螺旋藻乳酸菌发酵饮料生产设计

- - 1 - - 工厂设计 设计题目：年产 1500 万吨螺旋藻乳酸菌发酵饮料工艺设计 - - 2 - - 目录 一 项目建议书 1.建议项目提出的必要性和可行性 …………………………………………… 1 2.产品、市场需求、拟建规模和建设地点初步设想………………………2 3.资源情况、建设条件、协作关系和技术………………………………………4 4.公共工程和辅助工程的初步方案………………………………………………5 5.环境保护…………………………………………………………………………6 6.资金估算和资金筹备设想………………………………………………………6 7.项目实施初步规划………………………………………………………………6 8.工厂组织和劳动定员估算………………………………………………………7 9.经济效益和社会效益的初步划算………………………………………………7 二 厂址选择 1.园区简介…………………………………………………………………………7 2.市政、配套情况…………………………………………………………………8 3.技术经济条件……………………………………………………………………9 4.环境影响评价……………………………………………………………………10 三 总平面设计 1.工厂组成…………………………………………………………………………11 2.厂区划分…………………………………………………………………………11 3.道路设计…………………………………………………………………………11 4.竖向布置…………………………………………………………………………11 5.绿化布置…………………………………………………………………………11 四 工艺设计 1.产品方案…………………………………………………………………………12 2.物料平衡…………………………………………………………………………13 3.热量衡算…………………………………………………………………………17 4.生产设备选型……………………………………………………………………19 5.劳动力平衡………………………………………………………………………24 - - 3 - - 6.水电平衡…………………………………………………………………………24 五 公共工程及辅助设施 1.公共工程…………………………………………………………………………25 2.辅助工程…………………………………………………………………………26 六 企业组织和劳动定员 1.企业…………………………………………………………………………262 2.工作制度…………………………………………………………………………27 3.劳动定员…………………………………………………………………………27 七 工厂卫生 1.厂内部总平面布局的卫生………………………………………………………28 2.厂房内部建筑的卫生……………………………………………………………28 3.生产设备灭菌及空气除菌………………………………………………………28 八 环境保护与安全卫生 1.废水处理…………………………………………………………………………29 2.废渣处理…………………………………………………………………………29 3.废气处理…………………………………………………………………………30 4.噪声处理…………………………………………………………………………30 九 设计概算…………………………………………………………………… 31 十 经济技术分析 1.工厂成本…………………………………………………………………………32 2.利润………………………………………………………………………………33 3.税金………………………………………………………………………………34 4.出厂价格…………………………………………………………………………34 5.社会经济效益……………………………………………………………………34 参考文献…………………………………………………………………………………… 35 - - 1 - - 螺旋藻乳酸菌发酵饮料生产设计 生产规模：年产量 1500 吨 厂区面积：11200 平方米 设计人： 设计单位： 第一章 项目建议书 1.建议项目提出的必要性和可行性 1.1 可行性 螺旋藻是一种多细胞原核藻类，蛋白质含量高达 70%，且含有丰富的亚麻 酸、胡萝卜素、螺旋藻多糖等营养和功能成分，具有防癌抗癌、抗辐射、新陈 代谢、加速伤口愈合等多种保健功效。因此螺旋藻是一种公认的，具有营养保 健功效的食品原料。乳酸菌饮料具有较高的营养价值和调节肠胃功能、促进新 陈代谢等多种营养保健作用，具有缓解乳糖不耐症、改善肠道菌群、改善便秘 和降低人体胆固醇水平等功能。本设计通过在发酵乳原料中添加螺旋藻提取液， 制成低糖高蛋白乳酸菌饮料，一方面可以改善市场上乳酸菌饮料口味单一的现 状；另一方面符合现代食品向保健方向发展的趋势，使乳酸饮料营养保健功能 进一步提高。 1.1.1 螺旋藻乳酸菌发酵饮料的产品质量标准 （1）感官指标：产品外观为淡黄绿色均匀的流体，凝块均匀，基本上无乳清 析出，无沉淀分层现象，口感细腻润滑，酸甜可口，具有乳酸发酵特有的气味， 无腥味和其他异味。 （2）理化指标：总固形物≥21%，蛋白质≥5.6%，脂肪≤1.2%，糖类≤12%， PH 值为 4.8，砷≤5毫克／升，铅≤8毫克／升，铜≤6毫克／升。 - - 2 - - （3）卫生指标：细菌总数≤100 个／毫升，大肠杆菌≤10 个／100 毫升，致 病菌不得检出。 1.1.2 螺旋藻乳酸菌发酵饮料的生产方法 通过向发酵乳中添加螺旋藻提取液，研究螺旋藻乳酸菌发酵饮料的加工工 艺及配方，试制出一种色泽浅绿风味独特酸甜适口细腻润滑且营养全面的新型 螺旋藻乳酸菌发酵饮料通过 4 因素 3水平正交试验确定各种成分的最佳剂量。 实验结果表明发酵乳最佳工艺条件为：接种量 4%，发酵温度 40 度，发酵时间 3.5h；螺旋藻乳酸菌发酵饮料最佳配方为：发酵乳 35%,10%螺旋藻液 20%,葡萄 糖 8%,瓜尔豆胶 0.25。所得产品是一种富含蛋白质、维生素、乳酸菌等，集营 养保健于一体的新型螺旋藻乳酸菌发酵饮料 1.2 必要性 酸奶对高血压、动脉硬化、老年骨质疏松、肿瘤病患者都有较好的防治作 用，且对年老体弱者也非常有益，口感老少皆宜，故已为广大百姓所接受。实 际上，随着人民的生活水平不断提高，全国的酸奶市场也在迅速扩大。以前酸 奶消费多在大中城市，而现在，许多中小城市，乃至乡镇都出现了“酸奶”热， 消费量呈逐年递增之势。在“乳酸菌饮料”和“搅拌型酸奶”类别内，尚无大品牌 出现，品牌整合度较低,所以市场需要新型乳酸菌饮料来满足市场需求。 2.产品方案、市场需求、拟建规模和建设地点的初步设想 2.1 产品方案和拟建规模 生产螺旋藻乳酸菌发酵饮料,计划年产量为 1500 吨。 2.2 市场现状和市场预测 乳酸菌饮料是饮料市场的生力军，它横跨了乳制品和饮料两个行业。乳酸 菌饮料在国外市场一直备受欢迎，而今在国内也受到密切关注，以其营养价值 在饮料市场上新辟出一片天地，在雀巢和光明在乳品行业相继出现危机的情况 下，这种健康的乳品饮料赢得了更广阔的发展空间，让乳饮消费者有了更多的 选择。 - - 3 - - 2.3 建设地点的初步设想 建厂地点初步定为烟台经济技术开发区，以满足就进市场需求。 2.3.1 地理位置及厂址环境 烟台经济技术开发区地处中国山东半岛黄海之滨，位于北纬 37°32'、东 经 121°14'，北与北京、大连隔海相望，南与上海、青岛陆路相通，东与韩国、 日本一衣带水，是 21 世纪中国重点开发的环渤海经济圈内的重要生长点。基本 建成区面积 26 平方公里，居住人口近 20 万人。毗连烟台市中心区，距烟台港 6公里，距烟台火车站 6公里，距烟台国际机场只有 30 分钟路程。烟台市公路、 铁路通达全国各地，拥有中国 10 大港口之一的烟台港与烟台国际机场港口；电 话装机容量达到 210 万门；发电总装机容量 150 万 KW，电力供应充足；自来水 供应总量达到 1.5 亿吨，工业和生活用水满足供给；拥有高等院校 7所，中等 专业学校 91 所，全面普及了九年制义务教育，初中以上文化程度的人口比例高 出全国 15 个百分点以上，劳动力资源优良。 2.3.2 厂址地址气象 地势平坦,地质结构稳定。自然地耐力在 12 吨以上。地下水埋深一般在 1.7 米以上，西部在 2.8 米左右。四季分明，气候宜人。年平均气温为 12.5℃，极 端最低气温－13.1℃，极端最高气温 38℃；最冷月（１月）平均气温－4.7℃， 最热月（８月）平均气温 27.2℃。年平均降雨量为 737 毫米，相对湿度为 64% 。 濒临海滨，景色秀丽，北有 49 公里长的林带海滩，滩平沙柔，碧波万顷，于 1993 年 10 月被山东省人民政府批准为金沙滩旅游度假区，是一个理想的投资、 居住、旅游场所。 2.3.3 交通运输情况 全市有大中港口 9个，其中有烟台、龙口、蓬莱、莱州等 4个一类对外开 放的港口，有万吨级以上泊位 22 个，港口吞吐量达 2473 万吨。烟台港客轮直 达天津、大连等港口，与韩国釜山、群山有“紫玉兰”号轮往来，货轮与世界 70 多个国家和地区的 100 多个港口通航，现已开辟了烟台与日本、美国、加拿 大、韩国、香港、新加坡的定期集装箱运输业务。烟台境内蓝（村）-烟（台） - - 4 - - 铁路与国内主要干线相连接，火车可直达北京、上海、济南、青岛等城市。烟 台公路四通八达，全市现有通车里程 5172 公里。公路质量比较高，已沟通所有 县、乡（镇）和村庄。烟台航空运输有了很大发展，已建成的莱山机场达到 4D 级标准，被国务院正式批准为对外籍飞机开放的国际空港。已有飞往北京、上 海、广州、沈阳、哈尔滨、深圳、大连、西安、厦门、武汉、汕头、温州、成 都、海口等全国各大中城市的 20 多条航线，同时，还开通了烟台直飞香港、澳 门、韩国汉城的国际航线和地区航线。烟台将成为沟通华东、东北两大地区及 山东、辽东两个半岛，辐射内地、面向海外，连接沿海城市的交通枢纽。 2.3.4 燃料情况 烟台市工业基础比较好。现已建立起轻工、食品、纺纤、机械、建材、丝 绸、电子、仪表、化工、冶金、煤炭等门类比较齐全的工业生产体系，是山东 省重要的工业基地之一。而且便利的交通可以为燃料的运输节省很多成本。 2.3.5 供电情况 烟台市用电由烟台电厂、龙口电厂和山东电网三部分保证供应。其中烟台 电厂现有 2台 5万千瓦发电机组和 2台 10 万千瓦热电机组并网发电，1997 年 国家计委和电力部决定将整体煤气联合循环（IGCC）示范机组项目定点在烟台 电厂，现正在筹备中：龙口坑口电厂，规划装机客量 100 万千瓦，已建成投运。 全市发电量85.6亿千瓦时，年用电量71亿千瓦时。烟台市区用电可靠率达99.96 ％。 2.3.6 供水情况 烟台市水资源比较丰富。距市区 10 公里处的大沽夹河，其汇水面积达 1000 多平方公里，年水流量可达 3．5亿立方米。距市区 23 公里的门楼水库，兴利 库容达 1．26 亿立方米。有一座日净化水 15 万立方米的地表水厂。沿大沽夹河 下游有向市区供水的 6座地下水场，设计能力共计为 35 万吨。 3. 资源情况、建设条件、协作关系和技术 3.1 资源情况 - - 5 - - 螺旋藻粉：购于宁波市镇海镇海绿螺旋藻养殖场 鲜牛奶：购于烟台市开发区附近奶牛养殖场 柠檬酸：市售分析纯 瓜尔豆胶：市售 菌种：保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌 1：1 混合菌种购于微生物保藏中心。 3.2 建设条件 烟台经济技术开发区占地 26 万平方公里，地处美丽的滨海城市烟台，交通 便利且政府为促进经济的发展，在税收水电等方面提供许多优惠政策，为国内 外客商提供优良的投资环境，是理想的投资建厂地。 3.3 工艺技术初步方案 工艺流程： 螺旋藻→螺旋藻破壁→离心→去腥→杀菌→冷却 ↓ 鲜牛奶→杀菌→接种→发酵→冷却、搅拌→混合调配→预热→均质→冷却→成 品 ↑ 糖溶液、柠檬酸瓜尔豆胶、水 4. 公共工程和辅助工程的初步方案 4.1 公共工程 （1）供排水工程 清洗用水用自来水即可。排水设施有防污染措施。储水设 备定期清洗消毒。 （2）供气工程 工厂内设有锅炉房，提供生产用蒸汽和生活用蒸汽。锅炉燃 料为煤炭和天然气。 （3）供电工程 工厂附近配有变压器 - - 6 - - （4）采暖通风工程 供暖有锅炉，生产车间配有通风机，办公室配有中央空 调。 （5）压缩空气系统 厂内设有空气压缩站，主要用于生产需求，机械设备表 面清洗，原料配置，包装及运输等。 4.2 辅助工程 （1）项目需土建的辅助系统 原料库，成品库，办公室，科技研发中心，实 验室，食堂，宿舍，锅炉房，制冷站，空气压缩站，机电科，质检科，工厂 院墙和门岗。 （2）运输设备 场外运输主要为载重 4~ 5 吨的卡车。厂内运输主要为升降 式手推车、小货车，车间运输主要为泵和带式传送机。 5.环境保护 本项目污染主要来自生产中产生的大量的提取废液，动力设备噪音和锅 炉烟尘、排放的二氧化硫和炉渣，提取液经过污水处理可用于灌溉，提取后 的剩余固体可用于生产饲料。动力设备噪音在其造型与厂房布局上注意进行 防噪处理，锅炉可以采用麻石水膜除尘器，除尘效率可达 92%，完全符合城 市建厂地的环境要求。炉渣及粉煤灰可以作为本市建材的制砖原料，可进行 综合利用。 6.资金估算与资金筹备设想 生产车间面积为 4700 平方米，库房 900 平方米，办公用房 600 平方米。 总投资 7100 万元，其中固定资产为 4400 万元，征地费用为 3200 万元，土建 工程投资为 800 万元，设备及运输安装费用为 1455 万元，器具购置及其他工 程费用为 240 万元，建设费用及不可预见费用为 400 万元，流动资金为 1000 万元。 资金筹备方案：申请银行贷款为 5100 万元，吸引风险投资 2000 万元。 7.项目实施初步计划 项目工期 15 个月，进度安排为： 2009 年 5-6 月 完成项目材料并设计 2009 年 6-7 月 进行工程勘测和设计 2009 年 7-8 月 完成工艺设计并筹集资金 - - 7 - - 2009 年 8-10 月 利用筹集资金进行土建工程并考察订购设备 2010 年 3-4 月 贷款资金到位，土建工程完成设备到位安装并购进原料 2010 年 5-6 月 设备安装并调试 2010 年 7 月 项目完成 8.工厂组织和劳动定员估算 全场共 140 人，管理人员 20 人，车间操作人员 64 人，总裁 1人，经理 2 人，行政部门 12 人，研发中心 7人，营销部门 20 人，生产部门 76 人。 9.经济效益和社会效益的初步估算 该生产工艺已经经过中试阶段，完全成功。通过工业化试验阶段已经能 成功发酵出稳定优质的产品，相信通过工业化的生产必将取得明显的经济效 益。 螺旋藻乳酸菌发酵饮料是最新技术产品，该产品除经济效益外，由于螺旋藻 可广泛应用于食品、医药、保健品、化妆品和饲料行业，因此具有重大的社 会效益，对提高人们的身体健康和生活质量有重要作用。同时，还可吸纳当 地劳动力，增加农民收入，还可以带动起行业的发展。 第二章 厂址选择 1. 园区简介 烟台经济技术开发区地处中国山东半岛黄海之滨，位于北纬 37°32'、东 经 121°14'，北与北京、大连隔海相望，南与上海、青岛陆路相通，东与韩 国、日本一衣带水，是 21 世纪中国重点开发的环渤海经济圈内的重要生长点。 烟台经济技术开发区地势平坦,地质结构稳定。自然地耐力在 12 吨以上。 地下水埋深一般在 1.7 米以上，西部在 2.8 米左右。 烟台经济技术开发区四季分明，气候宜人。年平均气温为 12.5℃，极端 最低气温－13.1℃，极端最高气温 38℃；最冷月（１月）平均气温－4.7℃， 最热月（８月）平均气温27.2℃。年平均降雨量为737毫米，相对湿度为64% 。 全市有大中港口 9个，其中有烟台、龙口、蓬莱、莱州等 4个一类对外 开放的港口，有万吨级以上泊位 22 个，港口吞吐量达 2473 万吨。烟台将成 - - 8 - - 为沟通华东、东北两大地区及山东、辽东两个半岛，辐射内地、面向海外， 连接沿海城市的交通枢纽。 烟台市用电由烟台电厂、龙口电厂和山东电网三部分保证供应。其中烟 台电厂现有 2台 5万千瓦发电机组和 2台 10 万千瓦热电机组并网发电，1997 年国家计委和电力部决定将整体煤气联合循环（IGCC）示范机组项目定点在 烟台电厂，现正在筹备中：龙口坑口电厂，规划装机客量 100 万千瓦，已建 成投运。全市发电量 85.6 亿千瓦时，年用电量 71 亿千瓦时。烟台市区用电 可靠率达 99.96％。 烟台市水资源比较丰富。距市区 10 公里处的大沽夹河，其汇水面积达 1000 多平方公里，年水流量可达 3．5 亿立方米。距市区 23 公里的门楼水库， 兴利库容达 1．26 亿立方米。有一座日净化水 15 万立方米的地表水厂。沿 大沽夹河下游有向市区供水的 6 座地下水场，设计能力共计为 35 万吨。 2.市政、配套情况 在烟台开发区投资的各类项目，由管委负责将道路、供排水、供电、供热、 通信配套至项目用地红线。 （1）公路：由烟台至北京的 206 国道，由中国最北端黑龙江省同江市至中国 最南端海南省三亚市的同三高速公路，均从开发区经过。 （2）铁路：通过中国铁路动脉胶济－蓝烟铁路，烟台火车站贯通全国铁路网。 目前正在建设沿渤海湾德州至烟台铁路、烟台至大连轮渡铁路。 （3）港口：烟台港为中国 10 大枢纽港口之一，具有万吨级以上的泊位 15 个， 与世界 100 多个港口通航。 （4）机场：烟台国际机场开通 35 条国际、国内客货航线，每周航班 127 个。 （5）供水：拥有独立的供水系统，供水能力为 20 万立方米/日。 （6）供电：由与华东电网相连的山东电网双回路、双电源供电，电力充足。 已建成 110KV 变电站四座、35KV 变电站四座。正在建设 220KV 变电站。 （7）供热：建成区实行集中供热。现已建成总供热能力 360 吨/小时的东西 部两座热电厂。 （8） 通信：总装机容量 10 万门，程控交换机容量达 5 万门，实装市话 4 万门。可办理国际、国内直拨电话、电传、传真、移动通信、数据通信、无 - - 9 - - 线寻呼、计算机互联网、多媒体通信等多种电信业务，为投资者提供分组交 换、DDN、帧中继、ADSL 和 IP 宽带上网等服务。 （9）煤气：管道煤气规划供气量为 14.5 万立方米/日，现供气能力为 2万立 方米/日。 （10）天然气：现有供气能力为 2万立方米/日，二期规划供气能力为 5万立 方米/日。 （11）海关：开发区设有海关办事处，依法为企业办理海关登记备案、进出 口货物报关和查验,办理进口生产用设备的免税和出口产品退税手续，审批企 业的保税仓库和保税工厂，为加工贸易项下的进口货物进行保税。 （12）商检：开发区设有商品检验检疫局，依法对进出口商品进行商品检验， 实施出口商品普遍优惠制，签发一般产地证书，对进出口商品质量鉴定和企 业的资产价值鉴定。 （13）银行：中国各商业银行均在开发区设有支行，为投资者提供贷款服务， 办理开设帐户和国际、国内结算业务，外汇调剂和管理。 （14）厂房住宅：区内已建成多种功能通用厂房，建筑面积 10 万平方米；还 建有上百万平方米的住宅和别墅，可供投资者购买或租用。 （15）生活设施：建有五星级酒店、三星级酒店及各种档次的宾馆、酒店、 购物商场，国际学校和幼儿园、中小学、职业中专。设施先进的医院、电视 接收系统、高尔夫球练习场、海滨浴场、保龄球等健身旅游设施也已建成， 可以提供舒适、良好的商务和生活服务。 3. 技术经济条件 （1） 原料、辅料等的供应:螺旋藻粉购于宁波市镇海镇海绿螺旋藻养殖场， 新鲜牛乳采购于当地奶牛养殖场，如果以后扩大生产规模，该地交通便利可 从就进地区进行原料采购。 （2） 给排水：该工业区的水力资源完全可以满足本厂工业生产的需要。 （3） 能源供应：该工业区电力供应充足。供水基本满足工业需要。烟台市 交通便利，燃料运输方便供应有保障。 （4） 交通条件：全市有大中港口 9个，其中有烟台、龙口、蓬莱、莱州等 4 个一类对外开放的港口，有万吨级以上泊位 22 个，港口吞吐量达 2473 万吨。 - - 10 - - 烟台港客轮直达天津、大连等港口，与韩国釜山、群山有“紫玉兰”号轮往 来，货轮与世界 70 多个国家和地区的 100 多个港口通航，现已开辟了烟台与 日本、美国、加拿大、韩国、香港、新加坡的定期集装箱运输业务。烟台境 内蓝（村）-烟（台）铁路与国内主要干线相连接，火车可直达北京、上海、 济南、青岛等城市。烟台公路四通八达，全市现有通车里程 5172 公里。公路 质量比较高，已沟通所有县、乡（镇）和村庄。烟台航空运输有了很大发展， 已建成的莱山机场达到 4D 级标准，被国务院正式批准为对外籍飞机开放的国 际空港。已有飞往北京、上海、广州、沈阳、哈尔滨、深圳、大连、西安、 厦门、武汉、汕头、温州、成都、海口等全国各大中城市的 20 多条航线，同 时，还开通了烟台直飞香港、澳门、韩国汉城的国际航线和地区航线。烟台 将成为沟通华东、东北两大地区及山东、辽东两个半岛，辐射内地、面向海 外，连接沿海城市的交通枢纽。 4.环境影响评价 本项目废水包括生活污水和生产污水，生活污水经化粪池处理后排入污 水处理站，生产污水直接排入污水处理站。由于本项目采用清洁生产工艺， 生产过程中的废水并不含有有毒的物质及重金属离子，可直接排入污水处理 厂进行污水处理。污水处理产生的剩余污泥，可作为农田肥料；净化水可用 于绿化区的灌溉，不会对厂区及周边环境产生不良影响。 本项目生产中的废气主要来自于燃煤锅炉。本项目采用袋式除尘处理，除尘 效率可达 90%以上。本项目固体废物主要为锅炉产生的燃煤灰渣及粉煤灰和污 水沉淀产生的少量污泥。炉渣及粉煤灰可作建筑材料外售，不会对环境造成 影响。本厂执行的生产标准有《锅炉大气污染物排放标准》、《大气污染物综 合排放标准》、《污水综合排放标准》。 项目建成后整个厂区的绿化率为 30%，对改善厂区周围生态环境有一定的 作用。 第三章 总平面设计 - - 11 - - 1.工厂组成 工厂的主要部分为生产车间，辅助车间（包括原料库、成品库实验室等）， 动力车间（包括锅炉房、变电站、空压站、水泵房、冷冻站等），运输设施和 各类地下、地上工程管网，行管部门，绿化设施及美化环境设施。 2.厂区划分 主要生产区位于工厂中部位置，包括发酵车间、预处理车间、提纯车间。 污水处理厂位于厂区的西北角，机电科位于厂区西面，锅炉房靠近餐厅及煤 场。工厂右方区域为办公、就餐的环境，绿化较好。全厂设有两个入口，主 入口朝南，为人流入口，方便工作上下班及非生产车辆的出入；另一个入口 朝北，为货运及原料出入口。上述布置做到了人、货分流，有利于安全及文 明生产。 3.道路设计 考虑到大型消防车及工厂运输需要，露天路面为水泥板材质，主干道宽 为 10 米，次要路宽为 5米；办公区域为石板铺路，宽度为 3-5 米。 4.竖向布置 厂区内地势平坦，厂区采用平坡式布置，经处理达标后的生产废水采用 暗管排入厂区外部排水渠。 5.绿化布置 厂区绿化以普通绿化与重点绿化相结合，沿厂区入口的主要道路进行重 点绿化，种植有观赏价值的乔木与草皮绿化相结合，并适当点缀冬青灌木， 使厂区绿化率达到 30 以上，以创造出一个美丽怡人的生产环境。 表 3-1 厂区建筑面积一览表 序号 建筑名称 长（m）×宽(m) ×层数 占地面积（㎡） 1 办公楼 40×15×3 600 2 宿舍及娱乐场所 40×15×6 600 3 综合楼 30×9×5 470 - - 12 - - 4 仓库 45×20×1 900 5 发酵车间 60×60×1 3600 6 中转车间 20×10×2 200 7 提取车间 45×25×1 1125 8 污水处理区 25×15×2 375 9 机电科 25×15×2 300 10 质检科 15×8×2 120 11 锅炉房 20×12×1 240 12 绿化区 30% 13 车库 25×15×1 375 14 无菌空气制备室 15×8×1 120 15 总面积 11200 附图 1：总平面设计图 附图 2：车间平面布置图 第四章 工艺设计 1.产品方案 1.1 料鲜奶的质量要求 (1)固形物含量：鲜奶总干物质含量不得低于 11.5%，其中非脂干物质不得少 于 8.5%，否则会影响蛋白质的凝乳作用。 (2)鲜奶中残留抗生素的检测：抗生素污染会使乳酸菌生长受到限制，因此决 不能使用抗生素污染的鲜奶为原料。 (3)白细胞检测：白细胞含量常常会影响鲜奶的质量。 (4)杂菌检测：霉菌、酵母菌、芽孢杆菌、大肠杆菌等等杂菌会影响鲜奶原料 的质量。 1.2 原料乳的处理 (1)牛乳的净化：利用的别设计的离心机出去牛乳中的白细胞和其他肉眼可见 - - 13 - - 的异物。 (2)脂肪含量标准化：用分离机对牛乳进行脱脂，在加入少量稀奶油，是调制 如脂肪含量标准化。 (3)配料： 1)奶粉的添加：加入 1%～3%的奶粉调节非脂干物质。 2)蔗糖的添加：加入 4%～8%的蔗糖调节酸奶的口感。 3)均质：将调制奶加热到 60 °，与均质机中，8～10Mpa 压力下均质。 4)灭菌：采用高温巴氏杀菌法，90～95℃保持 5min 杀菌。 1.3 接种 向 43～45℃的灭菌原料奶中加入工作发酵剂，一般量为 2%～3%，工作 发酵剂为嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌，比例为１：１或２：１。 1.4 分装 酸奶发酵后不能受到机械振动，因此，必须先分装再发酵。 1.5 发酵 将分装好的牛乳至于发酵架中发酵，温度保持在 40～43℃。一般发酵３～６ 小时。 1.6 冷却 发酵完成后，用冷风迅速冷却到 10℃左右，防止发酵过度使酸度过高影 响口感。 1.7 冷藏和后熟 经冷却的酸奶放在-1～0℃冷藏室中保存。 2.物料平衡 2.1 原料奶的标准化阶段 （１）脂肪含量标准化 以 1000kg 原料鲜奶为衡算对象： 原料鲜奶中，脂肪含量为 3.0%，而在酸奶成品中的一般含量为 2.6%。在 生产过程中，需要加入脱脂牛奶。全脂奶和脱脂奶的需要量可以用交叉法计 算得。 - - 14 - - A D C B E 如图，A,B,C,D,E 分别代表全脂奶中脂肪含量，脱脂奶中脂肪含量，酸奶 中脂肪含量，脱脂奶的用量，全脂奶的用量。代入计算，得 3.0 2.5 2.6 2.5+0.4=2.9 0.1 0.4 则 全脂奶的用量为： 2.5×1000/2.9=862.1 ㎏ 脱脂奶的用量为： 0.4×1000/2.9=137.9 ㎏ （２）非脂乳固体标准化 原料鲜奶的非脂乳固体含量为 8.5%,而酸奶成品中含量约为 11~12%，须 加入脱脂奶粉。脱脂奶粉的加入量为： 1000×2.5%=25 ㎏ （３）蔗糖的加入 - - 15 - - 1000×5%=50 ㎏ 实际用物料总量为 1075 ㎏。 总脂肪含量实际为 （1000×2.6%＋25×1%）÷1075=2.45% 实际的非脂乳固体含量为 （1000×8.5%＋25×99%）÷1075=10.42% 2.2 均质、热处理阶段 （１） 均质 经过均质，损失量为１％，则 1075×99%=1064 ㎏ （２） 热处理 经过热处理，原料的损失量为 2%，则 1064×98%=1043 ㎏ 2.3 发酵剂的加入阶段 加入的发酵剂的量为原料的 3%左右为宜。 1043×3%=31.3 ㎏ 这时，总的物料质量变为 - - 16 - - 1043＋31.3=1074.3 ㎏ 2.4 包装阶段损失 按 2%计算，则 1074.3×98%=1052.8 ㎏ 2.5．储藏、运输阶段损失 按 1%计算，则 1052．8×99%=1042.3 ㎏ 2.6．年产量 1500t 酸奶产品需要的原料总量计算 原料鲜奶用量：1500×1000÷1042.3÷99%÷98%÷103%÷98%÷99%÷ 107.5%=1387t 发酵剂的用量：1500×1000÷1042.3÷99%÷98%÷103×3=43.2t 蔗糖的用量： 1500×1000÷1042.3÷99%÷98%÷103%÷98%÷99%÷107.5%× 5%=69.35t 脱脂奶粉的用量： 1500×1000÷1042.3÷99%÷98%÷103%÷98%÷99%÷107.5%× 2.5=34.68t 2.7．年产 1500t 螺旋藻发酵乳饮料的物料衡算表 - - 17 - - 表 4-1 年产 1500t 螺旋藻发酵乳饮料的物料衡算表 项目名称 以 1000 ㎏原 料鲜奶为衡 算标准的物 料用量 单位 年产 1500t 成品产品 的物料用 量 单位 生产规模 1500 t 1500 t 年生产天数 300 d 300 d/a 日产量 5 t/d 5 t 发酵周期 2 d 4 h 原料鲜奶用 量 1000 ㎏ 1387 t 发酵剂的用 量 31.3 ㎏ 43.2 t 蔗糖的用量 50 ㎏ 69.35 t 脱脂奶粉的 用量 25 ㎏ 34.68 t 3.热量衡算 以 1000 ㎏原料鲜奶为衡算标准，进行热量、冷量消耗的衡算 3.1 料鲜奶的储藏阶段 从产地运来的牛奶为室温（以 20℃计算），进厂后要冷却到 5℃左右，目 的是暂时防止微生物的生长。这一阶段需要加入的冷量为： 1000×Cp×（20－5）=60750kJ 3.2 均质前的预热阶段 - - 18 - - 低温保存的原料鲜奶在均质操作前，要先预热至 60℃，则这一阶段需要 加入的热量为： 1075×Cp×（60－5）=239456kJ 3.3 巴氏灭菌阶段 原料鲜奶经过均质以后，要加热至 90℃进行高温巴氏灭菌，这一阶段要 加入的热量为： 1064×Cp×（90－60）=129276 kJ 3.4 产品冷却阶段 发酵后的产品要迅速冷却至 10℃，防止产品过分发酵而影响口感。需加 入的冷量为： 1052.8×Cp×（42－10）=136443 kJ 3.5 产品冷藏保存阶段 冷却后的产品要继续冷却至 0℃低温保存。加入的冷量为： 1052.8×Cp×（10－0）=42638 kJ 3.6 总热量衡算 （1）以 1000kg 鲜奶原料为衡算对象 在整个发酵过程中，加入的总热量为： 239456＋129276=368732kJ 在过程中，根据经验，热量损失以 15%计算，则总热量为： - - 19 - - 368732×115%=424041kJ （2）以年产量为 1500t 为衡算对象的总热量 424041×1387=588145977kJ=5.88×108kJ 3.7 总冷量衡算 （1）以 1000kg 鲜奶原料为衡算对象 60750＋136443＋42638=239831kJ 热量损失以 15%计算： 239831×115%=282469kJ （2）以年产量为 1500t 为衡算对象的总热量 282469×1387=391784503kJ=3.92×108kJ 4.生产设备选型 4.1 均质机的选择 4.1.1．额定压力的选择 根据均质的要求，原料鲜奶要从入口处的 300kPa 升高到 10～25MPa，合 适的是额定压力为 28～35 MPa，最高压力为 35～40 MPa.的均质机。 4.1.2．工作量的确定 本厂设计为年产 1500t 酸奶产品，按照每年生产 300 天计算，则生产所 需的规模为： - - 20 - - 1500×1000÷300÷24=208.33L/h 所以，需要的均质机的型号为：GJJ-Q250-P40。其主要性能指标为： 流量：250 升/小时；最大压力/额定压力：40/35 MPa；尺寸：700×500 ×1000mm。 4.2 贮存罐的选择 原料鲜奶在加工前，一般要放置几小时，使牛奶能够自然脱气。收购的 原料鲜奶要进行低温保存（4℃）。收购原料牛奶以每天一次计算： 1500×1000/300=5000L/h 即贮藏罐的容积相当于一天的处理量。关于贮存罐的个数，我们决定用 两个，比较方便检修，又不至于太贵，操作也不麻烦。经过比较，我们决定 选用 9GL-3 型直冷式分体奶罐。其主要技术指标为： 额定容量：3000L；平均制冷量：14000W；外型尺寸：2504×1764×1746mm； 电源（相·V·Hz）：3-380-50。 4.3 设备一览表（见下表） 表 4-1 设备一览表 序号 名称 数 量 单 位 性能 金额/万元 1 贮存罐 2 个 容量3吨 15 2 配料罐 3 个 容量1吨 6 - - 21 - - 以下设备均选用浙江武义万达干燥设备制造有限公司的生产凝固型酸奶 的专用设备。 （1）超高温瞬时杀菌机 超高温瞬时杀菌机－图片说明： 管式和板（片）式热交换器是食品物料在装罐前常用 的热处理（杀菌）设备，一般用于液态食品的高温短 时（HTST）或超高温瞬时（UHT）杀菌。可以满足液态 食品的高温短时（HTST）或超高温瞬时（UHT）杀菌的 热处理设备还有套管式超高温杀菌设备、闪蒸杀菌设 备等。 3 培养罐 3 个 容量 2.5 吨 24 4 水处理机 1 个 每小时 1 吨 10 5 CIP 消洗机 1 台 每小时 1 吨 8 6 奶泵 5 个 3 吨/小 时 0.9 7 板换器 4 组 8 8 巴氏杀菌机 1 台 15 9 均质机 1 台 10 10 包装机 3 台 300 11 安装及管道、阀门 30 - - 22 - - （2）发酵罐 （3）均质机 - - 23 - - （4）GC-6/8 全自动液体灌装机 （5） 带式清洗机 - - 24 - - 5.劳动力平衡 表 4-2 为劳动力分配表: 发酵车间 3 提纯车间 8 仓库 7 空压站 1 污水处理 2 辅助系统 4 锅炉房 2 警卫消防 2 技术人员 2 办公室 5 6.水电平衡 6.1 生产用水 在整个发酵过程中，不用水作为原料，水用来进行设备的清洗和作为热 量的传递介质。 （１） 洗涤水 以处理 1000 ㎏原料鲜奶为衡算标准，洗涤水以原料体积的 15%计算： 1000×15%/1000=0.15m3 以年产量为 1500t 为衡算标准，则 0.15×1387=208.1 m3 （２） 循环水 以处理 1000 ㎏原料鲜奶为衡算标准，设入口、出口的温度分别为 95℃和 50℃，则需要的热水量为： 424041÷Cp 水÷（95－50）=2254.3 ㎏=2.25 m3 - - 25 - - 以年产量为 1500t 为衡算标准，则 2254.3×1387=3126.8 m3 （３） 其他生产用水（清洗厂房，其他设备等） 按照每日 2 m3 计算： 2×300=600 m3 6.2 生活用水 按照每日 5 m3 计算： 5×300=1500 m3 6.3 总用水量 年产 1500 吨产品（300 天）的总用水量为： 208.1＋3126.8＋600＋1500=5435 m3 第五章 公共工程及辅助设施 1.公共工程 1.1 给排水工程 给水：本项目用水主要为生产车间用水和清洗用水、循环系统用水、消 防用水、锅炉房用水及办公楼生活用水。 排水：本项目采用清洁生产工艺，生产过程中不产生有毒废水，所排废 水主要为设备清洗废水、冷却系统定期排水。 本项目发酵工段和空压站需要冷却循环水，厂区新建 400m³循环水池一座 并购置配套冷却设备，可以保证生产过程的正常进行。循环水池兼做消防水 池使用。 - - 26 - - 1.2 供气工程 工厂内设有锅炉房，提供生产用蒸汽和生活用蒸汽。锅炉燃料用煤炭。 办公区冬季采暖使用冷却系统的循环废弃热水，水温 80℃，可以满足生产车 间和办公区冬季取暖需要。 1.3 压缩空气工程 厂内设有空压站，主要用于发酵生产、运输等。 2.辅助工程 2.1 项目需土建的辅助工程 原料垛，成品库，办公室，质检科，研发中心办公室，餐厅，宿舍，锅 炉房，空气压缩室等。 2.2 运输设施 厂外运输主要为载重 4-5 吨的卡车，厂内运输主要为升降式手推车和小 货车，车间运输主要为泵和带式传送机。 第六章 企业组织及劳动定员 1.企业组织 在市场经济条件下，企业的组织结构应按照现代企业制度的要求，符合 精简、效能的原则，设置管理和生产有关部门，实施科学管理，使产品在市 场上具有质量、价格、技术的竞争优势。 - - 27 - - 企业组织结构简图 2.工作制度 24 小时全天工作制，全年生产天数为 300 天；3 班轮换制，车间人员轮 班轮休。 3.劳动定员 表 6-1 全厂定员及人员构成分析表 部门 管理人 员 工 程 技 术 人员 工人 服务人 员 合计 厂部 7 18 18 43 生产车间 6 3 33 36 辅助车间 3 1 21 28 总经理 副总经理 副总经理 行政主管 研发主管 营销主管 生产主管 人力资源部总务部 财务部 产品开发部 销售部客户服务部 设备技术部生产车间 质管部 - - 28 - - 辅助公共系统 12 12 警卫消防人员 3 6 9 其他 6 6 全厂合计 19 22 78 20 139 占百分比 14% 16% 56% 14% 100% 第七章 工厂卫生 1.厂内部总平面布局的卫生 工厂内部，会发生污染的车间，如废水处理车间，都要远离重要的生产 车间，确保工厂内部不会发生内部污染。 2.厂内部建筑的卫生 厂房采用现代厂房建筑材料，内部干净整洁。 车间防鼠设施：为了防鼠，车间门窗结构要紧密，缝隙不能大于 1 ㎝， 所有出入口，包括排水沟出入口都应安装上网格小于 1 ㎝的金属网防鼠，地 基的深度应深入地下 0.5-0.8m，地面上 60 ㎝之下的部分均用坚固的砖石等材 料砌成，墙角做成一定的弧形，可以防止老鼠的上墙活动。 原材料及成品库的卫生：本厂成品的仓库设成常温干燥的。原料库及成 品库均应照明充足，通风良好，要注意防潮。库内有湿度计、温度计，保证 恒温恒湿。 生产个人卫生：全厂禁止吸烟，生产车间的工作人员应穿戴工作服入内， 禁止随地吐痰和乱扔垃圾。 原辅材料的卫生：原辅材料符合国家有关标准规定，经检验合格后方可 投入生产。 3.生产设备灭菌及空气除菌 生产设备，如发酵罐、均质机储罐等腰定期灭菌。本厂采用高压蒸汽灭 菌，从空压机内出来的空气经高效过滤装置进行过滤，去除杂菌。 - - 29 - - 第八章 环境保护与安全卫生 1.废水处理 采用工程设施对工业污水进行处理，常用的工艺有物理、化学和生物降 解，通常是三者进行组合。根据同行业废水治理现状和技术水品，该厂废水 采用厌氧-好氧相结合的处理工艺。在众多的厌氧处理工艺中，流式厌氧污染 床（UASB）具有投资低，容积负荷高和处理效率高的特点。因此选用上流式 厌氧反应器作为工艺主体构筑物，处理工艺流程如图 8-1. 污水 ↓ 调节池 污泥 ↓ ↓←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←←初淀池 ↓ ↓ ↓