工厂设计

江西科技师范大学

食品科学与工程专业《食品工厂课程设计》设计书

题目名称年产50000吨纯净水工厂设计

专业班级2012级食品科学与工程

学号20121986 20121987

学生姓名王会兰冯飞

指导教师常军博士

2015年5月22日

1.设计背景 (3)

1.1设计的依据 (3)

1.2设计的条件 (3)

2. 厂址的选择 (3)

2.1交通状况 (3)

2.2自然气候 (3)

2.3原料供应 (3)

2.4当地经济政策 (3)

3. 厂区设计 (4)

3.1厂内道路 (4)

3.2厂区绿化 (4)

3.3厂区划分 (4)

3.3.1生产区设计 (4)

3.3.2生活区设计 (4)

3.3.3行政管理部门设计 (5)

3.3.4工厂厂门设计 (6)

3.3.5成品库 (6)

3.3.6原料库 (6)

3.3.7厂区其他设计........................................................................................ .6

4. 生产车间设计 (7)

5. 纯净水生产工艺 (8)

5.1生产质量标准 (9)

5.2工艺流程 (10)

5.3工艺线的设计 (10)

6. 总结...................................................................................................................................... .11

7. 参考文献 (11)

年产50000吨纯净水工厂设计

1.设计背景

1.1设计依据

我们所设计的纯净水工厂是以年产量5万吨为依据，以厂址的地势结构为基础，利用工业园所在的地区生态环境优良、水资源丰富和交通方便的优点，来对该工厂进行设计。

1.2设计条件

产量：50000吨/年

工作时间：270天

2．厂址选择

本设计综合交通状况、自然气候、原料供应和当地经济政策的因素，决定将厂址选在江西吉安市安福县工业园。

2.1交通状况

安福县位于江西省中部偏西,吉安市的西北部.地理位置在东经114°-114°47′、北纬27°4′-27°36′之间。东邻吉安县，南靠永新县，西和萍乡市的莲花县、芦溪县交界，北与宜春市、分宜县接壤。县城所在地平都镇，距省会南昌市278公里，距吉安行署所在地吉安市59公里。安福县工业园处于省道S224和省道S228的交界处，旁边是县道X835，距离省道S835有5公里，距离G45大广高速10公里。

2.2自然气候

安福县地区属于亚热带季风湿润气候，主要风向是西北风。年平均气温17.7℃,7月的温度最高，平均气温28.9℃,1月的温度最低，平均气温5.9℃,年均降水量1553毫米，平均降雨日166天，降水明显集中在春季和初夏。

2.3原料供应

安福水资源和水能资源丰富。地表水多年平均径流量22.69亿方，人均占有量达5673立方米，不仅高于全国平均值，也高于长江流域水平。地下水储量为3亿立方米/年，日平均产水量84.9万立方米。水能理论蕴藏量约23.6万千瓦，其中可开发利用的约15.6万千瓦。安福县水域面积11.29万亩，除此以外，武功上也处于安福县内，水资源丰富，生态环境优良。

2.4当地经济政策

安福工业园政策优惠，使入区客商投资成本低。为了促进工业区的发展，同时实现工业园与来区投资客商“双赢”的目标，入区企业可以享受无息贷款,最高可贷500万元，并且银行会根据工厂收益来规定还款时间。更为主要的是，工业园还采取“政策跟着项目走”的方针，把安福工业区营造成使入区客商“成本最低、回报最快、效率最高、信誉最好”的工业园。安福县人民政府对工业园的发展也给予高度的重视。

3.厂区设计

我们所设计的工厂为长方形，东西向长120m,南北向长为80m,占地面积为9600 m 2.

我们所选的厂址所在的地区的主要风向是西北风。我们所设计的生产线为自动化生产，所以需要的工人数不多，需要保安人员4名，行政办公人员20名，保洁人员2名，医务室人员4名和工人160名，全厂职工总人数为190名。

3.1厂内道路

厂区地势较好，无坡度，所以厂内道路的布置主要采用环状式。道路围着生产车间

环绕一周，与大门和后门的主干道以及生活区等的道路纵横贯通，将生活区，办公区，生产区等各区紧密的结合在一起，有利于交通运输，工程管道的铺设、消防车通行等。这些纵横贯通的道路其宽度因主干道、次干道和人行道而异。厂区外的主干道宽为10m,厂区内主干道宽为20 m,前后门直通生产车间，方便原料成品的运输，提高生产效率，且采用环绕式，不会使车辆拥挤，造成堵车，使工厂内部运输有条理，且最大限度节约用地面积，减少建厂成本。其他支干道宽为4m ,人行道宽为2m .这些道路皆由砂石沥青浇筑铺设。

3.2厂区绿化

厂区绿化带均匀的分布在工厂的各个地方，主要分布在生活区的四周，以及食堂前

面和办公大楼前和污水处理站旁边。在宿舍旁边可以建筑一些小亭子、假山或喷泉等供员工休息和美化环境。

3.3厂区划分

3.3.1生产区设计

生产车间位于工厂的上方，东西向总长为40m,南北向总长为28m,总面积为1120m 2.

3.3.2生活区设计

我们所设计的工厂的地区的主要风向为西北风，所以在我们的设计中把生活区归置

在西南风向。

（1） 食堂

全厂最大班人数为190人，进餐批次为1批，座位轮换系数为1.2.

CK

M N 85.0?= 其中 N ——座位数，

M ——全厂最大班人数，

C ——进餐批次，

K ——座位轮换系数。

1352

.1185.0190=??=N

K

d D N F )(+= 式中F ——食堂面积，

K ——建筑系数，89％

D ——每座餐位用面积1m 2,

d ——每座厨房及其他面积0.7m 2.

89

.0)7.11(135+?=F =257.88(m 2) 考虑到特殊情况，如有人来参观工厂，人数较多，所以我们将食堂面积设为280m 2. ( 2 )宿舍

全厂职工总人数为190人，设计每间宿舍住6人，需要32间，每层有8间宿舍，

则为4层，每间宿舍的面积设为30m 2.则宿舍面积为30×8=240m 2.再加上楼梯及其他地方所占面积，所以我们设计的宿舍面积为240m 2.

( 3 )活动中心

活动中心的面积设为东西向长20m,南北向长15m,总面积为300m 2.

（4）保安室

在工厂的前门和后门各设一个保安室，保证厂内的安全。保安室的面积设为48 m 2,

东西向长6m,南北向长8m.

（5）招待室

招待室的面积设为48m 2,东西向长6m,南北向长8m.

（6）医务室

医务室的面积设为100m 2,东西向长10m,南北向长10m.

（7）商店

商店的面积设为64m 2,东西向长8m,南北向长8m.

3.3.3行政管理部门设计

行政管理部门设在工厂的正前方，即大门的正对方，对全厂的行政业务和生产技术

等进行管理，。政办公大楼在入口的中间，两边各设置绿化带与车场，并且在行政大楼的前面有很大的绿化面积。

全厂职工总人数为190人，全厂办公人数比为12％，每个办公人员使用面积为7m 2,

我们所设计的辅助用房面积为8m 2.

B k

A K G H +??=

式中，H ——行政办公楼建筑面积，m 2

G ——全厂职工总人数，人

K ——全厂办公人数比，

A ——每个办公人员使用面积，m 2

k ——建筑系数，69％

8%

697%12190+??=H =240（m 2)

我们所设计行政办公大楼南北向长24m,东西向长10m,总面积为240m 2.

3.3.4工厂厂门设计

工厂厂门共有2个，工厂大门位于工厂正南方向，门宽为11m,旁边设有副门和保

安室，副门宽为4m,工作人员可直接进到行政办公楼。

工厂后门与大门对应，位于工厂的正东方向，旁边设有保安室，保证全厂的安全，

门宽也为11m,旁边有一副门，门宽为4m,后门也可以直接通向生产车间，方便原料与成品的运输，避开人流和物流的交叉，不仅能够减少减少污染还可以提高生产效率。

3.3.5成品库

我们将成品库设计在工厂的西北侧，靠近工厂大门及生产区，设计面积为576 m 2,

东西向长48 m,南北向长12 m.

3.3.6原料库

我们将原料库设在工厂的东北角，挨着工厂的后门，方便原料的进入，设计面积为

250m 2,东西向长25m,南北向长10m.

3.3.7厂区其他设计

( 1 ) 锅炉房

设计锅炉房的面积为110 m 2,东西向长11m,南北向长10m.

( 2 ) 水塔

我们所设计的工厂为年产50000吨纯净水，考虑到产量，我们将水塔的直径设为

10m,则总面积为379.94m 2.

（3）变电站

变电站的位置设在锅炉房的旁边，位于生产区的左侧，设计的面积为150m 2,东西

向长15m,南北向长10m.

（4）净水房

净水房设计在原料库的旁边，紧挨原料库。设计面积为200m 2,东西向长20 m,南北

向长10m.

（5）污水处理站

我们将污水处理站设计在工厂的下风方向，即东南角（以西北风为主），设计面积

为170m2,东西向长17m,南北向长10 m.

（6）废品间

废品间设计在污水处理站的左侧，设计面积为48 m2,东西向长6m,南北向长8m.

在对全厂功能区的分布图中，我们特意设计了商店和废品间。设计商店是给住宿员工带来方便，使他们能够轻松地买到所需物品。由于我们所设计的灌装材料以塑料为主，在生产过程中肯定有损坏，利用废品间进行收集容纳，之后进一步加工，可以进行材料循环，节约成本。

表1全厂建筑面积

尺寸（单位：m）面积（m2）

生产车间40×28 1120

保安室6×8 48

医务室10×10 100

招待室6×8 48

食堂10×28 280

活动中心20×15 300

员工宿舍24×10 240

商店8×8 64

行政办公楼10×24 240

成品库48×12 576

原料库25×10 250

锅炉房11×10 110

水塔10 314

净水房10×10 100

变电站15×10 150

污水处理站17×10 170

废品间6×8 48

全厂建筑面积为4158m2,一般工厂的建筑系数在35%~50%之间[1]，我们设计厂区尺寸为120m×80m,建筑系数为43.31%,在一般工厂的建筑系数之间，设计合理。

4.生产车间设计

生产车间位于工厂的中间，东西向总长为40m,南北向总长为28m,总面积为1120m2.

生产车间内设有1条生产线，生产线内完全封闭，均由全自动机械操作完成，各个

机器之间由管道连接，进行连续生产，提高生产效率。

生产线在生产车间的中心，由生产线带动的辅助车间和动力设施分别布置在生产线的前方和右侧；包装车间在生产车间的左上角，以方便包装时材料的运输，减少人力和物力的损失；灌装车间在包装车间的下面，接下来是杀菌车间与洗瓶车间；化验室在包装车间的右侧，以便进行原料验收和成品的检验；车间办公室在化验室的右侧，便于工作人员交流与反映情况，对突发事件进行处理；接下来就是配电室和控制室。在生产线的左下角是生产车间的大门和男女更衣室、卫生间，接下来就是消毒室和风淋室，所有进厂人员必须经过消毒室和风淋室才能进到生产车间内部，以确保车间内部的卫生，避免人流带来的污染，保证产品的质量；制水间在风淋室右侧，用于生产线的管道以及仪器的清洗，维修间在制水间右侧，主要是修理车间内的所有机械设备。综上所述，我们所设计的整个生产车间呈层层递进的关系，将各个部门有机的结合在一起，提高生产效率和减少人力物力。

生产车间各个部门具体尺寸如下：

（1）生产线：东西向长26m,南北向长12m,总面积312m2;

（2）洗瓶车间：东西向长8m,南北向长5m,总面积40 m2;

（3）灌装车间：东西向长11m,南北向长4m,总面积48m2;

（4）化验室：东西向6m,南北向长5m,总面积30m2;

（5）车间办公室：东西向长6m,南北向长5m,总面积30m2;

（6）包装车间：东西向长12m,南北向长6 m,总面积72m2;

（7）男女更衣室：东西向长5m,南北向长3m,总面积分别为15m2;

（8）风淋室：东西向长7m,南北向长5m,总面积为35 m2;

（9）消毒室：东西向长7m,南北向长5m,总面积为35 m2;

（10）配电室：东西向长7m,南北向长7m,总面积49 m2;

（11）控制室：东西向长7m,南北向长7m,总面积49m2;

（12）制水间：东西向长7 m,南北向长4 m,总面积28 m2;

（13）维修间：东西向长7m,南北向长4 m,总面积28m2;

（14）杀菌车间：东西向长10m,南北向长4 m,总面积40m2;

5.纯净水生产工艺

5.1生产质量指标

5.1.1感官指标：包括色度，浑浊度，臭和味，以及肉眼可见物四项，是纯净水的基本要求。色度应不超过5度，并不得有其他异色；浊度不超过1度；无异味，异臭和肉眼可见物[2]。

5.1.2 pH值：表示水中的酸碱度。纯净水由于生产工艺原因，生产的水偏酸性。pH 值范围在5.0-7.0.

5.1.3电导率：表示纯净水的纯净程度，是纯净水的特征性指标。电导率越低，说明水越纯，水中杂质越少。标准规定纯净水中电导率应≤10μS/cm[3].

5.1.4高锰酸钾消耗量：主要反映水中有机化合物的含量。高锰酸钾消耗量越低，说明水中有机化合物少，污染少。纯净水中高锰酸钾消耗量应≤1.0mg/l.

5.1.5游离氯：纯净水中的游离氯主要是桶的清洗不彻底，是含氯消毒残留在水中造成了化学污染。标准规定游离氯应≤0.005mg/L.

5.1.6致病菌：指会引起人类疾病的细菌，主要是沙门氏菌，志贺氏菌和金黄色葡萄球菌。标准规定纯净水中不得检出致病菌。

5.1.7霉菌和酵母：主要是受生产环境中的污染或纯净水桶污染后未清洗干净造成。标准规定纯净水中不得检出霉菌和酵母。

表1 感官指标

项目要求

色度，度≤5，不得呈现其他异色

浊度，度≤ 1

臭和味无异味，异臭

肉眼可见物不得检出

表2 理化指标

项目GB17324-1998 企业标准铅（以Pb计），mg/L≤0.01 0.008

砷(以As计），mg/L≤001 0.008

铜（以铜计），mg/L≤ 1 0.008

氰化物（以CN-计），mg/L≤0.002 0001

挥发酚（以苯酚计），mg/L≤0.002 0.01

游离氯，mg/L≤0.005 0.003

三氯甲烷，mg/L≤0.02 0.01

四氯化碳，mg/L≤0.001 0.001

亚硝酸盐(以NO2-)，mg/L≤0.002 0.001

表3微生物指标

项目指标

菌落总数,cfu/ml 20

大肠菌群,MPN/100mL 3

致病菌(系指肠道致病菌和致病性球菌）不得检出

霉菌酵母菌，cfu/mL 不得检出

5.2纯净水生产工艺流程

5.3工艺线的设计

纯净水生产预处理中最重要的就是过滤。以城市自来水作为水源的纯净水的预处理常用超滤，但是超滤膜的使用寿命仅为1~3年，该系统的一次性投资大，不合算。所以在我们的设计中选用了多介质过滤及活性炭过滤器，为了将原水中的杂质除去加入了聚凝剂与还原剂。进行处理之后的水硬度较高，为此我们设计的工艺线中引入了预软化器，将水中的钙镁离子去除掉。

在进行深度处理时一般工厂采用普通电渗析一级反渗透，但我们经过查资料发现，电渗析系统虽然运行较为稳定，但耗水量大，占地面积大，产品率仅为25％~30％.基于此我们设计中采用的是目前较为常用的深度处理技术为二级反渗透。反渗透是以压力为推动力，所以在设计过程中我们利用高压泵来提供。考虑到压力过大容易发生危险，所以在工艺线的设计过程中在安装高压泵之前的地方安装了一个保安过滤器。

之后进行后处理，由于臭氧在水中对病毒、细菌等微生物杀灭率高，速度快，对有机化合物等污染物质去除彻底而不产生残余污染，所以在设计过程中我们采用臭氧进行杀菌。水的处理结束之后，需要进行灌装，在灌装之前需要进行洗瓶，考虑到如果桶装灌装线的拔盖及内外洗桶均为人工手工操作的话，不仅费工费时，而且卫生条件也不能保证。所以我们设计采用的是自动化生产。其中包括自动拔盖机、自动桶外洗刷机、自

动上瓶系统、自动洗盖系统、自动洗瓶机、自动灌装封盖机等，使灌装系统达到较好的自动化程度。

灌装完成后，即得成品，接下来就是进行包装，考虑到经济成本，包装车间采用人工操作，最后放入成品库。在生产线中购买一整套流水线生产设备。

6.总结

本工厂设计属于对《食品工厂设计》这门课程的进一步认识与学习，主要包括对设计背景的解释，厂址的选择，厂区设计，车间设计，工艺流程设计，工艺流程图的绘制；物料衡算；主要设备生产能力、型号及其台数的确定等内容。本设计的优点是考虑的方面较多，但是本设计还有很多不足的地方，如设备选型的计算、设备的实际处理能力,生产车间的工艺设计略显简单，产品的类型较单一，而且在厂区整体布局中略显紧密，可能也存在车间规划考虑不周，绿化带较少等等缺点，并且在本次的工厂设计中并没有进行经济效益的计算，其可行性还需要理论与实际的结合。但从全局来看，本设计较合理的，符合一般纯净水工厂的设计要求，有一定的实践指导作用。

通过这次工厂设计我们学到了很多。一方面我们对有关纯净水工厂设计方面的专业知识有了更深的了解与巩固，同时也锻炼了我们主动查资料，主动思考的习惯。另一方面我们对纯净水的生产工艺流程及操作要点有了进一步的掌握与了解。虽然这次的设计中可能会有考虑不周的地方，但最重要的是，在这次工厂设计中，我们学到的是一种学习方法和一种学习态度，我们懂得了如何自主分析问题，解决问题，同时在设计过程中也锻炼了我们的合作能力，这在我们以后的学习和工作中都有帮助。

7.参考文献

[1]李洪军食品工厂设计[M].北京:中国轻工业出版社，2008,07:17~21

[2]刘玉德.食品加工设备选用手册[M].北京：化学工业出版社，2006,07:91~114

[3]王启山.纯净水与矿泉水处理工艺及设施计算[M].北京：北京化学工业出版社，2003,:123~142

附录：

根据风玫瑰图，厂址所在地区一年四季的主要风向为西北风，所以，我们将污水处理站及原料库放在下风方向。

图纸1：厂址图

图纸2：工厂厂区规划图

图纸3：生产车间规划图