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    可口革囊星虫速食土笋蛋花汤

    时间:2021-05-10 06:01:27 来源:达达文档网 本文已影响 达达文档网手机站

    摘要 速食土笋蛋花汤是以可口革囊星虫为原材料,通过真空冷冻干燥技术制得的方便食品。本设计依据速食土笋蛋花汤的生产流程对年产5.1吨速食土笋蛋花汤的工厂进行设计。

    设计内容主要包括工艺设计和非工艺设计两大部分。工艺设计部分包括:产品方案的确定;工艺流程的确定;
    物料衡算;
    生产设备选型;
    车间以及全厂水、电平衡计算;
    主要生产车间平面布置。同时,进行包括速冻间和暂存间热负荷计算、制冷设备选型等内容的制冷设计。非工艺设计主要包括:厂址的选择以及全厂平面布置等。

    关键词:可口革囊星虫;
    速食土笋蛋花汤;
    工厂设计 Abstract Fast-food ground shoot egg soup is a delicious leather cystworm as raw material, through vacuum freeze-drying technology made of convenient food. This design is based on the production process of quick-food ground shoot egg soup for the factory with an annual output of 5.1 tons of instant-eating ground shoots egg soup. The design content mainly includes the process design and non-process design. The process design part includes: the determination of product plan, the determination of the process, the calculation of materials, the selection of production equipment, the calculation of water and electricity balance in the workshop and the whole plant, and the layout of the main production workshop. At the same time, the refrigeration design includes the calculation of thermal load between quick freeze and staging room, and the selection of refrigeration equipment. Non-process design mainly includes: the choice of plant site and the layout of the whole plant. Keywords: delicious leather cysts; instant-food ground shoots egg soup; factory 目 录 1 引言 1 1.1可口革囊星虫的简介 1 1.2真空冷冻干燥技术 1 1.3冻干产品的现状与发展趋势 1 1.4研究意义 2 1.4设计内容 2 2 厂址的选择及总平面的设计 2 2.1厂址选择 2 2.2总平面设计 3 2.2.1总平面设计基本原则 3 2.2.2厂区布置 3 3 生产加工车间设计 4 3.1生产工艺研究与设计 4 3.1.1生产方案 4 3.1.2加工工艺 4 3.2产品质量控制 5 3.2.1加工工艺流程中的关键控制 5 3.2.2理化指标 6 3.2.3微生物指标 7 3.2.4营养组成 7 3.2.5感官指标 6 3.3物料衡算 8 3.4生产设备方案 9 3.4.1设备选型依据 10 3.4.2关键生产设备选型 10 3.4.3主要设备明细 12 3.5生产加工车间工艺设计 14 3.5.1生产加工车间工艺设计基本原则 14 3.5.2生产加工车间平面布置 14 4 制冷设计 15 4.1设计概述 15 4.2容量及面积 15 4.2.1暂存间 15 4.2.1速冻间 16 4.2建筑设计 17 4.3热负荷计算 18 4.3.1暂存间 18 4.3.2速冻间 22 4.4制冷设备选型 25 4.4.1概述 25 4.4.2主要制冷设备选型 25 4.4.3冷室制冷设备详情 26 5 水、电、劳动力衡算 27 5.1劳动力衡算 27 5.2用水量衡算 28 5.3用电量衡算 28 6 财务效益分析 29 6.1销售收入 29 6.2成本估算 29 6.2.1生产加工成本 29 6.2.2设备费用 30 6.2.3人工管理费用 30 6.2.4水电费用 31 6.2.4其他费用 31 6.2.5利润分析 31 6.2.6方案综合分析 31 7 总结 31 致谢 33 参考文献 34 速食土笋蛋花汤的加工工厂设计 1 引言 1.1可口革囊星虫的简介 可口革囊星虫(Phascolosomaesculenta),俗称海丁、海蚯蚓、沙虫、土笋等,属于星虫动物门(Sipuncula),革囊星虫纲(Phascolosomatidea),革囊星虫目(Phascolosomaliformes),革囊星虫科(Phascolosomatidae),是栖息于浅海沙、泥沙底质等环境中的一种海洋环节动物[1],为我国特有。在我国东南沿海均有分布,主要分布在浙江、福建等地的沿海滩涂[2]。在我国本草中记载着星虫具有广泛的药用价值[3]。现代医学研究表明,可口革囊星虫体内富含蛋白质,人体所需的多种氨基酸、微量元素、多糖等各种营养物质,能够调节人体的各种功能,具有显著的延缓衰老、抗疲劳、抗氧化等功效,为典型高蛋白低脂肪海产品[4],被誉为“海中的冬虫夏草”。

    1.2真空冷冻干燥技术 真空冷冻干燥技术是将含水物料冷冻成固体,在低温低压条件下利用水的升华性能,使物料低温脱水而达到干燥目的新型干燥手段[5]。由于真空冷冻干燥技术在低温、低氧环境下进行,大多数生物反应停滞,且处理过程无液态水存在,水分以固体态直接升华,使物料原有结构和形状得到最大程度保护,最终可获得外观和内在品质兼备的优质干燥制品[6]。

    1.3冻干产品的现状与发展趋势 冻干技术在国外食品工业中冻干食品已非常普遍并具有相当大的规模,而我国冻干食品刚刚起步,但该项技术已经引起了我国科研部门的重视,逐步应用于各个食品行业,占有一定的市场地位[7]。

    随着我国果蔬业、水产业等产业的快速发展以及人民生活水平的进一步提高,使得对食品的要求也越来越高,因而冻干食品成了食品加工业发展的另一趋势[8]。另外,我国属农业大国,在原料供应方面有着极大的优势,且该技术在我国属新技术,发展潜力较大,能拓宽国内食品市场,那么我国在国际市场占有一席之位指日可待。故冻干技术在我国食品工业中有着无限的发展前景。

    1.4研究意义 真空冷冻干燥技术现在广泛的应用在食品行业,因为可以在最大程度上保持食品原有的香气色泽、营养和味道,且能很好的保持原来的形状,复水性良好、运输方便、保存期长,具有食用方便、营养美味、携带便利等特点。速食土笋蛋花汤就是利用这些特点,解决目前市场上产品存储难、运输难、入口难的弊端。通过本产品的推广,打造土笋品牌,发扬地方特色文化,带动沿海群众脱贫致富。

    1.4设计内容 设计内容主要包括工厂选址、全厂总平面的设计、生产加工车间的设计,产品加工工艺流程的确定,对产品生产方案的制定;
    进行生产设备选型等。同时,包括速冻间和暂存间热负荷计算、制冷设备选型等内容的制冷设计。

    2 厂址的选择及总平面的设计 2.1厂址选择 1. 从建厂场地的实际情况出发,最好选择土笋产地附近的城市郊区。以便获取足够的优质原料,同时利于交通运输,降低运输成本;

    2. 所选厂所在地地势平坦,且水利电力部门符合国家标准;

    3. 所建工厂周边无化工污染企业,水质良好,所选厂的厂址最好能在满足现行生产要求的基础上留下适当的空地,便于工程扩建。

    2.2总平面设计 2.2.1 总平面设计基本原则 1. 工厂工艺的严格要求对总平面的设计有着决定性作用,厂内各车间的布置需紧凑且符合实际。食品厂区应严格按照设计计划任务书的具体要求建设,规划与布置应尽量利用现有资源,以节约成本;

    2. 总平面设计的具体情况要按照生产加工工艺设计。尽量缩小工艺之间的输送距离,尽可能径直、短捷;

    3. 厂区的人流通道、物流通道、原材料通道以及各种管道应各自分开,避免交叉污染;

    4. 厂区要满足食品工厂的卫生要求,生产加工车间应与人员的生活、活动区域必须分隔开。

    5. 所选厂区需设计绿化,且结合实际保证适当的绿化面积。

    6. 厂区的道路应该全部采用水泥、沥青铺制的硬质路面,让路面清洁、平坦的要求得到保证。

    7. 厂区建筑物间距应按有关规范设计。

    8在同一建筑物里,尽量将相似车间放在一起。

    9.厂区内的建筑物设计在合理的利用周边自然条件的同时符合规划要求。

    2.2.2厂区布置 总平面设计的内容具体包含:生产加工车间、冷藏间、暂存间、以及辅助生产区,辅助生产区主要设有公用工程楼、消防及废水处理系统等公用工程设施。其中生产加工车间、暂存间、速冻间为重点设计内容。厂区计划建设建筑物如表2-1。

    表2-1主要建筑物一览表 序号 工程名称 层数 数量 建筑物占地面积(m2)
    1 2 3 4 5 6 7 8 加工车间 暂存间 速冻间 办公室 食堂 更衣室 浴室 厕所 1 1 1 2 1 2 2 2 1 1 1 1 1 2 2 2 189 15 15 9.8 41.6 24 18 6 3 生产加工车间设计 3.1生产工艺研究与设计 3.1.1生产方案 鉴于制作速食土笋蛋花汤的原料充足,因此本工厂的生产线每年生产时间为12个月,每月22个工作日,各工艺装备的年操作时间均按每年264d计,生产班制设定为1班,每班工作时间为10小时。详细的生产实施方案如下表3-1所示。

    表3-1全年速食土笋蛋花汤产品生产方案 产品名称 全年计划产量(t)
    全年计划产量(份)
    每日计划产量(份)
    每班计划产量(份)
    速食土笋蛋花汤 5.1t 60万 3031 3031 3.1.2加工工艺 1.工艺流程 原料→预处理→煮制→装模→冻干→包装→检测→成品 2.工艺操作要点:
    (1)预处理:生姜、葱叶,星虫洗净并沥干水分,星虫对切,将葱叶切段,生姜切丁。鸡蛋打为均匀的糊状。

    (2)煮制:倒入油,将油烧热,放入葱白末、姜末,炸香;
    放入土笋,加入水,煮沸,保持微沸2~3min,搅拌均匀;
    加入蛋液、盐、味精,搅拌均匀;
    水沸后起锅。

    (3)装料:首先冷却产品,再将物料与汤的比例按为3:5倒入料盘中,并搅拌均匀。(注在倒入料盘前先滤出原料)。

    (4)真空冷冻干燥 冷冻干燥过程中,将冷却后的产品送入速冻间预冻,速冻间温度控制在-30℃,维持时间3h,后送入预冻的产品正式进行冻干,冻干时间在24h左右,真空度10Pa。

    (5)包装 产品采用镀铝复合薄膜独立包装,包装时加入除氧剂、干燥剂,进行封口,之后用食用级一次性纸杯进行作为产品的外包装,最后留样送检。

    3.2产品质量控制 3.2.1加工工艺流程中的关键控制 加工工艺流程在生产效率、成本、产品品质等方面起极大的作用。故生产过程中员工须坚守自己的岗位,保证厂内设备、器械整洁干净,不可交混使用;
    生产加工车间对成品区、原料区、中间产品区划分各自卫生区域;
    人流与物流不能交叉,按照合理规范路线通道通行,从而避免污染产品,员工在进入加工车间前要进行更衣、严格执行消毒步骤[9]。故产品质量控制可依据以上关键控制,同时综合理化、微生物、感官及营养组成四个方面的运用来判定。感官要求、理化指标、微生物指标标准参照T/LYCY 004-2019《团体标准 冻干汤料块》的规定[10]。

    3.2.2感官指标 感官要求应符合表3-2的规定。

    表3-2速食土笋蛋花汤感观指标评价结果 项目 干制品 复水制品 表面色泽 淡黄色 色泽鲜亮 组织形态 形状规整、外观呈方块形、内部呈海绵状、疏松多孔、表面空隙不明显、底部无凹陷 蛋花与葱叶悬浮于汤料表面 气味 无腥味带鲜味 浓郁的蛋香味和鲜味 滋味与口感 —— 汤汁口感醇厚、咸淡适中、肉质香嫩清脆、食用后满口清香 图3-1速食土笋蛋花汤干制品图 3-2速食土笋蛋花汤复水制品 3.2.3理化指标 理化要求应符合表3-3的规定。

    表3-3速食土笋蛋花汤理化指标 项目 标准指标 样品值 水分含量(%)
    ≤9.00 3.49±0.3 复水时间(min)
    —— 2 复水率(%)
    —— 94.3±0.5 厚度(cm)
    —— 2.8±0.2 重量(g)
    —— 8.5±0.3 3.2.4微生物指标 微生物要求应符合表3-4的规定。

    表3-4速食土笋蛋花汤微生物指标 项目 标准指标 样品值 菌落总数(CFU/mL)
    ≤10000 200 大肠菌群(CFU/mL)
    ≤10 未检出 霉菌总数(CFU/mL)
    ≤50 未检出 3.2.5营养组成 营养组成要求应符合表3-5的规定。

    表3-5速食土笋蛋花汤营养成分表 项目 每份8.5克(g)
    NRV% 能量 蛋白质 脂肪 碳水化合物 钠 134千焦(kJ). 4.1克(g)
    1.2克(g)
    1.2克(g)
    615毫克(mg)
    2% 7% 2% 2% 31% 每批产品出厂前,产品检验间都应对产品的内外包装、标签、感官、理化、微生物、营养成分进行检验。注产品外包装上需有产品名称、生产单位、数量、出厂日期和标准号。

    3.3物料衡算 根据年产量5.1吨速食土笋蛋花汤产品的生产要求来预估单位时间内所需要生产的原料总量、辅料总量、产品包装材料等的购买量,并根据这些基础数据推算出全年需要购买原辅料的总量、包装材料的总量等,另外根据以上数据可以合理的选择加工设备型号,使速食土笋蛋花汤产品的加工产量和生产利润最大化。

    1.工作日与班次数 设定全年12个月,每月22个工作日,则每年即按264d计,班制设定为1班/d, 10小时/班。

    则班次数=264*1=264(班)
    2. 年产量与班产量 Q班=Q年/(t* k)
    (公式3.1)
    式中:Q班-班产量(t/班);

    Q年-年产量(t/班);

    K-设备不均匀系数,取0.75;

    t-生产天数。

    设定年产量目标为5.1t,因产品8.5g/份,即60万份。班产量由公式3.1计算得:
    班产量=5.1*1000/(264*0.75)≈25.76(kg/班)
    =25.76*1000/8.5≈3031(份/班)
    3.物料衡算 (1)土笋原料:
    土笋可加工量按土笋原料量1/3计算,每份产品所需配料按表3-6计算。

    表3-6速食土笋蛋花汤产品配料表 项目 每份配料量(g)
    项目 每份配料量(g)
    可口革囊星虫 22 食用油 0.55 水 60 食用盐 1.65 蛋液 11 味精 0.33 葱 1.1 姜 1.1 土笋原料处理量=22/1/3*3031/1000≈200.05(kg/班);

    (2)
    处理水:
    清洗用水=200.05(kg/班)(清洗土笋原料需水量与土笋原料处理量比按1:1计算)
    蒸煮用水=60*3031/1000=181.86(kg/班);

    总用水量=200.05+181.86=381.91(kg/班)
    (3)
    包装材料:
    包装材料损按耗率按2%计算。

    每份产品需1个包装袋,包装袋所需量=3031/(1-2%)=3093(个);

    每份产品需1个食用级纸杯,纸杯所需量=3031/(1-2%)=3093(个)
    (蛋液用量=11*3031/1000≈33.34(kg/班);

    食用盐用量=1.65*3031/1000≈5(kg/班);

    油用量=0.55*3031/1000≈1.67(kg/班);

    味精用量=0.33*3031/1000≈1(kg/班);

    姜用量=1.1*3031/1000≈3.33(kg/班);

    葱用量=1.1*3031/1000≈3.33(kg/班);

    4)
    辅料用量:
    表3-7速食土笋蛋花汤产品物料衡算一览表 序号 名称 数量/班 单位 1 土笋原料 200.05 kg 2 水 381.91 kg 3 鸡蛋 33.34 kg 4 5 6 7 8 9 10 食用油 味精 葱 姜 除氧剂 包装袋 食用级纸杯 1.67 1 3.33 3.33 3093 3093 3093 Kg Kg Kg Kg 个 个 个 3.4生产设备方案 3.4.1设备选型 生产车间的设备选型依据物料衡算的结果,综合物料衡算的结果和设备的生产效率及能力选择合适的机器型号[10]。

    3.4.2关键生产设备选型 1.可倾式搅拌夹层锅 主要用于产品的蒸煮,每台夹层锅的生产能力为200kg/次,根据产品处理量最大要求为242.48kg/班,故车间设置1台可倾式夹层锅即可。

    主要技术参数如下:
    生产能力为200kg/次,容量300L,外形尺寸:长1320mm、宽970mm,高960mm,重量139kg。

    2.鼓风式清洗机 用于原料的清洗,因为设备中的气泡发生装置会使物料呈翻滚状态从而达到清洗的目的。

    根据产品处理量最大要求,车间设置1台鼓风式清洗机即可。

    主要技术参数如下:
    外形尺寸:长2100mm、宽1000mm,高1200mm,重量600kg。

    3.震动式沥干机 用于原料的沥干,因为设备中激振器产生振动会使物料在筛网上抛起,从而达到沥干目的。

    外形尺寸:长2100mm、宽1000mm,高1200mm,重量200kg。

    根据产品处理量最大要求,车间设置1台震动式沥干机即可。

    主要技术参数如下:
    4.全自动打蛋机 可快速将鸡蛋转化为蛋液,该设备采用超厚304不锈钢制造,产量大体积小,蛋液收集率高。

    每台打蛋机的产量为400-500kg/h,根据产品处理量最大要求为33.34kg/班,故车间设置1台全自动打蛋机即可。

    主要技术参数如下:
    外形尺寸:长1030mm、宽710mm,高906mm。

    5.多功能切菜机 用于将葱白切段,切段切条(长短度可调),操作简单,清洗方便。

    每台多功能切菜机切根茎类的产量为300-1000kg/h,根据产品处理量最大要求为3.33kg/班,故车间设置1台全多功能切菜机即可。

    主要技术参数如下:
    外形尺寸:长1300mm、宽580mm,高1280mm,重量180kg。

    6.鲜姜打碎机 用于将生姜打成泥状或细粒状,碎粒的大小由刀片数量决定,操作简单,清洗方便。

    每台鲜姜打碎机切根茎类的产量为600-800kg/h,根据产品处理量最大要求为3.33kg/班,故车间设置1台鲜姜打碎机即可。

    主要技术参数如下:
    外形尺寸:长800mm、宽380mm,高1000mm,重量80kg。

    7.真空冷冻干燥机 主要技术参数如下:
    干燥面积5m2,料盘装料量50kg,料盘数9个,极限真空<10Pa,外形尺寸:长3000mm、宽1500mm、高1800mm。

    用于产品冻干,本设备低温范围为0∽50℃,干燥迅速,时间缩短约3∽10倍,能耗降低2∽3倍。

    8.带印字抽气连续封口机 用于产品的包装,且附有色带打码及良好的抽气效果,效率高,适用于产品的批量包装。

    主要技术参数如下:
    封口宽度:17mm,包装能力0-16m/min,外形尺寸:长1260mm、宽630mm、高1150mm。

    9.全自动封杯机 用于纸杯、盒、碗的封口,本设备为连续自动封杯式,是批量封杯的最佳封口设备。

    主要技术参数如下:
    封口速度3200盒/h,电源功率4.5kw,外形尺寸:长2800mm、宽1700mm、高850mm。

    3.4.3主要设备明细 表3-8产品生产加工车间主要设备表 序号 设备名称 型号 功率(kw)
    数量 单价 (万元)
    合计 (万元)
    生产厂家 1 可倾式搅拌夹层锅 JCG-A 1.1 1 0.6 0.6 中厨炊具机械有限公司 2 3 4 5 鼓风式清洗机 震动式沥干机 全自动打蛋机 多功能切菜机 zx-600 lsh3 KRT-500 SX-80 4.5 1.5 3 3 1 1 1 1 1.5 1.3 0.5 0.75 1.5 1.3 0.5 0.75 诸城市震祥机械有限公司 山东盛通食品工业装备有限公司 潍坊科瑞泰机械科技有限公司 任县顺翔机械厂 6 7 8 鲜姜打碎机 真空冷冻干燥机 带印字抽气连续封口机 ZX-813 FD-1m2 GC-17K 2.2 16 1.2 1 1 1 0.22 11.5 2.8 0.22 11.5 2.8 北京泽信伟业机械设备有限公司 常州市磐丰干燥设备有限公司 辽宁古川自动化设备有限公司 9 10 11 全自动封杯机 不锈钢操作平台 立式压力蒸汽灭菌锅 合计 SC-3200S LDZF-60KCS 4.5 3.5 1 2 1 2.8 0.085 1.78 2.8 0.17 1.78 23.92 大连世川机械有限公司 山东省博兴县家裕食品机械厂 上海向帆仪器有限公司 3.5生产加工车间工艺设计 3.5.1生产加工车间工艺设计基本原则 1.生产车间布局要遵照生产加工工艺流水线,保证各物料运输通畅,从而保证产品能顺利生产;

    2.车间的布置要充分考虑物料衡算的结果以及设备资料,从而进行合理布置;

    3. 在布局设计过程中可适当预留一定空地,从而满足之后设备维修、清洗、增添更换等的要求;

    4.合理安排生产车间的三废处理,人员进出要和物料进出分开,必须考虑生产卫生和劳动保护[12]。

    3.5.2生产加工车间平面布置 1、原辅料预处理车间 预处理车间主要进行土笋、葱姜的处理。依据基本原则计算车间占地面积为60m2。

    2、 生产加工车间 生产加工车间主要进行蛋液、姜末等制备以及冻干操作,依据基本原则计算车间占地面积为105m2。

    3、 包装车间 包装车间主要对冻干后的产品进行包装等工艺。依据基本原则计算车间占地面积为24m2。

    4、 产品检验车间 产品检验车间主要对原材料和产品进行质量检测。依据基本原则计算车间占地面积为15m2。

    5、更衣室 更衣室分为生区男更衣室、生区女更衣室,结合基本原则及《食品工厂设计》[13]中更衣室建筑面积的估算公式,得更衣室占地面积为15m2。

    6、 办工室 办公室建在二楼内,结合基本原则及《食品工厂设计》中办公室建筑面积的估算公式,得办公室占地面积为9.8m2。

    9、 厕所 厕所建在二楼内,结合基本原则及《食品工厂设计》中厕所面积的估算公式,得厕所占地面积为6m2。

    10、食堂 食堂的面积结合基本原则及《食品工厂设计》中食堂面积的估算公式为41.6m2。

    11、浴室 浴室分男浴室和女浴室,结合基本原则及《食品工厂设计》中浴室面积的估算公式得浴室的面积为18m2。

    12、消防室和三费处理车间 消防室和三费处理车间的面积分别为15m2、24m2。

    4 制冷设计 4.1设计概述 设计内容针对生产加工车间内的速冻间和暂存间。鸡蛋、加工成品等存放于暂存间;
    速冻间则用于产品的预冻过程。

    4.2容量及面积 4.2.1暂存间 冷室的容量、存放物料的特性、冷室的堆放额度以及拟定的建筑形式可作为冷室面积确定的参考依据。

    设定暂存间日入间量约为0.059t/d,由于入间量一般为间容的10%,因此设计的暂存间容量不小于0.59t。暂存间为矩形的平面形式,暂存间内堆货高度作为暂存间高度参考依据。综上所述,设计暂存间尺寸为5*3*4.5,单位m。

    G=∑ν*ρ*η/1000 式中:G-冷库计算吨位(t);

    ν-暂存间的公称容积(m3);

    ρ-食品的计算密度(kg/m3);

    η-冷藏间或储冰间的体积利用系数;

    1000-吨换算成公斤的值(kg/t)。

    暂存间容量的确定由冷库设计规范[14]中按照公式4.1计算 暂存间的容积利用系数依冷库设计规范定为0.40,同时食品的计算密度按照鸡蛋类别设定,为260kg/m3。因此暂存间容量为:
    G暂存=ν*ρ*η/1000=5*3*4.5*0.4*260/1000=7.02(t)
    表4-1暂存间设计参数表 序号 项目名称 设计参数 1 暂存间尺寸(长*宽*高,单位m)
    5*3*4.5 2 内容积 67.5m3 3 容量 7.02 4 暂存间内温度 0℃ 5 入暂存间温度 25℃ 6 出暂存间温度 0℃ 7 冷却时间 24h 8 货物类型 蛋、加工成品 9 入暂存间量 0.059t/d 4.2.2速冻间 在产品方案设计中,速冻间主要用于产品预冻过程,速冻间内日入间量约为0.25t/d,故同理设计的速冻间容量不小于2.5t,同时食品的计算密度按照冻肉类别设定,为400kg/m3。

    G速冻=ν*ρ*η/1000=5*3*4.5*0.4*400/1000=10.8(t)
    表4-2速冻间设计参数表 序号 项目名称 设计参数 1 速冻间尺寸(长*宽*高,单位m)
    5*3*4.5 2 内容积 67.5m3 3 容量 10.8 4 速冻间内温度 -35℃ 5 入速冻间温度 25℃ 6 出速冻间温度 -18℃ 7 冷却时间 4h 8 货物类型 水产品 9 入速冻间量 0.25t/d 4.3建筑设计 表4-3冷室建筑设计表 建筑项目 项目内容 备注 外墙 保温材料:聚氨酯库板 保温厚度:暂存间100mm 速冻间200mm 1.四周墙面及天花采用聚氨酯彩钢板;

    2.板与板之间采用插槽连接;

    3.不同冷室有不同的设定温度,故保温板材厚度也需不同。

    冷室 平移门:1000*2000 mm 1.入口设置电加热和防冻装置,防止人员滑倒 地坪 通风加热管管间距:800-1000mm 保温层:挤塑板 1.地坪铺设的通风加热设施,防止冷室因冷空气下沉使地下土壤冰冻导致体积膨胀,出现鼓层;

    2.定期进行通风加热,防止通风道堵塞;

    3.保温层在冷库土建专业配合下敷设。

    4.4热负荷计算 冷库总耗冷量,即在单位时间内必须从房间取走的热量,根据产生的热源不同,冷库总耗冷量计算主要为围护结构热负荷、货物热负荷、通风换气热负荷、操作热负荷、电机热负荷这五方面产生[15]。

    4.4.1暂存间 围护结构的热负荷按照公式4.2计算:
    Q=Kw*A*ΔT*α(公式4.2) 其中:Kw-围护结构的传热系数 A-围护结构的传热面积 ΔT-(围护结构外侧的计算温度-围护结构内侧的计算温度) α-围护结构两侧温差修正系数 1、围护结构的热负荷 (1) 导热系数Kw 导热系数由聚氨酯保温材料决定,聚氨酯的热传导率为0.031,隔热厚度为0.1, Kw=0.031/0.1=0.310 (2) 温度差ΔT 夏季空调日平均温度31.0℃,暂存间内温度为0℃,因此相应温度差为:
    ΔTa=31.0-0=31.0(℃) ΔTb=31.0-0-10=21(℃) ΔTc=31.0-0+5=36(℃) (3) 外表面积A 冷藏间尺寸:5*3*4.5,单位m Aa=(长+宽)*高*2=(5+3)*4.5*2=72(m2) Ab=长*宽=5*3=15(m2);

    (4) 温度修正系数α 根据相关规范规定,冷却间αa=1.1 有通风设备的冷室αb=0.6 无通风阁楼的冷室αc=1.3 Ac=长*宽=5*3=15(m2) 表4-4围护结构热负荷表 围护结构热负荷W 侵入热(侧板)
    隔热材料厚度 导热系数 Kw 温度差 ΔTa 外表面积 Aa 温度修正 系数g 0.1 0.310 31.0 72 1.1 公式 Qa=Kw*A*ΔT*α 761 侵入热(底板)
    隔热材料厚度 导热系数 Kw 温度差 ΔTb 外表面积 Ab 温度修正 系数g 0.1 0.310 21.0 15 0.6 公式 Qb=Kw*A*ΔT*α 59 侵入热(天棚)
    隔热材料厚度 导热系数 Kw 温度差 ΔTc 外表面积 Ac 温度修正 系数g 0.1 0.310 36.0 15 1.3 公式 Qc=Kw*A*ΔT*α 218 Q1计算 Q1=Qa+Qb+Qc 1038 暂存间围护结构热负荷Q1为1038W。

    2、货物热负荷 暂存间主要存蛋、加工成品等,产品货物热负荷主要为来自产品本身的热流量。

    表4-5货物热负荷表 货物热流量w (食品热流量)
    货物进入冷室初始温度焓值h1 货物进入冷室终止温度焓值h2 349 237 Q2计算 Q2=m*(h1-h2)/(3.6*t) 54 3.通风换气热负荷 由于设计的暂存间为室内封闭式,且储存的物料并非为果蔬等产生呼吸作用的食品,故这部分热负荷忽略不计,即通风换气热负荷Q3为0。

    4.操作热负荷 操作热负荷主要包括三部分,即照明热流量、每扇门开门热流量,操作人员热流量。

    1室内外空气焓值按规范査找得知,每日换气次数设定为2次;

    2.由于安装有空气幕,因此存在空气幕效率修正系数M,M规定为0.5;

    3.每个操作人员产生的热量qr取决于冷室设计温度,当设计温度低于-5℃时,qr取395,相反情况则取279,故本设计暂存间qr为279。

    4.暂存间非操作人员长时间停留的加工间,因此按照规定俗称,每平方米地板照明热量q=2.3w,地板面积A=长*宽=5*3=15(m2)。

    综上,操作热负荷见表4-7 操作热负荷情况具体见表4-6。

    注:式中m-每日入室量(t);
    t-冷却时间;
    暂存间每日入室量为0.059t,冷却时间为24h,查食品焓值表得货物在相应温度下焓值;

    暂存间货物热负荷Q2为54w。

    5.电动机运转热负荷 具体见表4-7。

    表4-6操作热负荷表 操作热流量W 开门热流量 室外空气 焓值hw 室内空气 焓值hn 冷室公称 容积V 每日换气 次数n 冷室空气密度ρn 空气幕效 率修正系 数M 78 7.8 67.5 2 1.293 0.5 Q4a V*n*ρn*M*(hw-hn)/3/24 84 操作人员热 操作人员数nr 每个操作人员产生的热量qr 操作时间 流量 2 279 3 Q4b Q4b=nr*qr*3/24 70 照明发热量 每平方米地板照明热量q 冷室地板面积A 2.3 15 Q4c Q4c=qXAX3/24 4 Q4计算 Q4=Q4a+Q4b+Q4c 156 暂存间操作热负荷Q4为156W。

    表4-7电动机运转热负荷表 电动机运转热流量w 电动机额定功率Pd(kW) 热转化系数ξ 运行时间b(h) 4.4 1 22 除霜热流量w 除霜额定功率Pd(kW) 每天除霜时间b(h) 0.83 2 Q5计算 Q5=1000*[(∑Pd*ξ*b)/24] 4103 暂存间电动机运转热负荷Q5为4103W。

    6.机械负荷与冷室负荷计算 结果见表4-8。2)冷室负荷按照公式4.4计算 Qq=Q=Q1+P*Q2+Q3+Q4+Q5 (公式4.4)
    式中:P——冷却间和冻结间的负荷系数取1.3 (1)机械负荷按照公式4.3计算 Qi=(n1Q1+n2Q2+n3Q3+n4Q4+n5Q5)*R (公式4.3) 式中:n1——围护结构传热量的季节修正系数,一般取1 n2——货物热量的机械负荷折减系数,冷加工间和其它冷室系数应取1 n3——同期换气系数,一般取1 n4—冷室同期操作系数,冷室总数取1时系数为1 n5——冷室用的电动机同期运转系数,冷室总数取1时系数为1R——安全率与运转率的笔直,对于直接冷却系统,安全率一般取1.07;
    运转率一般则取0.85 表4-8机械负荷与冷室负荷表 冷室负荷 W 负荷系数P 1.3 Qq=Ql+P*Q2+Q3+Q4+Q5 5367 机械负荷 W 季节修正n1 货物热量折减系数n2 换气系数n3 运转系数n4 操作系数n5 1 1 1 1 1 Qj=(n1Q1+n2Q2+n3Q3+n4Q4+n5Q5)*1.07/0.85 6736 因此暂存间冷室负荷Qq为5367w,机械负荷Qj为6736W。速冻间的各项热负荷均按照上述相同方法计算。

    4.4.2速冻间 1.围护结构热负荷,见表4-9。

    2.货物热负荷,见表4-10。

    3.通风换气热负荷为0。

    4.操作热负荷,见表4-11。

    5.电动机运转热负荷,见表4-12。

    6.机械负荷与冷室负荷计算,见表4-13。

    表4-9围护结构热负荷表 围护结构热负荷W 侵入热(侧板)
    隔热材料厚度 导热系数 Kw 温度差 ΔTa 外表面积 Aa 温度修正 系数g 0.21 0.155 66.0 72 1.1 公式 Qa=Kw*A*ΔT*α 810 侵入热(底板)
    隔热材料厚度 导热系数 Kw 温度差 ΔTb 外表面积 Ab 温度修正 系数g 0.2 0.155 56.0 15 0.6 公式 Qb=Kw*A*ΔT*α 78 侵入热(天棚)
    隔热材料厚度 导热系数 Kw 温度差 ΔTc 外表面积 Ac 温度修正 系数g 0.2 0.155 71 15 1.3 公式 Qc=Kw*A*ΔT*α 215 Q1计算 Q1=Qa+Qb+Qc 1103 速冻间围护结构热负荷Q1为1103W。

    表4-10货物热负荷表 货物热流量w (食品热流量)
    货物进入冷室初始温度焓值h1 货物进入冷室终止温度焓值h2 349 5 Q2计算 Q2=m*(h1-h2)/(3.6*t) 5972 速冻间货物热负荷Q2为5972W。

    表4-11操作热负荷表 操作热流量W 开门热流量 室外空气 焓值hw 室内空气 焓值hn 冷室公称 容积V 每日换气 次数n 冷室空气密度ρn 空气幕效 率修正系 数M 78 -35 67.5 2 1.293 0.5 Q4a V*n*ρn*M*(hw-hn)/3/24 131 操作人员热 操作人员数nr 每个操作人员产生的热量qr 操作时间 流量 2 395 3 Q4b Q4b=nr*qr*3/24 99 照明发热量 每平方米地板照明热量q 冷室地板面积A 2.3 15 Q4c Q4c=qXAX3/24 4 Q4计算 Q4=Q4a+Q4b+Q4c 234 速冻间操作热负荷Q4为234W。

    表4-12电动机运转热负荷表 电动机运转热流量w 电动机额定功率Pd(kW) 热转化系数ξ 运行时间b(h) 4.4 1 22 除霜热流量w 除霜额定功率Pd(kW) 每天除霜时间b(h) 0.83 2 Q5计算 Q5=1000*[(∑Pd*ξ*b)/24] 4103 速冻间电动机运转热负荷Q5为4103W。

    表4-13机械负荷与冷室负荷表 冷室负荷 W 负荷系数P 1.3 Qq=Ql+P*Q2+Q3+Q4+Q5 13204 机械负荷 W 季节修正n1 货物热量折减系数n2 换气系数n3 运转系数n4 操作系数n5 1 1 1 1 1 Qj=(n1Q1+n2Q2+n3Q3+n4Q4+n5Q5)*1.07/0.85 14366 因此速冻间冷室负荷Qq为13204w,机械负荷Qj为14366W。

    4.5制冷设备选型 4.5.1概述 冷库的降温是采用蒸汽压缩方式进行人工制冷,由制冷压缩机、冷凝器、节流阀(或膨胀阀)、蒸发器等制冷设备组成的一个封闭循环系统[16]。现对这些设备进行选型。

    4.5.2主要制冷设备选型 1.压缩机 冷室的的机械负荷Qj可作为选择制冷压缩机组的参考,暂存间、速冻间的机械负荷分别为6736w、14366w,故选择型号为MCF-200PJ的压缩机组。压缩机组的主要技术参数为:使用蒸发温度范围5C∽40℃,制冷剂R22,外型尺寸:长1561mm,宽622mm,高981mm。

    速冻间与暂存间的冷凝器,均选择型号为FNV-200的风冷式冷凝器,可满足使用要求。冷凝器外型尺寸:长1900mm,宽1050mm,高1150mm。

    2.冷凝器 暂存间、速冻间内均置2台型号为DL-80冷风机,均匀布置在冷室长度方向的两侧,使冷室内气流均匀。

    3.蒸发器 4.5.3冷室制冷设备详情 暂存间、速冻间制冷设备及配套设施参数等见表4-12。

    表4-12冷室制冷设计主要设备表 序号 设备名称 型号规格 单 位 数 量 单价 (元)
    合计 (元)
    备注 1 半封闭压缩机组 MCF-200PJ 台 2 76500.00 153000.00 大连三洋 2 风冷式冷凝器 FNV-200 台 2 12,000.00 24,000.00 普迪 3 吊顶式冷风机 DL-80 台 4 5,210.00 20840.00 普迪 4 干燥过滤器 DCL166S 套 2 260.00 520.00 Danfoss 5 电磁阀 EVR15 套 4 652.00 2608.00 Danfbss 6 膨胀阀 TEX5-7.5 套 4 858.00 3432.00 Danfoss 7 截止阀 DN4 套 4 120.00 480.00 Alco 8 截止阀 BVE012 套 4 350.00 1400.00 Alco 9 截止阀 BVE058 套 4 468.00 1872.00 Alco 10 压力表 -0.l-2.4MPa 套 2 120.00 240.00 国标 11 安全阀 DN20 套 2 280.00 560.00 Alco 12 工艺过滤器 DN50 套 2 1,100.00 2200.00 AMG 13 无缝钢管 紫铜管 套 1 2,200.00 2,200.00 输送流体 14 防腐处理 套 1 1500.00 1500.00 防腐层采用两遍酚醛调和漆和 15 紫铜管 套 1 3200.00 3200.00 两遍醇酸防锈漆涂刷脱氧化磷 16 管路附件 套 1 1,200.00 1,200.00 支架弯头、三通 17 管道保温 套 1 1,500.00 1,500.00 B1橡塑 18 保温附件 套 1 800.00 800.00 胶漆、外保护层 19 融霜排水管 镀锌钢管 套 1 1,200.00 1,200.00 PPR管 20 电伴热带 30w/m 米 20 15.00 300.00 自限温 21 制冷剂 R22 公 升 150 25.00 3,750.00 巨化 22 冷冻油 升 25 60.00 1,500.00 日本SUN 23 辅材 套 1 1,500.00 1,500.00 连接件、漆、胶 24 小计 228102.00 5 水、电、劳动力衡算 5.1劳动力衡算 食品工厂中劳动力主要包括生产车间管理人员及工作人员、行政管理人员、销售人员和保卫人员等,因此我们根据产品生产的工艺流程及生产产量来确定劳动力人员的数量,劳动力人员分配表如表5-1。

    表5-1劳动力分配表 岗位 人数/名 岗位 人数/名 预处理 5 废物处理 1 蒸煮 1 保安 1 真空冷冻干燥 3 销售 1 包装 2 灭菌 2 合计:
    16名 5.2用水量衡算 1.生产用水 由表3-7得产品加工所需处理水为0.38191t/班;

    2.清洗设备用水 在整个生产过程中打蛋机、切菜机等设备需要清洗,清洗频率是1次/天,每日需要用水5t,即所需用水量5t/班[17]。

    3.生活用水 由表5-1得整个生产销售过程中共需要16人,生活用水量根据最高日生活用水量、淋浴最高日用水定额[18]进行估算,小时变化系数取2.5,则日最大用水量=16*50*2.5+16*60=2960L=2.9t/班。

    4.清洗车间用水 清洗车间按每天10t水进行估算。

    5.消防用水 因为食品厂总体生产用水量普遍比较大,在估算整个工厂总用水量时,一般不计算消防用水,在出现火警突发情况时,可使用生产和生活用水来加以调节[21]。

    综上所述,在整个产品生产过程中,全年需要总用水量为(0.38191+5+2.9+10)*264=4827t。

    5.3用电量衡算 工程用电均为380/220伏交流用电负荷。

    1. 冷室耗电量 暂存间、速冻间的压缩机功率分别为:15kw、15kw,暂存间与速冻间冷却时间分别为24h、4h,故冷室日耗电量=15*4+15*24=420(kwh),则全年总耗电量=420*264=110880(kwh) 2.加工车间照明 取标准为4.5w/m2,照明系数为0.8,则加工车间照明=4.5*0.8*372.4=1.34(kw),则全年总耗电量=1.34*10*264=3537.6(kwh) 3.加工设备耗电量 由表3-8综合各设备每天耗时量,可知加工车间设备日耗电量总计约为390.97kwh,则全年总耗电量=390.97*264=103216.8(kwh)。

    综上所述,在整个产品生产过程中,全年总耗电量=110880+3537.6+103216.8=217634.4(kwh)。

    6 财务效益分析 6.1销售收入 产品及收入估算见表6-1 表6-1产品收入估算表 产品名称 产量/份 销售单价 收入(万元)
    速食土笋蛋花汤 600000 10元/份 600 合计 600 6.2成本估算 6.2.1生产加工成本 生产加工成本估算见表6-2。

    表6-2生产加工成本估算表 项目 年消耗量 单价(元)
    总金额(万元)
    土笋原料 39.6t 70元/kg 277.2 鸡蛋 8.8t 10元/kg 8.80 食用油 0.45t 10.36元/L 0.50 食用盐 1.32t 3.75元/kg 0.50 味精 0.26t 18.8元/kg 0.22 葱 0.88t 2.8元/kg 0.24 姜 0.88t 6元/kg 0.59 除氧剂 53件(15000包/件)
    330元/件 1.75 包装袋 65万个 0.1 6.5 食用级纸杯 65万个 0.1 6.5 总计 302.8 6.2.2设备费用 1.生产加工设备:由表3-8可知加工设备为23.92万元;

    2.制冷设备:由表4-12可知加工设备为46.73万元,故总设备费用为70.65万元。

    3.设备折旧费:以设备使用期为十年,每年设备折旧费=(设备投资一设备投资*5%)/设备使用期=(70.65-70.65*5%)/10≈6.72(万元)
    人均工资:2000元/月 职工人数:16人 人工费用=人均工资*12个月*1.25(福利)*职工总人数=48(万元/年)
    6.2.3人工管理费用 6.2.4水电费用 1.水费:由水用量衡算可知全年用水量4827t,工厂用水的价格按6元/t估算,则全年的水费为4827*6=28962万元 2. 电费:由电用量衡算可知全年用电量217634.4kwh,工厂用电的价格按1元/kwh估算,则全年的水费为217634.4*1=217634.4元 综上所述,全年的水电费总额=28962+217634.4=246596.4≈24.66(万元)。

    6.2.5其他费用 其他费用包括餐饮、娱乐活动及其他费用,按销售总额的1%估算,则其他 费用为600*1%=6.0(万元)。

    综上所述,本厂全年生产的总成本为458.83万元。

    6.2.6利润分析 按年销售总金额600万元/年,年总生产成本为458.83万元/年,进行粗略估算利润率为((600-458.83)/600)*100%≈23.53%。同时,每年的纯利润收入为141.17万元。

    6.2.7方案综合分析 1.在产品经济效益方面,速溶土笋蛋花汤的开发具有较大的产品利润,利润率粗略估计超过23%,每年的纯利润大约为141.17万元,且本方案的总投资较为合理,能在较短的时间内收回投资成本。

    2.本项目的生产需要大量的可口革囊星虫,将工厂建在原料丰富的地区,例如福建省宁德市福安市,有利于带动当地人们脱贫致富,为原料产地带来大量的财政收入。

    3.在技术方面,本产品应用了真空冷冻干燥技术,能最大程度地留存产品的营养成分及色、香、味,解决目前市场上产品存储难、运输难、入口难的弊端。

    7 总结 本论文根据速溶土笋蛋花汤的加工工艺流程和工厂设计原理对年产5.1吨的产品进行工厂设计。溶土笋蛋花汤是以可口革囊星虫为主要原材料,使用真空冷冻干燥技术生产出一种简单易携、营养丰富的产品,不仅迎合了消费者对食品安全、高营养的需求,同时也有助于发扬地方的特色文化,带动原料产地的发展。在速溶土笋蛋花汤加工工厂设计过程中参考多方规范标准及资料,总结出对厂址选择的要求,同时规划出全厂总平面设计,依据产品工艺流程以及工厂设计原理规划出主要生产车间平面设计,结合了项目技术成熟程度以及生产实际情况的分析确定了产品年产量60万份的生产方案。针对产品加工工艺流程对生产加工车间以及两个冷室做出主要设计。

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