年产10万吨圣女果果脯的工厂设计.doc

目录
第一章 总论 1
第一节 设计依据及范围 1
第二节 设计原则 1
第三节 厂址概述 2
第四节 公用工程和辅助工程 2
第二章 总平面布置及运输 5
第一节 总平面布置 5
第二节 日产量的确定 5
第三节 劳动定员 5
第三章 车间工艺 6
第一节 工艺流程及相关工艺参数 6
第二节 生产车间布局及其原则 7
第三节 车间平面布局图 9
第四节 物料衡算 9
第五节 车间设备选型 10
第四章 管道设计 12
第一节 管道计算与选用 12
第二节 管道附件 12
第五章 项目经济分析 15
第一节 产品成本与售价 15
第二节 经济效益 15
第六章 总结 16
附录一 总平面设计图
附录二 设备工艺流程图
附录三 生产车间设备布置图

年产10万吨圣女果果脯的工厂设计
第一章 总论
圣女果属茄科,番茄属, 又叫水果番茄或樱桃番茄, 其形状多为鸡心形, 晶莹剔透, 营养丰富。圣女果既含有普通西红柿的营养成分, 又具有水果的特性与口味, 除了营养丰富, 富含多种微量元素和维生素外, 还含有谷胱苷肽和番茄红素等特殊物质, 可促进人体的生长发育，增加人体的抵抗力，延缓人体的衰老。另外，番茄红素可保护人体免受香烟和汽车废气的侵害。
第一节 设计依据及范围
圣女果脯色泽鲜红、透明, 形态完整,口感酸甜适中, 保持了圣女果的芳香, 无异味, 含糖量低, 货架期长, 满足了人们生活水平提高后对果脯品质和口感的要求。
果脯为我国的传统食品,具有加工简单、成本低、市场需求量大等特点。圣女果果脯不用切分、去籽，加工方便简捷，可以小型加工或大型机械化生产。
第二节 设计原则
食品工业产品一般具有批量大、品种多、功能特定、专用性强等特点，要求一个生产设置、一条生产线的设计尽可能达到优化、多用的目的。所以，我们在进行工厂设计时，必须根据实际情况，因地制宜地采用综合生产流程与多功能生产装置，以取得最佳的经济效益。这就要求在设计中必须了解国家基本建设的相关方针政策，掌握基本建设的工作程序、内容和范围；同时还要注意在商品激烈竞争中反馈回来的信息，进一步改进设计，完善工艺，提高质量。
第三节 厂址概述
食品工厂总平面设计是根据用地条件、生产工艺流程及食品工厂设计的相关国家标准来进行的设计,是工厂设计的主要组成部分。在生产活动能够顺利进行的前提下,全厂总平面设计要求最大限度的提高厂区建筑系数和土地利用系数。
厂址选择原则：(1)要求地形适宜、用地面积充足,以保证工厂总体平面能进行合理的布局,且满足未来十年内扩建需要。(2)厂区通风、光照良好、土质坚实。地面要高于防洪高度,并远离自然灾害已发生地区。(3)产区道路平整、畅通,满足机动车能畅通无阻行驶,厂区内非绿化地带必须采用硬质材料铺设,防止灰尘飞扬。(4)厂区周围要求无扩散性污染源。如:粉尘、烟雾、有害气体、放射性物质等。(5)厂区房屋设置应保持一定距离。厂房与道路之间的距离应符合相关标准,并根据厂区整体布局设置绿化带,保证厂区有良好生产的环境。(6)工厂内禁止词养各种动物,厂区周围也要保证良好的卫生环境避免有昆虫大量滋生的场所。对周边的污水沟和垃圾场要及时处理,避免引起不必要的生产污染。
第四节 公用工程和辅助工程
1给排水工程
1.1设计原则及设计特点
（1）工艺设计上尽量减少新鲜水用量，多用循环水，并考虑部分清净废水的再利用，以达到节水的目的。 （2）装置排水清污分流，按质排放，并加强装置内生产污水的预处理，以保证污水处理达标排放。（3）采用先进合理的工艺方案，以节省投资，保证工程建设进度。
1.2给水水源 
本项目生活供水水源为地下水；生产、消防供水水源为厂外地表水源。地表水水水质主要指标如下：电导率为644us/cm，总溶解固体为410mg/l、浊度10mg/l。厂外地表水供水至本项目界区处压力不小于0.20MPag。
1.3给水系统
根据各装置的用水量、水质、水温、水压要求，本着尽量减少一次水用量，多用循环水，以节约用水的原则，同时根据各装置的生产性质、规模大小、耐火等级的不同合理设置消防水设施，将本项目给水划分为以下几个系统：生产给水系统、高压消防给水系统、生活给水系统、循环水系统、除盐水系统。
2供电 
2.1概述
本工程可行性研究电气范围：工艺生产装置、公用工程（包括总降压变电所）以及与之配套的辅助生产设施、服务设施等的供配电系统方案的可行性研究。
2.2全厂用电负荷
本工程用电负荷为35596kW,按年运行8000小时计，全年耗电量2.49x108kW﹒h。全厂负荷等级确定为二级。
2.3电源情况
（1） 外部电源：本工程生产规模较大，工艺生产连续性强，中断供电将造成较大的经济损失，根据国家标准《供配电系统设计规范》（GB50052）的规定，全厂大部分工艺生产装置属于二级负荷。对二级负荷，其110kV变电所采用双电源供电及单母线分段接线方式。全厂所需的2回110kV高压供电线路由业主负责提供。（2）内部电源：当正常电源突然中断后，采用应急电源为以下负荷提供电源： 设置一台500kW快速起动的应急柴油发电机组为空分装置、一次消防水站、煤气化装置的事故用电负荷供电；采用直流电源为直流润滑油泵（1x10kW）提供电源。采用柴油机驱动方式为高压消防水泵（1x560kW）提供动力。应急、疏散照明采用带蓄电池的灯具。
3供热
3.1供热方案
供热系统拟定实现热能的分级利用，节约能源，提高经济效益。根据工艺装置的用汽条件及动力负荷，为提高全厂热效率，本可研选用压力参数9.8MPa、温度参数540℃作为锅炉出口的蒸汽参数。
3.2冷凝液回收 
冷凝液回收系统用于回收全厂的蒸汽冷凝液，这些冷凝液的水质较洁净，经处理后可作为锅炉的补充给水，节约运行成本。 工艺装置的蒸汽冷凝液经外管网全部送除盐水站精制，精制后再送往除氧器除氧后回用。

第二章 总平面布置及运输
第一节 总平面布置
1工厂规模及布局
全厂厂区总占地面积为6000m2。整体格局为:厂区大门设置在东南方，正西方为办公楼，西南方为食堂和锅炉房，西北方为员工宿舍，中间为生产车间,正北方为污水处理区。工厂总平面布局见表1。
表1 工厂总平面布局
厂区总面积
生产区面积
生活区面积
其他建筑面积
绿化面积
硬化路面积
（m2）
（m2）
（m2）
（m2）
（m2）
（m2）
100000
16667
7500
66667
41667
28334
工厂各用地面积具体布局说明如下:A.生产车间:16667m2 B.污水处理:3333.3m2 C.办公楼:3333.3m2 D.食堂:1667m2 E.员工宿舍:2500m2F.配电室:1000m2 G.锅炉房:1834m2 H.门房:500m2 I.绿化面积:41667m2 J.硬化路面:28334m2
2工厂总平面设计图
年产10万吨圣女果果脯工厂的总平面设计图见附录一。
第二节 日产量的确定
本厂生产为大型规模,年产10万吨圣女果果脯。其中,全年生产按10个月计算,按月30天工作,一天按一班生产。年产10万吨圣女果果脯厂的生产规模见表2。
表2 年产10万吨圣女果生产规模
产品名称
年产量（吨）
月产量（吨）
日产量（吨）
圣女果果脯
100000
10000
334
第三节 劳动定员
根据我厂的特点和运营的需要，自生产组织机构确定之后，确定各类人员，包括生产人员、管理人员和其他人员的数量和配置方案，从而满足工厂建设和生产运营的需要，提高劳动生产率。厂里共设岗位59个，各个部门人员数及工资如下表。
表3 各个部门人员数及工资表
部门
人数/个
工资/元
生产部主管
2
5000
生产部车间人员
30
3000
财务部财务总监
1
5000
财务部会计
3
2800
财务部出纳
1
2500
动力车间主管
1
4000
动力车间维修人员
2
3000
后勤部主管
1
4000
后勤部采料员
2
2000
后勤部仓库管理员
2
2000
后勤部食堂人员
6
2500
原料供应部主管
1
4000
原料供应部员工
2
2000
经理助理
1
2500
技术部部长
1
5000
技术部技术人员
3
3000

第三章 车间工艺
本实验以圣女果为原料, 通过烫漂、硬化、渗糖、浸糖和干燥等工艺对圣女果进行加工, 确定圣女果脯加工的最佳工艺条件, 以最大限度地保留圣女果的营养物质。圣女果脯色泽鲜红、透明, 形态完整,口感酸甜适中, 保持了圣女果的芳香, 无异味, 含糖量低, 货架期长, 满足了人们生活水平提高后对果脯品质和口感的要求。
第一节 工艺流程及相关工艺参数
1圣女果脯的工艺流程
新鲜圣女果→清洗→烫漂→去皮→增硬→漂洗→真空渗糖→低温糖煮→浸泡→烘干→整形→包装→入库。
2相关工艺参数
烫漂时间1分钟 ，温度为105℃；硬化剂采用δ-葡萄糖酸内酯 ，适宜的硬化液浓度为0.3％．时间为4h：采用45％的糖液真空渗糖20分钟 。50％的糖液浸渍24小时，加 1.1％的柠檬酸；浸渍时使用0.3％的羧甲基纤维素钠 ；真空干燥12h为最佳工艺技术 。该技术采用无硫护色、真空渗糖、低温糖渍 、真空干燥和充氮包装等措施能最大限度地保持新鲜圣女果的营养成份 ，且含糖量低 ，货架期长，适合生活水平提高后人们对果脯品质 ，口感的要求。
第二节 生产车间布局及其原则
1生产车间布局原则
(1) 生产工艺流程中的每个工序要安全、稳定、高效、操作简单。(2)合理的选择生产设备,原则上要求在最小的成本投入下达到最高的生产效率。(3)保留一定余量的生产设备来防止因生产季节性偏差等因素带来的生产不平衡及经济损失。(4)根据圣女果果脯生产工艺流程进行设置总布局的布置原则。厂区内分别设置货流道、人流道、原料道和管道,原则上让办公室和食堂位于一侧且与主干道分开以免造成相互污染。(5)办公楼和生产车间设有绿化地带(种植草皮及其他植物),整个厂区除绿化带覆盖的土地外必须经过水泥硬化处理。(6)各个车间和办公室都必须配备灭火器材。(7)合理布局电力和蒸汽供应设施,使能量利用的效率达到最大。(8)工厂卫生环境要求达到相关国家标准,且在下风向不得布置排放污染气体的设施。
2生产车间布局
生产车间是工厂的核心,总面积为1667m2 ,主要建筑物包括:原料仓库、预处理车间、渗糖车间(超声波渗糖预处理和真空渗糖)、干燥车间、半成品包装车间、成品车间、更衣室和卫生间、品控部及生产部办公室和走廊。
生产车间具体布局如下：（1）圣女果原料仓库：原料仓库位于预处理车间旁边。仓库内放置电子选果机,将收购回来的称圣女果直接进行分级处理。此外,原料库要保证干燥,经常通风,而且原料码放时要注意留空隙。（2）预处理车间:预处理车间主要进行圣女果的清洗、护色和硬化工序。该车间要紧邻原料车间,主要放置果蔬清洗机、设置护色池和硬化池。经过预处理后的一部分圣女果可以直接送去渗糖车间进行成品加工;另一部分当日生产不完的圣女果则可以经防腐剂处理进行保存,待用。这不仅解决了圣女果全年加工生产的原料供应问题,也保证了充足的货源可以源源不断的供应市场的消费需求。（3）渗糖车间：经预处理后的圣女果被直接送入渗糖车间进行产品后续加工工序。进行真空渗糖来获得最佳的渗糖效果。最后,取出圣女果进行低温浸糖处理,10h后沥干糖液,完成渗糖工艺。（4）干燥车间：沥干糖液的圣女果运往干燥车间,经烘制获得圣女果果脯的产品雏形。（5）半成品包装车间：主要放置从干燥车间出来的半成品。此时的圣女果果脯虽已成型,但表面温度尚高,需要冷却至常温,这个过程为果脯的回软。回软能使果脯色泽更晶堂副透,质地更具韧性。此外,回软过程中部分果片可能出现返砂现象,要对此进行剔除,另做处理。对于冷却至常温表面又没有返砂现象的果脯则可以直接进行包装、打码。由于圣女果在干燥车间已经过高温处理,再加上自身相对较高的含糖量足以保证产品的防腐、耐菌性,所以,包装成品过程不必再经过灭菌处理。（6）成品仓库：主要放置加工好的成品,等待运往市场。（7）更衣室和卫生间：更衣室和卫生间设在各车间的入口处。尽量保证不同的车间职工用各自独立的更衣室和卫生间,从而避免进出不同车间带来的交叉污染。（8）品控部及生产部办公室。（9）走廊。
第三节 车间平面布局图
生产车间平面布局图见附录三。
第四节 物料衡算
按照年产10万吨圣女果果脯的工厂规模,物料衡算可估算单位产量生产过程中主要原料用量以及水、电耗量。同时,可以根据计算结果确定出最佳的生产设备型号,实现生产效益的最大化。
年产10万吨圣女果果脯工厂原料消耗量衡算如下：1、圣女果用量。经过各个工序后的圣女果果脯损失按30%计。以每天生产334吨圣女果果脯,则实际生产所需圣女果量为:334÷（1-30%）=477.14吨。‚以每千克圣女果2元计算，每天需要圣女果量折合成人民币为：477.14×1000×2=954285.72元ƒ一年生产所需圣女果量的费用为：954285.72×300=286285716元2、硬化液的用量：每千克圣女果需要1L的硬化液，δ-葡萄糖酸内酯溶液的浓度为0.3%。每千克圣女果δ-葡萄糖酸内酯的用量为3g,每天硬化剂的用量为：3×477.14×1000=1431420g=1431.4kg。按每吨δ-葡萄糖酸内酯10000元计，折合成人民币为：1.4314×10000=14314元，则每年需要花费人民币为14314×300=4294200元。3、每年渗糖液的费用：每一千克需要渗糖液2L。蔗糖质量分数为50%，庶糖用量:2000×50%=1000g,每天生产所需蔗糖量为：1000×477.14=477140kg.以庶糖每吨按5200元计,则每天庶糖费用:5200×477.14=2481128元，每年蔗糖费用：2481128×300=744338400元。4、每年柠檬酸费用：每天柠檬酸的用量11×477.14=5248.54kg,每吨柠檬酸按4800元计算，每年柠檬酸费用：5.24854×4800×300=7557897.6元。5、每年羧甲基纤维素钠费用：0.3×477.14=143.142kg。每吨羧甲基纤维素钠按8000元计算，每年羧甲基纤维素钠的费用：0.143142×8000×300=343540.8元。
表4 原料消耗量衡算表
序号
名称
每天产耗量/kg
每天产耗量费用/元
年产耗量/吨

年产耗费用/万元
1
圣女果
477140
954285.72
143.142
28628.572
2
δ-葡萄糖酸内酯
1431.4
14314
4294.20
429.42
3
蔗糖
477140
2481128
14314.2
74433.84
4
柠檬酸
5248.54
25192.992
1574.562
755.79
5
羧甲基纤维素钠
143.142
1145.136
42.943
34.3541
合计（万元）
104281.97

第五节 车间设备选型
根据圣女果果脯的生产工艺流程确定出年产10万吨的圣女果果脯工厂所需的生产设备型号。设备的选型情况见表4。
表5 设备选型一览表
序号
设备名称
型号
工作能力
功率（KW）
数量(台)
单价（万元）
总额（万元）
生产厂家
1
电子选果机
YXD1

2.6t/h

3

8
9.8
78.4
蓬莱新苗机械厂
2
蔬菜清洗机

订做
0.4-1t/h

2.5
10
5.6
56
诸城嘉信食品机械有限公司
3
真空渗糖设备
ZKY-500

0.1t/80min
7.5
20
6.8
136
杭州亿安机械设备有限公司
4
干燥设备

DW-210

0.3t/h
15.8
20
12.8
256
常州市院苏干燥设备有限公司
5
包装设备

JR-350

30-120Bag/min

2.6
10
4.4
44
佛山市精锐包装机械有限公司
合计（万元） 570.4
第四章 管道设计
第一节 管道计算与选用
根据本厂工艺设计所需的用水量可估算出单位时间需要提供的用水量为160786kg,按水的流速为2.6m/s计算,根据经验公式可得到mm。其中水的流量用Q表示,水的流速用V表示,单位分别为m3/h和m/s。经查表可得:DN50不锈钢管为本厂生产所需的进水管道。
第二节 管道附件
一般地讲，在整条管线中，除直管以外的各种配件可以统称为管配件。不过习惯地，我们将弯头、三通、大小头、管帽及各种管接头径称为管件，同时将法兰、阀门、膨胀节、管道支架等分别称呼。
电动两通阀是专供中央空调风机盘管的配套产品，由驱动器与阀体两部分组成，驱动器由一个同步电机驱动，具备弹簧复位及手动开阀杠杆操纵功能。阀体部分采用活塞式结构。电动阀可与温控器配套使用，由温控器控制电动阀电机，使阀门开或关，实现管道冷水或热水的通或断，再通过风机盘管送风，以实现温度的自动调节。Y型过滤器是除去液体中少量固体颗粒的小型设备，可保护设备的正常工作，当流体进入置有一定规格滤网的滤筒后，其杂质被阻挡，而清洁的滤液则由过滤器出口排出，当需要清洗时，只要将可拆卸的滤筒取出，处理后重新装入即可，因此，使用维护极为方便。Y型过滤器又名除污器、过滤阀，是输送介质的管道系统不可缺少的一种装置，其作用是过滤介质中的机械杂质，可以对污水中的铁锈、沙粒、液体中少量固体颗粒等进行过滤以保护设备管道上的配件免受磨损和堵塞，可保护设备的正常工作。止回阀又 称止逆阀、单流阀、单向阀或逆止阀，其作用是保证管路中的介质定向流动而不致倒流的功能。
1布置原则
（1）管道应成列平行敷设，尽量定直线、少拐弯(除自然补偿或方便安装、检修、操作需要之外)，少交叉以减少管架的数量，节省管架材料，便于施工。（2）设备间的管道连接，应尽可能地短而直，尤其用合金钢的管道和工艺要求压降较小的管道。（3）当管道改变标高或走向时，应避免管道形成积聚气体的“气袋”或液体的“口袋”和“盲肠”。如不可避免时应于高点设放空阀，低点设放净阀。（4）输送有毒或有腐蚀性介质的管道，不得在人行通道上设置阀件、伸缩器、法兰等，以免法兰渗漏时介质落入人身上而发生工伤事故。（5）易燃、易爆介质的管道，不得敷设在生活间、楼梯间和走廊等处。（6）管道布置不应挡门、窗，应避免通过电动机、配电盘、仪表盘的上空；在有吊车的情况下，管道布置不应妨害吊车工作。（7）气体或蒸汽管道应从主管上部引出支管，以减少冷凝液的携带；管线要有坡度、以免管内或设备内积液。（8）由于管法兰处易泄露，生产管道除与设备接口和法兰阀门、特殊管件连接处采用法兰连接外，其他均应采用对焊连接。（9）不保温、不保冷的常温管道除有坡度要求外，一般不设管托。
2容器的管道布置
选取立式容器。管口方位立式容器的管口方位取决于管道布置的需要。一般划分为操作区与配管区两部分。加料口、温度计和视镜等经常操作及观察的管口布置在操作区，排出管布置在容器底部。管道布置立式容器一般成排布置，因此把操作相同的管道一起布置在容器的相应位置，可避免错误操作，比较安全。
3换热器的管道布置
管口布置与流体流动方向，合适的流动方向和管口布置能简化和改善换热器管道布置的质量，节约管件，便于安装。（1）平面配管。平面布置时换热器的管箱正对道路，便于抽出管箱，顶盖对着管廊。配管前先确定换热器两端和法兰周围的．安装和维修空间，在这个空间内不能有任何障碍物。 配管时管道要尽量短，操作、维修要方便。在管廊上有转弯的管道布置在换热器的右侧，从换热器底部引出的管道也从右侧转弯向上。从管廊的总管引来的公用工程管道，可以布置在换热器的任何一侧。将管箱上的冷却水进口排齐，并将其布置在冷却水地下总管的上方，回水管布置在冷却水总管的管边。换热器与邻近设备间可用管道直接架空连接。管箱上下的连接管道要及早转弯，并设置一短弯管，便于管箱的拆卸。阀门、自动调节阀及仪表应沿操作通道并靠近换热器布置，使人站在通道上可以进行操作。(2)立面配管。与管廊连接的管道、管廊下泵的出口管、高度比管廊低的设备和换热器的接管的标高，均应比管廊低0.5、0.8m。若一层排不下时，可置于再下一层上，两层之间相隔0.5-0.8m。蒸汽支管应从总管上方引出，以防止凝液进人换热器应有合适的支架，不能让管道重量都压在换热器的接口上。仪表应布置在便于观测和维修的地方。
第五章 项目经济分析
项目经济分析（也称国民经济评价），是在合理配置社会资源的前提下，从国家经济整体利益的角度出发，计算项目对国民经济的贡献，分析项目的经济效率、效果和对社会的影响，评价项目在宏观经济上的合理性。经济分析的理论基础是新古典经济学有关资源优化配置的理论。从经济学的角度看，经济活动的目的是通过配置稀缺经济资源用于生产产品和提供服务，尽可能地满足社会需要。当经济体系功能发挥正常，社会消费的价值达到最大时，就认为是取得了“经济效率”，达到了帕累托最优。
第一节 产品成本与售价
1产品成本
原辅料成本约为10428.4万元，包装费为740万元，用水成本为50万元，用电约为300万元，设备费用为570.4万元。工作人员总工资为181.4万元，产品总成本为12270.2万元。
2售价
综合考虑市场因素、社会因素和产品成本及其损耗，最终定价为24元/千克。
第二节 经济效益
项目完成后可年产圣女果果脯10万吨，项目年销售：240000万元， 年总成本费用为12270.2万元，扣税款后的净利润230400万元。
第六章 总结
圣女果是我市蔬菜出口的新品种之一，近几年出口量急剧上升，出口需求量不断扩大。国民经济持续快速发展和城市化水平的提高，给行业发展创造了巨大的需求空间；西部大开发、振兴东北地区等老工业基地、促进中部崛起和建设社会主义新农村等重大发展战略，为果脯行业创造了新的发展机遇；全球经济和区域经济一体化进程的加快，为我国果脯行业在更大范围内配置资源、开拓市场创造了条件。

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