年產(chǎn)3000噸海帶醬油工廠設(shè)計(jì)

崔晨

摘要：海帶生長(zhǎng)于低溫海域中，是一種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高的食物。海帶中的碘含量有3%～10%，海帶還含有粗纖維、鈣、鐵、胡蘿卜素以及維生素B1等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，海帶具有降血脂、降血糖、調(diào)節(jié)免疫、抗凝血和抗腫瘤等多種生物功能，將海帶作為添加物添加到配制醬油中可以使醬油具有多種功效。本設(shè)計(jì)以海帶和含海帶醬油研究為基礎(chǔ)，以設(shè)計(jì)可行、衛(wèi)生安全、質(zhì)量上乘、利潤(rùn)合理為原則，包括工廠廠區(qū)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)設(shè)備選型和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算，總投資5240.83萬(wàn)元，年成本2736.22萬(wàn)元，年利潤(rùn)1087.03萬(wàn)元，投資利潤(rùn)率為20.74%，投資回收期為4.12年，生產(chǎn)能力BEP為45.72%，銷(xiāo)售價(jià)BEP為71.59%。

關(guān)鍵詞：海帶;海帶醬油;工廠設(shè)計(jì)

一、設(shè)計(jì)總論

在缺碘地區(qū)，人們?nèi)绻麅H從糧食、蔬菜、水中攝取碘元素，每日大約只能滿(mǎn)足人體正常需要的三分之一，通常需要通過(guò)食用含碘食鹽來(lái)補(bǔ)充碘。醬油與鹽在人們生活中幾乎同等重要，都是日常飲食必備的調(diào)味品。本文對(duì)年產(chǎn)量3000噸的海帶醬油加工工廠設(shè)計(jì)及其經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了分析和探討。設(shè)計(jì)所選用的原料——海帶在我國(guó)有著相當(dāng)高的產(chǎn)量，我國(guó)的海帶年產(chǎn)值從1984年的12.90億美元增長(zhǎng)到2008年的32.80億美元，但利用效率很低。近年來(lái)，我國(guó)學(xué)者對(duì)海帶醬油制備方法做出了諸多改良。張正和張英的研究表明：使用拼格法、淋油法制得的海帶醬油，碘的含量都可以達(dá)到17mg/kg;但使用淋油法生產(chǎn)的海帶醬油較發(fā)酵法和拼格法品質(zhì)更好。蔡可忠等對(duì)比了不同的海帶脫腥方法，認(rèn)為甘草一茉莉花脫腥法的二次脫腥效果最佳。

二、產(chǎn)品方案

（一）設(shè)計(jì)原則

工廠設(shè)計(jì)符合國(guó)家相關(guān)政策和法規(guī)，根據(jù)地理因素、經(jīng)濟(jì)因素和社會(huì)資源因素等進(jìn)行廠址選擇等活動(dòng)。工廠設(shè)計(jì)滿(mǎn)足國(guó)家和行業(yè)相關(guān)安全規(guī)范。根據(jù)各工程技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo)來(lái)確立自身技術(shù)方案。設(shè)計(jì)保證產(chǎn)品的生產(chǎn)量能夠達(dá)標(biāo)、生產(chǎn)原料能夠綜合利用，淡季和旺季能夠平衡生產(chǎn)和能夠有一定的經(jīng)濟(jì)效益。能保證產(chǎn)量與原料的供應(yīng)量平衡，保證勞動(dòng)力、每日生產(chǎn)班次和設(shè)備的生產(chǎn)能力平衡，保證水、電、汽等負(fù)荷平衡。此外，設(shè)計(jì)時(shí)考慮工廠的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，做好各類(lèi)廢棄物的處理和排放，廠區(qū)種植一定數(shù)量的綠色植物，保證一定的綠化率。

（二）方案說(shuō)明

醬油一年四季均有消費(fèi)市場(chǎng)，其中入冬前后9～11月份為銷(xiāo)售旺季。采用在7、8月份適當(dāng)增大產(chǎn)品儲(chǔ)藏量，在9～11月份增大銷(xiāo)售量的方法來(lái)應(yīng)對(duì)銷(xiāo)售旺季。

本設(shè)計(jì)計(jì)劃年產(chǎn)海帶醬油3000噸，定為每班生產(chǎn)8小時(shí)，考慮到休假和法定節(jié)假日等因素，實(shí)際生產(chǎn)天數(shù)一周按照5天計(jì)算，每年的生產(chǎn)天數(shù)按260天計(jì)算。每天生產(chǎn)一班，每年共生產(chǎn)260個(gè)班，每班平均產(chǎn)量為.1154t海帶醬油。

（三）產(chǎn)品規(guī)格

使用玻璃醬油瓶對(duì)海帶醬油進(jìn)行包裝，醬油瓶底部直徑7cm，高度23cm，規(guī)格為500mL/瓶;每6瓶為一提，使用38×10×26.5（長(zhǎng)×寬×高）（cm）的紙盒包裝;最后使用42x40x55（長(zhǎng)×寬×高）（cm）的單瓦楞紙箱包裝，每層擺放4提，共放兩層，則每箱共擺放48瓶海帶醬油。

三、生產(chǎn)工藝

（一）海帶醬油制曲工藝流程

潤(rùn)水：加入約物料干重量60%的70℃左右熱水，浸潤(rùn)20-30min，在物料充分浸潤(rùn)后混拌均勻。

蒸料：將物料置人高壓滅菌鍋中隔水蒸煮20min，蒸煮條件為121°C、0.1MPa，蒸煮后在1min內(nèi)迅速脫壓，出料搖散。蒸煮后的物料水分含量為46%～50%，厚度2～3cm。

接種：將物料冷卻至35～40°C，保持物料平整，在無(wú)菌條件下均勻接種，接種量為物料干重的0.03%～0.05%。

制曲：制曲時(shí)間為54h，此時(shí)大曲的酶活力值較高，有利于大規(guī)模生產(chǎn)。得到成曲的水分含量約為34.5%。

（二）海帶醬油發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程

出曲：成曲在無(wú)菌條件下轉(zhuǎn)移至發(fā)酵池中，加入50°C無(wú)菌溫鹽水，曲水比為l：1。發(fā)酵：綜合考慮，確定較適宜的鹽水鹽波美度為12°Be。發(fā)酵時(shí)間為30d。成熟醬醅：醅層厚度約為4～5cm，水分含量為50%-58%，含鹽量為7%-8%。制醅后壓實(shí)，在醅面撒上厚度為3mm的鹽層，再發(fā)酵。成熟醬醅含鹽量控制在5%。淋油：將成熟醬醅移入淋油池，淋油時(shí)溶解加入食用鹽至生醬油含鹽量約為18%。醬醅加入95°C的二淋油浸泡8h得到頭油，放出頭油后加入90°C以上的三油浸泡4h后得到二油，再加入80°C以上的清水浸泡2h后得到三油。加熱滅菌：滅菌條件為85～90°C，20-30min。沉淀澄清：熱醬油澄清時(shí)間7d。包裝：將檢驗(yàn)后的成品醬油通過(guò)灌裝機(jī)灌裝至已經(jīng)清潔干燥的玻璃醬油瓶中，再經(jīng)封瓶機(jī)封瓶，包裝瓶身、貼標(biāo)簽，最后裝箱。包裝好的成品醬油貯存于溫度適宜的通風(fēng)、干燥倉(cāng)庫(kù)內(nèi)。

四、物料衡算

（一）包裝衡算

豆粕與麩皮配比為6：4，并在48h左右時(shí)出曲為最佳。海帶的最佳添加量為25%。故，豆粕：麩皮：干海帶=45：30：25，即9：6：5。

海帶醬油的年產(chǎn)量為3000t，密度為1.15g/mL，體積為2.609x10L（其中1t海帶醬油體積為870L），共109000箱。

（二）物料參數(shù)衡算

原料配比為：豆餅：麩皮=6：4，豆餅與麩皮中蛋白質(zhì)含量分別為45%和15%，海帶蛋白質(zhì)含量為8%。按生產(chǎn)一級(jí)醬油，氨基酸態(tài)氮為0.7g/100mL計(jì)算。

每噸海帶醬油氮含量為6.09kg，混合原料每噸含有豆粕：麩皮：干海帶=450kg：300kg：250kg。

每噸混合原料出品率為7.03，即每噸混合原料可生產(chǎn)7.03t海帶醬油。每日投料量為1.65t，即每生產(chǎn)日投料1.65t混合原料，每日可生產(chǎn)約11.5t海帶醬油。為各種可能發(fā)生的主觀、客觀因素對(duì)原料的損耗留出余地，每日投料量按2t計(jì)，則年總投料量為520t混合原料，其中，豆粕234t，麩皮156t，干海帶130t。

混合原料含水量以10%計(jì)算，蒸料后物料水分含量為46%-50%，按照平均值48%計(jì)算，每日投料量為2t。每日蒸料加水量1.462t，每日蒸料重量為3.462t，則年總蒸料加水量為380.12t。成曲水分含量為34.5%，制曲過(guò)程中的原料損耗按10%計(jì)算。每日成曲質(zhì)量為2.443t。成熟醬醅含水量為50%-58%，按照平均值54%計(jì)算;發(fā)酵所用鹽水波美度為12°Be，含鹽量為12.3%。每日發(fā)酵所用鹽水量1.414t，每日發(fā)酵醅重量為3.857。年總發(fā)酵用鹽水量為367.64t。生產(chǎn)所用食鹽純度按湖南鹽業(yè)生產(chǎn)的雪天鹽的純度99.6%計(jì)算。每日發(fā)酵用鹽量0.1746t，年總發(fā)酵用鹽量為45.396t。每日發(fā)酵用水量1.2394t，年總發(fā)酵用水量為322.244t。成熟醬醅重量3.780t，0.98為發(fā)酵醅失水的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。成品醬油水分含量約為73%。每日生產(chǎn)醬渣重量3.2t。其中0.4為醬渣純干物占原料總重量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，0.25為醬渣純干物占醬渣總重量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。且醬渣中水分含量一般為75%（經(jīng)驗(yàn)值）。每日浸出用水量為10.795t。年總浸出用水量為2806.7t。成品海帶醬油含鹽量按18%計(jì)算，醬渣含鹽量按1%計(jì)算，每日浸出用鹽量為1935.2kg。年總浸出用鹽量為503.152t。

（三）原料需求量

菌種接種量為物料干重0.03%。0.05%，按0.04%計(jì)算，共計(jì)需要208kg菌種，價(jià)格為25元/200g，共需26000元。

五、設(shè)備選型

設(shè)備生產(chǎn)能力應(yīng)該小幅度超出物料衡算計(jì)算得到的每班生產(chǎn)量范圍;所選設(shè)備應(yīng)當(dāng)具有良好的工作效率，能耗應(yīng)該盡量低;設(shè)備本身應(yīng)由易于清潔的材料制成;設(shè)備應(yīng)盡量保證生產(chǎn)線自動(dòng)化。生產(chǎn)設(shè)備共需約227.62萬(wàn)元。工廠的化驗(yàn)室主要工作為檢測(cè)海帶醬油成品的感官指標(biāo)、理化指標(biāo)及微生物指標(biāo)，同時(shí)進(jìn)行原輔料、包材及用水質(zhì)量的檢測(cè)?；?yàn)設(shè)備共需要106.7萬(wàn)元。

六、廠址選擇

本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)3000噸海帶醬油工廠設(shè)計(jì)，擬選址于福建省莆田市華林經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)。莆田市東部臨海，氣候類(lèi)型屬于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，莆田市溫度適宜、日照充足。莆田市有多家從事海帶養(yǎng)殖、加工的企業(yè)，作為海帶的原產(chǎn)地之一，當(dāng)?shù)馗珊У氖袌?chǎng)價(jià)格低于平均價(jià)格。莆田市內(nèi)公路、鐵路交通運(yùn)輸系統(tǒng)均十分發(fā)達(dá)，海帶醬油原料的采購(gòu)和運(yùn)輸非常便利。選擇在莆田市建廠，原料成本能夠得到大幅度降低。

七、勞動(dòng)定員

從事生產(chǎn)工作的員工定員見(jiàn)表2。

生產(chǎn)部以外的其他員工合計(jì)35人，總員工80人。

八、水、電、氣衡算

（一）用水量估算

工廠的總用水量包括生產(chǎn)用水、鍋爐用水、設(shè)備及地面清洗用水、食堂用水、辦公室及生活區(qū)用水、消防用水和儲(chǔ)備水等。

生產(chǎn)用水。包括潤(rùn)水及種曲培養(yǎng)用水、發(fā)酵用水、淋油用水、配制用水等，預(yù)留的水量按20%計(jì)算。年生產(chǎn)用水量約為4836t。

車(chē)間清洗用水。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)估計(jì)，每天清洗設(shè)備用水量5t;車(chē)間面積為2835m，按照1噸水清洗40m2地面計(jì)算，每日清洗車(chē)間地面用水量為70.875t。每日車(chē)間清洗用水量為75.75t，年車(chē)間清洗用水量約為19727.5t。

生活用水。按照每位員工每天0.1噸水來(lái)估計(jì)，再多出20%預(yù)留水量，每日生活用水量為9.6t。每年工作260天，共計(jì)2496t。

綠化用水。一般企業(yè)綠化草坪每平方米每年需水量為0.3t，本設(shè)計(jì)中綠化面積為2400m，則年綠化用水量為720t。

儲(chǔ)備水。水塔儲(chǔ)存量為5t，共兩個(gè)水塔，共計(jì)儲(chǔ)備水10t。

消防用水。醬油工廠發(fā)生消防事故的概率較低，在發(fā)生消防事故時(shí)，可通過(guò)協(xié)調(diào)生產(chǎn)用水和使用儲(chǔ)備水來(lái)作為消防用水。消防用水不計(jì)入全廠用水量衡算。綜上，工廠年總用水量為27789.5t。

（二）用電量估算

生產(chǎn)設(shè)備用電總功率為170.23kw，照明用電總功率為151kw。用系數(shù)法計(jì)算電負(fù)荷，經(jīng)計(jì)算得到：Pmax=224.861kW，Qmax=224.861kW，s=318.002kW。變壓器的理論容量為1.2S，即容量381.6024kW，因此，可選擇400kVA的變壓器使用。生產(chǎn)期間年耗電量約為793733kwh，實(shí)際工作情況有可能會(huì)出現(xiàn)用電量的波動(dòng)，且每年不生產(chǎn)時(shí)廠區(qū)日常用電也會(huì)消耗電量，考慮到此類(lèi)情況，再留出15%的耗電量為余地，年總用電量約為912792.95kwh。

（三）用氣量估算

根據(jù)設(shè)備選型可知，需要用到蒸汽的設(shè)備為種曲自動(dòng)培養(yǎng)系統(tǒng)和醬油醋滅菌機(jī)，用汽量分別為0.13t/h和0.25t/h，共兩臺(tái)設(shè)備，天然氣的年耗氣量約為71552m。

九、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

（一）投資指標(biāo)

設(shè)計(jì)中投資是指為實(shí)現(xiàn)海帶醬油工廠年產(chǎn)量而花費(fèi)的一次性資金，其中包括固定資金和流動(dòng)資金。

1、固定資產(chǎn)投資包括以下費(fèi)用。本設(shè)計(jì)廠區(qū)占地面積為16000m，莆田市華林經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)用地基準(zhǔn)地價(jià)約為1200元/m，則所需征地費(fèi)用為1920萬(wàn)元。購(gòu)置生產(chǎn)設(shè)備及質(zhì)檢中心儀器需資金332.33萬(wàn)元。安裝工程費(fèi)用包括生產(chǎn)設(shè)備和工作臺(tái)的安裝，以及鋪設(shè)管線等費(fèi)用，以共計(jì)35萬(wàn)元計(jì)。其他費(fèi)用包括土地整改費(fèi)用、員工培訓(xùn)費(fèi)用、相關(guān)咨詢(xún)費(fèi)用、相關(guān)設(shè)計(jì)費(fèi)用等，以共計(jì)120萬(wàn)元。綜上，固定資產(chǎn)投資費(fèi)用為4479.23萬(wàn)元。

2、流動(dòng)資產(chǎn)投資包括以下費(fèi)用。第一，材料費(fèi)用。按照最低周轉(zhuǎn)期6個(gè)月計(jì)算，生產(chǎn)原料和包裝材料費(fèi)用共為501.29萬(wàn)元。第二，能源費(fèi)用。按照最低周轉(zhuǎn)期6個(gè)月計(jì)算，能源費(fèi)用共為36.75萬(wàn)元。第三，員工工資費(fèi)用。全廠共有員工80名，每年的工資成本約621萬(wàn)元;員工福利待遇按照工資水平20%計(jì)算，則年工資總金額745.2萬(wàn)元。按周轉(zhuǎn)期為6個(gè)月進(jìn)行計(jì)算，員工工資占用資金372.6萬(wàn)元。流動(dòng)資產(chǎn)投資總金額為761.6萬(wàn)元。項(xiàng)目總投資5240.83萬(wàn)元。

（二）成本和費(fèi)用

1、固定成本。本廠的建筑費(fèi)用為2071.9萬(wàn)元，預(yù)計(jì)使用年限為10年，不計(jì)殘值和清理費(fèi)，則建筑年折舊費(fèi)為207.19萬(wàn)元，折舊率10%。

2、設(shè)備儀器折舊費(fèi)用。購(gòu)置生產(chǎn)設(shè)備和質(zhì)檢中心儀器的費(fèi)用為332.33萬(wàn)元，折舊時(shí)間按8年計(jì)算，不計(jì)算殘值和清理費(fèi)用。則儀器設(shè)備年折舊費(fèi)為41.54萬(wàn)元，折舊率12.5%。

總折舊費(fèi)=建筑折舊費(fèi)用+設(shè)備折舊費(fèi)用，共248.73萬(wàn)元。其次，固定資產(chǎn)維修費(fèi)按總折舊費(fèi)的15%計(jì)算，固定資產(chǎn)維修費(fèi)為37.31萬(wàn)元。再次，其他費(fèi)用主要包括銷(xiāo)售費(fèi)用、管理費(fèi)用和其他各種費(fèi)用，按總投資費(fèi)用的12%計(jì)算，其他費(fèi)用為628.90萬(wàn)元。綜上，年固定成本為914.94萬(wàn)元。

3、變動(dòng)成本。工廠每年生產(chǎn)原料和包裝材料成本共1002.58萬(wàn)元。工廠每年的能源（水、電、氣）成本共73.50萬(wàn)元。工廠每年的員工工資成本共745.2萬(wàn)元。綜上，年變動(dòng)成本為1821.28萬(wàn)元。因此，年總成本=年固定成本+年變動(dòng)成本，共2736.22萬(wàn)元。

（三）收益指標(biāo)

擬定產(chǎn)品定價(jià)為每瓶海帶醬油8元，海帶醬油年產(chǎn)量為5.232x106瓶，則年生產(chǎn)總值為4185.6萬(wàn)元。年稅利是指工廠生產(chǎn)產(chǎn)品的年產(chǎn)值與每年成本的差值，年稅利=總產(chǎn)值一總成本，為1449.38萬(wàn)元。年稅金按照年稅利的25%計(jì)算，年稅金為362.35萬(wàn)元。年凈利潤(rùn)是年稅利和年稅金的差值，年凈利潤(rùn)為1087.03萬(wàn)元。

（四）效益指標(biāo)

成本利潤(rùn)率可反應(yīng)單位成本支出帶來(lái)的利潤(rùn)大小。成本利潤(rùn)率=年凈利潤(rùn)/總成本×100%，為39.73%。投資利潤(rùn)率是反應(yīng)企業(yè)投資所獲得的純利潤(rùn)高低的指標(biāo)。投資利潤(rùn)率=年凈利潤(rùn)，總投資×100%，為20.74%。投資利稅率是反映單位投資能產(chǎn)生的利稅大小的指標(biāo)，投資利稅率=（年凈利潤(rùn)+稅金），總投資×100%，為27.68%。投資回收期是指回收總投資所需要的時(shí)間，靜態(tài)投資回收期=固定資產(chǎn)投資，年凈利潤(rùn)。靜態(tài)投資回收期約為4.12年。

（五）盈虧平衡分析

BEP（生產(chǎn)能力）約為45.72%。所以，在其他條件不變的情況下，產(chǎn)品的產(chǎn)量只要達(dá)到45.72%，企業(yè)就可以保本生產(chǎn)，企業(yè)若要盈利正常生產(chǎn)即可。

BEP（銷(xiāo)售價(jià)格）約為71.59%。所以，在其他條件不變的情況下，產(chǎn)品的價(jià)格只要達(dá)到現(xiàn)定價(jià)格的71.59%，即每瓶海帶醬油定價(jià)5.73元，企業(yè)就可以保本生產(chǎn)，當(dāng)產(chǎn)品的銷(xiāo)售價(jià)格正常時(shí)即可盈利。

本設(shè)計(jì)對(duì)年產(chǎn)3000t海帶醬油工廠進(jìn)行了設(shè)計(jì)。綜上可知，本設(shè)計(jì)方案工藝先進(jìn)、布局合理、環(huán)境友好，設(shè)計(jì)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理。因此，可用于海帶醬油生產(chǎn)。