 车间水处理系统的设计通过明沟、地漏、管道进行排水,统一收集于废水池中。通过水处理系统进行净化处理,可用于工厂绿化用水及车间外部清洗。l 车间内排水采用明沟,宽300mm,深度400mm,坡度2%。l 在明沟前设置格栅。l 在对外排水口处设置防鼠装置。3.9 车间管路的设计3.9.1管材的选择根据介质的化学性质、流动状态、温度和压力等因素来选择管材。常用的材料有钢管、铸铁管、有色金属管、非金属管;本工厂设计拟采用钢管作为管路设计。3.9.2管径的确定根据公式:具体管路设计详情见表3-9表3-9车间管路详情管连接段介质种类管材管材备注管径流速(m/s)榨汁果肉汁液不锈钢管耐酸不锈钢管DN252灌装复合饮料不锈钢管耐油不锈钢管DN151冷凝冷凝水焊接钢管冷凝水回收是用镀锌焊接钢管DN150.3引入水段自来水不锈钢管主管支管3105Pa(表压)3.5CIP清洗CIP洗液不锈钢管DN252排水段废水硬聚氯乙烯管焊接钢管暗沟2 第四章 辅助部门设计4.1 化验室化验室可为单体建筑,也可合并在技术管理部门。在建筑上要求通风、采光良好,卫生整洁。平面布置以物理检验、化学分析室为主体。清洗消毒及培养基制备等小间应考虑机械排气方便,一般置于下风向。精密仪器间不宜受阳光直射。无菌室的要求比较特殊,一般需要设立两道缓冲走道,在走道内设紫外线消毒。为防止高温季节工作室闷热,应安装空调器。由于用电仪器较多,在四周墙壁上应多设电源插座。化验室是单层建筑,要求通风,位于车间下风向。防震、防火、隔热、空气流通、采光良好、卫生整洁,平面布置以物理检验和化学分析室为主体,化验室四周的墙壁上多设电源插座。上下水管布置合理、通畅;供水要充足。化验室配备的大型用具主要有双面化验台,单面化验台,药瓶柜,支承台,通风橱等。药品贮藏室为向阴面房间,室内要干燥、通风。4.2 仓库4.2.1原料仓库果蔬饮料的生中原料的占用面积相对较大,在瓜果成熟季节收购是比较容易的,综合班产量及一些相关因素:设计仓库2个,容量V=WT(t) 其中: V-仓库应该容纳的物料,t; W-单位时间(日或时)的物料量; T-存放时间(日或时)。总容量V=40005=20000t仓库建筑面积F= F1+F2=V/dk+F2(m)其中: F-仓库的建筑面积,m; F1-仓库库房的建筑面积,m; F2-仓库的辅助用房建筑面积(如楼房,电梯等)m; d-单位库房面积可堆放的物料净重,kg/m; k-库房面积利用系数,一般取0.60.65。则仓库建筑面积F=20000/(30.40.6)+201120m4.2.2成品库成品库面积的大小取决于产品的日产量及周转期,原料按日产量考虑。设定辅料的最大存放时间为5个月,成品的仓库容量:V=400010=40000t;成品库用地面积:F=40000/(500.6)+501400m。4.2.3包装材料库包装材料库用地面积估算为1500m。17
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