年產3 000噸紅皮發芽花生醬的工廠設計

關正萍，李艷輝，肖春玲，張 娟，崔 娜

（山西師范大學食品科學學院，山西臨汾041000）

0 引言

花生，原名落花生，是世界上食用最廣泛的豆類之一，因為它不僅營養豐富，而且人們也比較能接受它的價格。花生中含有較多的蛋白質，已經被全世界大部分消費者接受。除此之外，花生紅衣中含有白藜蘆醇、原花色素等天然多酚類物質[1]。生活中，很多人認為花生發芽之后就會產毒或者霉變，其實發芽花生不僅可以食用，更重要的是其主要營養成分會提高，容易被人體較好地吸收[2]。

目前，花生醬在生活中的用途也越來越廣泛，并且深受大眾喜愛。中西餐的涂抹面包、調味料中也越來越常見它的身影，除此之外，花生醬還被應用于小糕點的制作中[3]。

研究年產3 000 t紅皮發芽花生醬的工廠設計。首先，根據原料的供應、產品的要求等條件選擇紅皮發芽花生醬的生產工藝流程。根據地理位置、市場需和經濟條件等進行紅皮發芽花生醬的廠址選擇。并且參考工藝流程和阿里巴巴選擇具體的生產設備，同時進行工廠車間設計、物料衡算、水電氣估算及最后的經濟技術分析，做出最合理的紅皮發芽花生醬的工廠設計。

1 產品方案

工廠設計的產品方案又叫做設計綱領。總的來說，產品方案就是紅皮發芽花生醬工廠設計可行性的一個推演。紅皮發芽花生醬工廠的工作日程不同，所安排的生產計劃也不同。即使同一種原料也因為品種不同、加工地區不同、制作流程不同而存有很大的區別。因此，在設計產品方案的時候，首先設計了發芽花生醬的生產線，對花生醬的加工特性進行分析，從而設計出更適合花生醬的加工方式。

1.1 建設規模

本廠考慮建設年產成品發芽花生醬3 000 t的生產工廠1個。

1.2 產品方案

年產量：Q=3 000 t。

生產班制：設計的加工工廠定位二班倒，每天有效工作時間為8 h/班，年工作約270 d。本設計的班產量：3 000 t/年÷270 d/年÷2班/日=5.55 t/班，每小時生產規模：P=年產量（t）/（X×Y×4）=3 000/（270×2×4）=1.39 t/h。

在必要的生產情況下，在條件允許時，采取適當延長生產周期的措施，以便于職工能得到較好休息，同時能避免生產設施長時間不合理運轉，從而產生的損壞、降低損失。

2 廠址選擇

工廠地理位置的選擇對工廠有很大影響，建廠必須考慮所選位置的地理環境、交通設施、自然條件、水資源及當地政府的政策等。所選地址要滿足地理位置優越、自然條件適宜、交通便利、水資源豐富、政策支持，以及勞動力、設施設備完善等基本條件。

擬將廠址選在山東省魯西北地區的濟南市濟陽縣。根據王艷[4]的研究，在中國的花生生產大省中，具有花生生產綜合優勢的排名在第1位的是山東省。經調查，山東省目前的花生加工公司有臨沂市鮮夫子食品有限公司，位于山東省郯城縣，主營黃金豆、蠶豆、花生酥等；還有位于山東濟陽縣的濟陽縣鶴立食品廠，主營蛋黃花生、老醋花生等。該地區為暖溫帶半濕潤季風氣候，氣候溫和，年平均氣溫為12℃左右，降水較多。四周100 km都是農業發展區，因此成為食品工業的有力保證。此地有248、249兩條省道和104、220兩條國道，交通設施完善。濟陽擁有豐富且素質較高的勞動力資源，每年可提供技術人才8 000余人。國家支持在該地大力發展食品工業，并且濟北經濟開發區已經被授予“中國最佳食品投資園區”等稱號。

廠址選擇圖見圖1。

圖1 廠址選擇圖

3 總平面布置

3.1 廠區平面設計

依照課題的基本規則，規范排放出的廢水、廢氣、廢料。對紅皮發芽花生醬加工工廠的各種必須物質進行相應的衡算，為生產加工中的需要設備進行相應的選型，還要進行各類經費的匯總、核算。

廠區平面設計圖見圖2。

圖2 廠區平面設計圖

考慮當地氣候的影響，紅皮發芽花生醬加工工廠的主生產車間等應該放在工廠的上風向位置，鍋爐房和污水處理廠等應該放在工廠的下風向；并將工廠的生活休息區域與生產工作區域嚴格分離開，工廠內生產車間的職員應該與工廠內包裝車間的職員盡量區分開，盡可能地降低生產車間職員身上所攜帶的細菌和粉塵，防止產生不必要的污染。

3.2 廠房的整體布局

紅皮發芽花生醬加工工廠的廠房設計應該明亮寬敞，為生產和操作留下足夠的空間。工廠的內部設施必須要完善，設有員工更衣間、消毒間、成品存放間等，同時廠房內必須設有防護設施。例如，紅皮發芽花生醬加工工廠要做好防蟲、防火、防潮工作，而且工廠應該具有很好的通風能力。車間普通裝修需要按照國家的相應標準進行。消防設施也應該配備完善，放在明顯、安全的位置，并且需要經常檢修。

3.3 紅皮發芽花生醬加工工廠的生產部門與輔助部門

工廠的部門有生產車間、包材庫、研發中心、員工宿舍、食堂、辦公樓、成品倉庫、物流停車場、物流辦公室、勞保用品庫、污水處理處、鍋爐房、變電所、機修車間、水泵房、員工停車場、車棚、廁所、噴泉等。

3.4 車間布置

生產車間一覽表。

主車間功能布置圖見圖3。

4 主要生產設備的選擇

設備清單見表1。

圖3 主車間功能布置圖

5 產品制作工藝流程

5.1 原材料

供應范圍和收購方法：工廠原料主要通過貨車運送并收購于山東省魯西北地區。

表1 設備清單

5.2 加工工藝流程論證

5.2.1 工藝設計概要設計的工藝流程主要分為2個部分內容：花生芽的培育和發芽花生醬制作。

5.2.2 生產工藝流程圖

（1）花生芽的培育。籽粒篩選→沖洗→浸種→清洗→催芽。（2）發芽花生醬的制作

發芽花生→烘烤→冷卻→脫膜→打漿→微磨→調配→均質→真空濃縮及殺菌→灌裝→殺菌→冷卻→成品→出廠。

5.3 生產工藝操作要點

5.3.1 花生芽的培育

品種篩選：通過對5個花生品種的營養成分進行測定，結果表明四粒紅生長最快,其花生芽的營養成分也含量最高[1]。

（1）籽粒篩選。通過自動篩選機選出大小相差不大的花生，并且人工去除干癟、有害的種子。

（2）浸種。應盡量每隔2～3 h翻動1次花生種子[5]。

（3）清洗。用清水清洗2～3次。

（4）催芽。催芽需要設置合適的溫度，一般在22～30℃，經過2～3 d基本可以出芽。催芽期間應小心翻動種子，以利于花生呼吸。

5.3.2 發芽花生醬的制作

（1）熱燙及冷卻。在烘烤機中進行5 min烘烤即可進行冷卻。

（2）脫膜及漂洗。用脫膜機去除花生紅衣，并進行漂洗。

（3）打漿及微磨。先用打漿機打為粗漿，再用微磨機細細研磨[6]。

（4）調配。調配比例為每30 kg花生漿液對應250 g瓊脂和35 kg白砂糖[6]。

（5）均質。調配好的料液在均質機中進行均質，壓力定為40 M[6]。（6）裝罐及殺菌。盡量在花生醬溫度高于85℃的條件下進行裝罐[6]。

5.4 工藝論證

經過查閱相關文獻，將紅皮花生經浸種、清洗及催芽等操作之后再進行熱燙、脫膜打漿、調配均質、殺菌等操作后制成紅皮發芽花生醬，經調查研究，該工藝流程較合理，且成品發芽花生醬營養豐富，實施具有可行性[7-10]。

6 勞動力定員的組成確定

6.1 生產車間定員

生產車間定員見表2。

表2 生產車間定員

一班共計人數66人。

6.2 全廠管理部門定員

管理部門定員合計131人。

7 生產車間水電汽估算

7.1 用水量估算

設備用水量根據工藝用水和輔助用水2個部分進行估算。

7.1.1 工藝用水

（1）清洗空罐。

待處理物料名：空罐

待處理物料量：2 842只/h

已知LB4B1型空罐清洗機噴水量為100 mL/只

本工序用水量=2 842×100×10-6=0.2 842（t/h）

（2）沖洗。

待處理物料名：未加工花生

待處理物料量：1.21 t/h

每處理1 t未加工花生需要用水量（t）：0.7 t/t

本工序用水量=1.21×0.7=0.847 t/h

（3）浸種。

待處理物料名：初花生

待處理物料量：1.20 t/h

每處理1 t未加工花生需要用水量（t）：0.2 t/t

本工序用水量=1.20×0.2=0.24 t/h

（4）清洗。

待處理物料名：未清洗花生

待處理物料量：1.18 t/h

每處理1 t未加工花生需要用水量（t）：0.5 t/t

本工序用水量=1.18×0.5=0.59 t/h

（5）催芽。

待處理物料名：待催芽花生

待處理物料量：1.18 t/h

每處理1 t未加工花生需要用水量（t）：0.2 t/t

本工序用水量=1.18×0.2=0.236 t/h

（6）冷卻。

待處理物料名：無菌花生醬

待處理物料量：1.39 t/h

每處理1 t無菌花生醬需要用水量（t）：5 t/t

本工序用水量=1.39×5=6.95 t/h

7.1.2 輔助用水

（1）沖地清洗用水量。

設備清洗用水為5.0 t/班。1 t水約可沖洗生產車間地坪50 m2，且每4 h沖洗1次。需沖洗面積1 800 m2，用水量為1 800/50×2=72（t/班）。則沖地清洗需要用水72 t/班，即72/4=18（t/h）。

（2）車間員工用水。

員工人數131人，人均最大用水量（t/人h）：0.012；最大用水量（t/h）：1.572。

7.1.3 車間總用水量

車間總用水見表3。

表3 車間總用水

7.2 用電量估算

車間總用電，設備用電，76.145 kW；照明用電19.51 kW。

7.3 用氣量估算

車間總用氣，耗氣量（t/h）：生產用量1.72 t/h；清潔用量0.5 t/h。

8 技術經濟分析

廠區的主營產品是500 g/瓶的發芽花生醬，每瓶市場售價為16元/瓶。則產品的年銷售額為：3 000 t/500 g×16=9 600萬元。

工廠經濟分析見表4。

表4 工廠經濟分析

9 結語

對年產3 000 t紅皮發芽花生醬的工廠設計研究。首先，從紅皮花生、發芽花生等方面分析了花生醬的好處并對設計內容做出簡明的概括[11-13]。并給出設計的產品方案和生產制度，經過分析計算，紅皮發芽花生醬每1 h生產規模為1.39 t/h。根據建廠的基本條件，從地理位置、交通、自然環境、水資源、政策、勞動力資源等方面進行綜合考慮，將廠址選在山東省魯西北地區的濟南市濟陽縣。

通過查閱相關文獻，對紅皮發芽花生醬的工藝流程進行分析及操作要點進行撰寫，經分析，工藝流程較合理。同時，對紅皮發芽花生醬工廠的原輔料以及包材進行物料衡算，生產1 t成品需要1.24 t的花生原料，并且每生產1 t的成品，需要0.65 t的白砂糖、0.004 6 t的瓊脂、2 020只500 g的玻璃瓶及255只瓦楞紙箱，并規定每個瓦楞紙箱中放8瓶紅皮發芽花生醬的成品。

根據發芽花生醬的工藝流程圖繪制出設備流程圖，然后通過計算，可以確定出個工段的單位時間處理量[14-16]；從阿里巴巴上進行分析與選擇確定出各設備的型號、生產能力、外形尺寸及電機功率等基本信息，最后根據所選設備確定出紅皮發芽花生醬工廠的每個工段所需人數，并對各部門的所需人數進行匯總，確定全廠共需要人員131人。

車間用水量主要包括工藝用水和輔助用水2個部分內容，最后匯總出得出車間的總用水量為28.6 t/h。然后是對車間的用電量進行估算，包括車間設備用電量及車間照明用電量，然后對車間總用電量進行匯總，得出總用電量為95.7 kW。最后，對車間用氣量進行估算，根據清洗用量和生產用量得出該車間的總用汽量為2.2 t/h。

經計算，紅皮發芽花生醬工廠的輔助設施中，成品倉庫面積為160 m2，原料倉庫面積為96 m2，包裝材料倉庫面積為100 m2。

紅皮發芽花生醬的平面布置包括車間布置、全廠布置以及土地建筑系數的確定。車間總面積為1 800 m2，全廠建筑面積為4 500 m2，參加計算的總面積為15 000 m2，最后得出土地建筑系數為30%。

最后，對紅皮發芽花生醬工廠的技術經濟進行分析，包括技術經濟分析的依據和支出費用進行估算。其中，固定資產為54.94萬元；原輔料及包材費用中，原料花生3 685.7萬元/年，白砂糖982.8萬元/年，瓊脂4.61萬元/年，玻璃瓶871.70萬元/年，瓦楞紙箱61.2萬元/年；能源消耗費用如下：電費51.65萬元/年，水費24.74萬元/年，氣費86.31萬元/年；工人工資5 000元/月計，工人工資786萬元/年；土建投資以及設備的折舊費中，土建資金為70萬元/年，設備投資的折舊費為5.494萬元/年，維修費0.83萬元/年。收入估算如下，銷售額為9 600萬元/年。經匯總計算，工廠的利潤為2 914.026萬元/年。