黑龙江东方学院
学 士 学 位 毕 业 论 文（设 计）
年产10万吨液态奶生产厂的设计
学生姓名 ： 李丹丹
学 号
专 业 ： 食品科学与工程
班 级 ： 2005-B
指导教师 ： 张明江
学 部 ： 食品与环境工程
答辩日期 2008 05 24
年产10万吨液态奶生产厂的设计
摘 要
本设计是年产10万吨液态奶的生产厂的设计。
首先，根据国内外市场资源和动态，结合产品自身特点，提出建厂设计说明书；其次，确定产品方案并进行物料恒算，同时进行工艺设计，根据工艺要求和计算结果进行设备选型，选型要符合设备选型原则；再次，对厂区平面布置进行设计，对各生产工序进行劳动力计算，进行劳动定员；另外，对生产车间进行水、电、汽的估算。最后，本设计还做了必要的技术经济分析，通过AutoCAD 表现食品工厂设计布局，绘制生产车间平面图、工艺流程图。
关键词：鲜奶；杀菌方式；工厂设计
production plants are designed
Abstract
The design for a dairy plant with processing 100,000 tons liquid milk per year.
First of all, in accordance with domestic and international market resources and dynamics, combined with the characteristics of products, the plant design specification; Secondly, the identification of products and materials program Constant operator, process design at the same time, according to process requirements and the calculation results of equipment selection, selection of equipment to comply with the principle of selection; Third, on the factory layout design, production processes of the labor, the labor quota; In addition, workshops on the production of water, electricity and gas estimates. Finally, the design also do the necessary technical and economic analysis, the performance of food through the AutoCAD layout of plant design, drawing production plans, process flow diagram.
Key words：Fresh milk; sterilization methods; plant design
目 录
摘 要 ................................................................................................................................ i Abstract ............................................................................................................................. ii
第1章 前 言 ............................................................................................................... 1
1.1 液态奶现状 ............................................................................................................ 1
1.2 设计依据和意义 .................................................................................................... 1
1.2.1 设计依据 ........................................................................................................... 1
1.2.2 设计意义 ........................................................................................................... 2
1.3 设计指导思想 ........................................................................................................ 2
第2章 工艺流程确定及论证 ....................................................................................... 3
2.1 产品方案及产量的确定 ........................................................................................ 3
2.2 工艺流程确定 ........................................................................................................ 4
2.2.1 巴氏杀菌乳生产工艺流程 ............................................................................... 4
2.2.2 超高温灭菌乳生产工艺流程 ........................................................................... 5
2.2.3 超巴氏灭菌乳生产工艺流程 ........................................................................... 5
2.3 主要工艺说明 ........................................................................................................ 5
2.3.1 原料乳验收 ....................................................................................................... 5
2.3.2 脱气 ................................................................................................................... 6
2.3.3 净乳 ................................................................................................................... 7
2.3.4 冷却 ................................................................................................................... 7
2.3.5 暂存 ................................................................................................................... 7
2.3.6 预杀菌 ............................................................................................................... 7
2.3.7 标准化 ............................................................................................................. 7
2.3.8 预热 ................................................................................................................... 8
2.3.9 均质 ................................................................................................................... 8
2.3.10 巴式杀菌 ......................................................................................................... 8
2.3.11 超高温灭菌 ..................................................................................................... 9
2.3.12 超巴氏灭菌 ..................................................................................................... 9
2.3.13 无菌灌装 ......................................................................................................... 9
2.3.14 CIP 清洗 . ......................................................................................................... 9
第3章 厂区平面设计 ................................................................................................. 11
3.1 厂址的选择 .......................................................................................................... 11
3.1.1 厂址概况 ......................................................................................................... 11
3.1.2 自然资源概况 ................................................................................................. 11
3.2 总平面设计方案 .................................................................................................. 11
3.3 车间布置的基本原则 .......................................................................................... 12
3.4 车间平面布置 ...................................................................................................... 12
第4章 物料恒算 ......................................................................................................... 13
4.1 工艺设备配置方案 .............................................................................................. 13
4.1.1 设备配置衡算 ................................................................................................. 13
4.2 标准化计算 .......................................................................................................... 13
第5章 主要设备选型及原则 ..................................................................................... 16
5.1 设备选型原则 ...................................................................................................... 16
5.2 设备选型 .............................................................................................................. 16
第6章 公共系统与辅助部门 ..................................................................................... 18
6.1 给排水系统 .......................................................................................................... 18
6.1.1 全厂用水总量（包括生产、生活、绿化、消防等） ................................. 18
6.1.2 供水系统 ......................................................................................................... 18
6.1.3 排水系统 ......................................................................................................... 18
6.2 供汽系统 .............................................................................................................. 19
6.3 供电系统 .............................................................................................................. 19
6.3.1 供电要求和相应措施 ..................................................................................... 19
6.3.2 车间配电原则 ................................................................................................. 19
6.3.3 车间配电设计 ................................................................................................. 20
6.4 生产及辅助车间设施 .......................................................................................... 20
6.4.1 原辅材料库 ..................................................................................................... 20
6.4.2 水处理间 ......................................................................................................... 20
6.4.3 主生产车间 ..................................................................................................... 20
6.4.4 成品库房 ......................................................................................................... 20
6.4.5 化验室 ............................................................................................................. 20
6.4.6 机修车间 ......................................................................................................... 20
6.4.7 收奶站 ............................................................................................................. 21
6.4.8 仓库 ................................................................................................................. 21
6.4.9 车间生活设施 ................................................................................................. 21
第7章 劳动组织 ......................................................................................................... 22
7.1 生产车间人员配制 .............................................................................................. 22
7.2 辅助生产及管理人员配制 .................................................................................. 22
第8章 环境影响分析及污水处理 ............................................................................. 24
8.1 环境影响分析及治理措施 .................................................................................. 24
8.1.1 环境影响分析 ................................................................................................. 24
8.1.2 治理措施 ......................................................................................................... 24
8.2 污水处理 .............................................................................................................. 24
第9章 投资估算与财务分析 ..................................................................................... 25
9.1 建筑成本核算 ...................................................................................................... 25
9.1.2 设备及工器具购置费 ..................................................................................... 25
9.1.3 它费用（土地费、人员培训费、勘察设计费等） ..................................... 25
9.2 产品成本估算 ...................................................................................................... 26
9.3 非固定成本 .......................................................................................................... 26
9.4 生产总成本 . ........................................................................................................... 26
9.5 利润、利润率、投资回收期计算及风险分析....................................................... 27
9.5.1 利润 .................................................................................................................. 27
9.5.2 利润率............................................................................................................... 27
9.5.3 投资回收期 ....................................................................................................... 27
9.5.4不确定分析 . ......................................................................................................... 27
结 论 ......................................................................................................................... 28
参考文献 ......................................................................................................................... 29
致 谢 ......................................................................................................................... 30
第1章 前 言
1.1 液态奶现状
从中国液态奶的现状来分析，液态奶在迅速发展的奶业中起了先导作用。长期以来，液态奶的发展速度缓慢，但近几年随着消费者的保健意识不断加强，对乳品的需求量逐年递增，而消费者的首选就是液态奶。目前液态奶的消费主要集中在大城市和发达地区，在受到居民收入水平和奶源紧缺限制的前提下，逐步向城镇发展，呈现一种梯度发展的趋势。由此看出我国奶业发展还有很大的消费潜力和相当大的发展空间。总的来看，我国奶业相对滞后。一方面是消费需求不断增长；另一方面是综合生产能力需不断加强。受历史和发展条件所限，我国的奶业至今生产规模偏小，基础工作较为薄弱，总体科技水平不高。随着经济社会的发展和人民生活水平的不断提高，老百姓对乳制品的需求必将不断增长。国家要在奶牛的育种、繁育、饲养、加工等科技进行更多的投入。近年来国务院把奶业作为重点产业加以发展，并在优势产业地区做出了部署。我们要抓住有利时机，站在奶业发展大局上，加强协调配置，充分整合相关资源，正确引导消费，规范市场管理，普及科学饮奶知识，阻止和克服不健康、不科学的误导与歪曲，把奶业引向产、加、销一体化的持续发展。
从国际上看牛奶的引用已非常普及，不仅出现在早餐桌上，而求是很多休闲场合中的健康饮品，相信随着牛奶包装技术和质量的不断提高，液态奶的市场会更加完善，再加上便于携带和引用方便，可以让更多消费者能够“取之即得，得之即饮，实现饮奶快乐。
乳品行业中液态奶的发展特别引人注目，并已成为市场较大和增长较快的品种。从我国奶源的区域分布上看，主要集中在东北、华北、西北；南方和沿海经济发达地区奶源很少。瞬间超高温灭菌技术(UHT)，不会受到牛奶保鲜期短的限制，拥有优质奶源的地区可以将牛奶运往南方牛奶消费大的市场。主要是由于超高温灭菌奶货架期长，包装多样化，保存和携带方便。近年来，中国奶业迅猛发展，在质量不断优化的基础上更加安全便利。
1.2 设计依据和意义
1.2.1 设计依据
双城，是全国闻名的粮食生产大县。是全国食品工业百强县之一。在双城乳品企业
而且只有两个乳品企业的地方建设乳品厂是可行的。
项目建成后，准备组织扶持一大批的奶户专门的为我厂提供鲜奶，作为我厂稳定的奶源。
1.2.2 设计意义
东北是我国重要的老工业基地，随着中国经济的进一步发展，人们生活水平的不断提高，提升乳品加工业水平，生产丰富、优质安全的乳制品对于振兴东北工业，具有极其重要的意义。消费者对乳制品的需求也日益增加，并呈现出高品位、质量的要求，这对企业提出了更高的要求。另外根据实际消费市场进行的全面调研、分析，总结市场的需求信息，针对普通消费者，也会有更营养，简便，经济的乳制品新品。同时，增加就业机会，并带动相关产业的发展。本项目建成后，将运用先进的管理手段，严格的卫生与质量控制标准，为人民生活提供优质安全的乳制品类产品，满足人民生活的需要[14]。
1.3 设计指导思想
大力发展畜牧业，调整畜牧业结构，突出发展奶类生产，积极推进乳业产业化进程，提高牛乳在国民膳食中的比重，是我国十五期间农业发展的总体思路和指导方针[1]。近年来我国乳制品的生产、加工和消费得到了很快的发展，乳业的发展，尤其是乳产品加工业的发展已成为国家重点扶持的产业。随着近年来人们生活水平的不断提高, 健康生活、优质生活、享受生活的意识催动下，国内消费者对健康饮品、食品的需求越来越强烈，消费欲望不断增长的大背景下，乳制品的市场前景是十分乐观的也是充满了无限商机的。
2
第2章 工艺流程确定及论证
2.1 产品方案及产量的确定
根据目前液态奶市场动态和消费习惯看，鲜奶由始至终占有主导地位，本厂经过慎重讨论，最后确定主要以生产鲜奶为主，投资风险低，经过经济核算，投资回收期非常短，是一个非常有盈利价值的食品厂设计。主要根据鲜奶的杀菌方式不同，选择三条生产线，即巴氏杀菌乳和无菌乳及超巴氏杀菌乳。
巴氏杀菌乳通常采用高温短时（HTST ）的 毒方式，可以杀死耐热的非孢子型的病原体，灌装条件下不要求完全无菌。巴氏消毒乳需冷藏在4～6 ℃条件下，保质期为5～8天 ，从而延长了货架期，成为促进产品销售的第一个方法，所以巴氏消毒乳适合售给当地居民，具有营养价值高、口感好等优点，被大多数消费者所青睐[8]。
无菌乳是利用超高温（UHT ）处理、完全无菌包装而获得的商业无菌产品，也称UHT 乳[8]。UHT 乳产品无需冷藏，在室温条件下贮存和销售时，要求产品中没有可生存的公共健康意义中的微生物，也必须没有可再生的微生物（包括孢子）。因此UHT 乳是货架期稳定的产品，在常温下可以保存4～6个月。整个过程中不需要冷链系统，从而具有一定的优势，所以适合大部分人群，适合长途运输，也适合出口到外省，和其他县市。但习惯喝巴氏消毒乳的人并不愿意接受，因为它们有明显的蒸煮味，这是无菌乳的缺点。
ESL 乳并不是一个新的产品，实质上是延长货架期的巴氏消毒乳。但ESL 乳消毒方式并没有特殊的规则，也可以是特殊的超巴氏消毒（138℃保持2秒）[8]。这点虽然和UHT 乳的消毒方式一样，但ESL 乳不要求在无菌环境条件下包装，所以产品并不处于完全无菌状态。因此ESL 乳产品在贮存、运输和销售整个过程中需要一个低温环境。UHT 乳常温储存时间越长，产品味道和质地的缺陷就越重。ESL 乳克服了上述缺陷，提供了销售效益，口感和营养价值方面的优势。但ESL 乳并不能取代UHT 乳，因为完善的冷链系统并不是任何地方都能够提供的。所以它可以称之为有条件地方的首选。
年产量10万吨的液态奶生产厂做这三种产品，虽然产品单一，但产量很大，生产速度快，投资成本低。想要有可喜的效益回收，最重要的就是必须要同时满足不同的地区，不同的人群，达到销售面广，运输范围大，市场广等优点。
食品厂全年的设计生产按300天计算，每月按25天计算，每天的生产班次为3班
20小时，16.7吨/小时。生产规模、产品设计情况见表2-1
名称
巴氏杀菌乳
无菌乳
超巴氏杀菌乳 表2-1产品设计情况 年产量(吨) 月产量（吨） 3340 4万吨 3万吨 3万吨 2505 2505 日产量（吨） 133.6 100.2 100.2
2.2 工艺流程确定
2.2.1 巴氏杀菌乳生产工艺流程
4
2.2.3 超巴氏灭菌乳生产工艺流程
2.3 主要工艺说明
2.3.1 原料乳验收
选择合适的供应商，确定原料来源，分别按照原材料的检验标准进行检验，检验合
要求不得有肉眼可见杂质，原料奶进厂温度不得高于10℃，滴定酸度14～18℃T.75％(体积分数) 酒精试验阴性，滋气味正常，细菌指标合格（菌落总数≤5.0×105cfu ／ml ），亚硝酸盐、铵盐、尿素、盐、碱、糖、淀粉、双氧水、抗生素等有害物质不得检出。 原料乳成分要求，主要理化指标，微生物要求及检测[13]。
原料乳成分的要求见表2-1
表2-1原料乳成分的要求
名 称
蛋白质 脂肪
干物质 指 标 3.0% 3.2% 11%
原料乳主要的理化指标和检测方法见表2-2
表2-2原料乳主要的理化指标和检测方法
项目
相对密度（20℃/4℃）
脂肪
蛋白质
非脂乳固体
酸度
杂质度
指标 1.028～1.032 ≥3.2 ≥3.0 ≥8.3 ≤20 ≤4 检测方法 按GB/T5409检验 按GB/T5409检验 按GB/T5413.1检验 按GB/T5409检验 按GB/T5409检验 按GB/T5413.30检验
原料乳主要的微生物要求及检测方法见表2-3。
表2-3 原料乳主要的微生物要求及检测方法
项目
菌落总数
指标 ≤500000 检测方法 平皿细菌总数计算法 美兰还原褪色法
2.3.2 脱气
牛乳刚刚被挤出后含5.5％～7％的气体，经过贮存、运输和收购后，一般其气体含在10％以上，而且绝大多数为非结合的分散气体。这些气体对乳品加工的影响很大，所以脱气是很有必要的，去除原料乳中所带有的异味，使原料奶有良好的品质。
原料乳验收后必须净化。其目的是去除乳中的机械杂质并减少微生物的数量，可以采用过滤净化或离心净化等。简单的粗滤是在受乳槽上装有过滤筛网并铺上多层纱布进行。进一步过滤则采用双联过滤器，滤布应经常清洗灭菌。脱除乳中毛、泥土等机械杂质及其表面微生物，脱出一部分体细胞及气体。本方案采用的是离心净乳机净化。离心净乳是利用乳在分离钵强大离心力的作用，将大量的机械杂质留在分离钵内壁上，而乳被净化。使用离心净乳机可以显著提高净化效果，有利于提高制品质量。离心净乳机还能将乳中的乳腺体细胞和某些微生物除去，净乳机放在粗滤之后，冷却之前。本设计中牛乳先经过双联过滤器，然后再经过净乳机，从而实现原料乳的净化[9]。
2.3.4 冷却
经过净化的原料乳立即冷却到4℃左右，以抑制细菌的繁殖。乳中的微生物的数量随着贮存时间的长短和温度高低而变化。牛乳挤出后微生物变化可以分为四个阶段，即抗菌期、混合微生物期、乳酸菌繁殖期、酵母和霉菌发育期。在抗菌期内，乳中含有抑制微生物繁殖的抗菌物质，使细菌的繁殖受到抑制。在本项目中，冷却使用板式热交换器，将原料乳迅速冷却到4℃以下泵入贮乳罐中储存。
2.3.5 暂存
为了保证工厂连续生产的需要，必须有一定的原料乳的贮存量，在该项目中，为保证连续生产以及储料的需要，贮奶设备选择6个60吨的奶仓。室外奶仓配有适当的搅拌机构，定时搅动液体，防止脂肪上浮，造成原料乳的成分分布不均匀。
2.3.6 预杀菌
预杀菌的重要作用是防止脂肪和蛋白质被嗜冷菌产生的耐热性酶所降解。但一般巴氏杀菌乳保存的时间很短，不会发生明显的由这些酶造成的降解，除非原料乳中的嗜冷菌数量非常高。此外，在一个相当高的温度下进行预杀菌，使得相当一部分乳脂酶被灭活，从而使均质化的牛乳在加工中可以采用略低的巴氏杀菌温度。
2.3.7 标准化
标准化的目的是保证产品中含有规定的脂肪含量，但每个国家间标准变化很大。通常低脂乳含脂率为1.5％，常规乳为3％，但也有含脂率低到0.1％或0.5％的[9]。
原料乳在均质之前进行预热的目的有：
(1)初步杀死大部分的细菌和致病菌，使杀菌更彻底，以保证食品的安全性，提高成品的贮藏性。
(2)抑制酶的活性，以免成品产生脂肪水解，酶促褐变等不良现象。
(3)控制乳的温度在55℃-65℃，使均质效果更好。
根据以上几点，确定牛乳的预热温度为60℃。
2.3.9 均质
所谓均质，就是借助均质机的剪切力和压力作用使牛乳高速通过狭缝，在湍流与气穴的联合作用下打碎乳中的脂肪球，是脂肪球的平均直径变小，数目变多，表面积增加，从而增大脂肪球的相对密度，以减缓脂肪球的上浮趋势。均质处理不仅增加了牛乳的稳定性，还使牛乳更易消化吸收，提高了乳的营养价值，并改善了口感。在生产中均质是将乳中脂肪球在强力的机械作用下破碎成小的脂肪球。目的是为了防止脂肪的上浮分离；提高微粒聚集物的稳定性；并改善牛乳的消化、吸收程度。均质可以是全部的也可以是部分的。牛奶全部均质后，通常不发生脂肪球絮凝现象，脂肪球相互之间完全分离。相反的，将稀奶油部分均质时，就有可能发生脂肪球絮凝现象。因此，在部分均质时稀奶油的含脂率不应超过12%。通常在巴氏杀菌前进行，以使二次污染的程度降至最低。因为乳脂酶仍然存在，均质后乳应立即进行巴氏杀菌处理。均质温度为60—65℃，均质压力为15—22兆帕。经均质的原料乳制成的乳粉，冲调后复原性更好。
总之，均质处理改变了牛乳的化学和物理结构，其主要影响是：①使脂肪分布均匀，不形成乳脂层；②改善牛乳色泽和风味，提高产品感官价值；③在酶凝固干酪生产中，加快凝固过程；④降低乳脂肪的氧化敏感性；⑤使牛乳易受光线的影响，产生一种“日照味”；⑥降低了蛋白质的热稳定性。因此在灭菌乳生产过程中，均质必须在最后阶段进行，否则高温灭菌时蛋白质有可能凝聚，从而导致牛乳包装过程中的蛋白质沉淀[9]。
2.3.10 巴式杀菌
乳中的细菌是引起乳败坏的主要原因，也是影响乳质量与保质的重要因素。通过杀菌可消除或抑制细菌的繁殖及解脂酶和过氧化酶的活性。巴氏杀菌是为了使乳中的病原菌，尤其是耐热性较强的结核菌都被杀死。本设计中巴氏杀菌乳杀菌采用85℃，15s 。由于受热时间短热变性现象很少，风味有浓厚感，无蒸煮味，营养价值无变化。处理能
2.3.11 超高温灭菌
超高温瞬时灭菌是指物料在连续流动的状态下通过热交换器加热至135—137℃，在这一温度下保持一定的时间可以达到商业无菌的水平。超高温瞬时灭菌方式的出现，大大改善的灭菌乳的特性，不仅使产品从颜色的味道上得到了改善，而且提高了产品的营养价值。因此，本设计中UHT 乳的采取的灭菌条件为137℃， 5s 。原奶或调配好的原料邮由暂存缸蹦入UHT 灭菌机进行灭菌, 灭菌工序包括原料乳的预热, 均质,UHT 保温灭菌, 并根据杀菌机的结垢情况进行中间清洗或最终清洗。以上操作均在一个板式式换热器和均质机组成的密闭系统中, 按设备预先设定好的程序连续进行。经超高温灭菌后的物料被直接送给无菌灌装机进行灌装。处理能力为100.2吨／天[9]。
2.3.12 超巴氏灭菌
ESL 乳并不是一个新产品，实质上是延长了货架期的巴氏杀菌乳。但ESL 乳消毒方式并没有特殊的规则，也可以是特殊的超巴氏消毒（138℃保持2s ）。这点虽然和UHT 乳的消毒方式相似，但ESL 乳不要求在无菌环境下包装，所以产品并不处于完全无菌状态。因此ESL 乳产品在贮存、运输和销售整个过程中需要一个低温环境。处理能力为100.2吨／天。
2.3.13 无菌灌装
无菌灌装设备包括灌装机灭菌、包材灭菌、无菌输送、无菌灌装、封合成型、打印生产日期等。灌装机灭菌、包材灭菌、灌装、封合成型、打印生产日期均由自动灌装机在机器内自动完成。包材通过特定温度、一定浓度双氧水达到灭菌效果。灌装机灭菌按设定程序进行，以达到灭菌效果。灌装必须确保在无菌条件下进行，计量准确，封口可靠，成形完好，喷码清晰。灌装温度控制在20℃以下，正常灌装时按千分之一比例随机抽样置于37℃条件下做保温实验。成品进入2—6℃冷库贮存[12]。
2.3.14 CIP 清洗
UHT 灭菌乳生产所用设备自原料乳收购工序起，至无菌灌装封合工序止，均采用CIP 清洗方式进行清洗消毒，清洗程序由中央控制室控制。包括水洗、碱洗、酸洗、水洗。 CIP 清洗装置作为不分解生产设备，又可用简单操作方法安全自动清洗系统，几乎被引进到所有的食品饮料及制药等工厂使用。
CIP 清洗装置不仅能清洗机器，而且是还能控制微生物繁殖的清洗方法。CIP 清洗
⒈能使生产计划合理化及提高生产能力。
⒉与手洗相比较，不但没有因作业者之差异而影响清洗效果，还能提高其产品质量。⒊能防止清作业中的危险，节省劳动力。
⒋可节省清洗剂、蒸汽、水及生产成本。
⒌能增加机器部件的使用年限。
第3章 厂区平面设计
3.1 厂址的选择
3.1.1 厂址概况
本厂规模较大，必须选在交通便利，奶源丰富的地方，并且很好的经济枢纽带，所以我选择设在双城开发区，交通便利，奶源稳定安全，市奶牛存栏达到22万头。双城，交通发达，京哈、拉滨两条铁路和同三、京哈、哈前、哈大四条公路穿境而过，距哈尔滨国际机场仅30公里，松花江主航道通过我市永胜、临江两个乡，并且在临江乡的三家村设有船站，水、陆、空交通便捷，区位优越。
3.1.2 自然资源概况
双城市属黑龙江省第一积温带。双城市的粮食综合生产能力已稳定在30亿斤左右，粮豆薯总产连续多年居全省之首，2005年，全市粮食产量达到35.2亿斤，总产、单产均创历史新高。畜产品总量达73万吨，其中鲜奶产量60万吨，成为全国鲜奶产量第一大县。农业产业化经营取得重要进展。2005年底，全市奶牛存栏达到22万头，家禽饲养量1800万只，肉牛饲养量40万头，生猪饲养量100万头，全市已建成畜牧业专业村61个，建设牧业小区33个，畜牧业规模经营比重达到30%。双城市三面靠水，松花江位于北部，流经四个乡镇，流程全长 65公里，拉林河围绕南、西边境，流经七个乡镇，沿我市流程全长135公里。双城市水资源由两部分组成，地表水和地下水。地表水资源一部分为境内地面径流量，另一部分为过境的江河水。地下水资源比较丰富，全市可开采的地下水资源总量为1.83亿立方米，年开采量为0.3亿立方米，占可开采量的16.4％。
3.2 总平面设计方案
厂区占地面积、根据风向和地势等布置各部门位置、绿地、建筑物、道路，厂区占地面积17000㎡规则长方形，东西向约170m ，南北向约100m ，场地设计标高42-45m ，全年主导风向为南风，因此将公用设施锅炉房等布置在厂区北面。厂区设三个出口，南端为主出入口，成品及人流出入口；北端两个为辅助出入口，一个为煤炭、煤渣等出入口，另一个为原料及辅助材料出入口。本厂利用一些不规则地形和沿厂区道路种植适合本地生长的常绿乔木，栽种草皮，既清新空气又美化环境。厂区主要建筑的占地面积见表3-1。
序 号
1
2
3
4
5
6
7
8 工程名称 生产车间 动力中心 水处理车间 仓储物流中心 车库 办公楼 后勤服务中心 绿色场地（绿色天然草坪） 面 积 (㎡) 4000 800 400 2000 300 1000 2500 6000
3.3 车间布置的基本原则
在进行车间工艺布置时，应根据以下原则进行：
（1）要有总体设计的全局观点。
（2）设备布置要尽量按工艺工艺流程的顺序来做安排，但有些特殊设备可按相同类型设备作适当集中，务必使生产过程占地最少、生产周期最短、操作最方便。
（3）在进行生产车间设备布置时，应考虑到进行多品种生产的可能，以便灵活调动设备，并留有相当的余地，以便更换设备。
（4）生产车间与其他车间的各工序要相互配合，保证物料运输通畅，避免重复往返。
（5）必须考虑生产卫生和劳动保护。
（6）应注意车间的采光、通风、采暖、降温等设施。
（7）可以设在室外的设备，尽可能设在室外，上面可加盖简易棚。
（8）根据生产工艺对品质控制的要求，对生产车间或流水线的卫生控制等级要进行明确的区域划分和区间隔离。
（9）严格执行 HACCP 、ISO14000、GMP 的规范性。
（10）要对生产辅助用房或空间留有充分的面积。
3.4 车间平面布置
车间平面布置图见图1-1。
第4章 物料衡算
4.1 工艺设备配置方案
通过物料平衡计算，可确定单位时间内生产过程主要原辅材料的需求量以及水、蒸汽、能源等流量与耗量。物料衡算的另一目的是依据计算数值，经济合理地选择生产设备，并进行车间的工艺布置和工序劳动力的安排等。
4.1.1 设备配置衡算
计算
a. 日生产能力 334吨/天（一年按300天记）
b. 年生产能力 100000吨/年
c. 日收鲜奶 1.01×340吨/天=343.4（平均每吨产品耗奶1.01吨）
4.2 标准化计算
选用质量优良的原料乳必须进行逐车逐批验收，验收时对原料乳进行嗅觉、味觉、外观、尘埃、温度、酒精、酸度、比重、脂肪、蛋白质、全乳固体、细菌数等进行严格检验，必须符合下列要求：
(1)采用健康母牛挤出的新鲜自然乳汁。
(2)不得使用产前十五日内胎乳和产后七天内的初乳。
(3)具有新鲜牛乳的滋味和气味，不得有外来异味。
(4)酸度不超过200T 。
(5)要求乳脂肪>3.1,蛋白质>2.9,非脂乳固体>8。
(6)不得使用任何化学物质和防腐剂[5]。
4.2.1 原料乳成分
乳脂肪
3.6％ 蛋白质 3.2％ 表4-1原料乳成分 乳糖 灰分 4.7％ 0.7％ 水分 87.8％ 非脂乳固体 8.6％ 注:非脂乳固体(%) = 蛋白质(%)+ 乳糖(%)+灰分(%)。
4.2.2 产品成分
表4-2 产品成分
27％ 3％ 70％
4.2.3 乳脂肪(F)与非脂乳固体(S)之比(R)
原料乳：R 0＝F 0 /S0＝3.6%/8.6%＝0.4186 成品：R ＝F/S＝27%/30%＝0.3857 标准化的方法：由于R 0＞R ，说明原料乳中的脂肪含量偏高，需要标准化使之平衡。原料乳中的脂肪含量过高，所以要把部分原料乳进行分离，分离出的脱脂乳要加入原料乳中使它达到标准乳要求，而分离的稀奶油则另用容器贮存。
4.2.4 稀奶油及脱脂乳中的非脂干物质的计算
设定：当预热温度为40℃时，脱脂乳含脂肪汽 F 1= 0.01%；稀奶油含脂肪 F 2=40% ① 脱脂乳中非脂乳固体：S 1＝100-F 1/100-F0×S 0＝100-0.01/100-3.6×8.6%＝8.92% ② 稀奶油中非脂乳固体：S 2＝100-F 2/100-F1×S 0＝100-40/100-0.01×8.6%＝5.16%
4.2.5 每吨原料乳应添加的脱脂乳（M1）
M 1＝F 0-R×S 0 /R×S 1- F1×1000＝82.50kg
4.2.6 标准乳成分
脂肪含量：F 标＝1000×3.6 %＋M 1×0.01%/1000＋M 1＝3.3%
非脂乳固体：S 标＝F 标/R＝8.6 %
表-3.3 标准乳成分 乳脂肪
3.3 % 非脂乳固体 8.6 % 水分 88.1 %
4.2.7 制（M1）脱脂乳需要分离原料乳（G ）
设：分离（Gkg ）原料乳可得到(M1kg) 脱脂乳和(M2kg) 稀奶油根据脂肪含量守衡可知。 G×F 0＝M 1×F 1＋M 2×F 2 且 G ＝M 1＋M 2 可知：M 2＝8.14kg G ＝90.64kg
4.2.8 十吨原料乳值得标准乳（G1）去除的稀奶油（G2）
标准乳：1090.64 /1082.50＝1000 / G1 G 1＝9925.4kg
去除稀奶油：G 2＝10000- G1＝74.6kg
4.2.9 十吨原料乳的物料衡算
已知：Mo=10000kg
4.2.10 原料乳经预处理-冷却-贮存(损失率按0.5%计算)
M 0 --经标准化—9225.4kg ； M 1=9925.4×(1一0.5 %)=9875.8kg
M 2 = M1×(1一0.2%)=9875.8×(1一0.2%)=9856.0kg
第5章 主要设备选型及原则
5.1 设备选型原则
从设备的设计选型上，可以反映出设计工厂的先进性和生产的可靠性。因此在设备的工艺设计和选型使应考虑如下原则：
1. 必须满足生产工艺要求，保证产品产量和质量。
2. 选用的设备要生产效率高，耗能低，且结构紧凑，占有空间及地面小，操作劳动强度低，清洗维修方便，安全可靠。
3. 所选用的设备应满足食品生产卫生要求，易清洗拆装，不对食品造成污染。 4. 能充分利用原料，耗能低，效率高。
5. 应尽量选用通用设备，标准定型设备以及实践证明有效的品牌设备。
6. 设备的结构应合理，所选用的材料能适应各种工作条件（温度，压力，湿度，酸碱度等），在真空，压力，浓度，时间，速度，流量，液位，计数和程序等参数的监控方面应有合理的控制系统，并尽量采用自动控制方式[10]。
5.2 设备选型
合理的选择生产设备可以充分发挥设备的生产效率，节省投资，提高产品质量，生产设备选择不当可能既浪费投资，又达不到预期的产品质量; 设备的选择还会影响基建的投入和设施的布置。《食品卫生通则》(CAC/RCPI一1989) 以及《食品企通用卫生规范》(GB14881一1994) 中还对食品企业的设备选择有专门的规定，是设备选择必须遵循的行业性法规。它主要对设备的卫生方面有特别的要求，选择设备时必须严格遵守[4]。
计算出三种产品的单位产量见表5-1
表5-1产品单位产量
名称 巴氏杀菌乳 无菌乳 超巴氏杀菌乳
日产量（T ）
133.6 100.2 100.2
单位产量（m 3/h）
6.5 4.9 4.9
单位产量(L/h) 6485.4 4864.1 4864.1
根据生产能力选择匹配的设备, 生产线主要设备的使用情况见表5-2
设备名称 板式换热器 分离机
型号 RB003型 GQL Y 摇摆型
180 GQL Y 摇摆型
150 GQL Y 摇摆型
105
高压均质机 巴氏杀菌机 无菌灌装
JJ-8/25 JJ-5/25 JM-BR 系列 百利包AS2型
包装机
8000L/h,25MP 5000L/h,25MP
6T/h 7m 3/h 5m 3/h
、
规格 5m 3/h 4500 L/h
2500 L/h
1200 L/h
尺寸 —
1250×800×1700
840×500×1600
840×500×1600
价格（元）
500 1500 800 800
数量（台）
4 2
1
1
2032×1417×2286 1410×1120×1470
— — —
800 800 198000 150000 140000
1 1 1 1 2
第6章 公共系统与辅助部门
6.1 给排水系统
6.1.1 全厂用水总量（包括生产、生活、绿化、消防等） 每日全厂用水量见6-1
表 6-1每日全厂用水量
用水性质 生活用水 锅炉用水 清洗用水 餐厅 淋浴用水 洗车用水 生产用水 绿化 总计
用水定额 30L/人次 300L/每天
— 15L/人次 40L/人次 300L/辆班
— 2L/ ㎡ —
使用单位数量
322 — — 322 322 30 — 6000 —
使用时间(h)
8 — 12 12 8 — 20 4 —
水量（t/d）
9.6 0.3 5 4.8 12.9 9 20 12 73.6
6.1.2 供水系统
供水系统一般分为消防供水系统、生活及一般性生产用水供水系统、工艺及特种水供水系统、锅炉供水系统及冷却循环水供水系统等。 6.1.3 排水系统
排水管道可分为以下几种。 （1）生产污水管
用于排放生产过程中被化学物质、机械杂质污染的水。 （2）生产废水管
用于排放生产过程中用过但未受污染或仅被轻微污染的水。 （3）生活污水管
（4）生活废水管 用于排生活废水。 （5）雨水排放管
用于建筑物屋面、道路、堆场、绿化等地的雨、雪降水的排放。
6.2 供汽系统
全年用汽量主要包括生产车间的用气量、辅助部门用汽量及生活用汽量等[10]。 （1）生产车间用汽量
包括生产工艺用汽量，暖风、热工、给排水等特殊专业工种的用汽量，采暖和空调用汽、热水用汽以及其他干燥用汽，用汽量约为0.8t/h。
（2）辅助部门用汽量
主要包括实验室、保温仓库的用汽量，用汽量约为0.005 t/h。 （3）生活用汽
主要包括浴室、洗衣房、食堂、办公室、宿舍等的用汽量，用汽量约为0.02 t/h。 全厂一天用汽量约为0.825 t/h。
6.3 供电系统
6.3.1 供电要求和相应措施
① 负荷随季节变化较大，大中型厂宜设两台变压器供电，以适应负荷的剧烈变化。 ② 用电性质属Ⅲ类负荷，一般采用单电源供电，但乳粉厂供电不及时将造成原料变质，可采用双电源供电。
③ 某些车间内水、汽多，湿度高，所以供电线路及电器应考虑防潮。
④ 为减少电能损耗和改善供电质量，厂内变电所要接近负荷高度集中的地方。 ⑤ 随着机械化水平不断提高，用电设备也会逐年增加，配电设施要有一定发展余地。
6.3.2 车间配电原则
① 配电装置的防护性能要适应环境特征。 ② 车间内部的动力和照明电源应分开。
③ 配电装置应留有一定的备用容量、备用回路。
④ 配电装置的保护应互相配合、以保证可靠性和选择性。
先选择直接启动方式[16]。 6.3.3 车间配电设计
食品工厂的供电系统包括厂区的外线供电系统、全厂的变配电系统、车间内电器设备的配电系统、厂区及室内的照明系统，以及电器设备的防护修理等相关服务部门[14]。 变电所供电能力：5300千伏安，变压器台数2 一台变压器功率：800KV A+1250KVA
生产生活用电已分开：生活用电基价0.92元/度，生产用电0.52元/度 生产生活用电分配为（生活:生产=1:8）平均用电基价0.56元/度
生产生活功率消耗：最大为120000度/年。最小为80000度/年，平均为100000度/年
6.4 生产及辅助车间设施
6.4.1 原辅材料库
存放生产用的辅料及包装材料。 6.4.2 水处理间
提供液态乳生产配料用的净化水。 6.4.3 主生产车间
前处理→杀菌→液态奶处理 6.4.4 成品库房 存放生产成品。 6.4.5 化验室
原辅材料的检验及车间成品的理化指标和微生物的检测化验室一般包括化验操作间精密仪器间，细菌培养间，无菌室和贮藏间。一般品质监控室要包括从原材料开始的各项原料、中间产品、终产品的质量检测、产品的跟踪检测，以及随时随地对产品进行抽检的监控人员和设备，也包括化验室和研发中心。常见的质量检测有蛋白、脂肪、乳固体等用于牛奶的标准化、抗生素的检测、酸度及PH 值的检测和流变学测定等。有条件的工厂还应设立常规产品的研发，用于新产品的试制实验以及工厂出现问题时的研究探讨，需要配置小型的生产用加工设备[16]。 6.4.6 机修车间
负责全厂的维修业务。设厂部机修部门和车间机修部门。车间机修工负责车间的日
6.4.7 收奶站
收奶是乳品加工的第一步，奶源的好坏将直接影响到乳制品的生产，鲜奶的采集通常是采用冷藏车“冷链”进行运输[13]。收奶站要检测酸度≤18°T，温度≤10℃，杂质度毛≤4mg/kg，以及进行抗生素残留检验、酒精实验、玫瑰红实验和凝结实验，确保原料奶的新鲜和质量。确保原料合格后，才可收奶[8]。 收奶的一般工序为：原乳--检验--称重--冷却--贮存。
可以初步除去生奶中的杂质，脱去奶中的臭味，然后用奶泵送至生奶暂收奶站设有过滤和脱气装置存储，并测定生奶的其他理化指标。生产时要根据配方指标要求，进行标准化。 6.4.8 仓库
仓库在全厂建筑面积中占有较大的比重，包括：原材料仓库几产品库扩包材库、设备库等。原材料库要在各种原料的日或周需要量和生产储备天数的基础上留有适当余地。成品库的大小取决于产品的产量和周转期。一般因为该厂建在远离市区的地方，交通比较不方便，所以原材料与包装库一定要留有一定的储备空间，避免因材料或包材不足而影响正常生产。在建造仓库时，还要充分考虑到各种货物的性质，如是否需要冷冻、温度和湿度要求、包装规格、堆放方式等。要对各种情况有较确切的估计，满足生产要求[10]。
6.4.9 车间生活设施
为了卫生需要及方便，车间内的更衣室、卫生间应分散附设在各部门内靠近人员出入口。卫生间设施的卫生标准应符合国家规定。
1. 办公室应布置在靠近人流出入口处，其面积与管理人员数及机构的设置情况有关，办公室宜靠近厂房布置，应满足采光，通风，隔音等要求。
2. 更衣室与浴室为了适应卫生要求，食品工厂的更衣室宜分散，附设在各生产车间或部门内靠近人员进出口处，对乳粉厂应设除尘，消毒室。从事直接生产乳粉的工人淋浴应是上班前洗澡。
3. 卫生间，食品工厂内较大型的车间，特别是生产车间，应考虑在车间内附近设厕所，以利生产工人的卫生。卫生间设施的卫生标准应符合《出口食品厂库最低卫生要求》。应有排臭，防蝇措施，应有洗手池，洗手液，热风吹干[16]。
第7章 劳动组织
7.1 生产车间人员配制
预处理每班30人:中控室3人，统计核算6人，混料机6人，投料6人，收奶6人 生产现场6：中控室3人，巡视3人
包装36人：核算记录兼入库6人，接奶6人，取样6人，热封6人，封口6人，码拍6人。
备注：三条生产线路，三班轮换制，每班工作12小时。生产车间人数共计216人。
7.2 辅助生产及管理人员配制
辅助生产人员见表7-1
表7-1辅助生产工人数
工种 锅炉房 配电房 机修间 冷机房 水泵房 运输队 原辅料库 成品库 总计
班制 2 2 1 2 2 2 2 2
男工 10 4 6 4 4 8 2 2 40
女工 2 2 2 2 2 0 2 2 14
总人数 12 6 8 6 6 8 4 4 54
最大班人数 6 3 8 3 3 4 2 2 31
管理人员见表7-2
表7-2管理人员数
工种 厂部 技术部 设备科 财务科 供销科 保卫科 总务处 质检科 食堂 总计
班制 1 1 1 1 1 1 1 1 2
男工 3 4 2 2 12 4 2 1 6 36
女工 1 2 1 2 2 0 2 2 4 16
总人数 4 6 3 4 16 4 4 3 10 52
最大班人数 4 6 3 4 16 4 4 3 5 47
最大班人数指得是同一时间在厂的最大可能人数[10] 计算公式 ；最大班人数=两班制的总人数／2+一班制的数 全厂总人数=生产车间人数+辅助生产人数+管理人数 =216+54+52 =322
第8章 环境影响分析及污水处理
8.1 环境影响分析及治理措施
8.1.1 环境影响分析
本项目主要污染源及污染物为生产过程中冲刷管道、地面产生的废水和锅炉炉渣及设备运转产生的噪声。为确保生产场区内卫生和对周围环境不产生影响，必须对废水、废渣和噪声进行无公害处理。 8.1.2 治理措施 1．废水治理
管道冲刷废水和生产车间地面冲刷废水采用暗排方式，通过暗渠排入济南佳宝乳业有限公司污水处理厂统一处理后排放。
2．废渣治理
与本项目有关的只有在锅炉运转时产生一定量的锅炉炉渣，可及时外运，用作填路等。
3．噪声治理
本项目噪声主要来源于设备运转等。各噪声源离厂界最近点50米左右，且都用隔房隔离，对厂界的影响可减少至54.5dBC(A)，符合《城市区域环境噪声标准》和《工业企业厂界噪声标准》中Ⅱ类区标准的要求[7]。
8.2 污水处理
采用组合处理法，单一一种方法处理污水都有一定的缺点，组合处理法对污水处理可以进一步提高工作效率、节能，可以适应污水性质和排放特点。污水用生物法处理前采用沉淀、过滤等方法可减少污水浓度，用化学法降低污水中的酸碱度、去除金属离子，在采用生物法使污水中呈溶解、胶体状态的有机物转变为稳定、无害的物质。
废水排放系统要坚持“清污分流”。雨水经收集后，直接排放；生产、生活污水排入污水处理厂。
在污水处理厂处理前增加调节池，并在二沉池后增加蓄水池，确保在非农灌季节废水不外排。要进一步拓展废水综合利用途径，确保全年废水均能全部综合利用，不得设置废水排放口[7]。
第9章 投资估算与财务分析
9.1 建筑成本核算
表９-１管理人员数
项目
内容
占地面积（㎡）
单位造价 （元/㎡） 1500 1000 900 2000 1800 1200 800 50 —
投资额 （万元） 600 100 225 160 72 240 24 30 1451
生产车间 办公楼 后勤服务中心 动力中心 水处理中心 仓储物流中心
车库 绿色场地 总计
标准生产厂房 综合楼 员工生活区、食堂 配套设施、厂房 配套设施、厂房 原辅料仓库 成品库房 厂房
场地平整、绿化道路等
—
4000 1000 2500 800 400 2000 300 6000 17000
K 1 = 1451万元
9.1.2 设备及工器具购置费
国内根据设备制造厂提供的现行价格估算，非标设备按重量估算。 用于购置各种设备、工具和器具的费用 K2 =10000万元 9.1.3 它费用（土地费、人员培训费、勘察设计费等）
按照《轻工业工程固定资产投资估算编制办法》进行估算[16]。 1. 土地费：100万元
2. 人员培训费、勘察设计费为100万元，共计K3=300万元 固定资产总投资为：K = K1+K2+K3=11751万元
根据工艺专业提供的数据[8]，价格由建设单位提供和市场调查确定，产品成本见表9-2
表9-２产品成本
名称 鲜奶 水 汽 电 包材
数量 110000吨 22080吨 247.5吨 10000度 3000000个
价格 3000元/吨 2.0元/吨 350元/吨 0.52元/度 0.12元/个
主要原料消耗； 鲜奶 K 1=10.1万吨×3000元/吨=30300万元
水 K 2=2.21万吨×2.0元/吨=4.42万元 汽K 3=247.5吨×350元/吨=8.66万元 电K 4=10000度×0.52元/度=5.2万元 包材K 5=3000000个×0.12元/个=36万元
总计K 1+K2+K3+ K4+K5=30354.28万元
9.3 非固定成本
工资及福利费：本项目人均工资水平15000元/年，职工人数322人，职工福利费按工资总额的14%计提[1]，项目年工资及福利费550.62万元。
折旧费：全厂固定资产总投资为11751万元, 设固定资产净残值率为原投资的5%，
根据规定：轻工业专用设备折旧年限为8—16年，取设备使用年限为15年[2] 年折旧率 = (1-预计净残值率)/折旧年限 = 0.063 年折旧额 =11751×0.063 = 740.313元
大修理费：按固定资产原值的2%计提，本项目年大修理费235.02万元。 其它费用：包括物料消耗、低值易耗品消耗、劳动保护费等，按每年40万元计[5]。
9.4 生产总成本
生产总成本 =30354.28+550.62+740.313+235.02+40 = 31920.233万元
9.5.1 利润 销售价格：
以纯牛奶227g 百利包市场销售价格1.5元计算：每吨鲜奶价格：6607.9元 纳税：
以年产量10万吨计算：（每吨奶售价-每吨奶生产成本）×产量×33%
=（6607.9-3462）×100000×33%=10381万元
年利润=销售总收入-生产总成本-税收
=100000×0.66079—34620.233—10381=18377.767万元 9.5.2 利润率 资产利润率
资产利润率=年利润/固定资产投资=18377.767/11751×100%=156.39% 销售利润率
销售利润率=年利润/销售总收入=18377.767/66079×1×100%=27.8% 9.5.3 投资回收期
投资回收期=固定资产总额/年利润=11751/18377.767=0.64年 9.5.4不确定分析
按照项目达产第一年销售收入为66079万元，固定成本=工资+折旧费+大修费+其它=1565.953万元，可变成本30354.28万元。从企业生产能力利用率角度进行盈亏平衡分析。
BEP =
固定成本1565. 953
⨯100％＝⨯100%=4. 38%
销售成本－可变成本66079-30354. 28
注：BEP ——盈亏平衡点（%）
即本项目达到设计生产能力的4.38%时，企业可保本不亏损。其盈亏平衡点很低，说明本项目抗风险能力非常强[16]。
结 论
地方经济发展，经济和社会效益十分显著。所以，该项目切实可行。 1．平均年利润总额：18377.767元 2．平均年利税总额：10381万元。 3．投资利润率：156.39%。 4．投资回收期：0.64年。 5．盈亏平衡点4.38%：。
综上分析，该项目符合国家产业政策，投资净收益较高，风险性小，市场前景非常好，建成后可大幅增加农民收入，促进地方经济发展，经济和社会效益十分显著。所以，该项目切实可行。
参考文献
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[14] YOSHIOKAM. Compunding agent for cosmetics [P]. Japan Patent: 6122611, 1994-05-06: 34-40 [15] 食品工厂设计概论. 北京. 中国轻工业出版社., 1994
致 谢
我的毕业设计是在张明江老师的指导下完成的，感谢张老师给予食品工厂设计等方面的指导和协助完成研究工作以及提供对论文有帮助的参考文献。对我们提出的问题都能给予悉心的讲解，老师严谨的治学态度、宽厚待人、诲人不倦的精神使我深受感动。让我在做毕业设计期间学习到了很多的知识。给我在毕业之前又上个一堂课。也是印象最深刻的一课。同时也感谢所有食品学院的老师和师哥、师姐们使我在大学四年里不仅学习了丰富知识更学会了怎样做人。我会以我的实际行动来回报大家。
在此，再一次感谢张明江老师和朋友们在设计中给予我的极大的帮助。谢谢！
黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）
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黑龙江东方学院
学 士 学 位 毕 业 论 文（设 计）
年产10万吨液态奶生产厂的设计
学生姓名 ： 李丹丹
学 号
专 业 ： 食品科学与工程
班 级 ： 2005-B
指导教师 ： 张明江
学 部 ： 食品与环境工程
答辩日期 2008 05 24
年产10万吨液态奶生产厂的设计
摘 要
本设计是年产10万吨液态奶的生产厂的设计。
首先，根据国内外市场资源和动态，结合产品自身特点，提出建厂设计说明书；其次，确定产品方案并进行物料恒算，同时进行工艺设计，根据工艺要求和计算结果进行设备选型，选型要符合设备选型原则；再次，对厂区平面布置进行设计，对各生产工序进行劳动力计算，进行劳动定员；另外，对生产车间进行水、电、汽的估算。最后，本设计还做了必要的技术经济分析，通过AutoCAD 表现食品工厂设计布局，绘制生产车间平面图、工艺流程图。
关键词：鲜奶；杀菌方式；工厂设计
production plants are designed
Abstract
The design for a dairy plant with processing 100,000 tons liquid milk per year.
First of all, in accordance with domestic and international market resources and dynamics, combined with the characteristics of products, the plant design specification; Secondly, the identification of products and materials program Constant operator, process design at the same time, according to process requirements and the calculation results of equipment selection, selection of equipment to comply with the principle of selection; Third, on the factory layout design, production processes of the labor, the labor quota; In addition, workshops on the production of water, electricity and gas estimates. Finally, the design also do the necessary technical and economic analysis, the performance of food through the AutoCAD layout of plant design, drawing production plans, process flow diagram.
Key words：Fresh milk; sterilization methods; plant design
目 录
摘 要 ................................................................................................................................ i Abstract ............................................................................................................................. ii
第1章 前 言 ............................................................................................................... 1
1.1 液态奶现状 ............................................................................................................ 1
1.2 设计依据和意义 .................................................................................................... 1
1.2.1 设计依据 ........................................................................................................... 1
1.2.2 设计意义 ........................................................................................................... 2
1.3 设计指导思想 ........................................................................................................ 2
第2章 工艺流程确定及论证 ....................................................................................... 3
2.1 产品方案及产量的确定 ........................................................................................ 3
2.2 工艺流程确定 ........................................................................................................ 4
2.2.1 巴氏杀菌乳生产工艺流程 ............................................................................... 4
2.2.2 超高温灭菌乳生产工艺流程 ........................................................................... 5
2.2.3 超巴氏灭菌乳生产工艺流程 ........................................................................... 5
2.3 主要工艺说明 ........................................................................................................ 5
2.3.1 原料乳验收 ....................................................................................................... 5
2.3.2 脱气 ................................................................................................................... 6
2.3.3 净乳 ................................................................................................................... 7
2.3.4 冷却 ................................................................................................................... 7
2.3.5 暂存 ................................................................................................................... 7
2.3.6 预杀菌 ............................................................................................................... 7
2.3.7 标准化 ............................................................................................................. 7
2.3.8 预热 ................................................................................................................... 8
2.3.9 均质 ................................................................................................................... 8
2.3.10 巴式杀菌 ......................................................................................................... 8
2.3.11 超高温灭菌 ..................................................................................................... 9
2.3.12 超巴氏灭菌 ..................................................................................................... 9
2.3.13 无菌灌装 ......................................................................................................... 9
2.3.14 CIP 清洗 . ......................................................................................................... 9
第3章 厂区平面设计 ................................................................................................. 11
3.1 厂址的选择 .......................................................................................................... 11
3.1.1 厂址概况 ......................................................................................................... 11
3.1.2 自然资源概况 ................................................................................................. 11
3.2 总平面设计方案 .................................................................................................. 11
3.3 车间布置的基本原则 .......................................................................................... 12
3.4 车间平面布置 ...................................................................................................... 12
第4章 物料恒算 ......................................................................................................... 13
4.1 工艺设备配置方案 .............................................................................................. 13
4.1.1 设备配置衡算 ................................................................................................. 13
4.2 标准化计算 .......................................................................................................... 13
第5章 主要设备选型及原则 ..................................................................................... 16
5.1 设备选型原则 ...................................................................................................... 16
5.2 设备选型 .............................................................................................................. 16
第6章 公共系统与辅助部门 ..................................................................................... 18
6.1 给排水系统 .......................................................................................................... 18
6.1.1 全厂用水总量（包括生产、生活、绿化、消防等） ................................. 18
6.1.2 供水系统 ......................................................................................................... 18
6.1.3 排水系统 ......................................................................................................... 18
6.2 供汽系统 .............................................................................................................. 19
6.3 供电系统 .............................................................................................................. 19
6.3.1 供电要求和相应措施 ..................................................................................... 19
6.3.2 车间配电原则 ................................................................................................. 19
6.3.3 车间配电设计 ................................................................................................. 20
6.4 生产及辅助车间设施 .......................................................................................... 20
6.4.1 原辅材料库 ..................................................................................................... 20
6.4.2 水处理间 ......................................................................................................... 20
6.4.3 主生产车间 ..................................................................................................... 20
6.4.4 成品库房 ......................................................................................................... 20
6.4.5 化验室 ............................................................................................................. 20
6.4.6 机修车间 ......................................................................................................... 20
6.4.7 收奶站 ............................................................................................................. 21
6.4.8 仓库 ................................................................................................................. 21
6.4.9 车间生活设施 ................................................................................................. 21
第7章 劳动组织 ......................................................................................................... 22
7.1 生产车间人员配制 .............................................................................................. 22
7.2 辅助生产及管理人员配制 .................................................................................. 22
第8章 环境影响分析及污水处理 ............................................................................. 24
8.1 环境影响分析及治理措施 .................................................................................. 24
8.1.1 环境影响分析 ................................................................................................. 24
8.1.2 治理措施 ......................................................................................................... 24
8.2 污水处理 .............................................................................................................. 24
第9章 投资估算与财务分析 ..................................................................................... 25
9.1 建筑成本核算 ...................................................................................................... 25
9.1.2 设备及工器具购置费 ..................................................................................... 25
9.1.3 它费用（土地费、人员培训费、勘察设计费等） ..................................... 25
9.2 产品成本估算 ...................................................................................................... 26
9.3 非固定成本 .......................................................................................................... 26
9.4 生产总成本 . ........................................................................................................... 26
9.5 利润、利润率、投资回收期计算及风险分析....................................................... 27
9.5.1 利润 .................................................................................................................. 27
9.5.2 利润率............................................................................................................... 27
9.5.3 投资回收期 ....................................................................................................... 27
9.5.4不确定分析 . ......................................................................................................... 27
结 论 ......................................................................................................................... 28
参考文献 ......................................................................................................................... 29
致 谢 ......................................................................................................................... 30
第1章 前 言
1.1 液态奶现状
从中国液态奶的现状来分析，液态奶在迅速发展的奶业中起了先导作用。长期以来，液态奶的发展速度缓慢，但近几年随着消费者的保健意识不断加强，对乳品的需求量逐年递增，而消费者的首选就是液态奶。目前液态奶的消费主要集中在大城市和发达地区，在受到居民收入水平和奶源紧缺限制的前提下，逐步向城镇发展，呈现一种梯度发展的趋势。由此看出我国奶业发展还有很大的消费潜力和相当大的发展空间。总的来看，我国奶业相对滞后。一方面是消费需求不断增长；另一方面是综合生产能力需不断加强。受历史和发展条件所限，我国的奶业至今生产规模偏小，基础工作较为薄弱，总体科技水平不高。随着经济社会的发展和人民生活水平的不断提高，老百姓对乳制品的需求必将不断增长。国家要在奶牛的育种、繁育、饲养、加工等科技进行更多的投入。近年来国务院把奶业作为重点产业加以发展，并在优势产业地区做出了部署。我们要抓住有利时机，站在奶业发展大局上，加强协调配置，充分整合相关资源，正确引导消费，规范市场管理，普及科学饮奶知识，阻止和克服不健康、不科学的误导与歪曲，把奶业引向产、加、销一体化的持续发展。
从国际上看牛奶的引用已非常普及，不仅出现在早餐桌上，而求是很多休闲场合中的健康饮品，相信随着牛奶包装技术和质量的不断提高，液态奶的市场会更加完善，再加上便于携带和引用方便，可以让更多消费者能够“取之即得，得之即饮，实现饮奶快乐。
乳品行业中液态奶的发展特别引人注目，并已成为市场较大和增长较快的品种。从我国奶源的区域分布上看，主要集中在东北、华北、西北；南方和沿海经济发达地区奶源很少。瞬间超高温灭菌技术(UHT)，不会受到牛奶保鲜期短的限制，拥有优质奶源的地区可以将牛奶运往南方牛奶消费大的市场。主要是由于超高温灭菌奶货架期长，包装多样化，保存和携带方便。近年来，中国奶业迅猛发展，在质量不断优化的基础上更加安全便利。
1.2 设计依据和意义
1.2.1 设计依据
双城，是全国闻名的粮食生产大县。是全国食品工业百强县之一。在双城乳品企业
而且只有两个乳品企业的地方建设乳品厂是可行的。
项目建成后，准备组织扶持一大批的奶户专门的为我厂提供鲜奶，作为我厂稳定的奶源。
1.2.2 设计意义
东北是我国重要的老工业基地，随着中国经济的进一步发展，人们生活水平的不断提高，提升乳品加工业水平，生产丰富、优质安全的乳制品对于振兴东北工业，具有极其重要的意义。消费者对乳制品的需求也日益增加，并呈现出高品位、质量的要求，这对企业提出了更高的要求。另外根据实际消费市场进行的全面调研、分析，总结市场的需求信息，针对普通消费者，也会有更营养，简便，经济的乳制品新品。同时，增加就业机会，并带动相关产业的发展。本项目建成后，将运用先进的管理手段，严格的卫生与质量控制标准，为人民生活提供优质安全的乳制品类产品，满足人民生活的需要[14]。
1.3 设计指导思想
大力发展畜牧业，调整畜牧业结构，突出发展奶类生产，积极推进乳业产业化进程，提高牛乳在国民膳食中的比重，是我国十五期间农业发展的总体思路和指导方针[1]。近年来我国乳制品的生产、加工和消费得到了很快的发展，乳业的发展，尤其是乳产品加工业的发展已成为国家重点扶持的产业。随着近年来人们生活水平的不断提高, 健康生活、优质生活、享受生活的意识催动下，国内消费者对健康饮品、食品的需求越来越强烈，消费欲望不断增长的大背景下，乳制品的市场前景是十分乐观的也是充满了无限商机的。
2
第2章 工艺流程确定及论证
2.1 产品方案及产量的确定
根据目前液态奶市场动态和消费习惯看，鲜奶由始至终占有主导地位，本厂经过慎重讨论，最后确定主要以生产鲜奶为主，投资风险低，经过经济核算，投资回收期非常短，是一个非常有盈利价值的食品厂设计。主要根据鲜奶的杀菌方式不同，选择三条生产线，即巴氏杀菌乳和无菌乳及超巴氏杀菌乳。
巴氏杀菌乳通常采用高温短时（HTST ）的 毒方式，可以杀死耐热的非孢子型的病原体，灌装条件下不要求完全无菌。巴氏消毒乳需冷藏在4～6 ℃条件下，保质期为5～8天 ，从而延长了货架期，成为促进产品销售的第一个方法，所以巴氏消毒乳适合售给当地居民，具有营养价值高、口感好等优点，被大多数消费者所青睐[8]。
无菌乳是利用超高温（UHT ）处理、完全无菌包装而获得的商业无菌产品，也称UHT 乳[8]。UHT 乳产品无需冷藏，在室温条件下贮存和销售时，要求产品中没有可生存的公共健康意义中的微生物，也必须没有可再生的微生物（包括孢子）。因此UHT 乳是货架期稳定的产品，在常温下可以保存4～6个月。整个过程中不需要冷链系统，从而具有一定的优势，所以适合大部分人群，适合长途运输，也适合出口到外省，和其他县市。但习惯喝巴氏消毒乳的人并不愿意接受，因为它们有明显的蒸煮味，这是无菌乳的缺点。
ESL 乳并不是一个新的产品，实质上是延长货架期的巴氏消毒乳。但ESL 乳消毒方式并没有特殊的规则，也可以是特殊的超巴氏消毒（138℃保持2秒）[8]。这点虽然和UHT 乳的消毒方式一样，但ESL 乳不要求在无菌环境条件下包装，所以产品并不处于完全无菌状态。因此ESL 乳产品在贮存、运输和销售整个过程中需要一个低温环境。UHT 乳常温储存时间越长，产品味道和质地的缺陷就越重。ESL 乳克服了上述缺陷，提供了销售效益，口感和营养价值方面的优势。但ESL 乳并不能取代UHT 乳，因为完善的冷链系统并不是任何地方都能够提供的。所以它可以称之为有条件地方的首选。
年产量10万吨的液态奶生产厂做这三种产品，虽然产品单一，但产量很大，生产速度快，投资成本低。想要有可喜的效益回收，最重要的就是必须要同时满足不同的地区，不同的人群，达到销售面广，运输范围大，市场广等优点。
食品厂全年的设计生产按300天计算，每月按25天计算，每天的生产班次为3班
20小时，16.7吨/小时。生产规模、产品设计情况见表2-1
名称
巴氏杀菌乳
无菌乳
超巴氏杀菌乳 表2-1产品设计情况 年产量(吨) 月产量（吨） 3340 4万吨 3万吨 3万吨 2505 2505 日产量（吨） 133.6 100.2 100.2
2.2 工艺流程确定
2.2.1 巴氏杀菌乳生产工艺流程
4
2.2.3 超巴氏灭菌乳生产工艺流程
2.3 主要工艺说明
2.3.1 原料乳验收
选择合适的供应商，确定原料来源，分别按照原材料的检验标准进行检验，检验合
要求不得有肉眼可见杂质，原料奶进厂温度不得高于10℃，滴定酸度14～18℃T.75％(体积分数) 酒精试验阴性，滋气味正常，细菌指标合格（菌落总数≤5.0×105cfu ／ml ），亚硝酸盐、铵盐、尿素、盐、碱、糖、淀粉、双氧水、抗生素等有害物质不得检出。 原料乳成分要求，主要理化指标，微生物要求及检测[13]。
原料乳成分的要求见表2-1
表2-1原料乳成分的要求
名 称
蛋白质 脂肪
干物质 指 标 3.0% 3.2% 11%
原料乳主要的理化指标和检测方法见表2-2
表2-2原料乳主要的理化指标和检测方法
项目
相对密度（20℃/4℃）
脂肪
蛋白质
非脂乳固体
酸度
杂质度
指标 1.028～1.032 ≥3.2 ≥3.0 ≥8.3 ≤20 ≤4 检测方法 按GB/T5409检验 按GB/T5409检验 按GB/T5413.1检验 按GB/T5409检验 按GB/T5409检验 按GB/T5413.30检验
原料乳主要的微生物要求及检测方法见表2-3。
表2-3 原料乳主要的微生物要求及检测方法
项目
菌落总数
指标 ≤500000 检测方法 平皿细菌总数计算法 美兰还原褪色法
2.3.2 脱气
牛乳刚刚被挤出后含5.5％～7％的气体，经过贮存、运输和收购后，一般其气体含在10％以上，而且绝大多数为非结合的分散气体。这些气体对乳品加工的影响很大，所以脱气是很有必要的，去除原料乳中所带有的异味，使原料奶有良好的品质。
原料乳验收后必须净化。其目的是去除乳中的机械杂质并减少微生物的数量，可以采用过滤净化或离心净化等。简单的粗滤是在受乳槽上装有过滤筛网并铺上多层纱布进行。进一步过滤则采用双联过滤器，滤布应经常清洗灭菌。脱除乳中毛、泥土等机械杂质及其表面微生物，脱出一部分体细胞及气体。本方案采用的是离心净乳机净化。离心净乳是利用乳在分离钵强大离心力的作用，将大量的机械杂质留在分离钵内壁上，而乳被净化。使用离心净乳机可以显著提高净化效果，有利于提高制品质量。离心净乳机还能将乳中的乳腺体细胞和某些微生物除去，净乳机放在粗滤之后，冷却之前。本设计中牛乳先经过双联过滤器，然后再经过净乳机，从而实现原料乳的净化[9]。
2.3.4 冷却
经过净化的原料乳立即冷却到4℃左右，以抑制细菌的繁殖。乳中的微生物的数量随着贮存时间的长短和温度高低而变化。牛乳挤出后微生物变化可以分为四个阶段，即抗菌期、混合微生物期、乳酸菌繁殖期、酵母和霉菌发育期。在抗菌期内，乳中含有抑制微生物繁殖的抗菌物质，使细菌的繁殖受到抑制。在本项目中，冷却使用板式热交换器，将原料乳迅速冷却到4℃以下泵入贮乳罐中储存。
2.3.5 暂存
为了保证工厂连续生产的需要，必须有一定的原料乳的贮存量，在该项目中，为保证连续生产以及储料的需要，贮奶设备选择6个60吨的奶仓。室外奶仓配有适当的搅拌机构，定时搅动液体，防止脂肪上浮，造成原料乳的成分分布不均匀。
2.3.6 预杀菌
预杀菌的重要作用是防止脂肪和蛋白质被嗜冷菌产生的耐热性酶所降解。但一般巴氏杀菌乳保存的时间很短，不会发生明显的由这些酶造成的降解，除非原料乳中的嗜冷菌数量非常高。此外，在一个相当高的温度下进行预杀菌，使得相当一部分乳脂酶被灭活，从而使均质化的牛乳在加工中可以采用略低的巴氏杀菌温度。
2.3.7 标准化
标准化的目的是保证产品中含有规定的脂肪含量，但每个国家间标准变化很大。通常低脂乳含脂率为1.5％，常规乳为3％，但也有含脂率低到0.1％或0.5％的[9]。
原料乳在均质之前进行预热的目的有：
(1)初步杀死大部分的细菌和致病菌，使杀菌更彻底，以保证食品的安全性，提高成品的贮藏性。
(2)抑制酶的活性，以免成品产生脂肪水解，酶促褐变等不良现象。
(3)控制乳的温度在55℃-65℃，使均质效果更好。
根据以上几点，确定牛乳的预热温度为60℃。
2.3.9 均质
所谓均质，就是借助均质机的剪切力和压力作用使牛乳高速通过狭缝，在湍流与气穴的联合作用下打碎乳中的脂肪球，是脂肪球的平均直径变小，数目变多，表面积增加，从而增大脂肪球的相对密度，以减缓脂肪球的上浮趋势。均质处理不仅增加了牛乳的稳定性，还使牛乳更易消化吸收，提高了乳的营养价值，并改善了口感。在生产中均质是将乳中脂肪球在强力的机械作用下破碎成小的脂肪球。目的是为了防止脂肪的上浮分离；提高微粒聚集物的稳定性；并改善牛乳的消化、吸收程度。均质可以是全部的也可以是部分的。牛奶全部均质后，通常不发生脂肪球絮凝现象，脂肪球相互之间完全分离。相反的，将稀奶油部分均质时，就有可能发生脂肪球絮凝现象。因此，在部分均质时稀奶油的含脂率不应超过12%。通常在巴氏杀菌前进行，以使二次污染的程度降至最低。因为乳脂酶仍然存在，均质后乳应立即进行巴氏杀菌处理。均质温度为60—65℃，均质压力为15—22兆帕。经均质的原料乳制成的乳粉，冲调后复原性更好。
总之，均质处理改变了牛乳的化学和物理结构，其主要影响是：①使脂肪分布均匀，不形成乳脂层；②改善牛乳色泽和风味，提高产品感官价值；③在酶凝固干酪生产中，加快凝固过程；④降低乳脂肪的氧化敏感性；⑤使牛乳易受光线的影响，产生一种“日照味”；⑥降低了蛋白质的热稳定性。因此在灭菌乳生产过程中，均质必须在最后阶段进行，否则高温灭菌时蛋白质有可能凝聚，从而导致牛乳包装过程中的蛋白质沉淀[9]。
2.3.10 巴式杀菌
乳中的细菌是引起乳败坏的主要原因，也是影响乳质量与保质的重要因素。通过杀菌可消除或抑制细菌的繁殖及解脂酶和过氧化酶的活性。巴氏杀菌是为了使乳中的病原菌，尤其是耐热性较强的结核菌都被杀死。本设计中巴氏杀菌乳杀菌采用85℃，15s 。由于受热时间短热变性现象很少，风味有浓厚感，无蒸煮味，营养价值无变化。处理能
2.3.11 超高温灭菌
超高温瞬时灭菌是指物料在连续流动的状态下通过热交换器加热至135—137℃，在这一温度下保持一定的时间可以达到商业无菌的水平。超高温瞬时灭菌方式的出现，大大改善的灭菌乳的特性，不仅使产品从颜色的味道上得到了改善，而且提高了产品的营养价值。因此，本设计中UHT 乳的采取的灭菌条件为137℃， 5s 。原奶或调配好的原料邮由暂存缸蹦入UHT 灭菌机进行灭菌, 灭菌工序包括原料乳的预热, 均质,UHT 保温灭菌, 并根据杀菌机的结垢情况进行中间清洗或最终清洗。以上操作均在一个板式式换热器和均质机组成的密闭系统中, 按设备预先设定好的程序连续进行。经超高温灭菌后的物料被直接送给无菌灌装机进行灌装。处理能力为100.2吨／天[9]。
2.3.12 超巴氏灭菌
ESL 乳并不是一个新产品，实质上是延长了货架期的巴氏杀菌乳。但ESL 乳消毒方式并没有特殊的规则，也可以是特殊的超巴氏消毒（138℃保持2s ）。这点虽然和UHT 乳的消毒方式相似，但ESL 乳不要求在无菌环境下包装，所以产品并不处于完全无菌状态。因此ESL 乳产品在贮存、运输和销售整个过程中需要一个低温环境。处理能力为100.2吨／天。
2.3.13 无菌灌装
无菌灌装设备包括灌装机灭菌、包材灭菌、无菌输送、无菌灌装、封合成型、打印生产日期等。灌装机灭菌、包材灭菌、灌装、封合成型、打印生产日期均由自动灌装机在机器内自动完成。包材通过特定温度、一定浓度双氧水达到灭菌效果。灌装机灭菌按设定程序进行，以达到灭菌效果。灌装必须确保在无菌条件下进行，计量准确，封口可靠，成形完好，喷码清晰。灌装温度控制在20℃以下，正常灌装时按千分之一比例随机抽样置于37℃条件下做保温实验。成品进入2—6℃冷库贮存[12]。
2.3.14 CIP 清洗
UHT 灭菌乳生产所用设备自原料乳收购工序起，至无菌灌装封合工序止，均采用CIP 清洗方式进行清洗消毒，清洗程序由中央控制室控制。包括水洗、碱洗、酸洗、水洗。 CIP 清洗装置作为不分解生产设备，又可用简单操作方法安全自动清洗系统，几乎被引进到所有的食品饮料及制药等工厂使用。
CIP 清洗装置不仅能清洗机器，而且是还能控制微生物繁殖的清洗方法。CIP 清洗
⒈能使生产计划合理化及提高生产能力。
⒉与手洗相比较，不但没有因作业者之差异而影响清洗效果，还能提高其产品质量。⒊能防止清作业中的危险，节省劳动力。
⒋可节省清洗剂、蒸汽、水及生产成本。
⒌能增加机器部件的使用年限。
第3章 厂区平面设计
3.1 厂址的选择
3.1.1 厂址概况
本厂规模较大，必须选在交通便利，奶源丰富的地方，并且很好的经济枢纽带，所以我选择设在双城开发区，交通便利，奶源稳定安全，市奶牛存栏达到22万头。双城，交通发达，京哈、拉滨两条铁路和同三、京哈、哈前、哈大四条公路穿境而过，距哈尔滨国际机场仅30公里，松花江主航道通过我市永胜、临江两个乡，并且在临江乡的三家村设有船站，水、陆、空交通便捷，区位优越。
3.1.2 自然资源概况
双城市属黑龙江省第一积温带。双城市的粮食综合生产能力已稳定在30亿斤左右，粮豆薯总产连续多年居全省之首，2005年，全市粮食产量达到35.2亿斤，总产、单产均创历史新高。畜产品总量达73万吨，其中鲜奶产量60万吨，成为全国鲜奶产量第一大县。农业产业化经营取得重要进展。2005年底，全市奶牛存栏达到22万头，家禽饲养量1800万只，肉牛饲养量40万头，生猪饲养量100万头，全市已建成畜牧业专业村61个，建设牧业小区33个，畜牧业规模经营比重达到30%。双城市三面靠水，松花江位于北部，流经四个乡镇，流程全长 65公里，拉林河围绕南、西边境，流经七个乡镇，沿我市流程全长135公里。双城市水资源由两部分组成，地表水和地下水。地表水资源一部分为境内地面径流量，另一部分为过境的江河水。地下水资源比较丰富，全市可开采的地下水资源总量为1.83亿立方米，年开采量为0.3亿立方米，占可开采量的16.4％。
3.2 总平面设计方案
厂区占地面积、根据风向和地势等布置各部门位置、绿地、建筑物、道路，厂区占地面积17000㎡规则长方形，东西向约170m ，南北向约100m ，场地设计标高42-45m ，全年主导风向为南风，因此将公用设施锅炉房等布置在厂区北面。厂区设三个出口，南端为主出入口，成品及人流出入口；北端两个为辅助出入口，一个为煤炭、煤渣等出入口，另一个为原料及辅助材料出入口。本厂利用一些不规则地形和沿厂区道路种植适合本地生长的常绿乔木，栽种草皮，既清新空气又美化环境。厂区主要建筑的占地面积见表3-1。
序 号
1
2
3
4
5
6
7
8 工程名称 生产车间 动力中心 水处理车间 仓储物流中心 车库 办公楼 后勤服务中心 绿色场地（绿色天然草坪） 面 积 (㎡) 4000 800 400 2000 300 1000 2500 6000
3.3 车间布置的基本原则
在进行车间工艺布置时，应根据以下原则进行：
（1）要有总体设计的全局观点。
（2）设备布置要尽量按工艺工艺流程的顺序来做安排，但有些特殊设备可按相同类型设备作适当集中，务必使生产过程占地最少、生产周期最短、操作最方便。
（3）在进行生产车间设备布置时，应考虑到进行多品种生产的可能，以便灵活调动设备，并留有相当的余地，以便更换设备。
（4）生产车间与其他车间的各工序要相互配合，保证物料运输通畅，避免重复往返。
（5）必须考虑生产卫生和劳动保护。
（6）应注意车间的采光、通风、采暖、降温等设施。
（7）可以设在室外的设备，尽可能设在室外，上面可加盖简易棚。
（8）根据生产工艺对品质控制的要求，对生产车间或流水线的卫生控制等级要进行明确的区域划分和区间隔离。
（9）严格执行 HACCP 、ISO14000、GMP 的规范性。
（10）要对生产辅助用房或空间留有充分的面积。
3.4 车间平面布置
车间平面布置图见图1-1。
第4章 物料衡算
4.1 工艺设备配置方案
通过物料平衡计算，可确定单位时间内生产过程主要原辅材料的需求量以及水、蒸汽、能源等流量与耗量。物料衡算的另一目的是依据计算数值，经济合理地选择生产设备，并进行车间的工艺布置和工序劳动力的安排等。
4.1.1 设备配置衡算
计算
a. 日生产能力 334吨/天（一年按300天记）
b. 年生产能力 100000吨/年
c. 日收鲜奶 1.01×340吨/天=343.4（平均每吨产品耗奶1.01吨）
4.2 标准化计算
选用质量优良的原料乳必须进行逐车逐批验收，验收时对原料乳进行嗅觉、味觉、外观、尘埃、温度、酒精、酸度、比重、脂肪、蛋白质、全乳固体、细菌数等进行严格检验，必须符合下列要求：
(1)采用健康母牛挤出的新鲜自然乳汁。
(2)不得使用产前十五日内胎乳和产后七天内的初乳。
(3)具有新鲜牛乳的滋味和气味，不得有外来异味。
(4)酸度不超过200T 。
(5)要求乳脂肪>3.1,蛋白质>2.9,非脂乳固体>8。
(6)不得使用任何化学物质和防腐剂[5]。
4.2.1 原料乳成分
乳脂肪
3.6％ 蛋白质 3.2％ 表4-1原料乳成分 乳糖 灰分 4.7％ 0.7％ 水分 87.8％ 非脂乳固体 8.6％ 注:非脂乳固体(%) = 蛋白质(%)+ 乳糖(%)+灰分(%)。
4.2.2 产品成分
表4-2 产品成分
27％ 3％ 70％
4.2.3 乳脂肪(F)与非脂乳固体(S)之比(R)
原料乳：R 0＝F 0 /S0＝3.6%/8.6%＝0.4186 成品：R ＝F/S＝27%/30%＝0.3857 标准化的方法：由于R 0＞R ，说明原料乳中的脂肪含量偏高，需要标准化使之平衡。原料乳中的脂肪含量过高，所以要把部分原料乳进行分离，分离出的脱脂乳要加入原料乳中使它达到标准乳要求，而分离的稀奶油则另用容器贮存。
4.2.4 稀奶油及脱脂乳中的非脂干物质的计算
设定：当预热温度为40℃时，脱脂乳含脂肪汽 F 1= 0.01%；稀奶油含脂肪 F 2=40% ① 脱脂乳中非脂乳固体：S 1＝100-F 1/100-F0×S 0＝100-0.01/100-3.6×8.6%＝8.92% ② 稀奶油中非脂乳固体：S 2＝100-F 2/100-F1×S 0＝100-40/100-0.01×8.6%＝5.16%
4.2.5 每吨原料乳应添加的脱脂乳（M1）
M 1＝F 0-R×S 0 /R×S 1- F1×1000＝82.50kg
4.2.6 标准乳成分
脂肪含量：F 标＝1000×3.6 %＋M 1×0.01%/1000＋M 1＝3.3%
非脂乳固体：S 标＝F 标/R＝8.6 %
表-3.3 标准乳成分 乳脂肪
3.3 % 非脂乳固体 8.6 % 水分 88.1 %
4.2.7 制（M1）脱脂乳需要分离原料乳（G ）
设：分离（Gkg ）原料乳可得到(M1kg) 脱脂乳和(M2kg) 稀奶油根据脂肪含量守衡可知。 G×F 0＝M 1×F 1＋M 2×F 2 且 G ＝M 1＋M 2 可知：M 2＝8.14kg G ＝90.64kg
4.2.8 十吨原料乳值得标准乳（G1）去除的稀奶油（G2）
标准乳：1090.64 /1082.50＝1000 / G1 G 1＝9925.4kg
去除稀奶油：G 2＝10000- G1＝74.6kg
4.2.9 十吨原料乳的物料衡算
已知：Mo=10000kg
4.2.10 原料乳经预处理-冷却-贮存(损失率按0.5%计算)
M 0 --经标准化—9225.4kg ； M 1=9925.4×(1一0.5 %)=9875.8kg
M 2 = M1×(1一0.2%)=9875.8×(1一0.2%)=9856.0kg
第5章 主要设备选型及原则
5.1 设备选型原则
从设备的设计选型上，可以反映出设计工厂的先进性和生产的可靠性。因此在设备的工艺设计和选型使应考虑如下原则：
1. 必须满足生产工艺要求，保证产品产量和质量。
2. 选用的设备要生产效率高，耗能低，且结构紧凑，占有空间及地面小，操作劳动强度低，清洗维修方便，安全可靠。
3. 所选用的设备应满足食品生产卫生要求，易清洗拆装，不对食品造成污染。 4. 能充分利用原料，耗能低，效率高。
5. 应尽量选用通用设备，标准定型设备以及实践证明有效的品牌设备。
6. 设备的结构应合理，所选用的材料能适应各种工作条件（温度，压力，湿度，酸碱度等），在真空，压力，浓度，时间，速度，流量，液位，计数和程序等参数的监控方面应有合理的控制系统，并尽量采用自动控制方式[10]。
5.2 设备选型
合理的选择生产设备可以充分发挥设备的生产效率，节省投资，提高产品质量，生产设备选择不当可能既浪费投资，又达不到预期的产品质量; 设备的选择还会影响基建的投入和设施的布置。《食品卫生通则》(CAC/RCPI一1989) 以及《食品企通用卫生规范》(GB14881一1994) 中还对食品企业的设备选择有专门的规定，是设备选择必须遵循的行业性法规。它主要对设备的卫生方面有特别的要求，选择设备时必须严格遵守[4]。
计算出三种产品的单位产量见表5-1
表5-1产品单位产量
名称 巴氏杀菌乳 无菌乳 超巴氏杀菌乳
日产量（T ）
133.6 100.2 100.2
单位产量（m 3/h）
6.5 4.9 4.9
单位产量(L/h) 6485.4 4864.1 4864.1
根据生产能力选择匹配的设备, 生产线主要设备的使用情况见表5-2
设备名称 板式换热器 分离机
型号 RB003型 GQL Y 摇摆型
180 GQL Y 摇摆型
150 GQL Y 摇摆型
105
高压均质机 巴氏杀菌机 无菌灌装
JJ-8/25 JJ-5/25 JM-BR 系列 百利包AS2型
包装机
8000L/h,25MP 5000L/h,25MP
6T/h 7m 3/h 5m 3/h
、
规格 5m 3/h 4500 L/h
2500 L/h
1200 L/h
尺寸 —
1250×800×1700
840×500×1600
840×500×1600
价格（元）
500 1500 800 800
数量（台）
4 2
1
1
2032×1417×2286 1410×1120×1470
— — —
800 800 198000 150000 140000
1 1 1 1 2
第6章 公共系统与辅助部门
6.1 给排水系统
6.1.1 全厂用水总量（包括生产、生活、绿化、消防等） 每日全厂用水量见6-1
表 6-1每日全厂用水量
用水性质 生活用水 锅炉用水 清洗用水 餐厅 淋浴用水 洗车用水 生产用水 绿化 总计
用水定额 30L/人次 300L/每天
— 15L/人次 40L/人次 300L/辆班
— 2L/ ㎡ —
使用单位数量
322 — — 322 322 30 — 6000 —
使用时间(h)
8 — 12 12 8 — 20 4 —
水量（t/d）
9.6 0.3 5 4.8 12.9 9 20 12 73.6
6.1.2 供水系统
供水系统一般分为消防供水系统、生活及一般性生产用水供水系统、工艺及特种水供水系统、锅炉供水系统及冷却循环水供水系统等。 6.1.3 排水系统
排水管道可分为以下几种。 （1）生产污水管
用于排放生产过程中被化学物质、机械杂质污染的水。 （2）生产废水管
用于排放生产过程中用过但未受污染或仅被轻微污染的水。 （3）生活污水管
（4）生活废水管 用于排生活废水。 （5）雨水排放管
用于建筑物屋面、道路、堆场、绿化等地的雨、雪降水的排放。
6.2 供汽系统
全年用汽量主要包括生产车间的用气量、辅助部门用汽量及生活用汽量等[10]。 （1）生产车间用汽量
包括生产工艺用汽量，暖风、热工、给排水等特殊专业工种的用汽量，采暖和空调用汽、热水用汽以及其他干燥用汽，用汽量约为0.8t/h。
（2）辅助部门用汽量
主要包括实验室、保温仓库的用汽量，用汽量约为0.005 t/h。 （3）生活用汽
主要包括浴室、洗衣房、食堂、办公室、宿舍等的用汽量，用汽量约为0.02 t/h。 全厂一天用汽量约为0.825 t/h。
6.3 供电系统
6.3.1 供电要求和相应措施
① 负荷随季节变化较大，大中型厂宜设两台变压器供电，以适应负荷的剧烈变化。 ② 用电性质属Ⅲ类负荷，一般采用单电源供电，但乳粉厂供电不及时将造成原料变质，可采用双电源供电。
③ 某些车间内水、汽多，湿度高，所以供电线路及电器应考虑防潮。
④ 为减少电能损耗和改善供电质量，厂内变电所要接近负荷高度集中的地方。 ⑤ 随着机械化水平不断提高，用电设备也会逐年增加，配电设施要有一定发展余地。
6.3.2 车间配电原则
① 配电装置的防护性能要适应环境特征。 ② 车间内部的动力和照明电源应分开。
③ 配电装置应留有一定的备用容量、备用回路。
④ 配电装置的保护应互相配合、以保证可靠性和选择性。
先选择直接启动方式[16]。 6.3.3 车间配电设计
食品工厂的供电系统包括厂区的外线供电系统、全厂的变配电系统、车间内电器设备的配电系统、厂区及室内的照明系统，以及电器设备的防护修理等相关服务部门[14]。 变电所供电能力：5300千伏安，变压器台数2 一台变压器功率：800KV A+1250KVA
生产生活用电已分开：生活用电基价0.92元/度，生产用电0.52元/度 生产生活用电分配为（生活:生产=1:8）平均用电基价0.56元/度
生产生活功率消耗：最大为120000度/年。最小为80000度/年，平均为100000度/年
6.4 生产及辅助车间设施
6.4.1 原辅材料库
存放生产用的辅料及包装材料。 6.4.2 水处理间
提供液态乳生产配料用的净化水。 6.4.3 主生产车间
前处理→杀菌→液态奶处理 6.4.4 成品库房 存放生产成品。 6.4.5 化验室
原辅材料的检验及车间成品的理化指标和微生物的检测化验室一般包括化验操作间精密仪器间，细菌培养间，无菌室和贮藏间。一般品质监控室要包括从原材料开始的各项原料、中间产品、终产品的质量检测、产品的跟踪检测，以及随时随地对产品进行抽检的监控人员和设备，也包括化验室和研发中心。常见的质量检测有蛋白、脂肪、乳固体等用于牛奶的标准化、抗生素的检测、酸度及PH 值的检测和流变学测定等。有条件的工厂还应设立常规产品的研发，用于新产品的试制实验以及工厂出现问题时的研究探讨，需要配置小型的生产用加工设备[16]。 6.4.6 机修车间
负责全厂的维修业务。设厂部机修部门和车间机修部门。车间机修工负责车间的日
6.4.7 收奶站
收奶是乳品加工的第一步，奶源的好坏将直接影响到乳制品的生产，鲜奶的采集通常是采用冷藏车“冷链”进行运输[13]。收奶站要检测酸度≤18°T，温度≤10℃，杂质度毛≤4mg/kg，以及进行抗生素残留检验、酒精实验、玫瑰红实验和凝结实验，确保原料奶的新鲜和质量。确保原料合格后，才可收奶[8]。 收奶的一般工序为：原乳--检验--称重--冷却--贮存。
可以初步除去生奶中的杂质，脱去奶中的臭味，然后用奶泵送至生奶暂收奶站设有过滤和脱气装置存储，并测定生奶的其他理化指标。生产时要根据配方指标要求，进行标准化。 6.4.8 仓库
仓库在全厂建筑面积中占有较大的比重，包括：原材料仓库几产品库扩包材库、设备库等。原材料库要在各种原料的日或周需要量和生产储备天数的基础上留有适当余地。成品库的大小取决于产品的产量和周转期。一般因为该厂建在远离市区的地方，交通比较不方便，所以原材料与包装库一定要留有一定的储备空间，避免因材料或包材不足而影响正常生产。在建造仓库时，还要充分考虑到各种货物的性质，如是否需要冷冻、温度和湿度要求、包装规格、堆放方式等。要对各种情况有较确切的估计，满足生产要求[10]。
6.4.9 车间生活设施
为了卫生需要及方便，车间内的更衣室、卫生间应分散附设在各部门内靠近人员出入口。卫生间设施的卫生标准应符合国家规定。
1. 办公室应布置在靠近人流出入口处，其面积与管理人员数及机构的设置情况有关，办公室宜靠近厂房布置，应满足采光，通风，隔音等要求。
2. 更衣室与浴室为了适应卫生要求，食品工厂的更衣室宜分散，附设在各生产车间或部门内靠近人员进出口处，对乳粉厂应设除尘，消毒室。从事直接生产乳粉的工人淋浴应是上班前洗澡。
3. 卫生间，食品工厂内较大型的车间，特别是生产车间，应考虑在车间内附近设厕所，以利生产工人的卫生。卫生间设施的卫生标准应符合《出口食品厂库最低卫生要求》。应有排臭，防蝇措施，应有洗手池，洗手液，热风吹干[16]。
第7章 劳动组织
7.1 生产车间人员配制
预处理每班30人:中控室3人，统计核算6人，混料机6人，投料6人，收奶6人 生产现场6：中控室3人，巡视3人
包装36人：核算记录兼入库6人，接奶6人，取样6人，热封6人，封口6人，码拍6人。
备注：三条生产线路，三班轮换制，每班工作12小时。生产车间人数共计216人。
7.2 辅助生产及管理人员配制
辅助生产人员见表7-1
表7-1辅助生产工人数
工种 锅炉房 配电房 机修间 冷机房 水泵房 运输队 原辅料库 成品库 总计
班制 2 2 1 2 2 2 2 2
男工 10 4 6 4 4 8 2 2 40
女工 2 2 2 2 2 0 2 2 14
总人数 12 6 8 6 6 8 4 4 54
最大班人数 6 3 8 3 3 4 2 2 31
管理人员见表7-2
表7-2管理人员数
工种 厂部 技术部 设备科 财务科 供销科 保卫科 总务处 质检科 食堂 总计
班制 1 1 1 1 1 1 1 1 2
男工 3 4 2 2 12 4 2 1 6 36
女工 1 2 1 2 2 0 2 2 4 16
总人数 4 6 3 4 16 4 4 3 10 52
最大班人数 4 6 3 4 16 4 4 3 5 47
最大班人数指得是同一时间在厂的最大可能人数[10] 计算公式 ；最大班人数=两班制的总人数／2+一班制的数 全厂总人数=生产车间人数+辅助生产人数+管理人数 =216+54+52 =322
第8章 环境影响分析及污水处理
8.1 环境影响分析及治理措施
8.1.1 环境影响分析
本项目主要污染源及污染物为生产过程中冲刷管道、地面产生的废水和锅炉炉渣及设备运转产生的噪声。为确保生产场区内卫生和对周围环境不产生影响，必须对废水、废渣和噪声进行无公害处理。 8.1.2 治理措施 1．废水治理
管道冲刷废水和生产车间地面冲刷废水采用暗排方式，通过暗渠排入济南佳宝乳业有限公司污水处理厂统一处理后排放。
2．废渣治理
与本项目有关的只有在锅炉运转时产生一定量的锅炉炉渣，可及时外运，用作填路等。
3．噪声治理
本项目噪声主要来源于设备运转等。各噪声源离厂界最近点50米左右，且都用隔房隔离，对厂界的影响可减少至54.5dBC(A)，符合《城市区域环境噪声标准》和《工业企业厂界噪声标准》中Ⅱ类区标准的要求[7]。
8.2 污水处理
采用组合处理法，单一一种方法处理污水都有一定的缺点，组合处理法对污水处理可以进一步提高工作效率、节能，可以适应污水性质和排放特点。污水用生物法处理前采用沉淀、过滤等方法可减少污水浓度，用化学法降低污水中的酸碱度、去除金属离子，在采用生物法使污水中呈溶解、胶体状态的有机物转变为稳定、无害的物质。
废水排放系统要坚持“清污分流”。雨水经收集后，直接排放；生产、生活污水排入污水处理厂。
在污水处理厂处理前增加调节池，并在二沉池后增加蓄水池，确保在非农灌季节废水不外排。要进一步拓展废水综合利用途径，确保全年废水均能全部综合利用，不得设置废水排放口[7]。
第9章 投资估算与财务分析
9.1 建筑成本核算
表９-１管理人员数
项目
内容
占地面积（㎡）
单位造价 （元/㎡） 1500 1000 900 2000 1800 1200 800 50 —
投资额 （万元） 600 100 225 160 72 240 24 30 1451
生产车间 办公楼 后勤服务中心 动力中心 水处理中心 仓储物流中心
车库 绿色场地 总计
标准生产厂房 综合楼 员工生活区、食堂 配套设施、厂房 配套设施、厂房 原辅料仓库 成品库房 厂房
场地平整、绿化道路等
—
4000 1000 2500 800 400 2000 300 6000 17000
K 1 = 1451万元
9.1.2 设备及工器具购置费
国内根据设备制造厂提供的现行价格估算，非标设备按重量估算。 用于购置各种设备、工具和器具的费用 K2 =10000万元 9.1.3 它费用（土地费、人员培训费、勘察设计费等）
按照《轻工业工程固定资产投资估算编制办法》进行估算[16]。 1. 土地费：100万元
2. 人员培训费、勘察设计费为100万元，共计K3=300万元 固定资产总投资为：K = K1+K2+K3=11751万元
根据工艺专业提供的数据[8]，价格由建设单位提供和市场调查确定，产品成本见表9-2
表9-２产品成本
名称 鲜奶 水 汽 电 包材
数量 110000吨 22080吨 247.5吨 10000度 3000000个
价格 3000元/吨 2.0元/吨 350元/吨 0.52元/度 0.12元/个
主要原料消耗； 鲜奶 K 1=10.1万吨×3000元/吨=30300万元
水 K 2=2.21万吨×2.0元/吨=4.42万元 汽K 3=247.5吨×350元/吨=8.66万元 电K 4=10000度×0.52元/度=5.2万元 包材K 5=3000000个×0.12元/个=36万元
总计K 1+K2+K3+ K4+K5=30354.28万元
9.3 非固定成本
工资及福利费：本项目人均工资水平15000元/年，职工人数322人，职工福利费按工资总额的14%计提[1]，项目年工资及福利费550.62万元。
折旧费：全厂固定资产总投资为11751万元, 设固定资产净残值率为原投资的5%，
根据规定：轻工业专用设备折旧年限为8—16年，取设备使用年限为15年[2] 年折旧率 = (1-预计净残值率)/折旧年限 = 0.063 年折旧额 =11751×0.063 = 740.313元
大修理费：按固定资产原值的2%计提，本项目年大修理费235.02万元。 其它费用：包括物料消耗、低值易耗品消耗、劳动保护费等，按每年40万元计[5]。
9.4 生产总成本
生产总成本 =30354.28+550.62+740.313+235.02+40 = 31920.233万元
9.5.1 利润 销售价格：
以纯牛奶227g 百利包市场销售价格1.5元计算：每吨鲜奶价格：6607.9元 纳税：
以年产量10万吨计算：（每吨奶售价-每吨奶生产成本）×产量×33%
=（6607.9-3462）×100000×33%=10381万元
年利润=销售总收入-生产总成本-税收
=100000×0.66079—34620.233—10381=18377.767万元 9.5.2 利润率 资产利润率
资产利润率=年利润/固定资产投资=18377.767/11751×100%=156.39% 销售利润率
销售利润率=年利润/销售总收入=18377.767/66079×1×100%=27.8% 9.5.3 投资回收期
投资回收期=固定资产总额/年利润=11751/18377.767=0.64年 9.5.4不确定分析
按照项目达产第一年销售收入为66079万元，固定成本=工资+折旧费+大修费+其它=1565.953万元，可变成本30354.28万元。从企业生产能力利用率角度进行盈亏平衡分析。
BEP =
固定成本1565. 953
⨯100％＝⨯100%=4. 38%
销售成本－可变成本66079-30354. 28
注：BEP ——盈亏平衡点（%）
即本项目达到设计生产能力的4.38%时，企业可保本不亏损。其盈亏平衡点很低，说明本项目抗风险能力非常强[16]。
结 论
地方经济发展，经济和社会效益十分显著。所以，该项目切实可行。 1．平均年利润总额：18377.767元 2．平均年利税总额：10381万元。 3．投资利润率：156.39%。 4．投资回收期：0.64年。 5．盈亏平衡点4.38%：。
综上分析，该项目符合国家产业政策，投资净收益较高，风险性小，市场前景非常好，建成后可大幅增加农民收入，促进地方经济发展，经济和社会效益十分显著。所以，该项目切实可行。
参考文献
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致 谢
我的毕业设计是在张明江老师的指导下完成的，感谢张老师给予食品工厂设计等方面的指导和协助完成研究工作以及提供对论文有帮助的参考文献。对我们提出的问题都能给予悉心的讲解，老师严谨的治学态度、宽厚待人、诲人不倦的精神使我深受感动。让我在做毕业设计期间学习到了很多的知识。给我在毕业之前又上个一堂课。也是印象最深刻的一课。同时也感谢所有食品学院的老师和师哥、师姐们使我在大学四年里不仅学习了丰富知识更学会了怎样做人。我会以我的实际行动来回报大家。
在此，再一次感谢张明江老师和朋友们在设计中给予我的极大的帮助。谢谢！
黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）
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