矿泉水生产线

1、年产42万吨矿泉水生产线设计说明书专 业： 包装08.1 姓 名： 班级学号： 指导教师： 摘要：本论文进行了年产量42万吨的矿泉水生产车间的设计。制定产品方案，设计工艺，进行车间平面设计，对矿泉水灌装包装过程中物料平衡、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。本工厂选址于吉林省吉林市丰满区。吉林市是我国北方著名山水城市，有“四面青山三面水，一城山色半城江”的天然美景，地下水丰富洁净，这为该厂提供了充足的水源，避免了长途运输的麻烦，工厂周围环境优美，交通便捷;厂区总体设计合理，尤其在车间设计中，将主生产车间置于厂房中部，各辅助设施分布于主车间

2、四周，使整厂设计紧凑，同时最大限度降低管道、物料输送距离，节约能源。综合考虑了生产工艺和经济技术等因素，对不同工段的生产设备进行选型;设计原料库、包装材料库、成品库和冷冻库等辅助设施，对矿泉水产品的灌装进行全程监控，确保矿泉水的安全性和质量稳定性。依据本厂的生产实际需要，对水、电、汽的使用量进行估算，确定它们最大用量依次为1500t/天、2180度/天、1813860 kJ/天。对不同管路直径进行计算，确定自来水、蒸汽、清洗、压缩空气管径依次为DN100、DN50、DN8O、DN20。本厂设施的卫生按生活饮用水卫生标准GB5749-2006的要求来完成 ，本设计方案根据当前国内外给水节水工程技

3、术和发展方向，优化流程和设施设备选型，采用国内外成熟的新技术、新工艺和新设备，确保设施设备的先进性、可靠性、有利实现供水的安全性和可靠的管理原则。在工艺设计中充分考虑到目前水源污染状况，采用相应的先进工艺，有利供水水质的安全性原则。有利于实现经济合理的投入产出比的原则，合理确定供水的服务水头，从而达到降低能耗、水耗，达到较好的经济效益和社会效益。减少对环境的二次污染，不排或尽可能少排“三废”。出水符合国家相关的饮用矿泉水标准或用户提供的水相关资料。 关键词：矿泉水，车间工艺设计，HACCP1绪论1.1设计背景水是人类生存、生活与生产所不可替代的物质条件，人类的生命活动也离不开水，本设计从我国目

4、前矿泉水工业发展状况和市场经济形势出发，认真贯彻食品工业的各项指标，以生产向机械化，自动化，连续化方向发展，因地制宜，力求工艺技术上合理、生产管理上可靠，同时借鉴国内外先进技术成果，厂区车间布置合理，经济上投资少，回报快，同时为企业的再发展留有空间余地。1.2纯净水概述纯净水，简称净水或纯水，是纯洁、干净，不含有杂质或细菌的水（H2O），如有机污染物、无机盐、任何添加剂和各类杂质，是以符合生活饮用水卫生标准的水为原水。市场上出售的太空水，蒸馏水均为纯净水。纯净水就是将天然水经过多道工序处理、提纯和净化的水。经过多道工序后的纯净水除去了对人体有害的物质，同时除去了细菌，因此可以直接饮用。1.3纯

5、净水的定义与分类纯净水指的是不含杂质的HO，简称净水或纯水，是纯洁、干净，不含有杂质或细菌的水，如有机污染物、无机盐、任何添加剂和各类杂质，是以符合生活饮用水卫生标准的水为原水。通过电渗析器法、离子交换器法、反渗透法、蒸馏法及其他适当的加工方法制得而成，密封于容器内，且不含任何添加物，无色透明，可直接饮用。市场上出售的太空水，蒸馏水均为纯净水。在中国桶装饮用水市场上，主要有纯净水、矿泉水、泉水和天然水、矿物质水等，由于矿泉水、泉水等受资源限制，而纯净水是利用符合国家生活饮用水标准的城市供水系统的水经过一定的生产流程进行生产，因此有效的避免了各类病菌入侵人体，能有效安全地给人体补充水份，具有很强

6、的溶解度，因此与人体细胞亲合力很强，有促进新陈代谢的作用。体内含有过多矿物质的水会给人体造成不必要的负担，而且有的矿物质人体不一定能吸收，如果长期积聚体内，会直接影响人体健康。但是纯净水短时间内能够帮助排泄人体内的毒素，长期饮用时可能会导致体内铅的含量超标。因为钙和铅在人体中是竞争关系，一方增多，另一方就会减少，反之，一方减少，另一方就会增多，纯净水中没有钙，人体就会吸收大量的铅，从而导致人体内含铅量超标。过滤纯净水的逆渗透膜虽然去除了水中的细菌杂质，但也把水中的对人体有益的微量元素过滤掉了，长期饮用会导人体的微量元素缺乏，引起少年儿童发育不良,引起老年人的各种微量元素缺乏症。2工艺设计2.1

7、水处理部分2.1.1工艺选择本次设计原水取自郑州自来水公司，根据取水源的水质特点和处理要求，本着经济可靠的原则，尽可能提高工艺流程的处理效率，并使布局紧凑、合理，占地面积少，运行成本低，管理方便。拟采用预处理+反渗透+臭氧消毒为主体的工艺对该院污水进行处理。2.1.1.1预处理来自郑州自来水公司的原水经过原水池，由原水提升泵依次进入多介质过滤罐、活性炭过滤罐和精密过滤罐，将原水中大于5m的微小颗粒截留，并有效降低原水的浊度及重金属等含量，改善原水口感。2.1.1.2反渗透系统膜分离技术是一门新兴的高效分离、浓缩、提纯、净化技术,其主要特点是节能(因为膜分离过程不发生相变化)、分离对象广(有机物

8、和无机物、病毒、细菌、微粒)、装置简单、易操作、易于自控、易维修(因为只是用压力作为膜分离的推动力)，特别适用于对热敏感物质的分离、分级、浓缩与富集(因为分离过程只需在常温下进行)。目前,在世界范围内已开发研制出的有机膜主要有微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)和反渗透膜(RO)。其中的微滤(MF)和超滤(UF)因不能脱除各种低分子物质，故单独使用时不能称之为深度处理。反渗透(RO)和纳滤(NF)作为水及其他液体分离膜之一，在分离膜应用领域占有重要的地位。反渗透水，是指用反渗透膜为核心技术生产出来的水。反渗透膜的孔径为纳米级。反渗透技术原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能

9、透过半透膜 而将这些物质和水分离开来。反渗透膜的膜孔径非常小，因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。因此，使用这种膜的水处理技术叫做反渗透。由于反渗透对清除水中天然有机物效率较高，又能适当保留低分子量的无机成分，因此经过纳滤膜技术处理过的水既可以去除水中的有机物又可以保证水源的口感和品质。反渗透法能适应各类含盐量的原水，尤其是在高含盐量的水处理工程中，能获得很好的技术经济效益。反渗透法的脱盐率提高，回收率高，运行稳定，占地面积小，操作简便，反渗透设备在除盐的同时，也将大部分细菌、胶体及大分子量的有机物去除。考虑到水源

10、的特点及处理要求，选择“反渗透技术”为本次方案的核心工艺。2.1.1.3臭氧消毒原水经处理后大部分细菌、微生物和有害物质都被截留。但仍有部分留在水中，所以必须经过消毒工艺。臭氧灭菌为溶菌级方法，杀菌彻底，无残留，杀菌广谱，可杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等，并可破坏肉毒杆菌毒素。另外，O3对霉菌也有极强的杀灭作用。O3由于稳定性差，很快会自行分解为氧气或单个氧原子，而单个氧原子能自行结合成氧分子，不存在任何有毒残留物，所以，O3是一种无污染的消毒剂。O3为气体，能迅速弥漫到整个灭菌空间，灭菌无死角。而传统的灭菌消毒方法，无论是紫外线，还是化学熏蒸法，都有不彻底、有死角、工作量大、有残留污染或

11、有异味等缺点，并有可能损害人体健康。如用紫外线消毒，在光线照射不到的地方没有效果，有衰退、穿透力弱、使用寿命不长等缺点。化学熏蒸法也存在不足之处，如对抗药性很强的细菌和病毒，则杀菌效果不明显。2.1.2工艺流程简图工艺流程图原水原水增压泵多介质过滤器活性炭过滤器离子交换器保安过滤器多级高压泵RO反渗透系統纯水箱全自动桶/瓶水灌装生产线包装入库2.1.2.1工艺流程说明原水自取水点泵入原水池，先经过多介质过滤罐截留大颗粒杂质、悬浮物，降低水的浊度，然后进入活性炭过滤罐，有效去除色度、臭味、重金属等，再进入精密过滤器，以确保水中的细菌和前面环节中位去除的杂质进入下个环节，其次进入反渗透系统有效地去

12、除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等剩余的有害物质，在经过气水混合塔与臭氧接触，达到消毒效果，最后装瓶。2.1.3各单元设计参数2.1.3.1原水池作用：将原水至取水点收集后，储存在原水池内，备用。V=5型号为 BC-5000L型进口PE塑胶水箱。数量：1座2.1.3.2原水增压泵作 用：向系统提供稳定的工作压力。设 备：CHL8-20型水泵，Q=6/h，H=18.5m。数 量：1台2.1.3.3多介质过滤器作用：截留水中的大颗粒杂质、悬浮物降低水的浊度，出水水质SDI3。本系统配置1台810mm×H2460mm的不锈钢过滤器，U-PVC控制管、阀门。过滤器内装填具有良好级配的精

13、制石英砂，滤层有效粒径0.5-2.2mm，滤层高度1000mm，出水浊度小于3。正常情况下，反冲洗一般根据过滤器进出水压力差，一般压差大于1Mpa（装有压力表），就必须对过滤器加净化压缩空气进行反冲洗。设备配置：1）罐体形 式：垂直圆筒规 格：YL800810mm×H2460mm流 量：5/h材 质：不锈钢数 量：1台工作压力：<0.6Mpa2）滤料填 料：级配石英砂，有效粒径0.5-2.2mm，滤层高度大于1000mm填 料：级配锰砂，滤层高度200mm2.1.3.4活性炭过滤器活性炭过滤器能有效除去水中的色度、臭味、余氯、重金属和有机物等，改善水的口感。本系统配置一台610

14、mm×H1803mm的不锈钢材质过滤器，U-PVC控制管、阀。过滤器内填10-24目的优质椰壳活性炭，滤层高度大于100mm。出水水质色度小于2。正常情况下，反冲洗一般根据过滤器进出水压力差，一般压差大于1Mpa（装有压力表），就必须对过滤器加净化压缩空气进行反冲洗。设备配置：1）罐体形 式：垂直圆筒规 格：HCZ-600 610mm×H1803mm流 量：6.81/h材 质：不锈钢数 量：1台工作压力：0.15-0.25Mpa2）滤料填 料：0.5-4级配石英砂，滤层高度大于1000mm填 料：10-24目椰壳活性炭，滤层高度200mm2.1.3.5 离子交换器离子交换器

15、即软化器用于去除水中钙离子、镁离子，制取软化水。组成水中硬度的钙、镁离子与软化器中的离子交换树脂进行交换，水中的钙、镁离子被钠离子交换，使水中不易形成碳酸盐垢及硫酸盐垢，从而获得软化水。进水硬度2.084mmol/L1）罐体形 式：垂直圆筒规 格：HSN-800 D800流 量：7 /h材 质：不锈钢数 量：1台工作压力：<0.6Mpa2.1.3.6 5m精密过滤器原水进入5m精密过滤器，为防止水中的细菌、颗粒进入下一个工序特设置的精密过滤器。截留水中粒径大于5m得微小颗粒。对后续设备起保护作用。配置400mm×H1500mm的不锈钢过滤器，内置18支熔喷式聚丙烯PP滤芯。系统

16、滤器结构符合快速装卸要求。设备配置：1）桶体形 式：垂直圆筒规 格：JP-5 350mm×H1000mm流 量：5/h数 量：1台材 质：不锈钢工作压力：0-3Mpa2）滤芯规 格：1000mm数 量：5支材 质：聚丙烯孔 径：5m2.1.3.6二级反渗透装置反渗透为本工艺最关键的部分，纳滤膜能有效除去水中的一切杂质、热源、重金属离子、盐类、致癌物质、微生物和细菌等，谁出水达到国家饮用水相关标准。纳滤膜采用美国海德能公司生产的ESNA系列膜，该膜具有通量大、运行压力低、脱盐率高、水质适用范围广以及使用寿命长等特点。该膜采用优质不锈钢压力容器。1）纳滤清洗装置无论预处理过程多么完善，长

17、期运行过程中，纳滤膜面上总会日积月累水中存在的各种污染物，从而使装置的性能（产水量和脱盐率）下降，组件进、出口压力差升高。为此，除日常启停装置和运行中低压冲洗外，还需定期进行化学清洗，有事还需进行无菌处理。本系统配有化学清洗装置，其流程如下：2）系统配置规 格：NF-12000-1产 水 量：13/h脱 盐 率：不低于80%配 置：不锈钢机架五副不锈钢增压（清洗）泵五台1000L PE清洗水箱五个美国海德能ESNA-8040膜60支玻璃钢8040*4外壳压力容器15套高 压 泵：型号：CDL12-10材 质：不锈钢数 量：5台电器、仪表、仪器五套高压管阀五套2.1.3.7臭氧消毒系统臭氧处理饮

18、用水，其主要目的是消毒并除亚硝酸盐、悬浮固体及脱色，现已达到全面生产应用的水平。当臭氧水的臭氧浓度达到0.4ml/L，1分钟内对病毒的灭活率达100%。纯氧气经电解生成臭氧，经水汽混合装置混合，最终臭氧生成无害的氧气、水和二氧化碳。因而臭氧发生器成为所有矿泉水、纯净水生产企业必选的先进杀菌消毒设备。臭氧消毒设备系统包括：氧气瓶（自备）、臭氧发生器和气水混合装置。系统配置：1）臭氧发生器：型 号：HY-40产气方式：高压放电产生臭氧产 量：40g/h功 率：0.6kw电 源：220V/50Hz数 量：1台备 注：氧气瓶用户自备2）气水混合装置规格：600mm×H3600mm材 质：不锈

19、钢管 径：DN40mm布气方式：气水逆流，钛合金布气，混合充分处理水量：13m3/h2.1.3.8成品水箱用于储存制备完毕的山泉水，待装瓶使用系统配置：材 质：不锈钢管道材质：不锈钢容 积：10数 量：5台备 注：带液位指示、液位控制2.1.3.9工艺管道根据系统各段水质特点，各设备之间的工艺连接管道材质按如下设计：原水之气水混合装置进水口：U-PVC气水混合装置出水口至成品水箱出水口：不锈钢管道2.2灌装线部分2.2.1概述TXG型五加仑桶装水全自动洗灌生产线技术先进，工艺流程合理，性能可靠，全部采用电控制，自动化生产程度高，操作简单。全套系统包括全自动拔盖机、全自动直线刷桶机、全自动上瓶机

20、、全自动洗瓶灌装封盖机、自动瓶盖消毒上盖机、灯检、输送带。2.2.2工艺流程图2.2.3设备配置及说明2.2.3.1双头全自动拔盖机1）简介全自动双头拔盖机是全自动桶装水包装线的必备设备。改型设备集拔盖、桶盖收集为一体，高度自动，操作简单，适用于各类桶装水生产线使用。该设备使用交流三相380V电源，控制系统采用的是性能可靠的进口可编程控制器（PLC）加启动控制系统。整个过程有可编程控制器自动控制，不伤桶盖、桶盖可回收利用。2）工作原理先进的全自动控制系统是整机可识别有无聪明盖，无盖时拔盖气缸不工作，只有输送带动作，其他处于待机工作状态。崆峒经输送带传送至拔盖机，当光电开关检测有聪明盖的桶时，拔

21、盖机自动启动，升降气缸动作，当升降气缸下降至低位时夹头气缸动作，拔盖夹头收紧。拔盖夹头收紧后，升降气缸抓着空桶上升，当上升至档桶肩板，桶、盖自动分离。空桶进入下一个工序，拔盖夹头松开，吹气阀打开将桶盖吹入桶盖收集箱。3）主要配置及技术参数额定拔盖能力： 600桶/小时拔 盖 头： 优质不锈刚机 架： 优质不锈刚设 备 尺 寸： A880*D600*H1650配用电机功率： 输送电机0.65kw/台额 定 电 流： 2A电 源 电 压： AC380V/50Hz气 源 压 力： 0.6Mpa（0.4-0.6Mpa）耗 气 量： Q0.036m3/min适用水桶规格： 270×490

22、15;56容 量： 18.9L(5加仑)桶 盖 规 格： 56×40（辫子长18，宽7.5）数 量： 5台2.2.3.2全自动直线刷桶机1）简介五加仑直线型刷桶机是结合国内外产品的优点，综合设计、制造出的新型适用刷桶设备。目前是桶装水生产厂家较为理想的配套设备。该设备的设计思路从实际出发，解决长期以来人工洗桶的困境，而且在减少劳动力和劳动强度的同时保证了真正实现机械化自动生产，大大降低了生产成本提高了工作效率。该设备清洗能力强，结构紧凑、精密度高、性能稳定、外形美观、能耗指数低。2）工作原理拔完盖的空桶经动力传输带送入刷桶机内，光电开关检测到信号后PLC微电脑发出指令，堵桶气缸将空桶

23、堵住，此时定位系统动作，将空桶定位在摩擦轮上。摩擦轮带动空桶旋转。与静止的桶底、桶身、桶颈部毛刷产生相对运动实现刷洗动作，刷洗一分钟后（时间可调），定位系统、堵桶气缸回位，机内空桶继续前进，通过清洗通道清水喷淋，然后进入下一个工序。3）主要技术参数额定洗桶能力： 600桶/小时设 备 尺 寸： A2160*D900*H1770配用电机功率： 输送电机0.65kw/台额 定 电 流： 2.4A电 源 电 压： AC380V/50Hz适用水桶规格： 270×490×56容 量： 18.9L(5加仑)桶 盖 规 格： 56×40（辫子长18，宽7.5）数 量： 5台2.

24、2.3.3全自动上桶机1）简介空桶经刷桶机后的动力传输带送到自动上瓶器输送带上，由PLC微电脑对上瓶数量计数，并准确无误的定位。同时有等节距输送带送链的计数定位。双重保险完全杜绝缺瓶的发生。自动上桶机油可调高度的等节距输送链、腿痛机构、上桶机构等组成。等节距输送链保证了输桶的距离一致，输送连高度可调，保证了五加仑桶的落差适中。推桶机构由汽缸控制，气缸速度可调，保证了推桶的力度适中。伤痛机构也为可调机构，使五加仑桶型更换方便。控制系统，为光电检测仪检测到桶，传达到微电脑（PLC），再由微电脑控制气缸按时间顺序动作。2）主要技术参数额定收缩能力： 600桶/小时设 备 尺 寸： A1800*D12

25、95*H1830适用水桶规格： 270×490×56容 量： 18.9L(5加仑)桶 盖 规 格： 56×40（辫子长18，宽7.5）数 量： 5台2.2.3.4全自动系统灌装封盖机1）简介TXG-600全自动洗桶灌装封盖机是引进玫瑰公司的先进技术及工艺，融合了意大利、法国等同类产品的优点，结合我国的具体国情，经技术改进而生产的全自动灌装生产线，是世界最先进的饮用水灌装设备之一。本机主要由16道洗瓶立杆机构、碱液消毒液快速回流装置、内洗喷头升降机构、碱液加温及温控装置、冲洗干净的桶之灌装线的自动下桶机构、灌装机、上盖机和封盖机组成。3）主要配置及技术参数额定生产能

26、力： 600桶/小时设 备 尺 寸： A4675*D2100*H2400电 源 电 压： AC380V/50Hz冲 洗 压 力： 0.25Mpa冲洗 耗水量： 1.25吨/小时工 位： 冲洗：16工位 灌装：4个灌装头 封盖：链式封盖适用水桶规格： 270×490×56容 量： 18.9L(5加仑)桶 盖 规 格： 56×40（辫子长18，宽7.5）数 量： 5台2.2.3.5成品水灯检箱检查成品水中有无杂质。箱架采用镜面不锈钢材质，陪白色高级柔光板。主要技术参数额定生产能力： 600桶/小时设 备 尺 寸： A4675*D2100*H2400灯 管： 20W 8

27、支适用水桶规格： 270×490×56数 量： 5台2.2.3.6蒸汽热收缩膜机1） 简介蒸汽热收缩膜机具有收缩效果好，无烫伤，节能，降低生产成本，可调式机身支架，操作简便安全等特点。热收缩机与出瓶输送链配套作业。当成品水通过热收缩机时，热收缩膜机自动检测到套好标贴的水桶，蒸汽喷洒而出对热收缩膜加热收缩。五同时不喷出蒸汽。2）工作原理水经过加热形成水蒸气并储存于蒸汽包，当有瓶经过输送带时，行程开关接通，排蒸汽电磁阀打开，蒸汽喷洒至瓶口（喷气时间可有面板时间继电器任意设定），热收缩膜经热胀冷缩效应后紧紧包裹于瓶口处。3）主要配置及技术参数额定生产能力： 600桶/小时配用电机

28、功率： 输送电机0.37Kw电热管 功率： 6Kw额 定 电 流： 20.0A电 源 电 压： AC380V/50Hz设 备 尺 寸： A700*D510*H1150适用水桶规格： 270×490×56容 量： 18.9L(5加仑)桶 盖 规 格： 56×40（辫子长18，宽7.5）数 量： 5台183设备与土建设备序号名称型号规格参数材质产地数量备注1原水增压泵CHL16-30Q=16m3/h，H=32mN=5.5kw不锈钢南方水泵10台一用一备2多介质过滤器2.1桶体1500×H2800mmQ=16m3/h不锈钢惠州太和5个填料级配石英砂粒度0.5-2.2mm石英砂广东佛冈19吨填料级配锰砂粒度0.5-2.2mm锰砂国产3.5吨控制管、阀DN65PN1.0MpaU-PVC国产1批3活性炭过滤器桶体1200×H2800mmQ=16m3/h不锈钢惠州太和5个填料级配石英砂粒度0.5-4mm石英砂广东佛冈2吨填料精致椰壳碳10-24目活性炭海南3.4吨控制管、阀DN65PN1.0MpaU-PVC国产1批45m精密过滤器滤芯过滤精度：5m1米PP40PP滤芯国产90支桶体400×H