年產3000噸速溶復合百合粉工廠設計

尹樂斌，李樂樂，金小柯，何平，劉椏麗

(1.邵陽學院 食品與化學工程學院，湖南 邵陽 422000;2.豆制品加工與安全控制湖南省重點實驗室，湖南 邵陽 422000)

1 速溶復合百合粉

此項目為年產3000噸速溶復合百合粉的中小規(guī)模工廠生產線，選用干制百合鱗莖為原料，以干紅棗片、干山藥片、薏苡仁和蓮子為輔料，原輔材料的單品均需經CFJ-400錘片式粗碎機組進行粗磨加工，初步粉碎后的產品顆粒粒度一般控制在50目左右。粗磨后的原輔材料單品儲存在儲料倉中，再分別由自動上料機輸送到氣流超微粉碎設備中，利用超微粉碎技術進行二次粉碎，氣流超微粉碎后的原輔材料粉體按配方比經過DSH-0.5雙螺旋錐形混合機充分混合均勻后，再投入到ZFL-150全自動沸騰制粒干燥機中進行造粒，造粒后的顆粒粒度在80目以上。配備自動進料/出料裝置的生產線設計，能一體同步實現(xiàn)“混合”、“干燥”、“制?！薄ⅰ叭芤喊隆?、“粉末敷層”、“自動進/出料”等一體化生產工藝目標，在降低工人勞動強度、節(jié)省勞動力的同時，又降低了因生產操作造成的二次污染的風險，滿足了清潔、綠色、高效的生產現(xiàn)實需求。

2 產品方案

產品方案即是年產3000噸速溶復合百合粉的中小規(guī)模工廠生產線的可行性縮影[5]，年產3000噸速溶復合百合粉工廠設計根據原材料和運輸等各種環(huán)境和經濟因素合理安排生產日程，在保證產品質量合格和產能充足情況下，調節(jié)人員配置和原料采購，根據市場需求和原料的季節(jié)性影響來平衡勞動力和生產能力兩者[6]，使公司獲得更好的經濟效益，除此之外，工廠的節(jié)能環(huán)保、“三廢”排放問題也必須關注。

2.1 建設規(guī)模

擬建設年產3000噸速溶復合百合粉工廠1個。

2.2 產品方案

年產量：3000噸；生產能力：設計工廠班制為兩班倒，每天有效工作時間為8 h，年工作日約為260 d，設計的班產量：3000 t/年÷260 d/年÷2班/日=5.77 t/班。

3 廠址選擇

工廠布局需要綜合考慮該地區(qū)的經濟、氣候、交通、水電等條件。因此，速溶復合百合粉工廠建設與當地的諸多條件都有密不可分的關系。速溶復合百合粉加工工廠項目的廠址選擇在湖南省隆回縣北山鎮(zhèn)，此地靠近省道S317，交通便利，物流運輸方便，附近有2個有機龍牙百合種植基地，故原材料采購相對很方便，同時此處地勢十分平坦，靠近隆回縣東南工業(yè)區(qū)，工程基礎好，供電穩(wěn)定，水源充足且水質符合GB 5749-2006，隆回地區(qū)氣候溫暖濕潤，環(huán)境質量優(yōu)異，此處的污水處理排放也較為方便。速溶復合百合粉廠址與百合種植基地之間交通方便，隆回縣境內百合種植基地多達6個，而北山鎮(zhèn)就擁有2個百合種植基地，良好的區(qū)位優(yōu)勢可大大降低采購原料的運輸經濟成本和時間，避免了長距離運輸出現(xiàn)的原料營養(yǎng)成分損失和腐敗等情況。廠址距離滬昆高速和國道320很近，方便產品外銷。

4 主要生產設備的選擇

4.1 設備選型的要求

設備選型應當遵循適用性、先進性和合理性的原則。首先要求生產設備適用，能夠保證產品質量，符合產量需求，滿足生產規(guī)模的需求；其次在提高產品質量的同時也要提升工藝效率，從而實現(xiàn)更高指標的追求。在設備選型上，主要選用自動化程度高，盡可能以機械代替人工，能夠連續(xù)作業(yè)，可以充分利用生產資料的設備，最好是能進行自動控制的系統(tǒng)，特別是對一些關鍵性的指標，如時間、溫度、流速、壓力、蠕動泵泵速和風機頻率等能進行智能控制。最后要考慮設備的經濟適用，不僅要考慮前期購置設備的性價比，還要兼顧工作時能耗以及設備維護保養(yǎng)等費用，盡可能選擇效率高、能耗低、性能穩(wěn)定、大小適宜、拆卸方便、易于清洗和維修、使用年限長的型號。

4.2 主要設備的選擇

4.2.1 (錘片式)粗碎機組(型號：CFJ-400)

將物料從喂料斗送進粉碎室后，物料受到錘片打擊而粉碎，粉碎后的物料被風機吸出，通過篩孔送入到旋風分離器中。較粗的物料將再由錘片反復打擊直到粉碎后通過篩網濾出為止，確保物料被徹底粉碎，進入下一道工序。該機組具有效率高、能耗低、噪音小、使用壽命長等特點，已被廣泛應用于醫(yī)藥、食品等行業(yè)的物料粉碎。

4.2.2 儲料倉

儲料倉采用304不銹鋼材質，均為下錐體圓柱，容積分別為30 m3的 1個，20 m3的1個，15 m3的1個，8 m3的4個，主要是收集粉碎之后的原輔料樣品。

4.2.3 自動上料機

真空粉末吸料機由自動化控制系統(tǒng)控制，由真空泵、真空料斗等部件構成。真空粉末吸料機廣泛應用在包裝機、粉碎機、儲料倉等設備的物料輸送，自動化程度高，可有效解放勞動力，降低勞動強度，同時也能解決粉塵污染環(huán)境的問題。

4.2.4 雙螺旋錐形混合機(型號：DSH-0.5)

通過螺旋公轉時同步進行自轉，促使物料在混合機的錐體內發(fā)生復合遷移運動，物料通過運動在混合機內產生對流、剪切、擴散，從而達到快速、均勻混合的目的，可提高造粒原輔料產品均勻混合效果。

4.2.5 全自動沸騰制粒干燥機(型號：ZFL-150)

配備自動進料/出料裝置，可實現(xiàn)“混合”、“干燥”、“制粒”、“溶液包衣”、“粉末敷層”、“自動進/出料”等一體化生產工藝目標，物料在熱氣流的作用下懸浮，形成“沸騰”狀態(tài)，在此狀態(tài)下物料表面充分與熱空氣發(fā)生接觸并均勻受熱，從而達到最佳的熱交換狀態(tài)，進而提升制粒效果。通過搭配調試適宜的噴霧系統(tǒng)，并根據工藝需求對設備結構進行進一步改造優(yōu)化后，能有效助力食品加工廠實現(xiàn)清潔生產，提高生產效率。

表1 生產線設備配置價格Table 1 The production line equipment configuration price

5 工藝流程

生產工藝流程圖見圖1。

圖1 生產線工藝流程圖Fig.1 The process flow diagram of production line

原料、輔材采購：應符合國家相關標準，首選符合國家標準的，其他也可以選擇符合行業(yè)標準、地方標準或其他相關規(guī)定的。對于實施生產許可證管理的產品，應采購獲證企業(yè)生產的產品，并要求供貨方提供相關的生產資質及檢驗結論為合格的出廠檢驗報告，同時建立采購臺賬，及時做好采購記錄。

驗收：原輔材料入庫前，應安排專人驗收，驗收標準須遵循各產品品類相應的生產標準或工藝規(guī)程，如干百合片采用地方標準DB62/T 411-2007《百合干》，干紅棗采用國家標準GB/T 5835-2009《干制紅棗》，干山藥片優(yōu)先采用國家標準GB/T 20351-2006《地理標志產品 懷山藥》，參考地方標準DBS41 009-2016《食品安全地方標準 山藥片(粉)》和農業(yè)部部頒標準NY/T 1065-2006《山藥等級規(guī)格》，蓮子和薏苡仁分別采用農業(yè)部行業(yè)標準NY/T 1504-2007《蓮子》、NY/T 2977-2016《綠色食品 薏仁及薏仁粉》等，經驗收合格入庫的原輔材料應當如實登記，做好相應的臺賬記錄。

清洗：采用符合國家生活飲用水標準的水源對原輔材料分別進行清洗并晾干待用。

烘干：分別將清洗并晾干的龍牙百合干片、薏苡仁、磨皮蓮子、山藥干片等原輔材料在70 ℃左右進行烘干，使其含水率在7%～8%左右，將清洗并晾干的紅棗干片在60 ℃左右進行烘干，使其含水率在7%～8%左右。

粗粉碎和超微粉碎：將含水率在7%～8%左右的百合干片投入粗粉碎機中進行粉碎，將顆粒粒度控制在50目左右，然后把粗粉碎后的物料倒入超微粉碎機中，利用氣流進行超微粉碎，再將精細粉末輸入百合原粉貯罐中儲存待用。采用同樣工藝將磨皮蓮子、山藥干片、薏苡仁、紅棗進行粉碎，分別存放至蓮子原粉貯罐、山藥干原粉貯罐、薏苡仁原粉貯罐和紅棗原粉貯罐中儲存待用。

粉末混合：按照原、輔材料比例為6∶1，輔料之間比例為1∶1∶1∶1分別從原輔料貯罐中準確稱取龍牙百合干原粉、紅棗干原粉、蓮子原粉、薏苡仁原粉、山藥干原粉，輸入粉末混合機中攪拌均勻。

沸騰造粒：將混合均勻的龍牙百合干原粉、紅棗干原粉、蓮子原粉、薏苡仁原粉、山藥干原粉等原輔料輸入沸騰制粒機中，控制進風溫度為70 ℃左右，蠕動泵泵速為5 r/min，風機頻率為25 Hz[7]，造粒后的顆粒粒度控制在80目以上。

包裝：選用無毒無害、性能穩(wěn)定的食品包裝材料，能保證產品不會與之發(fā)生化學反應而產生造成人體健康威脅的物質，如屬國家實施生產許可管理的產品，還必須采用獲證企業(yè)生產的食品包裝材料。在采用自動包裝線進行產品包裝前，應當檢查空袋能否密封，封口是否平整，有無不規(guī)則的褶皺，裁切口是否整齊，剪切長度能否滿足所需包裝產品的需求等，包裝后的成品要滿足密封牢固、封口平整、強度適中、不易破損等要求。

出廠檢驗及留樣保存：對每批次產品按標準要求進行隨機抽取樣品并開展出廠檢驗，對抽取的樣品按批次保存?zhèn)溆昧魳?，準確編寫檢驗原始記錄，同時出具對應的檢驗報告，產品經出廠檢驗合格后方可進入成品庫。

入庫保存：成品倉庫需保持相對封閉，設置紗窗、風幕、防鼠擋板等防塵、防蟲設施，確保有效防蠅、防鼠、防塵，倉庫應保持整潔，不得堆放其他無關雜物，產品離地離墻堆放，防止受潮變質，按照先進先出的原則整齊堆放，最大限度提高商品貨架期。

6 水、電量衡算

6.1 用水量衡算表[8]

按照用水量衡算估算，正常生產時，每班次用水量為5005.66 kg，每日用水量為10011.32 kg，每月用水量為250283 kg，每年用水量2502830 kg，見表2。

表2 用水量衡算表Table 2 The water consumption balance table kg

6.2 用電量衡算表

根據用電量估算，本生產線班產耗電量1013.6 kW·h，年耗電量506800 kW·h，見表3。

表3 用電量衡算表Table 3 The power consumption balance table kW·h

7 勞動力配置

速溶復合百合粉生產線定員人數對全廠的盈利情況有很大影響[9]，勞動力是生產加工中的重要組成部分，生產過程中合理分配勞動力，可有效提高工作效益，優(yōu)化資源配置，提高產能同時節(jié)約成本。由于龍牙百合是季節(jié)性作物，成熟期在每年的7-9月份，因此在此階段對于原料的采購和前期處理需要大量勞動力，故可安排臨時工加班。

表4 工段和部門人員Table 4 The section and department personnel

8 產品質量控制

速溶復合百合粉生產加工嚴格把控產品質量安全，在原料采購時，從源頭上檢測百合重金屬含量是否符合GB 31604.9-2016，車間生產中有效實施HACCP質量管理[10]，從原料到生產再至成品整個流程中監(jiān)管質量，車間布局配套必要潔凈區(qū)，避免交叉污染，成品在出廠時再次檢驗是否達標。

9 生態(tài)環(huán)保

生態(tài)環(huán)保是現(xiàn)在每個工廠企業(yè)必須重視的事情，在響應總書記提出的“綠水青山就是金山銀山”生態(tài)綠色經濟發(fā)展方針下，發(fā)展綠色經濟不僅能帶動農民增收，也大大降低了環(huán)境污染，促進資源的合理開發(fā)利用。速溶復合百合粉工廠建設秉承“綠色健康”的發(fā)展理念，不僅要保證生產工藝方面節(jié)能環(huán)保，同時確保產品質量安全可靠。為了做好生態(tài)環(huán)保，企業(yè)需要對生產人員進行教育，對生產廢棄物嚴格回收再排放，修建必要的污水處理站等。

10 總結

設計年產量3000噸的速溶復合百合粉生產線，在一定程度上豐富了百合加工新技術，工藝技術更加科學合理，產品質量愈發(fā)健康營養(yǎng)，車間生產倡導安全環(huán)保，生產設備穩(wěn)定高效，勞動力安排和車間布局更加人性化，總體上在提高公司效益的同時，帶動當地農民增收，推銷產品走出國門，吸引更多市場和投資。