近日，位于加利福尼亚州中央山谷的乳制品公司Valley Milk获得了Food Engineering颁发的2019年度*佳工厂奖。Valley Milk是一家由当地的几个乳制品家族企业和营养学家在几年前共同成立的公司，他们希望通过纵向一体化战略的建设和实施，来保证工厂能够长期、可持续地生产乳制品。
纵向一体化是指与企业产品的用户或原料的供应单位相联合或自行向这些经营领域扩展。简单来说，这家公司不仅仅想要当原料供应商，而是想自己将原料进行加工和生产，包装成商品出售给市场。因此，他们需要建造一间属于自家公司的乳制品加工厂。
图源Pixabay
建造工厂不是一件容易事，在加利福尼亚州建造工厂的难度就更高了。因为在加利福尼亚州建造工厂，不但要满足节能和自动化的要求，还需要去解决更多的问题。一方面，加利福尼亚州的水资源时间分布不均问题是工厂需要重视的，如果不解决用水问题，工厂的运作很难很好地维持下去。另一方面，加利福尼亚州有着非常严格的防震法规，所有的工厂都一定要满足法规的要求。除此之外，加利福尼亚州在冬季经常会有暴雨天气出现，这也会严重影响到工厂的施工建设。
尽管建造工厂困难重重，但是Valley Milk还是完成了他们的计划，还获得了2019年度*佳工厂。不得不说，这是一个具有前瞻性的长期项目，那么他们是如何做到的呢？下面就跟着FBIF一起深入了解一下这个不容易的工程。
摆臂设计提高卸货效率
为Valley Milk工厂提供设计方案并且完成建造的是曾经荣获第五届年度食品工程设计奖的Shambaugh＆Son。这家公司不仅仅是国家设计制造公司，同时还拥有制造建筑物及其工艺和公用事业系统的各种组件的能力。
人们都说细节决定成败，Shambaugh＆Son的设计完全印证了这句话。*简单的例子是他们对用于卸货软管的设计方案：传统的奶罐车都是使用3英寸的软管进行卸货的，但是Valley Milk不同，他们选择使用6英寸的软管。这就带来一个问题，软管尺寸太大而影响卸货速度。一个工作人员无法轻松地将其移动到位，尽管是在速度*快的情况下，卸完一个奶罐车所需要的时间也要多花8分钟。如果说每天需要卸下50辆奶罐车上的牛奶，无疑会浪费更多的时间。对于乳制品生产商而言时间是非常重要的，因为一旦牛奶的新鲜程度受到影响，他们就会面临大量的损失。
为了解决这个问题，Shambaugh＆Son提供了一项操作简单的设计方案，那就是使用摆臂来帮助卸货。Shambaugh＆Son的副总裁BobKeplinger为摆臂设计了十分牢固的框架，不仅仅可以承受6英寸软管的重量，而且还具有良好的平衡性和机动性。有了摆臂的辅助，只需要一个工作人员就可以轻松地将6英寸的软管进行移动。与此同时，这个设计让软管完全不需要螺栓就能与地面保持一定的距离，并且设计是符合美国农业部门规定的。
现在，工厂已经开始使用两个6英寸软管来替代传统的三个3英寸软管进行卸货。
超出预期的防尘和清洁系统
摆臂的设计和使用只是Shambaugh＆Son细节设计的例子之一，该机构在工厂其他方面的创新更是超过了Valley Milk的*高期望。
在所有应用于固体产品的设备中，粉尘控制对防止产品污染和防爆都起着至关重要的作用。传统的钢制工字梁具有可以收集灰尘的平坦表面，因此Shambaugh＆Son通过采用使用角撑板制成的、拥有倾斜面的工字梁完成了防尘挑战。使用这种工字梁搭建而成的高架甲板和屋顶支架底部的凸缘处也具有倾斜的表面，可以有效防止粉尘的堆积。
除了防尘以外，清洁和卫生也是在设计过程中需要考虑的重要因素。传统方式设计而成的楼梯和甲板拥有水平的表面和易于堆积灰尘的死角和缝隙，这些部位也非常难以进行清理。因此，Shambaugh设计了浮动楼梯踏板、平台、通道平台和甲板。
浮动楼梯踏板自带支座，所以不需要经过连续焊接。踏板侧面与楼梯框架相连，还有两个小金属片将踏板和框架连接起来，为冲洗水自由排除留出了空间。与此同时，踏板的设计也拥有自动排水的功能，从而能够让清洗和排水更加便捷。
为了方便进行清洁并且减少水的使用及流动，轮毂排水管也被安置在工艺废物排放点附近。在比较潮湿的区域，地面是倾斜的，而且这块区域与高密度人行区域也是完全分开的。蒸发器甲板采用密封焊接技术，同样拥有倾斜平面，非常利于排水。
清洁和防尘并不是影响设计方案的**决定性因素，由于该工厂内有大量的公用设施，Shambaugh＆Son设计了一个公用设施走廊来适应这种环境。这个细节设计不但为整个工厂提供公用设施，还*大限度地减少了清洁空间中的水平管道使用的数量。Shambaugh＆Son在生产制造空间的上方安装了人行通道，这样可以防止水流经行走区域后又流到其他区域去，给其他的生产流程带来影响。
能够保护设备的厂房防震设计
加利福尼亚州的防震法规规定，工厂需要由四座建筑物组成，每座建筑物包括其中所安排的管道都要求可以单独进行移动，移动的区间为4英寸。在工厂的整体设计之中，*值得一提的是天花板。天花板使用了大量的高密度支撑性结构，而建筑物之间的管道也需要灵活地连接起来。
根据防震法规的要求，工厂内的加工设备要固定在玻化砖地面上，因此Shambaugh将不锈钢板嵌入混凝土中，使设备可以密封焊接到地面上。与此同时，这么做还可以避免加工设备接触到地面上的积水。
有效解决水资源方面的问题
该项目进行的时候遇到的水资源问题也非常严重，让工程面临一种进退两难的境地。
一方面，当地的供水系统不符合工厂需要的工艺规范，因此Shambaugh提供了反渗透系统来清除进水中的异物。与此同时，该机构还采用了反渗透抛光系统，以便从蒸发器中收集水进行循环利用，而该系统每天能够为工厂提供所需的大部分用水。在景观美化方面，工厂种植了抗旱的植被，在保持工厂环境美观的同时，尽可能地减少灌溉所需要的水量。
在施工过程中，加利福尼亚州也遇到了百年难得一遇的多雨潮湿冬季，这一因素不但增加了施工的难度，还为运输材料和工人的上下班带来了不便。
另一方面，当地的地下水位也非常高，只在地下10英寸处就能挖掘出地下水来，但是建筑打桩需要打入比这个深度更深的位置中。因此，施工的过程之中还涉及到了挖掘和锚定地下水位。
除此之外，当地的废水处理厂要求污水必须经过处理后才能排入下水道，因此工厂还建造了一个现场废水处理厂。该工厂拥有配备曝气鼓风机、3000加仑容量的均衡曝气池，化学处理系统、pH调节系统、DAF和出水监测系统都有助于确保在污水排放前对其进行适当的预处理。曝气池的容量也是可以进行调节的，未来能够在不进行大规模改变的情况下对其进行扩建。
高自动化系统保证高效率产出
无论工厂的设计和建造有多精妙，能够高效率地运转起来才是更重要的。根据这家公司奶牛场的牛奶产量来看，工厂每天需要处理250万磅牛奶，这些牛奶*终会被加工成脱脂奶粉，全脂奶粉和液体奶油等。就这个数值来说，工厂的运作是没有任何压力的，因为目前的设备可以支持工厂***多处理320万磅牛奶。
该工厂每天接受50辆奶罐车送来的生牛奶，仓库能够储存多达21万加仑的原料奶和6万加仑的巴氏杀菌奶油。冷牛奶可以以每小时62500磅的速度进行分离，而奶油目前以每小时1万1千磅的速度进行加工生产。在生产奶粉方面，干燥系统可处理每小时2万2千磅的液体原料，生产1万2千磅奶粉，而生产出的奶粉可以在不到24小时内包装完毕。这一切数据都足以证明工厂的高度自动化，通过这类系统也能够保证*高效率的生产。
Valley Milk工厂在建造过程中面临着诸多挑战，但无论是ValleyMilk公司还是Shambaugh＆Son，他们都坚持执行着一项计划，找到了应对各种挑战的方法，*终甚至花了比预算更少的时间和资金建成了这座工厂。这不仅满足了创始企业的目标，也确保了工厂会以长期可持续发展的形式存在下来。
