年产万吨碳酸饮料工厂设计
姓名：邵 云 逸
班级：食安0923
学号：A10090320
摘 要
本设计介绍了碳酸饮料的市场情况，未来市场走向。进行了工厂选址、产品方案设
计、生产工艺及论证，并以可乐型碳酸饮料为例进行了物料衡算、水电用量的估算、设
备选型、劳动力估算、辅助部门设计。其中以生产工艺论证和车间布置为重点，对车间
门、采光、楼盖、地坪、内墙面、柱子进行了设计。并据此绘出了工艺流程图、生产车
间平面布置图、全厂布局图共 3 张。生产工艺采用先进技术和设备，使生产效率得到
了提高，同时减少了劳动力。车间和全厂的布局都符合 GMP 卫生管理体系和HACCP
质量管理体系。
关键词：碳酸饮料；工艺论证；车间设计
目 录
摘 要 ·········································································································································℃
ABSTRACT ······························································································································℃
第 1 章 绪 论···························································································································1
碳酸饮料的现状··········································································································1
碳酸饮料的定义和分类······························································································2
碳酸饮料的负面影响··································································································2
设计目的······················································································································3
设计依据······················································································································3
根据计划任务书规定的产品品种、质量、规模进行设计·····························3
主要设备的能力应与工厂规模相适应·····························································3
合理的选择工艺流程和设备及设计指标·························································3
全面解决工厂生产、场外运输和各处物料储备的关系·································4
注意考虑工厂建成后生产挖潜的可能和留有工厂发展余地·························4
合理考虑机械化、自动化装备水平·································································4
注意环境保护、减少污染·················································································5
方便施工、安装、方便生产、维修·································································5
第 2 章 厂址选择和总平面设计·····························································································6
厂址选择······················································································································6
厂址选择应从以下几方面考虑·········································································6
厂址选择报告的内容·························································································7
结合而论，厂址选择的原则可归纳为如下几项·············································7
厂址选择说明········································································································8
总平面设计············································································································8
总平面设计的基本原则·····················································································8
总平面设计说明········································································································10
第 3 章 碳酸饮料工厂工艺设计···························································································12
产品方案的要求········································································································12
班产量的确定············································································································12
碳酸饮料生产工艺流程····························································································13
工艺流程说明···································································································14
碳酸饮料的质量指标·······················································································21
生产物料衡算············································································································22
设备选型····················································································································23
水处理设备·······································································································23
暂存罐···············································································································24
不锈钢饮料泵···································································································25
化糖罐···············································································································25
硅藻土过滤器···································································································26
糖浆调配罐·······································································································26
真空脱气罐·······································································································26
紫外线杀菌机···································································································26
二氧化碳净化器·······························································································27
冷却-混合-碳酸化联合机 ··············································································27
全自动冲瓶灌装旋盖机·················································································28
全自动瓶盖印码机·························································································28
单侧面加圆瓶贴标机·····················································································28
CIP 清洗系统 ·································································································28
水电用量的计算········································································································29
用水量计算·······································································································29
用电量计算·······································································································30
车间工艺布置············································································································30
生产车间工艺布置的原则如下：···································································30
生产车间布置说明···························································································30
劳动力计算·······································································································32
第 4 章 辅助部门设计·········································································································33
仓库····························································································································33
原料仓库···········································································································33
包装材料仓库···································································································34
成品仓库···········································································································34
研发中心····················································································································34
研发中心的任务·······························································································34
研发中心的装备·······························································································34
品控中心····················································································································35
品控中心的任务·······························································································35
品控中心的组成·······························································································35
品控中心的装备·······························································································35
品控中心对建筑的要求···················································································36
机修室························································································································36
全厂生活设施············································································································36
办公楼···············································································································36
食堂···················································································································37
更衣室···············································································································38
浴室···················································································································39
厕所···················································································································39
员工宿舍···········································································································39
配电房···············································································································39
污水处理站·······································································································40
第 5 章 食品工厂卫生···········································································································41
厂、库环境卫生········································································································41
厂、库设施卫生········································································································41
加工卫生····················································································································42
厂区公共卫生············································································································42
车间卫生····················································································································42
常见的消毒方法········································································································43
漂白粉溶液·······································································································43
氢氧化钠溶液···································································································43
过氧乙酸···········································································································43
蒸汽和热水消毒·······························································································44
紫外线消毒·······································································································44
第 6 章 全厂总平面布置·······································································································45
厂区面积确定············································································································45
厂区道路····················································································································45
第 7 章 公共系统设计···········································································································47
给排水系统设计内容及所需的基础资料································································47
设计所需基础资料···························································································47
设计注意事项···································································································48
排水系统····················································································································48
排水系统的组成·······························································································48
有关排水设计要点···························································································48
消防系统····················································································································49
供电系统····················································································································49
设计所需基础资料···························································································50
食品厂对供电的要求及措施···········································································50
车间配电···········································································································50
供电系统说明···································································································51
供汽系统····················································································································51
锅炉房在厂区的位置·····················································································51
锅炉房的布置·································································································51
第 8 章 废水处理·····················································································································53
碳酸饮料废水的主要来源························································································53
碳酸饮料废水的常用处理工艺及设施····································································53
第 9 章 结论···························································································································54
本设计的技术先进性与经济合理性········································································56
本设计存在的问题····································································································56
参考文献···································································································································57
第 1 章 绪 论
碳酸饮料的现状
2009 年受益于国家扩大内需政策的影响，我国软饮料行业保持了较高的发展速度，
前 11 个月，各类软饮料生产 7453 万吨，预计全年产量能达到 8100 万吨，实现 25%以
上的增长，然而，随着居民消费结构的变化，市场对各种饮料的需求也发生着结构性改
变，其中，作为软饮料中的份额“老大”，碳酸饮料生产上也出现了改变，虽然表面上碳
酸饮料的市场容量比较平稳，但是占整个饮料大市场的百分比是逐年下滑的。
今年前 11 个月，碳酸饮料累计生产 万吨，同比增长 %，比软饮料总体
平均增长率低了近 14 个百分点。碳酸饮料在整个饮料生产中的占比也由 5 年前的 23%
下降到今年的 15%，份额下降了近 10 个百分点，各类新型饮料品种大行其道，特别是
新型果汁饮料、茶饮料对碳酸饮料的传统市场冲击较大。
碳酸饮料未来 5 年在中国市场的衰退已经无可挽回了，各类生产企业为了适应市场
变化，在经营上也出现了一系列调整，可口可乐大力推出了自己的新型果汁饮料；百事
可乐又裁员又换标，目的当然很明显，想借此抢占可口可乐的市场分额。未来几年的可
乐大战，必定是精彩非凡，可惜国产品牌娃哈哈的非常可乐近几年悄无声息，新品咖啡
可乐也没有抢到多少份额。
从品牌格局上看，可乐市场三足鼎立的局面目前不会改变，而且各自市场份额在未
来 5 年也不会发生大的变化，基本都同质化了，对手的招数也都互相比较了解了。总体
是：可口可乐和百事可乐下不了乡，非常可乐进不了城。像崂山可乐等地方品牌短时间
难成大气候。天府可乐如果能够顺利收回品牌所有权，由中粮之类的超大型国企来运营，
有点希望成为地方强势品牌。雪碧比拼七喜，芬达对阵美年达，未来 5 年也都是维持目
前的品牌格局。
碳酸饮料的定义和分类
碳酸饮料是在一定条件下充入二氧化碳气的制品，是软饮料（非酒精饮料）的一种。
它的主要成分为糖、色素、甜味剂、酸味剂、香料及碳酸水等，一般不含维生素，也不
含矿物质。按照我国软饮料的分类标准，碳酸饮料（汽水）分为：果汁型碳酸饮料、果
味型碳酸饮料、可乐型碳酸饮料和其他型碳酸饮料。
1、果汁型：原果汁含量不低于 %的碳酸饮料，它除了具有相应水果所特有的色、
香、味之外，还含有一定的营养，有利于身体健康。如橘汁汽水、柠檬汽水等。
2、果味型：以食用香精为主要赋予香剂，以食用着色剂着色，原果汁含量低于 %
的碳酸饮料，赋予一定的水果香型和色泽。如橘子汽水、菠萝汽水等。
3、可乐型：特指含有焦糖色、可乐香精或类似可乐果和水果香型的辛香、果香混
合剂的碳酸饮料。香气协调柔和，味感纯正、爽口，有清凉、刹口感，由于味道独特，
含有咖啡因的产品同时具有提神作用，人们对这类产品往往有自己的偏爱，尤其可口可
乐、百事可乐、非常可乐等知名品牌产品引导了消费方向。
4、其他型：除上述三种类型以外的碳酸饮料，如苏打水、盐汽水以及含有非果实
的植物提取或非果实的食用香精的碳酸饮料。如茶汁汽水等。
碳酸饮料的负面影响
过量地喝碳酸饮料，其中的高磷可能会改变人体的钙、磷比例。研究人员还发现，
与不过量饮用碳酸饮料的人相比，过量饮用碳酸饮料的人骨折危险会增加大约 3 倍；
而在体力活动剧烈的同时，再过量地饮用碳酸饮料，其骨折的危险也可能增加 5 倍。
专家提醒，儿童期、青春期是骨骼发育的重要时期。在这个时期，孩子们活动量大。如
果食物中高磷低钙的摄入量不均衡，再加上喝过多的碳酸饮料，则要引起足够的重视。
因为它不仅对骨峰量可能产生负面影响，还可能会给将来发生骨质疏松症埋下伏笔。因
此，万事都得要有个“度”。一旦超过了这个“度”，再有丰富营养的食物也可能变成有害
物或多余物，对人体不利；其次，适时补充一定数量的钙，还可减轻体内钙——磷比例
的失调。
设计目的
毕业设计是经过大学四年学习，并且掌握一定理论知识以后进行的一次综合性的练
习。
毕业设计是把理论和实践相结合，并在实践中加以应用，对食品工厂的设计有了一
定时间经验，同时毕业设计能够锻炼我们独立工作的能力，掌握查阅相关资料的一些方
法。
设计依据
本设计是根据四川理工学院生物工程学院食品科学与工程教研室下达的毕业设计
任务书进行设计的，设计课题《年产6000吨碳酸饮料车间工艺设计》。
根据计划任务书规定的产品品种、质量、规模进行设计
计划任务书规定产品的规模往往有一定的范围，设计规模在该范围之内或略超出该
范围，都认为是合适的；但如果限于设备选型，设计达到的规模略低于该范围，则应说
明原因，取得上级同意后，才能继续设计。
主要设备的能力应与工厂规模相适应
大型工厂应配备与之相适应的大型设备，否则将造成工艺线过多的现象。
合理的选择工艺流程和设备及设计指标
工艺流程和主要的设备的确定至关重要。工厂建成后，要想改变工艺流程和主要设
备十分困难。因此工艺流程的确定和主体设备的选择应慎重从事，须通过方案对比后确
定，并应尽可能考虑节省能源，采用安全可靠、技术先进成熟、经济合理的工艺流程和
设备。工艺设计的各项指标，如原料损失率、产品合格率等的选取，应切合实际。指标
定得太高，投产后达不到设计要求。指标过于保守，造成人力、物力的浪费，经济上不
合理。因此，设计指标和工艺参数的选取也应力求先进、合理。
全面解决工厂生产、场外运输和各处物料储备的关系
由于工厂生产要求长期连续运转，而高混机、回转窑、熔炉和磨机等设备则需要一
定的时间进行计划检修；同时受各处复杂条件如场外运输等因素的制约，所以各种物料
都应有适当的储备。各种堆场、储库的容量，应满足各处物料存期的要求。储存期的确
定应使生产有一定的机动性，以利于工厂均衡连续地生产。但储存期也不要太长，以免
增加基建工程量和费用及占用工厂的流动资金。
注意考虑工厂建成后生产挖潜的可能和留有工厂发展余地
工厂从设计到建成投产往往要好几年的时间，而生产技术却是向前发展的。因此设
备能力应能切实满足生产要求并留有余地。此外，应结合设计时的国内外未来时期对设
计产品需求情况的预测，以及当前国民经济发展的方针政策，考虑在设计中是否需要或
应留有多大的扩建余地。考虑工厂扩建的原则是：既要便于今后的扩建，使工厂扩建时
尽量不影响原有的生产，又要尽可能不增加当前建厂的占地面积和投资。
合理考虑机械化、自动化装备水平
机械化水平应与工厂的规模和装备水平相适应，特别是连续生产过程中大宗物料的
装、运、卸，必须实现机械化。重大设备的检修、起重以及需要减轻繁重体力劳动的场
合，也应尽可能实现机械化。生产控制自动化，具有反应灵敏、控制及时、调整精确的
特点，是保证现代化连续性大生产安全稳定进行必不可少的手段。我国工厂生产的自动
化有自己的特点，目前不强调高度全盘自动化，而是注重讲求实效的局部自动化。如窑
炉、熔炉和各种成型设备等大型设备连续生产自动化等。
注意环境保护、减少污染
设计应严格执行国家环境保护、工业卫生等方面的有关规定。对可能产生的污染应
采取相应的防治措施，确保工人在良好的环境下从事生产，保护广大职工的身体健康。
方便施工、安装、方便生产、维修
工艺布置应做到生产流程顺畅、紧凑、简捷。力求缩短物料的运输距离，并充分考
虑设备安装、操作、检修和通行的方便，以及其他专业对工艺布置的要求。
第 2 章 厂址选择和总平面设计
厂址选择
食品工业的布局，涉及一个地区的长远规划。一个食品工厂的建设，与当地资源、
交通运输、农业发展都有密切关系。在进行区域规划、选择厂址时，经常涉及的内容有
工程地质条件的优劣，厂区范围能否适应和满足总平面和安全距离的要求、自然灾害的
威胁程度与抵御能力，可能出现的次生灾害，“三废”的处理，与外部的联系及协作等。
厂址选择工作应当在当地城建部门的统筹安排下，由筹建单位负责，会同主管部门、
建筑部门、城市规划部门和区、乡（镇）等有关单位，经过充分讨论和比较，选择优点
最多的地址为建厂的地址。在选择厂址时，设计单位亦应参加。
厂址选择应从以下几方面考虑
1、食品工厂的厂址应设在当地的规划区内，以适应当地发展规划的统一布局，并
尽量不占或少占良田，做到节约用地。所需土地可按基建要求分期分批征用。食品工厂
应设在环境洁净，绿化条件好，水源清洁的区域。
2、食品工厂一般建在原料产地附近的大中城市郊区，个别产品为有利于销售也可
设在市区。这不仅可获得足够数量和质量新鲜的原料，也有利于加强食品企业对农村原
料基地生产的指导和联系，而且还便于辅助材料和包装材料的获得，利于产品的销售，
同时还可以减少运输费用。
3、所选厂址要有可靠的地质条件，应避免将工厂设在流沙、淤泥、土崩断裂层上。
在矿藏地表处不应建厂。厂址应有一定的地耐力。建筑冷库的地方，地下水位不能过高。
4、厂区的标高应高于当地历史最高洪水位，特别是主厂房及仓库的标高更应高出
当地历史最高洪水位。厂区自然排水坡度最好在（4～8）∕1000 之间。
5、所选厂址面积的大小，应能尽量满足生产要求，并有发展余地和留有适应的空
余场地。
6、所选厂址附近应有良好的卫生环境，没有有害气体、放射源、粉尘和其他扩散
性的污染源（包括污水、传染病医院等），特别是在上风向地区的工矿企业，更要注意
它们对食品厂生产有无危害。厂址不应设在受污染河流的下游。还应尽量避免在古坟、
文物、风景区和机场附近建厂，并避免高压线、国防专用线穿越厂区。
7、所选厂址应有较方便的运输条件（高速公路、铁路及水路）。若需要新建公路
或专用铁路时，应选最短距离为好，以减少投资。
8、有一定的供电条件。在供电距离和容量上应得到供电部门的保证。
9、所选厂址附近不仅要有充足的水源，而且水质要好（水质必须符合卫生部所颁
发的饮用水水质标准）。城市采用自来水，即符合饮用水标准。若采用江、河、湖水，
则需加以处理。若要采用地下水，则需向当地了解，是否允许开凿深井。同时，还得注
意其水质是否符合饮用水要求。水源水质是食品工厂选择厂址的重要条件，特别是饮料
厂和酿造厂，对实质要求更高。厂内排除废渣，应就近处理。废水经处理后排放。要尽
可能对废渣、废水做综合利用。
10、厂址最好选择在居民区附近，这样可以减少宿舍、商店、学校等职工的生活福
利设施。
厂址选择报告的内容
1、厂址的坐落地点，四周环境情况。地质及有关自然条件资料。厂区范围、征地
面积、发展计划、施工时有关的土方工程及拆迁民房情况，并绘制 1∕1000 的地形图。
2、原料供应情况；废水排放情况。
3、水、电、燃料、交通运输及职工福利设施的供应和处理方式。
4、经济分析。对厂区一次性投资估算及生产中经济成本等综合分析。
5、选择意见。通过选择比较，经济分析，确认哪一个厂址符合条件。
结合而论，厂址选择的原则可归纳为如下几项
1、厂址的位置要符合城市规划（供汽、供电、给排水、交通运输）等要求。
2、厂的地区要接近原料、燃料基地和产品销售市场，还要接近水源和电源。
3、具有良好的交通运输条件。
4、场地有效利用系数较高，并有远景规划的最终总体布局。
5、有一定的基建施工条件和投产后的协作条件。
6、厂址选择要利于三废处理。
厂址选择说明
根据以上原则，本设计将厂址选择在南充市航空港工业集中区。
1、航空港工业集中区是省级经济开发区——南充经济开发区的重要组成部分。初
步形成了机械电子、家具建材、丝纺服装和食品医药四大产业。园区现占地5平方公里，
远期规划面积40平方公里，又属高新技术开发区，符合国家发展的方针政策。
2、南充市航空港工业集中区位于南充市高坪区，环境良好，属嘉陵江中游，污染
较少。
3、南充市航空港工业集中区靠近高坪机场，有多条公交线路直达市区。南充市有
直达成都、重庆等周边大城市的高速公路和铁路，交通便利，地势平坦，位置优越。
4、南充夏天较炎热，碳酸饮料中的二氧化碳能带走体内的热量，给人清爽感，因
此会有良好的市场。
5、在南充快速发展的的今天，经济也突飞猛进的增长，人民生活水平提高了，因此会
有一定的消费群体。
总平面设计
食品工厂的总平面设计，无论原料种类、产品性质、规模大小以及建设条件如何不
同，都是按照设计的基本原则结合具体情况进行的。
总平面设计的基本原则
食品工厂总平面设计，布置务必紧凑合理，节约用地。分期建设的工程，可一次设
计，分期建设，为长期发展留有余地。
总平面设计应符合工厂生产工艺的要求
1、主车间、仓库等应按生产流程布置，并尽量缩短距离。
2、全厂的货流、人流、原料、管道等的运输应有各自路线，力求避免交叉。
3、避免无聊往返运输，动力设施应靠近负荷中心，如变电站应靠近高压线网输入
本厂的一边，同时，变电站又应靠近工厂负荷中心。制冷机房应接近变电站，紧靠冷库。
罐头食品工厂肉类车间的解冻间应接近冷库，而杀菌等用蒸汽量大的工段应靠近锅炉房。
食品工厂总平面设计必须满足食品工厂卫生要求和食品安全要求
1、生产区（各种车间和仓库等）和生活区（宿舍、食堂、浴室、商店和学校等）、
厂前区（传达室、医务室、化验室、办公室、俱乐部、汽车房等）、和生产区分开。
2、生产车间应注意朝向，一边采用南北向，保证阳光充足，通风良好。
3、生产车间与城市公路须有一定的隔离区，一般宽为 30～50m，中间最好有绿化
地带阻拦尘埃。
4、根据生产性质不同，动力供应货运周转和卫生防火等应分区布置。同时，主车
间应与食品卫生有影响的综合车间、废品仓库、煤堆及有大量烟尘或有害气体排出的车
间间隔一定距离。主车间应设在锅炉房的上风向。
5、公用厕所要与主车间、食品原料仓库或堆场及成品库保持一定的距离，并采用
水冲式厕所，以保持厕所的清洁卫生。
6、总平面中要有一定的绿化面积，但不宜过大。
食品厂厂区道路和厂区建筑物布置的要求
1、厂区道路应按运输量及运输工具的情况决定其宽度，厂区道路应采用水泥或沥
青路面，以保持清洁。运输货物道路应与车间保持一定的距离，特别是运煤和煤渣容易
产生污染。一般道路应设计成环形，以免造成堵塞。
2、厂区道路还应从实际出发考虑是否需要有铁路专用线和码头等设施。
3、厂区建筑物间距（指两栋建筑物外墙面相距的距离）应按有关规范设计。从防
火、卫生、防震、防尘、噪声、日照、通风等方面来考虑，在符合有关规范的前提下，
使建筑物间的距离最小。例如，建筑间距与日照关系，冬季需要日照的地区，可根据冬
至日太阳方位角和建筑物高度求得前栋建筑的投影长度，作为建筑日照间距的依据。不
同朝向的日照间距 D 约为 ～（D 为两建筑物外墙面的距离，H 为布置在前面
的建筑遮挡阳光的高度）。
4、建筑间距与通风关系：当风向正对建筑物时(即入射角为 0°时)，希望前面的建
筑不遮挡后面建筑的自然通风，那就要求建筑间距 D 在 4～5H 以上。当风向的入射
角为30°时，间距可采用 。当入射角为 60°时，间距 D 采用 。一般建筑选用
较大风向入射角时，用 或 就可达到通风要求；在地震区采用 或
。
5、厂区各建筑物布置也应符合规划要求，同时合理利用地质、地形和水文等的自
然条件。合理确定建筑物、道路的标高，保证不受洪水的影响，使排水畅通。
6、在坡地、山地建设工厂，可采用不同标高安排道路及建筑物，进行合理的竖向
布置。但必须注意设置护坡及防洪渠道，以防山洪灾害。
7、相互间有影响的车间，尽量不要放在同一建筑物里，但相似车间应尽量放在一
起，提高场地利用率。
总平面设计说明
总平面设计的依据是设计任务书、厂址选择报告及生产工艺流程简图。结合厂址的
自然条件因地制宜，注意了经济技术性，节约用地，节省投资和留有发展余地。
由风玫瑰图看得，全年的主风向为静风少有北风，主要生产车间布置在全厂东西纵
向上的中心地带，形成生产区。生活区设在主风向的下风向，以免污染生产区的卫生，
锅炉房设在西南方向，既不会污染加工车间又不至于使能源输送距离加大，污水处理站
设在厂后区，对生产区的环境卫生没有影响。
这个总平面设计符合生产流程的要求。原料、半成品、成品的生产作业线顺直、短
捷，设有交叉和返回。建、构筑物的厂房布置分区划片，分为厂前区、能源区、生产区。
体现出各区功能分明、运输联系方便、建筑井然有序。厂前区的建筑基本上属于行政管
理及后勤职能部门等有关设施（食堂、车库、门卫等）。生产区包括主要车间厂房及其
原料、成品库。能源区包括动力车间厂房（水泵房、水塔、锅炉房等），生产区处在厂
址场地的中部，也是地形地质较好的地带。
全厂运输道路设置在各区片之间，主干道与大门通连。厂前区，主干道两侧设置绿
化设施，美化环境，动力车间靠近其服务的部门生产区。这样，最大限度的减少管路管
线的铺设、输送汽、冷、气、电的常年能量损失。且动力车间布置在厂区的下风向，以
免烟尘污染厂区和容易引起火灾。
辅助车间靠近为其服务的主车间厂房，分布在厂区的右侧。水塔分布在右侧靠中，
以便为生产提供大量用水。包装材料库设置在主车间一楼和二楼，接近包装车间。原料
库布置在主车间左侧，为生产时运输节省成本。厂前门右侧设置一个汽车库和自行车棚，
主要为车间工人停车用地，厂后区设计一个小车库，主要为成品运输车辆停车用。锅炉
房处在厂区右侧下方。主要为了靠近主车间的蒸煮间，可减少供汽的热量与压力损失。
有利于凝结水的回收及环境卫生。
行政管理和后勤部门的总体布置位集中在厂前区。因为其职能性质规定，对厂内方
便于全厂性的行政业务和生产技术管理，以及后勤服务，对外在建筑上适应城市规划、
市容整齐的要求。故设在工厂的大门处，临近两侧。首先，办公大楼正对着大门，并且
附以大型花池绿化及旁侧美化，体现了工厂的方位朝向。并且通风采光充足，其他福利
设施布置在厂前区左侧，如食堂、活动室、及运动场地等，作为生活区的一部分，方便
工人的生活。
全厂总平面布置采用区带式布置形式。在厂区划分的前提下，保证区域功能分明的
特点，以主要生产车间的定位布置，带起辅助车间和动力车间的逐一布置。这种布置形
式的特点是突出了主要生产车间的中心地带位置。全厂各区布置得比较协调合理。道路
网布置井然有序，绿化区面积得以保证。
第 3 章 碳酸饮料工厂工艺设计
产品方案的要求
在安排产品方案时，应尽可能做到满足主要产品产量的要求，满足原料综合利用的
要求，满足淡旺季节平衡生产的要求，满足市场供应以及提高经济效益的要求。努力做
到产品产量与原料供应量平衡，生产季节与劳动力需求相平衡，生产班次平衡，设备生
产能力平衡，水、电、汽负荷要平衡。在编排产品方案时，应根据计划任务书的要求及
原料供应情况，并结合各生产车间的实际利用率，计划好安排多少车间生产才能保证方
案的顺利实施。
班产量的确定
班产量是食品工厂工艺设计中最主要的计算基准，班产量的大小直接影响到设备的
配套、车间的布置和占地面积、公用设施和辅助设施的规格、大小及劳动力的定员等。
班产量的制约因素主要有原料的供应情况和市场销售情况、配套设备的生产能力及运行
情况、延长生产期的条件（冷库及半成品加工措施）、产品品种的搭配以及工厂的自动
化程度。
表3-1产品方案
月份 天数
（天/月）
班产量
（班/吨）
班次 日产量
（吨）
月产量
（吨）
果味型
（吨）
果汁型
（吨）
可乐型
（吨）
1月 21 15 2 30 630 150 180 300
2月 15 15 1 15 225 60 60 105
3月 22 15 1 15 330 60 120 150
4月 22 15 2 30 660 150 210 300
5月 19 15 2 30 570 150 180 240
由上表可知，每年实际工作日按250天计算，符合国家规定。每月按4周计算，除去
周末 8 天，实际工作日为 22 天，由于 2 月份有春节，则生产 15 天，1 月放元旦一
天，则生产 21 天，5 月和 10 月因也有法定节假日故生产 19 天。碳酸饮料在夏季和
春节期间销量较好，故每天生产 2 班。其余几个月为淡季，每天生产 1 班。
碳酸饮料生产工艺流程
碳酸饮料的生产工艺流程有两种，一种是配好调味糖浆后，将其灌入包装容器，再
灌装碳酸水（即冲入二氧化碳的水），称现调试；另一种是将调味糖浆和碳酸水定量混
合后，再灌入包装容器中，称预调式。本设计根据一次灌装工艺流程进行设计。
预调式工艺流程（一次灌装）见图 3-1。
饮用水 → 水处理 → 脱气 → 暂存 → CO2气
调味剂、香精等
↓
砂糖 → 溶解→ 暂存→ 过滤→ 糖浆调和→ 定量调和机 → 带冷却的混合机
℃
瓶 →洗净 →空瓶检查 → 装瓶机 → 轧盖机
↓
制品检查
↓
成品
6月 22 15 2 30 660 150 210 300
7月 22 15 2 30 660 150 210 300
8月 22 15 2 30 660 150 210 300
9月 22 15 2 30 660 150 210 300
10月 19 15 1 15 285 60 105 120
11月 22 15 1 15 330 60 120 150
12月 22 15 1 15 330 60 120 150
图 3-1 预调式工艺流程
现调试工艺流程（二次灌装）见图 3-2。
CO2气
↓
饮用水 → 水处理 → 冷却 →混合机
调和剂、香精等 ℃
↓
砂糖→溶解→ 过滤→ 糖浆调和→ 冷却→ 灌浆机→ 装瓶机→ 轧盖机
↑ ↓
瓶 → 洗净 → 空瓶检查 混匀机
↓
成品 ← 制品检查
图 3-2 现调试工艺流程
工艺流程说明
饮料用水的水质要求和处理
水是饮料生产中的重要原料之一，水质的好坏，直接影响成品的质量。因此，饮用
水的处理非常重要。
（1）天然水源中的杂质，按其微粒分散的程度，大致可分为三类：悬浮物、胶体、
溶解物质，见表 3-2。
表 3-2 天然水源中杂质的分类和处理方法
杂质微粒
/mm 10 10 10 10 10 10 10 1 10
分类 真溶液 胶体 悬浮物
特征 透明 光照下浑浊 浑浊 肉眼可见
识别 电子显微镜 超显微镜 普通显微
镜
自然沉降、过滤
常用处理
方法
离子交换
混凝、澄清、过滤
7 6 5 4 3 2 1
（2）饮用水的水质要求
饮料用水首先必须符合我国生活饮用水卫生标准（GB 5749）,见表 3-3。
原糖浆的制备
（1）糖的溶解
把糖溶解于水中，一般称为原糖浆或单糖浆。必须采用优质砂糖，溶解于一定量的
水中，制成预计浓度的糖液，再经过滤、澄清后供用。其所用水亦必须用纯良的水，其
水质可与装瓶用水相同。
溶解方法有冷溶法与热溶法。配制短期内饮用的饮料的糖浆可采用冷溶法；零散饮
料，纯度要求较高，或要求延长贮藏期的饮料，最好采用热溶法。
热溶法的优点是：
1、能杀灭附于糖内的细菌；
2、可分离出凝固糖中的杂物；
3、溶解迅速，在较短时间内可生产大量糖浆。
冷溶法的优点是节约燃料。
表 3-3 生活用水卫生标准
项目 标准
感官性状和
一般化学指
标
色
浊度
臭和味
肉眼可见物
PH
总硬度（以碳酸钙计）mg/L
铁/(mg/L)
锰/(mg/L)
铜/(mg/L)
锌/(mg/L)
挥发酚类（以苯酚计）mg/L
阴离子合成洗涤(mg/L)
硫酸盐/(mg/L)
氯化物/(mg/L)
溶解性总固体/(mg/L)
色度不超过 15 度，并不呈现其它异色
不超过 3 度，特殊情况不超过 5 度
不得有异臭、异味
不得含有
～
＜450
＜
＜
＜
＜
＜
＜
＜250
＜250
＜1000
毒理学指标
氟化物/(mg/L)
氰化物/(mg/L)
砷/(mg/L)
硒/(mg/L)
汞/(mg/L)
镉/(mg/L)
铬(六价)/(mg/L)
铅/(mg/L)
银/(mg/L)
硝酸盐（以氮计）/(mg/L)
氯仿/(μg/L)
四氯化碳/(μg/L)
滴滴涕/(μg/l)
六六六/(μg/L)
＜
＜
＜
＜
＜
＜
＜
＜
＜
＜20
＜60
＜3
＜1
＜5
细菌总数/(个/mL)
总大肠菌群/(个/L)
＜100
＜3
在与水接触 30min 反应不低于
细菌学指标 游离余氯 集中
式给水除出厂水应符合上述要求外，管网
末梢
水不应低于
放射性指标
总α放射性/(Bq/L)
总β放射性/(Bq/L)
＜
＜1
（2）糖浆过滤
砂糖加水溶解后，必须进行过滤，滤法有自然过滤和加压过滤两种。
自然过滤采用锤形厚绒布滤袋，内加纸浆滤层，操作极简单。但滤速流量太慢，不
适用于一般工厂，大部分工厂采用加压滤法。
加压过滤采用不锈钢板框压缩设备，每块滤板上配有细帆布，糖液经溶化后，加纸
浆为助滤剂，用泵加压通过滤板，反复通过，先形成滤层，去除杂质得到澄清透明的糖
浆备用。助滤剂是用造纸原料经粉碎成浆状，于糖溶化后加入，其加入量为每 1m2过滤
面积，约用 1Kg 纸浆原料。用离心泵加压，其压力不超过 (
一般操作压力在 ( 的过滤面积的过滤设备，
65°Bx 浓度的糖浆流量为 及流量降低时，应停止操作，
重新更换新的纸浆及滤布。该操作必须在规定卫生条件下进行。更换下来的纸浆经清洗、
干燥后可重复使用。
如果生产中采用质量较差的砂糖，则会导致饮料产生絮凝物、沉淀物，以致产生异
味等，还会使装瓶时出现大量泡沫，影响生产速度。因此较差的砂糖必须采用活性炭的
净化处理。处理方法为：将糖用活性炭加入热糖浆中，添加时用搅拌器不断搅拌。活性
炭用量须视糖及活性炭的质量而定，一般用量为糖的质量 %～1%之间。活性炭与糖
溶液接触 15min，温度保持在 80℃.为了避免活性炭堵塞过滤器面层，在通过过滤器前
加一些助滤剂（如硅藻土），用量为糖质量的 %。过滤时活性炭和助滤剂吸附在过
滤面层，糖浆反复通过过滤器，达到过滤出来的糖液纯净透明为度。过滤设备也采用不
锈钢板框压滤器。
糖浆的配合
原糖浆（加甜味剂）→加防腐剂→加酸味剂→果汁→香精→色素→水（碳酸水）
（1） 防腐剂
防腐剂的作用，是防止食品生产中受到细菌的污染而造成腐坏，但要首先保证产品
生产过程的卫生，才能期待防腐剂所产生的效果。
饮料中常用的防腐剂是苯甲酸钠，配制浓度为 25%，即一份苯甲酸钠加三分温水
溶解成溶液，经过滤，贮存于清洁容器中备用。在软饮料中使用量低于 %。
（2） 酸
酸被使用于饮料中，以产生酸味，调整糖的甜味，并突出或补充相关联的香味。
1、柠檬酸
由于它是柑橘水果的一种天然组成部分，因此适用于橘子味碳酸饮料。工厂一般常
用 50%的柠檬酸溶液。
2、酒石酸
酒石酸是从葡萄酒生产的副产品中取得的，它比柠檬酸要酸一些，主要用来制备葡
萄香味饮料。和柠檬酸用法相同，也溶化成 50%的溶液。
3、磷酸
由于磷酸的浓度高，价格便宜，所以它是最经济的酸化剂。使用于碳酸饮料时，25%
碳酸溶液差不多相等于 50%柠檬酸溶液。主要用于可乐型饮料中。
4、乳酸
乳酸由乳糖所制得，是无色浓稠溶液，味较温和。一般使用量与柠檬酸相同。
（3） 甜味剂（糖精钠）
糖精钠为无色呈结晶体，因系钠盐，故易容于水。它的甜度通常与其质量的 300～500
倍蔗糖相等。我国规定最大的使用量为成品的 %。
（4） 果汁
许多水果汁被广泛用于碳酸饮料中，使用最广的要属柑橘类的汁。果汁可分澄清和
浑浊的。现柑橘类果汁都用浑浊状的，在加工果汁时必须将榨出的果汁立即进行瞬时巴
氏杀菌，以破坏其中果胶酶的活性。以免破坏浑浊度。为了节约一般采用浓缩汁，如真
空离心浓缩。
（5） 色素
由于消费者需要饮料外观应与原果或植物色调相似，因而需要使用各种着色剂，以
吸引消费者。
碳酸饮料中使用的着色剂可分为两类：天然色素和法定食用色素。
天然色素有虫胶色素、红花黄、辣椒红、焦糖色、红曲米、β－胡萝卜素、叶绿素、
姜黄、甜菜红等九种。
人造色素有柠檬黄、日落黄、苋菜红、胭脂红、靛蓝等五种。
（6） 香精
香精在饮料中是不可缺少的原料，可分为水溶性香精和乳化香精。
碳酸化
碳酸饮料最为重要的性质是发泡性，发泡程度是由饮料中溶解的二氧化碳量决
定的。水或调配好的饮料吸收碳酸气，即二氧化碳和水混合的过程称为碳酸饱和作
用或碳酸化作用。
影响碳酸化作用的因素：
（1） 二氧化碳在碳酸饮料中的作用
1、清凉作用：喝汽水实际上是喝一定浓度的碳酸，碳酸在腹中由于温度升高、压
力降低，即进行分解。当二氧化碳从体内排出时，就把体内的热带出来，起到清凉作用。
2、阻碍微生物的生长，延长汽水的货架寿命：二氧化碳能致死嗜氧微生物，并由
于汽水中的压力能抑制微生物的生长。国际上认为 ～4 倍含气量是汽水的安全区。
3、突出香味：二氧化碳在汽水中逸出时，能带出香味，增强风味。
4、有舒服的刹口感：二氧化碳配合汽水中其他成分，产出一种特殊的风味，各个
不同品种需要不同的刹口感，有的要强烈，有的要柔和，所以各个品种的含气量不同。
如：橙汁汽水，含气量（容积倍数）为 ～；可乐汽水，含气量为 ～4；柠檬汽
水，含气量为 ～4。
（2）二氧化碳在水中的溶解度
在一定压力和温度下，二氧化碳在水中的最大溶解量叫作溶解度。这时气体从液体
中逸出的速度和气体进入液体的速度达到平衡，叫作饱和。未达到最大溶解量的溶液叫
作不饱和溶液。
二氧化碳在液体中的溶解量依下列因素而定：
1、气液体系的绝对压力和液体的温度。
2、二氧化碳气的纯度和液体中存在的溶质的性质。
3、气体和液体的接触面积和接触时间。
（3）饮料中空气的影响
二氧化碳在液体中的溶解度与液体中存在的溶质的性质和二氧化碳的纯度有关。纯
水较含糖或含盐的水更容易溶解二氧化碳。二氧化碳气中的杂质则阻碍二氧化碳的溶解。
最常见的影响碳酸化的因素是空气。空气不仅影响碳酸化的效果，而且对产品来说，能
促进霉菌和腐败菌的生长，并能氧化香料使风味遭到破坏。
空气的主要来源：（1）二氧化碳气不纯；（2）气路有漏隙；（3）水中溶解氧、
气泡；（4）抽水管线有漏隙；（5）糖浆中的溶解氧、气泡；（6）糖浆管线以及配比
器管线中空气的窝存；（7）混合机内及管线中的空气。
水中的空气可以用脱气机处理。
瓶的预处理
（1）卸垛
卸垛就是将空瓶或空罐从箱子或托盘移入链道中。玻璃瓶线的卸瓶机利用真空吸附
装置，通过吸爪夹住瓶子，把瓶子从箱子中取出送至链道上。这一过程，需要对玻璃瓶
进行预检，以挑出碎瓶、不能清洗的脏瓶及杂瓶等。塑料瓶线、易拉罐线的卸瓶机主要
针对托盘包装产品，利用升降装置，将载有空瓶的托盘升至与平台一致的水平位置，通
过推动装置，将同一层内的空瓶移到链道，完成输送工作。
（2）洗瓶
玻璃瓶因属回收包装，故瓶内较脏，采用去污能力较强的火碱清洗，一般火碱浓度
为 2%～%，碱液温度为 55～60℃，接触时间为 10～20min。若烧碱浓度在 4%以上
或温度超过 77℃时，将对玻璃瓶有损害。玻璃瓶的清洗目前普遍采用的是混合洗液法，
即在烧碱中加入烧碱（6/4），使之更易洗净，加入磷酸钠以改进硬水的结垢，避免硬水
使洗出的瓶壁产生污垢；加入葡萄糖酸钠以利去瓶口铁锈等。PET 瓶及易拉罐由于
采用密封包装，污染很小，只需使用含氯量（3～10）×10ˉ6的软化水瞬间冲洗即可，冲
洗压力保持在 ～。
洗瓶的方法分为浸泡、喷射、刷洗三种。
碳酸饮料的质量指标
（1）感官指标
1、色泽和透明度：无色、澄清、透明（加色素的汽水应符合该品种应有之色泽）；
混汁型汽水应具有一定的浑浊感。
2、外观：瓶内外清洁，瓶颈内壁无牢固的油圈，瓶盖牙口不外张，无锈斑，不漏
水和气。
3、香气和滋味：香气纯正，滋味和顺，酸甜适中，并符合该品种应有的风味。无
异臭、无异味。
4、杂质：无肉眼可见的外来杂质（果汁型汽水允许少量果肉）。
5、均匀度：没有分层现象，液面距瓶盖6cm。
6、泡沫：倒入杯内，泡沫高 2cm 以上，持续时间 2min 以上。
（2）理化指标
表 3-4 理化指标
果汁型和果味型 分类
项目 高糖 中糖 低糖
可乐型 其他型
可溶性固形物（20℃折光计法）% ≥10 ≥ ≥ ≥
二氧化碳气容量（20℃容积倍数） ≥ ≥ ≥
总酸（以 1 分子水柠檬酸计）（%） ≥ ≥ ≥ ≥ ≥
甜味剂
按 GB 2760 规定
苯甲酸钠含量（克/千克）
着色剂 按 GB 2760 规定
乳化剂
按 GB 2760 规定
食用香料
按 GB 2760 规定
砷（以 As 计）（毫克/千克）
铅（以 Pb 计）（毫克/千克）
铜（以 Cu 计）（毫克/千克）
（3）微生物指标：细菌总数≤100 个/毫升，大肠杆菌群≤3 个/100 毫升，致病菌不
得检出。
（4）保质期：3 个月无沉淀变质。
生产物料衡算
原辅料用量计算：
下面以可乐型碳酸饮料为例：
可乐香精 %，白砂糖 7%，柠檬酸 %，甜蜜素 %，磷酸（85%）
%，焦糖色 %，苯甲酸钠 %。
设成品在生产过程中损失为 %
则： 损失量 15000×%=75 千克
需生产成品量为 15000+75=15075 千克
本设计采用塑料瓶包装，其容量约为 500mL，约为 千克，则每班能生产可乐
型碳酸饮料：
N=15000/=30000 瓶
班产 15 吨成品需加入白砂糖：15075×7%= 千克
柠檬酸：15075×%≈ 千克
甜蜜素：15075×%≈ 千克
焦糖色：15075×%≈ 千克
可乐香精：15075×%≈ 千克
苯甲酸钠：15075×%≈ 千克
磷酸（85%）：15075×%≈ 千克
15075千克成品需要的饮用水约为：
15075-（1055+9++27+15+2+9）= 升
每班耗用包转容器量（个/班）=(1000/)×15=30000 个
通常 24 瓶为一箱，则每班耗用纸箱量（只/班）=30000/24=1250 个
设备选型
设备选型必须根据生产规模、班产量、工艺流程特点和工厂条件综合考虑，一般按
下列原则和要求进行。
1、满足工艺要求，保证产品的质量和产量。大中型食品工厂应选择技术先进、机
械化程度较高、可连续化、自动化操作的设备；小型厂则选用较简单的设备，注意设备
利用率和成本核算。
2、先进性。关键设备的质量性能、使用寿命、能量消耗、自动化水平应尽可能接
近或达到国际先进水平或国内领先水平。
3、适用性。选用的设备应与建设规模、产品方案，以及工厂的员工素质和管理水
平相适应；与可能得到的原材料、辅材料和燃料相适应；与环境保护要求相适应。
4、可靠性。选用的设备应经过生产、运行的检验，并有良好的可靠性记录。
5、安全性。选用的设备在正常使用中确保安全运行，考察所采用的设备是否会对
操作人员造成人身伤害，有无保护措施，是否会破坏自然环境和生态平衡，能否预防等。
6、经济合理性。分析采用的设备是否经济合理，是否有利于节约项目投资和降低
生产成本。
7、所选设备应符合食品卫生要求，拆装清洗方便，与食品接触部分用不易腐蚀的
不锈钢或对食品无污染的材料制成。
8、在温度、压力、真空、浓度、时间、速度、流量、液位、计数和程序等方面有
合理的控制系统，并尽量采用自动控制方式。
水处理设备
水的净化处理设备
本设计采用砂滤棒过滤器。此设备长时间过滤后，杂质吸附会使过滤速度下降，应
进行冲洗、消毒。消毒通常用 10%的漂白粉溶液或其他氯化物溶液浸泡 30min，也可
用75%的酒精浸泡杀菌。由于本设计班产量需用水约为 12 吨。一个班工作 8h，每个
小时的流量为 12/8=。因此选择砂滤棒过滤器的型号和参数如下：
101 型铝合金滤水器 规格（高×内径×厚）/mm: 800×500×20 操作压强/MPa：
流量/t·hˉ1： 砂滤棒数/（根·台ˉ1）：19（101 型）
本设计需要 1 台。
水的软化处理设备
由于水的硬度较高，离子较多不能符合生产需 ，故采用全自动软化设备，利用离
子交换器的原理，降低水的硬度。根据产量只需 1 台，其技术参数如下：
工作压力 ： 工作温度 ： 4--40℃ 进水浊度 ： < 5 度
进水硬度 ： <6mmol/L 出水硬度 ： < 产水量 ： 2m3/h
再生方式 ： 逆流再生 水耗 ： ＜产水量的20% 树脂量 L：75
盐耗 ： <130克/克当量 盐桶容量：72L 再生盐耗：18kg
电源 ： 220V/50HZ AC12V 3W— 40W
罐头尺寸 ： 350×1625（ Φ×H mm）
不可用加碘盐、加钙盐作再生剂，定期向盐桶内加盐，确保盐水处于饱和浓度。
水的消毒
在原水沉淀和过滤后加氯进行消毒，则加氯量较少，一般为 ～
暂存罐
生产中不能在用水的时候才处理，调配糖浆时糖水也应有一定的储备量。则在水处
理和化糖后应有暂存罐储藏。
储水罐材料： 不锈钢 容量：5000L 尺寸（Ф×H）：2000×2800mm
储糖水罐材料：不锈钢 容量：3000L 尺寸（Ф×H）：1600×2300mm
不锈钢饮料泵
不锈钢饮料泵适用于输送牛奶和其它类似胶质的液体食品之用，吸取物料之最高温
度为 70-80 ℃，此泵是单吸全封闭式离心泵。输送糖浆选择齿轮泵。
流量：3T/H 扬程：18M 功率： 转速：2850r/min
叶轮直径：126mm 进口直径：40mm 出口直径：32mm
外形尺寸（mm）：450×240×330 重量：31kg
齿轮泵技术参数： 型号： 粘度 cst：2000/6000 压力：
口径：40mm 流量： m3/h 转速：960/500-640 功率：
化糖罐
化糖罐主要用于化白砂糖，方法有冷溶法和热溶法。化糖罐分缸体、缸盖、搅拌桨、
进料口、出料阀均由进口不锈钢制成，按 GB741-80 技术条件进行，刚体内抛光，内有
搅拌桨，起搅拌作用。本设计只需 1 台，其技术参数见表 3-5，型号如下：
型号：DH-G2000 容量：2000L 电动机功率： 重量：1000k
夹套内径：1500mm 外形尺寸：1850×1650×2400m
表 3-5 化糖锅技术参数
夹套内
容器内
设计压力（Mpa） 设计压力（Mpa） 常压
设计温度（℃） 142 设计温度（℃） 15~126
试验压力（Mpa） 试验压力（Mpa） 常压
主要材料 1Cr18Ni9Ti 主要材料 1Cr18Ni9Ti
贮存介质 水、蒸汽 贮存介质 溶化糖液
硅藻土过滤器
该过滤机系引进国外先进技术，选用 1Cr18Ni9Ti 优质不锈钢制作，采用硅藻土助
滤剂，它具有外形美观，操作简便，过滤成本低，效率高等特点，过滤澄清度可达
%，操作得法甚至可以滤除大肠杆菌。
型号：KW250 过滤面积：2m2 滤片数（张）：20 阀门口径：Dg32
外形尺寸（mm）：1100 × 350 × 450 理论流量：（1-3）t/h
工作压力（MPa）:≤ 需配泵型号：YLB3-20Y
因每班产成品 15075 千克。此过滤器 8 个小时的理论流量为（8-24）吨。
糖浆调配罐
此配料罐为上开启式，下斜底三层结构，具有可加热自动控温、保温、搅拌功能；
传热快、适应温差大、清洗方便等优点。
容量 1000L 真空度(MPa)：＜ 电机功率：
工作温度（℃）：0～100 工作压力（MPa）：常压 物料加热温度：≤350℃
搅拌转速（r/min）：35～51 外形尺寸（mm）：Φ1500 X2750
由于此型号的容量较小，故需要 3 台。
真空脱气罐
型号：TQ-2 生产能力：2000L/h 工作时真空度：～×10Pa
外形尺寸（mm）：1135×780×3040 设备净重：300kg
紫外线杀菌机
型号： 流量： 压力（Mpa）：4
杀菌功率：60w 进出口通径：DN20mm 电源：220V/50Hz
灯管使用寿命：＞9000h 外形尺寸（mm）：700×350×700
二氧化碳净化器
由于二氧化碳的纯度不高，所以在进行碳酸化前应对二氧化碳进行净化以提高纯度。
二氧化碳钢瓶：105263/260=405 个
型号：D-51-350 直径：51mm 容量：350mL 盛装重量：260g 长度：295mm
毛重：1400g 瓶口连接：M10× 水温测试：≤60℃
现容器为 的塑料瓶，每箱装饮料 24 瓶，则每箱汽水的 CO2容量为：
×24=12（L）
可乐型汽水中 CO2溶解量为 3 倍容积，则每班所需 CO2的量为：
1250×3×12=45000（L）
由于使用时，CO2利用率平均在 70%左右，故所需量为：
45000/=（L）
由于标态下 CO2的体积为 ，将体积转化成重量,则每班 8 小时所消耗 CO2的
量为：
(
根据计算所需最小型号的净化设备，型号如下：
型号：QJ-30 过滤能力：30kg/h 过滤纯度：%
工作压力（Mpa）：＜ 尺寸（mm）：Ф300×850
冷却-混合-碳酸化联合机
由于糖浆和净水的混合，决定了制品的各种成分的比例，直接影响制品的质量。所
以要求准确地按预定比例混合。
配比（混合）器：2000L/H 尺寸：2600×1100×3100
流量：碳酸化罐：2000L/H 功率：6kw
全自动冲瓶灌装旋盖机
由于人工洗瓶、灌装工作量较大，此设备是饮料厂必备的。
型号：DGX16-20-6 生产能力：1800～5000 瓶/时 功率：
外形尺寸（mm）：1784×1700×2500 重量： 吨
适用瓶颈：Ф50～90mm 适用瓶高：140～300mm
全自动瓶盖印码机
型号：DYM 型 电源：220V 功率：50W 工作速度：2000-8000 只/时
外形尺寸（mm）：620×1100×1820 重量：76kg
单侧面加圆瓶贴标机
由于人工贴标工作量大，不能圆满地完成粘贴标签的工作。故选用贴标机代替人工
贴标。每个小时生产(15000/)/8=3750 瓶，因此只需要 1 台。
整机尺寸：3048×1200×1650mm 功率：
贴标速度：80 瓶/分 贴标精度：±（不计包装件和标签误差）
CIP 清洗系统
在食品加工的过程中，清洗与卫生是第一位，必须采取措施防止任何食品得到污染，
因此 CIP 清洗设备就显得非常重要。它能有效的控制所产生的高有机废物.微生物.细菌
等，并且设备管道和储罐由 CIP 循环清洗流体来强制清洗，不必进行任何拆卸，减少
劳动强度。本次设计采用的是 清洗机一台。其参数如下：
型号： 酸罐：500L 碱罐：500L 热水罐：300L CIP 泵：5t/h
泵扬程：24m 泵功率： 尺寸：2700×1100×1300（mm）
表 3-6 主要设备一览表
设备 型号 生产能力 功率 尺寸（mm） 数量
砂滤棒过滤器 101铝合金 1KW 800×500×20 1
水软化设备 —— 2t/h 3-40W Φ350×1625 1
化糖罐
DH-G2000 2000L 1850×1650×2400 1
硅藻土过滤器 KW250 （1-3）t/h 2KW 1100×350×450 1
糖浆调配罐 —— 1000L Φ1500×2750 3
真空脱气罐 TQ-2 2t/h 1135×780×3040 1
紫外线杀菌机 2t/h 60W 700×350×700 1
二氧化碳净化器 QJ-30 30kg/h 80W Ф300×850 1
冷却混合碳酸化联合机 —— 6KW 2600×1100×3100 1
全自动冲瓶灌装旋盖机 DGX16-20-6 1800-5000
瓶/h
1784×1700×2500 1
全自动塑料瓶打码机 DYM型 2000-8000
瓶/h
50W 620×1100×1820 1
单侧面加圆瓶贴标机 SL-5218S 80瓶/min 3048×1200×1650 1
CIP 清洗系统 5t/h 2700×1100×1300 1
水电用量的计算
用水量计算
根据上面阐述，成品需处理后的水约为 14 吨。而水的处理中软化处理一步，水耗
小于产水量的 20%，产水量为 2m3/h。以最大水耗计算，每小时消耗水量为：
2000×=400L
由于要处理 14 吨的饮用水，需 7 个小时，最大耗水量为 2800L，约为 吨。
因此生产用水量为：14+= 吨
用电量计算
生产用电：将各设备功率相加
1+++2+×3++++6++++=
以上是一条生产线一小时用电量，则一条生产线八小时用电量为：
×8≈276KW
照明用电和生活用电采用估算的方式约为 10W/m2。
车间工艺布置
生产车间工艺布置的原则如下：
（1）要有全局观念，符合总体设计要求。
（2）车间设备布置时，应使设备能够灵活调动，满足多种生产的可能，并留有更换
设备适当余地。同时还应注意设备相互间的间距及设备与建筑物的安全维修距离，保证
操作方便，维修装卸和清洁卫生方便。
（3）除某些特殊设备按相同类型适当集中外，其余设备要尽量按工艺流水线安排。
（4）要尽可能利用车间的运输空间，人员、物料分开进出。
（5）注意车间的采光、通风、采暖、降温等设施。
（6）考虑生产卫生与劳动保护。
（7）可设于室外的设备尽量设于室外。
生产车间布置说明
由于本设计产量较小，则只需一个生产车间。此设计厂房为单层厂房，外形为长方
形。由于设备与设备之间，设备与建筑之间需要有一定的安全距离。
则车间的长为 30m, 宽为 12m，高为 6m。
门
（1）车间大门要满足机械设备的进出，则尺寸为 2000×3800mm。
（2）仓库的门要满足大型交通工具的进出，则尺寸为 4000×3000mm。
（3）其它的门均采用尺寸为 1000×2200mm 的木门。更衣室的门为 800×2200mm。
采光
车间采用自然采光和人工采光相辅助。自然采光一般采用钢窗，外层设纱窗。尺寸
大小为 3000×2400mm，离地面的距离为 。更衣室窗户设计为 1200×1000mm。人
工采光一般用双管日光灯，局部操作区要求光照强的，则可吊近操作面。灯高离地
，照明要求 10W/m2，共需 30×12×10=3600W,每根为 40W，则需 81 根。
地坪
由于饮料车间的地坪经常受水、酸、碱等腐蚀性物质的侵袭，则采用高标号混凝土
地面，一般采用 300 号混凝土。地坪表面需划线条或印满天星花格作防滑处理。
地坪需要有 %的坡度，并设有明沟或地漏排水。
内墙面
食品工厂对车间内墙面卫生要求很高，要防霉、防湿、防腐、有利于卫生，转角处
最好为圆弧形设计。本设计内墙面的下部用白瓷砖或塑料面砖做成 ～ 高的墙裙。
内墙粉刷采用仿瓷涂料，可防水、防霉。
楼盖
楼盖选用钢筋混凝土现浇整体式楼盖，在楼板和面层之间加防湿层，并保持 %～
2%的坡度，有排水明沟或地漏，确保楼盖不渗水。
柱子
选用 500×500mm 厚度的柱子，用的是钢筋混凝土.柱距为 6m，跨度为 6m。外墙
的厚度为 370mm，车间内墙厚度为 240mm。用青砖。
劳动力计算
本厂是按岗位计算定员，即根据各操作岗位和每个岗位所需要的工人数计算生产定
员人数，其各职务定员情况见表 3-7。
在编排产品方案时尽可能用班产量来调节劳动力，每班所需工人数基本相同。
由于生产基本上是全自动化的，则需要的人数并不多。水处理过程需要 2 个人，
脱气需 1 个人，化糖需 1 个人，调和碳酸化工段需 2 个人，洗瓶、检瓶工段需 2 个
人，装瓶、压盖需 2 个人，打码、贴标工段需 1 个人，成品检查需 1 个人，产品堆
放需 2 个人。
总共每班生产需生产工人为 14 人，每天 2 班为 28 人。为保证生产的正常进行，
以虑某些工人有病假、事假等特殊情况时，有人照顾生产，故可放宽定为 30 人。
对车间一线的生产工人要求熟悉各工段的工艺操作，以便应付任何突发情况。
表 3-7 全厂劳动力定员表
职务 研发、品控 行政 技术 生产工人 后勤 合计
人数 5 5 2 30 8 50
第 4 章 辅助部门设计
从工厂组成的角度来说，除生产车间（物料加工所在的场所）以外的其他部门或设
施，都都称之为辅助部门。就其所占的空间大小来说，它们往往占着整个厂的大部分。
对食品工厂来说，光有生产车间是无法进行生产的，还必须有足够的辅助设施。这些辅
助设施可分为三大类。
1、生产性辅助设施，主要包括：原料的接收和暂存；原料、半成品和成品的检验；
产品、工艺条件的研究和新产品的试制；机械设备和电气仪器的维修；车间内外和厂内
外的运输；原辅材料及包装材料的贮存；成品的包装和贮存等。
2、动力性辅助设施，主要包括：给水排水、锅炉房或供热站、供电和仪表自控、
采暖、空调及通风、制冷站、废水处理站等。
3、生活性辅助设施，主要包括：办公楼、食堂、更衣室、厕所、浴室、医务室、
托儿所及单身宿舍等。
以上三大部分属于工厂设计中需要考虑的基本结构。此外尚有职工家属宿舍、子弟
学校、技校、职工医院等，一般作为社会文化福利措施，可不在食品工厂设计这一范畴
内，但亦可考虑在食品工厂设计中。以上三大类辅助部门的设计，由它们的工程性质和
工作量大小来决定专业分工。通常第一类辅助设施主要由工艺设计人员考虑，第二类辅
助设施则分别由相应的专业设计各自承担，第三类辅助设施主要由土建设计人员考虑。
下面即为碳酸饮料车间的辅助部门的设计：
仓库
原料仓库
碳酸饮料的生产所用的原辅料不多，从生产周期的角度考虑，只要有 5 天的储备
量即可。原辅料中白砂糖占面积最多，就旺季考虑每天用白砂糖 2111kg，5 天需用
吨。
而一袋白砂糖尺寸约为 800×400×200（mm），物料一般堆放 。因此，所有原
辅料占地面积大概为 10m2。因其占地面积不大，因此此仓库可设在车间的始段，方便
生产。
包装材料仓库
包装材料的存放期可为一周，就旺季而言每天需用 的塑料瓶 60000 个，纸
箱2500 只。堆放高度为 。塑料瓶可放在纸箱里一起存放，尺寸约为 400×300×200
（mm）。因此，此仓库的面积大概为 180m2。
成品仓库
饮料成品库的存放时间一般为 7～10 天，本厂规定为 8 天。一箱成品的规格约为
400×300×200（mm）。堆放高度为 。因此，此仓库的面积大概为 200m2。
研发中心
食品厂设置研发中心的目的，是为了长盛不衰地保持工厂生产的活力，从而获取较
佳的经济效果。
研发中心的任务
1、供加工用的原料品种的研究
2、制定符合本厂实际的生产工艺
3、开发新产品
研发中心的装备
研发中心一般由研究工作室、分析室、保温间、细菌检验室、样品间、资料室等组
成。在设备方面，可配备一些小型设备，如小型夹层锅、小型压力杀菌锅以及电冰箱、
空压机等。本设计研发中心毗邻生产车间，且要与生产联系密切，并使水、电、汽供应
方便。
品控中心
品控中心又称为检验部门。它的职能是对产品和有关原料进行卫生监督和质量检查，
确保这些原材料和最终产品符合国家食品卫生法律、法规和有关部门颁发的质量标准或
质量要求。
品控中心的任务
品控中心的任务可按检验对象和项目来划分。
1、检验对象一般有：原料检验、半成品检验、成品检验、镀锡薄板及涂料的检验、
其他包装材料检验、各种添加剂检验、水质的检验及环境监测等。
2、检验项目一般有：感官检验、物理检验、化学检验及微生物检验等。
品控中心的组成
品控中心的组成一般是按检验项目来划分的，它分为感官检验室、物理检验室、化
学检验室、空罐检验室、精密仪器室、细菌检验室（包括预备室、即消毒清洗间、无菌
室、细菌培养室、镜检室等）及储藏室等。
品控中心的装备
品控中心的大型用具主要有双面化验台、单面化验台、支撑台、通风橱等。一般仪
器有普通天平、分析天平、水分快速测定仪、干燥箱、恒温箱、电炉、生物显微镜等。
此外，有条件的还可购置组织捣碎机、气相色谱仪、紫外-可见分光光度计、空调和紫
外线灯等。
品控中心对建筑的要求
品控中心的位置最好选择距离生产车间、锅炉房、交通要道稍远的地方，并应在车
间的下风或楼房的高层。品控中心可以与研发中心同处一栋楼，品控中心在高层，研发
中心在下层。
机修室
食品工厂机修车间的主要任务是制造非标准专业设备和维修保养专用设备。大型食
品厂的机修车间一般设有厂部机修与车间保养，中小型食品厂一般只设厂级保修。机修
车间一般由机械加工、冷作及模具锻打等几部分组成，另外，还附属有木工间和五金仓
库等。
全厂生活设施
此处所指的全厂性生活设施包括办公室、更衣室、食堂、浴室、厕所等。
办公楼
办公楼用房组成
办公楼应布置在靠近人流出入口处，其面积与管理人员数及机构的设置情况有关。
车间办公室应设在车间内，且满足采光、通风、隔声等要求。
办公楼建筑面积估算
公式如下：
F=（GK A/K ）+B （4-1）
式中 F——办公楼建筑面积，㎡；
G——全厂职工总人数，人；
K ——全厂办公人数比，一般取 8%～12%；
K ——建筑系数，65%～69%；
A——每个办公人员使用面积，5～7m2/人；
B——辅助用房面积，根据需要决定。
办公楼包括行政人员办公室和会议室。
故，办公楼的建筑面积为：
(50×10%×6)/67%+B=75㎡
食堂
食堂在厂区中的位置，应靠近工人出入口处或人流集中处。它的服务距离已以不超
过 600m 为宜。
食堂座位数的确定
公式如下：
N=M× （4-2）
式中 N——座位数；
M——全厂最大班人数；
C——进餐批数；
K——座位轮换系数，一、二班制为 。
全厂最大班人数为 36 人。
进餐批数 1 批。
1 2
1
2
故，座位数
N=(36×)/(1×)
=26
食堂建筑面积的计算
公式如下：
F=N×(D1+D2)/K （4-3）
式中 F——食堂建筑面积，㎡；
N——座位数；
D1——每座餐位使用面积，～ ㎡；
D2——每座厨房及其他面积，～ ㎡；
K——建筑系数，82%～89%。
食堂座位 5%。
故，食堂建筑面积为：
F=26×(+)/85%
=48
每座餐厅使用面积取 ㎡；
每座厨房及其它面积取 ㎡；
更衣室
为适应卫生要求，食品工厂的更衣室宜分散，附设在各生产车间或部门内靠近人员
进出口处。工人进入车间前应先进入更衣室更衣，然后在洗手池洗手后烘干并用酒精消
毒器消毒后方可进入车间。
更衣室内应设个人单独使用的三层更衣柜，衣柜尺寸 500×400×1800mm，以分别存
放工作服、便服等，更衣室使用面积按固定工总人数每人 ～ ㎡计。
因只有生产工人和技术人员每班都进入生产车间，总人数为 16 人，为了避免突发
情况，设置的更衣室为 20 人的。
每人使用面积取 ㎡。
故，更衣室的面积为 20×=10 ㎡。
浴室
因生产工人和其他部门的人员都需要洗澡，则厂区需设置浴室。浴室淋浴器的数量
按各浴室使用最大班人数的 6%～9%计，浴室建筑面积按每个淋浴器 5～6 ㎡估算。
总人数为 50 人，则浴室淋浴器的数量为 50×8%=4 个
浴室建筑面积为 4×5=20 ㎡
厕所
食品厂内较大型的车间，特别是生产车间的楼房，应考虑在车间内附近设厕所，以
利生产工人的卫生。车间内厕所一般为水冲式，同时应设洗污池。厕所便池蹲位数量应
按最大班人数计，男每 40～50 人设一个，女每 30～35 人设一个。厕所建筑面积按
～3 ㎡/蹲位估算。
食品厂生产车间男工和女工比例，一般为男：女=3：7
由于本厂生产车间不大，且最大班人数共才 36 人，则只需设一个男厕所和一个女
厕所即可。
故，厕所面积为 4×3=12 ㎡
男厕所 6 ㎡，女厕所 6 ㎡。
员工宿舍
员工宿舍在食堂楼上，女员工宿舍 3 间，男员工宿舍 3 间。每间住 6 个人，床
为上下铺，一个房间 3 张，每间面积为 6×3=18 ㎡
四间宿舍一共 18×4=72 ㎡
配电房
电务为全厂提供稳定的电流，并且统计各工段的用电情况，约 35 ㎡。
污水处理站
污水不仅处理生产用水，还要处理生活用水。需要活性污泥池、过滤池等，设计占
地 80 ㎡。
第 5 章 食品工厂卫生
食品卫生是涉及人民健康的大问题，也是一个关系到外贸产品出口创汇和工厂经济
效益的重要问题。为防止食品在生产加工过程中的污染。在工厂设计时，一定要在厂址
选择、总平面布局、车间布置及相应的辅助设施等方面，严格按照卫生标准和有关规定
的要求，进行周密的考虑。如果在设计时考虑不周，造成先天不足，建厂后再行改造就
很麻烦。因此，在进行新的食品工厂设计时，一定要严格按照国家颁发的卫生规范执行，
不能马虎迁就，否则要走弯路。
下面从食品厂设计的角度，介绍有关卫生的要求、规定和常用的消毒方法。
厂、库环境卫生
1、厂、库周围不得有能污染食品的不良环境。同一厂不得兼营有碍食品卫生的其
他产品。
2、工厂生产区和生活区要分开。生产区建筑布局要合理。
3、厂、库要绿化、路面平坦、无积水，主要通道应用水泥、沥青或石块铺砌，防
止尘土飞扬。
4、工厂污水排放应符和国家环保要求。
5、厂区厕所应有冲水、洗手设备和防蝇、防虫设施。其墙裙应砌白色瓷砖，地面
要易于清洗消毒，并保持清洁。
6、垃圾和下脚废料应在远离食品加工车间的地方集中堆放，必须当天清理出厂。
厂、库设施卫生
食品加工专用车间必须符和下列条件：
1、车间面积须与生产能力相适应，便于加工生产顺利进行。
2、车间的天花板、墙壁、门窗应涂刷便于清洗、消毒、并不易于脱落无毒浅色涂
料。
3、车间内光线充足，通风良好，地面平整、整洁，应有洗手、消毒、防蝇、防虫
设施和防鼠措施。
4、必须设有与生产能力相应的，易于清洗、消毒、耐腐蚀的工作台、工器具和小
车。禁用竹木器具。
5、必须设有与车间相连接的，与生产人数相适应的更衣室、厕所、和工作间休息
室。车间进口设有不用手开关的洗手及消毒设施。
6、必须设有与生产能力相适应的辅助加工车间、冷库和各种仓库。
加工卫生
1、同一车间不得同时生产两种不同品种的食品。
2、加工后的下脚料必须存放在专用容器内，及时处理，容器应经常清洗、消毒。
3、肉类、罐头、水产品、乳制品、蛋制品、速冻蔬菜、小食品类加工用容器不得
接触地面。在加工过程中，做到原料、半成品和成品不交叉污染。
厂区公共卫生
1、厂里排水要有完整的、不渗水的、并与生产规模相适应的下水系统。下水系统
要保持畅通，不得采用开口明沟排水。厂区地面不能有污水积存。
2、车间内厕所一般采用槽式，便于冲洗，不易堵塞，女厕所可考虑少量坐式。厕
所应设于走廊的较隐蔽处，厕所门不得对着生产工作场所。
3、更衣室应设符合卫生标准要求的更衣柜，每人一个，鞋帽与工作服要分格存放。
4、厂内应设有密闭的粪便发酵池和污水无害处理设施。
车间卫生
1、车间的前处理、整理装罐及杀菌三个工段应明确加以分隔，并确保整理装罐工
段的严格卫生。
2、与物料相接触的机器、输送带、工作台面、工器具等，均应采用不锈钢材料制
作。车间内应设有对这些设备及工器具进行消毒的措施。
3、人员和物料进口处均采用防虫、防蝇措施，结合具体情况可分别采用灭虫灯、
暗道、风幕、水幕或缓冲间等。车间应配备热水及温水系统供设备或人员卫生清洗用。
4、实罐车间的窗户应是双层窗，窗柜材料宜采用标准钢窗，以保证关闭严密。车
间大门最好采用透明坚韧的塑料门。
5、车间天花板的粉刷层应耐潮，不应因吸潮而脱落。
6、楼地面坡度 ～2%，不管地坪还是楼面均应做排水明沟，沟断面以宽×深
=300×150mm 为好，以便排水通畅，并易于清扫，楼板结构应保证绝对不漏水，明沟排
水至室外处应做水封式排出口。
7、车间的电梯井道应防止进水，电梯坑宜设积水坑排水，各消毒池亦应设排水漏
斗。
8、产生强烈振动的车间应有防止振动传播的措施。
9、噪声与振动强度较大的生产设备应安装在单层厂房或多层厂房的底层；对振幅、
功率大的设备应设计减振基础。
常见的消毒方法
漂白粉溶液
适用于无油垢的工器具、操作台、墙壁、地面、车辆、胶鞋等。
使用浓度 ～%。
氢氧化钠溶液
适用于有油垢及糖液沾污的工器具、墙壁、地面、车辆等。
使用浓度 1～2%。
过氧乙酸
这是一种新型高效消毒剂，适用于各种器具、物品和环境的消毒。
使用浓度 ～%。
蒸汽和热水消毒
适用于棉织物、空罐及重量小的工具的消毒。
热水温度 82℃以上。
紫外线消毒
第 6 章 全厂总平面布置
厂区各建筑面积的确定
首先是生产车间的面积，本厂是班产 15 吨的生产力，根据所选的整套设备，我设
计的生产车间的面积为 360 ㎡，因生产车间是长方形，则其长为 30m，宽为 12m。生
产车间应布置在整个厂的中心。
其次是办公楼的面积为 75 ㎡。长为 15m,宽为 5m。办公楼包括行政人员办公室
和会议室。其中，行政人员办公室在底楼面积为 75 ㎡，会议室在二楼。办公楼布置在
靠近人流出入口处，大门的旁边。
然后是研发中心和品控中心。将其合并在一起，研发中心在底楼面积为 60 ㎡，品
控中心在二楼面积为 60 ㎡。此建筑的位置选择离锅炉房、交通要道稍远一些的地方，
并在车间的下风方向。
食堂应布置在办公楼的旁边，其面积为 54 ㎡，二楼为男工宿舍，三楼为女工宿舍。
为适应卫生要求，食品工厂的更衣室宜设在各生产车间或部门内靠近人员进出口处。其
面积为 10 ㎡。
仓库围绕生产车间布置，其面积为 310 ㎡。
停车场布置在仓库附近。其面积为 90 ㎡。
生产车间总面积为 360 ㎡，仓库、行政设施、门卫等其他辅助设施占地面积约为 864
㎡。大门宽 6m。全厂总面积约为 3100 ㎡。
建筑系数：
全厂总长 62m ,宽约 50m 。厂区总面积为 3100 ㎡。
建筑系数=（360+864）/3100=40%
厂区道路
根据生产工艺要求，全厂成区带或直链排布。生产用的原辅材料和成品的运输都各
自分开，故采用终端式布置，这种道路不兜环，各有分散终点，在成品仓库处设立停车
场。
全厂道路纵横贯通，主干道短直，且与厂大门（前、后两个）通联。运输方便，道
路两旁地带和厂前区办公楼前绿化面积充足，体现出现代化工厂特点。厂区主要道路应
规则、宽敞、人流和物流道路尽量分开，物流道路应固定走向，而且要考虑消防通道。
厂区道路一般宜为双车道，以便运输畅通无阻。人流通道通往行政区、生产区和生活区。
物流通道直接通往仓储区以保证安全整洁，便于生产管理和质量鉴控。主干道采用
双车道，道宽约为 6m，次干道为单车道，道路宽度约为 ，在道路交叉处设置弧
形道，防止插车等事故。有些建筑物外面设有草地，尺寸约为 1m 宽。路面平坦、无积
水，主要应用水泥铺砌，防止尘土飞扬，工厂污水排放符合国家环保要求。
表 6-1 各部门占地面积
名称 尺寸（m） 面积（㎡）
门卫室（2个） 3×3 18
办公楼 15×5 75
实验楼 10×6 60
食堂和宿舍 9×6 54
浴室 5×4 20
厕所 4×3 12
生产车间 30×12 360
成品库 16×10 160
包装材料仓库 15×10 150
锅炉房 8×5 40
煤堆场 7×5 35
停车场 10×9 90
机修室 7×5 35
配电室 7×5 35
污水处理站 10×8 80
全厂建筑占地面积 S1=1224
第 7 章 公共系统设计
所谓公共系统，是指食品工厂的各部门、车间、工段有着密切关系，并为这些部
所共有的一类动力辅助设施的总称。公用设施至少包括给排水、供电、供汽这三项工程。
公用系统的设行设计时，要考虑到经济的合理性，应根据工厂实际和生产需要，正确收
集和整理计应根据食品工厂的规模、产品的类型以及本单位经济情况而定。公用工程的
专业性较强，因此应该有专业人士设计。食品工厂的公用系统直接与工厂的运行和生产
密切相关，必须符合如下要求。
（1）符合食品卫生要求 在食品生产中，生产用水的水质必须符合卫生部门规定
的生活饮用水的卫生标准，直接用于食品生产的蒸汽应不含危害健康或污染食品的物
质。制冷系统中氨制冷剂对食品卫生有不利影响，应严防泄露。
（2）能充分满足生产负荷 食品生产的一大特点就是季节性强，导致公用设施的
负荷变化非常明显，因此要求公用设施的容量对生产负荷变化要有足够的适应性。对于
不同的公用设施要采取不同的原则，如供水系统，须按高峰季节各产品生产的小时需水
总量来确定它的设计能力，才能具备足够的适应性。
（3）经济合理，安全可靠 进设计原始资料，进行多方案比较，处理好近期的一
次性投资和长期经常性费用的关系，从而选择投资最少、经济收效最高的设计。在保证
经济合理的同时，还要保证各系统供应的数量和质量 能达到 而稳定的技术参数要求，
以保证生产正常安全的运营。
给排水系统设计内容及所需的基础资料
设计所需基础资料
从整体设计的角度出发，给排水设计应该收集如下资料。
（1）各部门对用水量、水质、水温及用水时间的要求。
（2）厂区所在地和厂区周围地区的气象、水文、地质、地形资料，特别是作为水
源的河、湖的详细水文资料。
（3）引水、排水路线的现状及有关的协议或拟接进厂区的市政自来水管网状况。
（4）当地环保和公安消防主管部门的有关规定。
（5）所在地管材市场供应情况。
设计注意事项
（1）所在地有城市自来水供应的，应优先考虑采用自来水。
（2）如采用自备水源时，水质应符合卫生部规定的《生活饮用水卫生标准》及本厂
的特殊要求。
（3）消防、生产、生活给水管网应尽可能使用同一管路系统。
（4）生活、生产废水应达到国家规定的排放标准后才能排放。
（5）为了节约用水和减少能源能耗，冷却水应循环使用，避免不必要的浪费。
（6）消防、冷却循环等用于增压的水泵应尽可能集中布置，便于统一管理及使用。
（7）设计主厂房或车间的给排水管网时，应满足生产工艺和生活安排的需要。因为
生活用水不需要处理，而生产用水已设计了水处理设备。所以这里只设计排水系统。
排水系统
排水系统的组成
食品工厂的排水系统由室内排水系统和室外排水系统两部分组成。室内排水系统包
括卫生洁具和生产设备的受水器、水封器、支管、立管、干管、出户管、通气管等钢管。
室外排水系统包括支管、干管、检查井、雨水口及小型处理构筑物等。
有关排水设计要点
排水设施和排水效果是食品工厂卫生面貌、产品安全的有力保障，直接影响到企业
的社会效益和经济效益，应引起工艺设计人员足够的重视，在进行排水设计时，需注意
以下几点。
（1）生产车间的室内排水应采用无盖板的明沟，明沟宽度为 200～300mm，深度为
150～400mm，坡度为 1%～2%，车间地坪的排水坡度取 %～%较为适宜。明沟
终点设排水地漏，用铸铁排水管或焊接钢管排到室外。
（2）在污水进入明沟排水管道之前，应经过格栅，以截留固形物，防止堵塞管道。
为了保证排水畅通，垂直排水管道口径应比计算大 1～2 号。
（3）生产车间的对外排水口应加设防鼠装置，不能用存水弯头，以防堵塞。
（4）生产车间内的卫生消毒池、抵抗及电梯坑等均应考虑设置排水装置。
（5）生产车间的对外排水尽可能做到清浊分流，对含油脂或固体残渣较多的废水，
需在车间外经沉淀池撇油和去渣后，再流入厂区排水管。室外排水亦采用清浊分流制，
以减少污水处理量。
（6）食品厂的室外污水排放必须采用埋地暗管，必要采用排水泵站进行排放。
（7）厂区下水管一般采用混凝土管，其管顶埋设深度一般不小于 。食品厂废
水中含有固体残渣较多，设计管道流速应大于 150mm，避
免淤塞管道。
消防系统
食品厂的生产性质决定其发生火警的危险性较低，建筑物耐火等级较高。食品厂的
消防给水一般与生产、生活给水管合并，采用合流给水系统。室外消防给水管网应为环
形，水量按 15L/s,水压应保证当消防用水量达到最大且水枪布置在任何建筑物的最高处
时，水枪充实水柱仍不小于 10m。室内消火栓的配置，应保证两股水柱每股水量不小于
7m。
供电系统
设计所需基础资料
（1）全厂用电设备详细情况。
（2）供电协议和有关资料，包括供电电源及技术数据，供电线路进户方位和方式，
量电方式及量电器材划分，厂外供电器材供应的划分，供电部门要求及供电费用等。
（3）自控对象的系统流程图及工艺要求。
食品厂对供电的要求及措施
（1）有些食品厂生产的季节性很强，像饮料厂、罐头厂、乳品厂等产品产量随季
节波动较大，电负荷变化较大。因此，大中型食品厂一般设置两台变压器供电，小型食
品厂采用一台变压器供电即可。
（2）在设计时，变配电设备的容量和面积要留有一定发展余地，以适应食品厂机
械化水平的不断提高。
（3）食品厂可采用单电源供电，采用双电源供电是避免意外停电时导致的原料腐
败和变质，减少不必要的浪费。
（4）一般食品厂的生产车间水汽大、湿度高，应对供电管线及电器采用必要防潮
措施，防止发生事故。
车间配电
车间总配电装置应该设在一单独小间内，分配电装置和启动控制设备要能防水汽，
防腐蚀，并应尽可能集中于车间的某一场所。配电装置的保护应相互配合，车间内的启
动和控制设备可按情况集中控制或分散控制，当工艺设备许可时优先选用直接启动方式。
对于原料和产品经常变化的车间，还应多留供电点，以便于设备的调换或移动，机械化
生产线则设专用的自动控制箱。
供电系统说明
食品厂的动力与照明同用时，电源才可以满足生产要求。供电电压低压采380/220V
三相四线制，高压一般采用 10KV。供电系统要和当地供电部门一起商议确定，要符合
国家有关规程，安全可靠，运行方便，经济节约。
供汽系统
蒸汽是食品厂动力供应的重要组成部分。为了适应食品厂生产的季节性变化，一般
需要配备不少于两台型号相同的锅炉。
锅炉房在厂区的位置
锅炉排出的气体中，含有大量的灰尘和煤屑，这些煤屑排入大气后，由于速度减慢
而散落下来，造成环境污染。所以，锅炉房应处在食品工厂主车间全年主导风向的下风
向，并有较好的朝向，以利于自然通风和采光，位置要靠近热负荷比较集中的地区，锅
炉房附近要有足够的燃料和灰渣堆放场所。在总体布置上，锅炉房要选在对生产车间影
响较小的地方，不宜和生产厂房或宿舍相连，也不宜布置在厂前区或主干道旁，并且需
留有扩建的余地。
锅炉房的布置
（1）烟囱离锅炉所在 应有一定距离，避免烟囱基础下沉而影响锅炉房的基础。烟
道布置应力求简单，并使每台锅炉抽力均衡。
（2）锅炉房前墙与锅炉房前端的距离不应小于 3m，对于需要在炉前操作的锅炉，
其炉前区长度要比燃烧室长 2m。
（3）锅炉房顶部最低结构与锅炉最高操作点的距离不应小于 2m。
（4）不需要在侧面操作的锅炉，其通道宽不小于 1m，需要在侧面操作的锅炉，如
在 4t/h 以下，其通道宽不小于 2m，如在 4t/h 以上，其通道宽不小于 。锅炉侧
面和后端不需要操作时，其通道不应小于 。
第8章 废水处理
碳酸饮料废水的主要来源
碳酸饮料的生产过程中，废水主要来自灌装区的洗瓶水、冲洗水、糖浆罐冲洗水
及设备和地面的冲洗水。其中设备和地面的冲洗水水量最大，有机物浓度较低且水量较
均匀，其排放量占总废水的 70%以上。混合废水有机物含量高，间歇排放，水质、水
量极不均匀，尤其是废水量随季节的波动大，pH 值不稳定。饮料 混合废水的典型水质
如表8-1。
表 8-1 饮料生产混合废水的水质情况
水质指标 COD/(mg/L) BOD5/(mg/L) SS/(mg/L) pH 值
混合废水 650～3000 320～1800 100～400 2～13
根据碳酸饮料的各个工序所排废水的特点，即废水的 COD 浓度及水量的变化，废
水可分为四大类：℃浓度高且均匀排放的废水；℃浓度低且均匀排放的废水；℃浓度非
均匀废水；℃未超标废水。
可口可乐饮料公司生产废水为例，其所排废水水质水量如表 8-2 所示。
表 8-2 可口可乐生产废水排放情况
废水排放口
排放水量
/（m /d）
占总水量比
/%
排放COD
量
/Kg
占总COD量
比
/%
排水种类
单糖罐冲洗水 ℃
配比器残液 165 45 ℃
过滤机冲洗水 48 ℃
贮罐冲洗水 2 11 3 ℃
3
冲地水等 240 ℃
生活污水 40 6 ℃
反渗透浓缩水 144 0 0 ℃
从表中可以看出，℃、℃类废水不到排放前需进行处理的废水总量的 5%，但是，COD
的排放量却占 COD 总排放量的 %，而℃类废水约占排放前需进行处理的废水总量
的95%,COD 的排放量却仅占 COD 总排放量的 %。可见，对废水若不进行分开处
理，势必会加大废水的处理难度，增加处理设备的投资，提高废水的处理成本。
碳酸饮料废水的常用处理工艺及设施
目前，国内外饮料废水治理工艺主要为好氧处理，只有少数厂家采用厌氧-好氧工
艺。对废水实行动态分流，采用总程平衡治理技术（assembly balancing technology）处
理饮料废水，即将℃类废水作为浓水；℃类废水作为淡水；对浓度随时间连续变化的℃
类废水，需通过现场实测，确定浓度随时间的变化规律，将前期浓度较高的水作为浓水，
后期浓度较低的水作为淡水。确定浓淡水的切换时间点（平衡点）的依据是分流后总处
理费用最低。采用处理流程如图 8-1 所示。将℃、℃类浓废水先进行厌氧处理，去掉占
COD 总量 70%以上的污染物，使好氧处理的负荷显著降低，从而使生物反应池、污
泥浓缩地、污泥处理装置及投药设备的建设费用较大程度降低，其中生物反应池的土建
费用较仅采用常规好氧治理技术降低 50%以上。总程平衡技术虽然增加一部分管道、
分流及提升设备，但与其节省的费用相比，建设费用与常规工艺可基本持平。总程平衡
技术主要优势是使运行费用大幅度降低，与常规好氧治理工艺相比，其每吨水能耗费用
可节省 69%见表 8-3。按生化系统耗能占总耗能费用的 70%计，总程平衡技术可节省
能耗48%，并且在运行中还可以减少营养盐的投加量。
℃、℃类废水 → 格栅 → 废水调节池 → 厌氧反应器
℃类废水 → 格栅 → 废水调节池→ 好氧反应器 → 沉淀 → 排放
污泥浓缩池 → 污泥脱水机 → 污泥外运
℃类废水 → 直接外排
图 8-1 饮料废水总程平衡治理工艺流程
表 8-3 总程平衡技术与常规好氧治理技术效益
工艺类型 反应池类型
处理水量
/（m /d）
去除COD
量
/Kg
土建折旧费
/(元/m )
能耗费用
/(元/m )
好氧池 458 366
常规技术
厌氧池 7 296
好氧池 314 100
总成平衡 总费用 —— ——
降低率
/%
—— —— ——
58 69
（1） 仅考虑生物反应池所建费用。
（2） 厌氧考虑加热所需热能，好氧仅考虑充氧所需电能。
3
)1(
3
)2(
3
第 9 章 结论
本设计的技术先进性与经济合理性
本设计主要是以可乐型碳酸饮料的配方和生产线进行设计。虽然现在果味汽水、果
汁汽水、茶饮料都占有一定的比例，但总体来说可乐型碳酸饮料仍然是最受欢迎的。在
整个生产过程中，考虑到了原材料的综合利用，各生产设备的选择都完全依据生产量来
确定，尽量选择适当的型号、尺寸、功率，以避免浪费。全厂布局都按照经济合理的指
标来设计，在保证生产能力和产品质量的前提下，做到了卫生、节约、美观的多重功效。
本设计存在的问题
在全厂布局上，为求简洁明了，建构筑物不是很多。有些辅助部门设计得不太详细。
没有设置大的宿舍楼，只在食堂上设有临时宿舍，职工上下班只能离厂。本设计没有计
算成本回收期、投资利润等经济指标，用水用电量也只是大概估算，设计得不是很细致。
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