碳酸飲料工廠設計

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1、碳酸飲料工廠設計 碳酸飲料工廠設計 1、 產品方 案 2 2、生產工藝流程設 計 3 3 、 工 藝 計 算 8 4、工藝設備一覽 表 15 5 、 概 算 16 6 、 附 件 18本設計本著經濟 上合理，技術上先進”的原則，結合市場需求，尊重客觀事實。 1產品方案1.1生產規(guī)模及建設時間 碳酸飲料廠年產 量為1.0 M04t廠建設采取統(tǒng)一的規(guī)劃布局， 規(guī)范化建設，科 學化管理，規(guī)?；a，一體化經營，完全采用現代化企業(yè) 管理模式將逐漸形成規(guī)模。 廠區(qū)總占地面積 15000,建筑面積5000m2。 1.2 主要原料的規(guī)格 本工藝采用符合我國標準 GB 574

2、9-2006的優(yōu)質飲用水。 1.3 生產品種及數量 生產品種為。 年產量1.0 X04to 采用500mL瓶裝生產。 設計淡季日產量為 20t,旺季日產量為60to 1.4 產品質量及標準 GB191包裝儲運圖示標志 GB4544塑料瓶 GB4789.1?4789.28食品衛(wèi)生檢驗方法 微 生物學部分 GB6543瓦楞紙箱 GB10344碳酸飲料標簽標準 GB4987-91碳酸飲料質量標準 質量特征： (1)產品色澤與品名相符，果汁，果味汽水具有新鮮水 果近似的色澤或習慣承認的顏色，可樂型汽水應有焦糖色 澤，同一產品色澤一致，無變色現象。 (2)香氣與滋味 具有本品應有的香氣

3、，柔和協調，酸 甜適口，有清涼感，不得有異味。 (3)外觀形態(tài) 澄清透明，無沉淀。 2生產工藝流程設計 2.1工藝流程圖 2.2工藝要點 2.2.1原糖漿的制備 碳酸飲料的生產中，簡單糖漿的配制與 凈化是保證碳酸飲料成品質量的關 鍵之一，生產可樂糖漿 必須選擇優(yōu)質白糖，國產一級白糖或進口白糖，要求白糖質 量無色，無味，無臭，結晶均勻，無雜質。 糖漿的作用有： 2提供稠度而有助于傳遞香味 2提供能量和營養(yǎng)價值 2飲 料廠來說，從衛(wèi)生和濃度控制的觀點由發(fā)，糖漿的制備是重 要的。 2將糖溶解于水后的溶液，一般稱為原糖漿。 必須是優(yōu)質砂糖，溶解于一定量的水中，制成預計濃度的 糖液，再

4、經過濾、澄清后備用。 2砂糖-稱量-糖的溶解-糖漿過濾-殺菌-冷卻2溶 糖方式： 間歇式和連續(xù)式。 (1)間歇式： ?間歇式又分為冷溶和熱溶 ？冷溶： 配制短期內飲用的飲料糖漿。 采用裝攪拌器的容器，把糖和水正確配準，在室溫下進行 攪拌，待完全溶化，過濾去雜即成。 一般45 — 65% (要存放1天必須是65%)。 冷溶法生產須有嚴格的衛(wèi)生控制措施，但可以節(jié)省燃料。 ?熱溶： 要求延長貯藏期的碳酸飲料。 熱溶能殺滅糖內細菌；分離由凝固糖中的雜質； 溶解迅速, 短期內可生產大量糖液。 ? 一般采取不銹鋼的雙層溶糖鍋，并備有攪拌器，鍋底 部有放料管道。 ?蒸汽加熱溶解

5、？熱水溶解： 國內廠家多采取熱水溶解的方法，即邊攪拌邊把糖逐步加入 到熱水中溶解，然后加熱殺菌、過濾、冷卻 。 (2)連續(xù)式： ?連續(xù)式： 指糖和水從供給到溶解、殺菌、濃度控制和糖液冷卻均連續(xù) 進行。 ?糖、水計量-混合-熱溶解-脫氣、過濾-糖度調整 -殺菌、冷卻-糖液？生產效率高，全封閉，全自動操作, 糖液質量好，濃度差異小，但設備投資大。 國外自動控制程度較高，多用此法。 溶糖注意： 2溫度對溶解度的影響： 如100c溶解83%糖，0c時，約溶解 64%的糖，有19%糖 不溶解而析由。 2糖漿濃度測定： 糖度計、比重計、波美表法 2糖漿過濾： 對于高質量優(yōu)質砂糖

6、制備的糖漿，采取不銹鋼絲網、帆布、 棉餅、板框等方式。 2凈化： 針對質量較差的砂糖，會導致飲料產生凝結物、沉淀物，甚 至異味；裝瓶時由現大量泡沫等；或者對一些特殊的飲料如 白檸檬汽水，對糖漿色度要求很高，一般要求凈化處理： 加入0.5—1 %活性炭到熱糖漿中，一邊添加一邊攪拌，活性 炭與糖液接觸 15min,溫度保持 80 C,通過過濾器前加入 0.1%硅藻土，避免活性炭堵塞過濾器面層。 2.2.2糖漿調配調合糖漿（果味糖漿或加香糖漿）指根據 產品技術要求，配合好各種原輔料，可直接灌裝的糖漿。 糖漿調配時的投料順序依據： （1）調配量最大的先調入，如糖液； （2）配料間容易發(fā) 生

7、化學反應的間開調入，如酸和防腐劑； （3）粘度大，易 起泡的原料較遲調入、如乳化劑、穩(wěn)定別； （4）揮發(fā)性的 原料最后調入，如香精、香料。 投料順序與前處理： ?原糖漿： 測定其濃度及需要的容積 ？防腐劑： 稱量后溫水溶解 ？甜味劑： 溫水溶解后加入 ？酸味劑： 50% ?果汁（乳化、穩(wěn)定劑） ？色素？香精？加水到 規(guī)定容積2.2.3碳酸化 二氧化碳在液體中的溶解量依下列 因素而定： （1）氣液體系的絕對壓力和液體的溫度。 （2）二氧化碳氣的純度和液體中存在的溶質的性質。 （3）氣體和液體的接觸面積和接觸時間。 提高CO2的利用率方法： ？選用性能優(yōu)良的灌裝設備，在不

8、影響操作和檢修的前提 下，盡量縮短灌裝與封口之間的距離； ？經常對設備進行 檢修，提高設備完好率，減少灌裝封口時的破損率（包括成 品的）；？盡可能提高單位時間內的灌裝、封口速度、減少 灌裝后在空氣中的暴露時間，減少 CO2的逸散；？使用密 封性能良好的瓶蓋，減少漏氣現象 2.2.4碳酸飲料的灌裝 一 次灌裝： 早期的操作是將糖漿和處理水按一定比例加到二級配料罐 中攪拌均勻，再經冷卻、碳酸化后灌裝。 需要大容積的二級配料罐，且衛(wèi)生難以保證。 目前，對于大型的連續(xù)化生產線多采取定量混合方式： 把處理水和調合糖漿以一定比例作連續(xù)的混合，壓入碳酸氣 后灌裝。 常在混合機內配冷卻器。 多

9、采用同步電動混合機。 優(yōu)點是糖漿和水的比例準確，灌裝容量容易控制；當灌 裝容量發(fā)生變化時，不需要改變比例，產品質量一致；灌裝 時糖漿和水的溫度一致，氣泡少， CO2氣的含量容易控制和 穩(wěn)定；產品質量穩(wěn)定，含氣量足，生產速度快。 缺點是設備復雜，混合機與糖漿接觸，洗滌和消毒不方 便，不適合帶果肉碳酸飲料 。 灌裝的質量要求： ?達到預期的碳酸化水平 ？保證糖漿和水的準確比例 保證合理的和一致的灌裝高度 ？容器頂隙應保持最低的空 氣量？密封嚴密有效 ？保持產品的穩(wěn)定性（過度碳酸化、 存在雜質、存在空氣、灌裝溫度過高或溫差較大等導致不穩(wěn) 定）2.2.5碳酸飲料常見質量問題 （一）、

10、碳酸飲料的質量要求 a、感觀指標： （1 ）均勻度：沒有分層現象。 (2)瓶蓋：不漏氣，不帶銹。 (3)商標：端正，與內容一致。 (4)透明度：呈現產品所應有的顏色，澄清透明，無雜 質。 (5) 口味:無異味，具有成品應有的芳香味或酒精香味。 (6)泡沫:倒入杯內，泡沫高2cm以上，持續(xù)時間2min 以上。 b、理化指標： (1 )二氧化碳：為容積的2.5~4倍。 (2)糖精：不得檢由。 (3)酒精量：0.5%以下。 (4 )重金屬：銅(以Cu計)w 10mg/kg鉛(以Pb計)< 1mg/kg 礎(以As計)< 0.5mg/kg c微生物指標： (1 )菌落總數：<

11、100/ml。 (2 )大腸桿菌： < 介/ml。 (3)致病菌：不得檢由。 d、保質期： 三個月不沉淀變質 3、工藝計算 3.1、物料衡算 產品配方 碳酸飲料(100kg成品) 原料名稱 配料量 所占百分比 白 砂糖10kg 10%磷酸130g 0.13%香精150g 0.15%焦糖色 素2g 0.002% 苯甲酸鈉 20g 0.02% 糖漿總共 20L濃度 42.5 Bx班產量的確定 班產量100噸 瓶裝1.25L班產瓶 數 80000瓶 物料衡算（100 噸=100000kg ） 砂糖 20000 X10%=2000 山 梨酸鉀 20000 >0.02%=2 磷 酸 20000

12、 >0.13%=26 香 精 20000 >0.15%=30 焦 糖色素 20000 >0,002%=0.4 一些相關的數據（班產量需料量） 需用 糖漿20000L濃度42.5 Bx每瓶注量 0.25L糖漿用糖用水 量的計算 欲制白利度為56 BXo的糖漿10001,按照白利度 是指重量百分率的概念。 白利度為56時，其相對密度（在 20時）為1.265,就是 說此糖液10001的重量為1265kg，止匕1265kg糖液中56%為糖 （708.4kg），水為 44%（556.6kg）。 每千克糖的需水量應按下公式計算： 56: 44=1 : X X=0.7857kg即每1千克糖需水

13、為0.7857千克才可配成白 利度為56 BXo的糖液。 如需要其他白利度濃度的糖液及所需該白利度糖液體積 數，均可按以上公式推算得由。 每瓶加水 1L 總用水 80000 ML=80000kg/班 對于 42.5 Bx 糖液的相對濃度為1.42糖漿總重為 20000L X1.42=28400kg 需水 28400 當7.5%=16330kg 每班總 用水量 80000+16330=96330kg CO2理論需要量的計算 ？ 根據氣體常數 1mol氣體在 0.1MPa、0c時為22.41L,因止匕 1mol CO2 在 T C 時的體積：u Vmol = (273+T)/273 22.4

14、1(L) 則： G 理=V 汽XN/Vmol X44.01 ? 式中： G理為CO2理論需要量； V汽為汽水容量（L）（忽略了汽 水中其它成分對 CO2溶解度的影響以及瓶頸空隙部分的影 響）；N為氣體吸收率即汽水含 CO2的體積倍數；44.01為 CO2的摩爾質量（g）; Vmol為TC下1mol CO2的容積 ？ CO2的利用率？二氧化碳的實際消耗量在碳酸飲料生產中 比理論需要量大，因為生產過程中二氧化碳的損耗很大。 ?裝瓶過程中損耗為 40?60%,即實際上二氧化碳的用 量為瓶內含氣量的 2.2?2.5倍；采用二次灌裝時，用量為 2.5?3倍。 物料衡算表： 物料名稱 年耗

15、kg砂糖20000磷酸39苯甲酸鈉3香精 45焦糖色素0.6輔助材料 皇冠蓋： 皇冠蓋=瓶數+破損率 其中破損率也為 1%皇冠蓋數為 80000+80000 M%=80800個 商標紙每瓶一張共 80000張 包 裝箱 紙箱個數二瓶數/ （個/箱）=80000/20=4000箱3.2熱力 衡算3.2.1耗汽量計算 ①糖漿制備過程蒸汽耗量 生產用 最大蒸汽壓力2.0kg/cm2 （絕對壓力） 自來水平均溫度18 C 溶糖用水平均溫度 50 C清洗用水平均溫度 80 C溶糖用水 耗熱量 Q1 Q=GC（t2—11）式中 G=2000kg C=0.98kcal/kg C t1=18 C t2

16、=50 C Q=7 2000 M R50— 18)=2 304 000kj ② 洗 瓶機用汽量 D1=jN式中j —經驗數據，15?32kg/1 000瓶 h N——瓶數以千瓶為單 位，按照定型 生產能力 N=3.00 D1=32X3.00=96 kg/h③ 巴氏滅菌機用汽量 式中j 一經驗 數據，160 kg/瓶 h D2=160X3.00=450 kg/h 3.2.2 耗冷量計算 板 式冷卻機耗冷量 在一個小時內，200kg糖漿從100 c冷卻至 18C Q=GC (T2—T1) =16072kJ 3.3供水衡算 ① 溶糖用水 100kg糖漿與添加劑混合原料大約需用水量 500kg溶糖用水

17、 量=1 800 >400/100=7 200kg 時間設為 0.5h,故： 每小時最大用水量=7 200/0.5=14 400kg/h② 調配筒洗刷用 水一般溶糖機及設備洗刷用水每溶糖一個生產周期，用水 約4t,用水時間為1h故 洗刷最大用水量=4/1=4t/h③ 貯糖 筒洗滌用水 每天沖刷貯糖筒一個，用水為 2t,管路及地面 沖刷用水1t,沖刷時間為1h,最大用水量為=2 + 1=3t/h④ 刷 瓶機用水 每天使用4桶，沖洗一次，共用水 4t,沖刷時間 為40min ,則最大用水量=4X60/40=6t/h⑤ 過濾機用水 過濾 機3臺，每臺沖刷一次，用水 3t,使用時間為1.5h,則，

18、最 大用水量=3X3/1.5=6t/h⑥ 洗瓶機用水 洗瓶機最大生產能 力為3 000瓶/h,沖洗每個瓶約需水 1.5L,則 用水量=3 000M.5=4 500L/h每班生產 7h計，總耗水量 =4 500X7=31 500L⑦ 裝瓶機用水 每沖洗一次，用水2.5t,每班沖洗一次， 每次0.5h,最大用水量=2.5/0.5=5t/h⑧ 殺菌機用水 殺菌機 每個瓶耗水量 1L算 用水量=3 000X1=3 000L/h 3 000X7=21 000L/班⑨其他用水包括沖洗地板、管道沖刷、洗濾布等， 每班需用水 10t,設用水時間為 2小時，則每小時用水量 =10/2=5t/h 3.4主要

19、設備選擇設備選擇原則： 滿足工藝要求，保證產品質量和產量。 技術上先進，經濟上合理，能充分利用原料，能耗小， 效率高，體積小，維修方便，勞動強度低，并能一機多用。 符合食品衛(wèi)生要求，易清洗，裝拆與食品接觸的材料不 易疾蝕，不致造成對食品的污染。 設備結構合理，可適應各種特定的工作環(huán)境，如溫度壓 力酸度等。 在溫度，壓力，真空，濃度，時間，速度，流量，液位， 計數和程序等方面有合理的控制系統(tǒng)，并盡量采用自動控制 方式。 選擇設備應注意事項： 據多個品種，單位小時產量確定必要設備 若不同時生產若 干品種，按生產量最大來確定臺數。 了解實際生產能力，并考慮備用機器臺數以保證生產順

20、 利進行。 幾種主要設備可查有關目錄或專用設備表。 對非標準專業(yè)設備要自己設計。 在選擇各種設備之前，應該先根據市場的實際情況預測 工廠的銷售量，從而確定生產能力，并根據生產能力計算主 要設備的性能參數。 在生產線上，灌裝機是最主要的核心設備， 其速度最慢， 其他設備要根據灌槳機的類型來選型，速度要大于灌裝機的 速度。 因此，選擇適當的灌裝機是設備選型的關鍵。 本設計是年產1萬噸碳酸飲料的工廠設計，根據該產量， 來進行設備選型。 (1)灌裝機的選型 每年12個月，其中2個月為飲料的淡 季可進行設備大修保養(yǎng)工作， 一年生產300天，每天生產14h 小時，設備工作10小時。

21、 塑料瓶(1.25L)裝碳酸飲料生產線上灌裝機的生產能力 及設備選型20000t /3000h =6.7t/h即為6700L/h瓶子容積為 1.25L,則 6700L/1.25L=5360 瓶/h 或 90 瓶/min 所以應選灌 裝能力大于等于 5360瓶/h的設備。 灌裝機： 型號： HW40-40-10生產能力： 10000瓶/h尺寸： 7000 >36000mm灌裝擰蓋機： 型號： YGK5010 能力： 6000 瓶/h (1.25L) 尺寸： 3290 >2870 >3410mm (2)水處理設備的選型 水處理能力為 10t/h,根據實際經驗還有各種損耗，如次品的

22、用水量、清洗 各種機器，設備的用水，化糖用水等。 若估計理論用水量： 實際用水量為1 : 2.3,則實際用水量為 10X2.3=23t/h 。 所以應選水處理能力大于等于 23t/h的設備。 超濾機： 由水量： 0.5-30t/h活性炭過濾器： 型號： 小2000能力： 31.4t/h 高度： 6430mm (3)糖處理設備的選型 按糖漿： 水為1: 5計算所需糖漿量為 10t/h 6=1.67t/h,當糖漿溫度為20 C, 60 Bx時，查表知其密度為 1. 28544kg/L,糖漿的相對密度 大約為 77.188kg砂糖/100kg糖漿，因此砂糖處理量為 1.6

23、7t/h 0M7188=1.28t/h.所以選取的糖處理設備為大于等于 1.28t/h的設備。 溶糖機： 型號： RPJ-G2000 尺寸： 1980 M 590 >2980mm 混合機： 型號： YPH10能力： 10t/h尺寸： 3000 >2000 >3000mm YPH10混合機結構特點 本機適用于外 冷式的含氣飲料的混合，主要由脫氣罐、混合系統(tǒng)和碳化系 統(tǒng)、CIP清洗系統(tǒng)組成。 主要參數生產能力7t/h混合精度三2%%工作溫度2 含量 4.0GV 耗電量 10.1kw 外形尺寸 3000 * 2000 * 3000mm重量3000kg (4)二氧化碳處理設備的選型

24、飲料生 產能力為10t/h,換算為二氧化碳的量為 10t/h X.98g/L >3.5 容積倍數=69.3kg/h,其中1. 98為二氧化碳的相對密度，3.5 為二氧化碳的容積倍數。 又因為二氧化的收獲率為 50% ,因此實際二氧化碳量為 138.6kg/h,所以應選擇處理能力為大于等于 138.6kg/h的二氧 化碳處理設備。 二氧化碳凈化器： 型號： EQJ-300處理能力: 300kg/h 尺寸： 3400 >2000 >2513mm （5）洗瓶設備 刷瓶主機： 型號： QSP-8000 能力： 2000-8000 瓶/h 尺寸： 4200 M400 M 300mm 4

25、、主要設備材料明細表 設備名稱 規(guī)格 型號生產能力數量金額尺寸灌裝機HW40-40-10 10000 瓶/h 1 10 萬 77000 >36000mm 灌裝擰蓋機 YGK5010 6000 瓶/h 2 20 萬 3290 >2870 >3410mm 活性炭過濾器： 小 2000 31.4/h 3 3 萬 6430mm 溶糖機 RPJ-G2000 1.28t/h 4 6 萬 1980X1590 >2980mm 混合機： YPH10 10t/h 3 15 萬 3000 X2000 M000mm 二氧化碳凈化器 EQJ-300 300kg/h 2 4 萬 3400 >2000 X2513mm

26、刷瓶機 QSP-8000 2000-8000 瓶/h 2 4 萬 4200 X1400 M 300mm 5、概 算5.1工程費用5.1.1主要生產項目和輔助生產項目 生產 車間、倉庫、5.1.2公用設施工程項目 宿舍樓、辦公樓、餐 廳5.1.3生活福利、文化及服務性工程項目 體育場5.2其 它工程和項目費用 （1） 土地征用費： 略 （2）建筑場地整理費，青苗賠償費： 10萬元 （3）建設單位管理費： 10萬元（4）聯合試車費： 10萬元（5）生產職工培訓費： 10萬元（6）辦公及生活用具購置費： 10萬元（7）工器具及生產家具購置費： 10萬元（8）施工單位轉移費： 1

27、0萬元（9）大型臨時設施費： 10萬元（10）冬雨季施工增加費： 10萬元 （11）遠征工程費： 10萬元 （12）工程設計費： 10萬元5.3飲料企業(yè)的規(guī)模設計 飲料企業(yè)規(guī)劃設計的核心 是確定年銷售量和年目標利潤 ，然后求得資本金年利潤率 ，以 此確定該項目的可行性。 通過市場調研和預測，應該計算由該市場的飲料年銷量和 本企業(yè)飲品在該市場的占有率。 然后計算由本企業(yè)飲品的年銷售量、零售價、由廠價和年 目標利潤。 公式如下：本廠飲品年銷量=該市場飲品年銷量 洋廠市場 占有率 本廠年目標利潤=本廠飲品年銷量 X（由廠單價-單位 變動成本）-固定成本。 5.4飲料機械能力的配置

28、根據飲料企業(yè)的年銷售總量 ， 便可以確定配置何種生產能力的飲料生產線。 可使用如下公式計算由生產線每小時的生產能力 ：生產線 能力（T/h尸年銷售總量（噸）/時（日）粒產日數（年）X0.75 注:0.75為機械效率值 根據以上飲料機械設備的配置和車 間、廠房、廠區(qū)的規(guī)劃設計等，應該計算由固定資金的投入量。 使用以下公式可計算由固定資金年利潤率 ：定固定資金年 利潤率=年目標利潤額/固定資金額X100%流動資金及其他 投入資金也可初步計算由來 ，這樣就可知道投入的資本金總 額，結合測算生的本廠年目標利潤 ，即可計算由資本金年利潤 率。 公式如下：資本金年利潤率 =年目標利潤額/資

29、本金總額 X100%投資者可根據資本金利潤率和其他經濟指標 ，進行綜 合分析、評價，以決策是否創(chuàng)建該飲料廠。 5.3水電汽衡算1.水： 車間用水除了飲料需用水外，還有次品的用水，清洗各種機 器設備的用水，化糖用水等估計理論用水量，實際用水量為 230t/班。 2.電： 用于設備的電量估計約為 50kw/h用于車間照明和其他設施 為 50kw/h 共需 100kw/h 100kw/h*7h=700kw 3 .汽： 本車間用汽有兩個方面： (1)化糖:每小時 500L (2)洗瓶:300L/h (3)共需:800L/h 則800*7=5600L 6、附件6.1年產10000t碳酸飲

30、料生產線 6.2年產10000t碳酸飲料生產車間平面布置圖 6.3年產 10000t碳酸飲料廠區(qū)總平面圖 參考文獻［1］無錫輕工業(yè)學 院，食品工廠設計基礎［M］,1987年由版，北京：中國輕工業(yè)由 版社。 [2]曾慶孝，GMP與現代食品工廠設計[M],2005年由版, 北京:化學工業(yè)生版社。 [3]趙晉府，食品工藝學[M],2005年由版，北京 沖國輕 工業(yè)由版社。 [4]趙晉府，食品技術原理[M],2002年由版，北京：中國 輕工業(yè)生版社。 [5]《食品衛(wèi)生學》編寫組，食品衛(wèi)生學[M],2005年由版， 北京：中國輕工業(yè)由版社。 [6]楊芙蓮，食品工廠設計基礎[M],2005

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