年產(chǎn)一萬噸益生菌奶茶粉的工廠設(shè)計(jì)1.課題的研究目的及意義本設(shè)計(jì)以牛乳為主要原料，以益生菌和茯磚茶湯為主要輔料和營養(yǎng)強(qiáng)化劑，通過噴霧干燥加工而成的益生菌奶茶粉為產(chǎn)品對象，進(jìn)行工廠設(shè)計(jì)。改革開放以來，奶類生產(chǎn)量以每年兩位數(shù)的增長幅度迅速增加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于1%的同期世界平均水平。中國乳制品產(chǎn)量和總產(chǎn)值在最近的10年內(nèi)增長了10倍以上，已逐漸吸引了世界的眼光，但同時(shí)，中國人均奶消費(fèi)量與發(fā)達(dá)國家相比，甚至與世界平均水平相比，差距都還十分懸殊[1]。令人鼓舞的是，近兩年政府出臺了一系列有利于乳業(yè)持續(xù)快速發(fā)展的政策，中國乳制品行業(yè)正面臨增長方式的轉(zhuǎn)變，以市場化、法制化、規(guī)范化的不破壞資源生態(tài)的生產(chǎn)方式，從源頭抓起，從整個(gè)乳業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈抓起，以現(xiàn)代的營銷觀念，迎接新一輪高品質(zhì)發(fā)展周期的到來?？v觀以往喧囂的中國乳制品行業(yè)，其焦點(diǎn)一直圍繞在價(jià)格戰(zhàn)、奶源戰(zhàn)、資本戰(zhàn)、圈地戰(zhàn)、廣告戰(zhàn)、口水戰(zhàn)等方面，但2007年競爭的話題顯然已轉(zhuǎn)移到以產(chǎn)品創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新為代表的研發(fā)大戰(zhàn)。各個(gè)乳制品企業(yè)推出的新品無一不注重科技含量，也更加側(cè)重功能性。中國乳業(yè)已進(jìn)入了新的競爭階段。針對國內(nèi)消費(fèi)觀念逐漸成熟、從“有奶喝”轉(zhuǎn)為“喝好奶”的需求日益強(qiáng)烈，競爭也上了一個(gè)新臺階，從低端的價(jià)格大戰(zhàn)走向高端的技術(shù)、產(chǎn)品比拼；從原始的廣告戰(zhàn)、價(jià)格戰(zhàn)變?yōu)閷π袠I(yè)健康、長遠(yuǎn)發(fā)展具有促進(jìn)作用的差異化競爭。隨著中國乳業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生很大的變化，已成為技術(shù)裝備先進(jìn)、產(chǎn)品品種較為齊全、初具規(guī)模的現(xiàn)代化食品制造業(yè)，隨著中國人民生活水平的逐漸提高，乳制品消費(fèi)市場會不斷擴(kuò)大并趨于成熟，中國將成為世界上乳制品消費(fèi)最大的潛在市場。2.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年奶油、脫脂粉、干酪素的耗奶量是9200萬噸（脫脂粉450萬噸），全脂乳粉耗奶2000萬噸（產(chǎn)量300萬噸），分別占總奶量的15%和2.4%[1]。全脂乳粉主要用途是為鮮奶供應(yīng)不足的地區(qū)和國家提供奶源，以中國、巴西、俄羅斯對全脂乳粉的需求量最大。對全脂乳粉的需求量在過去五年中平均以3.2%的速度增長，并且預(yù)計(jì)在今后幾年中以2%—3%增長。除了用于食品工業(yè)，脫脂乳粉還用作動物飼料。在歐洲，脫脂乳粉在動物飼料中的應(yīng)用正越來越多的被更為便宜的乳清制品所取代。有關(guān)資料數(shù)據(jù)顯示，在國外，發(fā)酵型乳酸菌奶飲品已空前發(fā)達(dá)，日本、歐洲發(fā)酵乳酸菌奶飲料在乳制品市場比例已達(dá)到80％，北美約30％，乳酸菌產(chǎn)業(yè)在全球大大超過了其他乳制品的增長率。我國消費(fèi)每年遞增25％，專家預(yù)測，未來3－5年將是中國乳酸菌行業(yè)快速發(fā)展的“黃金時(shí)期”。目前，國內(nèi)已有大小乳粉生產(chǎn)廠500余家，乳粉的種類以全脂乳粉、脫脂乳粉為主。相對而言，其他配方粉的生產(chǎn)量和銷售量相對較小。隨著人們生活水平不斷提高，對營養(yǎng)和保健方面的要求也越來越高。全球含乳酸菌、益生菌的乳制品產(chǎn)值已達(dá)近400億美元，歐洲占有約50％的市場。在中國市場上，除了專業(yè)生產(chǎn)此類產(chǎn)品的太子奶、益樂多等外，為了順應(yīng)消費(fèi)趨勢，并能從傳統(tǒng)市場的大戰(zhàn)中突圍，乳品、飲料生產(chǎn)商紛紛將科技含量和附加值高的乳酸菌、益生菌產(chǎn)品納入到自己的產(chǎn)品視線中。達(dá)能BE80菌、蒙牛LABS菌、伊利LGG菌、味全B－longum、光明活力e＋菌等產(chǎn)品相繼上市。中國的乳業(yè)大戰(zhàn)，瞄準(zhǔn)乳酸菌這一新的產(chǎn)業(yè)，開辟了具較高科技含量的第二戰(zhàn)場。奶茶在現(xiàn)代人的生活中是不可缺少的營養(yǎng)飲品，其中，益生菌可以調(diào)整腸道菌群平衡，促進(jìn)生長參與代謝，形成生物膜屏障，產(chǎn)生抑菌活性物質(zhì)，促進(jìn)免疫；茶的營養(yǎng)物質(zhì)可以補(bǔ)充膳食營養(yǎng)，助消化、解油膩、順腸胃，降脂、減肥、軟化人體血管、預(yù)防心血管疾病，抗氧化、延緩衰老、延年益壽，抗癌、抗突變，降血壓，改善糖類代謝，降血糖，防治糖尿病，殺菌、消炎，利尿解毒、降低煙酒毒害；而牛奶中富含鉀，鉀可使動脈血管在高壓時(shí)保持穩(wěn)定，減少中風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)，牛奶可助阻止人體吸收食物中有毒的金屬鉛和鎘，牛奶中的酪氨酸能促進(jìn)血清素大量增長[2]。3.設(shè)計(jì)內(nèi)容益生菌奶茶粉廠設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及存在問題；乳粉廠設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及存在問題；奶、益生菌和茯磚茶的特性及功能性； 撰寫益生菌奶茶粉廠設(shè)計(jì)說明書；益生菌奶茶粉廠的平面布局設(shè)計(jì)；益生菌奶茶粉廠的工藝流程設(shè)計(jì)及設(shè)備選型；益生菌奶茶粉廠的剖視圖繪制。4.設(shè)計(jì)方案（一）設(shè)計(jì)依據(jù)本次設(shè)計(jì)根據(jù)陜西科技大學(xué)生命學(xué)院教研室下達(dá)的題目技術(shù)要求結(jié)合我們實(shí)習(xí)單位以及本地的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)過程中的主要參考資料：《乳粉》、《食品工藝學(xué)》、《食品工廠設(shè)計(jì)與環(huán)境保護(hù)》、《乳制品加工技術(shù)》以及多種有關(guān)資料作為理論基礎(chǔ)，并充分利用了學(xué)校圖書館的現(xiàn)有資料進(jìn)行設(shè)計(jì)。（二）設(shè)計(jì)工藝流程原料驗(yàn)收 過濾凈化冷卻儲乳標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)熱殺菌濃縮噴霧干燥益生菌茶粉制作干混篩粉包裝廠址要符合國家下達(dá)建廠計(jì)劃任務(wù)書中所作的規(guī)定和要求；廠址應(yīng)符合當(dāng)?shù)爻擎?zhèn)總體發(fā)展規(guī)劃的要求，并盡量與附近工業(yè)企業(yè)相配合，以節(jié)約基建投資；廠址的面積和外形要滿足豆奶粉生產(chǎn)工藝的要求，并留有適當(dāng)?shù)臄U(kuò)建余地；廠址地形宜平坦，地面傾斜坡度最好不超過3%,便于廠區(qū)運(yùn)輸線路布置，并盡可能減少土方工程量；廠址應(yīng)符合國家有關(guān)衛(wèi)生、防火、人防等要求。如:廠區(qū)應(yīng)在居民點(diǎn)下風(fēng)側(cè);河流的上游;廠區(qū)附近不得有細(xì)菌，傳染病病源或其他污染的來源;不應(yīng)選擇在低洼窩風(fēng)的地形做廠區(qū)，應(yīng)避開軍事措施地區(qū)等等；廠址應(yīng)在當(dāng)?shù)刈罡吆樗恢?，如果低于洪水位則須有堅(jiān)固堤防保護(hù)同時(shí)，要防止內(nèi)澇水的浸淹[7]。（五）生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)生產(chǎn)工藝流程示意圖,又稱方框流程圖，在物料衡算前進(jìn)行。主要是定性表述由原料轉(zhuǎn)變?yōu)榘氤善返倪^程及應(yīng)用的相關(guān)設(shè)備。內(nèi)容包括工序名稱、完成該工序工藝操作手段（手工或機(jī)械設(shè)備名稱）、物料流向、工藝條件等。在方框圖中，應(yīng)以箭頭表示物料流動方向，其中以粗實(shí)線表示物料由原料到成品的主要流動方向，細(xì)實(shí)線表示中間產(chǎn)物，輔助料,廢料的流動方向。（六）生產(chǎn)工藝流程圖的繪制步驟生產(chǎn)工藝流程示意圖→物料平衡計(jì)算→設(shè)備設(shè)計(jì)及計(jì)算→設(shè)備選型→繪制工藝流程草圖→車間設(shè)備設(shè)計(jì)→草圖的修改和完善→正式繪制生產(chǎn)工藝流程圖.（1）圖形主要用于表示各設(shè)備按工藝流程次序展開在同一平面上，并輔助表示管線、管件、閥門、儀表控制點(diǎn)等。（2）標(biāo)注設(shè)備型號、名稱、管線編號、控制點(diǎn)代號、必要的尺寸數(shù)據(jù)等。（3）圖例代號及其他標(biāo)注的說明。（4）標(biāo)題欄注明圖名、圖號。用細(xì)線畫出設(shè)備的輪廓，用虛線繪制有工藝特征的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在圖樣上應(yīng)標(biāo)注設(shè)備位號及名稱。（七）物料衡算物料計(jì)算方法(技術(shù)經(jīng)濟(jì)定額指標(biāo)法)1、每班耗用原料量（Kg/班）=單位產(chǎn)品耗用原料量（Kg/t）X班產(chǎn)量（t/班）2、每班耗用各種輔助材料量（Kg/班）=單位產(chǎn)品耗用各種輔助材料量（Kg/t）X班產(chǎn)量（t/班）3、每班耗用包裝容器量（只/班）=單位產(chǎn)品耗用包裝容器（只/t）X班產(chǎn)量（t/班）X（1+損耗率）滿足主要產(chǎn)品產(chǎn)量的要求；滿足原料綜合利用的要求；滿足淡旺季平衡生產(chǎn)的要求；滿足經(jīng)濟(jì)效益的要求。產(chǎn)品產(chǎn)量與原料供應(yīng)量應(yīng)平衡；生產(chǎn)季節(jié)性與勞動力應(yīng)平衡；生產(chǎn)班次要平衡；產(chǎn)品生產(chǎn)量與設(shè)備生產(chǎn)能力要平衡；水、電、汽負(fù)荷要平衡。班產(chǎn)量（年產(chǎn)量）的確定：對于淡旺季明顯的產(chǎn)品，如飲料、月餅、巧克力可按下式計(jì)算：Q=Q旺+Q中+Q淡Q旺：旺季產(chǎn)量Q中：中季產(chǎn)量Q淡：淡季產(chǎn)量用計(jì)算法來估計(jì)用水用汽量：1、耗水估計(jì)（1）產(chǎn)品添加用水量W1=G.Z(噸)式中：G——班產(chǎn)量，噸成品。Z——每噸成品在加工過程中所需添加的水量，噸/噸成品。物料清洗或容器洗滌用水量W2=〒/4d2.V.t.c（噸）式中：d——進(jìn)水管直徑，mmV——進(jìn)水管流速，m/st——清洗時(shí)間，hc——水的容重，噸/m3(3)冷卻產(chǎn)品用水量W3=G.C(t1-t2)/(t4-t3).1000式中：G——需要冷卻產(chǎn)品的重量，KgC——需要冷卻產(chǎn)品的比熱，Kcal/Kg.Ct1——冷卻前產(chǎn)品的初溫，℃t2——冷卻后產(chǎn)品的終溫，℃t3——冷卻水的初溫，℃t4——冷卻水的終溫，℃2、耗汽量估計(jì)食品工廠中主要耗用飽和水蒸汽，消耗的熱量等于加熱產(chǎn)品和設(shè)備所消耗的熱量、生產(chǎn)過程的熱效應(yīng)、損失到周圍介質(zhì)中的熱量之和?！芉入＝∑Q出＋∑Q損式中：∑Q入——輸入的熱量總和，（kJ）；∑Q出——輸出的熱量總和，（kJ）；∑Q損——損失的熱量總和，（kJ）。（八）設(shè)備選型物料衡算是設(shè)備選型的根據(jù)，而設(shè)備選型則要符合工藝的要求。設(shè)備選型是保證產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵和體現(xiàn)生產(chǎn)水平的標(biāo)準(zhǔn)，又是工藝布置的基礎(chǔ)，并且為動力配電，水、汽用量計(jì)算提供依據(jù)[8]。設(shè)備選型應(yīng)根據(jù)每一個(gè)品種單位時(shí)間（小時(shí)或分）產(chǎn)量的物料平衡情況和設(shè)備生產(chǎn)能力采確定所需設(shè)備的臺數(shù)。對生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，除按實(shí)際生產(chǎn)能力所需的臺數(shù)配備外，還應(yīng)考慮有備用設(shè)備。后道工序設(shè)備的生產(chǎn)能力要略大于前道工序，以防物料積壓。食品工廠設(shè)備選擇的原則：1、與生產(chǎn)能力相匹配的原則產(chǎn)品產(chǎn)量是選定加工設(shè)備的基本依據(jù)，設(shè)備的加工能力、規(guī)格、型號和動力消耗必須與相應(yīng)的產(chǎn)量相匹配，并且考慮到停電、機(jī)器保養(yǎng)、維修等因素，設(shè)備選型應(yīng)具有一定的儲備系數(shù)（一般為10％～20％）。2、利于加工設(shè)備在生產(chǎn)線上相匹配要充分考慮各工段、各流程設(shè)備的合理配套，保證各設(shè)備流量的相互平衡，即同一工藝流程中所選設(shè)備的加工能力大小應(yīng)基本一致。3、設(shè)備的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性原則4、工作可靠性原則選擇設(shè)備盡量選擇系列化、標(biāo)準(zhǔn)化地成熟設(shè)備，并充分考慮到其性能的穩(wěn)定性和維修的簡便性。5、利于產(chǎn)品改型及擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的原則注意選用通用性好，一機(jī)多用的設(shè)備[6]。（九）生產(chǎn)車間工藝布置圖生成車間一般分為以下幾個(gè)方面：（1）生產(chǎn)部門包括潔凈區(qū)和一般生產(chǎn)區(qū)。（2）生產(chǎn)輔助部門：A．物料凈化室、原輔料外包裝清潔室、包裝材料清潔室、滅菌室。B.稱量室、配料室、設(shè)備容器具清潔室、清潔工具洗滌存放室、清潔工作服洗滌干燥室。C.空調(diào)機(jī)、冷凍機(jī)、泵、真空泵、壓縮機(jī)房、配電室、分析化驗(yàn)室、維修保養(yǎng)室。（3）生活部門A.人員凈化用室包括雨具存放間、管理間、換鞋室、存外衣室等B.生活用室包括辦公室、廁所、沐浴室、休息室等。廠房建筑平面圖注有廠房邊墻輪廓線、門窗位置、樓梯位置、柱網(wǎng)間距和編號以及各層相對標(biāo)高；設(shè)備外形尺俯視圖和設(shè)備編號；設(shè)備定位尺寸和尺寸線：設(shè)備離墻縱橫間距，定出設(shè)備中心位置一般定位標(biāo)準(zhǔn)是以建筑物中心作為定位基準(zhǔn)線的，設(shè)備管口方位及大小；操作平臺示意圖，主要尺寸和臺面相對標(biāo)高；吊車及吊梁的平面位置；地坑、地溝位置、尺寸及地坑、地溝相對標(biāo)高；吊裝孔、預(yù)留孔的位置和尺寸；輔助室、生活室的位置、尺寸及室內(nèi)設(shè)備器具等示意圖和尺寸[7]。生產(chǎn)車間設(shè)備布置的原則：１、要有總體設(shè)計(jì)的全局觀點(diǎn)。首先滿足生產(chǎn)的要求，同時(shí)，還必須從本車間在總平面圖上的位置，與其他車間或部門間的關(guān)系，以及發(fā)展前景等方面，滿足總體設(shè)計(jì)的要求。２、設(shè)備布置要盡量按工藝流水線安排設(shè)備布置要盡量按工藝流水線安排，但有些特殊設(shè)備可按相同類型作適當(dāng)集中，務(wù)必使生產(chǎn)過程占地最少，生產(chǎn)周期最短、操作最方便。３、應(yīng)考慮到進(jìn)行多品種生產(chǎn)的可能在進(jìn)行生產(chǎn)車間設(shè)備布置時(shí)，應(yīng)考慮到進(jìn)行多品種生產(chǎn)的可能，以便靈活調(diào)動設(shè)備，并留有適當(dāng)?shù)挠嗟?，以便更換設(shè)備。４、生產(chǎn)車間與其他車間的各工序要相互配合為保證各物料運(yùn)輸通暢，避免重復(fù)往返，生產(chǎn)車間與其他車間的各工序要相互配合。必須注意：要盡可能利用生產(chǎn)車間的空間進(jìn)行運(yùn)輸；合理安排生產(chǎn)車間各種廢料排出；人員進(jìn)出口要和物料進(jìn)出口分開。５、必須考慮生產(chǎn)衛(wèi)生和勞動保護(hù)如衛(wèi)生消毒、防蠅防蟲、車間排水、電器防潮及安全防火等措施。６、應(yīng)注意車間的采光、通風(fēng)、采暖、降溫等設(shè)施。７、可以設(shè)在室外的設(shè)備，盡可能設(shè)在室外，上面可加蓋簡易棚[9]。（十）工廠總平面圖設(shè)計(jì)全廠分為生產(chǎn)區(qū)、辦公區(qū)、生活區(qū)，建有生產(chǎn)車間、停車場、辦公樓、研發(fā)樓、傳達(dá)室、配電房、宿舍等，物流和人流分開。各建筑區(qū)之間有綠化帶分開，安排比較合理。根據(jù)規(guī)定：乳品廠的建筑系數(shù)不低于25%-35%，廠區(qū)利用系數(shù)不低于45%-65％，綠地率不低于20％。廠區(qū)道路應(yīng)采用便于清洗的混凝土、瀝青及其他硬質(zhì)材料鋪設(shè)，防止積水及塵土飛揚(yáng)。具體繪制步驟：1、準(zhǔn)備工作2、繪制平面圖3、繪制剖視圖4、繪制方向標(biāo)5、編制設(shè)備一覽表6、繪制、填寫標(biāo)題欄，繪制有關(guān)表格及注寫說明。5.設(shè)計(jì)目標(biāo)及進(jìn)度安排周次設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及要求1-2收集資料3-4資料分析