日处理100吨米糠方便食品生产车间设计

摘要

水稻是世界上最大的谷物作物之一，也是我国第一大粮食品种。米糠是糙米碾白过程中被碾下的皮层及米胚和碎米的混合物。新鲜的米糠呈黄色，有一股米香味，具有鳞片状不规则结构。米糠是稻谷颗粒的精华所在，约占整个糙米的8%~12%（以称重计），是一种量大面广的可再生资源。米糠的成分随品种、精碾的条件等因素的不同而有较大的差异，通常米糠含油脂14%~24%、蛋白质12%~18%、无氮浸出物33%~53%、水分7%~14%、灰分8%~12%，此外还含有生育酚、生育三烯酚、脂多糖、谷维素、二十八碳宛醇、α-硫辛酸、角鲨烯、神经酰胺等多种天然抗氧化剂和生理功能卓越的生物活性物质。米糠对人体健康和现代文明病得预防和治疗具有重要意义。

国外研究证明米糠作为健康食品的原料加以深度开发利用，可增值60倍左右。美国和日本是目前世界上研究开发米糠资源最发达的国家。美国利普曼公司和美国稻谷创新公司在米糠稳定化技术、米糠营养素、米糠营养纤维、米糠蛋白、米糠多糖方面的提取、分离、纯化等技术在世界上处于领先水平。在国内，米糠年产量在1000万吨左右，是一种量大面广的可再生资源。按照米糠基本化学成分的通常折算，我国每年可制取125万吨食用米糠蛋白及150万吨米糠油。但米糠的深度开发应用及相应理论的研究尚处于较低水平。目前国内产品化的高附加值米糠制品还比较少，大部分都被用作畜禽饲料，只有10%~15%的米糠被用来榨油或进一步提取植酸钙、肌醇、谷维素等价值较高的产品。

米糠提油以后的饼粕约为原米糠重量的38%，其主要成分和含量为：粗脂肪13%~22%、粗蛋白质16%~18%、无氮浸出物40%~52%、水分7.7%~12%、灰分8%~12%、粗纤维6.8%~14%。米糠蛋白中的主要成分是清蛋白、球蛋白、谷蛋白及醇溶蛋白，这4种蛋白比例大概为37:36:22:5.米糠蛋白具有低过敏性，极易吸收，营养价值较为理想。所具有的氨基酸组成接近FAO/WHO 推荐模式。米糠纤维主要有整肠、抑制血清胆固醇上升和大肠癌三大作用，对高血脂及高胆固醇等与饮食有关的现代文明病有重要疗效。若能将米糠纤维部分降解成可溶性片段，同时保留蛋白质等其他营养身份，可将米糠制成具有一定市场潜力的米糠蛋白纤维保健食品。

关键词：米糠；设计；工艺；车间

目录

摘要 (1)

第一章绪论 (3)

1.1课题来源 (3)

1.2设计要求 (3)

1.3设计原则 (3)

1.4设计内容 (3)

1.5厂址选择 (4)

第二章主车间生产工艺设计 (6)

2.1 产量要求 (6)

2.2 产品工艺流程的确定 (6)

2.3 工艺论证 (6)

第三章物料衡算、设备选型及计算 (8)

3.1 产品方案的设计原则 (8)

3.2 班产量的确定 (8)

3.3 物料衡算 (8)

3.4 设备选型 (9)

第四章生产车间工艺布置 (11)

第五章工厂生产和环境保护 (13)

5.1 环保依据 (13)

5.2 环境评价 (13)

第六章技术经济分析 (15)

6.1 销售收入 (15)

6.2 各项费用 (15)

6.3 税收与税金 (16)

6.4 年税后净利润 (17)

6.5 投资回收期 (17)

参考文献 (18)

第一章绪论

1.1课题来源

本设计为江南大学工程设计所布置并指导的专业课程设计任务。

1.2 设计要求

1.根据已确定的日处理量，对生产车间进行工艺设计、设备选型、物料衡算和设备衡算等计算。

2.绘制工艺流程图和生产车间的平面布置图。

3.编写设计说明书

1.3设计原则

1.适应市场经济的发展，发展生产力、活跃市场，合理利用当地资源，推动经济发展。

2.充分利用原辅料，降低生产成本，提高产品质量。

3.设计指导思想具有科学性、准确性、可靠性和可行性，力求生产的自动化、机械化、连续化和现代化。

4.采用成熟工艺流程的同时注意吸收国内外先进技术和在生产实践中被证明行之有效的技术革新。

1.4 设计内容

一、工艺设计

1.产品方案的确定

2.工艺流程的确定

3.主要产品的物料衡算

二、设备选型及计算

三、生产车间的平面布置

四、图纸要求：

生产工艺流程图一张

成产车间平面布置图一张

1.5 厂址选择

一、需求预测及拟建规模

本次设计拟建日处理100吨脱脂米糠原料的米糠方便食品食品生产车间

二、厂址选择

一个地区的工业布局，涉及到这个地区的长远计划。一个食品工厂的建设，与当地的资源、其他企业、交通运输、三农发展都有密切的联系。食品工厂厂址选择是否得当，将直接影响到工厂的基本进度、投资费用、基地建设和建成投产后的生产条件和经济效果，对产品质量和卫生条件，对职工的劳动环境等都有着密切的联系。

按照食品工厂GMP中对厂址选择的要求，本设计中厂址选择如下：

1.原料供应

厂址选定在农业相对集中的郊区，远离嘈杂市区，在卫生安全范围内接近脱脂米糠原料供应工厂。

2.卫生条件

厂址周围没有有害气体、放射性物质、粉尘和其他扩散性污染源，上风向当地区企业对本厂无危害的可能性，不在受污染的河流下游，附近无污染的医院。

3.水源

厂址附近有充足的水源，水质较好，符合国家卫生部颁发的饮用水质量标准。本设计拟采用自来水公司提供的水源作为生产和生活用水。

4.地理位置

厂区地势平坦，标高高于当地历史最高洪水位2 m以上，自然排水坡度为0.006~0.008，便于排水。厂区地质条件可靠，无矿山或下沉的淤泥流沙地区，厂址具有一定的忍耐力。 5.占地和地址

厂址选择适应当地远近期规划的统一布局，尽量少拆或不拆民房，不破坏农业灌溉网，占地面积可满足生产需要并适当考虑发展余地，节约用地。

6.排水

本厂的废水主要是脱脂米糠酶解废水，需要经过处理达到相关处理标准才能排放；设备表面及内部、车间地表清理废水可直接用于农业灌溉；生活废水按照市区排放标准可由地下管道排出。

7.能量

厂址选择地区高压电网及燃料供应方便，可减少基本建设投资。

8.交通

工区附近要求有条件良好的公路、水路等，地势平坦，便于原料输入和成品的输出，以及燃料和废渣的运输。

9.劳动力

厂址选择距离居民区和城镇较近，减少宿舍、商店、学校等职工生活福利设施的投资，并可以调节生产淡旺季的劳动力安排。

10.协作条件

厂区所在地便于完成包装材料、设备维护和运输、相关技术培训等工作。

第二章主车间生产工艺设计

2.1产量要求

日处理100吨脱脂米糠原料

2.2 产品工艺流程确定

2.3 工艺论证

1. 预处理

预处理的目的在于尽可能的除净脱脂米糠原料中的杂质，减少对后续工序的影响，保证产品质量。本设计拟采用机械方法去除砂石和铁屑等杂质。

2. 低温脱溶

米糠在制取米糠油的过程中使用有机溶剂浸提法，虽然在溶剂回收时将绝大部分有机溶剂回收，但是在脱脂米糠中仍有一定的残留，需进行去除以避免对产品质量安全造成影响。有机溶剂在高真空条件下，温度控制在70~75℃，是有机溶剂挥发的同时最大限度保持原有成分和风味。

3.粉碎

经粉碎机粉碎后的脱脂米糠原料粒度小于60目，且粒度整齐，便于分离。

4.调浆

粉碎后的脱脂米糠按1:5的比例加水调浆，控制温度50℃，搅拌使糠粉充分糊化。每1L

粉浆中加入40ml 2%的氯化钙溶液、利用0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH至6.4左右得到糊浆。

5.酶水解

利用淀粉酶对米糠进行改性，提高溶解性和产品甜度，调节pH 6.0~6.5，温度为60℃~65℃，反应时间为2~3h。

6.精滤

采用分离筛除去料液中的大颗粒，保护后续乳化设备。

7.调质改性

利用蛋白质的螯合反应，增强胶聚性，改善产品口感；卵磷脂等辅料的加入改善产品乳化性；同时完成料液品质标准化。

8.微乳化

在高剪切力的作用下将料液中的部分纤维、蛋白分子打散，形成新稳定化体系，改善口感。

9.喷雾干燥

空气经过过滤和加热，进入喷雾干燥塔顶部的空气分配器，热空气呈螺旋状均匀进入干燥室，料液经过塔顶的高速离心雾化器，旋转喷雾成极细微的雾状液滴，与热空气并流接触在极短的时间内干燥成产品。成品连续地由干燥塔底部的旋风分离器输出，废气由风机排出。喷雾干燥塔的进风温度为160℃，出风温度为70℃，得到粉末状米糠蛋白纤维。

第三章物料衡算、设备选型及计算3.1产品方案设计原则

1.“四个满足”

满足主要产品产量的要求

满足原料综合利用的要求

满足淡旺季平衡生产的要求

满足经济效益的要求

2.“五个平衡”

产品产量与原料供应量应平衡

生产季节性与劳动力应平衡

生产班次要平衡

设备生产能力要平衡

水、电、汽负荷要平衡

3.2 班产量的确定

本次设计拟建日处理100吨脱脂米糠原料的米糠方便食品生产车间。

全年工作时间为12个月，每月按25天计，全年25X12=300天计。

全长职工实行“一班制”，每班8小时。

总生产班次：25X12=300班

总生产小时数：300X8=2400小时

每小时处理脱脂米糠原料：100 ÷8=12.5吨

全年处理脱脂米糠原料：100X300=30000吨

全年米糠蛋白纤维粉产量：30000X83%=24900吨（出成率按83%计）

每班米糠蛋白纤维粉产量：24900 ÷300=83吨/班

3.3 物料衡算

1.去石

日处理脱脂米糠原料100吨，为保证后续工作完成，选用处理量10t/h的去石机2台

2.磁选

选用处理量10t/h的磁选机2台

3.振动清理筛

选用处理量20t/h的振动清理筛1台

4.脱溶

选用处理量120t/h的脱溶机1台

5.粉碎

选用处理量20t/h的粉碎机1台

6.调浆

20吨脱脂米糠调成20%的料液，重量100吨，选用30吨的调浆罐4个

7.酶水解

调制好的原浆100吨，选用30吨的调浆罐4个

8.精滤

板框精滤机：100吨÷30吨/小时=4个

杂质含量：100吨X17%=17吨

原浆量：100吨—17吨=83吨

9.调质改性

暂存罐：83吨0÷25吨/小时=4个

10.微乳化

均质机：83吨0÷25吨/小时=4个

11.喷雾干燥

水分蒸发量：83吨X（20%—4%）=13.28吨（成品含水4%）

喷雾干燥器可蒸发水量：4吨/小时X4台=16吨>13.28吨水

3.4 设备选型

一、主要设备方案

1.对建设方案、产品方案和技术方案的满足程度

本次设计项目拟建日处理100吨脱脂米糠原料的米糠方便食品生产车间，所有设备均可在国内制造或采购。

2.主要设备的能力配套程度、对产品质量和生产工艺的保证程度

设备的选型及配套均按设计规模进行配置，工艺设备全部采用不锈钢设备。

3.设备性能符合有关部门的技术标准和质量可靠程度

本项目在设备选型上都是选择国内目前比较先进的大型设备，其各项性能均符合国内的各项相关技术标准，压力容器是由专业生产厂家生产制造并备案。主体设备一般碳钢设备的设计使用寿命为15年，不锈钢设备为20年（易损件除外）。

4.设备的能耗、水耗、物耗以及符合环保要求程度

生产设备各项都接近国际先进水平，整个生产过程中工艺部分基本上没有产生“三废”，满足节约与环保的要求。

二、设备选型

1.斗式提升机

采用DTG型斗式提升机2台，每台处理量10t/h，主机配用功率7.5kw，外形尺寸为

1340X8500X1250。

2.去石机

采用TQSF100去石机2台，每台处理量10t/h，主机配用功率为2X0.45kw，外形尺寸为1450X1250X1900。

3.磁选机

采用CX—10滚筒式磁选机2台，每台处理量10t/h，主机配用功率为4.5kw，外形尺寸为1600X1650X1870。

4.振动筛

采用TQJZ振动筛1台，每台处理量20t/h，主机配用功率为2X0.5kw，外形尺寸为

1700X1100X1120。

5.隧道脱溶机

采用YTRL200X7脱溶机1台，生产能力为120t/h，主机配用功率为25kw，外形尺寸为2010X4210。

6.粉碎机

采用SFST粉碎机一台，生产能力为20t/h，主机配用功率90kw，主机尺寸1380X400。

7.调浆罐

采用LRG型不锈钢调浆罐，公称容积30000L，主机尺寸4800X4000

8.酶反应罐

采用30吨的酶反应罐4个，配用功率20kw。

9.板框精滤机

采用BAMJ70/800-3型板框精滤机4个，生产能力30t/h，主机功率7.5kw，外形尺寸3380X800X980。

10.缓存罐

选用LRG型不锈钢罐，公称容积30000L，作为调质改性用得缓存罐。

11.均质机

采用GJJ5/25系列均质机，生产能力25t/h，主机功率50kw，外形尺寸605X1200X1585。

11.喷雾干燥塔

采用RP6K4型喷雾干燥塔4台，处理量4t/h，主机功率25kw。

表生产设备一览表

第四章生产车间工艺布置

在进行车间工艺布置时，应根据下列原则进行：

1.要有总体设计的全局观点。首先满足生产要求，同时，还必须从本车间在总平面图上的位置与其他车间或部门间的关系以及发展前景等方面，满足总体设计的要求；

2.设备布置要尽量按工艺流程的顺序来安排，但有些特殊设备可按相同类型设备作适当集中，务必使生产过程占地最少、生产周期最短，操作最方便。如果一车间是多层建筑，要设有垂直运输装置，一般重型设备最好设置在底层，原料收发间设有地磅。

3.在进行生产车间布置时，应考虑到进行多种生产的可能，以便灵活调动设备，并留有余地，以便更换设备，同时，还用注意设备相互间的间距和设备与建筑物的安全维修距离，既要保证操作方便，又要保证维修拆洗和清洁卫生的方便。

4.生产车间与其他车间的各工序要相互配合，保证各物料运输通畅，避免重复往返。要尽可能利用生产车间的空间运输；合理安排生产车间各种废料的排出，人员进出要和物料进出分开。人流通道、物流通道、包装材料通道要流畅，尽量避免交叉、往复、污染。

5.必须考虑生产卫生和劳动保护，如卫生消毒、防蝇防虫、车间排水、电器防潮及安全防火等措施。

6.应注意车间的采光、通风、采暖、降温等措施。对散发热量、气味及有腐蚀性的介质，要单独集中布置。对空压机房、空调机房和真空泵房等既要分离，又要尽可能接近使用地点，以减少输送管路的长度及在管路中的能量损失。

7.可以设在室外的到设备，尽可能设在室外，上面可加盖简易棚。

8.根据生产工艺对品质控制的要求，对生产车间或流水线的卫生控制等级要进行明确的区域划分和区间隔离，不同卫生等级的制品不能混流、混放，更不能倒流，造成重复性加工和污染。

9.严格执行HACCP、ISO14000、GMP的规范性。

10.要对生产辅助用房或空间留有充分的面积，如更衣间、消毒间、工具房、辅料间、在线品控制间等。要使各辅助部门在生产过程中对生产的进行、控制做到方便、及时、准确。

第五章工厂生产和环境保护

5.1 环保依据

根据国家卫生保护的有关规定，对于新建的项目，必须把“三废”的控制与主体工程同时设计，同时施工，同时投入。本项目的实施严格执行国家有关标准和法规。

（1）《建筑项目环境保护设计规定》

（2）《大气污染物综合排放标准》

（3）《工业企业噪音设计规范》

5.2 环境评价

（1）粉尘控制标准

根据有关标准规定，一般车间内工作区空气中含尘浓度应低于10mg/m3，经除尘后排放大气的气体粉尘浓度不大于120 mg/m3。

（2）噪音控制标准

车间内噪音作用区：8小时工作区，噪音不大于85db(A)。

车间内噪音作用区：4小时工作区，噪音不大于95db(A)。

最大噪音区：不大于115db(A)。

（3）三废排放

本项目系粮食加工工程项目，生产中不产生有害气体和固体，只产生少量有机、无机粉尘和噪音。

（4）防护系统

设置通风除尘系统，控制粉尘扩散，采用二级除尘，一级离心除尘，二级袋式除尘，除尘率99%。可以使排尘浓度在120 mg/m3以内，确保排入大气的气体符合国家标准。

选用低噪音的设备，高噪音的设备进行隔离，使车间的噪音在允许的范围内。排气采用消音器，减少和避免风机排气噪音对环境的影响。

（5）绿化

绿化和美化工厂，是总平面设计的一个组成部分，应在总平面布置时统一考虑。工厂绿

化是环境保护的重要措施。工厂的绿化，包括生产区的绿化以及生产区与职工生活区之间空地的绿化。

绿化不但能减弱噪声对人们身体健康的影响，而且能净化空气，减少生产过程中产生的烟尘的飞扬，并有助于改善厂区的小气候。绿化还有助于美化环境。

厂区道路绿化是工厂绿化的重点之一。一般是在人行道、干道两旁种植。应该注意绿化不能影响地下管道的布置，应力求整齐、经济、美观。

第六章技术经济分析

6.1 销售收入

成品米糠粉5500元/吨，5500X10000X60%=33,000,000元

6.2 各项费用

设备费用表

设备名称数量单价（万元）总价（万元）

斗式提升机 1 1 1

去石机 1 1 1

磁选机 1 2 2

粉碎机 1 5 5

振动筛 1 2.5 2.5

调浆罐 2 1 2

换热器 1 1 1

调浆罐 2 1 2

脱溶机 1 5 5

缓存罐 2 1 2

胶磨机 1 8 8

均质机 4 2 8

缓存罐 2 1 2

换热器 1 1 1

酶反应罐 4 1 4

缓存罐 2 1 2

喷雾干燥塔 2 40 80

（1）原辅材料、燃料及动力：

原辅料、燃料及动力成本分析表

序号项目名称单位单价（元）年消耗量年总成本（万元）

1 原辅料吨1600 10000 1600

2 电 kw·h 1.02 1410600 143.89

3 水t 3 42500 12.75

合计1756.64

（2）工资及福利费

按平均工资水平计算，工资加社保人均为30,000元/人·y.车间员工25人，每年工资及福利费750,000元。

（3）折旧费：采用分类平均年限法计算折旧

土地按50年计，土地成本90X27X700=1,701,000元，则折旧为34,020元/y.

建筑折旧年限以30年计，房屋成本90X27X2180=5,297,400元，折旧额为176,580元/y.

设备折旧年限12年计，机器设备1,285,000元，则折旧额为107,100元/y.

总折旧费为：317,700元。

（4）修理费

修理费计为折旧费用的30%，每年为95,310元。

（5）销售费用

销售费用按销售收入的8%计，为2,640,000元。

（6）财务、管理等费用

财务、管理等费用按销售收入5%计，为1,650,000元。

总成本为上述费用总和约为23,019,410元。

6.3 税收与税金

产品增值税税率为17%；原辅料增值税税率均为17%；电增值税税率17%；自来水增值税税率为13%；城市建设维护税为增值税的7%；教育附加为增值税的3%；企业所得税方面，所得税税率按15%计征。

（1）增值税A

应缴纳税额=当期销项税额—进项税额

=33,000,000X0.17/1.17—（127,500X0.13/1.13+1,438,900X0.17/1.17）

=4,571,100元

（2）城乡建设维护税B

城乡建设维护税=增值税x 7%=4,571,100X7%=319,977元

（3）教育费附加C

教育费附加=增值税X3%=12,810,465X3%=137,133元

（4）企业所得税D

企业所得税=年利润X15%

=（33,000,000—23,019,410—4,571,100—319,977—137,133）X15% =742,857元

全年企业应缴纳的税费=A+B+C+D

=4,571,100+319,977+137,133+742,857

=5,771,067元

6.4 年税后净利润

全年企业税后净利润=销售收入—总成本—应缴纳税费

=33,000,000—23,019,410—5,771,067

=4,209,523元

6.5 投资回收期

总固定资产投资=1701000+5297400+1285000+127500=9849800元

投资回收期

=总固定资产投资/税后净利润+建设期

=9849800/4209523+1

=3.34年

参考文献

【1】张国农，于秋生，《食品工厂设计与环境保护》[M].中国轻工业出版社，2008 【2】周雅萍，姚惠源，陈正行.《米糠营养食品的研究开发》[J].《无锡轻工大学学报》第18卷第3期，1999年9月

【3】杨锁华等.《米糠应用研究发展》[J].《粮油加工与食品机械》2006年第4期

【4】顾华孝.《米糠的食用性和在保健功能食品上的应用》[J].《粮油与饲料工业》2001年第5期

【6】宋莲军等.《酶法水解米糠纤维的工艺研究》[J].《粮油食品科技》第11卷2003年第3期