基于干细胞的培养肉生产和加工线的设计开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1 课题意义

近年来，世界人口持续增长，专家预测，截止到2030年，世界人口将达85亿人，2050年将增长至97亿人^[1]。随着城市化进程，收入增加和人口增加，肉类产品消费激增，消费结构也会发生一定的变化，国际食物政策研究所曾发表，2000～2050年全球人均肉类消费将增长6～23kg，肉类制品消耗预计将超过30000亿美元^[2-3]。这无疑会对当前肉类行业的生产能力和生产管理提出巨大的挑战，同时会带给生态环境巨大的压力，并且，依靠屠杀活体动物所获得的生肉存在一定的病原危险，不利于公众健康和动物幸福^[4]。近年来，人造肉的概念被人们频繁提起，它可以很好地解决粮食短缺问题，具有节能减排，绿色环保，健康安全，多蛋白质少脂肪等优势，可以很好地解决当前存在的问题，引起了极大的关注和研究^[5]。

本课题针对细胞培养肉的发展现状和生产需要，研究了细胞培养肉生产线的特点和生产工厂的平面设计方案，并从细胞培养肉的工艺流程、工厂的总平面设计和车间平面设计、生产加工过程的水电气管路设计入手，对物料衡算、主要设备选型和布局、劳动力计算、辅助部门、质量标准、环保措施和投资成本利润估算等方面进行了全面分析，以期完善我国细胞培养肉的生产工艺流程和工厂设计方案，推动细胞培养肉产业的可持续发展，谋求更大的发展空间。通过该课题的研究，构想出一个概念化的细胞培养肉工厂，为细胞培养肉的大规模生产和市场化提供一定的理论基础。

2. 研究的基本内容和问题

1 研究目标

建立当前细胞培养肉生产的概念化工厂，结合当前存在的问题以及现有的解决办法设计一条细胞培养肉生产的生产线。综合考虑车间布局、环节保护、企业效率、人货安全等问题，提出集约化、规模化、模块化以及智能化的细胞培养肉生产方案，设计一条满足加工需求、高产量、保证安全以及智能自动化程度高的细胞培养肉加工生产线，以期推动中国细胞培养肉的可持续发展，为其大规模高密度生产提供一定的理论基础。

2 研究内容

3. 研究的方法与方案

1 研究方法

1.1 通过查阅文献资料，了解并总结国内外细胞培养肉的研究现状，分析整理其加工路线以及一系列优化措施，运用HACCP体系对细胞培养肉生产过程进行质量管理控制，确定最优的生产步骤与流程，解决生产过程中出现的问题，最后根据制定出的工艺流程进行合理的水电气设计、设备选型和工厂车间布局，提出细胞培养肉生产线设计方案。

1.2 学习并利用AutoCAD 2018软件，合理绘制出生产工艺流程图、总平面布局图、车间平面图、水电汽管路图和主要单机设备图。

1.3 利用Excel进行物料衡算、劳动力计算和投资成本收益计算。

2 技术路线

查阅参考文献-总结思考撰写文献综述-确定生产工艺-设备选型-设计车间布局绘制草图-设计水、气、电管路设计CIP清洗系统-HACCP质量管理控制-工厂总平面设计-经济估算-制备环境保护方案-计算成本利益-综合评价-图纸标准化

3 实验方案

3.1 查阅细胞培养肉相关的国内外文献资料，了解研究现状，总结当前存在问题，提出改进方案。

3.2 综合考虑产品需求以及质量控制，确定细胞培养肉的生产工艺。

3.3 根据生产工艺及物料衡算结果，进行设备选型。

3.4 根据工艺流程和设备选型结果，对整个车间布局进行设计，绘制草图。

3.5 根据车间生产需要，进行水、气管道布置设计、电路设计、CIP清洗系统设计。

3.6 进行HACCP管理分析，提出注意事项。

3.7 综合环境、交通等问题，进行厂区总平面设计。

3.8 进行水、电、气估算，劳动力估算，制定环境保护方案。

3.9 对整个设计进行成本利益计算，得到盈亏平衡点。

3.10 对整个设计进行小结，发掘设计优点，进行综合评价，对所有图纸进行标准化。

4 可行性分析

4.1 导师作为国内人造肉的第一个博士，对于细胞培养肉有深入研究的经验，从选题到结题可以提供耐心指导，并能够提供大量书籍资料，保证整个设计的科学合理性，针对本人的设计可以提出专业化的建议。

4.2细胞培养肉在生产过程中消耗较少的饲料、水以及土地资源，不需要进行垃圾废物处理，绿色安全,不仅能满足人类对肉类的需求，而且解决了传统养殖屠宰业带来的一系列问题包括社会问题、环境问题等，包括环境可持续和动物福利等。其相较于植物素肉在营养、口感和风味方面更接近真实肉制品，同时人们可以根据自己的需求来创造出更营养更有利于健康的肉类，是未来人造肉的主要研究发展方向，因此拥有巨大的市场前景。所以通过本课题尝试建立细胞培养肉工业化生产水平，为行业的发展注入新鲜的活力。

4.3 必修课程《食品工厂设计》提供了食品工厂设计的基本思路和方法，对于本人完成设计有重要指导意义，同时该课程也包含了AutoCAD 2018软件的使用方法，结合网络教程，本人可以基本掌握软件使用技巧，为毕业设计中的图纸绘制助力添彩。

4.4 必修课程《食品安全控制》讲述了HACCP体系的运用方法，可以为设计中的质量安全控制提供指导以及大学中的许多专业课程为本人的设计提供了一定的理论基础。

4.5 涉及到计算的部分，可以使用Excel软件进行分析，提高整个设计的进程。

4. 研究创新点

1 细胞培养肉目前还是天价的实验室产品，本课题首次将其尝试大规模化生产，通过建立一个概念化的工厂，配合严密的生产线，为其市场化建立一定的理论基础。

2 综合考虑车间布局、环节保护、企业效率、人货安全等问题，提出集约化、规模化、模块化以及智能化的细胞培养肉生产方案，设计一条满足加工需求、高产量、保证安全以及智能自动化程度高的细胞培养肉加工生产线。

3 结合所学知识，运用autocad 2018软件绘制出形象图纸，方便理解运用。

5. 研究计划与进展

2019年9月-10月 根据老师指导，确定课题大致方向，做初步了解。

2019年11月-12月 学习autocad 2018软件使用，搜集课题相关的国内外文献，观看相关视频，阅读相关知识，并且撰写《调理肉制品生产工艺概述》文献综述。

2020年1月 深入学习autocad 2018软件使用方法，掌握绘图技巧，毕业撰写开题报告并在网上完成相关申请。