年产6000吨柠檬果汁饮料食品工厂设计（含CAD图纸）

年产6000吨柠檬果汁饮料食品工厂设计（含CAD图纸）,年产,6000,柠檬,果汁,饮料,食品,工厂,设计,CAD,图纸 课 程 设 计 说 明 书 课程名称 食品工厂课程设计 题 目 年产6000吨柠檬果汁饮料食品工厂设计 学 院 食品与生物工程学院 班 级 xxxx 学生姓名 xxxx 指导教师 xxxx 日 期 2016年10月21日 目 录 目 录 1绪论 1 1.1果汁饮料简介 1 1.2 项目背景 2 2 设计总论 5 2.1 设计依据、原则和范围 5 2.2 厂址选择概述 6 3 原辅料及产品的标准 7 3.1 原辅料的特性及标准 7 4 工艺论证 11 4．1工艺流程及说明 11 5 产品方案和物料衡算 14 5.1 产品方案 14 5.2 物料衡算 14 6用水量计算、用汽量计算、耗冷量计算 16 6.1水估算 16 6.2 电估算 16 6.3 汽估算 16 7设备选型 17 7．1原则 17 7.2 设备选型 17 7.3 中心实验室 17 8 企业组织与劳动力平衡计算 19 8.1 企业组织 19 8.2 生产制度 19 8.3 全厂人员编制 19 9 车间设计 20 9.1 概述 20 10 全厂辅助性设施设计 22 10.1 概述 22 10.2 生产性辅助设施 22 10.3 生活性辅助设施 24 11 环境保护 26 12 全厂平面布置和卫生要求 26 12.1 全厂平面布置的评述 26 13 经济核算 28 13.1 原辅材料成本估算 28 13.2 设备总投资 28 13.3销售费 30 13.4 厂房建筑投资 30 13．5成本收入 31 参考文献 31 《食品工厂课程设计》设计说明书 年产6000吨柠檬果汁饮料食品工厂设计说明书 1 绪论 1.1果汁饮料简介 饮料是指供给人体水分，有益于人体健康的一种日常生活中不可缺少的食品，它是经过一定的加工程序（配料、调制、灭菌、包装等）而制成的。其中软饮料类，在我国规定为不含乙醇或乙醇含量低于0.5%(质量比)的天然的或人工配制的饮用品。软饮料通常指的是非酒精类饮料，这类饮料主要是以解渴为主要目的，不包括口服液之类的专用于保健和医疗作用的制品，但软饮料不排除其本身附加有其它作用。 果汁(浆)饮料类饮料属于软饮料的一种。它的定义为用新鲜或冷藏水果为原料，经加工制成的制品。果汁(浆)饮料类也可以细分为果汁、果浆、浓缩果浆、果肉饮料、果汁饮料、果粒果汁饮料、水果饮料浓浆、水果饮料等类型，其大都采用打浆工艺将水果或水果的可食部分加工制成的未发酵但能发酵的浆液或在浓缩果浆中加入果浆在浓缩时失去的天然水分等量的水，制成的具有原水果果肉的色泽、风味和可溶性固形物含量的制品。 各种不同水果的果汁含有不同的维生素等营养，而被视为是一种对健康有益的饮料，但其缺乏水果所有的纤维素和过高的糖分有时被视为其缺点。各种常见果汁:苹果汁、 葡萄柚汁、 奇异果汁 、芒果汁 、凤梨汁 、西瓜汁 、葡萄汁 、柳橙汁、 椰子汁 、柠檬汁 、哈密瓜汁 、草莓汁 、木瓜汁 。 柠檬，双子叶植物，芸香科。原产自马来西亚，目前地中海沿岸、东南亚和美洲等地都有分布，我国广东、广西、福建、台湾、四川均有栽培的一种常绿小乔木，其中四川安岳产地盛产柠檬，被誉为“中国柠檬之乡”。美国和意大利是柠檬的著名产地，而法国则是世界上食用柠檬最多的国家。 柠檬果椭圆形或卵圆形、橙色或黄色，表面粗糙，先端呈乳头状。皮厚而香，果汁味道尤其酸，稍苦，是所有水果中含有机酸最多的一种，不能鲜食，只能作为上等调味料，多加工制成柠檬果汁饮料，如柠檬露、柠檬汽水，或柠檬饼、柠檬片、柠檬果酱等食品。也可调制菜肴、化妆品和药品。果实除含有丰富的有机酸外，还含有糖类、钙、磷、铁及维生素B1、B2、C和烟酸等多种营养成分。因此柠檬具有很高的食用价值： （1）药用价值 柠檬是世界上最有药用价值的水果之一，它富含维生素C、糖类、钙、磷、铁、维生素B1、维生素B2、烟酸、奎宁酸、柠檬酸、苹果酸、香豆精、高量钾元素和低量钠元素等，对人体十分有益。维生素C能维持人体各种组织和细胞间质的生成，并保持它们正常的生理机能。人体内的母质、粘合和成胶质等，都需要维生素C来保护。当维生素C缺少了，细胞之间的间质——胶状物也就跟着变少。这样，细胞组织就会变脆，失去抵抗外力的能力，人体就容易出现坏血症；它还有更多用途，如预防感冒、刺激造血和抗癌等作用。 （2）营养价值 ① 柠檬含有烟酸和丰富的有机酸，其味道尤其酸，但是要注意，因为其含丰富的钾、钠，所以柠檬是碱性食物。有利于人体酸碱度。柠檬酸汁有很强的杀菌作用，对食品卫生很有好处，实验显示，酸度极强的柠檬汁在15分钟内可把海贝壳内所有的细菌杀死。 ② 柠檬富有香气，能祛除肉类、水产的腥膻之气，并能使肉质更加细嫩，柠檬还能促进胃中蛋白分解酶的分泌，增加胃肠蠕动，柠檬在西方人日常生活中，经常被用来制作冷盘凉菜及腌食等。 ③ 柠檬汁中含有大量柠檬酸盐，能够抑制钙盐结晶，从而阻止肾结石形成，甚至已成之结石也可被溶解掉，所以食用柠檬能防治肾结石，使部分慢性肾结石患者的结石减少、变小。 ④ 吃柠檬还可以防治心血管疾病，能缓解钙离子促使血液凝固的作用，可预防和治疗高血压和心肌梗死，柠檬酸有收缩人体毛细血管，降低通透性，提高凝血功能及血小板数量的作用，可缩短凝血时间和出血时间31%～71%，具有止血作用。 ⑤ 鲜柠檬维生素含量极为丰富，是美容的天然佳品，能防止和消除皮肤色素沉着，具有美白作用。 ⑥ 柠檬生食还具有良好的安胎止呕作用，因此柠檬是适合女性的水果。 1.2 项目背景 （1）国外果汁饮料市场情况 当今世界饮料最大的市场在北美和西欧。据调查，现在软饮料市场仍以碳酸饮料为主流产品，其次，发展的才是果汁饮料等软饮料类。但是随着消费者收入水平日益上升，加之观念的转变，越来越多消费者开始追求健康的生活方式，对于果汁饮料的需求也会大大增加。 “天然、营养、优质、多品种、多档次”是近几年来饮料市场消费的发展方向。饮料消费者比以往更加关注“喝的天然”的问题。据美国知名信息服务公司“数据监控公司”调查, 2007年天然食品饮料市场销量预计将超过275亿美元。天然食品消费者的数量也将从2002年的5000万增长到2007年的26.6亿。正是因为这个原因, 传统的软饮料明星产品——碳酸饮料的市场主导地位如今越来越被天然饮料产品（如纯果汁）等取而代之。由于消费者收入的增加、消费者从传统饮料向果汁的偏好转变、消费者日益对健康的关注等原因，二十一世纪90年代以来，全球果汁的消费量有了大幅增长，虽然1998年的金融危机造成消费量的显著下降，但在这之后，消费量的增加是稳定和持续的。这是对当前世界果汁饮料市场基本面的一个总体描述。 2008年世界果汁消费10个重要国家（美国、英国、西班牙、荷兰、波兰、日本、德国、意大利、比利时和法国）的果汁市场总容量达到201亿升。其中德国2008年的果汁市场容量超过美国，达到23.799亿升（约52.785亿美元），成为果汁饮料市场的新主导。西班牙、英国和美国的纯果汁市场容量200年有所下降，比1998年和2003年的水平分别增长了17.2%和9.7% 。 （2）我国果汁饮料发展与生产现状 我国果汁饮料的生产，在70年代尚处于起步阶段，80年代处于缓慢发展期，进入90年代有了较快发展。90年代是我国果汁饮料发展较快的时期。1980年以来，我国先后从瑞士、德国、意大利、法国、英国、美国、芬兰、日本等国引进了先进的果汁生产加工线。其中有浓缩果汁线和无菌纸包装生产线以及易拉罐、玻璃瓶生产线，热充PET生产线。我国饮料工业产量平均每年递增23.7%。1995年果汁饮料主要为果汁含量较低的芒果汁饮料类产品，全国总产量在100万左右。2001年又引进了无菌冷罐装PET产线，利乐、康美包PET瓶等罐装线，全国果汁类饮料产量达到了146万。 目前，在饮料行业酶处理、反渗透、冷冻升华干燥、热罐装、无菌罐装、无氮罐装、大能力压榨浓缩设备、高速罐装机、新包装（无菌纸包装）、原辅料、添加剂等高新技术已被广泛应用。果汁加工设备的引进和高新技术的应用，为果汁工业提供了良好的质量保证，促进了我国果汁加工业的发展，缩短了我国果汁加工业与国际间的差距。 在果汁饮料的品种方面，打破了传统的单一桔子型的格局，向着品种多样化的方向发展。现在已形成批量生产的品种有数十种，主要有：苹果汁、柑桔汁、鲜橙汁、椰子汁、鲜桃汁、葡萄汁、杏汁、猕猴桃汁、刺梨汁、西番莲汁、沙棘汁、黑加仑汁、山植汁、山枣汁、越桔汁、杏仁露、花生露等。随着人们生活水平的提高，果汁类饮料的果汁含量从过去低于10%，发展为目前不同果汁含量的多系列产品，适应了不同消费群体的需求，特别是100%果汁已被广大消费者认可和接受。 近年来，果汁与蔬菜汁的混合饮料、高纤维果汁饮料、营养强化型果汁饮料、果汁奶等新型果汁饮料也已被消费者接受并得到快速发展。特别是2000年多家食品集团推出的含原果汁10%—30%的乐利包装型饮料，售价不高，深受人们的喜爱。含果肉产品，如粒粒橙、芒果汁饮料、杏仁露、新橙汁饮料、莲藕汁、芦荟汁等也有较好的市场。果汁类饮料的包装形式也从单一的玻璃瓶发展到塑料瓶、玻璃瓶、二片罐、三片罐、纸塑复合软包装等多品种、多规格、形式各异的饮料包装，适应了不同场合不同消费层次的需求。据报道，2007年，我国果汁饮料市场消费量达1078万吨，首次超过碳酸饮料，销量仅次于纯净水，名列中国软饮料市场销量的第二位。 在果汁饮料的发展中，涌现出来一批具有现代化装备、管理有素、产品覆盖面较广并批量出口的骨干企业及名优产品，成为行业的中坚。汇源果汁饮料集团总公司是饮料企业20强之一，以其名牌产品优势、技术优势和市场优势、实施低成本扩张，在山东、北京、河南、湖北、江西、山西等地，分别建立榨汁厂或灌装厂，并从德国、日本、瑞典、意大利等国家引进40多条果汁生产、灌装线，拥有固定资产达10亿元，可生产8个系列100多个品种，1999年销售达8.78亿元，税后利润1.18亿元，上缴税金8000多万元，产品批量出口，仅苹果浓缩汁，已远销美国、日本、瑞士、澳大利亚、韩国等十几个国家和地区，年创汇额达1000多万美元，为国家做出了贡献。 此外，在企业改革、技术改造、加强管理、原料基地建设以及强化营销等方面均取得新进展。 当前我国果汁饮料市场存在的问题有： ① 用于加工的水果原料不足 我国是橙的原产地，但高质量的橙汁要依赖进口；我国是浓缩苹果汁的生产大国，但适宜用于加工的高酸度苹果产量很小；葡萄汁、柚汁等也主要靠进口解决所需原料。汁用水果原料的不足，限制了果汁类饮料的发展。 ② 加工技术和产品标准相对落后，产品质量较低 果汁饮料整体质量较低，质量不稳定和假冒伪劣产品的冲击是影响果汁饮料生产发展的重要因素。据专家分析，目前我国饮料生产企业从质量上具备条件、能符合国家标准的大约只能占到10%~20%。国家技术监督局和各地对饮料产品的抽样检查结果显示，相当一部分产品不符合标准。劣质果汁饮料冲击市场，结果导致消费市场萎缩，影响了果汁饮料生产的发展。这在北方果茶生产发展的大起大落中已得到充分的显示。由于质量问题出口受限是影响我国浓缩苹果汁生产发展的关键因素之一。 还有在企业质量管理上，许多企业在质量控制和监督上力度不够，这也是致使产品质量较差的原因之一。而且国内软饮料生产厂家对产品的包装和对外形象宣传重视不够，使消费者难以对产品以至生产厂家建立信心，影响消费层的稳定性。 ③ 规模较小 目前我国果汁饮料生产企业大多是中小型企业，饮料生产大户多以碳酸饮料为主要产品。果汁饮料所占比重很小，由于中小企业受规模限制，在经营、资金、技术、新产品开发、市场开拓等方面受人力、物力和财力的限制，产品成本高、销售难、影响市场的开拓发展，收益受影响，反过来又限制其生产规模的扩大。目前真正达到经济规模能走上国际经济舞台的大型果汁企业没有几家。其结果，不仅分散了力量。造成重复建设、效益低下和资源浪费，而且使每个企业在市场上的抗冲击能力减弱，经不住风浪。 ④ 价格偏高 由于我国现在人均收人较低，因此价格因素是制约果汁饮料消费的主要因素。目前果汁饮料的市场零售价格大约是每升8~16元，进口果汁饮料每升约30~50元，价格偏高。中等及以下收入水平的人们难以承受这一价格水平。果汁饮料尚未进入城市大众家庭消费，从而限制了其市场的发展和生产总量的提高。果汁饮料市场目前仍局限在少数高收入家庭、饭店宾馆宴宾及送礼之用。 与果汁饮料相比，啤酒进入我国时间不长，但价格较为适宜。每升啤酒零售价格约为3~4元，适合大众消费，现年人均啤酒消费量为9L。生产总量仍以每年20%的速度增长。碳酸饮料定价每升零售价格约4~6元，也已渐渐渗入到大中小城市中高收入家庭消费中，从而使碳酸饮料市场成为软饮料中发展最快、产量最高的品种。 （3）我国果汁饮料消费现状 与发达国家相比，尽管我国果汁饮料行业发展迅速，但总量仍然偏小。此外，我国果汁饮料品类相对于国际市场来说还比较少。从浓度来看主要有以单口味为主的稀释浓度系列产品、以混合果蔬汁为代表的中等浓度系列产品以及百分百浓度的高浓度系列产品。其中稀释浓度产品目前发展最为迅速，占据整体果汁饮料市场的80%分额。从口味来看与国际市场十分接近，以橙汁口味、苹果口味为主导消费品类。其中橙汁口味的果汁饮料占到整体市场销量的65%，苹果口味占12%。 我国果汁饮料消费的区域结构也不够均衡。目前我国果汁饮料的主力消费群体是那些家庭月收入超过1500元的消费者。而且随着居民收入的增加，对果汁饮料的消费人数比例也随之增加。专家、技术人员、教师和医生等有相对高收入的群体饮用比率最大，北京、上海、浙江和广东等地是果汁饮料的重度消费区域。 但是果汁饮料市场在中国仍有巨大的发展空间，市场潜力巨大。国际市场方面，到2020年，全球果汁及碳酸饮料将增至730亿升。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。 2 设计总论 2.1 设计依据、原则和范围 （1）设计依据 本年产6000吨柠檬果汁饮料工厂设计依据《中华人民共和国食品安全法》与国家关于果蔬汁类饮料的标准GBT 31121-2014以及河南科技大学食品与生物工程学院下达的《课程设计任务书》来进行设计。设计主要以国内饮料生产技术为基础，结合国内外先进生产工艺设备，参考有关文献资料，应有CAD技术，完成初步工艺设计。 （2）设计原则 本设计以我国的果汁饮料行业发展现状为基点，贯彻国家有关食品工业的各项规定与标准。尽可能将最新的科技成就，先进的工艺流程和最佳的机械设备应有到设计中去，使生产方式向机械化、自动化、节省能源的方向发展。设计上尽量作到因地制宜，并且力求经济上的合理性和技术上的可行性。尽可能地节约设备投资，在保证产品质量的前提下，尽可能减少原辅料的消耗，最终达到优质、高效、高产、节能、精巧、耐用、安全的目的。另外还充分考虑工人工作和生活条件．搞好生活设施建设。对各方面进行综合考虑，使设计准确合理。 （3）设计范围 本设计主要是年产6000吨柠檬果汁饮料制品工厂设计。设计范围包括厂址选择，产品方案的确定，物料衡算，设备选型与配套，企业组织与劳动力平衡计算，水、电、汽、冷耗量计算，公用系统，环保设计及经济核算、效益分析等内容。另外课程设计还要求学生编写设计说明书一份5000字以上，包括目录、设计题目、设计依据、方案论证、设计计算与说明、CAD简图、参考文献。绘制图纸量包括工厂总平面布局图1张、车间工艺流程图1张、车间平面布局图1张。 2.2 厂址选择概述 （1）厂址选择原则 厂址的选择是指在相当广阔的区域内选择建厂的地区，并在地区、地点范围内从几个可供考虑的厂址方案中选择最优厂址方案的分析评价过程。 厂址的选择原则包括： ① 厂址的地区布局应符合区域经济发展规划、国土开发及管理的有关规定，尽量不占或少占良田，做到节约用地。所需土地可按基建要求分期分批征用。 ② 厂区的自然条件要符合建设要求。气候条件：在厂址选择时，应该从气温、湿度、日照时间、风向、降水量等方面说明气候条件。地型条件：标高应高于当地历史最高洪水位，自然排放坡度最好在0.004到0.008之间。地质条件：应该避免将工厂建在流沙、淤泥、土崩断裂层上。厂址应有一定的地耐力，建筑冷库的地方，地下水位不能过高。水文条件：不仅要有充足的水源，而且水质应符合国家《生活饮用水卫生标准》。 ③ 厂址选择应按照指向原理，根据原料、市场、能源、技术、劳动力等生产要素的限度区位来综合分析确定。除了浓缩果汁厂、天然矿泉水厂处于原料基地之外，一般饮料厂由于成品量及容器用量大，占据的体积大，均适宜设置在城市或近郊。 ④ 厂址选择要考虑交通运输和通讯设施等条件。所选厂址应有较方便的运输条件。 ⑤ 便于利用现有的生活福利设施、卫生医疗设施、文化教育和商业网点等设施。所选厂址附近应有良好的卫生环境，没有有害气体、放射性源、粉尘和其他扩散性的污染源（包括污水、传染病医院等）。厂址不应该选在受污染河流的下游。还应尽量避免在古坟、文物、风景区和机场附近建厂，并避免高压线、国防专用线穿越厂区。 ⑥ 要注意保护环境和生态平衡。厂内排除废渣，应就近处理；废水应经处理后，在一定的排放口排放。若能利用废渣、废水作饲料或肥料更好。 综上所述，根据调查，本次设计厂址选择在四川安岳县。 （2）厂址选择报告 安岳县地处东经104度56分，北纬29度40分，位于成渝经济区腹心，公路密布城乡，客货运输四通八达。国道319、省道206及建设中的内资遂高速公路、成安渝高速公路和规划建设的资安潼广高速公路等交通要道穿境而过，使安岳处于成都、重庆1小时经济圈，内江、遂宁半小时经济圈内。安岳气候温和，四季分明，光照充足，雨量适度。 具有春旱、夏长、秋凉、冬暖，风速小等特点。年均气温17.6℃，无霜期314天，属亚热带季风性气候区。 安岳有名，名在柠檬。安岳县域虽无大江过境，但有沱江、涪江水系，小支流较多，计70 余条。安岳资源丰富，气候温和，雨量充沛，日照充足，无霜期长，适宜种植业发展。20世纪二十年代，安岳从美国引入尤力克柠檬品种，广植柠檬，培育出了丰产、优质的柠檬新株系。安岳柠檬果实美观，品质上乘，许多理化指标超过了世界柠檬生产大国。安岳柠檬具有生态优势、品质优势、品种优势、市场优势和科技优势。而且安岳柠檬多次荣获国优果品称号，并获得泰国国际果品博览会金奖，产量占全国柠檬总产量的70%，是全国惟一的柠檬商品生产基地县，荣获"中国柠檬之乡"荣誉称号。走在安岳，到处可见柠檬树。截止2008年底，安岳柠檬基地乡镇发展有29个，26万亩，1800万株，产鲜果达10万吨；到2010年，柠檬种植面积达到30万亩，产量20万吨。 3 原辅料及产品的标准 3.1 原辅料的特性及标准 （1）柠檬的特性及标准 新鲜柠檬经过压榨、挤压工艺后得到的汁液为柠檬汁。汁酸味极浓，伴有淡淡的苦涩和清香味道。颜色为绿色或黄色。每100克柠檬中，含蛋白质1克、脂肪0.3克、碳水化合物6.9克和纤维2.1克，能提供121.4千焦的热量。柠檬汁富含维生素B1、维生素B2、烟酸、维生素C、糖类、钙、磷、铁、钾等营养成分。 根据国家标准GB/T 29370-2012选择原料，感官指标应符合表3-1-1的规定，理化指标应符合表3-1-2的规定，柠檬原汁的化学成分特征参数可参考表3-1-3。卫生标准应符合GB 2762、GB 2763有关规定。 表3-1-1 新鲜柠檬的感官指标 项目 等级 优等果 一等果 二等果 果形 具有该品种典型特征，果形端正，整齐 具有该品种典型特征，果形较端正，较一致 具有该品种典型特征，果形较端正、无明显畸形果 果面 果面光滑。无日灼、干疤、病虫斑等缺陷；无萎蔫；单果斑点直径≤1.0mm,斑点不超过2个 果面较光滑。允许有轻微的日灼、干疤、病虫斑、机械伤等缺陷；基本无萎蔫；单果斑点直径≤1.5mm,斑点不超过4个 果面较光滑。允许有轻微的日灼、干疤、病虫斑、机械伤等缺陷；基本无萎蔫；单果斑点直径≤2.0mm,斑点不超过6个 色泽 该品种成熟期固有色泽，均匀一致 表3-1-2 理化指标 项目 等级 优等果 一等果 二等果 可溶性固形物含量/% ≥ 7.0 7.0 6.0 总酸含量/（g/100ml） ≥ 4.5 4.0 4.0 果汁率/% ≥ 30 25 25 表3-1-3 柠檬原汁的化学成分特征参数（参考值 ） 柠檬原汁的化学成分 特征参数（参考值 ） 固形物含量 93（71—119)g/L 总酸量（折合为无水柠檬酸） 59.7(42.0—83.3)g/L 总糖量（折合为转化糖） 21.6(7.7—40.8)g/L 矿物质 2.5(1.5—3.5)g/L 抗坏血酸 450(310—610)mg/L pH值 2.3(2.11—2.48) （2）饮料用水的特性及标准 水是饮料加工中最重要的原料之一，水质的好坏对饮料品质有明显的影响。因此，了解饮料用水的要求及其选用和处理技术，对保证饮料的质量至关重要。饮料所用水应该符合国家标准10790-89中的规定，如表3-2-1所示。 表3-2-1 饮料用水的标准 项目 指标 单位 标准 指标 单位 标准 感官指标和一般化学性质 浊度 度 <2 铁（以Fe计）含量 mg/L <0.1 色度 度 <5 锰（以Mn计）含量 mg/L <0.1 味及嗅 无味无臭 铜 mg/L <1.0 肉眼可见物 不得含有 锌 mg/L <1.0 总固形物含量 mg/L <500 挥发酚（以苯酚计） mg/L ≤0.002 总硬度 mmol/L <2 高锰酸钾消耗量 mg/L <10 总碱度 mg/L <50 游离氯含量 mg/L <0.1 pH值 6.5-8.5 硫酸盐 mg/L <250 毒理学指标 氟化物 mg/L ≤1.0 铅 mg/L ≤0.05 氰化物 mg/L ≤0.05 银 mg/L ≤0.05 砷 mg/L ≤0.05 硝酸盐（以氮计） mg/L ≤20 硒 mg/L ≤0.01 氯仿 mg/L ≤0.06 汞 mg/L ≤0.001 四氯化氮 mg/L ≤0.003 镉 mg/L ≤0.01 滴滴涕 μg/mL ≤1 铬（六价） mg/L ≤0.05 六六六 μg/mL ≤5 细菌学指标 细菌总数 个/mL <100 霉菌含量 个/mL ≤1 大肠菌数 个/L <3 致病菌 不得检出 （3）白砂糖的特性及标准 白砂糖是食糖的一种。其颗粒为结晶状，均匀，颜色洁白，甜味纯正，甜度稍低于红糖。白砂糖按技术要求的规定分为精制、优级、一级和二级共四个级别。 感官要求: 1、晶粒均匀、粒度在下列范围内应不少于80%：粗粒:0.800-2.50mm；大粒:0.630-1.60mm；中粒：0.450-1.25mm；细粒：0.280-0.800mm。2、晶粒或其水溶液味甜、无异味。3、干燥松散、洁白、有光泽、无明显黑点。 白砂糖的理化性质应符合表3-3-1 表3-3-1 白砂糖理化性质 精 制 优 级 一 级 二 级 蔗糖分(%) ≥ 99.8 99.7 99.6 99.5 还原糖分(%) ≤ 0.03 0.04 0.1 0.15 电导灰分(%) ≤ 0.02 0.04 0.1 0.13 干燥失重(%) ≤ 0.05 0.06 0.07 0.1 色值(IU) ≤ 25 60 150 240 混 浊 度(度) ≤ 30 80 160 220 不溶于水杂质(mg/kg) ≤ 10 20 40 60 （4）食品添加剂的特性及标准 食品添加剂是为改善食品色、香、味等品质，以及为防腐和加工工艺的需要而加入食品中的人工合成或者天然物质。目前我国食品添加剂有23个类别，2000多个品种，包括酸度调节剂、抗结剂、消泡剂、抗氧化剂、漂白剂、膨松剂、着色剂、护色剂、酶制剂、增味剂、营养强化剂、防腐剂、甜味剂、增稠剂、香料等。表3-4-1为柠檬果汁饮料中部分食品添加剂最大使用量。 表3-4-1 柠檬果汁饮料中部分食品添加剂最大使用量 食品添加剂名称 抗坏血酸 甜蜜素 山梨酸钾 环糊精 柠檬黄 苯甲酸钠 最大使用量g/kg 按生产需要适量使用 0.65 1.0 0.5 0.1 1.0 （5）果汁饮料的特性及标准 果汁饮料是以果汁（浆）、浓缩果汁（浆）中的一种或者几种、水为原料，添加或不添加其他食品原辅料和（或）食品添加剂，经加工制成的，按一定比例用水稀释后方可饮用的制品。 根据国家标准GB /T 31121-2014，果汁饮料的感官标准及理化标准如表3-7所示。 表3-4-1 果汁饮料的感官标准及理化标准 项目 要求 感官指标 色泽 具有所标示的该种（或几种）水果制成的汁液（浆）相符的色泽，或者具有与添加成分相符的色泽 滋味和气味 具有所标示的该种（或几种）水果制成的汁液（浆）应有的滋味和气味，或具有与添加成分相符的滋味和气味；无异味 组织状态 无外来杂质 理化指标 果汁（浆）含量（质量分数）/% ≥ 10 4 工艺论证 4．1工艺流程及说明 柠檬果汁饮料的工艺流程及技术要点 (1)柠檬果汁饮料的工艺流程 原料的挑选、清洗 白砂糖、食品添加剂、水 预处理 溶解 榨汁 空瓶 过滤 过滤 洗净 调配 检瓶 脱油、均质、脱气 预热 杀菌 灌装 包装 成品 （2）技术要点 ① 原料的挑选、清洗 选取新鲜、充分成熟、无霉烂、无病虫危害的柠檬为加工原料。挑选的目的是挑选出腐败的、破碎的和未成熟的柠檬以及混在柠檬中的异物。即使腐败变质的原料或未成熟原料的数量很少，也会影响柠檬汁的质量。 在清洗过程中，大部分粘附在柠檬表面上的农药残留物会被排除。柠檬原料一般是散装进货的。原料的清洗必须彻底：先用含氯水喷淋，再用热水和消毒液刷洗，再用含氯水冲洗，最后用清水冲洗。 ② 榨汁 在榨汁前先要进行预处理。将柠檬破碎到一定程度，可以增加榨汁的产量。但是，柠檬的破碎度是有一定限度的，超过这个限度，会导致出汁率下降，榨汁的时间延长，榨汁压力增高，浑浊物质含量增加，澄清成本增加等等。 为了钝化酶的活性，抑制微生物的繁殖，保证柠檬汁的质量，同时提高柠檬的出汁率，需要再进一步处理。一般可采用直接加热的方法钝化酶，使蛋白质凝聚，使细胞结构松散，大大提高各种化学反应的速度，还能杀灭大部分植物性微生物。当处理柠檬温度为69—73℃时，钝化果胶甲酯酶所需时间为60s。这个处理工艺还能保证柠檬原汁的微生物稳定性。柠檬的含酸量很高，加热到66℃保温30s就足以消除微生物败坏的可能性。 榨汁需要用专门的榨汁机，而且过度榨汁是有害的，尽管可以提高出汁率，但是其余非可食部分的苦味物质会溶解在原汁中，损害原汁的质量。 ③ 柠檬汁的脱苦处理 加工好的柠檬汁会留下苦味，它主要是由油柑和柠碱产生的，常用的脱苦方法有代谢脱苦即加乙烯利、掩蔽脱苦、吸附脱苦及酶法脱苦等。 ④ 过滤 过滤要求是必须减少压缩性的果肉堵塞滤空，以提高效率。选择和应用过滤器时，注意防止果汁被金属离子污染，尽量减少与空气的接触。一般可采用压滤法、真空过滤法、离心分离法。 ⑤ 调配 在调配前，先进行溶糖。采用热熔法，溶解速度快，还可杀死糖浆中的微生物，溶解温度：60℃-70℃，糖度控制在40-50BX，溶解充分后经双联过滤器用泵泵入调配罐。 注意原辅料的添加顺序，一般先将果汁和其它甜味剂加入后，用水大致调整到接近成品糖度后，再加入色素、香料等，然后测定糖度和酸度并做出适当调整。用来调整的柠檬汁必须经过精滤以免混入夹杂物。 ⑥ 脱油、均质、脱气 调和后的柠檬汁含有柠檬油，需要经过脱油机进行脱油，以除去多余的部分柠檬油。在制作浑浊型柠檬口味果汁时，需要用到均质工艺，以保证少量果肉组织微粒能够均匀分散于流体中，使果汁保持一定的浑浊度，避免成品的上下层，保证成品的外观质量，获得不易分离和沉淀的柠檬汁。 脱气的目的是为了除去果汁中的氧。果汁中存在大量的氧气，会使柠檬汁中的维生素C遭到破坏，氧与柠檬汁中的各种成分反应而使香气和色泽恶化，影响果汁的品质。 ⑦ 杀菌、灌装 果汁的瞬时杀菌采用片式杀菌器，果汁流过薄膜状的平板之间，转热面积的流量比较小，传热效率高，而且在短时间内，能升高或降低到所需要的温度，节约热媒质和冷煤质。杀菌之后即进行无菌灌装。 ⑧ 包装、打码、封箱 灌装好的果汁，采用PET 包装，吹干表面水分后喷码堆垛，之后进行打码和封箱，就可以装箱入库贮藏，贮藏温度于18-20℃低温下保藏。 图1 车间工艺流程图 5 产品方案和物料衡算 5.1 产品方案 (1)产品方案说明 本次设计根据产品的产量、种类和包装类别，并符合生产向自动化、机械化、连续化发展的要求，确定出年产6000吨柠檬果汁饮料工厂的产品方案。 (2)产品方案表 表5-1-1 年产6000吨柠檬果汁饮料工厂产品方案 产品名称 年产量/t 班产量/t 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 柠檬果汁饮料 6000 11.4 528 476 424 402 380 320 300 264 370 740 1056 740 注：一个月按22天算，全年工作264天。 5.2 物料衡算 (1) 柠檬果汁的物料衡算 柠檬果汁饮料的配方：鲜柠檬原汁35%、白砂糖10%、甜蜜素0.05%、柠檬香精0.1%、柠檬黄0.005%、CMC-Na 0.15%、苯甲酸钠0.0002%、山梨酸钾0.03%、抗坏血酸0.1%、环糊精0.02%、水54.545%。 以班产11.4t为计算单位: ① 设灌装过程中工艺损失为l‰，则灌装损失前的物料量为11.4÷0.999=11.411(t) ② 设杀菌过程工艺损失为0.1‰，则杀菌前的物料量为11.411÷0.9999=11.412(t) ③ 设均质、脱气过程工艺损失为0.5‰，则均质、脱气损失前的物料量为11.412÷0.9995=11.418(t) ④ 设预热过程工艺损失为0.1‰，则预热之前的物料量为11.418÷0.999=11.429(t) ⑤ 设调配过程工艺损失为0.2‰, 则调配之前的物料量为11.429÷0.998=11.452(t) 其中，水：11.452×54.545%=6.246(t) 鲜柠檬原汁11.452×35%=4.008(t) 白砂糖：11.452×10%=1.145(t) CMC-Na ：11.452×0.15%=0.017(t) 抗坏血酸：11.452×0.1%=0.012(t) 柠檬香精：11.452×0.1%=0.012(t) 甜蜜素：11.452×0.05%=0.006(t) 山梨酸钾：11.452×0.03%=0.003(t) 环糊精：11.452×0.02%=0.002(t) 柠檬黄：11.452×0.005%=0.001(t) 物料衡算统计表 以班为单位，则每班的物料统计如下。 表5-2-1 每班物料统计表 物料 水 鲜柠檬原汁 白砂糖 CMC-Na 抗坏血酸 柠檬香精 甜蜜素 山梨酸钾 环糊精 柠檬果汁饮料 /t 6.246 4.008 1.145 0.017 0.012 0.012 0.006 0.003 0.002 6用水量计算、用汽量计算、耗冷量计算 以班为估算单位。 6.1水估算 (1)生产用水 ① 工艺用水 柠檬果汁饮料用水量为：6.37 t ② 冷却用水 杀菌后冷却阶段：用冷水(1℃)，柠檬果汁饮料最大流量1.2t／h，温度由95℃降至42℃。由此推算，设冰水出口温度为32℃，则Q1=Q2。查得柠檬果汁的比热容为3．18KJ／(kg•K)，水的比热容为4.2KJ／(kg•K)，计算得：1200×3.18×（95-42）=G×4.4×（25-1） G=1.9 t。 ③ 清洗用水 CIP清洗用水，每班清洗1次，用水3t，故清洗1套设备共计使用3t水。 (1)生活用水 生活最大用水量=(最大人数×0.7)÷1000(m3／h)=(85×0.7)÷1000(m3／h)=0.06t。 每班生活用水0.06t。 (2)消防用水 根据工厂的实际生产．对生活用水量做出适当调整。 综上可得，每班总耗水量为6.37 t+1.9 t+3t+0.06t=11.33t 加之其他用水，总耗水量约为20t。 6.2 电估算 主要设备耗电量如下： 拣选传送带：1.5×1台=1.5KW；转鼓式洗果机：5.5×2台=11KW；螺旋连续预煮机：2.2×1台=2.2KW；螺旋式榨汁机：1.5×2台=3KW；活性炭过滤器：5×1台=5KW；调配罐：2.5×1台=2.5KW；化糖锅：0.75×2台=1.5KW；搅拌机：4×1台=4KW；高压均质机：30×1台=30KW；真空脱气机：3.1×1台=3.1KW；超高温瞬时机：2.2×1台=2.2KW；另加其他设备的用电量，估算总耗电量约为300KW。 6.3 汽估算 根据经验及有关数据，估算生产用汽量约为0.8t/h，总班产量为11.4t，则耗汽量约为9.12t。 7设备选型 7．1原则 物料计算是设备选型的依据，选择设备时要遵守《食品卫生通则》、《食品企业通用卫生》等行业法规。设备选型要求经济、合理、效率高，耐用、易于操作与维护、生产过程中要有极高的安全性为指导。另外还要注意以下几点： （1）以物料计算和设备生产能力为依据来确定所需设备的台数。 （2）一般大型食品厂都要求应该选用较先进、机械化程度高的设备，中型工厂则要看具体条件，一些主要产品可选用机械化、连续化程度高的设备，小型工厂原则上选用较简单、便宜的设备。 （3）生产过程中的关键设备，除按计算得出所需台数外，同时必要设备要有备用的一台，以备不时之需。 （4）下一道工序的生产能力要略大于前道，这样不至于造成生产能力不够，导致物料积压，出现麻烦。 （5）选择设备应考虑下列原则。 a．首先必须满足工艺要求，保证产品的产量和质量。 b．选用较先进的机械化连续化程度较高的设备。 c．能够充分利用原料，能耗少、体积小、效率高，维修方便、劳动力强度低，并能一机多用。 d．应符合食品卫生要求，易清洗撤洗，与食品接触的材料要不易腐蚀，能耐酸耐碱，不对食品造成污染。 e．在温度、压力、真空、浓度、时间、速度、流量、液位、计数器和程序等方面有合理的控制系统，尽量采用自控系统。 7.2 设备选型 由物料衡算每班所需柠檬果汁11.452吨，约11452L，每班工作10小时，则每小时原料柠檬果汁的流量约 1145.2 L。以此为依据选出所用设备。 7.3 中心实验室 本设计中的中心实验室内仪器装置如下：天平，分析天平，专用离心机，蛋白质测定装置，微生物培养箱，显微镜，无菌操作室(超净工作台)，分光光度计，鼓风干燥箱，高压蒸汽灭菌锅，冰箱，酸碱滴定仪，培养皿，吸管，试管，烧杯，温度计，载玻片。 表7-2-1 主要设备选型一览表 设备 型号 外形尺寸（长×宽×高）mm 生产厂家 功率/KW 生产能力 单价(万元) 台数 拣选传送带 5000×900×800 南通裕盛食品机械有限公司 1.5 6-8t/h 1.50 1 转鼓式洗果机 ZXJ-10 3000×1250×1850 江苏科威机械有限公司 5.5 10t/h 2.30 2 螺旋连续预煮机 LYZJ-5 6500×1700×2200 南通裕盛食品机械有限公司 2.2 5t/h 6.00 1 螺旋式榨汁机 LZ-0.5 2500×320×2000 温州扬名机械有限公司 1.5 0.5T/h 0.96 2 活性炭过滤器 GHT-40 940×800×2900 宜兴市虹宇环保设备厂 5 1m3/h 2.00 1 调配罐 YT 1000 ×1000 ×1650 浙江英拓机械科技有限公司 2.5 500t 1.50 1 化糖锅 G200 1100×600×300 上海科劳机械设备有限公司 0.75 200t 0.30 2 搅拌机 QXJ-W-10 3000×1400×1500 南通裕盛食品机械有限公司 4 10t/h 0.50 1 高压均质机 3030型 3000× 2000×2000 上海东华高压均质机厂 30 3000L/h 20.00 1 真空脱气机 DAY-Z160 2000×460×1500 北京德安源环境公司 3.1 150m3(最大容积) 3.00 1 超高温瞬时灭菌机 UHT-2 1314×925×1650 张家港华盛饮料机械有限公司 2.2 1.5-2t/h 18.00 1 灌装机 4420×3255×2700 武汉市海泰机械有限公司 1.5 4000瓶/小时 5.00 1 喷码机 GA311 500×520×1000 张家港饮料机械有限公司 0.5 100次/分钟 2.00 1 CIP清洗设备 CIP-A 2000×1100×220 上海沃迪科技有限公司 5 15.00 1 8 企业组织与劳动力平衡计算 8.1 企业组织 实行以厂长为责任人的人员编制，各部门及各科室各负其责，团结协作又互相监督，以提高生产效率．促进工厂又好又快发展为原则。充分调动工作人员的积极性。 8.2 生产制度 根据柠檬果汁饮料的特性，加上市场对发酵乳品制品需求的连贯性，本设计计划主要产品的生产制度如下。全年连续生产，每天两班，每班 8.3 全厂人员编制 厂长 厂办公室 生产部 销售部 品控部 设备部 研发部 表8-3-1 全场人员编制表 类别 工种 班制 男 女 合计 柠檬果汁饮料生产车间 原料间 1 1 1 2 预处理 2 4 2 6 配料间 2 1 1 2 杀菌间 2 2 2 灌装间 2 2 2 4 包装间 2 5 5 10 辅料间 2 3 2 5 CIP清洗 2 3 1 4 辅助工作人员 配电室 2 2 2 维修室 2 2 2 锅炉室 2 2 2 泵房 2 2 2 管理人员 厂长 1 1 1 行政部 1 1 1 财务部 1 1 1 2 销售部 1 2 2 4 人事部 1 1 1 质检及研发 质检处 2 3 3 6 研发处 1 3 2 5 后勤 警卫室 2 3 3 原料库 2 1 1 2 成品库 2 3 2 5 保洁 1 1 3 4 浴室 1 1 1 2 食堂 1 2 2 4 司机 1 2 2 9 车间设计 9.1 概述 食品工厂生产车间工艺布置的任务是进行车间厂房的布置和设备的布置以达到食品生产质量管理规范（GMP）对洁净厂房的基本要求。车间工艺布置是工艺设计的重要部分，不仅与车间本身的建设成本及使用功能有很大关系，而且影响到工厂的整体效果。车间布置一经施工就不易改变，所以，在设计过程中必须全面考虑。工艺设计必须与土建，给排水、供电、 供汽、 通风采暖、 制冷以及安全卫生等方面取得统一和协调。 在布置时做到深思熟虑、仔细推敲，提出不同方案进行比较，以取得一个最佳方案。 （1）生产车间工艺布置的依据 生产车间工艺布置必须在充分调研的基础上，掌握必要的资料作为设计的依据或参考。 这些资料包括： ① 生产工艺流程图 ② 物料衡算数据及物料性质，包括原料、半成品、成品的数量及性质，三废的数量及处理方法。 ③ 设备资料，包括设备外形尺寸、质量、支撑形式、保温情况及其操作条件，设备一览表等。 ④ 公用系统消耗量，给排水、供电、供热、冷冻、压缩空气等。 ⑤ 土建资料和劳动安全、 防火、 防爆、 卫生等标准和食品生产质量管理规范 （GMP） 。 ⑥ 生产车间对通风、空调、空气净化方面的要求。 ⑦ 车间组织及定员资料。 ⑧ 厂区总平面布置， 包括本车间与其它生产车间、 辅助车间、 生活设施的相互关联，厂内人流、物流的情况与数量。 ⑨ 其它一些与车间布置密切相关的规范资料。 （2）食品工厂生产车间组成 食品工厂生产车间一般由以下几个部分组成： ① 生产设施，包括原料工段、生产工段、成品工段、回收工段、控制室等 ② 辅助设施，包括通风空调室、变配电室、车间化验室等 ③ 生活行政设施，包括车间办公室、休息室、更衣室、浴室及卫生间等。车间内部的辅助设施和生活行政类设施， 也可称为车间的附属工程。 工艺设计人员主要完成车间内部的生产设施设计，辅助设施（变配电室、通风空调室等） 、生活行政设施一般由相对应的配套专业人员承担具体设计内容。 在进行生产车间工艺布置时， 必须在全面了解和确定生产车间的基本组成及其具体内容和要求的基础上，才能进行车间的平面布置和设备布置，才能防止遗漏和不全。 这次设计工厂跨度为7m，开间为3.6m，厂房高度为8m。 图2 车间平面布局图 10 全厂辅助性设施设计 10.1 概述 从工厂组成的角度来说。除了生产车间以外的其他部门或者设施。都可以称为辅助部门。辅助部门往往占据了整个工厂面积的大部分。特别是食品厂，仅有生产车间而无足够的辅助设施的话，工厂是无法进行生产和运行的。这些辅助设施大体上可以分为三大类。即：生产性辅助设施、动力性辅助设施及生活性辅助设施。 下面着重介绍生产性辅助设施和生活性辅助设施。 10.2 生产性辅助设施 (1)原料接收站 食品工厂进行生产的第一个环节是原料的接收。原料的接收大多数都设置在厂内，但有的也需要设置在厂外。无论是设置在厂内还是厂外都需要有一个可以进行合适的卸货、验收计量、及时处理、运货车辆回转和容器堆放的场地，并配有相应的容器、计量装置和及时处理装置。(2)中心实验室 食品工厂设立中心实验室，中心实验室的作用相当于小型研究所。其目的是使得工厂可以及时改进加工技术，更新产品，增加技术储备，从而能够获取更好的经济效果。然而，中心实验室的设置也要紧密结合工厂的实际生产情况。中心实验室分为研究工作室、分析室、细菌检验室、保温间、样品室及试制工厂等，并配备有一些小型设备。中心实验室应设在工厂生产区内，单独设置或毗邻生产车间。本设计中将中心实验室设在生产区内，如此一来，水、电、汽的供应均比较方便。 中心实验室的任务为：原料品种的研究，并且着重进行产品加工性状的研究。目的在于鉴别改良后的效果，并指出改良的方向。 制定符合自己工厂实际的生产工艺。食品的生产过程是一个多工序组合的复杂过程，每一个工序又包括若干个工艺条件。为了找到一条最适合自己工厂实际的工艺路线，往往要进行反复的试验摸索。其他方面。诸如原辅材料综合利用的研究，新型包装材料的试用研究，某些辅助材料的自制，三废处理工艺的研究等。此外，中心实验室还要随时掌握国内外的技术发展动态，搜集整理先进的技术资料。并综合本厂的实际加以推广和应用。 (3)化验室 化验室即食品厂的检验部门，其职能是对产品及有关原材料进行质量检查和卫生监督，以确保这些原辅料和最终的产品符合国家卫生部及有关部门颁发的质量标准和质量要求。 化验室的任务可按检验对象和项目来进行划分。其工作内容一般有：原料检验、成品检验、添加剂检验、包装材料检验、水质检验及环境检验等。其检验项目有：感官检验、物理检验、化学检验和微生物检验等。 化验室的组成一般按照检验项目进行区分，有感官检验室(可以兼作日常办公室)、化学实验室、物理实验室、精密仪器室、空罐检验室、细菌检验室(其中包括预备室、无菌室、细菌培养室等)及贮藏室。 (4)仓库 食品工厂是物料流量很高的企业，仅原辅材料、包装材料和成品这三大种物料总量约是成品净重的3～5倍，而这些物料在工厂停留的时间往往以星期或月为单位来进行计算。因此，食品工厂的仓库在工厂的建筑面积中往往占有比车间更大的比例。 作为工厂设计人员，要对仓库问题有足够的重视。如果考虑不周全或不当，食品厂建筑投产后再扩建仓库，就很可能造成食品厂总体布局紊乱，从而导致流程交叉或颠倒。 食品工厂的仓库主要包括原材料库、辅助材料库、成品库、包装材料库及工具室等。 仓库容量的确定： 原辅料库的容量取决于各种原辅料的日需要量和生产储备时间。 计算公式：V=W×T(t) 式中： V：为仓库应容纳的物料量 W：为单位时间(日)存放的物料量 T：为存放的时间(日) 本设计中W为单位时间(日)存放的物料量40t，T为存放的时间(日)3天， 则V=W×T(t)=40×3(t)=120(t) 仓库面积确定： 计算公式：F=F’+F”=V÷d×K+F” 其中：F：为仓库的建筑面积 F’：为仓库库房建筑面积 F”：为仓库辅助用房建筑面积 d：为单位库面积可堆放的物料量 K：为库房面积利用系数，一般取0.65 辅助用房有： 包装材料可存放1周，折叠存放，占地20m2。 冷库，成品在冷库中存放时间为3天，占地50m2。 由上得F= F’+ F”=V÷d×K+F”= 120÷0.6×0.65+20+50=200m2 所以仓库设计占地面积为200m2。 (5)机修车间 机修车间的任务主要是制造一些非标准专业设备和维修及保养工厂内所有的设备。本厂机修车间设置厂部机修和车间保全两级机构。厂部机修负责非标准专业设备的制造及较复杂设备的维修。另外，一般在工厂车间内设有机修室，主要负责车间内的日常维修。 10.3 生活性辅助设施 (1)办公楼 办公楼应该布置在靠近人流出入口处，其面积的大小与管理人员的数量及机构的总体设置情况有很大关系，行政及技术管理的机构设置可按工厂的规模来设计。 办公楼的建筑面积计算公式如下： F=GKl×A÷K2+B 其中：F为办公楼建筑总面积(m2) G为全厂职工的总人