年产5000t黑木耳荞麦饼干的工厂设计.docx
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年产5000t黑木耳荞麦饼干的工厂设计
年产5000吨黑木耳荞麦饼干的工厂设计
摘要：
本项目主要从厂址、总平面、车间、辅助设施等方面进行设计和布置，从而确定产品方案及工艺流程，进行工艺计算、设备选型、劳动定员及环境保护。
最后，通过技术效益分析，得出建筑设备投资约2908.8万元，年利润约为1097.39万元，最终认为此项目经济效益良好。
关键词：
黑木耳；饼干；工艺设计；工厂设计
Aplantdesignofannualoutput5000tAuriculariaauricular-judaebuckwheatbiscuit
Abstract:
Thisprojectismainlydesignedandarrangedfromtheaspectsoffactorysite,generallayout,workshop,auxiliaryfacilitiesandsoon,todeterminetheproductschemeandprocessflow,soastocarryoutprocesscalculation,equipmentselection,labororganizationandenvironmentalprotection.Finally,throughtheanalysisoftechnicalandeconomicbenefits,itisconcludedthattheinvestmentinconstructionequipmentisabout29.088millionyuan,andtheannualprofitisintheorderof10.9739millionyuan.Eventually,itisconsideredthattheprojecthasgoodeconomicbenefits.
Keywords:
Auriculariaauricular-judae;Biscuit;Processdesign;Factorydesign
1引言
1.1黑木耳、荞麦的研究现状
1.1.1黑木耳的研究现状
黑木耳富含AA、碳水化合物、活性多糖、矿物质、蛋白质、维生素和色素等营养成分，属于“素食中的肉食”[1]。
具有抗凝血、降血脂、抗氧化、抗血栓、提高免疫力、抗辐射、抗衰老等多种保健功能。
还可预防高血压、白糖尿病、冠心病等疾病[2-3]的发生。
目前，黑木耳食用方法比较普遍，主要是泡发做菜、切拌加工以及发酵制品[4]等。
在实验室主要利用黑木耳活性炭吸附重金属[5]，减少重金属的污染以及制作木耳多糖[6]。
另外，也有做成黑木耳饼干的。
1.1.2荞麦的研究现状
荞麦是一种保健、营养于一体的健康食品，被誉为“五谷之王”。
富含膳食纤维[7]、淀粉等多种营养物质。
具有降气、宽肠、健胃、清热祛湿等保健功效，可抗癌、抗肿瘤、减肥、改善便秘、降血压、预防心血管类疾病的发生[8]。
荞麦开发的食品种类颇多，主要有荞麦粉、荞麦面条、荞麦面包等固体食品，苦荞酒、苦荞醋、苦荞酱油等发酵食品，苦荞茶、荞麦功能性饮料等饮品以及荞麦饼干、荞麦蛋糕等研究。
1.2饼干行业发展现状及发展趋势
饼干深受人们青睐，在发达国家饼干年消耗量人均达25～35㎏，中发达国家饼干年消耗量人均达12～18㎏，而我国饼干年消耗量人均仅为1㎏[9]，最近几年均呈上升趋势。
随着当今社会“亚健康”“富贵病”问题的显现，功能性食品成为现代食品行业的主要发展趋势。
功能性食品是指通过强化食品的某种营养物质，被人体吸收后达到强身健体、预防疾病等功效的一类食品。
饼干行业虽受饮食经济等方面的影响，但我国饼干行业也有很大的市场潜力。
随着绿色健康食品概念的深入，功能性食品成为现代食品工业的发展的新方向，具有很强的战略意义。
在我国饼干行业企业竞争激烈，饼干企业越来越注重营养与健康、安全和质量兼优的产品开发。
通过采用新工艺、新设备、新包装来提高产品质量和档次，注重品牌的建立和提升，推动发展。
随着我国饼干质量的提升，出口量的增加逐渐扩大了在国外饼干大国的市场份额，具有广阔的国际市场发展前景。
1.3本课题研究意义
黑木耳中不含淀粉，故与谷物面粉结合，可达到营养与膳食的均衡，起到预防疾病和保健的功效。
将干制粉碎后的黑木耳与荞麦结合制成饼干，具有营养美味、携带方便、货架期长等优点，有利于创造更多的社会价值，满足当前消费者的需求。
黑木耳开发产品很多，但并没有推广到市场中，大部分还均处于实验阶段。
另外，我国饼干行业起步比较晚，饼干企业技术装备差、生产和管理方式比较落后[10]。
因此，建设一座专业化、标准化、规范化的高效节能的饼干工厂尤为重要。
2工厂设计及布置
2.1工厂设计的依据、原则及内容
2.1.1工厂设计的依据
（1）该项目设计参考黑木耳饼干、黑木耳燕麦饼干的生产工艺流程进行。
（2）《工业企业总平面设计规范》（GB50187-2012）、《食品生产许可证审查细则》、《食品企业通用卫生规范》（GB14881-2013）、《洁净厂房设计规范》（GB50073-2013）[11]、《中国人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国大气污染防护法》、良好规范操作（GMP）、《污水综合排放标准》（GB8978-1996）、《食品添加剂使用标准》（GB2760-2014）、《饼干卫生标准》（GB7100-2015）、《预包装食品标签通则》（GB7718-2011）、《工业企业厂界噪声标准》（GB2348-2008）等。
2.1.2工厂设计的原则
（1）总原则：
符合国家相关政策，设计合理，产品方案切实可行，所用技术要先进，经济效益好。
（2）选址原则：
厂址要交通便利、原材料来源广阔、周围环境良好、有优质的水源、电力，无灾害记录。
（3）总平面设计原则：
符合当地规划局的统一规划，符合产品工艺的具体要求，还应考虑工厂的长远发展，留有一定的空间供未来扩建所用。
（4）产品方案原则：
应以“四满足，五平衡”[12]为依据,符合工厂生产实际情况，使经济效益得以最大化实现。
2.1.3工厂设计的内容
本工厂设计的项目为年产5000吨黑木耳荞麦饼干，主要内容如下：
（1）工艺设计：
产品方案及产量、工艺流程等设计、物料衡算以及设备的选型。
（2）公共设施设计：
管道设计、给排水和供电等设施设计以及通风要求。
（3）建筑设计：
总平面建筑设计、生产车间设计、以及辅助设施设计。
（4）劳动定员及环保设计：
劳动定员，废水、废渣和噪声的处理。
（5）技术经济分析：
投资概算、年经营费用估算、成本计算、利润计算等。
（6）图纸设计：
总平面布置图、工艺设备流程图、生产车间布置图、车间用水处理流程图、车间管道图、污水处理流程图。
2.2厂址选择
2.2.1厂址选择的基本要求
（1）厂址要节约用地且规划合理，符合国家相关政策以及当地规划区的具体要求。
（2）厂址周围卫生环境良好，地势平坦有可靠的地理条件，无灾害记录。
（3）交通运输要经济方便，可节省运输成本，利于销售。
（4）供电距离及容量要有足够的保障，电力负荷要平稳，满足工厂用电。
（5）工厂要有充足、优质的水源，符合日常饮用水的标准。
生产工艺用水，要进一步处理符合标准后才可用于生产。
（6）要考虑劳动力的来源，厂址所在之地不应太过于偏僻，可在居民集中点附近。
（7）福利设施要方便齐全[13]。
2.2.2本厂的厂址选择
根据以上原则，厂址选择在安徽省蚌埠市怀远县怀远工业园，具体地理位置在怀远县
。
工厂所处地实行“无门槛、低税赋”的优惠政策；交通便捷，毗邻砀山县菌之家家庭农场，原材料来源充足；工厂周围环境良好，符合要求；电力、水源质量优，劳动力来源丰富；生活福利设施齐全方便。
2.3总平面布置
2.3.1总平面的组成
（1）生产区：
主要有预处理间、称量间、饼干生产线、消毒室、内包装间、外包装间等。
（2）仓库：
原料接收站、冷藏库、内包装材料库、外包装材料库等。
（3）公共设施：
配电站、空压站、锅炉房、机修室、停车场等。
（4）管理及生活区：
办公楼、研发中心、男女更衣室、健身房、医务室、浴室等。
2.3.2总平面布置的基本原则
（1）工厂总平面设计要节约用地、布置要合理，总体规划符合当地规划区的规划区域。
（2）按照生产工艺流程的要求进行设计，各建筑距离不易太远，避免物料往返运输，可节省劳动力。
（3）为避免交叉污染，工厂人流、物流、管道设计等路线要合理。
（4）供电、冷库等动力设施要接近负荷中心，同时，耗电大的车间靠近变电站。
（5）总平面要有绿化设计，并且绿化面积要合理。
（6）建筑布局要合理符合规划要求，充分利用厂区所在地的自然条件，建筑物要满足相关安全、卫生等要求。
（7）厂区道路要保持通畅，采用混凝土路面，设计成环形道路，确保人员安全，避免意外事故的发生。
（8）工厂的生产区应尽量与生活区分开，符合食品工厂卫生标准。
生产车间应有充足的阳光，并且通风良好。
（9）总平面应考虑长远，留有一定的预留地，以备厂区的扩建需求[14]。
2.3.3总平面建筑布置
根据黑木耳荞麦饼干的生产工艺要求，结合实际情况，工厂总面积约为18000㎡，具体总平面布置见表2-1总平面建筑布置一览表。
表2-1总平面建筑布置一览表
建筑名称
建筑面积（㎡）
数量
员工活动中心
400
1
健身房
200
1
医务室
200
1
销售部门
300
1
停车场
400
1
办公楼
800
1
研发中心
600
1
冷藏室
300
1
原料接收站
1000
1
门卫室
20
3
主生产车间
5800
1
预留地
3000
1
宿舍楼、食堂
900
1
天然气
80
1
锅炉房
50
1
空压站
50
1
配电室
80
1
机修室
120
1
辅机房
40
1
垃圾处理站
40
1
污水处理站
300
2
绿化
160
19
总面积
17760
具体的总平面布置图见附图。
2.4生产车间布置
2.4.1生产车间布置原则
（1）总设计要合理节约，既要满足生产要求以及车间特殊要求，又要符合整体设计要求，并且节约用地。
（2）设备布置操作要方便，尽可能的减少生产周期，要符合产品生产工艺流程的实际情况。
（3）设备布置时，要留有总够的发展空间，考虑车间的可持续发展。
（4）各车间配合要紧密，人流、物料不能交叉以免造成污染。
（5）车间安全、卫生设施要完善合理。
（6）生产时要严格遵守相关标准。
（7）辅助设施用地要考虑发展空间，以便及时、准确控制生产质量[15]。
2.4.2车间布置对公用设施的要求
（1）车间布置要符合运输便利、安全卫生、节约资源的要求。
因此，可把预处理车间、称量区、生产线、内外包装间等几部分组合在一起，满足要求。
（2）车间布置要综合考虑，柱子要尽量少。
（3）预处理时浸泡、清洗、烘干、粉碎等工序均属于湿热环境。
因此，要对地面、墙面采取必要的措施。
（4）车间设备要符合相应的生产流程，安装、维修、清洗等要方便。
（5）进出口应有洗手池、风淋室、更衣间、消毒室。
车间内还应有防鼠、防虫、防蝇等设施。
2.4.3车间布置基础数据
厂房占地面积5800㎡，长95m，宽65m。
（1）车间主大门为双扇内外开门：
2000mm×2400mm；
（2）偏门为单扇外开门：
1000mm×2200mm；
（3）车间的墙壁内墙白瓷砖：
300mm×300mm；
（4）排水沟：
200mm×300mm；
（5）车间窗为双层推拉窗：
3000mm×2000mm；
车间布置区域见表2-2。
表2-2车间布置一览表
建筑名称
面积（㎡）
数量
会议室
244
1
预处理车间
700
1
称量间
80
1
暂存库
200
2
外包装材料库
220
1
饼干生产线
700
5
外包装间
100
1
内包装材料库
180
1
维修部
50
1
洗手间
40
2
更衣室
45
2
消毒室
50
1
控制室
50
1
洗手池
10
4
风淋室
16
1
总面积
5800
车间详细布置见附图。
2.5辅助部门及生活设施
2.5.1辅助部门
（1）原材料接收站
原材料的验收采用厂内验收。
要对原材料进行卸货初检、计量、合理堆放等工序。
（2）研发中心
主要对产品进行开发研制以及质量检测。
主要由新产品研制开发室、产品检测操作间、无菌间、精密仪器间、样品间、留样室、微生物检验间、理化试验室等构成。
（3）仓库
黑木耳荞麦饼干工厂的仓库主要有原材料库、内包装材料库、外包装材料库、暂存库等。
（4）机修室
主要用于工厂内部设备的日常维护与保养，起到方便、节省的作用。
（5）运输
运输主要分为厂外、厂内和车间运输。
厂外以公路为主，采用货车、卡车运输；厂内运输距离近，可采用电瓶叉车或者手推车运输；车间采用输送机或手推车。
2.5.2生活设施
（1）办公室
应按照厂区各部门的需要进行设置，可在生产、行政、销售等人流出入处设置。
（2）食堂
食堂设置在大门、生产车间、宿舍较近的人流集中处，可节约时间，方便员工就餐。
（3）洗手间
洗手间分别设有男洗手间、女洗手间，应处于对生产无污染而又方便的地方。
（4）员工活动中心
方便员工强身健体，丰富日常生活。
2.6公共设施布置
2.6.1管路设计
黑木耳荞麦饼干的管路设计主要是自来水管路设计，本设计采用镀锌焊接钢管。
在安装时不可影响人流、物流通道，尽量沿着墙壁采用三角槽支架支撑和固定墙壁进行安装。
具体管路设计见附图。
2.6.2工程设计
（1）给排水工程
供水系统用水符合生活用水标准，采用闭合式水池，总容量依据最高日用量的
设计。
工厂水排放可采用不同的方式进行，室内可用明沟排水，室外可用保温管道排水。
（2）供电工程
工厂内设有空压站同时还应配备有应急发电机，以备不时之需。
（3）取暖工程
工厂各建筑取暖方式各异。
热风取暖可用于生产车间，散热取暖可用于其他建筑，浴室和工厂的供暖可用锅炉房，同时，车间应有排气扇且换气设施要完善。
（4）制冷工程
主要用于储藏黄油等生产原料，在工厂内设有冷藏室。
3产品方案及工艺流程
3.1产品方案
黑木耳荞麦饼干是一类休闲保健功能性食品，具有营养保健、口感酥松、耐储存、携带方便等特点，具有较大的市场空间，是现代食品行业发展的主流趋势。
本产品方案制定以“四满足、五平衡”为基础依据，根据实际情况和生产能力，确定工厂生产能力为年产5000吨，全年工作250天、每月工作25天、一天工作10小时，具体产品设计方案见表3-1。
表3-1产品方案设计
产品名称
年产量
月产量
日产量
班次
每小时产量
黑木耳荞麦饼干
5000t
500t
20t
1
2t
3.2工艺流程
3.2.1黑木耳荞麦饼干工艺流程
黑木耳荞麦饼干工艺流程设计，既要保证产品质量，选用先进的机械设备，进行自动化生产，又要做到优化工艺流程，减少原辅料的浪费，提高原辅料的综合利用率。
与此同时，还要考虑企业未来产品发展需求。
黑木耳荞麦饼干具体工艺流程[16]如图4-1：
图3-1黑木耳荞麦饼干的工艺流程图
3.2.2工艺说明
（1）原辅料预处理
将黑木耳在水温15-25℃浸泡3-4小时，用黑木耳清洗机清洗干净，再用烘干机烘干水分，粉碎机粉碎原料后暂存。
（2）称量
按配方要求精准称量低筋面粉、白糖、黄油、蛋液、泡打粉、单甘脂、食盐等原辅料。
（3）辅料预混及面团调制
在打粉机中放入黄油、白糖、食盐等进行预混，再加入溶解好的泡打粉单甘脂等进行调匀，最后再在和面机中加入过筛的低筋粉、荞麦粉、黑木耳粉进行调制面团。
（4）饼干辊压成型
将已经调制好的面团，放在饼干辊压成型机上进行辊压成型，得到2～3mm均匀的薄片即可。
（5）摆盘
成型的饼干间距适宜的放在烤盘中，等待烘烤。
（6）烘烤
将摆放好饼干坯的烤盘放入烘烤炉进行烘烤，烘烤温度约为200℃，烘烤时间约为7min，为了防止在烘烤过程中烤糊情况发生，因此要不断观察饼干上色情况。
（7）冷却及包装
饼干烤好后冷却到室温30～40℃后，即可采用包装机进行包装[17]。
（8）成检、装箱、入库
包装好的饼干通过传送带送到外包装车间进行包装。
包装之前要对产品进行外观检查。
要求生产日期、配料表等文字、图形打印规范、清晰，去除封口不完整、破损、打印不清晰的残次品。
采用自动装箱、封箱机等设备进行装箱、封箱。
装箱完成的产品用叉车存放在成品包装车间，在0-4℃下保藏。
3.2.3产品标准
根据国家食品饼干标准[18]规定，产品的标准主要有感官要求、理化指标以及微生物限量指标。
（1）感官要求
表3-2黑木耳荞麦饼干的感官要求
项目
要求
检验方法
色泽
具有产品特有的正常颜色
将样品置于白瓷盘中，自然光下观察色泽和状态，检查有无异物。
闻其气味，用温开水漱口后品其滋味。
滋味、气味
无异嗅、无异味
状态
无霉变、无生虫及其他正常视力可见的外来异物
（2）理化指标
黑木耳荞麦饼干的理化指标如表3-3
表3-3黑木耳荞麦饼干的理化指标
项目
指标
检验方法
酸价（以脂肪酸计）（KOH）（㎎/g）
≤5
GB5009.229
过氧化值（以脂肪酸计）（g/100g）
≤0.25
GB5009.227
（3）微生物限量指标
表3-4黑木耳荞麦饼干的微生物限量指标
项目
采样方法a及限量
检验方法
n
c
m
M
菌落总数/（CFU/g）
5
2
104
105
GB4789.2
大肠菌群/（CFU/g）
5
2
10
102
GB4789.3平板计数法
霉菌/（CFU/g）
≤50
GB4789.15
4工艺计算及设备选型
通过材料衡算，用水、用电量等的衡算，可以得出工厂的规模大小、各建筑的储存量以及对车间进行布置和生产线人员的安排。
同时，设备选型要遵循先进、可靠、经济性的原则进行选择设备。
4.1基础数据
4.1.1产品配方
根据最优配方[19]，设置总量为100%的分析表。
如表4-1
4-1黑木耳荞麦饼干的工艺配方
成分
添加量
黑木耳粉
7.5%
荞麦粉
15%
黄油
25%
低筋粉
100%
白糖
25%
泡打粉
1.5%
单甘脂
0.4%
鸡蛋
33.5%
食盐
1%
香兰素
0.02%
特丁基对苯二酚（TBHQ）
0.018%
水
10%
4.1.2原辅料在生产中各环节的损失
原辅料在生产中各环节的损失，如表4-2
表4-2黑木耳荞麦饼干在生产各环节中的损失
生产环节
清整
干燥
粉碎
面团调制
压片
检样
整理包装
黑木耳
6%
5%
2%
2%
0.5%
0．5%
1.0%
荞麦粉
--
--
--
2%
0.5%
0.5%
1.0%
低筋粉
--
--
--
2%
0.5%
0.5%
1.0%
黄油
--
--
--
2%
0.5%
0.5%
1.0%
白糖
--
--
--
2%
0.5%
0.5%
1.0%
鸡蛋
6%
--
--
2%
0.5%
0.5%
1.0%
泡打粉
--
--
--
2%
0.5%
0.5%
1.0%
单甘脂
--
--
--
2%
0.5%
0.5%
1.0%
食盐
--
--
--
2%
0.5%
0.5%
1.0%
香兰素
--
--
--
2%
0.5%
0.5%
1.0%
特丁基对苯二酚（TBHQ）
--
--
--
2%
0.5%
0.5%
1.0%
4.2物料衡算
4.2.1材料衡算
材料衡算主要有原辅料衡算和包装材料衡算。
原辅料衡算是根据物料守恒原则进行的，通过衡算可得到每日原辅料的所需量。
而包装材料可选用防潮玻璃纸、铝箔、金属罐盒和纸箱等[20]进行包装。
包装规格分为200g和600g两种。
假设两种包装形式的产品年产量均为2500吨。
（1）原辅料衡算
黑木耳荞麦饼干原辅料计算基准是日产20吨，通过计算得出各原辅料的所需量。
1）黑木耳粉
依据表4-1黑木耳荞麦饼干的工艺配方可知，黑木耳粉的占比百分率为
，那么日产20吨时，就需要原材料黑木耳粉1500千克。
再依据表4-2原辅料在生产中各环节的损失百分率，可以得到原材料黑木耳粉每日所需量，具体计算如下：
。
得到需要黑木耳原料1784.46kg
同理进行其他辅料计算。
2）荞麦粉
。
3）低筋粉
。
4）黄油
。
5）白糖
。
6）鸡蛋
。
7）泡打粉
。
8）单甘脂
。
9）食盐
。
10）香兰素
。
11）特丁基对苯二酚（TBHQ）
。
年产5000吨黑木耳荞麦饼干总物料衡算表，如表4-3
表4-3总物料衡算表
物料名称
每日实际量（kg）
每班实际量（kg）
每年实际量（kg）
黑木耳
1784.46
1784.46
446115
荞麦粉
3123.30
3123.30
780825
低筋粉
20822.01
20822.01
5205502.5
黄油
5205.50
5205.50
1301375
白糖
5205.50
5205.50
1301375
鸡蛋
7420.61
7420.61
1855152.5
泡打粉
312.33
312.33
78082.5
单甘脂
83.29
83.29
20822.5
食盐
208.22
208.22
52055
香兰素
4.00
4.00
1000
特丁基对苯二酚（TBHQ）
3.60
3.60
900
（2）包装材料衡算
1）200g包装铝箔年需要量N1：
。
2）600g金属罐盒年需要量N2：
。
3）600g防潮玻璃纸年需要量N3：
。
4）4Kg纸盒年需要量N4：
。
5）1.2Kg纸盒年需要量N5:
。
6）4.8Kg纸盒年需要量N6：
。
年产5000吨黑木耳荞麦饼干包装材料计算表，如表4-4
表4-4包装材料计算表
项目
每年实际量
200g包装铝箔
1250万只
600g金属罐盒
417万只
600g防潮玻璃纸
417万张
4Kg纸盒
62.5万只
1.2Kg纸盒
209万只
4.8Kg纸盒
52.1万只
4.2.2用水量的衡算
在生产过程中，原料浸泡清洗、饼干制作、设备清洗等都需要用水以及其他用水，如生活用水等。
（1）黑木耳浸泡清洗用水W1：
根据经验，
计算每天需要黑木耳
，则用水量：
年耗水量为：
。
（2）饼干制作用水W2：
根据配方可知，在饼干制作的过程中需要用水
，则每日用水量：
，年耗水量为：
。
（3）清洗设备用
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