碳酸饮料工厂设计.docx
《碳酸饮料工厂设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《碳酸饮料工厂设计.docx（21页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
碳酸饮料工厂设计
1、产品方案···········································2
2、生产工艺流程设计···································3
3、工艺计算············································8
4、工艺设备一览表·····································15
5、概算···············································16
6、附件···············································18
本设计本着“经济上合理，技术上先进”的原则，结合市场需求，尊重客观事实。
1产品方案
1.1生产规模及建设时间
碳酸饮料厂年产量为1.0×104t
厂建设采取统一的规划布局，规范化建设，科学化管理，规模化生产，一体化经营，完全采用现代化企业管理模式将逐渐形成规模。
厂区总占地面积15000，建筑面积5000m2。
1.2主要原料的规格
本工艺采用符合我国标准GB5749-2006的优质饮用水。
1.3生产品种及数量
生产品种为。
年产量1.0×104t。
采用500mL瓶装生产。
设计淡季日产量为20t，旺季日产量为60t。
1.4产品质量及标准
GB191包装储运图示标志
GB4544塑料瓶
GB4789.1～4789.28食品卫生检验方法微生物学部分
GB6543瓦楞纸箱
GB10344碳酸饮料标签标准
GB4987—91碳酸饮料质量标准
质量特征：
（1）产品色泽与品名相符，果汁，果味汽水具有新鲜水果近似的色泽或习惯承认的颜色，可乐型汽水应有焦糖色泽，同一产品色泽一致，无变色现象。
（2）香气与滋味
具有本品应有的香气，柔和协调，酸甜适口，有清凉感，不得有异味。
（3）外观形态
澄清透明，无沉淀。
2生产工艺流程设计
2.1工艺流程图
2.2工艺要点
2.2.1原糖浆的制备
碳酸饮料的生产中，简单糖浆的配制与净化是保证碳酸饮料成品质量的关
键之一，生产可乐糖浆必须选择优质白糖，国产一级白糖或进口白糖，要求白糖质量无色，无味，无臭，结晶均匀，无杂质。
糖浆的作用有：
✧提供稠度而有助于传递香味
✧提供能量和营养价值
✧饮料厂来说，从卫生和浓度控制的观点出发，糖浆的制备是重要的。
✧将糖溶解于水后的溶液，一般称为原糖浆。
必须是优质砂糖，溶解于一定量的水中，制成预计浓度的糖液，再经过滤、澄清后备用。
✧砂糖→称量→糖的溶解→糖浆过滤→杀菌→冷却
✧溶糖方式：
间歇式和连续式。
（1）间歇式：
Ø间歇式又分为冷溶和热溶
Ø冷溶：
配制短期内饮用的饮料糖浆。
采用装搅拌器的容器，把糖和水正确配准，在室温下进行搅拌，待完全溶化，过滤去杂即成。
一般45－65%（要存放1天必须是65%）。
冷溶法生产须有严格的卫生控制措施，但可以节省燃料。
Ø热溶：
要求延长贮藏期的碳酸饮料。
热溶能杀灭糖内细菌；分离出凝固糖中的杂质；溶解迅速，短期内可生产大量糖液。
Ø一般采取不锈钢的双层溶糖锅，并备有搅拌器，锅底部有放料管道。
Ø蒸汽加热溶解
Ø热水溶解：
国内厂家多采取热水溶解的方法，即边搅拌边把糖逐步加入到热水中溶解，然后加热杀菌、过滤、冷却。
（2）连续式：
Ø连续式：
指糖和水从供给到溶解、杀菌、浓度控制和糖液冷却均连续进行。
Ø糖、水计量→混合→热溶解→脱气、过滤→糖度调整→杀菌、冷却→糖液
Ø生产效率高，全封闭，全自动操作，糖液质量好，浓度差异小，但设备投资大。
国外自动控制程度较高，多用此法。
溶糖注意：
✧温度对溶解度的影响：
如100℃溶解83%糖，0℃时，约溶解64%的糖，有19%糖不溶解而析出。
✧糖浆浓度测定：
糖度计、比重计、波美表法
✧糖浆过滤：
对于高质量优质砂糖制备的糖浆，采取不锈钢丝网、帆布、棉饼、板框等方式。
✧净化：
针对质量较差的砂糖，会导致饮料产生凝结物、沉淀物，甚至异味；装瓶时出现大量泡沫等；或者对一些特殊的饮料如白柠檬汽水，对糖浆色度要求很高，一般要求净化处理：
加入0.5－1％活性炭到热糖浆中，一边添加一边搅拌，活性炭与糖液接触15min，温度保持80℃，通过过滤器前加入0.1%硅藻土，避免活性炭堵塞过滤器面层。
2.2.2糖浆调配
调合糖浆（果味糖浆或加香糖浆）指根据产品技术要求，配合好各种原辅料，可直接灌装的糖浆。
糖浆调配时的投料顺序依据：
（1）调配量最大的先调入，如糖液；
（2）配料间容易发生化学反应的间开调入，如酸和防腐剂；
（3）粘度大，易起泡的原料较迟调入、如乳化剂、稳定别；
（4）挥发性的原料最后调入，如香精、香料。
投料顺序与前处理：
Ø原糖浆：
测定其浓度及需要的容积
Ø防腐剂：
称量后温水溶解
Ø甜味剂：
温水溶解后加入
Ø酸味剂：
50％
Ø果汁（乳化、稳定剂）
Ø色素
Ø香精
Ø加水到规定容积
2.2.3碳酸化
二氧化碳在液体中的溶解量依下列因素而定：
（1）气液体系的绝对压力和液体的温度。
（2）二氧化碳气的纯度和液体中存在的溶质的性质。
（3）气体和液体的接触面积和接触时间。
提高CO2的利用率方法：
Ø选用性能优良的灌装设备，在不影响操作和检修的前提下，尽量缩短灌装与封口之间的距离；
Ø经常对设备进行检修，提高设备完好率，减少灌装封口时的破损率（包括成品的）；
Ø尽可能提高单位时间内的灌装、封口速度、减少灌装后在空气中的暴露时间，减少CO2的逸散；
Ø使用密封性能良好的瓶盖，减少漏气现象
2.2.4碳酸饮料的灌装
一次灌装：
早期的操作是将糖浆和处理水按一定比例加到二级配料罐中搅拌均匀，再经冷却、碳酸化后灌装。
需要大容积的二级配料罐，且卫生难以保证。
目前，对于大型的连续化生产线多采取定量混合方式：
把处理水和调合糖浆以一定比例作连续的混合，压入碳酸气后灌装。
常在混合机内配冷却器。
多采用同步电动混合机。
优点是糖浆和水的比例准确，灌装容量容易控制；当灌装容量发生变化时，不需要改变比例，产品质量一致；灌装时糖浆和水的温度一致，气泡少，CO2气的含量容易控制和稳定；产品质量稳定，含气量足，生产速度快。
缺点是设备复杂，混合机与糖浆接触，洗涤和消毒不方便，不适合带果肉碳酸饮料。
灌装的质量要求：
Ø达到预期的碳酸化水平
Ø保证糖浆和水的准确比例
Ø保证合理的和一致的灌装高度
Ø容器顶隙应保持最低的空气量
Ø密封严密有效
Ø保持产品的稳定性（过度碳酸化、存在杂质、存在空气、灌装温度过高或温差较大等导致不稳定）
2.2.5碳酸饮料常见质量问题
（一）、碳酸饮料的质量要求
a、感观指标：
（１）均匀度:
没有分层现象。
（２）瓶盖:
不漏气，不带锈。
（３）商标:
端正，与内容一致。
（４）透明度:
呈现产品所应有的颜色，澄清透明，无杂质。
（５）口味:
无异味，具有成品应有的芳香味或酒精香味。
（６）泡沫:
倒入杯内，泡沫高2cm以上，持续时间2min以上。
b、理化指标：
（１）二氧化碳:
为容积的2.5~4倍。
（２）糖精:
不得检出。
（３）酒精量:
0.5%以下。
（４）重金属:
铜（以Cu计）≤10mg/kg
铅（以Pb计）≤1mg/kg
砷（以As计）≤0.5mg/kg
c、微生物指标：
（１）菌落总数:
≤100个/ml。
（２）大肠杆菌:
≤5个/ml。
（３）致病菌:
不得检出。
d、保质期：
三个月不沉淀变质
3、工艺计算
3.1、物料衡算
产品配方
碳酸饮料（100kg成品）
原料名称配料量所占百分比
白砂糖10kg10%
磷酸130g0.13%
香精150g0.15%
焦糖色素2g0.002%
苯甲酸钠20g0.02%
糖浆总共20L
浓度42.5°Bx
班产量的确定
班产量100吨
瓶装1.25L
班产瓶数80000瓶
物料衡算（100吨=100000kg）
砂糖20000×10%=2000
山梨酸钾20000×0.02%=2
磷酸20000×0.13%=26
香精20000×0.15%=30
焦糖色素20000×0.002%=0.4
一些相关的数据（班产量需料量）
需用糖浆20000L
浓度42.5°Bx
每瓶注量0.25L
糖浆用糖用水量的计算
欲制白利度为56BXº的糖浆1000l，按照白利度是指重量百分率的概念。
白利度为56时，其相对密度（在20时）为1.265，就是说此糖液1000l的重量为1265kg,此1265kg糖液中56%为糖（708.4kg）,水为44%（556.6kg）。
每千克糖的需水量应按下公式计算：
56：
44=1：
X
X=0.7857kg
即每1千克糖需水为0.7857千克才可配成白利度为56BXº的糖液。
如需要其他白利度浓度的糖液及所需该白利度糖液体积数，均可按以上公式推算得出。
每瓶加水1L
总用水80000×1L=80000kg/班
对于42.5°Bx糖液的相对浓度为1.42
糖浆总重为20000L×1.42=28400kg
需水28400×57.5%=16330kg
每班总用水量80000+16330=96330kg
CO2理论需要量的计算
Ø根据气体常数1mol气体在0.1MPa、0℃时为22.41L,因此1molCO2在T℃时的体积:
◆Vmol＝（273+T）/273×22.41（L）
Ø则：
G理＝V汽×N/Vmol×44.01
Ø式中：
G理为CO2理论需要量；V汽为汽水容量（L）（忽略了汽水中其它成分对CO2溶解度的影响以及瓶颈空隙部分的影响）；N为气体吸收率即汽水含CO2的体积倍数；44.01为CO2的摩尔质量（g）；Vmol为T℃下1molCO2的容积
ØCO2的利用率
Ø二氧化碳的实际消耗量在碳酸饮料生产中比理论需要量大，因为生产过程中二氧化碳的损耗很大。
Ø装瓶过程中损耗为40～60％，即实际上二氧化碳的用量为瓶内含气量的2.2～2.5倍；采用二次灌装时，用量为2.5～3倍。
物料衡算表：
物料名称年耗kg
砂糖20000
磷酸39
苯甲酸钠3
香精45
焦糖色素0.6
辅助材料
皇冠盖：
皇冠盖=瓶数+破损率
其中破损率也为1%
皇冠盖数为80000+80000×1%=80800个
商标纸每瓶一张共80000张
包装箱
纸箱个数=瓶数/（个/箱）=80000/20=4000箱
3.2热力衡算
3.2.1耗汽量计算
1糖浆制备过程蒸汽耗量
生产用最大蒸汽压力2.0kg/cm2（绝对压力）
自来水平均温度18℃
溶糖用水平均温度50℃
清洗用水平均温度80℃
溶糖用水耗热量Q1
Q=GC（t2－t1）
式中G=2000kg
C=0.98kcal/kg℃
t1=18℃t2=50℃
Q=72000×1×（50－18）=2304000kj
2洗瓶机用汽量
D1=jN
式中j──经验数据，15～32㎏/1000瓶h
N──瓶数以千瓶为单位，按照定型生产能力N=3.00
D1=32×3.00=96㎏/h
3巴氏灭菌机用汽量
式中j──经验数据，160㎏/瓶h
D2=160×3.00=450㎏/h
3.2.2耗冷量计算
板式冷却机耗冷量
在一个小时内，200kg糖浆从100℃冷却至18℃
Q=GC（T2—T1）=16072kJ
3.3供水衡算
1溶糖用水100kg糖浆与添加剂混合原料大约需用水量500kg
溶糖用水量=1800×400/100=7200kg时间设为0.5h，故：
每小时最大用水量=7200/0.5=14400kg/h
2调配筒洗刷用水
一般溶糖机及设备洗刷用水每溶糖一个生产周期，用水约4t，用水时间为1h故
洗刷最大用水量=4/1=4t/h
3贮糖筒洗涤用水
每天冲刷贮糖筒一个，用水为2t，管路及地面冲刷用水1t，冲刷时间为1h，最大用水量为=2＋1=3t/h
4刷瓶机用水
每天使用4桶，冲洗一次，共用水4t，冲刷时间为40min，则最大用水量=4×60/40=6t/h
5过滤机用水
过滤机3台，每台冲刷一次，用水3t，使用时间为1.5h，则，最大用水量=3×3/1.5=6t/h
6洗瓶机用水
洗瓶机最大生产能力为3000瓶/h，冲洗每个瓶约需水1.5L，则
用水量=3000×1.5=4500L/h
每班生产7h计，总耗水量=4500×7=31500L
7装瓶机用水
每冲洗一次，用水2.5t，每班冲洗一次，每次0.5h，最大用水量=2.5/0.5=5t/h
8杀菌机用水
杀菌机每个瓶耗水量1L算
用水量=3000×1=3000L/h
3000×7=21000L/班
9其他用水
包括冲洗地板、管道冲刷、洗滤布等，每班需用水10t，设用水时间为2小时，则每小时用水量=10/2=5t/h
3.4主要设备选择
设备选择原则：
满足工艺要求，保证产品质量和产量。
技术上先进，经济上合理，能充分利用原料，能耗小，效率高，体积小，维修方便，劳动强度低，并能一机多用。
符合食品卫生要求，易清洗，装拆与食品接触的材料不易疾蚀，不致造成对食品的污染。
设备结构合理，可适应各种特定的工作环境，如温度压力酸度等。
在温度，压力，真空，浓度，时间，速度，流量，液位，计数和程序等方面有合理的控制系统，并尽量采用自动控制方式。
选择设备应注意事项：
据多个品种，单位小时产量确定必要设备
若不同时生产若干品种，按生产量最大来确定台数。
了解实际生产能力，并考虑备用机器台数以保证生产顺利进行。
几种主要设备可查有关目录或专用设备表。
对非标准专业设备要自己设计。
在选择各种设备之前，应该先根据市场的实际情况预测工厂的销售量，从而确定生产能力，并根据生产能力计算主要设备的性能参数。
在生产线上，灌装机是最主要的核心设备，
其速度最慢，其他设备要根据灌桨机的类型来选型，速度要大于灌装机的速度。
因此，选择适当的灌装机是设备选型的关键。
本设计是年产1万吨碳酸饮料的工厂设计，根据该产量，来进行设备选型。
（1）灌装机的选型
每年12个月，其中2个月为饮料的淡季可进行设备大修保养工作，一年生产300天，每天生产14h小时，设备工作10小时。
塑料瓶（1.25L）装碳酸饮料生产线上灌装机的生产能力及设备选型
20000t/3000h=6.7t/h即为6700L/h
瓶子容积为1.25L，则6700L/1.25L=5360瓶/h或90瓶/min
所以应选灌装能力大于等于5360瓶/h的设备。
灌装机：
型号：
HW40-40-10
生产能力：
10000瓶/h
尺寸：
7000×36000mm
灌装拧盖机：
型号：
YGK5010
能力：
6000瓶/h（1.25L）
尺寸：
3290×2870×3410mm
（2）水处理设备的选型
水处理能力为10t/h，根据实际经验还有各种损耗，如次品的用水量、清洗各种机器，设备的用水，化糖用水等。
若估计理论用水量：
实际用水量为1：
2.3，则实际用水量为10×2.3=23t/h。
所以应选水处理能力大于等于23t/h的设备。
超滤机：
出水量：
0.5-30t/h
活性炭过滤器：
型号：
φ2000
能力：
31.4t/h
高度：
6430mm
（3）糖处理设备的选型
按糖浆：
水为1：
5计算所需糖浆量为10t/h÷6=1.67t/h,当糖浆温度为20℃，60°Bx时，查表知其密度为1．28544kg/L,糖浆的相对密度大约为77.188kg砂糖/100kg糖浆，因此砂糖处理量为1.67t/h×0.77188=1.28t/h.所以选取的糖处理设备为大于等于1.28t/h的设备。
溶糖机：
型号：
RPJ-G2000
尺寸：
1980×1590×2980mm
混合机：
型号：
YPH10
能力：
10t/h
尺寸：
3000×2000×3000mm
YPH10混合机结构特点
本机适用于外冷式的含气饮料的混合，主要由脱气罐、混合系统和碳化系统、CIP清洗系统组成。
主要参数
生产能力
7t/h
混合精度
≦2%％
工作温度
<4℃
混合比范围
1:
3-1:
6
饮料CO2含量
4.0GV
耗电量
10.1kw
外形尺寸
3000＊2000＊3000mm
重量
3000kg
（4）二氧化碳处理设备的选型
饮料生产能力为10t/h，换算为二氧化碳的量为10t/h×1.98g/L×3.5容积倍数=69.3kg/h,其中1．98为二氧化碳的相对密度，3.5为二氧化碳的容积倍数。
又因为二氧化的收获率为50%，因此实际二氧化碳量为138.6kg/h,所以应选择处理能力为大于等于138.6kg/h的二氧化碳处理设备。
二氧化碳净化器：
型号：
EQJ-300
处理能力：
300kg/h
尺寸：
3400×2000×2513mm
（5）洗瓶设备
刷瓶主机：
型号：
QSP-8000
能力：
2000-8000瓶/h
尺寸：
4200×1400×1300mm
4、主要设备材料明细表
设备名称
规格型号
生产能力
数量
金额
尺寸
灌装机
HW40-40-10
10000瓶/h
1
10万
77000×36000mm
灌装拧盖机
YGK5010
6000瓶/h
2
20万
3290×2870×3410mm
活性炭过滤器：
φ2000
31.4t/h
3
3万
6430mm
溶糖机
RPJ-G2000
1.28t/h
4
6万
1980×1590×2980mm
混合机：
YPH10
10t/h
3
15万
3000×2000×3000mm
二氧化碳净化器
EQJ-300
300kg/h
2
4万
3400×2000×2513mm
刷瓶机
QSP-8000
2000-8000瓶/h
2
4万
4200×1400×1300mm
5、概算
5.1工程费用
5.1.1主要生产项目和辅助生产项目
生产车间、仓库、
5.1.2公用设施工程项目
宿舍楼、办公楼、餐厅
5.1.3生活福利、文化及服务性工程项目
体育场
5.2其它工程和项目费用
（1）土地征用费：
略
（2）建筑场地整理费，青苗赔偿费：
10万元
（3）建设单位管理费：
10万元
（4）联合试车费：
10万元
（5）生产职工培训费：
10万元
（6）办公及生活用具购置费：
10万元
（7）工器具及生产家具购置费：
10万元
（8）施工单位转移费：
10万元
（9）大型临时设施费：
10万元
（10）冬雨季施工增加费：
10万元
（11）远征工程费：
10万元
（12）工程设计费：
10万元
5.3饮料企业的规模设计
饮料企业规划设计的核心是确定年销售量和年目标利润,然后求得资本金年利润率,以此确定该项目的可行性。
通过市场调研和预测,应该计算出该市场的饮料年销量和本企业饮品在该市场的占有率。
然后计算出本企业饮品的年销售量、零售价、出厂价和年目标利润。
公式如下:
本厂饮品年销量=该市场饮品年销量×本厂市场占有率
本厂年目标利润=本厂饮品年销量×（出厂单价-单位变动成本）-固定成本。
5.4饮料机械能力的配置
根据饮料企业的年销售总量,便可以确定配置何种生产能力的饮料生产线。
可使用如下公式计算出生产线每小时的生产能力:
生产线能力（Ｔ/ｈ）=年销售总量（吨）/时（日）×生产日数（年）×0.75
注:
0.75为机械效率值
根据以上饮料机械设备的配置和车间、厂房、厂区的规划设计等,应该计算出固定资金的投入量。
使用以下公式可计算出固定资金年利润率:
定固定资金年利润率=年目标利润额/固定资金额×100%
流动资金及其他投入资金也可初步计算出来,这样就可知道投入的资本金总额,结合测算出的本厂年目标利润,即可计算出资本金年利润率。
公式如下:
资本金年利润率=年目标利润额/资本金总额×100%
投资者可根据资本金利润率和其他经济指标,进行综合分析、评价,以决策是否创建该饮料厂。
5.3水电汽衡算
1．水：
车间用水除了饮料需用水外，还有次品的用水，清洗各种机器设备的用水，化糖用水等估计理论用水量，实际用水量为230t/班。
2．电：
用于设备的电量估计约为50kw/h
用于车间照明和其他设施为50kw/h
共需100kw/h
100kw/h*7h=700kw
3．汽：
本车间用汽有两个方面：
（1）化糖:
每小时500L
（2）洗瓶:
300L/h
（3）共需:
800L/h
则800*7=5600L
6、附件
6.1年产10000t碳酸饮料生产线
6.2年产10000t碳酸饮料生产车间平面布置图
6.3年产10000t碳酸饮料厂区总平面图
参考文献
[1]无锡轻工业学院,食品工厂设计基础[M],1987年出版，北京:
中国轻工业出版社。
[2]曾庆孝，GMP与现代食品工厂设计[M],2005年出版，北京:
化学工业出版社。
[3]赵晋府，食品工艺学[M],2005年出版，北京:
中国轻工业出版社。
[4]赵晋府，食品技术原理[M],2002年出版，北京:
中国轻工业出版社。
[5]《食品卫生学》编写组，食品卫生学[M],2005年出版，北京:
中国轻工业出版社。
[6]杨芙莲,食品工厂设计基础[M],2005年出版,天津:
机械工业出版社。
[7]张育种、藏其梅,食品加工技术装备[M],2005年出版，北京:
中国轻工业出版社。
[8]蒋迪清、唐伟强，食品通用机械与设备[M],2003年出版，广州：
华南理工大学出版社。
[9]蔡云升、刘建中,碳酸饮料生产中的碳酸混合机[M],1993（3）：
l6～l8
[10]杨春，卢健明，梁霞等，杏仁的营养价值与开发利用，山西食品工业[J]，1999
（2）：
23~25。
[11]邵长富、赵晋府,软饮料工艺学[M],1991年轻工业出版社;
[12]张国宝，AutoCAD2002入门与提高[M]，2002年出版，北京：
人民邮电出版社。
[13]李洪军食品工厂设计，[M],2005年出版，中国农业出版社。
升级会员 