4食品工厂工艺设计

食品工厂设计概论主讲教师：朱文优TEL：13808297083第四章食品工厂工艺设计第一节概述第二节产品方案的确定第三节主要产品的工艺流程设计与确定第四节物料衡算第五节设备选型第六节水、汽用量估算第七节劳动力计算第八节生产车间工艺布置图食品工厂工艺设计是整个设计的主体和中心，决定全厂生产和技术的合理性，并对建厂的费用和生产的产品质量、产品成本、劳动强度有着重要的影响，同时又是非工艺设计的依据。因此，食品工厂工艺设计具有重要的地位和作用。第一节概述一、食品工厂工艺设计的主要项目1）产品方案的确定；2）主要产品及综合利用产品的工艺流程确定；3）物料衡算；4）生产车间设备生产能力计算和设备选型；5）生产过程蒸汽用量及耗水量的估算；6）生产车间设备的工艺布置；7）管路设计；8）向非工艺设计提出的要求和提供的技术参数；工艺设计主要是在由原料到各个生产过程中，设计物质变化及流向，包括所需设备的运用。具体步骤如下：（1）根据前期可行性调查研究，确定产品方案及生产规模。（2）根据当前的技术，经济水平选择生产方法。（3）生产工艺流程设计。（4）物料衡算。（5）能量衡算（包括热量、耗冷量、供电量、给水量计算）。（6）选择设备。（7）车间工艺布置。（8）管路设计。（9）其它工艺设计。（10）编制工艺流程图、管道设计图及说明书等。二、食品工厂工艺设计的步骤一、概述产品方案又称生产纲领，实际是食品厂准备全年（季度、月）生产哪些品种和各种产品的规格、产量、产期、生产车间及班次等的计划安排。当然市场经济条件下的工厂要以销定产，产品方案既作为设计依据，又是工厂实际生产能力的确定及挖潜余量的测算。第一节产品方案及班产量的确定产品方案受：市场产品的销售、人们的生活习惯、地区的气候和季节等多个方面因素的影响。在制定产品方案时，首先要调查研究，分析得到的资料，以此确定主要产品的品种、规格、产量和生产班次。其次是要用调节产品用以调节生产忙闲不均的现象。最后尽可能把原料综合利用及贮存半成品，以合理调剂生产中的淡、旺季节。总之，在安排产品方案时，应尽量做到“四个满足”和“五个平衡”。“四个满足”是：(1)满足主要产品产量的要求；(2)满足原料综合利用的要求；(3)满足淡旺季平衡生产的要求；(4)满足经济效益的要求。二、安排产品方案计划要遵循的原则和要求“五个平衡”是：（1）产品产量与原料供应量平衡；（2）生产季节性与劳动力平衡；（3）生产班次要平衡；（4）产品生产量与设备生产能力要平衡；（5）水、电、气负荷要平衡。三、制定产品方案的步骤1.确定产品的种类及包装规格；2.确定各种产品在总产量中所占比例及产量；3.确定产品的生产时间；4.根据各种产品的设计产量，确定班次产量及生产班次数；5.产品方案比较；6.产品方案表达产品方案分析表项目方案方案一方案二方案三产品年产值劳动生产率（t/人·年）平均每人年产值(元/人·年)基建投资（元)经济效益（利税元/率）水、电、汽耗量（元）员工人数（人）全年空员工人数差值（人）原料损耗率举例:1、猪肉类罐头3~4级冻猪肉出肉率在65%~80%，其中可用于：（1）午餐肉罐头（净去皮去骨肉）55%~60%扣肉罐头（带皮去骨肉）8%~10%圆蹄罐头1%~2%其他肉罐头——（2）午餐肉罐头（净去皮去骨肉）55%~60%排骨罐头（带皮去骨肉）5%圆蹄罐头1%~2%其他肉罐头——（3）香菇肉酱罐头34%香菇猪腿罐头21%红烧排骨罐头15%红烧猪肉罐头3%圆蹄罐头1%笋干肉丝罐头5%（4）西式火腿罐35%其他肉罐头（香菇肉酱、圆蹄等）——2、年产4000t饼干厂产品方案产品名称年产量/t班产量(t)1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月婴儿饼干2.403————————————菊花饼干1.960———动物饼干2.540————鸡蛋饼干2.100——口香饼干2.736———————椒盐饼干2.007———————双喜饼干1.800—钙制饼干2.106———————————宝石饼干1.700———奶油饼干2.034———————————孔雀饼干2.000——————鸳鸯饼干1.746———旅行饼干1.890———人参饼干1.760——维生素饼干1.680———3、年产4000吨罐头厂产品方案产品名称年产量吨班产量吨一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月青刀豆1500清水马蹄300糖水菠萝1200菠萝汁50青豆500水产类罐头500番茄酱400•班产量是工艺设计的最主要经济基础，直接影响到车间布置、设备配套，占地面积，劳动定员和产品经济效益。•在满足全年均衡生产的条件下，食品工厂班产量越大，单位产品成本越低，效益越好，由于投资局限及其它方面制约，班产量有一定的限制，但是必须达到或超过经济规模的班产量。•最适宜的班产量实质就是经济效益最好的规模。四、班产量（年产量）的确定1.决定班产量的因素(1)原料的供应量多少(2)生产季节的长短(3)延长生产期的条件(4)定型作业线或主要设备的能力(5)厂房、公用设施的综合能力2.年产量的确定年生产能力按如下估算：Q=Q1+Q2-Q3-Q4+Q5式中Q—新建厂某类食品年产量；Q1—本地区该类食品消费量；Q2—本地区该类食品年调出量；Q3—本地区该类食品年调入量；Q4—本地区该类食品原有厂家的年产量；Q5—本厂准备销出本地区以外的量。对于淡旺季明显的产品，如饮料、月饼、巧克力可按下式计算：Q=Q旺+Q中+Q淡Q旺：旺季产量Q中：中季产量Q淡：淡季产量3.工作日及日产量•工作日是指工厂实际生产的时间，全年时间中要将休息日和机器检修等停机时间去除。4.生产班制一般食品工厂每天生产班次为1~2班，淡季一班，中季二班，旺季三班制，这根据食品工厂工艺和原料特性及设备生产能力来决定，若原料供应正常，或厂有冷库贮藏室及半成品加工设备，可以延长生产期，不必突击多开班次，这样有利于劳动力平衡、设备利用充分、成品正常销售，便生产管理，经济效益提高。5、班产量的确定班产量受到各种因素的影响，每个工作日的实际产量并不完全相同。一般食品工厂每天生产班次为1~2班，淡季一班，中季二班，旺季三班制，这根据食品工厂工艺和原料特性及设备生产能力来决定。班产量Q班=Q/k(3t旺+2t中+t淡)K--设备不均匀系数t旺--旺季天数t中--中季天数t淡--淡季天数第二节生产方法的选择和工艺流程的确定尽管食品厂的类型很多，而且在同一类型的食品厂中产品的品种和加工工艺亦各不相同，但在同一类型的食品厂中主要工艺过程和设备基本相近，只要这些产品不同时生产，其相同工艺过程的设备是可以公用的，所以我们在确定产品工艺流程时只要将主要产品的工艺流程确定后，其他产品就好办了。但必须指出，为了保证食品产品的质量，对不同原料应选择不同的工艺流程，另外，即使原料相同，如果所确定的工艺路线和条件不相同，不仅会影响产品质量，而且会影响到工厂的经济效益，所以，我们对所设计的食品厂的主要产品工艺流程应进行认真探讨和论证。一、工艺路线的选择（一）工艺流程和工艺流程设计：1.工艺流程：就是各种产品生产所采用的方法、步骤和途径及其各环节必需的技术参数。2.工艺流程设计：是确定生产过程的具体内容、顺序和组合方式，并最后以工艺流程图的形式表示出整个生产过程的全貌。一、工艺路线的选择（二）工艺路线选择的原则1.原料匹配性根据原料的加工特性，选择易于加工，原料消耗少，营养损失低的工艺路线；2.符合产品质量和规格根据产品规格要求及有关标准来选择加工产品的工艺路线；3.技术水平先进合理应优先采用机械化、连续化作业生产线，以保证半成品不发生变色、变味、变质，节约能耗，降低成本。4、经济合理性尽量选择投资少、能耗低、成本低、产品得率高的生产工艺。5.慎重对待传统生产工艺一些名、特、优的产品生产不得随意改动；若需改动，须经反复试验，经专家鉴定认可后，方可采用；6、结合我国国情（三）工艺流程设计中的注意事项1.根据所生产的产品品种确定生产线的数量，若产品加工的性质差别很大，就要考虑几条生产线来加工。2.根据生产规模，投资条件，确定操作方式。对于目前我国的实际情况，采用半机械化，机械化操作很广泛，自动化操作是发展方向；3.确定主要产品工艺过程；4.在主要产品的工艺流程确定后，就要确定工艺过程中每个工序的加工条件；5.正确选择合理的单元操作，确定每一单元操作中的方案及设备的形式。二、生产工艺流程设计生产方法确定后，就开始工艺流程的设计。有如下内容：（一）确定生产线数目根据产品方案及生产规模，视生产实际情况，结合投资大小，确定生产线及生产线数目。（二）确定生产线自动化程度生产线有间歇和连续两种。在确定生产线自动化程度时，根据生产特点和技术成熟性，结合生产规模，一般采用先进、经济、合理的自动化生产线，高品质产品生产配以自动化在线检测，以保证产品质量。（三）工艺流程图的设计工艺流程图的设计主要包括生产工艺流程示意图，生产工艺流程草图和生产工艺流程图三个阶段。1、生产工艺流程示意图又称方框流程图在物料衡算前进行，主要是定性表述由原料转变为半成品的过程及应用的相关设备。它只是定性的生产工艺表述，不要求正确的比例绘制。主要包括生产过程中需要经过哪些单位操作，各单位操作中的流程方案及所需型号的表述。其内容包括工序名称、完成该工序工艺操作手段（手工或机械设备名称）、物料流向、工艺条件等。在方框图中，应以箭头表示物料流动方向，其中以粗实线表示物料由原料到成品的主要流动方向，细实线表示中间产物，辅助料，废料的流动方向。二、生产工艺流程设计啤酒生产工艺流程示意图水、蒸汽酒花麦芽大米酵母CO2麦糟热凝固物热啤冷固形物鲜啤粉碎机糊化锅糖化锅过滤槽蒸煮锅回凝沉淀槽麦汁冷却器发酵罐啤酒过滤器清酒罐罐装机杀菌机二、生产工艺流程设计2.工艺流程草图由四个部分组：生产工艺流程图、图例、设备一览表和必须的文字证明，绘制工艺流程草图时要求如下：A表示出厂房各层楼面的标高B用细实线画出设备示意图C用粗实线画出物料流程管理，并画出流向箭头。用细实线画水、汽、空气等动力管线，并画出流向箭头。D绘制设备和管道上主要阀门、控制仪表及管路附件。E对必要的部分，而又不能用图线表达时，用文字注释。如“三废”、副产物的去向等。F附注图例，并按图标绘出。常采用1:50，1:100，1:200等。二、生产工艺流程设计具体绘制工艺流程草图的步骤如下：生产工艺设备流程图包括：有关设备的基本外形，工序名称、物料流向等。必要时，还应表示各设备间位置距离及其高度。设备外形以简单直观为准。生产工艺设备流程图画法是：将生产设备按生产流程顺序和高低位置是在图面自左至右的展开，用细线绘制，绘出显示设备形状特征的简单外形，可按比例画，也可不按比例，设备的排列位置在图上表示出来，原、辅料和介质流向用粗实线表示，表示不同介质流向的管线在图上不能相交，交接处用细实线或圆弧避开，图上的设备应注明名称或设备编号。二、生产工艺流程设计氯苯硝化制备硝基氯苯的工艺流程草图3.生产工艺流程图，又称带控制点的工艺流程图，是初步设计的重要内容。它是在经过多次反复比较、修改，确认设计合理无误后绘制正式设计结果，它更加全面、完整、合理、是设备布置和管道设计的依据，并可供施工安装、生产操时参考。二、生产工艺流程设计3、生产工艺流程图（又称带控制点的工艺流程图）是初步设计的重要内容。它是在经过多次反复比较、修改，确认设计合理无误后绘制正式设计结果，它更加全面、完整、合理、是设备布置和管道设计的依据，并可供施工安装、生产操时参考。工艺控制流程图是表示全部工艺设备、物料管道、阀门、设备附件以及工艺和自控仪表的图例、符号等的一种工艺流程图。工艺控制流程图是设计文件的必须的附件。二、生产工艺流程设计带控制点的工艺流程图基本要求：表示出生产过程中的全部工艺设备，包括设备图例、位号和名称。表示出生产过程中的全部工艺物料和载能介质的名称、技术规格及流向。表示出全部物料管道和各种辅助管道(如