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日处理16.5吨原乳乳品车间工艺设计说明书
( 福州大学生物科学与工程学院 谢艳)
摘要: 本设计是以日处理量为16.5吨的原乳生产镁D钙营养强化奶的车间工艺为设计任务。在设计过程中, 生产方法采用全自动超高温灭菌和利乐包装机包装, 并对生产工艺进行了设计, 在生产工艺设计的基础上, 进行了物料衡算、 热量计算, 并以此为根据进行设备的选型、 配置, 对车间劳动人员的计算后进行了车间的平面布置。在完成此设计说明书的基础上, 绘制了车间的工艺流程图草图、 车间工艺流程图, 车间平面布置草图、 车间平面布置图。

关键词: 镁D钙营养强化奶, 工厂设计, 工艺流程, 选型

一、 总论
本次的专业课程设计以日处理量20吨原乳生产镁D钙营养强化奶的乳品车间工艺设计为设计任务。
1.1设计依据:
1.1.1 镁D钙营养强化奶的营养价值及其市场前景
在人类众多的动植物食品中, 乳占有特殊的地位。因为它不但是人类出生后在生命的最初阶段赖以生存、 发育的惟一食物, 含有适合幼儿生长发育所必须的全部营养素, 而且也是其它人群平衡膳食中的重要组成部分, 具有营养、 能量、 免疫、 调节等诸多功能。而牛奶产品营养价值全面, 其中含有的人体所必须的八种氨基酸组成齐全, 比例适当, 且其它氨基酸含量也很丰富。同时牛奶当中富含乳蛋白和矿物质, 其中钙的含量很高, 且钙、 磷比适当, 是人类最理想的补钙来源。除此之外, 乳中的脂肪不但能提供能量, 还能够溶解脂溶性维生素, 使其在人体当中能够更好的发挥代谢功能。
美国专家发现: 钙是镁的伴侣, 身体缺镁, 钙的吸收也会受到影响, 缺钙的人同时也缺镁。轻微缺钙镁是不容易被察觉的。镁在人体骨骼和牙齿的形成, 能量供应和代谢的过程中发挥着重要的作用在多至300多个酶系中都有镁的存在。人体各器官中都含有镁, 镁能防止骨质疏松症和心血管疾病。研究发现, 很多心脏病、 高血压与缺镁有关。镁钙具有协同作用。镁能够促进钙的吸收, 如果集体却没, 不论钙摄取多少, 都只能形成硬度极低的牙釉质, 这种牙组织很容易受到酸的腐蚀。镁还能防止钙沉淀在组织和血管壁中, 防止产生肾结石, 胆结石。镁缺乏的原因很多, 摄取不足, 吸收不足、 吸收不良、 排泄过多、 透析失镁等都能够造成镁缺乏。环境污染与土壤贫瘠化可降低镁在膳食供应量中的比重。
据资料介绍, 镁与VA/VD钙和磷一起服用, 效果最佳。VD可促进钙、 镁的吸收。遗憾的是, 人们对钙有了一定的了解, 但对镁并不重视。镁作为为特殊的功能因子, 荷兰FRIESLAND公司开发了钙镁健高钙脱脂奶粉, 德国BOEHRINGER公司也推出了补镁用的柠檬酸镁, 中国市场上仅有安利( 中国) 日用品有限公司的钙镁复合营养素片。当前国内尚无此类不美的液态奶或者乳饮料产品生产销售。因此, 本产品能够补充市场的这一空白, 毋庸置疑, 将拥有广阔的市场前景。
1.1.2设计依据
本次设计是根据设计计划任务书上规定的生产规模( 即日处理量为20吨) 、 产品要求和原料情况, 结合建厂条件进行设计。采用的工艺设计为二阶段设计方法, 即初步设计→施工图设计, 其主要依据是:
1) 设计计划任务书;
2) 已批准的文件;
3) 可靠的设计数据和资料。

1.1.3 设计原则:
1.1.3.1 产品方案确定原则:
在安排产品方案时, 应尽量做到”四个满足”、 ”五个平衡”。”四个满足”即满足主要产品产量的要求, 满足原料综合利用的要求, 满足淡季和旺季平衡生产的要求, 满足经济效益的要求。”五个平衡”即产量与供应量应平衡, 生产季节与劳动力应平衡, 生产班次要平衡, 设备生产能力要平衡, 水、 电、 汽负荷要平衡。
1.1.3.2 工艺流程设计原则:
在确定生产的工艺流程时, 必须注意下列各点:
1） 根据产品规格要求和部颁标准、 行业标准或企业标准或客户的特殊规格标准拟订;
2） 根据原料性质拟订;
3） 结合具体条件, 应优先采用机械化、 连续化作业线; 对尚未实现机械化、 连续化的品种, 其工艺流程应尽可能按流水线排布, 使成品或半成品在生产过程中停留的时间最短, 以避免半成品的变色、 变味、 变质; 假如是需要进行杀菌的食品, 为保证其产品质量, 最好采用连续杀菌或高温短时杀菌的工艺;
4） 对特产或名产不得随意更改生产方法; 若需改动时, 要经过重复试验, 然后报请有关部门批准, 方可作为新技术应用到设计中;
5) 非定型产品, 要待技术成熟后, 方可应用到设计中, 对科研成果, 必须经过中试验放大后, 才能应用到设计中; 对新工艺的采用, 需经过有关部门的鉴定后, 才能应用到设计中。
1.1.3.3 料衡算原则:
即物料守恒原则, 指进入加工系统的物料量必然等于离开加工系统的物料量与总消耗量之和。其理论依据为: 质量守恒定律。数据依据为: 技术经济定额指标。
1.1.3.4设备选型的基本原则
1) 满足工艺要求, 保证产品的质量和产量;
2) 做到经济上合理, 技术上先进;
3) 所选设备能充分利用原料、 能耗少、 效率高、 体积小、 维修方便、 劳动强度低, 并能一机多用, 备品、 备件供应方便;
4) 就符合食品卫生要求, 易清洗、 装拆, 与食品接触的材料要不易腐蚀, 不会对食品造成污染;
5) 设备结构合理, 材料性能可适应各种工作条件;
6) 在温度、 压力等方面有合理的控制系统, 并尽可能采用自动控制方式。
1.1.3.5 设备配置的原则:
各工序单位时间物料投料量与设备的生产能力相平衡。
1.1.3.6 动力定员原则:
1） 以全厂正常生产期所需要的基本工人数为基准;
2） 以全厂生产高峰时期所需要的骨干工人数为基准;
1.1.3.4 间布置设计原则:
1） 要有总体设计的全局观点;
2） 各工序应按流程顺序以流水线的形式布置;
3） 设备布置要符合生产操作的要求, 并尽可能考虑到进行多品种生产的可能;
4） 符合工业厂房及食品厂房建筑规范和设计要求;
5） 考虑生产卫生和劳动保护;
6） 就注意车间的采光、 通风、 采暖、 降温等设施;
7） 室外设置的问题;
8） 进行明确的地域划分和区间隔离;
9） 严格执行HACCP、 ISO 14000、 GMP的规范;
10） 车间辅助用房或空间的设计。
1.1.4 设计特点
由于此次的工厂设计的主要目的是使我掌握食品工厂设计基础课程和其它修课程所学的基本理论、 基本方法、 把分散于各课程及各章节的理论和方法融会贯通起来, 进一步巩固和加深所学的理论知识和方法; 完成作为工程师的综合性基本训练, 为今后独立从事相关的设计工作打下良好的基础。因此此次设计中, 首先在经济因素考虑的深度还不是很够, 加上查阅的乳品工业手册是早期时出版的, 一些信息可有会有点儿落后。同时对于总体的平面设计还不是很熟悉, 且涉及的学科也较为广泛, 没有组成一个多种相关专业人员参与的团队。因此此次所设计出来工厂若要投入生产, 可能还需要综合其它方面的一些因素, 以及其它相关专业的人才( 如: 土建类等) 进行进一步的校核, 才有可能使设计出来的工厂投入生产。

1.2产品方案及生产制度:
1.2.1产品方案和生产规模
乳品厂的生产规模以每天处理原乳量来表示, 一般按计划任务书上的规定设计。本设计的生产规模是日处理20吨原乳, 产品为巴氏杀菌乳, 包装规格为袋装。
1.2.1 生产制度
由于巴氏杀菌奶为全年性生产产品, 故全年生产日为300天, 每月生产日25天。由于生产规模不是很大, 故只需一班就能够满足生产要求即, 班处理量为20吨, 每班按8小时计, 早上和下午分别各为4小时。其中收奶工段安排如下: 每天2次, 每次2小时。早上6:00－8:00, 下午4:00－6:00, 设备运转时间4h/d。每周都有一天的时间进行清洗、 修整和维护。若订单数目较多时, 可适当进行加班。

1.3成品的主要技术规格及质量标准:
1.3.1 镁D钙营养强化奶的感观指标应符合表1的要求, 。( 阮征. 乳制品安全生产与品质控制[M]. 北京: 化学工业出版社, .)

表1 镁D钙营养强化奶感官指标

项目
指标
滋味和气味
具有牛乳固有的纯香味以及相应添加物应有的滋味和气味, 带有轻度的酸味, 另外无任何不良滋味和气味, 无任何外来异味
组织状态
均匀的液体, 无沉淀, 无凝块, 无黏稠现象
色泽
呈均匀一致的乳白色, 或微黄色

1.3.2 理化指标
1) 净含量 单件定量包装商品的净含量负偏差不得超过表2的规定; 同批产品的平均净含量不得低于标签上所标明的净含量。
表2 镁D钙营养强化奶的净含量要求
净含量/mL
负偏差允许值
相对偏差/%
绝对偏差/%
100—200
4.5

200—300
--
9
300—500
3
--
500—1000
--
15
1000--10000
1.5

3） 蛋白质、 脂肪、 非脂乳固体、 酸度、 杂质度要求满足表3
项目
指标
脂肪％ ≥
3.00
蛋白质％ ≤
2.9
全乳固体％ ≥
11.20
钙( 以Ca计) ) /( mg/ml)
45
镁( 以Mg计) /( mg/ml)
25
杂质度( mg/kg) ≤
2
酸度/°T ≤
18.00
汞( 以Hg计) /( mg/kg) ≤
0.01
蔗糖/( g/100g) ≥
8
食品添加剂
按GB2762( 1988年增补品种) 执行
维生素
按GB14880—94执行
其它矿物质
按GB13880—94执行
表3 镁D钙营养强化奶的理化指标
项目
指标
硅酸盐( 以NaNO3计) /mg*kg-1 ≤
11.0
亚硅酸盐( 以NaNO3计) /mg*kg-1 ≤
0.2

4） 卫生指标就符合表4要求

表4 镁d钙营养强化奶卫生指标
黄曲霉毒素M1/ug*kg-1 ≤
0.5
菌落总数/cfu*mL-1 ≤
3000
大肠杆菌/MPN*(100mL)-1 ≤
90
到病菌( 指肠道致病菌和致病性球菌)
不得检出

2工艺设计
2.1生产方法及工艺流程选择:
当前国内外关于镁d钙营养强化奶的生产主要采用无菌包装( 250mL、 500 mL、 1000 mL) 可在室温下保存6个月。由于镁d钙营养强化奶的成品特性使得该品种的液态奶采用利乐包装
液态纯牛奶品种多样, 各种产品的生产方法与工艺流程, 以提高质量、 降低成本为目标, 应优先采用机械化、 连续化的生产作业线, 使制品和半成品在生产过程中停留的时间最短, 保证卫生及避免半成品的变色、 变味、 变质。如: 杀菌方法应采用高温瞬时法或超高温法。
.1.1收乳方式
从收奶站到乳品厂的原乳, 应采用乳槽车输送, 一般小型厂受条件限制一般采用奶桶输送。原乳到厂后经检验合格( 牛乳酸度不超过20°T) , 用泵或真空吸奶的方法经计量、 净乳、 预热, 脱气, 冷却至5℃, 贮存于贮奶缸中。
2.1.2镁d钙营养强化奶生产
采用搅拌器将营养素均匀加入后均质。为了提高加入的酸液的活性, 采用在加热后再加入, 因此要经过两次搅拌后均质, 再超高温短时杀菌, 140～142℃下杀菌4秒, 在无菌室内利乐包包装。
2.1.3产品工艺流程的确定
灭菌奶一般生产工艺流程如下:
原料乳→称量→收集→净乳→预热→脱气→冷却

→贮存→混合→加热→混合→均质→灭菌→包装

原料乳验收和预处理: 收乳方式已述及, 这里不再赘述。
混合: 就是将各种营养素按比例均匀加入牛奶中, 并经过充分搅拌来使营养素在牛乳中的分布均匀, 达到品质要求
均 质: 均质系经过均质机的强力机械作用将乳中的脂肪球破碎, 使其粒径变小的过程。均质能够有效地防止脂肪上浮并改进灭菌奶风味, 促进乳脂肪和乳蛋白质地消化吸收。均质化的最佳条件一般为温度60～65℃, 压力14～21MPa。
灭 菌: 采用超高温短时杀菌, 140～142℃下杀菌4秒。
包 装: 采用无菌包装机利乐包装机进行包装。

表2－1 福州地区原料奶的成分规格

项目
含量
水分/%
87.5～88
全乳固体/%
12.1～12.5
脂肪/%
3.2～3.5
非脂乳固体/%
8.5
比重
1.028～1.032
酸度/°T
＜18
细菌总数/万个/mL
≤50

由于福州地区原料奶的成分规格符合表1－2所列的液态奶的理化指标,
因此福州地区灭菌奶的生产工艺流程不必经过标准化工序。因此福州地区灭菌奶的生产工艺流程见图2－2。
P1 P2 P3 P4 P5 P6
原料乳(n)→称量→收集→净乳→预热→脱气→冷却(20°~25°, 合格品) ( 60°~65°) ( 5°左右)

P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13
→贮存→混合→加热→混合→均质→灭菌→包装
( 55°~60°) ( 140°超高温灭菌4S)

图2－2 福州地区镁d钙营养强化奶生产工艺流程

2.2 物料衡算说明:
2.2.1包装材料的主要技术规格及质量标准:
见表2－2。
表2－2 纸盒尺寸及材料

纸盒数据
包装纸( 卷纸)
mL
容量说明
外形尺寸
高×宽×长( mm)
包装纸宽度
( mm)
每卷纸产纸盒数
每卷纸质量( kg)
250
2.5L
106.3×41×63
214
4500
44
500
0.5L
87.7×63×95
322
3500
60
1000
1L
167×63×95
322
3500
65

2.2.2物料衡算
物料计算包括灭菌奶各道工序的物料投料量和包装材料的计算。经过物料计算, 能够确定原乳及包装材料的采购运输和仓储容量, 并对生产过程中所需的设备和劳动力定员提供计算依据。
物料衡算的依据是: 物料平衡机理, 即进入加工系统的物料重量必然等于离开加工系统的物料重量加上损耗掉的物料重量。
2.2.3包装材料消耗量
由于本设计采用的是利乐包装机, 产品规格为1L利乐包, 根据表2－2, 1L利乐包装纸盒的尺寸是: 167mm×63mm×95mm, 包装纸宽度为322mm, 每卷纸可产3500个纸盒, 每小时需纸盒为: 2.815*1000/( 1.03*1) =2733个/h, 即每天需要使用2733×8/3500＝6.25卷纸才能够满足生产的需要。包装材料消耗量详见表2－3。
表2－3 包装材料消耗情况

产品规格
包装材料时消耗量
包装材料日消耗量
包装材料年消耗量
产量
消耗量
产量
消耗量
产量
消耗量
1L
2733个/h
0.78卷/h
21864个/h
6.25卷/h
5.47×106个/h
1562卷/年

2.3 设备选型及配置论证:
物料计算是设备选型的根据, 而设备选型则要符合工艺的要求。设备选型是保证产品质量的关键和体现生产水平的标准, 又是工艺布置的基础, 而且为动力配电、 水、 汽用量计算提供依据。设备选型应根据产品单位时间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。各工序设备的选型计算及配置过程如下:
[1]收奶设备: 采用倒乳装置。
每台倒乳装置的生产能力为: 2*60*50=9000L/h
我们所需要的生产能力为: 4854L/h。
所需要的倒乳装置台数为: 4854/9000=0.539, 需要一台就能够满足要求了
[2]称量设备: 常见有磅乳槽、 磅奶槽等。
1)受奶槽ZRP-G: 容量600L, 参考价6600元/台。
2)磅奶槽ZRP-G: 容量1000L, 参考价9100元/台。
收奶工段每天2次, 每次2h, 则设备运转时间为4h。称量周期6min, 即1次操作6min。每日称量次数: 60/6×4＝40次
所需受奶槽容量＝＝20*1000/( 1.03*40) ＝485.4L
若选择容量600L受奶槽, 需台数＝809.1/600≈0.809, 取1台, 价格6600元;
若选择容量1000L磅奶槽, 1台即可满足要求, 价格9100元。
根据设备选型原则, 从设备的实用性和经济性均衡考虑, 应选择较便宜的。故应选ZRP-G型磅奶槽1台, 容量1000L, 外形尺寸2180*1085*900, 参考价8900元/台。
[3]净化设备: 常见有净乳机和奶油分离机。
由于德国师德盟工地的设备脂肪分离效率高, 操作简单, 噪音小, 价格低廉, 因此我们这次设计采用的是德国师德盟公司系列化奶油分离机。
所需要的生产能力为: P2 /p=4.99*1000/1.03=4840L/h
经过比较可知, 采用MLH458—PG型奶油分离机一台, 其处理能力为5000L/h
外形尺寸为: 925*770*1550
[4]冷却设备: 板式加热器, 板式冷却器选型。
所需要的板式换热器有BP2-J-15型3台和BP2-J-8型一台
[5]真空脱气机
我们所需要的生产能=P4/ρ=4970/1.03=4825L/h
经过材料我们能够知道有南京振先轻工机械有限公司的脱气机, 生产能力为1000~ 0L/h, 因此需要一台。选择的是不待冷却装置的
[6]贮存设备: 立式贮乳罐。考虑10％～20％余量, 在这考虑10％余量。
1) ZNG -80型: 容量8000L, 外形尺寸φ2300×2064。
所需贮乳罐容量＝＝20*1000*( 1+10%) /1.03＝21359.2L
选ZNG-80: 所需台数＝21359/8000≈2.67, 取3台。
外形尺寸为φ2400*2170, 单价39660元, 一共花费118800元
[7]立式调料缸的选择
本产品工艺流程中一共需要两次调料, 因此共有两个地方需要用到调料缸。
1） 在第一次调料时, 所需的生产能力=P7 /ρ=2685/1.03=2607.2L/h
2） 第二次调料时, 所需的生产能= P4/ρ=2830/1.03=2747.6L/h
如果选用生产能力为1000L/h的调料缸, 则两个工艺都需要3台调料缸
若选用生产能力为1500L/h的调料缸, 则需要一共4台调料缸
若选用生产能力为3000L/h的调料缸, 则每个工序都只需要一台, 一共两台。
综合从设备的生产能力, 占地面积, 投资等方面来考虑, 采用第三种方案, 即选用一共两台生产能力为3000L/h的调料缸, 尺寸为φ1620*1500
[8]均质机的选择
所需生产能力=P10/ρ=2825/1.03=2742.7L/h
综合实用性, 经济型, 采用SLS3000-30型均质机, 其生产能力为3000L/h。所需数量为一台。外形尺寸为1300*900*1500
[9]全自动超高温灭菌机。集预热、 杀菌为一体, 自动循环。
所需生产能力＝P11/ρ＝2.820*1000/1.03＝2737.8L/h
所需台数＝2737.8/4000≈0.68, 取1台。故应选LH4A2型全自动超高温灭菌机, 生产能力4000 L/h, 蒸汽使用压力＜0.78MPa, 蒸汽消耗量0.15kg/L物料, 电机功率3 kW, 外形尺寸2370×1815×1800。。
[10]暂存设备: 无菌贮罐。只起着缓冲作用, 用于贮存不能及时包装的牛奶。
故选RPG-20型无菌贮罐1台, 容量 L, 外形尺寸1500×1312×3350, 单价39000元。
[11]包装设备: 利乐包装机。本产品为1L利乐包, 故应选择AB型利乐包装机之0.5～1L砖型, 生产能力3650～3700个/h。
所需生产能力＝P12/(ρ*V)＝2.815*1000/(1.03*1)＝2733个/h
所需台数＝2733/3700≈0.74, 取1台。故应选AB型利乐包装机之0.5～1L砖型, 生产能力3650～3700个/h, 蒸汽压力0.12～0.20MPa, 压缩空气压力0.6～0.9MPa, 冷却水压力0.4～0.45MPa, 外形尺寸3542×2235×5417。
[12]清洗设备:
CIP就地清洗设备1台, 规格1500 L/h～2500 L/h, 外形尺寸3000×1400× 。
[13]泵的选型
1)从收奶到贮奶工段, 流量变化的范围为4.96吨/时到4.99吨/时, 所需的流量范围为: 因此选用的离心泵为5吨/时的BAW-150型的离心泵能够满足流量要求。气焰成为24m, 已经远远高出最高设备的高度。若采用流量为3吨/时的离心泵, 则需要的设备太多, 投资太大。
在这些工段之间一共需要4台BAW-150型的
2) 从贮奶缸到利乐包装之前的工序, 流量变化的范围为2.680吨/时~2.830吨/时, 因此采用的离心泵为流量为3吨/时的BAW-120型卫生泵。在这些工序中一共需要6台此种型号的卫生泵。

设备一览表
序号
设备名称
型号及规格
单位
数量
外形尺寸(mm)
长×宽×高
1
倒乳装置

台
1

2
受奶槽
ZRP-G-600L
台
1
1440×900×760
3
磅奶槽
ZPR-G-1000L
台
1
2180×1085×900
4
奶油分离机
MLH-458-PG
台
1
925×770×1550
5
板式换热器
BP2-J-15
台
3
1448×474×1545
6
板式加热器
BP2-J-8
台
1
1007×384×1545
7
真空脱气机
TQ
台
1
1135×780×2140
8
立式贮乳罐
ZNG-80
个
3
φ2400×2170
9
调料缸
PLG-3000
台
3
φ1620×1500
9
全自动超高温灭菌机
LH4A2-4000L/h
台
1
2370×1815×1800
10
均质机
SLS3000-30
台
1
1300×900×1500
11
无菌贮罐
RPG-20- L
个
1
1500×1312×3350
12
利乐包装机
AB型-3650~3700个/h
台
1
3542×2235×5417
13
离心式奶泵
BAW-130
台
6
380×260×350
14
离心式奶泵
BAW-150
台
4
532×326×406
15
CIP就地清洗设备
1500～2500 L/h
台
1
3000×1400×
2.4 劳动力计算及劳动定员
劳动力计算主要用于工厂定员编制、 生活设施( 如工厂更衣室、 食堂、 厕所、 办公室、 托儿所等) 的面积计算和生活用水、 用汽量的计算。
本设计劳动力计算方法是: 根据设备操作或岗位需要来定员( 即以岗定员) 。即: 一个车间需要工人数＝各岗位工人数
劳动力定员的原则是: ①以全厂正常生产期所需要的基本工人数为基准; ②以全厂生产高峰时期所需要的骨干工人数为基准。
车间定员明细表
职工工种名称
技术员
职员
固定工
合同工
备注
主任
1
1
1

技术员
1

1

倒奶工
4

4

备员1
贮奶
1

1

调料
1

1

加热
1

1

调料
1

1

均质
1

1

超高温灭菌
1

1

利乐包包装
1

1

CIP自动
2

2

外包
4

4

检验
1

1

运输
2

1

合计
23
1
23

车间总人数为24人, 根据食品工厂一般男:女＝3:7, 故男工7人, 女工17人。
2.5 车间平面布置
2.5.1 车间布置依据
乳品厂主要车间的建筑外形有长方形、 U型、 L型、 T型等, 以长方形和L型为常见, 车间的长度取决于作业线的形式和生产规模。车间横向按建筑构件的模数可采用6m、 9m、 12m、 15m、 18m 、 24m 等, 纵向则为6m、 9m、 12m等。车间内柱子越少越好。乳品车间层高, 根据设备条件, 一般以5～6 m为宜。在选择车间建筑外形时, 优先选择长方形, 其次再考虑其它建筑外形。因为长方形建筑外形能充分利用土地, 节约土地, 容易实现施工现代化。
2.5.2 本车间设计特点
本设计车间分为生产区和非生产区。生产区有贮奶间, 生产间, 包装间, 包装材料库和成品暂存库; 非常生产区有厕所, 更衣室, 洗手台, 鞋履消毒池, 消毒通道, 办公室, 休息室, 配电室, 化验室和备用房间。
2.5.3辅助用房的控制
乳品车间辅助用房包括: 化验室、 配电间、 工具间、 办公室、 更衣室等。
[1]化验室
根据经验数据食品工厂化验室面积一般为12～18m2, 考虑到生产规模, 在此选择15m2。用3*5的规格
[2]配电间
根据经验数据食品工厂配电间面积一般为8～12m2, 考虑到生产规模, 在此选择12m2。用3*4的规格
[3]工具间
根据经验数据食品工厂工具间面积一般为12～16m2, 考虑到生产规模, 在此选择15m2。用3*5的规格
[4]操作室
根据经验数据食品工厂工具间面积一般为12～18m2, 考虑到生产规模, 在此取12平方米, 用3*4的规格
[5]CIP自动清洗室
根据经验数据食品工厂工具间面积一般为12～18m2, 考虑到生产规模, 在此取15平方米, 用3*5的规格
[6] 根据经验数据食品工厂工具间面积一般为12～18m2, 考虑到生产规模, 在此取15平方米, 用3*5的规格
[7]办公室
由于本车间的公室只有一到两个人, 这里取12 m2。建筑系数取0.65, 则所需面积为: 12/0.65=18.45 m2 , 这里取20 m2建筑面积用4*5的规格
[8]会议室
按车间工人总人数( 平均每人1.2 m2使用面积) 估算。建筑系数K一般取0.65。
车间总人数为23人, 所需要的建筑面积为:
23*1.2/0.65=42.5平方米, 这里取42平方米的面积, 采用规格为6*7
[9]更衣室
按车间工人总人数( 平均每人1 m2使用面积) 估算。建筑系数K一般取0.65, 。
女更衣室建筑面积F1＝16*1/0.65＝24.8m2, 这里取25 m2, 用5*5的规格
男更衣室建筑面积F2=7*1/0.65=10.61, 这里取12 m2, 用3*4的规格
更衣室总面积F＝25＋12＝37m2

⑴生产工段: 按设备布置形式、 外形尺寸、 间距等确定。
如生产线、 自动控制室、 配料间等。
⑵生产辅助设施: 按工艺要求和经验数据计算确定。
如化验室、 工具间、 配电间等。
⑶生产管理设施: 按劳动定员资料及经验数据确定。
如更衣室、 办公室等
⑷车间卫生设施: 按劳动定员资料及食品厂设计标准确定
如消毒池、 消毒间、 暗道等。
⑸车间通道: 按进出设备大小、 工艺要求等确定宽度。

车间辅助用房及卫生设施具体情况如下:

项目
尺寸m
面积m2
办公室
4*5
20
会议室
6*7
42
工具间
3*5
15
化验室
3*5
15
配电间
3*4
12
更衣室( 男)
3*4
12
更衣室( 女)
5*5
25
操作室
3*4
12
暗道
4*1
4
配料间
3*6
18
CIP自动清洗间
3*5
,1
2.5.4设备设置
设备设置根据工艺要求, 合理布局, 直线式生产, 从原料乳收集到成品出货全自动生产, 没有交叉往返的现象, 上下工序衔接紧凑。根据工艺要求, 将贮奶、 外包装间与主生产间相互用墙隔开, 避免生产过程产生交叉污染。
2.5.5 设备安装
安装符合工艺卫生要求, 与屋顶( 天花板) 、 墙壁等有足够的距离, 设备距墙壁不小于80厘米, 便于维修, 便于人的通行; 需用脚架固定的设备, 与地面相距20厘米以上, 以便于地面的清洁; 高大的罐体在上部留足够的空间便于人工清洗, 传动部分有防水、 防尘罩, 以方便清洗、 消毒。
车间卫生设施布置情况: 辅助用房基本都布置在车间的两边, 方便统一管理, 人流门也开在右边, 严格遵循人员进入车间顺序规定: 更衣室→消毒间→暗道→消毒池→车间, 从而保证了车间的卫生安全。更衣室靠近消毒间。办公室位于车间的右上角, 易于和外界的交流。化验室负责对原乳的检验, 若合格则进入生产车间, 因此第一道工序设备应该靠近化验室, 即磅奶槽必须靠近化验室。由于本车间采用CIP自动清洗系统, 该系统必须与生产设备管道相接, 故将其也安排在化验室附近靠近生产线。配电间应该靠近用电负荷比较大的生产设备, 根据上述选型结果可知道, 整条生产线耗电量较大的的是均质机、 包装机, 因此根据生产线的流向配电间则安排在了车间的左上角, 方便线路的安装和维护, 同时包装机、 均质机紧靠配电间。另外还应该考虑辅助管道的接入问题, 象用汽负荷比较大的灭菌机, 包装机就应该安排在靠近锅炉房的方向, 以便在安装中节约管道的资金投入。综合福州当地的全年主导风向, 我们将象锅炉房这样污染比较严重的用房尽量安排在下风向的位置, 即车间的左上方, 以避免对车间产生不必要的污染, 故将灭菌机安排在车间的左边。工具间尽量安排在比较空旷的位置上, 因为有的设备维修比较占空间, 因此将工具间靠近化验室布置且靠近物流门。由于考虑到了车间采光的问题, 应尽量把那些高大的设备安排在车间的角落, 比如立式贮奶缸、 包装机等。

除此之外车间对通风、 降温、 排气、 排水和卫生设施等方面提出了具体要求: ①自然通风由于具有经常运行费少; 维修工作量少; 处理得当, 通风效果也较好等特点, 而得以优先考虑, 我们南方地区的乳品厂特别是这样。以自然通风为主的车间, 车间方位的确定还应考虑主要进风面和建筑物的形式。例如, 避免西晒等。采用自然通风应尽可能避免附近的烟尘经过进风口等孔隙进入车间。车间采用纱窗过滤空气的做法来减少有害粉尘的进入。②降温由于采用空调降温能耗巨大, 因此在采用自然通风的同时结合大功率的风扇, 来给车间降温。③排气: 局部安装排气扇; 热加工工序如灭菌机、 均质机等上安装排气罩。④排水设计: 地面设1.5～2％坡度; 四周设明沟; 低点处设地漏; 明沟至排水管前设格栏; 对外排水管口设防鼠装置。⑤卫生设施设计: ⅰ门前设消毒池, 用于脚消毒, 长3m, 宽2m , 消毒池侧面做成45°倾斜; ⅱ消毒池前设暗道,用于防虫, 长4 m, 宽1 m; ⅲ暗道前设消毒间, 用于手的消毒, 15～20个人设一个水笼头, 采用脚踏式。ⅳ消毒间前设更衣室。人员进入车间顺序为: 更衣室→消毒间→暗道→消毒池→车间, 这有利于保证车间的卫生安全。

三、 小结

本设计是根据设计计划任务书上规定的生产规模、 产品要求和原料情况, 结合建厂条件进行的。其特点是以大量数据为基础对设备选型及配置、 车间布置设计与布置的合理性进行论证。得出了现有资料条件下的最优方案设计。
此次课程设计过程中, 强化了手工绘图, 我也是在摸索中学习, 经过车间设备平面布置图及车间管道平面布置图的绘制, 我初步了解到了食品工厂设计的方法
同时, 由于本次课程设计的时间有限, 我们进行的课程设计中有许多的不足之处。我们并没有对工厂的用水用电用气进行计算和设计, 也没有对车间的管道平面布置进行设计, 这是这次课程设计中不完整的地方。相信以后实践过程中, 一定会将强这些方面的学习, 来完善自己关于食品工厂设计的相关知识。本次课程设计, 设备选型及配置并不完全符合设备三性; 车间布置设计在某些方面也有其不合理性, 如某些设备的放置并不能做到使管路最短; 还有生产车间设备之间摆放有些拥挤, 可适当加大车间宽度可使这一问题得到缓解, 但这也将加大经济投入。同时, 本设计的局限性在于未对产品生产方法及工艺流程进行优化。今后, 应对镁d钙营养强化奶的生产方法及工艺流程进行优化, 确定最佳生产方法, 以生产出为人们广泛接受的镁d钙营养强化奶。
近一个月的时间里遇到难题, 积极求证, 求助老师, 求助同学, 分析问题, 解决问题。。。。。。一系列的过程不但让我体会到了面对问题无从下手的尴尬, 也让我体味到问题迎刃而解的那份喜悦。
在理论学习中, 我并未觉得自己知识的缺乏, 经过这次课程设计, 使我充分认识到光知道理论是不行的, 要把那些理论应用到实践当中去。比如说车间布置与设计, 我知道其原则, 但具体的要布置时, 我却不知道具体的一台设备应该放在车间的哪个方位。
这次的课程设计给了我又一次认识自我的机会,让我学会了从更多角度分析解决问题, 设计的过程中也积攒了一些相关的项目经验,我想对我以后实际操作肯定会有很大帮助的。
最后感谢郑老师的悉心指导和同学的耐心帮助!

参考文献
[1] 赵晋府. 食品工艺学. 北京: 中国轻工业出版社, 1999
[2] 无锡轻工大学. 食品工厂设计基础. 北京: 轻工业出版社, 1990
[3] 国家教委高等教育司, 北京市教委. 高等学校毕业设计指导手册( 化工卷) .北京: 高等教育出版社, 1999
[4] 乳品工业手册编写组. 乳制品工业手册. 北京: 轻工业出版社, 1986
[5] 徐尧润、 王有伦. 轻化工与食品设备. 北京: 中国轻工业出版社, 1994
[6] 谭天恩、 麦本熙、 丁惠华. 化工原理.上册. 北京:化学工业出版社, 1990.6;
[7] 崔景泰等. 乳品加工技术. 北京: 农业出版社, 1990
[8] 胡继强. 食品工厂机械与设备. 北京: 中国轻工业出版社, 1999