年產(chǎn)1萬(wàn)t海參果汁飲料工廠設(shè)計(jì)

劉春輝，馬 磊，李 敬

（中國(guó)海洋大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島266003）

我國(guó)飲料行業(yè)相比發(fā)達(dá)國(guó)家起步較晚，20世紀(jì)80年代，飲料主要以汽水為主，20世紀(jì)90年代，乳制品開(kāi)始蓬勃發(fā)展，2008年三聚氰胺事件對(duì)國(guó)內(nèi)含乳飲料造成了重創(chuàng)，飲料行業(yè)安全問(wèn)題也得到重視。消費(fèi)者需求不再只停留在口感和外觀方面，開(kāi)始有意識(shí)地注重營(yíng)養(yǎng)和健康。隨著我國(guó)飲料產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大，逐漸成為世界第二大飲料生產(chǎn)國(guó)。近10年，植物蛋白飲料、乳酸菌飲料、果蔬汁飲料等備受消費(fèi)者追捧，產(chǎn)品質(zhì)量更受關(guān)注，大健康趨勢(shì)也深入人心，消費(fèi)人群更細(xì)分化[1]。飲料行業(yè)市場(chǎng)化程度高，競(jìng)爭(zhēng)激烈，產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重，要想產(chǎn)品脫穎而出，必須走差異化路線，加強(qiáng)產(chǎn)品創(chuàng)新才可以保證飲料產(chǎn)業(yè)活力。

光參是一類營(yíng)養(yǎng)豐富、價(jià)格較低的一類海參，其加工成光參飲料能夠?qū)崿F(xiàn)低值海參營(yíng)養(yǎng)的高值化利用，發(fā)揮光參最大的滋補(bǔ)效果，而且解決了海參長(zhǎng)期貯藏的問(wèn)題。項(xiàng)目是以光參為主要原料，輔料為調(diào)味液（飲用水、濃縮藍(lán)莓汁、濃縮檸檬汁、綠橙汁、菠蘿汁、白砂糖等）[2]，經(jīng)解剖清洗、粉碎、酶解、過(guò)濾、調(diào)配、灌裝、滅菌等工藝生產(chǎn)的飲料制品。其主要營(yíng)養(yǎng)成分包括氨基酸、海參肽、海參多糖，鋅、硒、碘、鈣、鐵等多種微量元素，維B2、維B6等[3]。該項(xiàng)目所用光參、水果等原料資源豐富，有待于大力開(kāi)發(fā)利用，提高所用原料利用價(jià)值，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)有推動(dòng)作用。項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化后，可有力地促進(jìn)地方產(chǎn)業(yè)經(jīng)技的發(fā)展，增加當(dāng)?shù)剞r(nóng)民收入和出口創(chuàng)匯，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 工藝流程

1.1 產(chǎn)品方案流程[4]

工藝流程框圖見(jiàn)圖1。

圖1 工藝流程框圖

1.1.1 原料驗(yàn)收

原料選擇主要有：光參（應(yīng)符合鮮、凍動(dòng)物性水產(chǎn)品GB 2733的規(guī)定）[5]；綠橙（應(yīng)符合鮮柑橘GB/T 12947—2008的規(guī)定）[6]；菠蘿（應(yīng)符合鮮菠蘿GH/T 1154—2017的規(guī)定）[7]；白糖（應(yīng)符合白糖GB 14963—2011的規(guī)定）[8]；濃縮藍(lán)莓汁、濃縮檸檬汁（應(yīng)符合食品工業(yè)用濃縮液（汁、漿）GB 17325的規(guī)定）[9]。

輔料選擇主要有：符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的飲用水（應(yīng)符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 5749的規(guī)定）[10]、香辛料、木瓜蛋白酶、胃蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶等[11]。

1.1.2 解剖清洗

海參解剖去除海參牙、沙嘴及部分內(nèi)臟后進(jìn)入后續(xù)加工過(guò)程。在解剖清洗過(guò)程中，選擇人工操作，操作人員的衛(wèi)生狀況、手套的菌落總數(shù)、解剖剪刀和操作臺(tái)是否干凈、清洗用水的衛(wèi)生，以及解剖室內(nèi)溫度和菌落總數(shù)等因素都會(huì)直接影響產(chǎn)品的品質(zhì)與保質(zhì)期，因此應(yīng)嚴(yán)格控制該工序的操作參數(shù)。

1.1.3 蒸煮去腥

該工序選擇SZ-5000型海參蒸煮機(jī)，物料放在可調(diào)速的不銹鋼網(wǎng)帶上，在傳送帶的作用下按序進(jìn)入蒸煮箱體內(nèi)，經(jīng)由高溫水為介質(zhì)的蒸煮槽蒸煮后，再由傳送帶送入冷卻箱體內(nèi)均勻冷卻，從而達(dá)到產(chǎn)品蒸煮殺青要求。該系列設(shè)備連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，已蒸煮殺青的產(chǎn)品被源源不斷送入下一生產(chǎn)工序。海參蒸煮設(shè)備采用連續(xù)式自動(dòng)蒸煮的工作原理，蒸煮時(shí)間30 min，溫度為100℃，均可以通過(guò)變頻調(diào)控，設(shè)備配有溫感裝置，可以對(duì)溫度進(jìn)行很好的把握，整機(jī)采用SUS304型食品級(jí)不銹鋼板材加工制造，符合食品安全標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)計(jì)算得出，每日需光參原料0.379 t，按生產(chǎn)班次看需粉碎15.8 kg/h，每臺(tái)蒸煮機(jī)可熟化光參10～100 kg/h。

1.1.4 冷庫(kù)過(guò)夜泡發(fā)

蒸煮熟化冷卻后，輸送到冷庫(kù)中，加入符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的飲用水，溫度控制在0℃左右，過(guò)夜泡發(fā)24 h。泡發(fā)階段要保證12 h內(nèi)的生產(chǎn)量貯藏，滿足0.75 t的貯藏要求，因此選用貯藏量為600 L的不銹鋼貯藏罐，在冷庫(kù)中過(guò)夜泡發(fā)，滿足生產(chǎn)需求。

1.1.5 攪拌、打漿

工序設(shè)備選擇高速打漿機(jī)，在室溫下打漿20 min。在打漿升降過(guò)程中機(jī)器要求要穩(wěn)定性好、打漿速度快、機(jī)座穩(wěn)固可靠，產(chǎn)量高、質(zhì)量好、升溫低，滿足生產(chǎn)需要。

1.1.6 酶解

工廠生產(chǎn)選用的酶解選用復(fù)合酶包括木瓜蛋白酶[12]、胃蛋白酶、風(fēng)味蛋白酶，比例為1∶1∶1，復(fù)合蛋白酶加酶比例為0.03 mL/g，加入到酶解罐中，使蛋白質(zhì)、多糖等物質(zhì)有效降解，使水解度達(dá)90%以上。酶解溫度控制在55℃，酶解時(shí)間為6～8 h，使得海參營(yíng)養(yǎng)全面保留，活性成分不被破壞。

工序選擇YYMJG-500型酶解罐，具有加熱、冷卻、保溫、攪拌功能。罐體設(shè)計(jì)有物料進(jìn)口、純水口、出料口、取樣口等工藝管口，能夠提供酶解過(guò)程的條件，酶解結(jié)束后可以開(kāi)啟夾套直通蒸汽攪拌加熱至100℃，達(dá)到滅酶功能，滅酶完成后可進(jìn)行降溫冷卻后開(kāi)啟放料閥出料，酶解罐可設(shè)計(jì)自動(dòng)的控制系統(tǒng)，包括進(jìn)料、蒸汽加熱系統(tǒng)、循環(huán)冷卻系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)、pH值調(diào)節(jié)系統(tǒng)、加料系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、出料、控溫等過(guò)程控制，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，使酶解過(guò)程實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制。該酶解罐的容量為500 L，需要5臺(tái)設(shè)備并聯(lián)使用。

1.1.7 升溫滅活

在上一工序的酶解罐中實(shí)現(xiàn)，酶解結(jié)束后可以開(kāi)啟夾套直通蒸汽攪拌加熱至100℃，達(dá)到滅酶功能，滅酶完成后可進(jìn)行降溫冷卻后開(kāi)啟放料閥出料，進(jìn)入下一工序。

1.1.8 離心

離心設(shè)備選擇二相碟片分離機(jī)，電機(jī)通過(guò)摩擦離合器螺旋齒輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)鼓主軸線做高速回轉(zhuǎn)，料液由上部中心進(jìn)料管流至轉(zhuǎn)鼓底部，經(jīng)碟片下面的分流孔趨向轉(zhuǎn)股壁，在離心力場(chǎng)的作用下，比液體重的固相物沉向轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁形成沉渣，液體沿錐形碟片外錐面向軸心流動(dòng)至上部經(jīng)向心泵，由出液口排出。該離心機(jī)的處理量為1～2 m3/h，可以滿足生產(chǎn)需求。

1.1.9 清洗榨汁

清洗設(shè)備選擇CFB3F1TA型鼓泡清洗機(jī)，采用高壓水流沖擊被清洗物體表面，形成含有氣泡的清洗水柱，清洗水柱高速運(yùn)動(dòng)沖擊被洗物表面，氣泡在與物體接觸時(shí)破裂產(chǎn)生的能量，會(huì)對(duì)被清洗物體表面起到一個(gè)沖擊和刷洗的作用，刷洗被清洗物體表面，將被清洗物體清洗干凈。

榨汁設(shè)備選擇LZ-1.5型螺旋榨汁機(jī)，原料加入進(jìn)料斗中，在螺旋的推進(jìn)下受壓，其壓榨的汁液通過(guò)過(guò)濾網(wǎng)流入底部的盛汁器，而廢料則通過(guò)螺旋及調(diào)壓頭的錐形部分之間形成的環(huán)狀空隙排出，調(diào)壓頭沿軸向的移動(dòng)可調(diào)整空隙的大小，即調(diào)整排渣的阻力，即可改變出渣率。該型榨汁機(jī)的處理量為0.1～1.5 t/h，綠橙和菠蘿原料分開(kāi)榨汁。

1.1.10 過(guò)濾

過(guò)濾是防止飲料出現(xiàn)沉淀的一個(gè)重要步驟，該步驟可以除去飲料中大部分的殘?jiān)Ｊ褂?20型板框壓濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾，懸浮液用泵送入濾機(jī)的每個(gè)密閉的濾室，在工作壓力的作用下，濾液透過(guò)濾膜或其他濾材，經(jīng)出液口排出，濾渣則留在框內(nèi)形成濾餅，從而達(dá)到固液分離。

該壓濾機(jī)的工作能力3.0 t/h。酶解離心后的光參液有0.212 t/h，榨汁后的菠蘿汁0.283 t/h，綠橙汁0.424 t/h。所以需要3臺(tái)壓濾機(jī)以滿足生產(chǎn)線上的需要。

1.1.11 調(diào)配

將經(jīng)板框過(guò)濾后的海參酶解液，與按配比添加的輔料混合，按照15%的海參酶解液、20%的菠蘿汁、30%的綠橙汁、1.5%的濃縮檸檬汁、1.5%的濃縮藍(lán)莓汁、22%的白糖，10%的水的比例，經(jīng)過(guò)調(diào)配，海參飲料的口感得到改善，滋補(bǔ)效果也得到了鞏固和增強(qiáng)。選用LRG型調(diào)配罐，每罐混料量最高500 kg。根據(jù)前面工藝設(shè)備的生產(chǎn)能力，調(diào)配量約為1.399 t/h。若30 min可調(diào)配好一罐，則一個(gè)調(diào)配罐的生產(chǎn)能力為1 t/h。考慮清洗等步驟，將購(gòu)置2臺(tái)該設(shè)備，輪流使用。

1.1.12 均質(zhì)

經(jīng)過(guò)均質(zhì)機(jī)的作用，由于轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的高切線速度和高頻機(jī)械效應(yīng)帶來(lái)的強(qiáng)勁動(dòng)能，使物料在定、轉(zhuǎn)子狹窄的間隙中受到強(qiáng)烈的機(jī)械及液力剪切、離心擠壓、液層摩擦、撞擊撕裂等綜合作用，瞬間均勻精細(xì)的分散乳化，經(jīng)過(guò)高頻的循環(huán)往復(fù)，最終得到穩(wěn)定的高品質(zhì)產(chǎn)品。擬采用FZJR-500型均質(zhì)機(jī)，每次可均質(zhì)500 L飲料，若均質(zhì)一次需要20 min，則一臺(tái)均質(zhì)機(jī)的處理能力為1 500 L/h。生產(chǎn)線上需均質(zhì)物料約1.399 t/h，處理能力約為1 000 L/h，可以滿足生產(chǎn)需求。

1.1.13 殺菌

殺菌工藝是保證飲料無(wú)菌和保質(zhì)期的關(guān)鍵工序，滅菌效果直接關(guān)系到產(chǎn)品的安全，因此必須嚴(yán)格執(zhí)行殺菌操作規(guī)程，隨時(shí)監(jiān)控殺菌時(shí)間和溫度。用微波輔助滅菌，可以殺死致病菌，減少高溫滅菌對(duì)活性物質(zhì)和風(fēng)味的破壞，又可將部分難吸收物質(zhì)降解，提高利用率。采用工業(yè)微波滅菌設(shè)備溫度設(shè)置為85℃，時(shí)間為3 min；脈動(dòng)真空滅菌溫度設(shè)置在115℃，殺菌時(shí)間30 min，經(jīng)過(guò)上述2個(gè)步驟的滅菌能徹底殺滅細(xì)菌及芽孢。

1.1.14 無(wú)菌灌裝

調(diào)配好的飲料將使用無(wú)菌灌裝機(jī)進(jìn)行灌裝。選用YGF18-4型易拉罐灌裝、封口機(jī)進(jìn)行灌裝，該灌裝機(jī)有18個(gè)灌裝頭，4個(gè)封口頭，生產(chǎn)能力為5 000罐/h，每臺(tái)單價(jià)為2.54萬(wàn)元。生產(chǎn)線上的飲料流量為1.395 t/h，每罐飲料的容量為200 mL，即一臺(tái)無(wú)菌灌裝機(jī)的處理能力為1 000 L/h，約1.4 t/h，灌裝好的成品進(jìn)入下一階段的包裝工序，包裝采用金屬易拉罐裝，設(shè)定每罐包裝體積為200 mL，每6罐套袋塑封，最外層采用瓦楞紙包裝箱。

2 物料衡算

2.1 生產(chǎn)方案

以每小時(shí)產(chǎn)品量為計(jì)算基準(zhǔn)展開(kāi)物料衡算為例，一年以365 d計(jì)算，除去節(jié)假日和雙休日，年實(shí)際工作時(shí)間按300 d計(jì)，每月實(shí)際工作時(shí)間按25 d計(jì)，采取三班制。在時(shí)間安排上，可以時(shí)間均分，如24 h=8 h/班×3班次。根據(jù)各設(shè)備的生產(chǎn)或處理能力，擬定每小時(shí)生產(chǎn)1.39 t海參果汁飲料。

物料衡算數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 物料衡算數(shù)據(jù)

2.2 物料總衡算

10 000 t/a海參果汁飲料物料衡算表見(jiàn)表2。

表2 10 000 t/a海參果汁飲料物料衡算表

3 設(shè)備選型與人員定編

3.1 設(shè)備一覽

根據(jù)工廠項(xiàng)目規(guī)格及大量的市場(chǎng)調(diào)研和技術(shù)論證，海參果汁飲料工廠項(xiàng)目為初步規(guī)劃，整體設(shè)計(jì)年產(chǎn)能達(dá)1萬(wàn)t（按年生產(chǎn)300 d計(jì)），并預(yù)留2 000 t的產(chǎn)能，根據(jù)市場(chǎng)變化和需求，靈活增加其他形式的產(chǎn)品[13]。

根據(jù)上述確定的工藝流程，該工藝中涉及到以下幾類設(shè)備：蒸煮設(shè)備、流體輸送設(shè)備、打漿設(shè)備、酶解設(shè)備、冷凝設(shè)備、離心、過(guò)濾設(shè)備、均質(zhì)設(shè)備、微波殺菌設(shè)備、計(jì)量、貯存設(shè)備、灌裝設(shè)備、公用工程設(shè)備（鍋爐、制冷、壓縮機(jī)、配電設(shè)備），以及水處理、污水處理等設(shè)備?，F(xiàn)就其中主要的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行選型。

海參果汁飲料生產(chǎn)車間設(shè)備總清單見(jiàn)表3。

表3 海參果汁飲料生產(chǎn)車間設(shè)備總清單

3.2 人員組織[14]

該廠共設(shè)置總經(jīng)理1名，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌全廠各項(xiàng)事宜。下設(shè)原料部、銷售部、財(cái)務(wù)部、生產(chǎn)部和后勤部。其中，原料部設(shè)采購(gòu)員1人，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)原輔料及辦公用品的采購(gòu)工作；銷售部銷售員1人，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)產(chǎn)品的銷售和生產(chǎn)廢料的回收處理銷售工作；財(cái)務(wù)部設(shè)會(huì)計(jì)1人，負(fù)責(zé)全廠的財(cái)務(wù)收入及支出工作；生產(chǎn)部設(shè)車間班長(zhǎng)1人，負(fù)責(zé)車間事務(wù)的管理和聯(lián)系。解剖清洗過(guò)程共用6人，因解剖清洗時(shí)間較長(zhǎng)，工序繁瑣，依賴人工，同時(shí)負(fù)責(zé)車間內(nèi)設(shè)備的清洗及人員消毒工作；離心及過(guò)濾等機(jī)械化程度較高，每班配備1位員工；蒸煮泡發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，需固定1人看守設(shè)備及卸料及運(yùn)輸；由1人負(fù)責(zé)產(chǎn)品及包裝產(chǎn)品的品控和驗(yàn)收；1人負(fù)責(zé)廢渣、廢水的回收，同時(shí)作為機(jī)動(dòng)人員，滿足各個(gè)崗位的需求。生產(chǎn)部主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)工作和質(zhì)量檢驗(yàn)檢查。后勤部設(shè)食堂工作人員1人，負(fù)責(zé)提供員工就餐的各項(xiàng)服務(wù)；廠區(qū)保潔1人，負(fù)責(zé)非生產(chǎn)區(qū)的清潔衛(wèi)生工作，2人共同完成食堂以及保潔工作；保安1人，負(fù)責(zé)廠區(qū)的治安以及看守工作；技術(shù)工人1名，負(fù)責(zé)整個(gè)廠區(qū)各個(gè)設(shè)備的檢修。全廠共有員工33人。全年工作天數(shù)300 d。按批生產(chǎn)，每天3批，每批次需一班生產(chǎn)人員，每班工作8 h。

工廠生產(chǎn)人員定編見(jiàn)表4。

表4 工廠生產(chǎn)人員定編

4 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

4.1 設(shè)計(jì)概算

4.1.1 固定資產(chǎn)分析計(jì)算[15]

固定資產(chǎn)由土地及建筑工程費(fèi)、設(shè)備購(gòu)置費(fèi)、設(shè)備安裝費(fèi)和其他費(fèi)用組成。海參果汁飲料總工廠平面設(shè)計(jì)圖中，總用地為125 m×89.6 m=11 200 m2，其中總建筑面積為4 927 m2，道路管線占地面積923 m2。土地及建筑工程費(fèi)以430元/m2計(jì)算，總計(jì)支出481.6萬(wàn)元；設(shè)備購(gòu)置費(fèi)為101.72萬(wàn)元；設(shè)備安裝費(fèi)為26.45萬(wàn)元；其他費(fèi)用70萬(wàn)元。

總計(jì)耗費(fèi)679.77萬(wàn)元。

4.1.2 資金預(yù)算

流動(dòng)資金：2 400萬(wàn)元，其中企業(yè)自籌資金1 000萬(wàn)元。

建設(shè)期貸款利息：按固定資產(chǎn)投資，貸款利率以一年6%計(jì)算，年支付利息41.87萬(wàn)元。

4.1.3 成本預(yù)算（以年計(jì)算）

原材料成本：包括光參、酶解用酶、綠橙、菠蘿、藍(lán)莓濃縮汁、檸檬濃縮汁和白糖等各類海參果汁飲料生產(chǎn)所需要的原材料。其中：

光參：114 t×5 000元/t=57萬(wàn)元

菠蘿：3 480 t×1 000元/t=348萬(wàn)元

綠橙：4 470 t×3 000元/t=1 341萬(wàn)元

濃縮檸檬汁：151 t×8 000元/t=120.8萬(wàn)元

濃縮藍(lán)莓汁：151 t×9 000元/t=135.9萬(wàn)元

白糖：2 220 t×7 000元/t=1 554萬(wàn)元

胃蛋白酶：4.42 t×70 000元/t=30.94萬(wàn)元

木瓜蛋白酶：4.42 t×45 000元/t=19.89萬(wàn)元

風(fēng)味蛋白酶：4.42 t×200 000元/t=88.4萬(wàn)元

由此可得，原料的總成本為3 695.93萬(wàn)元。

包裝材料成本：海參果汁飲料采用灌裝金屬罐包裝，每個(gè)金屬罐的價(jià)格成本為0.1元，按年生產(chǎn)海參果汁飲料4.2×107罐計(jì)算，則全年金屬罐所需費(fèi)用=4.2×107罐×0.1元/罐=420萬(wàn)元。每24罐海參果汁飲料裝1箱，需要紙箱個(gè)數(shù)為1.75×106個(gè)，單價(jià)為0.02元/個(gè)，總價(jià)為3.5萬(wàn)元。其中塑料膜也需要約1萬(wàn)元。由此可得，包裝材料成本為

424.5 萬(wàn)元。

水電費(fèi)用：用水量為普通用水41 100 t，水費(fèi)以3.35元/t工業(yè)用水計(jì)算，全年所需水費(fèi)=41 100 t 3.35元/t=13.77萬(wàn)元；根據(jù)總負(fù)荷容量為526.63 kW，全年總用電費(fèi)用=526.63×24×30×0.65=246.46萬(wàn)元。由此可得，水電費(fèi)用合計(jì)260.23萬(wàn)元。

人工費(fèi)用：工廠擬聘用101人，按照平均工資為每人每天140元，食宿費(fèi)用每人每天20元，勞保費(fèi)395元/d，管理費(fèi)用280元/d，生產(chǎn)天數(shù)為300 d。101人×（140+20）元/人/d×300 d+（395+280）元/d×300 d=505萬(wàn)元。

固定資產(chǎn)折舊費(fèi)：預(yù)計(jì)凈殘值率為4%，折舊年限為10年，采用平均年限法計(jì)提折舊，年折舊額=679.77×（1-0.04）/10=65.26萬(wàn)元。

因此，生產(chǎn)成本費(fèi)用總計(jì)4 950.92萬(wàn)元。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

4.2.1 社會(huì)效益

近年來(lái)，隨著生活水平的不斷提高，人們對(duì)自身的健康越來(lái)越重視，適當(dāng)服用一些功能性保健產(chǎn)品防治疾病與保持健康已逐漸成為世界各國(guó)民眾的重要手段。工廠生產(chǎn)的海參果汁飲料具有品質(zhì)高、口感優(yōu)的特點(diǎn)。海參果汁飲料的保健功能有很多，是一種具有滋陰、補(bǔ)血、潤(rùn)燥、調(diào)經(jīng)、養(yǎng)胎及利產(chǎn)等功效的保健食品。因此，制作一種適于廣大人群的海參果汁飲品，既符合現(xiàn)代社會(huì)及消費(fèi)者對(duì)健康時(shí)尚的要求，又可以追求口味多變，市場(chǎng)潛力很大。所以，此款海參果汁飲料將具有良好的消費(fèi)群體和市場(chǎng)，有重大的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2.2 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

（1）銷售收入。

正常生產(chǎn)時(shí)年生產(chǎn)海參果汁飲料4.2×107罐，每罐200 mL，每罐飲料出廠價(jià)格按5元計(jì)算，則年銷售總額=4.2×107×5=21 000萬(wàn)元。

（2）利潤(rùn)估算。

利潤(rùn)總額=產(chǎn)品銷售收入-總成本費(fèi)用-銷售稅金及附加=21 000-4 950.92-21 000×17%（1+11%）=12 086.38萬(wàn)元；

凈利潤(rùn)=利潤(rùn)總額-所得稅=12 086.38×（1-33%）=8 097.87萬(wàn)元；

投資利潤(rùn)率=凈利潤(rùn)/投資總額×100%=8 097.87/（3 121.64+4 950.92）×100%=100.32%；

銷售利潤(rùn)率=凈利潤(rùn)/銷售收入×100%=8 097.87/21 000×100%=38.6%。

4.2.3 財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)

項(xiàng)目建成投產(chǎn)后，年產(chǎn)海參果汁飲料10 000 t，年銷售收入2.1×104萬(wàn)元，年稅后凈利8 097.87萬(wàn)元。

投資回收期=總投資/凈利潤(rùn)+建設(shè)期=16 000/8 097.87+1=3年。

由以上分析可知，該設(shè)計(jì)固定資產(chǎn)投資費(fèi)用較低、投資回收快、風(fēng)險(xiǎn)小，具有較強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力和良好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 工廠設(shè)計(jì)

5.1 廠址選擇

考慮到產(chǎn)品的特點(diǎn)，光參主要產(chǎn)自中國(guó)南海，容易自溶導(dǎo)致不易儲(chǔ)存，因此廠址定于海南省較為合適，而且海南位于亞熱帶，水果來(lái)源豐富，據(jù)《2020—2026年中國(guó)海南水果行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局分析及投資潛力研究報(bào)告》中的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：2016—2019年海南水果產(chǎn)量逐年上升，2019年海南水果產(chǎn)量為453.41萬(wàn)t，較2018年增加了21.68萬(wàn)t，同比增長(zhǎng)5.02%。其中，2018年海南省柑橘橙柚種植面積為3 933 hm2，同比增長(zhǎng)18.24%；2019年海南省柑橘橙柚種植面積為3 430 hm2，同比增長(zhǎng)14.65%。因此，可以提供較好的水果原料，進(jìn)一步考慮到產(chǎn)品運(yùn)輸，海南作為一個(gè)島，與外界主要依靠海運(yùn)，因此廠址位于港口附近較為方便。綜合考慮年產(chǎn)1萬(wàn)t海參果汁飲料的廠址選在海南三亞國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)內(nèi)。

5.2 工廠總平面設(shè)計(jì)

在整個(gè)工廠總平面設(shè)計(jì)中，整個(gè)生產(chǎn)廠房位于廠區(qū)的中心區(qū)域，各種其他輔助部門(mén)分散在四周。如配電房、供水房、鍋爐房分布在廠區(qū)西側(cè)；宿舍樓、超市、餐廳等生活區(qū)分布于廠區(qū)東側(cè)；廠區(qū)北側(cè)分布著原料庫(kù)和空壓站，便于生產(chǎn)廠房使用；廠區(qū)南側(cè)分布由辦公樓、科研樓、綜合展覽大廳，這些也同時(shí)位于廠前區(qū)，既可以展示企業(yè)良好形象，也距離生產(chǎn)廠房較近，便于生產(chǎn)管理。

由三亞市全年風(fēng)向頻率分布圖可知，全年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)。因此，在最初的工廠總平面設(shè)計(jì)時(shí)，首先把人員較多的生活區(qū)布置在廠區(qū)東北側(cè)，盡可能避免人員受到生產(chǎn)區(qū)的污染。其次，對(duì)于污染較為嚴(yán)重的鍋爐房和廢水處理站位于廠區(qū)的西南側(cè)，屬于全年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向，避免廠區(qū)其他區(qū)域受到二次污染。最后，對(duì)于原料庫(kù)設(shè)置2個(gè)，其中原料庫(kù)2為上風(fēng)向，適宜存放氣味較輕的原料，如鮮果；原料庫(kù)1為下風(fēng)向，適宜存放氣味較重的原料，如光參等。

工廠工作人員可以從后門(mén)2進(jìn)出，且主要生活設(shè)施也分布其附近，方便人員流動(dòng)。物料進(jìn)出主要從后門(mén)1進(jìn)出。工廠管理人員可以從正門(mén)進(jìn)出，方便辦公管理。因此，設(shè)置的3個(gè)大門(mén)可以將人流、貨流通道分開(kāi)。廠區(qū)西側(cè)區(qū)域及生產(chǎn)廠房南側(cè)區(qū)域均留有發(fā)展余地，可以較好地適應(yīng)工廠中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃要求。

主要生產(chǎn)區(qū)位于廠區(qū)北部，由后門(mén)1進(jìn)入的產(chǎn)品原料通道可以直接存放于附近的原料庫(kù)中，并且兩個(gè)原料庫(kù)之間留有空地，方便卸貨。進(jìn)入原料庫(kù)之后的物料，在生產(chǎn)時(shí)可直接運(yùn)往對(duì)面的原料預(yù)處理廠間，首先進(jìn)行原料的驗(yàn)收，以及光參原料的解剖清洗等預(yù)處理，處理好后的光參原料及鮮果經(jīng)物料通道進(jìn)行處理后，進(jìn)入潔凈的生產(chǎn)廠房?jī)?nèi)，開(kāi)始下一步的加工生產(chǎn)。在生產(chǎn)廠房?jī)?nèi)完成所有生產(chǎn)工序后，飲料成品已經(jīng)灌裝進(jìn)了潔凈的金屬罐內(nèi)，并封口。之后，這些金屬罐飲料會(huì)運(yùn)往廠房東側(cè)的包裝廠房?jī)?nèi)，進(jìn)行下一步的噴碼、標(biāo)識(shí)、套膜包裝、裝箱等操作，最后統(tǒng)一運(yùn)往成品庫(kù)，由貨車運(yùn)輸出廠。由以上分析可知，生產(chǎn)加工過(guò)程主要集中在廠區(qū)北部，由原料到半成品，最后再到成品的作業(yè)線十分短捷，利于生產(chǎn)加工和運(yùn)輸，符合生產(chǎn)流程要求。

年產(chǎn)1萬(wàn)t海參果汁飲料工廠設(shè)計(jì)總平面圖見(jiàn)圖2。

圖2 年產(chǎn)1萬(wàn)t海參果汁飲料工廠設(shè)計(jì)總平面圖

5.3 車間布置設(shè)計(jì)

5.3.1 工廠車間建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

海參果汁飲料生產(chǎn)加工車間布置總體合理，符合工藝要求。生產(chǎn)廠房?jī)?nèi)各部門(mén)車間分布在3個(gè)樓層，其中果汁生產(chǎn)線在第3層，光參酶解液生產(chǎn)線位于第2層，最后的混合調(diào)配、殺菌及灌裝線位于第1層，這樣分布可以充分保證物料運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)性和順序性，盡可能利用高位差減少動(dòng)力輸送，且避免物料往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在各車間布置中，設(shè)備分布在北側(cè)，靠近觀光走廊，既易于廠外人員觀覽，也使得生產(chǎn)線短捷，符合工藝生產(chǎn)要求。

在各個(gè)樓層之間留有專門(mén)的原料暫存車間，在車間布置上也留有成品或半成品的堆放位置，設(shè)備的自動(dòng)測(cè)量?jī)x表也盡量集中，如3樓的控制室也有體現(xiàn)。此外，每個(gè)樓層的每個(gè)車間均留有設(shè)備安裝口和設(shè)備檢修位置，符合設(shè)備安裝或維修要求。

年產(chǎn)1萬(wàn)t海參果汁飲料工廠車間布置圖見(jiàn)圖3。

圖3 年產(chǎn)1萬(wàn)t海參果汁飲料工廠車間布置圖

5.3.2 工廠車間設(shè)備布置設(shè)計(jì)

在整個(gè)生產(chǎn)工序設(shè)備布置圖中可以發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)設(shè)備大多安裝在樓道北部，設(shè)備的操作面也盡可能與通道在一側(cè)，方便操作檢修。設(shè)備在布置安裝時(shí)，完全避開(kāi)了主梁和柱子，避開(kāi)了建筑物的伸縮縫處。符合廠房建筑要求。廠房車間內(nèi)人流物流通道分離，并設(shè)有專門(mén)的消防門(mén)，且各車間采光良好，符合安全規(guī)范。在人流通道內(nèi)設(shè)有嚴(yán)格的消毒更衣措施，并有緩沖間，保證衛(wèi)生要求規(guī)范。每個(gè)車間都留有空余，便于增添設(shè)備和管線的場(chǎng)地，滿足未來(lái)發(fā)展要求。

年產(chǎn)1萬(wàn)t海參果汁飲料工廠設(shè)備布置圖見(jiàn)圖4。

圖4 年產(chǎn)1萬(wàn)t海參果汁飲料工廠設(shè)備布置圖

6 結(jié)論

項(xiàng)目針對(duì)海參加工復(fù)雜、利用程度低、即食海參保存期短、產(chǎn)品單一等問(wèn)題，系統(tǒng)進(jìn)行了光參加工方面關(guān)鍵技術(shù)轉(zhuǎn)化，進(jìn)行光參深加工。既避開(kāi)了刺參等高檔海參的原料短缺問(wèn)題，又提高了低值海參的附加值。低值海參高值化利用也是海參產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。同時(shí)，結(jié)合國(guó)內(nèi)熱門(mén)的飲料市場(chǎng)，以創(chuàng)新為核心，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)一款天然健康的海參果汁飲品，可以使產(chǎn)品在市場(chǎng)上脫穎而出，具有很高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。