1、日产 120 吨天然矿泉水厂的设计摘 要本设计为日产 120 吨天然矿泉水厂的设计，设计包括可以同时生产桶装水和瓶装水。并对产品生产方案的制定，生产工艺的设计，车间平面布置的安排进行了详细的讨论，利用 AutoCAD 制作出车间的生产工艺流程图和平面布置图；以及对矿泉水加工过程中物料平衡、热量平衡进行计算，设备选型，水电汽平衡，劳动力平衡，设定企业管理组织架构，实施环境保护规划并进行污水处理，对投资成本、利润和回收期等进行估算。设计采用倒班制，分为两个班组进行生产，每天工作 16 小时，每班工作8 小时。根据设备生产能力确定每天生产瓶装矿泉水 51.74 吨，生产桶装矿泉水 72.87吨；每班
2、每天生产瓶装水 25.87 吨，生产 45454 瓶；每班每天生产桶装水 36.43 吨，生产 1851 桶。本投资预计 1800 万元，年利润 850.82 万元，回收期大约为两年零两个月。关键词：天然矿泉水厂；生产工艺设计；平面布置；经济技术分析The design of a plant with processing 120 tons mineral waterAbstractThe design was the daily production of 120 tons of natural mineral water plant, and this also included the
3、production of barreled water and bottled water. The design discussed the production plan, production process, workshop layout arrangement in detail, produced workshop production process flow diagram and layout by using AutoCAD; as well as calculated material balance, heat balance in the process of t
4、he mineral water , set the enterprise management structure by the equipment selection, water vapor equilibrium, labor force balance , the implementation plan for environmental protection and sewage treatment, and estimated the investment cost, profit and the recovery period. This factory used a shif
5、t system, divided into two groups for the production, working time was 16 hours a day, and each class was 8 hours. According to the production capacity of equipment, determining the daily production of bottled mineral water was 51.74 tons, the production of barreled mineral water was 72.87 tons. Eac
6、h class daily production of bottled water was 25.87 tons, and produced 45454 bottles per day, the same time the production of barreled water was 36.43tons, produced 1851 barrels a day. The investment of the project was RMB18000000 Yuan, profit was 8508200 Yuan, and recovery period of it was about2.2
7、years. Keywords: Natural mineral water factory; Process design; Layout; Technical and economic analysis.目 录摘 要 .IAbstract.II第 1 章 绪 论 .11.1 天然矿泉水行业现状 .11.1.1 我国矿泉水行业的现状 .11.1.2 国际矿泉水行业的现状 .21.2 矿泉水的定义与分类 .31.2.1 矿泉水的定义 .31.2.2 矿泉水的分类 .31.3 矿泉水的保健作用 .4第 2 章 厂址的选择及建设规模 .52.1 厂址的选择 .52.2 土建的要求 .52.3 产品
8、的设计及班产量的确定 .6第 3 章 工艺流程确定及论证 .73.1 生产工艺 .73.1.1 引水 .73.1.2 曝气 .73.1.3 过滤 .73.1.4 消毒 杀菌 .83.1.5 灌装 .83.2 矿泉水的检验、卫生管理及品质控制 .93.2.1 矿泉水的检验 .93.2.2 矿泉水的卫生管理 .93.2.3 矿泉水的品质控制 .10第 4 章 矿泉水的标准与品质评定 .124.1 水源的要求 .124.2 水质的要求 .124.2.1 感官要求 .124.2.2 理化要求 .12第 5 章 物料衡算 .165.1 瓶装矿泉水产量的确定 .165.2 桶装矿泉水产量的确定 .16第
9、6 章 生产设备的选型 .186.1 设备选型的原则 .186.1.1 设备材料或设备制造材料的要求 .186.1.2 设计的要求 .186.2 加工设备的选用 .196.3 主要生产设备一览表 .20第 7 章 劳动人员的定员 .227.1 人员配置的依据 .227.2 生产人员的配置 .227.3 辅助及生产管理人员的配置 .23第 8 章 水、电、汽的估算 .248.1 用水量的估算 .248.2 用电量的估算 .248.3 用汽量的估算 .24第 9 章 经济技术分析 .259.1 成本核算 .259.2 全厂总投资的核算 .269.3 投资回收期 .269.4 盈亏平衡 .26结 论
10、 .27参考文献 .28附 录 .29致 谢 .30黑龙江东方学院本科毕业论文（设计）-1-日产 120 吨天然矿泉水厂的设计第 1 章 绪 论1.1 天然矿泉水行业现状2009 年，尽管全球经济衰退，但是由于亚洲市场的强劲增长，全球瓶装水市场仍然保持了增长的趋势。2009 年全球瓶装水市场总量增长率约为 2%。尽管与前几年相比增长速度有所下降，但是表明瓶装水行业经受住了严峻的市场考验。2009 年，亚洲引领了全球瓶装水市场，其中中国的增长势头最为明显。自 21 世纪始，我国瓶装饮用水行业进入稳步成长阶段，形成了纯净水、矿物质水、矿泉水和天然水各领风骚的局面。在软饮料行业中，以 40%左右的占
11、比高居各类饮料之首。2005 年至 2009 年的 4年间，我国瓶装饮用水产量每年都在以超过 14%的速度增长，行业销售额年复合增长率高达 45.7%。2009 年我国包装饮用水产量 3,159 万吨，同比增长 24.6%；果蔬汁产量 1,447.6 万吨，同比增长 37.68%；碳酸饮料产量 1,254.2 万吨，同比增长 7.09%。在产量保持迅猛增长的同时，软饮料制造业的工业销售产值也继续高速发展。2009 年，软饮料制造业实现工业销售产值 2,669.8 亿元，相比 2008 年的 2,008.5 亿元，增长19.56%。在整个软饮料市场，瓶装饮用水产量排名居首位，销售额居第二位。目前
12、包装饮用水的市场格局为：纯净水占 46%份额；矿物质水占 28%的份额；天然水占 11%份额；矿泉水占 8%份额。1.1.1 我国矿泉水行业的现状目前，中国矿泉水市场已形成了以娃哈哈、乐百氏、养生堂、雀巢为主导的一线品牌，以崂山、康师傅、可口可乐、稀世宝、怡力、益宝等有名气的二线品牌及一些实力较差的地方中小企业矿泉水品牌的 “三国鼎立 ”市场格局；其中一线品牌以 70%左右的市场份额雄居水市场的霸主地位，二线品牌及一些地方品牌的市场份额极低。按照我国近期经济增长速度，结合国际国内矿泉水产业平均年增长率分析，在未来几年内，随着纯净水市场的逐步萎缩，饮用天然矿泉水年平均增长率预测可达 20左右，按
13、照年人均消费 5 升推算，2010 年将达 1100 万吨/年，2015 年达 2000 万吨/年 1。天然矿泉水是富有矿物质营养的健康之水，能给人体带来活力。人类通过长期的生命实践逐渐发现，喝好水除了能解渴外，还可以提高身体免疫力，减少疾病的发生，延年益寿。现代科学发现，长期饮用矿泉黑龙江东方学院本科毕业论文（设计）-2-水的人，某些疾病和肿瘤的发病率明显低于饮用其它水源水的居民。调查世界长寿村的百岁老人的饮食状况，其共同点是终身饮用优质的天然矿泉水。天然矿泉水储存在岩层的孔隙中，在地下不停地缓慢地流动着，由于受压力和温度的影响，使多种矿物质和气体聚集，达到一定浓度时形成矿泉水。因具有天然良
14、好的密封条件，保证其不受外界环境污染，并含有丰富的对人体有益的常量和微量元素。经科学测定，人体血液中各种微量元素平均值与地壳中的元素丰度值密切相关。所以，天然矿泉水中的营养元素最利于人体吸收利用 2。1.1.2 国际矿泉水行业的现状国际市场上，对矿泉水有着更高的要求，强调的是“安全、卫生、健康” 。由于环境污染日益恶化，并威胁着人类生活的情况下，作为安全、卫生、健康的天然矿泉水，其身价之所以高昂，并日益为人们重视和喜爱的原因，即在于此。所以国际市场上的销售，是以天然引用矿泉水为主，天然矿泉水是指地下水长期流经地层时，经过自然过滤，并吸收地层中的微量元素和碳酸盐而形成。在欧美一些发达国家和地区，
15、饮用天然矿泉水已成为一种身份和地位的象征。国外矿泉水开发利用的历史较长，发展速度较快，平均年增长率 12，远远超过各国工业增长率。世界矿泉水主要生产国和消费国都在欧洲，意大利、比利时、法国的年人均消费量平均在 120 升以上，我国矿泉水的年人均消费量平均在 2.5 升左右，市场消费潜力巨大。在我国七大中心城市中，有 48.9%的人喜欢矿泉水，有 30.1%的人喜欢纯净水，二者相差近 20 个百分点，而只有 21%的消费者表明无所谓。不少厂家已纷纷意识到了市场的变化。目前已有一批国内知名纯净水厂家开始“见风使舵” ，改弦易帜生产天然矿泉水或将天然矿泉水作为企业发展的重点，乐百氏的矿泉水早已摆上货
16、架，娃哈哈也已悄悄进军矿泉水生产，准备在东北生产矿泉水，同时一些生产企业也在产品的功能性上下了一番功夫，多样化、功能化将是未来矿泉水的发展方向。1.2 矿泉水的定义与分类1.2.1 矿泉水的定义中华人民共和国国家标准 GB85372008饮用天然矿泉水中对矿泉水的定义：“从地下深处自然涌出的或经钻井采集的，含有一定量的矿物盐、微量元素或其他成分，在一定区域采取预防措施避免污染的水；在通常情况下，其化学成分、流量、水黑龙江东方学院本科毕业论文（设计）-3-温等动态在天然周期波动范围内相对稳定；在采取特殊卫生防护措施下、靠近水源点处进行灌装”。1.2.2 矿泉水的分类（1）按矿泉水特征组分达到国家
17、标准的主要类型分为九大类： 偏硅酸矿泉水；锶矿泉水；锌(补锌产品，补锌资讯)矿泉水；锂矿泉水；硒矿泉水；溴矿泉水；碘矿泉水；碳酸矿泉水；盐类矿泉水。 （2）按矿化度分类命名 矿化度是单位体积中所含离子、分子及化合物的总量。矿化度1500mg/l 为高矿化度。矿化度1000mg/l 为盐类矿泉水。 （3）按矿泉水的酸碱性分类 酸碱度称 pH 值，是水中氢离子浓度的负对数值，即 pH=-1gH+，是酸碱性的一种代表值。根据 GB/T14157-2008“水文地质术语” 的定义， 可分为以下三类见表 1-1表 1-1 矿泉水的酸碱性分类表pH 值 6.5 6.5-7.2 7.3-10类型 酸性水 中
18、性水 碱性水（4）按阴阳离子分类命名 以阴离子为主分类，以阳离子划分亚类，阴阳离子毫克当量25%才参与命名。 氯化物矿泉水，有氯化钠矿泉水、氯化镁矿泉水等 ；重碳酸盐矿泉水，有重碳酸钙( 补钙产品，补钙资讯)矿泉水、重碳酸钙镁泉水、重碳酸钙钠矿泉水、重碳酸纳矿泉水等 ；硫酸盐矿泉水，有硫酸镁矿泉水、硫酸钠矿泉水等。1.3 矿泉水的保健作用（1）补充人体所需的矿物质元素：经科学测定，人体血液中各种元素，微量元素平均值与地壳中元素的丰度值密切相关。矿泉水消解了地壳中相关地层的矿物质，所以矿泉水中所含人体必需的微量元素和矿物质也最接近人体中所起作用不亚于维生素，它的作用要比我们认识到的大得多。 我们
19、所需要的矿物质、微量元素主要来自食物，水中不含矿物质不影响大局。作为人体必需和有益的十几种微量元素：铁、黑龙江东方学院本科毕业论文（设计）-4-锌、硅、锶、氟、铜、硼、溴、碘、锂、硒、铬、钼、锗、钴、钒，虽然主要来源于食物，但水中的微量元素多以离子状态存在，更易渗入细胞被人体吸收。从分子生物学、营养学研究进展来看，水不但起解渴、载体的作用，而且直接参与生物物质代谢、能量代谢和跗信息等作用 3。（2）矿泉水是健康水：究竟什么是健康水，健康水和我们常见的纯净水、矿泉水又有什么区别呢? 健康水建立在干净水、安全水的基础上，但又是区别于前两者的全新概念。作为健康水的完整概念应有以下 7 条标准：1.不
20、含对人体有毒、有害及有异味的物质；2.水的硬度适中；3.人体所需的矿物质适中；4.pH 值呈中性或微碱性；5.水中溶解氧及二氧化碳适中；6.水分子团小，易于人体细胞吸收、利用；7.水的营养生理功能，如渗透力、溶解力、代谢力较强。 健康水和干净水、安全水比较，关键看三点：第一，是没有污染，指水必须无毒、无害、无异味；第二，是符合人体生理需求，指水含有一定的有益矿物质、pH 值呈中性或微碱性等；第三，指水具有生命活力。 只满足第一个条件的水是干净水，纯净水多是这一类；满足第一和第二个条件的水是安全水，矿泉水多是这一类；只有三条兼备，才可称为健康水 4。黑龙江东方学院本科毕业论文（设计）-5-第 2
21、 章 厂址的选择及建设规模2.1 厂址的选择在国家标准 GB85372008饮用天然矿泉水中明确规定，水源要建立三层保护区：（1）严格保护区：在全井外围 15m 范围内无关人员不得入内，不得放置与取水无关的其它设备；（2）限制区：水源、生产外围不小于 30m 范围，不得设置居民区和工厂、厕所、水坑，不得放垃圾，严禁使用化肥农药；（3）监察区：包括了水源补给区和防止水源污染。建立保护区的目的是防止任何形式的人为活动或工业污染和空气污染。水源间要有一定的建筑装修水平，地面、墙面要有水冲洗条件，地面设地漏排水设施。水源建设设施要用不锈钢材质，输送管要有清洗排污口 5。本设计厂址选择在齐齐哈尔市扎龙自
22、然保护区，扎龙自然保护区有丰富的湿地与水资源。2.2 土建的要求（1）厂区：厂区周围应建设围墙或保护栏，以防止外人或动物进入。（2）厂址：应建设在不会遭受水灾或恶劣天气破坏的地方，厂区周围的植被要定期地维护。（3）厂区道路和车辆停放：厂区内道路应为沥青混凝土，并有下水道，要定期进行维护。停车场应能停放四辆卡车，还应设工作人员在停车站。装卸区应有两个不受雨林的装卸区，面积要根据装卸车辆数量进行计算。（4）办公及生活建筑：办公室可建在主厂房内，但厨房、餐厅和洗衣房必须远离生产车间。工厂应在生产车间处建一个污水处理装置，控制污水排放。（5）厂房的要求：厂区的入口处应能得到有效的控制。厂房使用钢筋混凝
23、土结构，地面是加强混凝土。墙，使用保温砖墙。空气流向不应从空气质量低的区域流向要求高的区域。厂房之间，厂房与道路之间应设绿化带。厂区内的裸露地面应进行绿化。占地面积约 1260m2，车间面积约 364m2，成品库面积约 108m2，配料库面积约 72m2，配电室面积约 60 m2，化验室面积约 60 m2，机修室面积约 60 m2，CIP 水处理室面积黑龙江东方学院本科毕业论文（设计）-6-约 72 m2，其他辅助设施面积约 464 m2。2.3 产品的设计及班产量的确定目前总体设计按 2 班制日最大加工能力 120 吨矿泉水定位。根据设备生产能力确定日生产量为：瓶装矿泉水：50t/天桶装矿泉水：70t/天每天生产时间 16 小时，各产品产量为瓶装矿泉水 3.12 吨/小时，桶装矿泉水 4.36吨/小时。
