年产5000吨冰淇淋工厂设计

渤海大学本科毕业设计（论文）

年产5000吨冰淇淋车间设计

Ice Cream Plant Design of Annual Output 5000 Tons

学 院（系）：化学化工与食品安全学院 专 业： 食品科学与工程 学 号： 0915**** 学 生 姓 名： 丁三贵 入 学 年 度： 2009 指 导 教 师： 吕长鑫 完 成 日 期： 2013年5月27日

渤海大学

Bohai University

年产5000吨冰淇淋车间设计

摘 要

本论文进行了年产5000吨冰淇淋车间设计，初步对冰淇淋车间设计做出了说明，并绘制了设计图纸2张，工厂总平面设计和车间工艺流程设计。

首先介绍了冰淇淋的定义、分类与行业标准，同时对冰淇淋的工艺流程做详尽阐述；然后通过区域调研进行厂址选择、厂区总平面设计和车间工艺流程设计；再次，对冰淇淋加工过程进行物料衡算、设备选型、能量与水电汽的衡算；最后设定企业管理组织架构，实施环境保护规划并进行污水处理，并对冰淇淋工厂的总投资、回收期盈亏平衡进行估算与分析。通过估算可知，本项目每班可产冰淇淋9吨，总投资1205万，年利润1230万元，厂区总面积3000m2，资金回收期约为1.5年，当生产利润率为11.54%时即可达至盈亏平衡点。

本项目符合可持续发展的原则，最大程度地节约了能源。同时，有效促进了地方经济发展，解决部分下岗工人的就业的问题，是具有较高附加值和投资回报率的项目。

关键词：冰淇淋；工艺流程；车间设计

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年产5000吨冰淇淋车间设计

Ice Cream Plant Design of Annual Output 5000 Tons

Abstract

This study designed an ice cream factory of an annual output of 5000 tons ice cream, preliminarily explained the design of an ice cream factory, and then made 2 drawings of it: architecture design of the factory and design of the workshop operation process.

First, this study introduced the definition, classification and industry standard of ice cream, meanwhile, expounded the operation process of ice cream; then carried out the site selection and architecture design of the factory through regional research. Thirdly, made the material balance calculation, equipment selection, energy and water vapor balance calculation on the ice cream manufacture process; finally, set the management structure, made a plan for environmental protection and sewage treatment, and analyzed the total investment and the payback period of the ice cream factory. The result showed that the project can produce 9 tons of ice cream per class with a total investment of 12.05 million, the profit for the year of 12.05 million Yuan, plant area of 3000 m2, annual profit of 12300000 Yuan, and the payback period was about 1.5 years, when the production profit margins of 11.54% to the BEP.

This project was in accordance with the principle of sustainable development and largely satisfied the energy saving request. At the same time, effectively promoted the development of local economy, solved the employment problem of laid-off workers, which was a project with high added-value and high rate of return.

. Key Words：Ice cream；Process Flow；Plant Design

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年产5000吨冰淇淋车间设计

目 录

摘 要 ................................................................................................................................ I Abstract ................................................................................................................................. II 引 言 ............................................................................................................................... 1 1 冰淇淋概述 ..................................................................................................................... 2

1.1 冰淇淋定义 .......................................................................................................... 2 1.2 冰淇淋分类 .......................................................................................................... 2

1.2.1 全乳脂冰淇淋 ........................................................................................... 2 1.2.2 半乳脂冰淇淋 ........................................................................................... 2 1.2.3 植脂冰淇淋 ............................................................................................... 2 1.3 冰淇淋行业标准 .................................................................................................. 3 2 冰淇淋工艺论证与影响因素 ......................................................................................... 4

2.1 工艺流程 .............................................................................................................. 4 2.2 工艺论证 .............................................................................................................. 4

2.2.1 原料混合 ................................................................................................... 4 2.2.2 杀菌 ........................................................................................................... 4 2.2.3 均质 ........................................................................................................... 4 2.2.4 冷却 ........................................................................................................... 4 2.2.5 老化 ........................................................................................................... 4 2.2.6 调和 ........................................................................................................... 4 2.2.7 凝冻 ........................................................................................................... 4 2.2.8 灌装 ........................................................................................................... 5 2.2.9 硬化 ........................................................................................................... 5 2.2.10 装箱 ......................................................................................................... 5 2.2.11 贮存 ......................................................................................................... 5

3 车间平面设计 ................................................................................................................. 6

3.1 厂址的选择 .......................................................................................................... 6

3.1.1 区域简介 ................................................................................................... 6 3.1.2 区域优势 ................................................................................................... 6 3.2 厂区总平面设计 .................................................................................................. 6

3.2.1 厂区总平面设计原则 ............................................................................... 6 3.2.2 总平面设计的内容 ................................................................................... 7

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年产5000吨冰淇淋车间设计

3.3 车间布置 .............................................................................................................. 7 4 物料衡算与设备选型 ..................................................................................................... 8

4.1 班产量的确定 ...................................................................................................... 8 4.2 冰淇淋配方 .......................................................................................................... 8 4.3 物料衡算 .............................................................................................................. 9 4.4 设备选型 .............................................................................................................. 9

4.4.1 生产流程 ................................................................................................... 9 4.4.2 设备选型原则 ........................................................................................... 9 4.5 设备选型表 ........................................................................................................ 10 5 能量衡算 ....................................................................................................................... 11

5.1 热量衡算 ............................................................................................................ 11

5.1.1 配料阶段 ................................................................................................. 11 5.1.2 杀菌阶段 ................................................................................................. 11 5.1.3 总热量衡算 ............................................................................................. 11 5.2 冷量衡算 ............................................................................................................ 11

5.2.1 冷却阶段 ................................................................................................. 11 5.2.2 凝冻阶段 ................................................................................................. 11 5.2.3 硬化阶段 ................................................................................................. 12 5.2.4 总冷量衡算 ............................................................................................. 12

6 人员配置及公用辅助工程 ........................................................................................... 13

6.1 人员配置 ............................................................................................................ 13 6.2 公用工程 ............................................................................................................ 13

6.2.1

生活设施 ................................................................................................ 13

6.2.2 供电工程 ................................................................................................. 14 6.2.3 供水工程 ................................................................................................. 14 6.2.4 排水系统 ................................................................................................. 14 6.2.5 采暖工程 ................................................................................................. 14 6.2.6 供汽工程 ................................................................................................. 14 6.2.7 制冷工程 ................................................................................................. 14 6.3 辅助工程 ............................................................................................................ 14

6.3.1 化验室 ..................................................................................................... 14 6.3.2 仓库 ......................................................................................................... 15

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6.3.3 研发室 ..................................................................................................... 15 6.3.4 运输设备 ................................................................................................. 15

7 水、电、气估算 ........................................................................................................... 16

7.1 水估算 ................................................................................................................ 16

7.1.1 配料用水量 ............................................................................................. 16 7.1.2 清洗设备用水量 ..................................................................................... 16 7.1.3 生活用水量 ............................................................................................. 16 7.2 电估算 ................................................................................................................ 16

7.2.1 配料罐 ..................................................................................................... 16 7.2.2 25MPa均质机 ......................................................................................... 16 7.2.3 氟利昂制冷压缩机 ................................................................................. 16 7.2.4 老化罐 ..................................................................................................... 16 7.2.5 1000L凝冻机 .......................................................................................... 16 7.2.6 冰淇淋灌装机 ......................................................................................... 16 7.2.7 冷冻隧道 ................................................................................................. 17 7.2.8 冷库 ......................................................................................................... 17 7.2.9 总用电量 ................................................................................................. 17 7.3 气估算 ................................................................................................................ 17 8 环境影响分析 ............................................................................................................... 18

8.1 噪声控制 ............................................................................................................ 18

8.1.1 工业企业环境噪声标准及规定 ............................................................. 18 8.1.2 噪声的控制 ............................................................................................. 18 8.1.3 生产人员防护 ......................................................................................... 18 8.2 大气质量控制 .................................................................................................... 19

8.2.1 大气质量标准及有关规定 ..................................................................... 19 8.2.2 大气污染的控制 ..................................................................................... 19 8.3 污水控制 ............................................................................................................ 20

8.3.1 污水综合排放标准及有关规定 ............................................................. 20 8.3.2 污水的控制 ............................................................................................. 20 8.4 本厂环境保护措施 ............................................................................................ 20 9 设计概算 ....................................................................................................................... 21

9.1 工程总投资 ........................................................................................................ 21

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9.2 年利润估算 ........................................................................................................ 21

9.2.1 年产值估算 ............................................................................................. 21 9.2.2 年成本估算 ............................................................................................. 21 9.2.3 年利润估算 ............................................................................................. 24 9.2.4 资金回收期 ............................................................................................. 24 9.2.5 盈亏平衡分析 ......................................................................................... 24

总 结 ............................................................................................................................. 26 参 考 文 献 ....................................................................................................................... 27 致 谢 ............................................................................................................................. 28

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引 言

冰淇淋属于冷冻饮品类，以其美观、冰凉、快乐与甜蜜的特点，越来越受到消费者的喜爱，其主要原料有水、奶粉、油脂、糖，其中含脂量约为10%—12%，蛋白质含量约为8%，砂糖含量约为16%—20%。冰淇淋的营养成分为牛奶的2.8—3倍，在人体内的消化率可达95%以上，高于肉类、脂肪类的消化率。它具有调节生理机能、保持渗透压和酸碱度的功能，若再加入消费者需要强化的不同物质，可弥补日常饮食中的不足，使营养均衡[1]。

我国冰淇淋产业正在迅猛发展，据国家统计局和中国餐饮协会市场调研统计数据显示，2009年我国冰淇淋产销量突破28亿kg，实现销售额400亿元以上。2011年国内冰淇淋产销量达到了348.39万t，人均消费量2.48kg。累计销售额超过了791亿元人民币。我国冰淇淋产业正在以9%左右的增长率迅猛发展着。

在冰淇淋业界有句话，“亚洲冰淇淋看中国，中国冰淇淋看东北，东北冰淇淋看辽宁”。中国最大的冷饮市场不是在炎热的广东、福建，而是在东北。在中国，夏季全国普遍高温，各地气温都很高，南北地区对冷饮的需求不相上下，但在冬季，东北的冷饮消费量却远远大于其他地区。这是因为农村的火炕、城市的暖气，使得室内外温差有几十度，外面冰天雪地，室内却温暖如春。室内空气干燥使得东北地区在冬季对冷饮也有着强烈的市场需求。因此，东北地区一年有两个冷饮销售旺季。目前，东北市场冰淇淋销量占国内市场总额的13%，而沈阳是其中最重要的区域市场之一。

本设计是从我国目前冷冻饮品工业发展状况和市场经济形势出发，认真贯彻食品工业的各项指标，对多家冷饮企业进行实地考察，将厂址拟建在辽宁省沈阳市辉山经济开发区。除对生产工艺、设备进行了科学合理的布置外，还紧紧围绕工艺实际需要在劳动组织、辅助部门、公用系统、环境保护等方面进行了合理的设计，使得整厂各环节紧凑、合理，可以发挥最高的工作效率。本设计可为冷饮企业建立新厂提供参考。

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1 冰淇淋概述

1.1 冰淇淋定义

以饮用水、乳和/或乳制品、食糖等为主要原料，添加或不添加食用油脂、食品添加剂，经混合、灭菌、均质、老化、凝冻、硬化等工艺制成的体积膨胀的冷冻饮品

[2]

。

1.2 冰淇淋分类

1.2.1 全乳脂冰淇淋

主体部分乳脂含量为8%以上（不添加非乳脂）的冰淇淋。 （1） 清型全乳脂冰淇淋

不含颗粒或块状辅料的全乳脂冰淇淋，如奶油冰淇淋，可可冰淇淋等。 （2） 组合型全乳脂冰淇淋

主体部分为全乳脂冰淇淋，且所占10%质量比率不低于50%，与其他冷冻饮品和/或其他食品组成的全乳脂冰淇淋，如巧克力脆皮奶油冰淇淋、蛋卷奶油冰淇淋等。 1.2.2 半乳脂冰淇淋

主体部分乳脂含量大于等于2.2%的冰淇淋。 （1） 清型半乳脂冰淇淋

不含颗粒或块状辅料的半乳脂冰淇淋，如香草半乳脂冰淇淋、桔味半乳脂冰淇淋、香芋半乳脂冰淇淋等。

（2） 组合型半乳脂冰淇淋

主体部分为半乳脂冰淇淋，且所占质量比率不低于50%，与其他冷冻饮品和/或其他食品组成的半乳脂冰淇淋，如脆皮半乳脂冰淇淋、蛋卷半乳脂冰淇淋等。 1.2.3 植脂冰淇淋

主体部分乳脂含量低于2.2%的冰淇淋。 （1） 清型植脂冰淇淋

不含颗粒或块状辅料的植脂冰淇淋，如豆奶植脂冰淇淋、可可植脂冰淇淋等。 （2） 组合型植脂冰淇淋

主体部分为植脂冰淇淋，且所占质量比率不低于50%，与其他冷冻饮品和/或其他食品组成的植脂冰淇淋，如巧克力脆皮植脂冰淇淋、夹心植脂冰淇淋等[3]。

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1.3 冰淇淋行业标准

根据冷冻饮品冰淇淋的行业标准SB/T 10013-2008，冰淇淋的感官要求、理化指标、卫生控制指标分别见表1.1，1.2，1.3。

表1.1 感官要求

项 目 色 泽 形 态 组 织 滋气味 杂 质

要 求

清 型

具有品种应有的色泽

形态完整，大小一致，不变形，不软榻，不收缩

细腻爽滑润，无明显粗糙的冰晶，无气孔 滋味可调，有乳脂或植脂香味，香味纯正 无肉眼可见外来杂质

混合型

具有品种应有的色泽

形态完整，大小一致，不变形，不软榻，不收缩

具有品种应有的组织特征

具有应有的滋味和气味，无异味 无肉眼可见外来杂质

表1.2 理化指标

项目 非脂乳固体/% 总固形物/% 脂肪/% 蛋白质/% 膨胀率/%

全乳脂 清型 组合型

6.0 6.0

30.0 30.0 8.0

2.5 10-140

8.0 2.2 10-140

指标 半乳脂 清型 组合型 6.0 6.0 30.0 30.0 6.0 2.5 10-140

5.0 2.2 10-140

植脂 清型 组合型 6.0 6.0 30.0 30.0 6.0 2.5 10-140

5.0 2.2 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1.3 卫生质量控制指标

项目

总砷（以As计）/（mg/L）

铅（Pb）/（mg/L） 铜（Cu）/（mg/L） 菌落总数/（cfu/mL） 大肠杆菌/（MPN/100mL）

致病菌（指沙门氏菌、志贺氏菌和金黄色葡萄球菌）

指标 ≤0.2 ≤0.3 ≤5.0 ≤25000 ≤450 不得检出

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2 冰淇淋工艺论证与影响因素

2.1 工艺流程

原料→混合→杀菌→均质→冷却→老化→调和→凝冻→灌装→硬化→装箱→贮藏

2.2 工艺论证

2.2.1 原料混合

食用油脂需先加热熔化或将其切割成小块后再使用，明胶需预先加两倍冷水浸泡，软化后再使用。底料预处理完毕后，再按顺序依次倒入配料罐，搅拌均匀。通过搅拌混合可强化热交换，提高杀菌效率[4]。 2.2.2 杀菌

巴氏杀菌：杀菌温度78℃，保温20—30min 。 2.2.3 均质

均质温度为65—77℃，均质压力分为二级：一级均质压力为15—20MPa，通过高压，切碎料液中脂肪球；二级均质压力为5MPa，防止脂肪球再聚集，提高料液粘度 [5]。 2.2.4 冷却

均质后的料液温度为60℃左右，瞬时冷却至4℃ ，防止出现脂肪球上浮，酸度增高等现象。 2.2.5 老化

老化温度控制在4℃，老化时间为12 h，通过老化可使料液中的蛋白质、脂肪及稳定剂充分融合，改善冰淇淋的组织结构。 2.2.6 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：30 r/min。 2.2.7 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℃，凝冻机出料温度约为-2.4℃[6]。

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2.2.8 灌装

用标杯装线生产，出料温度-4.2—-6.6℃ 。 2.2.9 硬化

被凝冻过的冰淇淋料被送入-40 ℃的速冻隧道以保证快速冷冻。 2.2.10 装箱

人工装箱与封箱。 2.2.11 贮存

贮存温度控制在-18℃以下，避免挤压变型，坚持先进先出原则。

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3 车间平面设计

3.1 厂址的选择

本设计建厂地址为辽宁省沈阳市沈北新区辉山经济开发区。 3.1.1 区域简介

沈阳辉山经济开发区位于沈北新区东部，占地1098平方公里，人口40万。目前入区企业已经达390家，构筑了乳品加工、粮油加工、畜禽加工、果蔬（饮料）加工、生物制品加工等五大主导产业，是全国最的农产品加工业示范基地。 3.1.2 区域优势 （1） 区位优势

新区地处东北亚中心地带、环渤海经济圈的核心地区、东北城市群枢纽重地，素有东北地区“陆上门户”之称。 （2） 生态优势

区内辉山、帽山、七星山钟灵毓秀，辽河、蒲河、长河奔流不息，水面积率8%，绿化率40%。

（3） 科教优势

由辽宁大学、沈阳师范大学等6所大学组成的沈北大学城，由辽宁装备技术学院、辽宁金融职业学院等12所高职院校组成的辽宁高职城，由东北育才、沈阳二中等16所名校组成的名高中城，构筑了基础教育、职业教育和高等教育互补的教育体系，每年可培育各类人才5万人以上；诸多科研院所、重点试验室、博士后流动站，具有一流的科技创新能力，为区域发展提供了人才保证和智力支持。 （4） 体制优势

新区是国家批准的第三个行政新区，是辽宁省唯一一家综合配套改革试验区，被授权在行政管理、经济管理、社会管理、科技创新、土地管理、金融创新、对外开放、农村综合改革等方面先行先试，现已成为东北最佳的投资服务区。

3.2 厂区总平面设计

3.2.1 厂区总平面设计原则

安排工厂整体走向时需考虑风向，车间分布轴应与主导风向垂直，以保证车间自然通风良好，运送原料的道路和锅炉房应在厂区的下风侧，避免造成二次污染[7]。食

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年产5000吨冰淇淋车间设计

品工厂以生产为主要目的，因此以生产车间为中心，其他各建构筑物均围绕着生产车间布局。

3.2.2 总平面设计的内容

总平面设计包括平面布置和竖向布置两个部分，当地面比较平坦开阔时，可以只做平面布置。拟建厂于沈北新区，地势平坦，只需做平面布置。

（1） 生产车间

生产车间是原料消耗和产品生产的地方，是能耗最大和人流物流最集中的地方。建设时需靠近原料库，应配备洗手间、更衣室、风淋间、洗靴池等。

（2） 仓库

仓库根据生产的不同，可以分成不同的仓库，冰淇淋生产时需要两种仓库，一种是原辅料仓库，另一种是冷库，原辅料仓库需要靠近生产车间，而冷库需要靠近包装车间。

（3） 辅助车间

包括研发室、化验室、机修车间、垃圾站等。 （4） 供能车间

为了保证水电气的供应，冰淇淋工厂设置了锅炉房、配电室。 （5） 综合楼

冰淇淋工厂建设的综合楼，负责销售、后勤、财务、调度等行政工作。

（6） 员工生活区

包括员工宿舍、食堂、娱乐室。 （工厂总平面设计见附件1）

3.3 车间布置

生产工序的安排要做到冷、热分开，生、熟分开，干、湿分开，成品、半成品分开。 按生产线安排设备，防止交叉，浪费资源。

（车间工艺流程设计见附件2）

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年产5000吨冰淇淋车间设计

4 物料衡算与设备选型

物料衡算在工艺设计中是一项既细致又重要的工作。物料衡算包括该产品原料和包装材料的计算。通过物料衡算，可以确定各种主要物料的采购量，并对生产过程中所需的设备和劳动力定员的需要量提供计算依据[8]。

4.1 班产量的确定

工作日及其生产班次如下表4.1。

表4.1 工作日及其生产班次

年产量（t）

5000

工作日（天）

300

班次（班）

2

班产量5000÷300÷2=8.33t。损失率按2%计，产品合格率按95%计，实际班产量9t。生产前后需清洗设备，每次按1.5h计算，则有效生产时间为9h/班，产量为1t/h。

4.2 冰淇淋配方

冰淇淋配方如下表4.2。

表4.2 冰淇淋配方

成分 白砂糖 饴糖 果葡糖浆 全脂奶粉 椰油 麦芽糊精 乳清粉 明胶 香精 食用色素 加水至

含量（kg/t）

120 120 70 30 40 20 15 4 1 0.02 1000

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4.3 物料衡算

冰淇淋的生产原料物料衡算如表4.3。

表4.3 原料物料衡算

成分 白砂糖 饴糖 果葡糖浆 全脂奶粉 椰油 麦芽糊精 乳清粉 明胶 香精 食用色素 饮用水

班用量（kg）

1080 1080 630 270 360 180 135 36 9 0.18 5220

全年用量（t）

648 648 378 162 216 108 81 21.6 5.4 0.108 3132

4.4 设备选型

4.4.1 生产流程

原料→配料罐→板式换热器→高压均质机→板式换热器→老化缸→凝冻机→灌装机→速冻隧道→冷库 4.4.2 设备选型原则

（1） 满足工艺要求，保证产品的质量和产量； （2） 选用先进、机械化程度高的设备； （3） 充分利用原料，能耗少，效率高，体积小； （4） 应符合卫生要求，选用不锈钢材料的设备； （5） 根据单位时间产量和设备生产能力确定所需设备； （6） 经济上合理。

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年产5000吨冰淇淋车间设计

4.5 设备选型表

冰淇淋生产需用到如下设备，详见表4.4。

表4.4 设备选型

设备名称 配料罐 板式换热器 25MPa均质

机 氟利昂 制冷压缩机 老化罐 1000L冰淇淋凝冻机 冰淇淋 灌装机 冷冻隧道 冷库 锅炉

型号 BP2-J-3 jj1.5/25 6FVW7B 半封闭式 BW-TAN

K V3-1000 LG-3F AFS-2.0

WNS-YQ

技术参数 1500L 2000L/h，3m2 1500L/h，25MPa 154000kJ/h 1000L，36r/min 1000L 5400个/h 8000个/h 216m3 2t/h

功率

(kW) 1.1 11 4.21 0.75 28.25 2.25 50 8

外形尺寸 (mm) 1350×1200×1940 1007×384×1545 1130×754×1120 31×42×317 Φ1000×1220 15000×2000×1200 4.4×0.9×22

6000×6000×6000

生产厂商 东顶

机械有限公司 海宁市盐官 正浩过滤器材厂 廊坊市安次区 汇通机械厂 东莞市宇州冷冻设备有限公司 温州强忠 机械有限公司 常熟威玛 机械有限公司

青岛

冷饮食品设备厂

沈阳

东北大学机械厂

河南永兴锅炉 集团有限公司

单价

（万元）

台数 2 1 1 2 2 1 2 1 1 2

0.89 0.55 8.00 0.30 0.95 18.80 11.90 20.00 15.00 5.40

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5 能量衡算

以生产1000kg冰淇淋为衡算标准，进行能量衡算（不计加工损失），能量衡算式如下：

Q?MCp?T （5.1） 式中Q——消耗能量 kJ

M——原料处理量 1000kg

Cp——料液的比热 取4.187kJ／kg·K ?T——料液入口与出口的温差 K

5.1 热量衡算

5.1.1 配料阶段

原料混合时，为保证混合均匀，要将其加热至45℃，则这一阶段需要加入的热量为：1000?CP?(45?20)?104675kJ 5.1.2 杀菌阶段

原料经混合后，要加热到70℃进行巴氏杀菌，则这一阶段需要加入的热量为：

1000?CP?(70?45)?104675kJ 5.1.3 总热量衡算

kJ，根据经在整个生产过程中，加入的总热量为：Q?104675?104675?20935kJ?(1?15%)?246294.1kJ 验，在过程中热量损失为15%，故总热量为：Q?209355.2 冷量衡算

5.2.1 冷却阶段

均质后的混合料，要迅速冷却至4℃以下，以适应老化的需要。这一过程所用的

kJ 冷量为： 1000?CP?(70?4)?2763425.2.2 凝冻阶段

混合料在冷却老化后，置于凝冻机内，使温度降至-5℃，得到冰淇淋的雏形。这一过程需加入的冷量为：1000?CP?[4?(-5)]?37683kJ

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5.2.3 硬化阶段

经凝冻后，冰淇淋处于半流体状，须经凝冻-25℃处理，便于运输和储藏。这一阶段所需的冷量为：1000×CP×[-5-(-25)]=83740kJ 5.2.4 总冷量衡算

在整个过程中，加入的总冷量为：

Q?276342kJ?37683kJ?83740kJ?397765kJ。根据经验，能量损失为15%，则?(1?15%)?467958.8kJ 实际冷量为：Q?397765- 12 -

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6 人员配置及公用辅助工程

6.1 人员配置

人员配置如下表6.1与6.2：

表6.1 生产车间人员配置

岗位 车间主任 化验员 操作工 运输工 机修工 电工 保洁员 总计

人数 2 4 10 6 2 2 4 30

表6.2 非生产人员配置

岗位 厂长 副厂长 秘书 研发 财务 人事 门卫 后勤 总计

人数 1 1 1 5 2 2 2 3 17

职责 全厂事务 管理销售 协助厂长 新品开发

财务核算及经济分析 员工资料及人员进出 进出人员及车辆 为职工提供生活服务

职责

负责整个工艺流程正常进行

负责产品质量检测 负责线上生产 成品运输 设备维修 电力维修 清洁车间

6.2 公用工程 6.2.1 生活设施

（1） 食堂

能同时容纳32人，共八张餐桌，每张桌子配四个座位。 （2） 宿舍

每间宿舍6人，一共6间宿舍。

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（3） 浴室

男浴室5个水位，女浴室10个水位。 6.2.2 供电工程

食品工厂的供电系统一般包括：全厂的变配电工程，厂区的供电工程，使内外的照明工程。供电电压一般低压采用380/220V三相四线制，高压采用10kV。生产车间环境湿度大，所以电器设备应按热带的条件选择，要能防水汽，防腐蚀，尽可能集中放置。厂区外线采用低压电缆，保证供电安全。车间照明电源要求与动力线分开，车间及原料库设置防虫灯。 6.2.3 供水工程

清洗用水采用自来水。储水设施为封闭式，防止污染储水池；储水设备定期清洗、消毒；清洗用水为经活性炭过滤器处理的自来水锅炉用水为经过软化处理的自来水。 6.2.4 排水系统

食品工厂的排水量较大，主要为生产废水、生活污水和雨水。生产车间应设有明沟，将污水排到室外，室外排水管采用埋地暗管。冰淇淋工厂的废水基本符合环保要求，所以排水管网汇集了排出的生产废水、生活污水和雨水后，可借助重力作用通过排水管直接排入厂外公共下水道。 6.2.5 采暖工程

锅炉房为全厂供暖，在生产车间配有通风机和排气系统。 6.2.6 供汽工程

工厂内设有锅炉房，提供杀菌、加热等生产用蒸汽，锅炉燃料为煤炭。 6.2.7 制冷工程

工厂内设有制冷站，用于生产过程中冷却介质的制备和冰淇淋成品的冷藏。

6.3 辅助工程

6.3.1 化验室

化验室设置在生产车间入口处，随时对原料、半成品及成品进行理化指标控制、感官评定以及微生物的检验。化验室常用仪器及设备见下表6.3所示。

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表6.3 化验室常用仪器及设备

设备名称 比色计 阿贝折光仪 普通电子天平 生物显微镜 手持糖度计 高压蒸汽消毒器 超级恒温器 超净工作台 调温电炉 冰箱 型号 JGB-1 37W TG602 L3301 TZ-62 卧式 DL-501

数量 1台 1台 1台 1台 1台 1台 1台 1台 2个 2台 6.3.2 仓库

仓库是贮存原辅料的场所。在厂区占地面积中，占有很大比重。在仓库中应直线布置，避免斜向布置，并使之相互平行。这样既方便运输，又可合理利用空间。仓库内严禁烟火，以保证安全。 6.3.3 研发室

用于冰淇淋新品的研究与开发，研发设备见表6.4所示。

表6.4 研发设备

设备名称 电子称 分析天平 水浴锅 冰箱 冰柜 冰淇淋机 高剪机

型号 TG328A HW.SY-P4

数量（台）

1 1 1 1 2 1 1

6.3.4 运输设备

厂外运输工具主要为载重卡车，厂内运输主要为升降式手推车、电瓶搬运车。车间内运输主要为带式输送机及手推车。

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7 水、电、气估算

7.1 水估算

7.1.1 配料用水量

每班用水量为：5220kg，每年需要：3132t。 7.1.2 清洗设备用水量

清洗车间和设备用水每班1t，每年需要用水600t。 7.1.3 生活用水量

生活用水的多少与当地气候、人们的生活习惯以及卫生设备的完备程度有关，可根据当地类似企业或居民的生活用水量来确定。沈阳市日人均用水量约为0.2t。员工总人数为47人，每年最大生活用水：0.2t?47?300?2820t

总用水量3132t?600t?2820t?6552t，年工作日300d，每日用水高峰期时间为18小时，最大流速为6552?300?18?1.21t/h。

7.2 电估算

7.2.1 配料罐

功率1.1kW，最大工作时间4h，数量2台。1.1?4?2?8.8（kW·h/班） 7.2.2 25MPa均质机

功率11 kW，工作时间6h。11?6?66（kW·h/班） 7.2.3 氟利昂制冷压缩机

功率4.21 kW，工作时间9h。4.21?9?2?38.732（kW·h/班） 7.2.4 老化罐

功率0.75 kW，工作时间9h。0.75?9?3.95（kW·h/班） 7.2.5 1000L凝冻机

功率28.25 kW，工作时间9h。28.25?9?254.25（kW·h/班） 7.2.6 冰淇淋灌装机

功率2.2 kW，工作时间9h，数量2台。2.2.?9?2?39.6（kW·h/班）

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7.2.7 冷冻隧道

功率19.6kW，工作时间9h，数量1台。19.6?9?176.4（kW·h/班） 7.2.8 冷库

功率15kW，工作时间12h，数量1台。15?12?180（kW·h/班） 7.2.9 总用电量

8.8?66?38.732?3.95?254.25?39.6?176.4?205.8?767.732（kW·h/班） 767.732?2?300?460639.2（kW·h/年）

7.3 气估算

使用0.5MPa的饱和蒸汽，气化热2258.4kJ/kg，蒸汽用量：

246294.1?(2258.4?0.95)?114.8kg

95%—蒸汽的热效率

114.8?9?1033.1kg

按照锅炉的热效率为85%计算，蒸汽用量：

1033.1?0.85?1215.5kg

故选用产气量为2t/h的锅炉两台（一台备用）。

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8 环境影响分析

为了贯彻可持续发展战略，进一步完善环境管理体系，基本改变环境污染和生态恶化的状况，改善环境质量，应建设一批经济快速发展，环境清洁优美、生态良性循环的城市和地区的要求，我厂分别在噪声控制、大气污染控制、废水控制方面做了相应预测和规划措施。

8.1 噪声控制

8.1.1 工业企业环境噪声标准及规定

在冰淇淋工厂生产的过程中，机械设备如均质机、灌装机运转时，各部件之间的相互撞击、摩擦会产生机械噪声。在城市范围内向周围生活环境排放工业噪声的，应当符合国家规定的工业企业厂界环境噪声排放标准。各类厂界噪声标准见表8.1。

表8.1 噪声标准表

类别 1 2 3 4

昼间等效声级Leq(dB)

55 60 65 70

夜间等效声级Leq(dB)

45 50 55 55

注：类别1适用于以居住、文教机关为主的区域；类别2适用于居住、商业、工业混杂区及商业中心区；类别3适用于工业区；类别4适用于交通干线道路两侧区域。本厂建于市区内，适用类别2。

8.1.2 噪声的控制

就目前的科学技术水平和经济条件而言，还不可能完全控制噪声污染，为此加强对噪声的管理就显得格外重要。首先，划分功能区域。即将相同或相近功能的建筑集中在一起，本厂由于建筑面积有限，所以将所有生产工艺集中到一起，建设生产车间。第二，合理利用土地。第三，合理建筑布局。要考虑采取环境噪声影响的建筑布局，不但考虑声源的布局，还要充分利用地形及已有建筑物，使噪声得以降低。第四，城市绿化。利用树木的散射、吸声作用及地面吸声，可以降低噪声污染[9]。 8.1.3 生产人员防护

长时间处于噪声污染的环境，影响生产工人的身体健康，严重会导致耳鸣、耳聋等职业病。本厂为工人配备护耳器，可使耳内噪声降低10-40dB。

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8.2 大气质量控制

8.2.1 大气质量标准及有关规定

根据环境空气质量标准GB3095—1996，各项污染物排放限值见表8.2。

表8.2 污染物排放限制

污染物名称

二氧化硫 总悬浮颗粒物 可吸入颗粒物 氮氧化物

取值时间

年平均 日平均 1h平均 年平均 日平均 年平均 日平均 年平均 日平均 1h平均 年平均 日平均 1h平均 日平均 1h平均 1h平均 季平均 年平均 日平均 日平均 1h平均

一级标准 0.02 0.05 0.15 0.08 0.12 0.04 0.05 0.05 0.10 0.15 0.04 0.08 0.12 4.00 10.00 0.12

浓 度 限 值 二级标准 0.06 0.15 0.50 0.20 0.30 0.10 0.15 0.05 0.10 0.15 0.04 0.08 0.12 4.00 10.00 0.16 1.50 1.00 0.01 7 20

三级标准 0.10 0.25 0.70 0.30 0.50 0.15 0.25 0.10 0.15 0.30 0.08 0.12 0.24 6.00 20.00 0.20

浓度单位

mg/m3 标准状态

二氧化氮 一氧化氮 臭氧 铅 苯并芘 氟化物

μg/m3 标准状态

本厂为冰淇淋加工厂，所以主要的大气污染物为：

（1） 烟尘：在燃料的燃烧过程中形成的颗粒物，飘浮在大气中； （2） 氟化物：冷库使用的氟利昂，扩散于大气中。 8.2.2 大气污染的控制

本厂为保证大气质量，特作如下要求： （1） 调节工业结构，推行清洁生产；

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（2） 完善工厂绿化系统。

8.3 污水控制

8.3.1 污水综合排放标准及有关规定

我国工业废水排放标准规定：

（1） 饮用水的水源和风景游览区的水质，严禁有任何污染；

（2） 渔业与农业用水，要保证植物的生长条件，保证动植物体内有害物质的残存毒性不得超过使用标准；

（3） 工业用水的水源，必须符合工业生产用水的要求。 8.3.2 污水的控制

为了控制污水对环境的污染，要改革工艺及对废水进行综合利用，最大限度地减少废水量。本厂为冰淇淋工厂，污水基本符合环保要求，经过简单净化处理后，可直接排入城市下水道。

8.4 本厂环境保护措施

厂房、车间的布局应符合生产工艺流程的要求，要有足够的空间和场所，能整齐、合理地安置设备和堆放物料。主要生产车间要有防尘、防菌、防蚊蝇昆虫设施。三废处理、废渣与垃圾临时堆放场等有严重污染的区域应置于厂区的主导风向下侧，并与厂内其他厂房有合适的安全距离,并有绿色植物作为防护带。生产厂房内尽量将采用不易积存污物，易清洁的卫生器具、管材、管架及其附件[10]。

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9 设计概算

9.1 工程总投资

工程总投资是指工程项目从筹建到全部建成投产所发生的全部投资费[11]也称建设投资。一般来说由的设备购置费、安装调试费、建筑工程费等构成。冰淇淋工厂的工程总投资估算如表9.1。

表9.1 工程总投资估算

项目 设备总值 设备安装及运输 管道安装费 征地费 建筑工程费 设计费 动力（给水、配电） 化验室、研发室 生产运输用车辆 筹建办公费用 环保设施 宣传媒体费用 不可预见费用 总投资

资金（万元）

102.00 102?10%=10.20 102×30%＝30.60 1700元/m2×3000 m2＝510.00 1172元/m2×1340m2＝157.00

(18+100)?5%＝5.90

40.00

20.00 50.00 10.00 20.00 200.00 50.00 1205.70

9.2 年利润估算

9.2.1 年产值估算

净含量：100g/杯 出厂价：1元/杯 年产值=年产量×出厂价

=5000万元

9.2.2 年成本估算

（1） 工资福利费用 员工工资福利表如下：

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表9.2 生产人员工资表

岗位 车间主任 化验员 操作工 运输工 机修工 电工 保洁员 总计

人数 2 4 10 6 2 2 4 30

月薪（元）

3500 2200 2800 2400 2800 2800 1800 76600

年工资：76600?12?92万元

表9.3 非生产人员工资表

岗位 厂长 副厂长 秘书 研发 财务 人事 门卫 后勤 总计

人数 1 1 1 5 2 2 2 3 17

月薪/元 10000 8000 3000 6500 3500 3500 2000 2300 78400

年工资78400?12?94.08万元。福利费按工资总额的14%计算，全厂为13.17万元。

工资福利总计：107.25万元。

（2） 设备折旧费，按10年折旧期计算。 设备折旧费=设备费用×10%

=102×10% = 10.2万元

（3） 设备维修费，按设备折旧费的40%计算。 设备维修费=设备折旧费×40%

= 10.2×40%=4万元

（4） 原料费

冰淇淋的原料费用如表9.4：

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表9.4 冰淇淋原料费估算

成分 白砂糖 饴糖 果葡糖浆 全脂奶粉 椰油 麦芽糊精 乳清粉 明胶 香精 食用色素 饮用水 合计

全年用量（t）

648 648 378 162 216 108 81 21.6 5.4 0.108 3132 5400

单价（元/kg）

6 3 6 38 15 4 20 40 170 75 0.005 4.271

（5）包装费

生产冰淇淋所需的包装材料如下表：

表9.5 包装材料的计算

名称 塑料杯 塑料勺 纸箱

单位 1个/100g 1支/100g 1个/600g

班消耗 90000 90000 15307

年消耗 5400.00万 5400.00万 918.42万

备注 损失率2%

纸箱规格：6杯/箱，冰淇淋净含量100g/杯，年产冰淇淋量50000000杯。 纸箱每个按0.25元计算。

纸箱：0.25×（50000000÷6）=208.00万元 塑料杯勺按每对0.05元计算。 塑料杯勺：0.05×50000000=250.00万 包装费合计：458.00万元。 （6） 水电燃煤费

年总用电量为460639.2，每度电按0.795元计算。

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电费：460639.2×0.795=366.20万元 年总用水量为6552t，每吨电按5元计算。 水费：6552×5=32760=3.30万元

年总用气量为1215.5，无烟煤按每吨1500元，每吨煤产气量为7吨计算。 无烟煤：1215.5×2×300÷7×1500=16.00万元 水电气费合计：385.50万元。

（7） 其他费用，按年产值的2%计算。 其他费用：年产值×2%=5000×2%=100.00万元 以上费用统计见表9.6

表9.6 年成本估算

项目

工资福利 设备折损费 设备维修费 原料费 包装费 水电燃煤费 其他费用 总计

资金（万元）

199.25 10.20 4.00 2306.34 458.00 385.50 100 3463.29

9.2.3 年利润估算

（1） 企业毛利润[12]

.00-3463.29?1536.71万元 企业毛利润=年产值-年总成本=5000（2） 企业纯利润，按所得税20%计算。

企业纯利润=企业毛利润×(1-企业所得税)

= 1536.71?（1?20%)?1229.37万元

9.2.4 资金回收期

预计需要半时间，资金回收期可如下计算。 资金回收期[13]=总投资÷利润+建厂时间

.70?1229.37?0.5?1.5年 =12059.2.5 盈亏平衡分析

（1） 可变成本[14]：原料包装费、水电气消耗.。

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2306.34?458.00?385.50?3149.84万元

（2） 固定成本[15]：职工工资、车间经费。

199.25?10.20?4.00?100?213.45万元

（3） 亏赢平衡点计算式[16]： Q*——亏赢平衡点产量 Cf——固定成本，213.45万元

P——单位产品销售价格，5000?5000?1.00万元/t

.84?5000?0.63万元/t Cv——单位产品可变成本，3149213.45?576.89t

1?0.63Q*?CfP?CV (9.1)

故Q*?生产利润率[17]E=Q*÷Q0×100% =576.89?5000?100%?11.54%

因此，当生产能力利润率为11.54%时可以达到盈亏平衡点，说明盈利的可能性较大，具有投资价值。

（4） 根据盈亏平衡点、可变成本及固定成本绘出盈亏平衡图，见图9.1.

200018001600140012001000800600400200003006009001200产量（t）销售收入总成本盈利区 金额（万元）1500亏损区

图9.1 盈亏平衡图

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总 结

本文拟建一条冰淇淋生产线，在对冰淇淋做了一个综合性分析后得出建厂的可行性，本文整体上分为三个部分。

首先，通过前期资料的学习和分析，在掌握了冰淇淋的制作工艺后，在实验室对冰淇淋的工艺及配方做了大量的试验，采用了感官评定法，在工程师的指导鉴定下，研制了冰淇淋的配方，确定了冰淇淋的最优工艺条件。

其次，通过深入的学习，理论联系实践的多方位考察，对冰淇淋的工业化生产的工艺流程做了详尽的规划，绘制了工艺流程图，制定了一条冰淇淋生产线，对生产所需要的主要设备进行了设备选型。

最后，通过实地的考察和调研，对沈阳市做了全方位的考查，选定沈北新区辉山经济开发区为冰淇淋建设基地，对工厂的整体布局做了平面设计，对设计的总投资和利润的回报做了粗略的估算。

希望冰淇淋工厂不只是给企业带来应有的效益，同时希望其能给社会带来效益，诸如给沈阳的土地和经济开发带来利益，为沈城的人民提供一些就业岗位，为政府和人民增加收入。

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参 考 文 献

[1] 刘希.2011-2013年中国冰淇淋市场研究及发展前景预测报告,NJG-F-101369[R]. 南京:南

京飞腾投资顾问有限公司,2013.

[2] 刘爱国,杨明,等.冰淇淋配方设计与加工技术[M].北京:化学工业出版社,2008. [3] 刘梅森.软冰淇淋生产工艺与配方[M].北京:中国轻工业出版社,2008. [4] 万国余.冷饮生产工艺与配方[M].北京:中国轻工业出版社,2000. [5] 邹辉.日产200t液态奶车间设计[D].江南大学,2008. [6] 蔺毅峰.食品工艺与配方系列[M].化学工业出版社,2008. [7] 武杰.新型保健冰淇淋加工工艺与配方[M].科学技术出版社,2005. [8] 杨芙莲.食品工厂设计基础[M].北京：机械工业出版社,2005.

[9] 龚德华.每小时产6000瓶冰淇淋生产线的工厂设计[D].南昌大学,2012. [10] 何东平.食品工厂设计[M].中国轻工业出版社,2010.

[11] 汤继扬.日产300t高品质酸奶节能环保型工厂设计[D].江南大学,2008. [12] 李世博.年产9000t冰淇淋厂设计[D].黑龙江东方学院,2009. [13] 李慧.班产2.5吨全脂甜炼乳车间设计[D].江南大学,2008.

[14] 何东平刘玉兰,刘长海.食品工厂设计[M].北京中国轻工业出版社,2010. [15] 殷涌光.食品机械与设备[M].北京:化学工业出版社,2012. [16] 张裕中.食品加工技术装备[M].北京:中国轻工业出版社,2000. [17] 吴添.技术经济学概论[M].北京高等教育出版社1998.

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致 谢

本设计是在导师吕长鑫教授悉心指导下完成的，从选题、资料收集、写作、修改，至论文定稿，都离不开导师的耐心指导。导师严谨的治学态度，敏锐的学术思想和一丝不苟的工作态度将使学生终生受益。四年里，导师在学习和生活中给予无微不至的关心让学生难以忘怀，值此论文完成之际，向我的导师表达我最衷心的感谢和最诚挚的敬意。

同时，感谢中街冰点城食品有限公司提供的实习机会，让我对冰淇淋工厂有一定的认识与了解。感谢沈阳贝悦食品科技有限公司总经理杨巨校先生为我提供的宝贵资料和实验指导，使我熟练掌握了冰淇淋的生产工艺与流程。还要感谢多年来默默支持我的家人，让我能够全心投入到学习中，感谢你们无私的付出与关爱。

最后再次向所有关心和帮助我的人一并致以最诚挚的谢意！

本文转载来自百度百科: www.mfbql.com

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/yz36.html