年產(chǎn)1200噸酸奶冰淇淋工廠設(shè)計論文 定稿 食 品 工 藝 課 程 設(shè) 計年產(chǎn)1200噸酸奶冰淇淋工廠設(shè)計說明書 指導老師: 班級: 學生姓名: 日期: 目錄1. 緒論61.1 酸奶冰淇淋的概述61.1.1 起源61.1.2 食用價值61.1.3 國內(nèi)外市場71.2 設(shè)計依據(jù)和意義81.2.1 設(shè)計依據(jù)81.2.2 設(shè)計意義81.3 設(shè)計內(nèi)容82. 工廠總平面布置82.1 廠址的選擇182.1.1 廠址選擇的原則92.1.2 自然條件及能源92.1.3 政治經(jīng)濟和交通92.2 總平面設(shè)計92.2.1 總平面設(shè)計原則292.2.2 總平面設(shè)計112.3 車間布置112.3.1 車間布置原則3112.3.2 車間布置20123. 生產(chǎn)工藝的研究與設(shè)計123.1 產(chǎn)品及產(chǎn)量的確定123.2 材料123.3 工藝流程的確定見附錄圖123.3.1 酸奶制備要點133.3.2 原輔料混合133.3.3 殺菌133.3.4 均質(zhì)133.3.5 冷卻143.3.6 老化143.3.7 凝凍143.3.8 灌裝143.3.9 硬化143.3.10 冷藏143.4 配方設(shè)計153.4.1 酸奶冰激凌配方設(shè)計153.4.2 穩(wěn)定劑的選擇153.4.3 酸奶加入量的選擇153.4.4 酸奶添加的時機153.4.5 冰淇淋均質(zhì)溫度的選擇153.5原料及產(chǎn)品的質(zhì)量標準163.5.1 理化指標163.5.2 感官指標164. 物料衡算164.1 配方成分表4164.2 原料成分表164.3 配料數(shù)量表175. 能量衡算175.1 熱量衡算185.1.1 配料階段185.1.2 殺菌階段185.1.3 總熱量衡算185.2 冷量衡算185.2.1 冷卻階段185.2.2 凝凍階段185.2.3 硬化階段195.2.4 總冷量衡算196. 主要設(shè)備選型196.1 生產(chǎn)設(shè)備流程簡介196.2 設(shè)備選型原則196.3 設(shè)備選型說明206.3.1 配料設(shè)備206.3.2 殺菌設(shè)備206.3.3 均質(zhì)設(shè)備206.3.4 老化設(shè)備206.3.5 凝凍設(shè)備216.3.6 硬化設(shè)備216.4 設(shè)備選型表217. 公共系統(tǒng)及輔助部門227.1 公共系統(tǒng)227.1.1 鍋爐房227.1.2 配電室227.2 輔助部門237.2.1 原料庫237.2.2 檢驗中心237.2.3 冷庫237.2.4 給排水系統(tǒng)237.2.5 消防用水系統(tǒng)247.3 供電系統(tǒng)248. 人員配置258.1 生產(chǎn)車間人員配置258.2 輔助生產(chǎn)及管理人員配置259. 環(huán)境影響259.1 噪聲控制259.1.1 工業(yè)企業(yè)環(huán)境噪聲標準及規(guī)定259.1.2 噪聲的控制269.1.3 生產(chǎn)人員防護269.2 大氣質(zhì)量控制269.2.1 大氣質(zhì)量標準及有關(guān)規(guī)定269.2.2 大氣污染的控制279.3 污水控制289.3.1 污水綜合排放標準及有關(guān)規(guī)定289.3.2 污水的控制289.4 本廠環(huán)境保護措施2810. 結(jié)論29參考文獻291. 緒論1.1 酸奶冰淇淋的概述 冰淇淋(ice cream),又稱雪糕,冰激凌,奶糕,豆糕和炒冰塊等等,種類繁多,花樣百出,是以飲用水、牛奶、奶粉、奶油(或植物油脂)、食糖等為主要原料,加入適量食品添加劑,經(jīng)混合、滅菌、均質(zhì)、老化、凝凍、硬化等工藝而制成的體積膨脹的冷凍食品,口感細膩、柔滑、清涼,是夏天冷飲品的重要組成部分,對人體有一定的保健作用,是夏天清涼去暑的好食品。 酸奶冰淇淋,是Frozen Yogurt 的中文叫法,又叫優(yōu)格冰淇淋。富含有活性菌類,低脂、低糖或無脂無糖,有美容減肥改善消化功能、提高免疫力的作用。適合于各個年齡階層的消費人群。很多國家的年輕人把優(yōu)格冰淇淋代替正餐。在美國、韓國和加拿大更是特別的流行。1.1.1 起源 酸奶冰淇淋(Frozen yogurt)早在上世紀70年代由/.d引進新英格蘭,名為”Frogurt“。1978年,總部位于波士頓的冰淇淋,糖果和三明治連鎖店Brighams研發(fā)制作了第一個酸奶冰淇淋成品,并為其命”Humphreez Yogurt“。大約同一時間達能也推出首款酸奶冰淇淋成品,名為"Danny"。酸奶冰淇淋作為相對一般冰淇淋更健康的替代品,一開始并未受到顧客們的青睞。于是制造商開始調(diào)整配方,產(chǎn)品味道更加甜美。1.1.2 食用價值 酸奶冰淇淋,所采用的制作原料是具有多種保健功能的五谷食品以及新鮮時令果蔬和純正酸奶加特制冰淇淋底粉,既能保持冰淇淋的有效營養(yǎng)和保健成分不流失,同時又能保持酸奶芬芳和清新、自然的味覺享受,使做出的冰淇淋口味更純正,口感更醇厚。 眾所周知,酸奶性平,味酸甘;具有生津止渴,補虛開胃,潤腸通便,降血脂,抗癌的作用。適宜身體虛弱、氣血不足、營養(yǎng)不良、腸燥便秘之人食用;適宜高膽固醇血癥,動脈硬化,冠心病,脂肪肝患者食用;適宜癌癥患者,尤其是消化道癌癥病人食用;適宜皮膚干燥之人食用,也可作為美容食品食用;婦女長期適量飲用酸牛奶,可使皮膚滋潤、細膩、有光澤。因此,酸奶在國外被譽為長壽食品。 酸奶冰淇淋制作過程中,采用通過美國FDA認證的專用冰淇淋粉?？筛鶕?jù)消費者口味和需要的不同,選擇加入純奶油或健康植物油。酸奶冰淇淋口感純正、細膩爽滑;加入植物油制作而成的冰淇淋天然健康、低脂低糖,不會增加高熱量攝入,廣受酷炫時尚、個性飛揚的愛美人士所青睞。1.1.3 國內(nèi)外市場 酸奶冰淇淋的國外市場很大,很多年輕人直接把它當做正餐,在韓國,美國特別流行。 在美國,酸奶冰淇淋的產(chǎn)量已占據(jù)整個冷飲市場的25%。 顯而易見,現(xiàn)代人對于冰淇淋的喜愛不是一點點,而是近乎瘋狂迷戀。作為廣受消費者喜愛的冰淇淋產(chǎn)品中的新寵,酸奶冰淇淋以其甜美爽滑的口感、絢彩華麗的外觀、低糖低脂的口味、隨心所欲的品種、個性時尚的品味、營養(yǎng)健康的理念,徹底打動每一位顧客,不僅帶給人們唇齒之間最美妙的味覺享受,還能給都市白領(lǐng)、時尚青年帶來時尚的冰酷體驗,也能給情侶帶來童話般的愛情浪漫,更能給追求個性的人帶來全新的心情感受。 在中國,香港比較流行吃酸奶冰淇淋,而且已經(jīng)逐漸成為一種潮流。而我國市場還比較少,有巨大的發(fā)展?jié)摿涂臻g。1.2 設(shè)計依據(jù)和意義1.2.1 設(shè)計依據(jù)酸奶冰淇淋工廠設(shè)計是一項較為復雜的工作,涉及到政治、經(jīng)濟、工程和技術(shù)等諸多學科的方方面面。在進行冰淇淋工廠設(shè)計時,除了在確定工藝流程、設(shè)備選型、車間布置和管線安排時必須遵循有關(guān)法令和規(guī)范外,還要保障員工有良好的工作條件,保護環(huán)境和減輕勞動強度。要重視經(jīng)濟效果,努力做到技術(shù)上先進、經(jīng)濟上合理、使用上可靠。要結(jié)合國情和本地情況,立足現(xiàn)在,著眼長遠,盡量采用國內(nèi)外先進的科學成就,提高技術(shù)水平,以能生產(chǎn)出高質(zhì)量的酸奶冰淇淋。1.2.2 設(shè)計意義隨著酸奶冰淇淋市場的發(fā)展和品種的增加,消費群體隨之擴大,這就需要建設(shè)一批具有新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的冰淇淋工廠。本文通過利用計算機制圖、統(tǒng)計等技術(shù)手段,對酸奶冰淇淋工廠進行設(shè)計,可為廠家進行原工廠擴大生產(chǎn)和新工廠建設(shè)提供依據(jù)。1.3 設(shè)計內(nèi)容 對年產(chǎn)1200噸酸奶冰淇淋工廠的設(shè)計。包括:酸奶冰淇淋生產(chǎn)工藝流程的設(shè)計;廠址選擇;物料衡算;主要設(shè)備選擇;車間設(shè)計;輔助部門設(shè)計及經(jīng)濟效益分析。2. 工廠總平面布置2.1 廠址的選擇1 根據(jù)我國的具體情況,食品工廠一般建于距原產(chǎn)地附近大中城市的郊區(qū)。由于酸奶冰淇淋屬于消費性強的休閑食品,為了有利于銷售,所以選擇建于市區(qū)比較合適。這樣不但可以獲得足夠的原料,而且利于產(chǎn)品的銷售,同時還可以減少運輸費用。2.1.1 廠址選擇的原則(1)廠址的位置要符合城市規(guī)劃(供氣、供電、給排水、交通運輸?shù)?和工廠對環(huán)境的要求。(2)廠址地區(qū)要接近原料基地和產(chǎn)品銷售市場,還要接近水源和能源。(3)具有良好的交通運輸條件。(4)場地有效利用系數(shù)高,并有遠景規(guī)劃的最終總體布局.(5)有一定的施工條件和投產(chǎn)后的協(xié)作條件。(6)廠址選擇要有利于三廢處理,保證環(huán)境衛(wèi)生。2.1.2 自然條件及能源 根據(jù)食品工廠廠址選擇的要求,將冰淇淋廠建于茂名市郊區(qū)內(nèi)。廠址地勢平坦,周圍無污染源,符合標準。場地面積有利于合理布置,符合工廠發(fā)展需要,并有一定擴建余地。該地自來水使用方便,且水質(zhì)良好,可不用地下水,減少處理費用。接近排水系統(tǒng),有利廢水排放。供電系統(tǒng)也配備良好,可以滿足生產(chǎn)需要。附近有居民區(qū)和學校,方便銷售。2.1.3 政治經(jīng)濟和交通 該地區(qū)在城市規(guī)劃區(qū)內(nèi),經(jīng)規(guī)劃部門批準,符合規(guī)劃布局。并且接近銷售渠道,有良好的經(jīng)濟開發(fā)前景。附近有發(fā)達的交通運輸條件,接近高速公路與鐵路,使原料入廠和酸奶冰淇淋出廠順利進行。2.2 總平面設(shè)計2.2.1 總平面設(shè)計原則2(1)滿足生產(chǎn)要求,工藝流程合理。 工廠總體布局應(yīng)滿足生產(chǎn)要求,符合工藝過程,減少物流量,同時重視各部門之間的-關(guān)系密切程度。具體布置模式有兩種:按功能劃分廠區(qū),即將工廠的各部門按生產(chǎn)性質(zhì)、衛(wèi)生,防火與運輸要求的相似性,將工廠劃分為若干功能區(qū)段。如中、大型機械工廠的廠區(qū),可劃分為加工裝配區(qū),備料(熱加工)區(qū),動力區(qū)、倉庫設(shè)施區(qū)及廠前區(qū)等。這種布置模式的優(yōu)點是各區(qū)域功能明確,相互干擾少,環(huán)境條件好,但是,這種布置模式難以完全滿足工藝流程和物流合理化的要求。采用系統(tǒng)布置設(shè)計模式,即按各部門之間物流與非物流相互關(guān)系的密切程度進行系統(tǒng)布置,因此可以避免物料搬運的往返交叉,節(jié)省搬運時間與費用。(2)適應(yīng)工廠內(nèi)外運輸要求,線路短捷順直。工廠總平面布置要與工廠內(nèi)部運輸方式相適應(yīng)。根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品產(chǎn)量特點,可以采用鐵路運輸、道路運輸、帶式運輸或管道運輸?shù)取８鶕?jù)選定的運輸方式,運輸設(shè)備及技術(shù)要求等,合理地確定運輸線路及與之有關(guān)的部門的位置。廠內(nèi)道路承擔著物料運輸,人流輸送,消防通行的任務(wù),還具有劃分廠區(qū)的功能;道路系統(tǒng)的布局對廠區(qū)綠化、美化,排水設(shè)施布置,工程管線鋪設(shè),也有重大影響。工廠內(nèi)部運輸方式,道路布局等應(yīng)與廠外運輸方式相適應(yīng),這也是工廠總平面布置應(yīng)給予重視的問題。(3)合理用地。節(jié)約用地是我國的一項基本國策。工業(yè)企業(yè)建設(shè)中,在確保生產(chǎn)和安全的前提下,應(yīng)盡量合理地節(jié)約建設(shè)用地。在工廠總平面布置時可以采取如下措施:根據(jù)運輸、防火、安全,衛(wèi)生、綠化等要求,臺理確定通道寬度以及各部門建筑物之間的距離,力求總體布局緊湊合理。在滿足生產(chǎn)工藝要求的前提下,將聯(lián)系密切的生產(chǎn)廠房進行合并,建成聯(lián)合廠房。此外,可以采用多層建筑或適宜的建筑物外形。適當預留發(fā)展用地。(4)充分注意防火、防爆、防震與防噪聲。安全生產(chǎn)是工廠布局首先要考慮的問題,在某些危險部門之間應(yīng)留出適當?shù)姆阑?、防爆間距。振動會影響精密作業(yè)車間的生產(chǎn),因此精密車間必須遠離振源或采用必要的隔振措施。如機械廠的精加工車間及計量部門應(yīng)遠離鍛造車間或沖壓車間。噪聲不僅影響工作,而且還會摧殘人的身體健康。因此,在工廠總平面布置時要考慮防噪聲問題,一是可以采取隔音措施,降低噪聲源發(fā)出的噪聲級;二是可以采取使人員多的部門遠離噪聲源的方法。(5)利用風象、朝向的自然條件,減小環(huán)境污染。生產(chǎn)中產(chǎn)生的有害煙霧和粉塵會嚴重影響工作人員的身體健康,并會造成環(huán)境污染。進行工廠總平面布置前,必須了解當?shù)?全年各季節(jié)風向的分布和變化轉(zhuǎn)換規(guī)律,繪制成風象圖,拽出全年占優(yōu)勢的盛行風向及最小風頻風向。如我國北方大部分地區(qū)春,夏季盛行東南風,秋,冬季盛行西北風。散發(fā)有害煙霧或粉塵的車間,應(yīng)分布在兩盛行風向間的最小頻風向的上風側(cè)。另外,建筑物的朝向也是工廠總平面布置時應(yīng)注意的問題,特別是對日照、采光和自然通風要求較高的建筑物,更應(yīng)注意這個問題。(6)充分利用地形、地貌、地質(zhì)條件。(7)考慮建筑群體的空間組織和造型,注意美學效果。(8)考慮建筑施工的便利條件。2.2.2 總平面設(shè)計(1)廠區(qū)主要建筑物:辦公樓、原料庫、生產(chǎn)車間、冷庫、配電室、鍋爐房等。(2)全建筑物朝向有利于通風采光。(3)配電室靠近生產(chǎn)車間,減少能源消耗,鍋爐房位于下風向。(4)在廠房四周種植草坪,保證綠化。(5)通盤考慮全廠布置,力求經(jīng)濟合理,充分考慮擴大生產(chǎn)。(6)方便生產(chǎn),符合生產(chǎn)程序。(7)征用土地30000m22.3 車間布置2.3.1 車間布置原則3 生產(chǎn)車間工藝布置很重要,不僅對生產(chǎn)產(chǎn)品有很大關(guān)系,而且影響到工廠整體。在進行車間布置時,應(yīng)遵循以下原則:(1)生產(chǎn)車間是工廠的中心,其他部門均圍繞其展開,它們應(yīng)是一個協(xié)調(diào)統(tǒng)一的整體。因此,必須考慮與其他部門的相互關(guān)系,以及工廠的發(fā)展前景,滿足總體設(shè)計要求。(2)在工藝流程確定后,其設(shè)備的布置要盡量按工藝流水線安排,使占地面積最少,操作最方便。(3)保證車間衛(wèi)生,同時注意車間的采光、通風、降溫等設(shè)施。2.3.2 車間布置4(1)生產(chǎn)工序的安排要做到冷、熱分開,生、熟分開,干、濕分開,成品、半成品分開。(2)按生產(chǎn)流水線安排設(shè)備,防止交叉,浪費資源。3. 生產(chǎn)工藝的研究與設(shè)計3.1 產(chǎn)品及產(chǎn)量的確定 本設(shè)計確定: 生產(chǎn)酸奶冰淇淋,一天工作8小時一班生產(chǎn),每班生產(chǎn)2t,每天2班生產(chǎn),日產(chǎn)量4t,月產(chǎn)量120t,年產(chǎn)量1200t,全年10個月計算。3.2 材料 稀奶油,脫脂乳粉,蔗糖,穩(wěn)定乳化劑等。3.3 工藝流程的確定見附錄圖3.3.1 酸奶制備要點 按照攪拌型酸奶的生產(chǎn)工藝,殺菌條件100攝氏度。冷卻到40?50攝氏度,接入菌種,發(fā)酵到PH3.5?4.0時,停止發(fā)酵,此時溶液的酸度一般酸奶的酸度大,可用來增加冰淇淋的風味。3.3.2 原輔料混合 根據(jù)配方選擇原輔料,使其在配料罐混合,這是冰淇淋生產(chǎn)中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。 配方成分:脂肪 10% 非脂乳固體 10% 糖類 15% 穩(wěn)定乳化劑 0.4%。3.3.3 殺菌 混合料的殺菌可采用不同的方法,如低溫間歇殺菌、高溫短時殺菌和超高溫瞬時殺菌三種方法。 低溫間歇殺菌法,通常的殺菌方法為68保持30分鐘或75保持15min。如果混合料中使用增稠劑海藻酸鈉時,以70加熱20min以上為好;如果使用淀粉,殺菌溫度必須提高或延長保溫時間。高溫短式殺菌法采用8083保持30秒。超高溫殺菌溫度為100130保持23s。3.3.4 均質(zhì) 均質(zhì)的目的在于將混合料中的脂肪球微細化至1m左右,以防乳脂層德行成,使各成分完全混合,改善冰淇淋組織,縮短成熟時間,節(jié)省乳化劑和曾稠劑,有效的預防在凝凍過程中形成奶油顆粒等。 均質(zhì)壓力隨混合料的成分、溫度、均質(zhì)機的種類等而不同,一般第一段為1317MPa,第二段為34MPa,這樣可使混合料保持較好的熱穩(wěn)定性。3.3.5 冷卻 混合料經(jīng)均質(zhì)處理后,溫度在60以上,應(yīng)將其迅速冷卻,以適應(yīng)老化的需要。利用板式換熱器,冷卻速度快,生產(chǎn)能力高,冷卻效果好。3.3.6 老化 將混合料在2?4的低溫下冷藏一定時間,使其在物理上成熟的過程。目的是提高膨脹率;促使脂肪進一步被乳化,改善冰淇淋組織結(jié)構(gòu)。3.3.7 凝凍 將流體狀的混合料在強制的攪刮下進行冰凍,使空氣以極小的氣泡狀態(tài)均勻分布于全部混合料中,在體積逐漸膨脹的同時,由于冷凍而成為半固體狀的過程。是冰淇淋生產(chǎn)中最重要的工序之一,是冰淇淋的重量、可口性、產(chǎn)量的決定因素。凝凍凝固溫度要控制在-6以上,防止堵塞凝凍機。3.3.8 灌裝 根據(jù)品種的需要,加入軟質(zhì)冰淇淋進行灌裝。3.3.9 硬化 采用速凍隧道等硬化設(shè)備對灌裝好的酸奶冰淇淋進行硬化處理,目的是保持預定的形態(tài),提高產(chǎn)品質(zhì)量,并且便于運輸和銷售。3.3.10 冷藏 冷藏庫的溫度要求保持-15-20,貯藏時間不要超過10d。貯藏時,堆放緊密,以充分利用冷庫空間,并可減少酸奶冰淇淋溫度的變化,保持產(chǎn)品質(zhì)量。3.4 配方設(shè)計3.4.1 酸奶冰激凌配方設(shè)計 在大量的實驗的基礎(chǔ)上,從冰淇淋的風味就、以及組織狀態(tài)考慮,進行相關(guān)實驗得到,酸奶冰淇淋最佳配方為:奶粉2%,奶油2%,蔗糖8%,糊精6%,蛋白粉2%,酸奶20%,水59.4%,復合穩(wěn)定劑0.6%。3.4.2 穩(wěn)定劑的選擇 由實驗得出酸奶冰淇淋復合穩(wěn)定劑配方為:黃原膠0.025%,刺玫瑰豆膠0.025%,耐酸CMC0.035%,瓜爾豆膠0.12%,蔗糖脂0.1%,單甘脂0.15%。3.4.3 酸奶加入量的選擇 酸奶加量一般為:10% 20% 30% 要考慮其老化后的菌數(shù),膨脹率等。3.4.4 酸奶添加的時機 一般選擇在均質(zhì)前加入。3.4.5 冰淇淋均質(zhì)溫度的選擇 冰淇淋的均質(zhì)溫度為65?70,而乳酸菌的生長溫度為40左右,溫度過高會破壞它的活性,所以一般均質(zhì)溫度對冰激凌不適合,但是均質(zhì)溫度越低,乳酸菌的活性越強,但是冰激凌組織粗糙;均質(zhì)溫度升高組織越細膩,乳酸菌數(shù)減少,風味就變差,所以從綜合考慮,一般選擇65?70。3.5原料及產(chǎn)品的質(zhì)量標準3.5.1 理化指標 高脂型:脂肪10% 總固形物35% 總糖15% 膨脹率95%3.5.2 感官指標 色澤均勻,符合該品種應(yīng)有的色澤;形態(tài)完整,大小一致,無變形,無軟塌,無收縮,涂層無破損;細膩滑潤,無凝粒及明顯粗糙的冰晶,無空洞;滋味和順,香氣純正,符合該品種應(yīng)有的滋味氣味,無異味;無肉眼可見的雜質(zhì)。4. 物料衡算4.1 配方成分表4配方成份表4-1成分含量/%脂肪10非脂乳固體10糖類15穩(wěn)定劑及乳化劑0.4 由表4-1可知酸奶冰淇淋中的成分主要是由脂肪、非脂乳固體、糖類組成的。其中還包括一些穩(wěn)定集合乳化劑,雖然其含量較少,但是他們是制作酸奶冰淇淋不可缺少的成分。4.2 原料成分表原料成份表4-2原料名稱成分成分含量/%稀奶油脂肪40脫脂乳粉非脂乳固體98蔗糖糖類100穩(wěn)定乳化劑穩(wěn)定乳化劑100按照上述說明為了配比出酸奶冰淇淋我們又可對冰淇淋的原料進行計算,計算出其中的成分含量,由表4-2可以看出。4.3 配料數(shù)量表 日生產(chǎn)2000kg(2t)酸奶冰淇淋所需原料如下:(不計加工中損失)日配料數(shù)量表4-3原料名稱配料數(shù)量/kg成分含量/%脂肪非脂乳固體糖類總固體稀奶油50020-20脫脂乳粉204-20-20蔗糖300-3030穩(wěn)定乳化劑8-0.8水988-合計200020203070.85. 能量衡算 以生產(chǎn)2000kg(2t)冰淇淋為衡算標準,進行能量衡算(不計加工損失):5.1 熱量衡算5.1.1 配料階段 原料混合時,為保證混合均勻,要將其加熱至45,則這一階段需要加入的熱量為: 2000CP(45-20)202500kJ5.1.2 殺菌階段 原料經(jīng)混合后,要加熱到70進行巴氏殺菌,則這一階段需要加入的熱量為: 2000CP(70-45)202500kJ5.1.3 總熱量衡算 在整個生產(chǎn)過程中,加入的總熱量為: Q202500+202500405000kJ 根據(jù)經(jīng)驗,在過程中熱量損失為15%,故總熱量為:Q405000(1+15%)465750kJ5.2 冷量衡算5.2.1 冷卻階段 均質(zhì)后的混合料,要迅速冷卻至4以下,以適應(yīng)老化的需要。這一過程所用的冷量為: 2000CP(70-4)534600kJ5.2.2 凝凍階段 混合料在冷卻老化后,置于凝凍機內(nèi),使溫度降至-5,得到冰淇淋的雛形。這一過程需加入的冷量為: 2000CP4-(-5)72900kJ5.2.3 硬化階段 經(jīng)凝凍后,冰淇淋處于半流體狀,須經(jīng)凝凍(-25)處理,便于運輸和儲藏。這一階段所需的冷量為: 2000CP-5-(-25)162000kJ5.2.4 總冷量衡算 在整個過程中,加入的總冷量為: Q534600+72900+162000769500kJ 根據(jù)經(jīng)驗,能量損失為15%,則實際冷量為: Q769500(1+15%)884925kJ6. 主要設(shè)備選型6.1 生產(chǎn)設(shè)備流程簡介原料配料罐巴氏殺菌器(板式換熱器)過濾機高壓均質(zhì)機板式換熱器老化缸連續(xù)式凝凍機灌裝機速凍隧道冷庫6.2 設(shè)備選型原則(1)滿足工藝要求,保證產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。(2)應(yīng)選用較先進,機械化程度高的設(shè)備。(3)充分利用原料,能耗少,效率高,體積小,能一機多用。(4)應(yīng)符合衛(wèi)生要求,多選用不銹鋼材料的設(shè)備。(5)根據(jù)每單位時間產(chǎn)量的物料平衡情況和設(shè)備生產(chǎn)能力來確定所需設(shè)備。6.3 設(shè)備選型說明6.3.1 配料設(shè)備 冰淇淋的配料混合設(shè)備一般采用帶機械攪拌器的單層立式不銹鋼桶,俗稱配料罐。配料罐主要由桶身、攪拌裝置、加熱裝置及排料旋塞等組成。桶體由2?3mm不銹鋼板卷焊制成,內(nèi)外表面拋光,桶底與水平成傾斜角度,便于洗滌和排放物料。為便于操作,桶口高度一般離地面不超過1.2m。6.3.2 殺菌設(shè)備 目前使用較普遍的連續(xù)式殺菌器是由若干片板式換熱片疊合而成的板式換熱器。它是一種新型、高效、節(jié)能的熱交換器。它的主體部分是由許多具有花紋的熱交換片依次重疊在框架上壓緊而成。主要工作部件有板式換熱器、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、溫度保持系統(tǒng)等。6.3.3 均質(zhì)設(shè)備 高壓均質(zhì)機是冰淇淋生產(chǎn)中使用最普遍的一類均質(zhì)機。它是使料液在高壓作用下,通過非常狹窄的間隙(一般不超過0.1mm)。因流速高達150?200m/s,液流將受三種作用:一是縫隙處的強大剪切作用;二是料液會和機體發(fā)生高速撞擊,受到巨大的撞擊作用;三是高速料液在通過縫隙時產(chǎn)生的空穴作用。在這三種力的共同作用下,大直徑粒子迅速碎裂為1m左右的微粒,從而使料液均質(zhì)化。高壓均質(zhì)機的均質(zhì)效果好,其均質(zhì)壓力可以很方便的隨料液參數(shù)的變化進行調(diào)節(jié),適用范圍廣。6.3.4 老化設(shè)備 經(jīng)過殺菌、均質(zhì)的混合料,必須迅速冷卻到老化溫度(2-4),并儲存一段時間,以便脂肪凝結(jié)物、蛋白質(zhì)和穩(wěn)定劑發(fā)生水和作用,提高混合料的黏度和凝凍時的膨脹率。這個過程俗稱老化或成熟,即物理上的成熟階段。老化設(shè)備目前都采用有載冷劑冷卻、帶攪拌器的間歇式老化缸,以適應(yīng)冰淇淋生產(chǎn)物料數(shù)量多、老化時間長的特點。6.3.5 凝凍設(shè)備 在冰淇淋生產(chǎn)中,凝凍是很重要的工序之一,它是將經(jīng)配料、殺菌、均質(zhì)、老化后的混合料在冷凍的同時,均勻地混入空氣使物料體積逐漸膨脹,逐步凝凍成半固體狀。凝凍機是冰淇淋整個工藝裝備中最復雜,也是最關(guān)鍵的設(shè)備。應(yīng)選擇連續(xù)式凝凍機,由于它的生產(chǎn)是連續(xù)進行的,在進料和出料時無需停機,因此生產(chǎn)能力較大,產(chǎn)品質(zhì)量較好。6.3.6 硬化設(shè)備 冰淇淋等冷飲食品一般要經(jīng)過硬化才能投放市場,而硬化設(shè)備的優(yōu)劣,對產(chǎn)品的最后品質(zhì)有著至關(guān)重要的影響。速凍隧道是一種新型、快速的硬化設(shè)備,它可以在很短的時間內(nèi)(0.5-1h)完成硬化過程,是一種高效的硬化設(shè)備。其利用環(huán)形傳送帶,將冰淇淋等冷飲制品置于該傳送系統(tǒng)的載物托盤上,隨托盤而向前傳送,在傳送中受冷風降溫而硬化。它主要包括:絕熱隧道、傳送系統(tǒng)、托盤冷風系統(tǒng)等。6.4 設(shè)備選型表設(shè)備選型表 6-1設(shè)備名稱型號規(guī)格臺數(shù)參考價格配料罐JM轉(zhuǎn)速1440 r/min68,600元/臺巴氏殺菌器 3t/h3150,000元/臺過濾機46,000元/臺板式換熱器390,000元/臺高壓均質(zhì)機HFIM-254m3/h,25MPa56,000元/臺連續(xù)式凝凍機YT500L/h29,800元/臺老化缸JLG-3003000L2153,000元/臺灌裝機 1.5t/h4102,000元/臺速凍隧道230,000元/臺其他輔助設(shè)備及管道 100,000元總計: 237.52萬元7. 公共系統(tǒng)及輔助部門7.1 公共系統(tǒng)7.1.1 鍋爐房 鍋爐排出的氣體中,含有大量的灰塵和煤屑,這些煤屑排入大氣后,由于速度減慢而散落下來,造成環(huán)境污染。所以從工廠衛(wèi)生的角度來看,鍋爐房應(yīng)建在對生產(chǎn)車間影響最小的位置,滿足以下要求5:(1)在該地區(qū)全年主導風向的下風向;(2)靠近用氣負荷中心;(3)有足夠的煤和灰渣堆場。 鍋爐房的具體建設(shè)方面,采取鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),門向外開;與相鄰建筑物的間距應(yīng)符合防火和衛(wèi)生標準;必須在通風、采光、防潮等方面也要滿足要求。7.1.2 配電室 食品工廠對電的要求較高,所以必須有獨立的供電系統(tǒng)。所以在工廠設(shè)計時必須建設(shè)配電室。土建部分的設(shè)計應(yīng)為企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展留有適當?shù)目臻g,并且要求設(shè)備和管線進出方便,符合防火安全要求,保證陰涼通風。一般食品工廠的車間水氣較大、濕度高,應(yīng)對供電管線采取必要的防潮設(shè)施,防止發(fā)生事故。7.2 輔助部門7.2.1 原料庫 原料庫是食品工廠生產(chǎn)的第一個環(huán)節(jié),這一環(huán)節(jié)的生產(chǎn)質(zhì)量如何,將直接影響后面的生產(chǎn)工序。原料庫需要有一個適宜的卸貨、驗收、計量和堆放場地,并配有相應(yīng)的計量裝置、容器等配套設(shè)施。7.2.2 檢驗中心 檢驗中心的職能是對產(chǎn)品和有關(guān)原材料進行衛(wèi)生監(jiān)督和質(zhì)量檢查,確保其符合國家食品衛(wèi)生法律、法規(guī)和有關(guān)部門頒發(fā)的質(zhì)量標準和質(zhì)量要求。 檢驗中心一般設(shè)有:感官檢驗室、理化檢驗室、精密儀器室、微生物檢驗室等。檢查的項目根據(jù)需要而定。7.2.3 冷庫 冷庫是擔負廠內(nèi)所有成品儲藏任務(wù)的重要部門,使商品流通的重要環(huán)節(jié)。冰淇淋生產(chǎn)后,要進行低溫儲藏,所以冷庫的建設(shè)必不可少。冷庫要求結(jié)構(gòu)堅固,并且有較大承載力,設(shè)置合理的保溫隔熱層和隔汽防潮層。,所用建筑材料和構(gòu)件有足夠的強度和抗凍能力。儲藏條件要保證食品的衛(wèi)生,防蠅、防鼠、防塵,而且還要保證低溫(-18以下)。7.2.4 給排水系統(tǒng) 給排水設(shè)計一般包括:取水及凈化工程、廠區(qū)及生活區(qū)的給排水管網(wǎng)、冷卻用水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等。設(shè)計原則6:所在地有自來水供應(yīng)的,應(yīng)優(yōu)先考慮采用自來水。消防、生產(chǎn)、生活給水網(wǎng)應(yīng)盡可能使用統(tǒng)一管路系統(tǒng)。生活、生產(chǎn)廢水應(yīng)達到國家標準后排放。設(shè)計給排水管網(wǎng)時,應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝和生活安排的需要。給水系統(tǒng): 本廠位于市區(qū)內(nèi),有足夠的自來水供應(yīng),故使用自來水給水系統(tǒng)。通常自來水符合生產(chǎn)與生活需要,只需進行一般處理即可。但鍋爐用水必須進行軟化處理,且一般用離子交換法進行軟化。排水系統(tǒng): 食品工廠的排水量較大,主要為生產(chǎn)廢水、生活污水和雨水。良好的排水設(shè)施和排水效果是食品工廠衛(wèi)生面貌、產(chǎn)品安全的有力保障,直接影響到企業(yè)的社會效益和經(jīng)濟效益。生產(chǎn)車間應(yīng)設(shè)有明溝,將污水排到室外,室外排水管必須采用埋地暗管。由于冰淇淋工廠的廢水基本符合環(huán)境保護要求,所以排水管網(wǎng)匯集了排出的生產(chǎn)廢水、生活污水和雨水后,可借助重力作用通過排水管直接排入廠外公共下水道。7.2.5 消防用水系統(tǒng) 食品工廠的生產(chǎn)性質(zhì)決定其發(fā)生火災(zāi)的危險性較低,建筑物的防火系數(shù)較高,但防患于未然,必須考慮消防用水系統(tǒng)。食品廠的消防給水一般與生產(chǎn)生活給水管合并,發(fā)生火警時可調(diào)用生產(chǎn)、生活用水加以解決。7.3 供電系統(tǒng) 食品工廠的供電系統(tǒng)一般包括:全廠的變配電工程,廠區(qū)的供電工程,使內(nèi)外的照明工程。供電電壓一般低壓采用380/220V三相四線制,高壓采用10KV。符合國家有關(guān)規(guī)定,安全可靠,運行方便,經(jīng)濟節(jié)約。本廠生產(chǎn)冷凍類食品,由于停電可導致產(chǎn)品變質(zhì),所以對供電要求較高,生產(chǎn)車間環(huán)境濕度大,所以電器設(shè)備和器材應(yīng)按濕熱帶的條件選擇,要能防水汽,防腐蝕,盡可能集中放置。廠區(qū)外線一般采用低壓架空線,或者是低壓電纜,保證供電安全。車間及其它建筑的照明電源要求與動力線分開,一般采用日光燈照明,車間及原料庫還應(yīng)設(shè)置防蟲燈。 8. 人員配置8.1 生產(chǎn)車間人員配置 由于本廠實行機械化生產(chǎn),所以根據(jù)國家有關(guān)法律法規(guī),保證工廠正常生產(chǎn),且工人勞動正常,確定人員配置如下: 根據(jù)工廠生產(chǎn)的需要,確定需要生產(chǎn)車間配置39人,分3班,每班13人,每班工作8小時。實行崗位制,保證正常生產(chǎn)。8.2 輔助生產(chǎn)及管理人員配置輔助生產(chǎn)及管理人員應(yīng)實行責任制,各司其職,各盡其用。根據(jù)本廠的規(guī)模及生產(chǎn)情況,合理配置人員。輔助生產(chǎn)及管理人員包括:管理人員4人、化驗人員8人、維修人員4人、運輸人員4人、警衛(wèi)及清雜工6人。9. 環(huán)境影響 為了貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,進一步完善環(huán)境管理體系,基本改變環(huán)境污染和生態(tài)惡化的狀況,改善環(huán)境質(zhì)量,應(yīng)建設(shè)一批經(jīng)濟快速發(fā)展,環(huán)境清潔優(yōu)美、生態(tài)良性循環(huán)的城市和地區(qū)的要求,我廠分別在噪聲控制、大氣污染控制、廢水控制方面做了相應(yīng)預測和規(guī)劃措施。9.1 噪聲控制9.1.1 工業(yè)企業(yè)環(huán)境噪聲標準及規(guī)定 在酸奶冰淇淋工廠生產(chǎn)的過程中,機械設(shè)備如均質(zhì)機、過濾機等運轉(zhuǎn)時,各部件之間的相互撞擊、摩擦會產(chǎn)生機械噪聲。在城市范圍內(nèi)向周圍生活環(huán)境排放工業(yè)噪聲的,應(yīng)當符合國家規(guī)定的工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準。 各類廠界噪聲標準表 9-1(等效聲級Leq)單位:dB(A)類別晝間夜間15545260503655547055 注:1 類標準適用于以居住、文教機關(guān)為主的區(qū)域; 2 類標準適用于居住、商業(yè)、工業(yè)混雜區(qū)及商業(yè)中心區(qū); 3 類標準適用于工業(yè)區(qū); 4 類標準適用于交通干線道路兩側(cè)區(qū)域。 本廠建于市區(qū)內(nèi),適用2類標準。9.1.2 噪聲的控制 就目前的科學技術(shù)水平和經(jīng)濟條件而言,還不可能完全控制噪聲污染,為此加強對噪聲的管理就顯得格外重要。首先,劃分功能區(qū)域。即將相同或相近功能的建筑集中在一起,本廠由于建筑面積有限,所以將所有生產(chǎn)工藝集中到一起,建設(shè)生產(chǎn)車間。第二,合理利用土地。第三,合理建筑布局。要考慮采取環(huán)境噪聲影響的建筑布局,不但考慮聲源的布局,還要充分利用地形及已有建筑物,使噪聲得以降低。第四,城市綠化。利用樹木的散射、吸聲作用及地面吸聲,可以降低噪聲污染。9.1.3 生產(chǎn)人員防護 長時間處于噪聲污染的環(huán)境,影響生產(chǎn)工人的身體健康,嚴重會導致耳鳴、耳聾等職業(yè)病。本廠為工人配備護耳器,可使耳內(nèi)噪聲降低10?40dB。9.2 大氣質(zhì)量控制9.2.1 大氣質(zhì)量標準及有關(guān)規(guī)定 根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量標準GB3095?1996,各項污染物排放限值如下:各污染物排放限制表 9-2污染物名稱取值時間濃 度 限 值濃度單位一級標準二級標準三級標準二氧化硫年平均0.020.060.10mg/m3標準狀態(tài)日平均0.050.150.251h平均0.150.500.70總懸浮顆粒物年平均0.080.200.30日平均0.120.300.50可吸入顆粒物年平均0.040.100.15日平均0.050.150.25氮氧化物年平均0.050.050.10日平均0.100.100.151h平均0.150.150.30二氧化氮年平均0.040.040.08日平均0.080.080.121h平均0.120.120.24一氧化氮日平均4.004.006.001h平均10.0010.0020.00臭氧1h平均0.120.160.20鉛季平均1.50g/m3標準狀態(tài)年平均1.00苯并芘日平均0.01氟化物日平均71h平均20 本廠為酸奶冰淇淋加工廠,所以主要的大氣污染物為:(1)煙塵:在燃料的燃燒過程中形成的顆粒物,飄浮在大氣中。(2)氟化物:冷庫使用的氟利昂,擴散于大氣中。9.2.2 大氣污染的控制 本廠為保證大氣質(zhì)量,特作如下要求:(1)制定綜合防治規(guī)劃,實現(xiàn)“一空雙達標”。(2)調(diào)節(jié)工業(yè)結(jié)構(gòu),推行清潔生產(chǎn)。(3)完善工廠綠化系統(tǒng)。9.3 污水控制9.3.1 污水綜合排放標準及有關(guān)規(guī)定 我國工業(yè)廢水排放標準規(guī)定:(1)飲用水的水源和風景游覽區(qū)的水質(zhì),嚴禁有任何污染;(2)漁業(yè)與農(nóng)業(yè)用水,要保證植物的生長條件,保證動植物體內(nèi)有害物質(zhì)的殘存毒性不得超過使用標準;(3)工業(yè)用水的水源,必須符合工業(yè)生產(chǎn)用水的要求。9.3.2 污水的控制 為了控制污水對環(huán)境的污染,要改革工藝及對廢水進行綜合利用,最大限度地減少廢水量。本廠為冰淇淋工廠,污水基本符合環(huán)保要求,經(jīng)過簡單凈化處理后,可直接排入城市下水道。9.4 本廠環(huán)境保護措施 廠房、車間的布局應(yīng)符合生產(chǎn)工藝流程的要求,要有足夠的空間和場所,能整齊、合理地安置設(shè)備和堆放物料。主要生產(chǎn)車間要有防塵、防菌、防蚊蠅昆蟲設(shè)施。三廢處理、廢渣與垃圾臨時堆放場等有嚴重污染的區(qū)域應(yīng)置于廠區(qū)的主導風向下側(cè),并與廠內(nèi)其他廠房有合適的安全距離,并有綠色植物作為防護帶。生產(chǎn)廠房內(nèi)盡量將采用不易積存污物,易清潔的衛(wèi)生器具、管材、管架及其附件。 10. 結(jié)論 本設(shè)計以奶粉及成品的指標為計算依據(jù),設(shè)備的選型緊緊圍繞生產(chǎn)的實際需要,以降能節(jié)耗、提高產(chǎn)品品質(zhì)為原則,使得整套工藝及設(shè)備配置科學合理。 本設(shè)計除對生產(chǎn)工藝、設(shè)備進行了科學合理的布置外,還緊緊圍繞工藝實際需要在勞動組織、輔助部門、公用系統(tǒng)、土建、衛(wèi)生等方面進行了合理的設(shè)計,使得整廠各環(huán)節(jié)緊湊、合理,可以發(fā)揮最高的工作效率。 通過工藝及全廠各環(huán)節(jié)的優(yōu)化,使得生產(chǎn)成本大大降低。本項目設(shè)計合理、可行。參考文獻1 無錫輕工大學等.食品工廠設(shè)計基礎(chǔ).北京:中國輕工業(yè)出版社.1999.8(ISSN:7501907757)2 張國農(nóng).食品工廠設(shè)計與環(huán)境保護.北京:中國輕工業(yè)出版社.2006.7(ISBN:7-5019-4870-4/TS.2827)3 曾慶孝.GMP與現(xiàn)代食品工廠設(shè)計.北京:化學工業(yè)出版.2006.2(ISBN:7-5025-7959-1)4 范允實.冰淇淋的質(zhì)構(gòu)J.食品工業(yè).2005.第一期5 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