碳酸飲料工廠設(shè)計(jì)吳

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1、江西科技師范大學(xué) 食品科學(xué)與工程專業(yè)《食品工廠課程設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)書(shū) 題目名稱 年產(chǎn)量 20000 噸碳酸飲料設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí) 12 食品科學(xué)與工程 學(xué) 號(hào) 20111909 20121896 學(xué)生姓名 吳孟娟 卓雅婷 指導(dǎo)教師 常軍 博士 20 15 年 6 月 15 日 目錄 1.設(shè)計(jì)背景 1.1設(shè)計(jì)依據(jù) 1.2設(shè)計(jì)條件 2.廠址選擇 2.1交通狀況 2.2自然氣候 2.3原料供應(yīng) 2.4 當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)政策 .錯(cuò).. 誤！ .錯(cuò).. 誤！ .錯(cuò).. 誤！ .錯(cuò).. 誤！ .錯(cuò).. 誤！ .錯(cuò).. 誤！ .錯(cuò).. 誤！ 未定義書(shū)簽。 未定義書(shū)

2、簽。 未定義書(shū)簽。 未定義書(shū)簽。 未定義書(shū)簽。 未定義書(shū)簽。 未定義書(shū)簽。 1.. 3. 廠區(qū)設(shè)計(jì) 2... 3.1 廠內(nèi)綠化與美化設(shè)計(jì) 2.. 3.2 各建筑物面積 2... 3.2.1工廠勞動(dòng)力 2.. 3.2.2辦公樓 2... 3.2.3保衛(wèi)科 2... 3.2.4停車場(chǎng) 2... 3.2.5原料倉(cāng)庫(kù) 2... 3.2.6 包裝材料倉(cāng)庫(kù) 3.. 3.2.7成品倉(cāng)庫(kù) 3... 3.2.8食堂 3... 3.2.9宿舍 3... 3.2.10醫(yī)務(wù)室 4... 3.2.11機(jī)修間與配電房 4.. 3.2.12 污水處理站 4

3、.. 3.2.13供水站 4... 4. 生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 4... 4.1工藝流程 5... 4.2班產(chǎn)量的確定 5... 4.3物料衡算 5... 4.4包裝材料 6... 5. 生產(chǎn)車間功能設(shè)計(jì) 6... 7.. .7. 6. 總結(jié) 7. 參考文獻(xiàn) 年產(chǎn) 20000 噸碳酸飲料工廠設(shè)計(jì) 1. 設(shè)計(jì)背景 1.1 設(shè)計(jì)依據(jù) 我國(guó)碳酸飲料工業(yè)起步較晚，而碳酸飲料類產(chǎn)品是指一定條件下充入 CO2 氣體的 飲料，包括碳酸飲料、充氣運(yùn)動(dòng)飲料等具體品種，不包括由發(fā)酵法自身產(chǎn)生 CO2 氣的 飲料，成品中二氧化碳的含量不低于（ 20℃時(shí)的體積倍數(shù)）不低于 2.0

4、 倍。碳酸飲料的 主要成分為糖、色素、甜味劑、酸味劑、香料及碳酸水等一般不含維生素，也不含礦物 質(zhì)，碳酸飲料可分為果汁型、果味型、可樂(lè)型等，本設(shè)計(jì)主要生產(chǎn)雪碧型碳酸飲料。 1.2 設(shè)計(jì)條件 產(chǎn)量： 20000噸每年 工作時(shí)間： 252 天 原料：白砂糖、甜蜜素、蛋白糖（ 50 倍）、檸檬酸、檸檬酸鈉、苯甲酸鈉等 2. 廠址選擇 廠址條件選擇是工廠建設(shè)條件分析的核心內(nèi)容。 工廠的廠址選擇不僅關(guān)系到工業(yè)布 局的落實(shí)、投資的地區(qū)分配、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、生態(tài)平衡等具有全局性、長(zhǎng)遠(yuǎn)性的重要問(wèn)題， 還直接或間接地決定著工廠投產(chǎn)以后的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)， 所以廠址的選擇至關(guān)重要， 本設(shè)計(jì)從 交通狀況、自然氣候、原

5、料供應(yīng)、當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)政策等方面考慮，決定將廠址選在江西省 豐城市工業(yè)園。 2.1 交通狀況 豐城水運(yùn)、陸運(yùn)、鐵運(yùn)、空運(yùn)便捷，滬昆高速直達(dá)省城南昌，豐城市工業(yè)園距離高 速路口只有 20 分鐘路程，劍邑大橋、贛江公路大橋離園區(qū)較近，且過(guò)劍邑大橋可直達(dá) 105國(guó)道，陸運(yùn)便利。贛江倚城東流，水運(yùn)便捷，工業(yè)園距離機(jī)場(chǎng) 70 公里，空運(yùn)方便， 且有京浙贛鐵路、京九鐵路穿境而過(guò)，專線鐵路直達(dá)園區(qū)，新梅一級(jí)公路穿園而過(guò)，區(qū) 位優(yōu)越。 2.2 自然氣候 豐城市氣候溫和，四季分明，豐城人民注重傳統(tǒng)，逢年過(guò)節(jié)必然宴客，因此碳酸飲 料便成為會(huì)客必不可少的飲品。近年來(lái)，豐城市人口呈現(xiàn)正增長(zhǎng)，未來(lái)市場(chǎng)可觀。豐城 市地理

6、位置較好，全年無(wú)自然災(zāi)害，不會(huì)有非抗力因素影響生產(chǎn)。 2.3 原料供應(yīng) 工業(yè)園區(qū)位于贛江之濱、緊鄰豐城電廠，有豐富的水、電和蒸汽資源。豐城小港盛 產(chǎn)甘蔗，原料供應(yīng)方便，可減少物流費(fèi)用，且工業(yè)園內(nèi)有生產(chǎn) PET 聚酯瓶和包裝紙箱 的工廠，采購(gòu)包裝材料極為便利。而豐城市擁有 130 萬(wàn)人口，勞動(dòng)力豐富，豐城擁有江 南最大的煤礦和發(fā)電廠，能源供應(yīng)豐富。 2.4 當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)政策 豐城市首先在土地租賃方面給出優(yōu)惠， 最高不超過(guò)每年每平方米 1 元，水電價(jià)格也 給予優(yōu)惠，為了引進(jìn)投資，豐城市優(yōu)化其投資環(huán)境，推行誠(chéng)信服務(wù)，禁止任何人、任何 單位、任何部門(mén)向工廠收取任何的非法費(fèi)用，對(duì)外來(lái)客商及其投資企業(yè)

7、進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)， 并且可保證外來(lái)客商妻子及其子女落戶。 3. 廠內(nèi)設(shè)計(jì) 3.1 廠內(nèi)綠化與美化設(shè)計(jì) 本廠在污水處理站的周圍設(shè)置綠化帶， 目的是凈化空氣以及隔離生活區(qū)， 園區(qū)進(jìn)口 左側(cè)設(shè)置綠化帶，給人以舒適感，打造花園式工廠，在綠化帶中設(shè)大型蓄水池，充分利 用自然資源，在休閑廣場(chǎng)可設(shè)置一標(biāo)志性建筑，再圈一小池，配以金魚(yú)，頗有花園式工 廠的特色和美感。 3.2 各建筑設(shè)施面積 3.2.1工廠勞動(dòng)力 由于碳酸飲料的生產(chǎn)流水線為全自動(dòng)化生產(chǎn)， 所需的人數(shù)并不多， 以旺季計(jì)算， 旺 季為 3 班，每班為 16 人，因工人會(huì)有請(qǐng)假等特殊情況，因此可增加 4 人，總?cè)藬?shù)為 52 人，行政人員 10

8、人，研發(fā)品控人員 5人，保衛(wèi)處 3 人，共有兩個(gè)保衛(wèi)處，共 6 人，技 術(shù)工人 2 人，總?cè)藬?shù) 75 人。 3.2.2辦公樓 辦公樓主要供行政人員使用， 可設(shè)計(jì)為三層， 一樓為辦公人員使用， 二樓為會(huì)議室 和來(lái)賓休息室，三樓為董事長(zhǎng)和副董事長(zhǎng)等高級(jí)主管的辦公室。 每人使用面積約為 6m2 ， 總共為 60 m2，而辦公樓還需設(shè)計(jì)前臺(tái)等，可將辦公樓擴(kuò)大至 200m2 。 3.2.3保衛(wèi)科 保衛(wèi)科也采取 3 班制，每班兩人，設(shè)置在大門(mén)的進(jìn)出口處，工廠設(shè)計(jì)為兩大門(mén)，一 小門(mén)，只需在兩大門(mén)處設(shè)置保衛(wèi)科，而每人使用面積為 5 m2 ，總共為 20m2。 3.2.4停車場(chǎng) 本設(shè)計(jì)設(shè)置三個(gè)停車場(chǎng)，

9、 一個(gè)放置在原料倉(cāng)庫(kù)及成品倉(cāng)庫(kù)附近， 主要用于停放大型 貨車以及工廠車輛的停放， 貨車的尺寸一般為 12 2.5 3m ，而貨車也需回轉(zhuǎn)掉頭的空間， 因此可設(shè)計(jì)為 300m2 。第二個(gè)設(shè)置在廠右側(cè)區(qū)域， 主要用于放置工廠員工電動(dòng)車， 電動(dòng) 車尺寸為1.8 0.85m ，工廠員工人數(shù)較多，可設(shè)置停放 55輛電動(dòng)車，面積為 110m2 。第 三個(gè)停車場(chǎng)可設(shè)計(jì)在辦公樓前面， 用于停放私家車， 一個(gè)停車位的占地面積約為 15m2 ， 設(shè)為 10 個(gè)，面積為 150m2 。因此總面積為 560m2 。 3.2.5原料倉(cāng)庫(kù) 因所需原料不多， 而白砂糖的囤放是最多的， 因此可依據(jù)白砂糖的尺寸計(jì)算， 一袋

10、 白砂糖的尺寸約為 800 400 200mm ，重量約為 25kg 。白砂糖可堆放，堆放高度約為 2 m ，囤放周期為 5 天。以旺季為準(zhǔn)，每天需白砂糖 3618kg ，5天即用白砂糖 18090kg ， 一堆白砂糖可堆放 10 袋，約為 250kg ，總共有18090 250 72.36 73堆。1 袋白砂糖 的占地面積為 0.32m2 ，73堆需 73 0.32 23.36m2 。倉(cāng)庫(kù)的利用面積系數(shù) K=0.65。因此 面積為 36m2 。而原料倉(cāng)庫(kù)還需設(shè)計(jì)原料接收部門(mén)等，因此需 240m2 。 3.2.6包裝材料倉(cāng)庫(kù) 囤放周期為 5 天。雪碧飲料采用瓶子裝罐，每瓶 500mL ，約

11、為 0.5kg ，每班生產(chǎn) 60000瓶。每箱放置 24 瓶，每班可生產(chǎn) 2500箱。箱子的尺寸為 400 300 200m ，堆放 高度為 2 m ，可將瓶子放置在箱子內(nèi)存放，因此只需考慮箱子面積，一堆可放 10 箱。 一箱的占地面積為 0.4 0.3 0.12m2 ，總共有 750堆，因此箱子的占地面積為 90m2 ，包 裝材料的利用系數(shù) K=0.65。則實(shí)際面積為 138.5m2 。而倉(cāng)庫(kù)需留有工人行走及運(yùn)輸工 具的進(jìn)出，因此可擴(kuò)增為 20 10 200m2 。 3.2.7成品倉(cāng)庫(kù) 碳酸飲料的成品存放時(shí)間一般為 7~10d，本設(shè)計(jì)的貯藏期為 7 天計(jì)算，旺季每天生 產(chǎn)飲料 90t

12、，成品倉(cāng)庫(kù)的面積可依據(jù)包裝材料倉(cāng)庫(kù)的面積來(lái)確定，包裝材料的倉(cāng)庫(kù)囤放 周期為 5 天，而成品倉(cāng)庫(kù)的囤放周期為 7天，因此成品倉(cāng)庫(kù)的面積要大。 可將其面積確 定為 400m2 。 3.2.8食堂 首先確定食堂的座位數(shù)。 N M 0.85/ CK 其中： N——座位數(shù) M ——全廠最大班人數(shù) C——進(jìn)餐批次 K——作為輪換系數(shù) 全廠最大班人數(shù)為 48 人，進(jìn)餐批次為 1 批，座位輪換系數(shù)為 1.2。 即 N 48 0.85 /1 1.2 34 食堂建筑面積的確定。 F N(D1 D2)/K 式中 F——食堂面積 D1 ——每座餐位使用面積 0.85~1.0m2 K—— 建筑系

13、數(shù) 82%~89% D2 ——每座廚房及其他面積 0.55~0.7m2 即 F 34(0.9 0.6) / 85% 60m2 。 3.2.9宿舍 宿舍可設(shè)在靠近食堂的位置，方便員工生活。男女工的比例為 3:7，因此男工 18 人，女工 47人，宿舍可設(shè)計(jì)為沒(méi) 4 人一間，即男宿舍 5間，女宿舍 12 間。一間宿舍包 括廁所、浴室、洗漱間在內(nèi)，可設(shè)計(jì)一間為 30m2 。宿舍可設(shè)計(jì)為三層，一樓為男宿舍， 二三樓為女宿舍，一層 5 間。因此，宿舍樓的占地面積為 150m2 。 3.2.10醫(yī)務(wù)室 醫(yī)務(wù)室安排在宿舍樓附近。設(shè)計(jì)為兩層，一樓為醫(yī)務(wù)室，二樓為工廠活動(dòng)中心，用 于員工休閑活動(dòng)，可設(shè)

14、計(jì)為 40m2 。 3.2.11機(jī)修間與配電房 機(jī)修間與配電房設(shè)計(jì)在廠后區(qū)， 機(jī)修間用于防止機(jī)器零部件， 靠近生產(chǎn)車間， 可設(shè) 計(jì)為 30 m2 。配電房用于控制全廠電力，可設(shè)計(jì)為 30m2 。 3.2.12污水處理站 用于全廠的污水處理等，需設(shè)計(jì)大型過(guò)濾池，因此可設(shè)計(jì)為 100m2 。 3.2.13供水站 用于全廠的水供應(yīng)，可設(shè)計(jì)為 40m2 。 全廠的建筑占地面積如下表所示 表 1 全廠建筑面積 尺寸（單位： m） 面積（ m2 ） 生產(chǎn)車間 45×24 1080 辦公樓 10×20 200 保衛(wèi)科 3×5 15 車庫(kù) 6×25 150 停車場(chǎng)

15、30×10 300 電動(dòng)車車庫(kù) 11×10 110 原料倉(cāng)庫(kù) 24×10 240 包裝材料庫(kù) 20×10 200 成品倉(cāng)庫(kù) 20×20 400 食堂 10×6 60 宿舍 15×10 150 醫(yī)務(wù)室 4×10 40 機(jī)修間 3×10 30 配電房 3×10 30 污水處理站 10×10 100 供水站 4×10 40 全廠建筑面積 3145m2 一般工廠的建筑系數(shù)為 35%~50%之間，因此可設(shè)計(jì)廠區(qū)面積為 9000m2 。尺寸為 120 75m ，建筑系數(shù)為 35%，在一般工廠的建筑系數(shù)之間，設(shè)計(jì)合理。

16、 4. 生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì) 4.1工藝流程 [2] 飲飲用用水水 水處理 脫氣 CO2氣 冷卻混合 砂糖 溶解 過(guò)濾 糖漿調(diào)和 包裝瓶 洗凈 空瓶檢查 裝瓶旋蓋機(jī) 成品 貼標(biāo)機(jī) 4.2 班產(chǎn)量的確定 碳酸飲料的銷量分為淡季和旺季，本設(shè)計(jì)的每月工作日期據(jù) 2015 年份計(jì)算，每月 以四周為一個(gè)周期，每周休息 2天，每月休息 8 天，每月基本工作日為 22 天，由于每 月的日期不一樣且有國(guó)家休假日。 因此每月的生產(chǎn)期也不同。 夏季為碳酸飲料銷量的旺 季，而 2 月份正逢

17、春節(jié)，雖天氣較寒冷，但也是旺季。 1、3、4、11、12 月份為淡季。 旺季生產(chǎn) 3班，淡季生產(chǎn) 2 班。淡季總共有 111天，旺季有 141天，年產(chǎn)為 20000噸。 因此班產(chǎn)量 =20000÷（111×2+141×3）=31 噸。為方便計(jì)算，可將班產(chǎn)量設(shè)計(jì)為 30噸。 實(shí)際年產(chǎn)量為 19350 噸。 月份 天數(shù) （天/月） 班產(chǎn)量 （班/噸） 班次 日產(chǎn)量（噸） 月產(chǎn)量（噸） 1 21 30 2 60 1260 2 13 30 3 90 1170 3 23 30 2 60 1380 4 22 30 2 60 1320 5

18、20 30 3 90 1800 6 22 30 3 90 1980 7 23 30 3 90 2070 8 23 30 3 90 2070 9 22 30 3 90 1980 10 18 30 3 90 1620 11 22 30 2 60 1320 12 23 30 2 60 1380 4.3 物料衡算 雪碧配方 [3]如下表。 表 2 雪碧配方 原料 白砂糖 甜蜜素 蛋白糖 檸檬酸 檸檬酸鈉 苯甲酸鈉 白檸檬香精 比例 4% 0.06% 0.08% 0.17%

19、0.03% 0.02% 0.1% 而原料在生產(chǎn)過(guò)程中存在損耗設(shè)為 0.5%。則實(shí)際班產(chǎn)量為 30150kg。 班產(chǎn)量 30 噸的成品需原料如下： 白砂糖=30150×4%=1206kg； 甜蜜素 =30150×0.06%=18.09kg； 蛋白糖=30150×0.08%=24.12kg； 檸檬酸 =30150×0.17%=51.25kg； 檸檬酸鈉 =30150×0.03%=9kg； 苯甲酸鈉 =30150×0.02%=6kg； 白檸檬香精 =30150×0.1%=30kg。 4.4 包裝材料 本設(shè)計(jì)采用 PET 聚酯瓶。每瓶 500mL，約 0.5kg。因此每班可生產(chǎn) 60000

20、 瓶。用箱 子包裝，每箱可放置 24 瓶，每班需紙箱 2500個(gè)。 5. 生產(chǎn)車間功能設(shè)計(jì) 食品工廠生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)是工藝設(shè)計(jì)的重要部分， 不僅對(duì)建成投產(chǎn)后的生產(chǎn)實(shí)踐有很 大的關(guān)系，而且影響到工廠整體。車間布置一經(jīng)施工就不易改變，所以，在設(shè)計(jì)過(guò)程中 必須全面考慮。工藝設(shè)計(jì)必須與土建、給排水、供電、供汽、通風(fēng)采暖、制冷、安全衛(wèi) 生等方面取得統(tǒng)一和協(xié)調(diào)。 車間工藝設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)密切相關(guān)， 在工藝設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)、 外形、長(zhǎng) 度、寬度及有關(guān)問(wèn)題提出要求。 1) 對(duì)建筑外形的要求。 本車間設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方形， 單層廠房，高6m，長(zhǎng) 45m，寬 24m。 2) 門(mén)窗。車間必須有兩道以上的門(mén)作為人流

21、、貨流和設(shè)備的出入口，為滿足貨物 或交通工具的運(yùn)輸，門(mén)的規(guī)格應(yīng)為 4000×3000mm。為方面各工段間的往來(lái)運(yùn)輸及人員 流動(dòng)，其他門(mén)均采用 1100×2200mm 的雙層門(mén)。 3) 采光。目前我國(guó)各食品工廠均采用自然采光， 車間的采光系數(shù)一般為 25%~40% 之間，采光系數(shù)是指采光面積和房間地坪面積的比值， 窗戶是車間主要透光的部分， 本 車間均采用側(cè)窗，窗臺(tái)高度為 1.2m，采用雙層內(nèi)外開(kāi)窗，在車間內(nèi)還需增設(shè)日光燈照 明，日光燈離地 2.8m，每隔 2m 安一組， 4) 地坪。食品工廠的生產(chǎn)車間經(jīng)常受水、酸等腐蝕性介質(zhì)侵蝕及運(yùn)輸車輪沖擊， 故地坪須用標(biāo)號(hào)較高的水泥鋪蓋。 本車間設(shè)計(jì)為

22、紅磚地面。地坪應(yīng)有 1.5%的坡度，并 設(shè)有地漏排水。 5) 內(nèi)墻面。食品工廠對(duì)車間內(nèi)墻面要求很高，要防霉、防濕、防腐、有利于衛(wèi)生， 有 1.8m 的護(hù)墻，可用白瓷磚。護(hù)墻可保證墻面少受污染，并易于洗凈。內(nèi)墻粉刷用白 水泥砂漿粉刷， 還要涂上耐化學(xué)腐蝕的過(guò)氯乙烯油漆或六偏水性內(nèi)墻防霉涂料。 也可用 仿瓷涂料代替瓷磚，可防水、防霉，這種涂料對(duì)食品工廠車間內(nèi)墻面很適宜。 6) 溫控。車間內(nèi)要有空調(diào)裝置。車間內(nèi)應(yīng)用機(jī)械通風(fēng)，用過(guò)濾的空氣送入生產(chǎn)車 間，使車間呈正壓系統(tǒng)(即室內(nèi)的壓力高于室外) ，不讓空氣進(jìn)入該室。 7) 建筑結(jié)構(gòu)。食品工廠生產(chǎn)車間的建筑結(jié)構(gòu)大體上可分磚木結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)、鋼 筋混

23、泥土結(jié)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)采用鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)。 這種結(jié)構(gòu)為食品工廠生產(chǎn)車間和倉(cāng)庫(kù)最常 用的結(jié)構(gòu)，在建筑的跨度、高度上可按生產(chǎn)要求放大，而不受材料的影響。 6. 總結(jié) 本設(shè)計(jì)為碳酸飲料工廠設(shè)計(jì)， 采用了較為先進(jìn)的配方， 對(duì)于廠區(qū)的分布和面積的確 定也比較合理，綠化較多，實(shí)現(xiàn)了公園式的工廠，但是在輔助部門(mén)設(shè)計(jì)上不夠詳細(xì)，也 沒(méi)有設(shè)置全廠員工住宿的大型宿舍樓， 食堂的員工也沒(méi)有計(jì)算在總的勞動(dòng)力內(nèi)， 本設(shè)計(jì) 也沒(méi)有計(jì)算投資以及利潤(rùn)回收的計(jì)算， 有一些設(shè)備選型也沒(méi)有選擇完全， 但是總體上來(lái) 說(shuō)，本設(shè)計(jì)還是較為合理的，符合一般的工廠設(shè)計(jì)，對(duì)于實(shí)際建廠有一定性的作用。 7. 參考文獻(xiàn) [1] 李洪軍. 食品

24、工廠設(shè)計(jì) [M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社， 2008. [2] 夏文水. 食品工藝學(xué) [M]. 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社， 2013. [3] 李基洪. 軟飲料生產(chǎn)工藝與配方 3000例上冊(cè)[M]. 廣東：廣東科技出版社， 2004. [4] 陳斌. 食品加工機(jī)械與設(shè)備 [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社， 2008 附錄 本廠所在位置全年風(fēng)頻為東北風(fēng)向， 而夏季風(fēng)為東北風(fēng)， 冬季風(fēng)為東稍微偏北， 因 此設(shè)計(jì)時(shí)， 將污水處理站放在最北角， 避免污水處理站的異味影響全場(chǎng)， 而將食堂和宿 舍放在一起，方便員工生活，生產(chǎn)車間放置在中間，而原料倉(cāng)庫(kù)、包裝材料倉(cāng)庫(kù)以及成 品倉(cāng)庫(kù)放置在四周，方便運(yùn)輸。因此本廠廠區(qū)分布設(shè)置較為合理。