我见证了自动化食品加工厂的顶峰，你可能会感到惊讶，它坐落在堪萨斯州西南部一个不起眼、安静的角落。美国的奶农（DFA）格林菲尔德牛奶干燥设施在堪萨斯州堪萨斯州花园城，靠近拥有超过80,000奶牛的农场。
随着司机进入花园城市，他们不能错过在新的最先进的工厂举办北美最大的全奶干燥机的大楼，现在是全国DFA超过40个制造设施的一部分。DFA合作社有超过14,500名成员在48个州，从200多万奶牛生产约23％的牛奶。随着其新鲜储备稳定的液体奶制品，DFA生产奶酪，黄油，干奶粉等乳制品。
在DFA抵达花园城市的场景之前，新植物今天矗立的土地是一种剥夺玉米田。现在，267,000平方英尺的设施坐落在165英亩，支架157英尺高。该设施旨在运行24小时，该设施最多可收到每天当地农场的84个5,000次Gal牛奶油轮，并储存410万磅的牛奶，350,000磅的工艺用水和240,000 Gal的巴氏杀菌霜。该植物每天可产生高达7,000 25公斤的低孢子奶粉。
根据DFA花园城市设施的业务总监Wesley Clark的说法，“我们的核心焦点是为会员/农民业主人带来价值。他们是合作社的关键战略倡议。“他补充说，通过其商业投资，DFA继续为其乳制地农民所有者提供强大而稳定的牛奶市场。
克拉克说，花园城的位置为当地DFA成员的牛奶提供了一个家，这些牛奶以前被运送到其他州，如新墨西哥州或科罗拉多州。建立战略位置上的新工厂使DFA减少了长途运输。现在，农民/成员可以迅速将牛奶运出农场。克拉克说:“这给了他们更多的机会，运输成本也真的降低了。”“这真的有助于提高牛奶的质量。我们说的是至少要在路上开五个小时。”
花园城的设施生产瞬发凝聚的全奶粉，即时脱脂奶粉，26％脂肪填充全奶粉，28％脂肪填充全奶粉，中热全奶粉和非酸甜干牛奶。这些干牛奶产品销往美国，拉丁美洲和亚洲的广泛食品和饮料处理器销往大量的一系列食品和饮料处理器。
一流的技术
DFA在选定花园城市后，为了建设世界级的牛奶干燥设施，正在寻找合作伙伴。“我们需要一个有强烈主人翁意识的看门人，”克拉克说。“我们希望得到保证，我们今天说要做的事情明天就能完成。”Shambaugh＆Son.满足了DFA作为提供交钥匙操作的一站式商店的严格要求。与长期的架构合作伙伴合作Msktd＆Associates.和建筑壳承包商麦卡锡大厦公司2015年9月，Shambaugh & Son开始建设。
According to Alan Low, Shambaugh & Son’s senior vice president and project manager, “Building a food manufacturing facility correctly is always challenging, but a plant where individual pieces of equipment span from the ground level, through floors and to the ceiling over 150 ft above them is a whole different kind of mind set.”
最大的挑战之一是协调建筑的结构健全的部分，以支持断断续续的主要设备设置，而建筑的其他部分可以在它们周围完成。
“我特别记得那天，我们把重达13.8万磅的干燥筒举到离地面157英尺的地方，然后把它扔到72英尺高、开口只有6英寸的混凝土地板上。比直径38英尺的圆锥体大。这让我意识到3d建模的价值。”Low回忆道。
除了世界一流的烘干机Tetra Pak.，该设施骄傲地依赖于高水平的卫生设计。“我们在整个领域拥有HEPA过滤的空气，这是植物中的三个，两个和一个，这意味着清洁地板，清洁墙壁，清洁环境，比大多数房屋更清洁，”克拉克解释说。这款干燥机是否过滤了其空气HEPA，并且振动床周围的空气环境都是HEPA过滤。
空气系统还处理各部门之间的肯定控制。“如果我在包装，我想要积极的空气。我不想要被拉进来的任何东西。我想吹东西，“克拉克说。
质量和效率对DFA至关重要，并在现场的机械深处显示。该工厂不会关闭清洁。其最先进的设备可以每天24小时持续运行和清洁。
“我们已经有双山丘化板，每10小时改变。我们有三个蒸发器每20小时改变一次。我们有一个每10小时旋转的分隔符，每10小时洗一次。所有这些事情都达到了成品中的质量，“墨西哥州的州。
运行四个Tetra Pak隔板和三个Tetra Pak蒸发器是一个高大的任务，但是先进的自动化和控制允许只有两名员工运行蒸发器，筒仓，湿法和乳糖混合。
该工厂连续20多天每天24小时生产奶粉，这在美国是独一无二的，并代表了整体设备效率的重大改进。设计一个下游干燥器饲料系统与旋转蒸发器，在生产过程中独立清洗与双高压饲料线，Low说，这个复杂项目的高压喷枪生产和就地清洁(CIP)管理系统需要比DFA的任何其他奶粉生产设施发展更高水平的自动化。
Low表示，“为了保证系统的清洁，需要在每个过程中保持恒定的处理速率，因此需要采用不同的设计方法和设备。”
通常情况下，混合防漏阀能够在不需要人工干预的情况下从生产切换到CIP并返回。然而，需要扩大这种方法，使系统能够在线和离线，同时在不中断生产的情况下，为相同或不同的设备提供服务。超过240阿法拉伐混合阀门在花园城市植物迎接这一挑战。
植物基础设施
设施的骨干是机械系统的基础设施。如果设计和集成不当，蒸汽、压缩空气、暖通空调和进水处理可能会造成巨大的能源浪费，如果它们表现不佳或失败，可能会导致外部污染。
植物蒸汽供应由高效的天然气燃气管锅炉产生，可根据需要每小时提供高达161,000磅的蒸汽。每个单独的锅炉由中央控制系统测序，以提供任何给定的需求的精确量，使用可变速度驱动器，氧气修剪，烟气再循环，低排放一氧化氮，二氧化氮，氧化氮燃烧器减少碳足迹，内部堆叠能源恢复器，在寒冷的月份向公用事馆提供加热。
该工厂的压缩空气由高效的旋转螺杆压缩机系统提供，其容量可根据需要提供每分钟的总共3.100英尺的空气。每个压缩机都是由中央制冷唯一的冷却，并配备专门设计的排气和供应空气管道，允许压缩机热的自动恢复，零损失气动冷凝水排水，用于润滑剂回收和不锈钢分布的冷凝水分离器维持the plant’s hygienic requirements.
该厂的水处理系统被划分为不同的配电网，分别用于处理水、生活水和软水，允许每条河流独立管理，以防止过度使用。
Shambaugh的工程团队决定使用集中的氨系统设计。为了最小化制冷剂电荷并符合EPA和OSHA和OSHA和OSHA的调节要求，使用丙二醇的安全二次冷却介质用于将冷却分配到超出制冷系统公用事业区域的约束的过程区域。利用可变频率驱动电机和集中控制系统进一步增强了该系统，用于精确温度控制。
复杂的自动化系统
设计自动化系统来管理与停机时间不稳定的所有复杂性以及对潜在不稳定的功率相关的所有复杂性，自动化团队寻找一个容错的解决方案。选择Rockwell的PlantPax作为自动化平台，提供了一个常见的分布式控制系统罗克韦尔自动化使用标准库对象的平台。
通过使用APC ThinManager软件平台，在整个工厂中部署了人机界面（HMI）应用程序，该平台允许集中部署到多个设备。集中式，植物不间断电源确保自动化系统继续通过电源浪涌，中断和撤销。植物以太网网络将厂房和办公环境共同联系在一起。这允许生产活动的实时监控和管理。
双高压泵使工厂全天候运转。有了它们，工厂不必关闭烘干机，而且在启动烘干机时发生的温度波动被消除。“在这种情况下，我们可以切换到另一个泵而不干扰干燥机。温度的一致性提高了粉末的质量。由于泵的切换和泵上线的平稳，它保持了喷嘴的清洁，并真正提高了成品的质量，”Clark补充道。
解决生物安全
原料奶接收区是乳品加工厂生物安全面临的最大风险之一。潜在的污染可能来自未经巴氏消毒的牛奶，牛奶罐车，接收人员和奶牛场本身。为防止交叉污染，接收人员从不同的员工福利和更衣室区域进入工厂。如果在接收区域有必要的管理或维护交互，该员工不能从主工厂进入接收区域;他们穿上额外的个人卫生防护设备后，从接收人员储物柜区进入。此外，还为在接收区域使用的设备、备件和维修工具分配了存储空间，进一步减少了从接收区域到主工厂的潜在污染。
其他严格的设施卫生特点是在严格的工作区域内的植物着装。在工厂的地板上，每个员工必须穿着制服和靴子在巴氏消毒湿地板区。烘干机区域有钥匙卡保护。如果员工需要进入烘干机区域，他们必须穿上特殊的靴子。为了进入包装区域，工人们必须在他们的制服外面穿上连衣裤，并穿专用包装室的鞋子。
“只是因为我们在潮湿的区域和我们的靴子上，我们的制服并不意味着我们受到保护，”克拉克宣称。“如果我们脚下水，那么我们就会创造出一个问题。那些靴子是控制的，它们只能在三个面积三个区域。“
安装了一个观看走廊，以允许游客观察过程工厂而不进入植物的卫生控制区域。如果外部个人必须进入工厂，则单独的红线区域提供适当的外套盖和消毒站。
另一个独特的卫生设计特征是如何为植物进行干燥和蒸发操作，以共同沟通和工作。“我们在控制室里有烘干机操作员，但它们与潮湿的区域之间有一个台面。它们之间有一个干净的截止值，所以他们仍然可以一起工作，“克拉克解释说。“他们都在同一个地区，但在不同的区域。”
除了健全的食品安全管理和HACCP计划，该设施还设有现场认证实验室。它还在启动前获得了美国农业部的批准，并获得了国家认监委(CNCA)的运往亚洲的认证，以及韩国食品药品监督管理局(KDA)的奶油A级认证。
这一切都与人有关
该工厂的通道目前是66人，285,000平方英尺的设施运行400万磅牛奶，这是一个壮举。DFA在本地招募几乎所有的每小时劳动力。花园城市社区学院在工厂启动前帮助食品安全和电气训练计划。“无论位置如何，都越来越难以找到合格的人，”克拉克说。“但是一个全新的最先进的植物可以是一个诱惑。”
Alan Mcentee，DFA计划经理为Garden City项目，直接与Shambaugh一起工作，并表示业主，承包商和地方和州当局的合作使项目取得了成功。
“我会说最好的是，这个项目正在按时开始，”当克拉克在2017年11月回忆起。“第一个在规模中进入的牛奶负荷 - 真的很整洁！能够为这一规模的植物添加价值，并在美国不太开发的产品 - 这是一个瞬间的全奶粉 - 这是一个非常好的经验，“他的结论是。
看看DFA如何处理废水处理，阅读“可持续和能源效率的过程”。
