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(yǎng)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(fā)芽之后就會產毒或者霉變，其實發(fā)芽花生不僅可以食用，更重要的是其主要營養(yǎng)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(fā)芽花生醬的工廠設計。首先，根據(jù)原料的供應、產品的要求等條件選擇紅皮發(fā)芽花生醬的生產工藝流程。根據(jù)地理位置、市場需和經濟條件等進行紅皮發(fā)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(fā)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(fā)芽花生醬工廠設計可行性的一個推演。紅皮發(fā)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(qū)不同、制作流程不同而存有很大的區(qū)別。因此，在設計產品方案的時候，首先設計了發(fā)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(guī)模

本廠考慮建設年產成品發(fā)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(guī)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(huán)境、交通設施、自然條件、水資源及當?shù)卣恼叩取Ｋx地址要滿足地理位置優(yōu)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(qū)的濟南市濟陽縣。根據(jù)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(yōu)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(qū)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(yè)發(fā)展區(qū)，因此成為食品工業(yè)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(fā)展食品工業(yè)，并且濟北經濟開發(fā)區(qū)已經被授予“中國最佳食品投資園區(qū)”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(qū)平面設計

依照課題的基本規(guī)則，規(guī)范排放出的廢水、廢氣、廢料。對紅皮發(fā)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(qū)平面設計圖見圖2。

圖2 廠區(qū)平面設計圖

考慮當?shù)貧夂虻挠绊懀t皮發(fā)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(qū)域與生產工作區(qū)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(qū)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(qū)。

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(fā)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(fā)芽花生醬的制作

發(fā)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(yǎng)成分進行測定，結果表明四粒紅生長最快,其花生芽的營養(yǎng)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(fā)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(fā)芽花生醬，經調查研究，該工藝流程較合理，且成品發(fā)芽花生醬營養(yǎng)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(shù)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(jù)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(shù)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(qū)的主營產品是500 g/瓶的發(fā)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(fā)芽花生醬的工廠設計研究。首先，從紅皮花生、發(fā)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(fā)芽花生醬每1 h生產規(guī)模為1.39 t/h。根據(jù)建廠的基本條件，從地理位置、交通、自然環(huán)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(qū)的濟南市濟陽縣。

通過查閱相關文獻，對紅皮發(fā)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(fā)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(guī)定每個瓦楞紙箱中放8瓶紅皮發(fā)芽花生醬的成品。

根據(jù)發(fā)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(jù)所選設備確定出紅皮發(fā)芽花生醬工廠的每個工段所需人數(shù)，并對各部門的所需人數(shù)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(jù)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(fā)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(fā)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(shù)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(shù)為30%。

最后，對紅皮發(fā)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(jù)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。