年产50万吨苹果汁的生产车间工艺设计--大学毕业论文.doc

江西农业工程职业学院毕业论文（设计）年产50万吨苹果汁的生产车间工艺设计学 生 张攀攀 指导教师姓名、职称指导教师 张国栋(助教) 专 业 农畜特产品加工 层 次 大学专科 班 级 10大专加工班 学 号 A1023109 日 期 2013年4月26日 江西农业工程职业学院科研处制原 创 性 声 明本人声明所呈交的毕业论文（设计）是我个人进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，已在毕业论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。学生签名： 时间： 年 月 日关于论文（设计）使用授权的说明本人完全了解江西农业工程职业学院本、专科毕业论文（设计）工作条例（暂行规定）对：“成绩为优秀毕业论文（设计），江西农业工程职业学院将有权选取部分论文（设计）全文汇编成集或者在网上公开发布。如因著作权发生纠纷，由学生本人负责”完全认可，并同意江西农业工程职业学院可以以不同方式在不同媒体上发表、传播毕业论文（设计）的全部或部分内容。江西农业工程职业有权保留送交论文（设计）的复印件和磁盘，允许论文（设计）被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。保密的毕业论文（设计）在解密后应遵守此协议学生签名： 时间： 年 月 日密级： 摘 要本论文进行了年产量50万吨的苹果汁饮料厂包装车间的设计。制定产品方案，设计工艺，进行车间平面设计，对苹果汁饮料灌装包装过程中物料平衡、热量平衡进行计算，设备选型，水电汽平衡，设定管理组织架构，实施环保规划，对成本、利润、盈亏估算。车间设计中，将主生产车间置于厂房中部，各辅助设施分布于主车间四周，使整厂设计紧凑，同时最大限度降低管道、物料输送距离，节约能源。综合考虑了生产工艺和经济技术等因素，对不同工段的生产设备进行选型;设计原料库、包装材料库、成品库和冷冻库等辅助设施，对苹果汁饮料产品的灌装进行全程监控，确保苹果汁饮料的安全性和质量稳定性。关键词:果蔬饮料 车间工艺设计 营养特点 水电气衡算 管路设计 目 录1 绪论11.1 苹果的营养价值11.2 我国果汁生产概况及消费现状11.3 苹果汁饮料的营养特点12 工艺设计22.1 车间生产过程及工艺设计22.2 苹果果汁饮料成品质量标准33 物料衡算43.1 原辅料的物料衡算44 设备选型44.1 设备选型原则及主车间尺寸确定44.2 辅助工序安排及布置65 水电气衡算65.1 水衡算65.2 电衡算75.3 蒸汽衡算86 管路设计86.1总进水管86.2蒸汽管道86.3物料管道96.4纯净水管道96.5管路安装97 车间说明98 卫生、安全98.1废水、废液处理98.2个人卫生98.3车间设备、环境安全108.4成产安全及劳动保护109结论10参考文献12后 记131.绪论1.1苹果的营养价值苹果中含有较高的营养价值，主要包括糖、矿物质和维生素。苹果中的一些有机酸也对人体正常生理活动起着重要作用。因而苹果除了能补充人体需要的水分，起到消暑解渴的作用外，对人体还有着一定的营养意义。苹果汁是经压榨和提取所得的汁液。它含有新鲜苹果中的成分，它不论在风味和营养上，都是十分接近新鲜苹果的一种制品。苹果汁营养丰富，亦有医疗价值，除作一般饮用外，也是一种良好的保健食品。1.2我国果汁生产概况及消费现状中国水果资源丰富，其中苹果产量是世界第一。近年来随着消费者的健康意识增强，中国果汁饮料市场呈高速发展态势。纯果汁里富含身体必需的维生素和微量元素，也因此，健康美味成为果汁吸引消费者的主因。2011年，中国苹果生产约300万吨5。2010年，中国果菜汁及果菜汁饮料制造行业规模以上企业累计实现工业总产值41,643,155,000元，比上年同期增长了35.12%；累计实现产品销售收入400亿元，比上年同期增长了37%；累计实现利润总额约28亿元，比上年同期增长了近30%。 中国果汁饮料竞争激烈，统一，康师傅，汇源、娃哈哈，可口可乐、百事可乐等充满市场。陌生品牌很难进入果蔬饮料这一市场。 中国人口众多，但是果汁饮料的消费量却较低，人均年消费量还不到1公斤，是世界平均水平的1/10，发达国家平均水平的1/40。世界人均果汁饮料消费量已达7公斤，如果按世界平均消费量计算，中国果汁饮料的市场容量应为910万吨，这表明，果汁饮料在中国仍有巨大的发展空间。据此推断，未来中国果汁行业的发展空间非常广阔，与此同时也具备了非常好的投资优势。1.3苹果汁饮料的营养特点苹果汁有混浊苹果汁和透明苹果汁两种。苹果汁会加速肠道蠕动，若肠道原本就有不正常蠕动的情形时，苹果汁会在肠道内产生气体。若肠道收到食物刺激时，可以饮用一般苹果汁或浓缩果汁和水的混合汁液以达到减轻刺激的目的。主要营养成分有果糖，葡萄糖，维生素A，维生素C等11。儿童、青少年和老年人都适宜饮用，缺锌人群尤宜。苹果汁是一种廉价的改善身体健康的饮品，也是可溶性纤维素和不可溶性纤维素的来源。可溶性纤维素是一种胆固醇堆积的物质，存在于动脉血管壁。这可以减少心脏病和动脉硬化的几率。不溶性纤维素可以嵌入肠道，随后和水一起清洁消化道，促进食物消化。苹果汁是一种强大的清洁剂，对身体健康很重要。医学研究发现，苹果汁可以预防心脏病，可以降低胆固醇含量，可以降低患哮喘病的几率。苹果汁中含有大量的钾，可以减轻关节炎、风湿症状。喝苹果汁也可以清洁肝、肾，还是低热量饮用品，时间久了，还可以辅助治疗肝脏和肾脏的疾病3。2.工艺设计2.1车间生产过程及工艺设计根据苹果汁饮料灌装工艺要求，需以下建筑物或构筑物6。(l) 主灌装车间: 苹果汁灌装流水线。(2) 原、辅材料库:存放灌装苹果汁饮料用的辅料及包装材料。(3) 苹果汁原料库:存放苹果汁原料用(4) 原料修整间: 苹果的榨汁、均质、脱气，调配间(5) 冷藏库:冷藏成品。(6) 空压机房:提供某些设备自动化控制所需的压缩空气及生产过程中的需求。更 衣 室 主灌装车间：上瓶理瓶冲洗灌装封盖倒瓶杀菌喷淋冷却吹干套标收缩机喷码收缩包装成品 调配过滤加热澄清榨汁去核清洗 上盖杀菌加热 原料库 空 压 机房 2一l生产过程车间平面示意图(7) 更衣室、卫生间:供车间工人使用。(8) 锅炉房:提供生产所需要的蒸汽。(9) 配电室:提供生产用电。根据以上建筑物功能的区分和工艺要求，车间生产过程如图2一1所示10:苹果汁饮料生产工艺流程如图2一2所示4苹果汁饮料的加工过程分三个阶段完成9：第一阶段为苹果加工，第二阶段为调配加工，第三阶段为成品生产过程。共有六条这样的生产线。 调配澄清过滤加热原果汁榨汁破碎去核清洗苹果 浓缩苹果汁过滤储存罐 白砂糖储存罐化糖器过滤储存罐 过滤 水源过滤储存罐 香料、甜味剂储存罐 脱气加热饮料调配 上盖UHT瞬时杀菌环氧乙烷 加热储存 PET瓶喷淋冷却倒瓶杀菌真空包装消毒理瓶 成品PE膜收缩包装喷码套标收缩机吹干机 2一2苹果汁饮料生产工艺流程图2.2苹果果汁饮料成品质量标准根据相关国家标准和产品的具体要求，成品质量标准见表。表2-4感官要求滋味、气味透明蚀度杂质苹果汁具有苹果应有的滋味香气透明清亮无肉眼可见杂表2-5理化指标项目指标可溶性固形物(20，折光计法)%总酸 (以柠檬酸计)%砷 (以As计)mg/kg铅 (以Pb计)mg/kg铜 (以Cu计)mg/kg13.00.450.40.99.03.物料衡算3.1原辅料的物料均衡配方设计:按每1200升含量计算7.表3-1苹果汁饮料配方1成分名称添加量含量成分名称添加量含量苹果汁150kg15%柠檬酸1.2kg0.12%蔗糖100kg10%维生素C0.23kg0.023%海藻酸钠0.8kg0.08%苯甲酸钠0.36kg0.036%香料水0.8kg0.08%水加至1000L用量：苹果汁年产量50万吨，年消耗苹果：50万吨15%80%=93750吨。表33包装材料的耗算名称规格厚度年耗量单位备注PET瓶500ml0.5mm12.1亿个个按损耗1%计算PE膜600300320mm0.04-0.12mm0.3 mm万吨按损耗1%计算4.设备选型4.1设备选型原则及主车间尺寸确定设备选型是根据物料衡算的结果进行的。依据物料衡算的结果可选择符合工艺要求，能保证产品质量和体现生产水平的设备。通过设备的选型可以总体规划工艺，并且为动力配电、水、气用量提供依据。食品厂选择设备的原则：满足工艺要求，保证产品的质量和产量；根据自身的条件选择适合实际的设备；所选设备能充分利用原料、能耗低、效率高、体积小、维修方便、劳动强度。并能一机多用。选用设备统计表（表4-1）设备编号设备名称型号技术规格功率KW数量/台1洗果机CXJ-2045T/H5.642压榨机LCY-1023T/H1083过滤机JMS-8012T/H884高压泵ISW80-20020m3/H5.3365活性炭过滤器TLQ-8020m3/H2.466电热化糖锅TH-G2005000L6.267双联过滤器SL-G20t/H2.268卫生级调配缸JBW-300020m3/H2.869高压均质机SRH 4-2520m3/H4.5610缓冲罐AHK500500L/min2.11211真空脱气机YD-TQJ20t/H8612吹干机MJ-BF534/BF5351613倒瓶杀菌机WD-01-10040000B/H4614立式贮液罐5000L 23615RHT灭菌机RHT-420t/H2.4616存瓶斗 617理瓶机HY120-1240000 B/H6.5618灌装机组HQGF-18/18/636000 B/H10619喷淋冷却机PLJ-600040000 B/H3.2620瓶盖喷码机GP311 38000 B/H1.5621PE膜包装机STZ-6030 2.4622臭氧发生器SWF100G100g/H1.7623CIP就地处理系统CIP20T/H5624套标收缩机TT0340000 B /H4625储存罐10000 m39苹果汁调配车间根据机械设备的尺寸和设备之间的距离（0.8-1.0m），设备离墙距离不小于0.8m，泵与泵间的安全距离不小于0.7m,泵离墙的距离不小于1.2m,储存罐与储存罐间净距离可取0.4-0.6m,生产线的最大长度为28.8m，生产线与周围过道之间的距离为1m，所以该车间每条生产线的工作区域长度为30.4m，生产线的工作区域宽度为8.5m，所以，该车间的总尺寸为28.8m8.5m=244.8。无菌灌装车间工艺设备与通道间距离不小于1.0m,该车间各设备之间通过传送带相连，长度随具体而定，经计算可以确定生产线的长度为28.2m，生产线两端留有1m的距离，车间两侧留有0.5m距离，因此，该车间每条生产线的工作区域为长29.3m，宽8.5m。所以，该车间的总尺寸为29.3m8.5m=249.05。 苹果汁榨汁储存车间该车间每条生产线的工作区域长度为50m，生产线的工作区域宽度为30m，所以，该车间的总尺寸为50m30m=1500。4.2 辅助工序安排及布置主车间位于厂房中部，各辅助设施分布于其四周，设有机电控制中心、饮水间、雨具存放间、叉车库、机修车间、叉车清洗间、水处理间、原料仓库、包装材料仓库、成品仓库、冷库、无菌灌装间、更衣间、员工休息室、会议室、车间主任室、质检监控中心、消防处理中心等。厂房内有防蚊蝇鼠、防烟尘、消毒、通风设施等；地坪采用1.52%的地面坡度并设有地漏排水；地面采用300号混凝土，且在地坪上印天星花格作防滑处理；墙面下部做2.5m高墙裙，材料用白瓷砖，其余墙面采用过氧乙烯油漆。工人上岗走南门，机器设备的出入口为西门，均为软质弹簧门，原料及废料出入口为西门，成品装卸在东门，均为风幕门，其它为单扇门，内外开双层门。5.水电气衡算5.1 水衡算洗果机水耗量： 苹果：水=1：2 故用水量 W1=904=360 T/hUHT及脱气均质系统水耗量： W2=366=216 T/h 注:设备运作用水+自身清洗用水灌装机用水： W3=246=144T/h 注:设备生产用水+自身清洗用水冲洗地坪用水：每40m2生产车间需要用水0.3t，每班清洗2次。 W4=（S/40）0.32/86 =（494/40）0.6/86 =6t/h其它用水： W5=126=12 T/h配料用水： 配料用水 W6=100（1-25%）=75T/h苹果汁车间每小时用水的最大消耗 W=W1+W2 +W3+. +W6 =360+216+144+6+12+75 =813T/h每小时用水量：第一个月为：813T；其他几个月：237T每年用水量：（W3+W4+W5+W6）24280+（W1+W2）2428=1979712 T5.2电衡算为了减少电能损耗和改善供电的质量，厂内的变压所应接近负荷高度集中的部门。各设备的功率如下：洗果机：A1=5.64=22.4kw压榨机：A2=108=80kw过滤机：A3=88=64kw高压泵：A4= 5.36=31.8 kw活性炭过滤器：A5=2.4 kw电热化糖锅：A6=6.2 kw双联过滤器：A7=2.2 kw卫生级调配缸：A8=2.8 kw缓冲罐：A10=2.12=4.2 kw真空脱气机：A11=8 kw吹干机：A12=1 kw倒瓶杀菌机：A13=4 kw立式贮液罐：A14=26=12 kwRHT灭菌机：A15=2.4 kw理瓶机：A16=6.5 kw灌装机组：A17=10 kw喷淋冷却机：A18=3.2 kw瓶盖喷码机：A19=1.5 kwPE膜包装机：A20=2.4 kw臭氧发生器：A21=1.7 kwCIP就地处理系统：A22=5 kw套标收缩机：A23=4 kw设备总耗电量:A=（A4+A5+A6+A23）6 +A1+A2+A3 = （2.4+6.2+2.2+2.8+4.5+4.2+8+1十4+12+4）6+22.4+80+64 = 114.46+166.4=852.8kw每小时用电量：第一个月为：852.8kw.h； 其他几个月：686.4 kw.h每年用电：（852.82428）+（686.424252）=54190080 kw.h5.3 蒸汽衡算溶糖耗汽量:G1=50 kg/h脱气、杀菌耗汽量:G2=1100kg/h灌装机耗汽量:G3=39kg/hCIP耗汽量:G4=50kg/h水处理耗汽量:G5=1000kg/h设备总耗汽量:G=（G1+G2+G3+ +G5）6 =（50+1100+39+50+1000）6 =22396=13434kg/h每小时用水量：134341/1000=12.4T每年用水量： 59178T蒸汽流量为：2.239t/h,考虑到生产高峰用汽量一般为平均用汽量的1.5 倍，则蒸汽的供应能力应配置为：2.2391.5=3.36t/h，由于低压锅炉的热效率相对较低，一般为85%，所以配置压 力为0.6MPa,蒸发能力为2t/h的锅炉2台。6.管路设计根据生产能力的要求，分别对各类管路进行设计6.1总进水管采用镀锌管，查表取流速6.5m/Sd=18.8=18.8=76mm 故总进水管径选为DN806.2蒸汽管道采用碳钢管，查表取流速25m/s, d=18.8=18.8=124mm 根据果汁车间的最大耗汽量，故选用总蒸汽管径为DN1256.3物料管道根据产品方案、生产能力80T/h 果汁流速V=6.5m/S果汁密度1.039g/cm3 d=18.8=33.7mm，故选用DN35的不锈钢管。6.4纯净水管道为提高苹果汁调配速度，保证生产需要，纯净水管道略大于物料管道，故选用DN40的不锈钢管作纯水管。6.5管路安装布置原则:满足生产需要，易于操作安装，尽量缩短管线，尽量集中布置，并沿墙壁、柱子边等，架空铺设的管道应不影响车辆和行人通过。具体设计是公用管路自来水、蒸汽、高度为4000mm，物料管路、纯水管路、清洗管路设计高度为3800mm，各设备分支管路设计标高3600mm.、（电缆桥架设计高度 4200mm)7.车间说明人流和物流不存在交错的现象；车间应该有良好的采光系统；车间应该有良好的排水系统；车间应该有良好的防蚊虫系统；设备间距与建筑之间距离留有维修、更换及操作的余地；车间建筑采用钢筋混凝土结构，能耐高温环境，不易烂，不易被老鼠打洞等，屋顶采用钢架结构，钢架结构的好处在于可以在大跨度的情况下车间里面不需要设置承重柱，可以减少车间空间无谓的损耗。8.卫生、安全8.1废水、废液处理废水:由于苹果汁饮料工厂属非化工类工厂，污水大部分来源于车间地坪冲洗及车艺设备清洗，未含有毒物质，含有少量的酸碱，故可以由车间明沟直接排出，经原厂污水处理系统处理。废渣: 苹果汁饮料所用苹果汁为浓缩苹果汁类，有少量废渣。8.2个人卫生车间生产人员每年至少进行1次健康检查，新进厂的人员必须进行健康检查，取得健康证后方可参加工作;生产人员必须经过车间入口处的消毒池，经洗手、消毒后方可进入车间，上岗前必须穿戴整洁、统一的工作服、帽，工作服应盖住外衣，头发不得露出帽外;生产人员应保持良好的个人卫生习惯:做到“四勤”，即勤洗澡、勤洗工作服单内衣、勤剪指甲、勤理发;进入车间生产人员不准戴耳环、戒指、手镯、项链，不准浓艳化妆、涂染指甲、不准吃零食、吸烟、随地吐痰或其他有碍食品卫生的活动;洒香水不准吃零食、吸烟、随地吐痰或其他有碍食品卫生的活动生产人员不准穿工作服、工作帽和工作鞋进厕所或离开生产加工车间;生产人员遇到下列情况必须洗手:开始工作前、上厕所后、处理被污染的原料之后，从事与生产无关的其它活动之后，操作期间也应经常洗手。28.3车间设备、环境卫生车间内光线充足，通风良好，地面平整、清洁、无积水、无污垢，墙面、门窗应经常清洗;车间入口处设有不用手动开关的洗手设备及消毒设施；车间内设有防蚊、防虫和防鼠设施，门窗严禁随便乱开，以防鼠、蚊蝇、及昆虫等侵入；操作人员在生产前和生产后应立即对所使用的设备及物料管道进CIP，对CIP清洗不到的设备、部件及设备外部也要及时清洗、消毒，保证设备及工艺管道的卫生。88.4生产安全及劳动保护车间生产有关的蒸气、压缩空气、燃汽等阀门、仪表在安装前要进行检测、校对。蒸汽管路应有石棉保温层，一方面能起绝缘作用，另一方而可防止生产人员触及烫伤。各机械设备的转动部分均需有保护装置，防止机械损坏和人员伤害事故的发生，车间地坪应采用防滑地板砖，防止人员摔伤;为保证良好的操作条件，白天必须有良好的采光，晚上要有适宜的照明，便于生产与安全。9.结论设备选型是根据物料衡算的结果进行的。依据物料衡算的结果可选择符合工艺要求，能保证产品质量和体现生产水平的设备。通过设备的选型可以总体规划工艺，并且为动力配电、水、气用量提供依据。年产50万吨苹果汁每年用水198万吨，每年用电5419万kw.h，蒸汽的供应能力应配置为：2.2391.5=3.36t/h，由于低压锅炉的热效率相对较低，一般为85%，所以配置压 力为0.6MPa,蒸发能力为2t/h的锅炉2台。食品厂生产车间选择设备的原则：满足工艺要求，保证产品的质量和产量；根据自身的条件选择适合实际的设备；所选设备能充分利用原料、能耗低、效率高、体积小、维修方便、劳动强度。并能一机多用； 多选设备应符合食品卫生要求，易清洗装拆，与食品接触的材料要不易腐蚀，不致对食品造成污染。 设备结构合理，材料的性能可适合各种工作条件；在温度、压力、真空、浓度、时间、速度、流量、液位、件数和程度等方面有合理的控制系统，并尽量采用自动控制系统。主车间位于厂房中部，各辅助设施分布于其四周，设有机电控制中心、饮水间、雨具存放间、叉车库、机修车间、叉车清洗间、水处理间、原料仓库、包装材料仓库、成品仓库、冷库、无菌灌装间、更衣间、员工休息室、会议室、车间主任室、质检监控中心、消防处理中心等。厂房内有防蚊蝇鼠、防烟尘、消毒、通风设施等；地坪采用1.52%的地面坡度并设有地漏排水；地面采用300号混凝土，且在地坪上印天星花格作防滑处理；墙面下部做2.5m高墙裙，材料用白瓷砖，其余墙面采用过氧乙烯油漆。工人上岗走南门，机器设备的出入口为西门，均为软质弹簧门，原料及废料出入口为西门，成品装卸在东门，均为风幕门，其它为单扇门，内外开双层门。通过本课题的研究，对一个苹果汁生产厂进行厂址选择、生产方案设计、工艺设计、辅助设施设计等等的设计方法，综合应用所学的基本理论、基本知识和基本技能，锻炼自己理论联系实际和对知识的应用能力。通过这一次的工厂设计，为今后的知识应用打好基础。参考文献1邓舜扬等. 新型饮料生产工艺与配方M，中国轻工业出版社，2000：2312352 陆兆新. 葡萄贮藏加工及质量管理技术M，中国轻工业出版社，2004：1471493中国食品工业标准汇编J，饮料卷.中国标准出版社，1997：2212234何国庆. 食品发酵与酿造工艺学M，中国农业出版社，2001：1801855罗云波. 果蔬采后生理与生物技术M，中国农业出版社，2004：1261276马美湖. 食品工艺学M，中国农业出版社，2004：2572607阚建全. 食品化学M，中国农业大学出版社，2006：1641668曹小红. 食品营养学M，中国轻工业出版社，2010：1751769中国农产品加工及储藏保鲜国际研讨会论文集J，南开大学出版社，2001：342345 10赵晨霞. 果蔬贮运与加工M，中国农业出版社，2001：395111俞国光，黄裕麟. 食品工厂设计基础M.轻工业出版社，1990：362367后记时间一晃，三年的大学生活就要过去了。在写完这篇论文的此时，心中颇有些许感慨，大学生活就要结束了。在将要奔赴大好前程的最后日子里，心情无比的激动。在此我非常诚挚的感谢我的论文指导老师张国栋老师，感谢您在我论文写作时给予的无私帮助。您总是在百忙之中挤出时间来审查、修改和指导我的论文。导师严谨细致的作风，一直都是我学习的榜样。同时在此感谢扬琴、胡尚义、郭爱明、龚火根等任课老师，在大学学习和生活当中给予的无私、诚挚的帮助。在大学的这三年时光里，再次感谢所有老师孜孜不倦的教诲，和同学们的陪伴，使我学会了很多，也懂得了很多，在未来的日子里，我将会更加努力的学习和工作，为自己的梦想不断地去奋斗。毕业论文(设计)成绩评定表学生姓名张攀攀专业农畜特产品加工班级10大专加工学号A1023109指导教师张国栋毕业论文(设计)题目年产50万吨苹果汁的生产车间工艺设计评价项目评价指标满分得分1、选题质量选题符合专业方向和培养目标；题目难易程度；题目工作量（包括文献阅读的广泛性）大小152、方案方法研究方案、设计合理、具有可操作性；数据的完整可靠性，推导正确，计算准确，工艺可行303、写作水平结构严谨，层次清楚，论点明确，论据充分，结论合理304、写作规范书写格式规范，用语符合技术规范，图表清楚规范205、成果价值对前人工作有改进、突破，或有独特见解，或有理论意义、实际应用价值5评定等级优秀良好中等及格不及格评定成绩指导教师评定意见 指导教师签字： 年 月 日 14