食品工厂设计论文.docx

河南牧业经济学院课 程 设 计题 目：xxxx食品有限公司 -年产6000吨马铃薯食品加工厂 姓 名： xxx 学 号：xxxxxxxxxx 班 级： 单 位： 指导者： 评阅者： 2017 年 5 月 目 录1 总论21.1 马铃薯加工的提出和概况21.2 马铃薯行业现状及发展趋势51.3 马铃薯行业地区发展51.4 马铃薯产品市场62 厂址的选择73 总平面的设计 84 生产工艺设计94.1产品方案及班产量94.2生产工艺流程方框图104.3生产工艺流程设备图114.4 生产工艺说明135 辅助部门166 公共系统187 技术经济分析198 结论209 致谢21 1总论马铃薯源于南美安第斯山区高海拔地区，500年前引入欧洲，400年前由欧洲引入中国。马铃薯是世界上四大栽培作物之一，目前国际上种植马铃薯的国家达148个，种植面积约2000万hm2，仅次于小麦、水稻、玉米，居第4位，总产量在3亿t以上。马铃薯栽培面积欧洲最大，世界上1O个马铃薯主产国有8个在欧洲，其次是亚洲。近3O年来，马铃薯产量增长114%，禾谷类增长70%，马铃薯的产量增长速度高于其它作物。我国是世界最大的马铃薯生产国，据2007年农业经济统计,全国种植面积 443万hm2约占世界的25%，年产量6479万t，约占世界的19%，面积和产量均居世界首位。我国马铃薯产区主要分 布在东北、西北地区及西南部 分山区。主要种植省区有黑龙江、吉林、内蒙古、甘肃、宁夏、青海及云、贵、川等地。近年年来，甘肃省马铃薯生产有长足的进步。1994年，全省马铃薯产量约70万吨，而到了1999年，仅定西地区马铃薯产量就达到300万吨，增长十分迅速。尽管如此，如果仅从产量看，甘肃省虽然属于国内主要马铃薯产区，但总产量优势并不突出。然而考虑发展马铃薯深加工产业的要求，从马铃薯原料品质角度分析，甘肃省则具有明显的优势，这一点主要得益于甘肃省特定的自然条件。马铃薯是一种一年生茄科植物，适宜在高寒地区生长。从纬度、海拔、土壤等地理因素看，甘肃省中、西部大部分地区均适合马铃薯种植。同时，甘肃中西部广大地区高寒、长日照、少雨的气候特征，特别有利于马铃薯淀粉及干物质的积累。而干物质含量高低直接影响着马铃薯深加工行业的效益。据专家分析，我国马铃薯淀粉及干物质含量平均水平为13、19，而德国、美国这一指标分别为1718和2223。有关资料显示，我国东北、内蒙主要产区马铃薯淀粉及干物质含量大体在国内平均水平或偏低，西部产区在平均线以下，而我省中西部马铃薯淀粉及干物质含量则接近德国、美国水平，部分地区甚至见到淀粉含量2226的报道。从加工淀粉、全粉的角度看，干物质含量提高1个百分点，原料消耗即可下降67，其效益优势不言而喻。宁夏、青海马铃薯产区条件与甘肃大致相同，但种植面积则无法与甘肃省相匹敌。考虑到我国甜菜制糖行业的战略调整，今后河西地区还将有一大批耕地退出甜菜种植。马铃薯种植面积有望进一步扩大。近年来，宁夏马铃薯淀粉生产发展迅速，总体规模已远高于我省，但在原料供应方面出现实际困难因而把注意力集中到我省中部静宁；庄浪等地马铃薯产区，这也从一个侧面反映了甘肃省的马铃薯资源优势。长期以来，甘肃省马铃薯主要用鲜食，除作为产区农民口粮外，大部分作为蔬菜出售。近年来出现的一些个体贩运大户，主要也是直接贩运鲜薯；实际上仍停留在直接出售初级原料的水平，马铃薯资源优势并未充分体现。有关专家认为，制约我国马铃薯单产提高的主要原因是国内传统马铃薯品种问题。随着马铃薯优良品种的引进和培育、推广，我国马铃薯单产水平将迅速提高。因此，我省马铃薯生产还有相当大的潜力。即使在农业种植结构调整、耕地面积因退耕还林而减少的情况下，马铃薯产量仍可保持较高的水平。此外，我省马铃薯原料收购价格仅相当于欧洲市场的l3左右，深加工生产成本较低，从而可赋予深加工产品较强的国际市场竞争能力。因此，我省马铃薯产业的发展空间十分广阔。这一新支柱产业的形成，可为我省中西部农民开辟一条新的致富门路。这对改善我省贫困地区经济落后状况、加快脱贫致富的步伐具有十分重要的意义。1.1 马铃薯行业现状和发展趋势我国虽然是马铃薯生产的大国，但不是加工的强国。马铃薯的经济价值在我国远远没有体现出来，马铃薯市场开发潜力巨大。我国当前马铃薯深加工开发利用率极低，年产量的78%用以鲜食，用于精深加工的仅有10%，由此可见我国的马铃薯深加工产品市场空间之大。马铃薯可以加工成薯片、薯条、马铃薯脯、粉丝、食醋、蛋白肠、果蔬豆皮等高附加值的产品。以1公斤马铃薯为例，加工成薯条可增值15倍，转化成环糊精则可增值19倍。在西方发达国家，70%80%的马铃薯是靠精深加工实现增值的。所以马铃薯在我国还是具有亟待开发、前景非常广阔的产业。马铃薯在中国的主要产区都集中在中西部欠发达地区，开发中西部地区是我国的一项基本国策。在自然资源丰富的中西部地区，马铃薯作为一个可以开发利用的重要资源，已经被中西部地区的领导和企业家所重视。马铃薯的深加工已经被列入重要的开发项目之一。1.2 马铃薯行业地区发展山东滕州市是中国马铃薯三大主产区之一，享有中国马铃薯之乡之称。这一地区因具有独特的日照充足、气候冷凉、昼夜温差大、风速大传毒介体少的自然优势，种薯质量享誉全国，是我国重要的马铃薯种薯生产基地，生产的马铃薯具有块大、整齐、干物质含量高、品质好、无污染、病烂薯少等特点，深受国内外消费市场的欢迎，每年大量调运到全国各地。近年来，滕州市委、市政府顺应天时、顺应市场，积极发挥比较优势，大力发展马铃薯产业，逐步形成了种植、加工、销售、科研一体化的发展格局，滕州已经成为全国重要的马铃薯生产、加工、销售基地。全市马铃薯种植面积达到350万亩，总产量达500多万吨，并形成了新大坪系列、渭薯系列、陇薯系列、专用薯系列等30多个品种和精淀粉、粉皮、薯格、薯丸、薯条、薯泥等十多种产品，产品远销华北、华中、华东、华南等国内市场及新加坡、日本、菲律宾，香港等国家和地区。目前，滕州市正努力发展马铃薯加工产业，变从前加工粉皮、粉条为加工淀粉、薯条、薯片。由于山东和河南紧邻，考虑到交通、劳动力价格等综合因素，目前计划在河南郑州建立马铃薯加工厂，滕州市土豆种植商提供原料。1.3 马铃薯产品市场随着我国人民生活水平的提高和食品结构的改善，马铃薯片食品深受消费者的欢迎，麦当劳、肯德基的马铃薯快餐食品在我国许多大中城市十分畅销。油炸马铃薯片销路很好，但产品大都是进口产品，价格较高。国内马铃薯油炸食品公司大都是新建厂家，并且集中于北京、上海、天津、广州等地，原料较难解决，马铃薯主产地带尚未建成厂区。此外，市场上销售的马铃薯淀粉产品质量参差不齐，生产精品马铃薯淀粉成为迫切需求，所以马铃薯淀粉也是我们的产品之一。因此，在滕州马铃薯主产区附近建立郑州马铃薯片厂，在原料、价格和市场等方面都具有较强的竞争能力。2 厂址的选择 本项目建设规模为2000吨/年的马铃薯薯片、1000吨/年马铃薯淀粉生产线，建设地点设在郑州市管城区，计划项目建设期一年。 3 总平面的设计1). 厂房： 500 平方米2). 原料恒温储藏库： 4000 平方米3). 温度调节周转库： 200 平方米4). 产成品储藏库： 200 平方米5). 供热供电设施： 200 平方米6). 包装及其他材料库 : 200 平方米7). 运输设备库： 200 平方米8). 化验及配料室： 100 平方米9). 办公用房： 200 平方米10). 生活用房： 200 平方米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。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。4.1 产品方案及班产量表3-3 年产6000吨马铃薯系列产品方案产品名称年产量(吨)班产量(吨)1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月 变性淀粉13004120 120 120 120 120 120 120 120 120 85 8585粉条7002606060606060606060605050油炸薯片13004120120120120120120120120120858585薯条4001343434343434343434343434醋精50014424242424242424242424242土豆粉80023676767676767676767676767粉丝1000288484848484848484848484844.2 生产工艺4.21 淀粉加工工艺流程图4.2.2 薯片加工流程图包装出厂 出厂4.3 生产设备流程图4.3.1 淀粉设备流程图4.3.2 薯片生产设备流程图4.4 生产工艺说明4.4.1淀粉生产工艺说明(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，此段为滚筒式清洗机，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。清洗工段的清洗水排放至水处理池经过沉降分离去处杂质循环使用作为水力输送工段的输送水。(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： 尽可能的使物料的细胞破裂，释放出更多的游离淀粉颗粒； 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1 5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。(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氧化的影响（淀粉的脱色）是必要的。在混合罐中，亚硫酸氢钠粉与一定比例的水混合。制备好的亚硫酸氢钠溶液用离心泵输送到储罐内，在搅拌器作用下保持溶解状态。一台带有不同喂料头的特殊计量泵把溶液添加到湿加工段的各个添加点。4.4.2 物料计算物料计算是设备选型的依据，选择设备时要注意四点：(1)根据每一品种单位时间(h或min)产量的物料平衡情况和设备生产能力来确定所需设备的台数。(2)几个生产中的关键设备，除按实际生产能力所需台数的设备外，还应考虑备用设备。(3)以便后道工序的生产能力要略大于前道，不至于生产能力不够，导致物料积压。(4)选择设备应考虑下列原则a、满足工艺要求，保证产品的质量和产量。b、应选用较先进，机械化程度较高的设备。c、充分利用原料，能耗少，效率高，体积小，能一机多用。 d、应符合卫生要求，故而多应用不锈钢材料。e、有合理的自动控制系统,控制温度、压力和真空度，时间、速度、流量等工艺参数。5 辅助部门5.1 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，根据北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5.2 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。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。6 公共系统6.1 管路设计 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。 自来水流速取2m/s,密度取1g/cm3 。 总自来水管内径 D1=18.8用DN200的不锈钢管。 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6.2 电路设计工厂供电设计包括变配电所设计、配电线路设计和电气照明等。 a变配电所设计 无论工厂总降压变电所或车间变电所，设计的内容都基本相同。工厂高压配电所，则除了没有主变压器的选择外，其余的设计内容也与变电所设计基本相同。 变配电所的设计内容应包括：变配电所负荷的计算和无功功率的补偿，变配电所所址的选择，变电所主变压器台数和容量、型式的确定，变配电所主结线方案的选择，进出线的选择，短路计算及开关设备的选择，二次回路方案的确定及继电保护的选择与整定，防雷保护与接地和接零的设计，变配电所电气照明的设计等。最后需编制设计说明书、设备材料清单及工程概(预)算，绘制变配电所主电路图、平剖面图、二次回路图及其它施工图纸。 b配电线路设计 工厂配电线路设计分厂区配电线路设计和车间配电线路设计。 厂区配电线路设计，包括厂区高压供配电线路设计及车间外部低压配电线路的设计。其设计内容应包括：配电线路路径及线路结构型式的确定，负荷的计算，导线或电缆及配电设备和保护设备的选择，架空线路杆位的确定及电杆与绝缘子、金具的选择，防雷保护与接地和接零的设计等。最后需编制设计说明书、设备材料清单及工程概(预)算，绘制厂区配电线路系统图和平面图、电杆总装图及其它施工图纸。 车间配电线路设计，包括车间配电线路布线方案的确定、负荷的计算、线路导线及配电设备和保护设备的选择、线路敷设设计等。最后也需编制设计说明书、设备材料清单及工程概(预)算，绘制车间配电线路系统图、平面图及其他施工图纸。 c电气照明设计 工厂电气照明设计，包括厂区室外照明系统设计和车间(建筑)内照明系统设计。无论是厂区室外照明设计还是车间内照明设计，其内容均应包括：照明光源和灯具的选择，灯具布置方案的确定和照度的计算，照明负荷计算及导线的选择，保护与控制设备的选择等。最后编制设计说明书、设备材料清单及工程概(预)算，绘制照明系统图、平面图及其它施工图纸。7项目经济效益分析根据销售税金及附加值估算可知，本项目产品达产后正常生产年可实现含税销售额6090万元，销售税金及附加954.93万元，销售利润1408.30万元，企业所得税464.74万元，税后利润943.56万元，净利润802.03万元。由项目现金流量表计算得以下指标：项目财务净现值NPV：折现率Ic=13%时，NPV=4254万元；投资者（整体）财务内部收益率NPV：折现率Ic=13%时，NPV=2749万元。项目财务内部收益率：IRR= 54.6%；投资者（整体）财务内部收益率：IRR= 52.1%投资回收期（静态）=3年3个月（含建设期1年）投资回收期（动态）=3年8个月（含建设期1年）项目投资利润率 = 40%项目投资利税率 = 97%从上述指标看，财务净现值远大于零；内部收益率远大于13%的折现。8 结论通过对该项目的原料供应、市场状况、项目优势的分析以及对项目建成后的经济效益预测，可见该项目原料供应稳定可靠，产品结构和规模设计合理，市场潜力巨大，风险较小，各项指标优于本行业的评价标准，企业建成后具有较好的经济效益，具有切实可行性。此项目符合国家产业结构调整和发展方向，适合建设地的实际情况，能拉动当地经济建设的速度，提高当地农民收入水平，具有良好的社会效益。致 谢在食品工程学院学习期间，我得到了学院老师们的谆谆教诲，工厂设计项目部的老师给予了热情帮助。在我的论文开题、撰写提纲、着手初稿的写作过程中，得到了导师张一鸣教授悉心指导，使我懂得了如何写出一篇优秀论文，他严谨的治学风范令我敬仰，使我受益匪浅。论文写作的过程虽然艰苦，但是一个很好的学习过程。感谢食品工程学院，让我收获丰富知识;感谢老师，让我夯实理论基础;感谢同学，让我收获珍贵友谊;感谢导师，让我学会潜心学问;感谢岁月，让我增添宝贵经历。再次感谢导师。参 考 文 献1李卫东.西南山区脱毒马铃薯推广的实践与思考J.作物杂志2张洪程.中国特色作物产业发展研究M.西北农林科技大学出版社， 3 马莺：马铃薯加工业的现状及发展前景J.中国马铃薯.4 许海英：马铃薯加工原料薯的发展现状初探J.杂粮作物，2009（3）.5 王清元：大通县马铃薯产业化发展存在的问题及经营思路6谢开云,屈东玉,金黎平等.中国马铃薯生产与世界先进国