冰淇淋工厂设计.docx
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冰淇淋工厂设计.docx
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冰淇淋工厂设计
密级:
NANCHANGUNIVERSITY
学士学位论文
THESISOFBACHELOR
(2012—2016年)
题目年产3000t果汁冰淇淋工厂设计
学院:
食品学院系食品科学与工程系
专业班级:
食品科学与工程121
学生:
朱宏福学号:
**********
指导教师:
衷平海职称:
副教授
起讫日期:
2016.3—2016.5
南昌大学
学士学位论文原创性申明
本人重申明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果。
对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式表明。
本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
学位论文使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本论文的全部或部分容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
□,在年解密后适用本授权书。
本学位论文属于
不□。
(请在以上相应方框打“√”)
作者签名:
日期:
导师签名:
日期:
年产3000t果汁冰淇淋工厂设计
专业:
食品科学与工程学号:
**********
学生:
朱宏福指导教师:
衷平海
摘要
果汁冰淇淋是一种新兴功能食品,本文围绕绿色,保健,美观等理念,采用芒果汁,水牛乳等高营养价值的物质,不仅作为一种冷饮食品,更是一种保健食品引入市场,一年四季皆可使用。
随着我国经济的发展,人民生活水平日益提高,我国的果汁冰淇淋有较大的发展空间。
本设计根据现有市场状况和技术条件,拟设计年产3kt的果汁冰淇淋生产车间。
通过相关资料了解了果汁冰淇淋的市场技术发展和存在的问题,在此基础上通过实地考察选择了高新经济开发区作为工厂生产车间地址,确定了产品的工艺流程,进行了物料衡算,设备计算和选型,车间平面布置设计,劳动力计算,以及水、电、汽等用量的估算,并对公用系统,建筑,安全卫生及防火提出了要求。
该工厂具有一定的机械化程度,能进行中等规模生产,生产的产品适合市场的需求,但产品比较新颖,在一段时间可能不能被人们认可,还需要在后期不断加强宣传工作,同时要增加果汁的种类,冰淇淋的规格,来增强市场竞争力。
关键词:
果汁;冰淇淋;工厂;设计
WorkshopDesignofFruit juice-icecream
Abstract
Fruit juice-icecreamisakindofnewfunctionalfood.Thedesignusedjuice,water-milkandothermaterialofhighnutritionalvaluearoundsomeideasuchasthegreen,health,beautyandsoon.Thejuice-icecreamcanbeenjoyedinalltheyear,notonlyasakindofcoldfood,butalsoakindofhealthfoodproducts,andinflowsmarket.Withthedevelopmentofoureconomy,people'slivingstandardisincreasingdaybydayandjuice-icecreamhasalargerdevelopmentspaceinourcountry.Accordingtothecurrentmarketconditionsandtechnicalconditions,Iproposedthedesignthattheproductionworkshopwillyieldjuice-icecreamof3000toneveryyear.I’macquaintedwith technologydevelopmentandtheexistingproblemsaboutmarketofjuice-icecreamthroughtherelevantdata.Andonthisbasis,Iselecteconomicdevelopmentzoneasthefactory-workshopinZhengzhoubyon-the-spotinspection.Ialsodeterminetheprocessflowoftheproduct,thematerialbalanceandequipmentcalculationandselectionworkshoplayoutdesign,laborforcecalculation,aswellasestimatesonwater,electricity,steamconsumptionandwetheputforwardrequirementsaboututilitysystem,construction,health-safetyandfireprevention.Thefactoryhasacertaindegreeofmechanization,soitisabletoprocessmediumscaleproduction.Theproductionaresuitableforthedemandofthemarket,buttheproductisnew,soitcannotberecognizedbypeopleinaperiodoftime.Lateweneedconstantlystrengthenthepropagandawork,atthesametimeincreasethekindsoffruitjuiceandicecreamofspecificationstoenhancemarketcompetitiveness.
Keyword:
fruitjuice;icecream;factory;design;
第一章绪论
1.1冰淇淋工业概述
1.1.1冰淇淋工业国外现状
历史上美国是世界上冰淇淋产量最大的国家,年产量逾8000kt,人均占有量逾40kg。
这几年我国冰淇淋生产与销售每年以20%的速度递增,这一点与发达国家相似。
知名市场调研公司英敏特(Mintel)公司发布的一份市场调研报告显示,中国冰淇淋销售总额已赶超冰淇淋龙头国家美国。
2014年中国冰淇淋销售总额达到114亿美元,几乎相当于全球销售总量的1/4。
英敏特公司预计,2015年中国冰淇淋消费量将达6300kt,销售额达125.4亿美元,美国则预计为114亿美元,中美的差距将会进一步拉大。
冰淇淋在国几乎多是孩子们的专利,如今,冰淇淋的消费对象围在不断扩大。
虽然在消费群体中,儿童、青少年仍然是冷饮制品的消费主力军,但成年人的消费量已占据一定比例。
它将是冰淇淋消费的巨大潜在市场,冰淇淋食品已不再是儿童独享的食品。
1.1.2冰淇淋工业的发展趋势
随着生活水平的提高,人们对食品的要求不断提高,作为夏日流行食品之一的冰淇淋,也同样在不断地发展。
为了满足消费者的需求,冰淇淋生产企业在“新”上下功夫,其发展趋势逐步明朗化。
未来冰淇淋发展趋势可概括为:
口味趋势、结构趋势、外形及包装趋势、配料趋势等几方面。
对于冰淇淋市场行业集中的进程,我们认为,现在消费者消费更加理性,对于不知名的品牌消费更加慎重,尤其一线城市,所能看到的品牌,除了跨国公司就是国大型企业,其它品牌几乎无任何市场机会。
目前冰淇淋规模优势已较为明显,品牌化的运作至关重要。
所以一般的乳品业不会在冰淇淋上做过多投入,将促使行业形成大企业越做越强的格局。
1.2设计依据和意义
本设计是根据大学食品系教研室下达的毕业设计任务书,同时参考的有关书籍和资料以及参观有关厂家生产设备、工艺等情况,拟建设一个年产3000t果汁冰淇淋工厂,主要设计任务是果汁冰淇淋生产车间的设计,努力做到技术上先进、经济上合理、使用上可靠。
随着冰淇淋市场的发展和冰淇淋品种的增加,消费群体随之扩大,这就需要建设一批具有新技术,新品种的工厂。
本文通过利用计算机制图,统计等技术手段,对果汁冰淇淋工厂进行设计,可为厂家进行原工厂扩大生产和新工厂建设提供依据。
1.3设计的围
本设计的容包括工艺设计和非工艺设计两大部分。
工艺设计,即按照工艺要求进行车间设计,并作为非工艺的设计依据。
设计的主要容如下:
(1)工艺设计部分:
产品方案及论证、质量指标、工艺流程及论证、设备选型、物料衡算、图纸绘制等。
(2)非工艺设计部分:
人员安排、公共系统设计、工厂辅助设施及生活设施、工厂卫生及环境保护等。
(3)图纸:
全厂总平面图一
工艺流程图一
生产车间平面图一
管道平面图一
管道立面图一
1.4生产方法的特点和评论
该工厂具有一定的机械化程度,能进行中等规模生产。
生产的产品营养价值高,具有较好的保健效果,一年四季皆可适用,适合市场的需求。
采用机械化包装,外观形状可以根据市场需要而设计,给人以美的享受。
且该设计是自动化比较高,较为稳定。
1.5对所选厂址的评论
冰淇淋工厂厂址的选择,关系到今后工厂的生产、运营,员工的生活、劳动,以及今后公司的发展,需要特别的重视。
1.5.1选址依据
厂址的选择是一项综合性的工作,在选择厂址时,主要遵循以下几个原则:
1、符合国家的方针政策
冰淇淋厂厂址的选择首先要符合国家的方针政策,遵守国家的法律法规。
比如,在政府的规划区选址,以适应政府的统一规划布局;不占用公共设施用地,尽量不占用农田,做到节约用地。
2、有较好的生产条件
生产高质量的冰淇淋产品,必须有好的生产条件。
好的生产条件与厂址的选择是密不可分的。
(1)厂址周围应有较好的卫生条件。
所选厂址附近及周围不应有有害气体、粉尘等污染厂区空气,不应有污水流经工厂附近。
(2)厂址不应选在受污染的河流下游。
避免在化工厂、医院、垃圾场、坟场等附近选址,避免高压线、高压电缆穿过厂区。
(3)所选厂址应有良好的地质条件。
厂址所在地应有良好的地耐力,避免在有淤泥、流沙、断裂层的地方选址,避免在特殊地质情况处选址,如湿陷性黄土、矿区空洞等,在山坡上选址应避免塌方、滑坡。
(4)冷库所在地的地下水位不能过高,以免影响冷库工作。
(5)在洪水可能波及的地方,厂址标高应高于历史最高洪水位,厂址区域排水坡度设在0.004~0.008之间。
(6)厂址面积除应满足当时生产需求外,还应有一定面积的预留地,以满足以后的扩大发展。
3、获得最佳经济效益
效益是一个企业建立的出发点和宗旨,理所当然,效益也是建厂时首先考虑的问题。
选择厂址时应注意以下几点:
(1)交通运输方便。
工厂应有方便的运输条件,使原料进厂、产品出厂顺利进行,保证工厂的运营畅通。
(2)水源充足、水质良好。
冰淇淋工厂的用水量是很大的,必须充分保证用水量。
自来水是第一选择,也可以开凿深井取地下水,若要使用江、河、湖水,必须在使用前加以处理。
水质是好产品的基本保证,无论什么水源,必须达到饮用水的标准。
(3)供电充足和方便。
电是生产必须的,工厂必须保证供电充足,供电距离越短越好。
(4)靠近居民区。
冰淇淋的消费群体是大众居民,为了节省运输费用,方便销售,厂址要选在靠近居民区,这样也可以方便员工上下班。
1.5.2厂址选择
本厂选址在省市高新技术开发区,销售地区为市以及周围地带。
市高新区交通便利、环境优美,有很强的地理优势。
如今,市高新区已经在6km2实现了“五通一平”,初步建成了较为完善的道路、供电、电信、给排水、集中供热等网络系统。
(1)交通方面,高新区区道路总长度达46km。
(2)供热方面,完成一期供热工程,供热能力达到4t/h。
(3)供电方面,建成了110kV变电站,供电能力达到2×31500kVA,市电业局专门在高新区成立了供电所,区企业可以在高新区完成所有用电报装手续,根据市人民政府政会纪(1997)6件,高新区成为市唯一不限电区。
(4)供水方面,成立了供水公司,日供水能力达到50kt,并与市“九五”滩供水工程和市区供水干管实现了并网。
(5)环境方面,高新区绿化覆盖率以达到35%以上。
(6)开发区属于季风性气候,冬季主导风为东北风与西北风,夏季为南风,全年静风频率为15%,冬季平均室外风速为2.8m/s。
1.6本设计存在的问题
由于刚刚建厂,规模较小,生产品种单一,抗经济风险的能力不高,生产的产品比较新颖,一时间可能不能被人们所接受。
同时本厂的生产设备和配套系统都是刚组装投入使用,在生产运行初期存在一定的不稳定性,并且某些设备的利用率较低。
解决方法:
大力拓展产品的销路,制定出营销战略,从而带动更多的生产以增大生产规模,增加生产品种;同时加大对新产的研发工作,着力打造产品的核心竞争力,使我厂的抗经济风险能力不断提高。
随着生产的进行,生产设备及其配套系统经过一定时间的运转和维护,由磨合期进入到正常运转期,则生产运行能够更加稳定,设备利用率也可以得到提高。
第二章工艺部分
2.1产品方案
2.1.1品种
本果汁冰淇淋的产品主要为芒果、苹果、菠萝果汁冰淇淋,即在果汁中加入水牛乳及冰淇淋配方成分,制成具有营养功能价值较高,含有果汁风味的组合型全乳脂冰淇淋。
2.1.2规格
本厂的产品主要有三种规格:
80g、130g、180g。
2.1.3质量要求
根据冷冻饮品冰淇淋的行业标准SB/T10013-2008,冰淇淋的感官要求、理化指标、卫生控制指标分别见表2-1,2-2,2-3。
表2-1感官要求
项目
要求
清型
混合型
色泽
具有品种应有的色泽
具有品种应有的色泽
形态
形态完整,大小一致,不变形,不软榻,不收缩
形态完整,大小一致,不变形,不软榻,不收缩
组织
细腻爽滑润,无明显粗糙的冰晶,无气孔
具有品种应有的组织特征
滋气味
滋味可调,有乳脂或植脂香味,香味纯正
具有应有的滋味和气味,无异味
杂质
无肉眼可见外来杂质
无肉眼可见外来杂质
表2-2理化指标
项目
指标
全乳脂
半乳脂
植脂
清型
组合型
清型
组合型
清型
组合型
非脂乳固体/%
6.0
6.0
6.0
6.0
6.0
6.0
总固形物/%
30.0
30.0
30.0
30.0
30.0
30.0
脂肪/%
8.0
8.0
6.0
5.0
6.0
5.0
蛋白质/%
2.5
2.2
2.5
2.2
2.5
2.2
膨胀率/%
10~140
10~140
10~140
10~140
10~140
10~140
注:
1)组合型产品的各项指标均指冰淇淋主体部分;2)非脂乳固体含量按原始配料计算。
表2-3卫生质量控制指标
项目
指标
总砷(以As计)/(mg/L)
≤0.2
铅(Pb)/(mg/L)
≤0.3
铜(Cu)/(mg/L)
≤5.0
菌落总数/(cfu/mL)
≤25000
大肠杆菌/(MPN/100mL)
≤450
致病菌(指沙门氏菌、志贺氏菌和金黄色葡萄球菌)
不得检出
2.1.4生产方案
在安排生产方案时,应尽量做到“四个满足”、“五个平衡”四个满足:
①满足主要产品产量的要求
②满足原料综合利用的要求
③满足淡旺季平衡生产的要求
④满足经济效益的要求
五个平衡:
①产品产量与原料供应量平衡
②生产季节性与劳动力供应平衡
③生产班次平衡
④设备生产能力平衡
⑤水、电、汽负荷平衡
表2-4年产3000t果汁冰淇淋产品方案
规格
年产量
一月
二月
三月
四月
五月
六月
七月
八月
九月
十月
十一月
十二月
80g
1200t
─
─
─
─
─
─
─
─
─
─
─
─
130g
1200t
─
─
─
─
─
─
─
─
─
─
─
─
180g
600t
─
─
─
─
─
─
─
─
─
─
─
─
注:
本产品方案,全年生产以250d计,夏季三班,春秋两班,冬季一班,根据市场销售情况可以自行调班。
2.2原辅料
2.2.1果汁
从正规厂家购买质量达标的满足生产要求且不含有果胶的果汁。
主要是芒果汁、苹果汁、菠萝汁、其各项指标应当满足GB/T31121—2014对复原果汁的要求。
2.2.2水牛乳
生产用到的水牛乳符合国家标准,细菌总数在20(个/mL),并且奶乳汁浓厚,直接饮用香浓可口。
但由于品质过于优良,加之为优质产奶水牛、单产稀少,因而水牛奶及奶制品的价格也远远高于奶牛奶。
在我国水牛主产区广西,本设计采购水牛乳主要来自正规的广西养殖公司,每公斤鲜水牛奶收购价为3元。
2.2.3辅料
产品中使用的白砂糖应符合GB317中优级和一级标准。
其他辅料的质量要求均应符合GBT10013—2008及其所引用的各项标准。
2.3包装
2.3.1包装
本果汁冰淇淋主要采用聚乙烯制成的杯类包装,有100mL、150mL、200mL三种规格分别对应于80g、130g、180g规格产品。
有圆形、方形、锥形等多种形状,图案设计针对不同的消费群体采用不同图案,通过多种印刷方式再现设计的图案,增强了产品的艺术性,使产品的档次和附加值大幅度提高。
2.3.2外包装
(1)包装箱:
本厂均采用不带隔挡的瓦楞纸箱,有12杯/箱、24杯/箱两种规格。
纸箱水分含量不超过1%,紧度0.5g/cm2,耐折度纵横平均值不小于1300,其他规定符合GB6543/86《瓦楞纸箱》。
(2)胶带:
选用100mm宽的封箱胶带纸。
(3)粘合剂:
采用糊精粘合剂,棕褐色糊状胶体,粘结性较强
2.3.3商标
(1)包装商标要求:
依据《中华人民国商标法》第九条规定申请注册的商标应当具有显著特征,便于识别,并不得与他人在先取得的合法权利相冲突;另依据《中华人民国商标法实施条例》相关规定商标须标注国名,公司名,产品名称,产品净重,主要成分,保质期,储存条件等,图样必须清晰、便于粘贴,用光洁耐用的纸印刷或者用照片代替,长或者宽应当不大于10cm,不小于5cm。
(2)外包装标志:
箱外一侧印刷国名,公司名,品牌名,毛重,净重和批号等,一端印刷“轻放防潮”等字样,字迹应清楚,防止褪色。
2.4生产工艺流程
2.4.1工艺流程
原料处理→原料混合→胶体磨→预热→均质→杀菌→冷却→老化→凝冻→罐装→硬化→包装→检查→入库→出售
2.4.2工艺要点
1、原料混合、磨浆
按基本工艺配方依次加入并混合均匀,然后再加入适量的水,边加入边搅拌,防止产生结块。
将果汁、稀奶油、水牛乳和砂糖等标准化后用胶体磨回流2~3次,以便物料更加均匀混合。
2、预热、均质
对混合物料标准化后,以60~63°C进行预热,采用两段均质(第一段均质14~18MPa和第二段均质3~4MPa)处理,一方面使脂肪球破裂微细化至1μm,增加混合料液的黏稠度,防止乳脂肪层的形成;另一方面使稳定剂、乳化剂等混合均匀,改善物料的结构和组织状态,从而使产品的组织结构更加细腻、润滑,提高产品的膨胀率和出品率。
3、杀菌和冷却
采用60°C进行预热均质后,然后以132°C超高温瞬时杀菌4s,以保证原料中的细菌总数控制在卫生指标围
4、老化成熟
经过杀菌后的物料迅速冷却至0~4°C进行老化成熟处理,以提高产品的膨胀率,改善产品的质量。
老化成熟的时间为12h以上,保证充分的成熟。
5、调和
向老化罐中加入食用香精、食用色素进行调香、调色。
转速:
30r/min。
6、凝冻
凝冻段是影响冰淇淋质量优劣的重要工序。
将老化好的浆料泵入凝冻机进行搅刮,同时加入清净空气使急速冻结,由液体转变成微冰晶化的半固态,即凝冻状态。
凝冻温度为-3~-10°C,凝冻机出料温度约为-2.4°C。
7、灌装
采用ZDG-4B灌装机,外观和规格可以根据自己的需要而设计,出料温度-4.2~-6.6°C。
8、硬化
被凝冻过的冰淇淋料被送入-40°C的速冻隧道以保证快速冷冻。
9、装箱
人工装箱与封箱。
10、贮存
贮存温度控制在-18°C以下,避免挤压变型,坚持先进先出原则。
2.5物料衡算
2.5.1班产量的确定
每月一般按25d计,全年300d,扣除设备的维修期和清洗时间,全年生产日大约250d左右。
班产量3000÷250÷2=6t。
损失率按2%计,产品合格率按95%计,实际班产量6.4t。
则规格80g,130g,180g的产品班产量占总班产量的2/5、2/5、1/5。
生产前后需清洗设备,每次按1h计算,则有效生产时间为6h/班,产量为1.07t/h。
工作日及其生产班次如下表2-5;
表2-5工作日及其生产班次
年产量(t)
生产日(d)
班次(班)
3000
250
2
2.5.2冰淇淋配方
表2-6冰淇淋配方
成分
含量(kg/t)
白砂糖
150
水牛乳
450
果汁
200
全脂无糖奶粉
50
稀奶油
60
鸡蛋
30
复合稳定剂
5
香精
1
食品色素
0.02
加水至
1000
复合稳定剂组合为黄原胶0.1%,明胶0.10%,单硬脂酸甘油酯0.02%,CMC-Na0.3%。
2.5.3物料衡算
冰淇淋的生产原料物料衡算如表2-7。
表2-7原料物料衡算
成分
班用量(kg)
全年用量(t)
单价(元/kg)
年成本(万元)
白砂糖
960
450
3
135
水牛乳
2880
1350
3
405
果汁
1280
600
5
300
全脂无糖奶粉
320
150
14
210
稀奶油
384
180
13
234
鸡蛋
182
90
3.8
34.2
复合稳定剂
32
15
16
24
香精
6.4
3
300
90
食用色素
0.128
0.06
400
2.4
生产用水
355
180
2.5.4生产不同规格产品的每班包装杯的耗用量(杯/班)
①80g:
2560÷0.08=32000(杯/班)
②130g:
2560÷0.13=19692(杯/班)
③180g:
1280÷0.18=7112(杯/班)
2.5.5生产不同规格产品的每班外包装材料(纸箱)耗用量(箱/班)
①80g:
32000÷24=1334(箱/班)
②130g:
19692÷24=820(箱/班)
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