第二节工艺流程设计

1第二节工艺流程设计概述一、工艺路线的选择二、工艺流程设计中的注意事项三、生产工艺流程设计2概述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。•例如：罐头食品工厂不管生产什么品种的罐头，都需要经过原料预处理、选择加工、装罐、排气密封、杀菌冷却等几个主要工艺过程。•又如：乳品工厂不管是生产炼乳还是生产奶粉，都要经过原料乳验收、预处理、预热杀菌、真空浓缩等工艺过程。3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。4•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。•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。5（一）工艺流程设计的意义工艺流程设计是食品工厂设计的最主要内容，它是工艺设计的核心。这是由于工艺流程设计的质量，直接决定生产车间的命运。对车间的一系列根本问题：产品质量、生产能力、操作条件、三废治理、经济效益等都有影响。是决定设计质量的关键。所以设计人员必须力求做到所设计的工艺流程技术上先进可靠，经济上合理可行。6（二）工艺流程设计的目的1.通过图解的形式表示出生产过程中由原料制得成品时物料发生的变化及其流向；2.表示生产中采用的化工单元过程和设备；3.根据工艺流程可以进一步设计出管道流程和计量——控制流程。由于工艺流程设计涉及到各个方面，它的改动牵动全局，反过来各方面的变化又影响到流程，所以工艺流程设计一般总是最先进行，而它的完成又往往是最后的。7（三）工艺流程设计的主要任务1.确定由原料到成品的各个生产过程及顺序，即说明生产过程中物料和能量发生的变化及流向，应用了哪些反应及化工过程和设备。2.绘制工艺流程图。8一、工艺路线的选择工艺路线的选择也就是生产方法的选择，是食品工厂设计的关键步骤。一般要对可选择的各种生产方法进行全面的比较分析，从中选出技术先进、经济合理的工艺路线，以保证项目投产后达到高产、低耗、优质和安全运转。（一）工艺路线选择的原则：•先进性：先进性体现在两个方面，一是技术上的先进，二是经济上的合理。两者缺一不可。9•可靠性所谓工艺路线的可靠性，是指所选择的技术路线的成熟程度，只有具备工业化生产的工艺路线才称得上是成熟的工艺技术路线。食品工厂设计必须可靠，只能成功，不能失败。怎样才能保证所选工艺路线可靠？必须坚持一切经过试验的原则，“实践是检验真理的唯一标准”，只有经过一定时间的试生产，并验证技术成熟，生产可靠，有一定的经济效益，才能进行正式设计。不允许把工厂当成试验厂来设计；也不允许把不成熟的技术应用到工厂设计中去。10在实际设计中，沿用老厂的工艺路线，一般没有什么问题，而对一些新的科研成果的应用必须慎重，要按程序办事。•实用性结合国情，因地制宜。工艺路线的选择，从技术角度考虑，应尽量采用新工艺、新技术，吸收国外的先进经验（生产装置和专门技术），但在具体选择一条工艺路线时，还应结合我国的国情和建厂所在地的具体条件。这方面要做的事情很多，故我们必须认真地、科学地考虑。11（1）原料匹配性。根据原料性质、种类和来源拟定工艺流程。（2）按产品规格和部颁标准拟定。（3）注意经济效益，尽量选投资少，消耗低，成本低，产品收益率高的生产工艺。（4）“三废”处理效果好，减少“三废”处理量，治理三废项目与主体工程同时设计，同时施工，选用产品“三废”少或经过治理容易达到国家规定的“三废”排放标准的生产工艺。12（5）产品在市场有较强的竞争能力，有利于原材料的综合利用。（6）对传统名优产品不得随意更改生产工艺，一旦更改必须经过反复实验、专家鉴定、报上级批准。（7）对科研成果，必须经过中试放大后，才能应用。（8）优先采用机械化、连续化自动作业线，暂不能实现机械化生产的品种，其工艺流程应尽量按流水线排布，减少原料，半成品在生产流程中停留的时间，避免变色、变味、变质现象发生。13（9）罐装后需要杀菌的食品最好采用连续杀菌或高温短时杀菌，高浓缩操作的食品应采用真空浓缩以减少温度对产品色泽和口味的影响，特别是对热敏性的食品，需要注意。（10）结合我国国情。在进行产品工艺设计时，必须以我国具体情况出发，在市场消费水平，相关机械设备及电气仪表制造能力，劳动就业与生产自动化水平关系等方面做出恰当的衡量，综合考虑。在引进国外先进技术和设备时，要考虑是否适合我国生产实际，并注意消化吸收，以缩短与发达国家的水平差距。（11）确保安全生产，以保证人身和设备安全。14（二）选择工艺路线的主要依据1.原料来源、种类和性质；2.产品的质量和规格；3.生产规模；4.技术水平；5.建厂地区的自然环境；6.经济合理性15（三）选择工艺路线的工作步骤1.收集资料根据项目的产品方案及生产规模，全面收集国内外同类型生产工厂的有关资料，内容包括：（1）国内外生产情况，各种工艺路线、工艺流程及工艺参数；（2）原材料和公用工程消耗及其供应情况；（3）原料来源及成品应用情况；(4)原材料、半成品及产品、副产品的规格和性能；16（5）试验研究报告；（6）安全技术及劳动保护措施；（7）综合利用及三废治理；（8）生产机械化、自动化程度；（9）装置的大型化与制造、运输情况；（10）重要建筑材料的用量及供应。（三）选择工艺路线的工作步骤172．研究关键设备根据各种工艺路线和工艺流程，着重研究所采用的关键设备。在确定工艺路线和工艺流程时，必然要涉及到设备。对关键设备的研究分析，对保证执行工艺路线和完成工艺流程设计占有重要的位置。因为在不少的情况下，往往由于解决不了关键设备，使工艺路线和工艺流程中断或改变。因此对各种工艺路线所确定选用的关键设备必须逐一研究分析。（三）选择工艺路线的工作步骤183．作出技术、经济、安全性等方面的比较对几种工艺路线和工艺流程，进行技术、经济、安全性等方面的全面对比。比较的依据：设计任务书上提出的原则和要求；所收集到的资料（需要整理、分析、归纳）比较的几个主要方面：（三）选择工艺路线的工作步骤19（1）几种工艺路线在国内外采用的现状和发展趋势；（2）产品质量和规格；（3）生产能力；（4）原材料、能量消耗；（5）综合利用及三废治理；（6）建厂投资及产品最终成本。（7）经过比较最后定出最佳方案。（三）选择工艺路线的工作步骤20二、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。21三、生产工艺流程设计生产方法确定以后，就开始工艺流程的设计。（一）工艺流程设计的依据（1）加工原料的性质依据加工原料品种和性质的不同，选用和设计不同的工艺流程。如经常需要改变原料品种，就应选择适应多种原料生产的工艺，但这种工艺和设备配置通常较为复杂。如加工原料品种单一，应选择单纯的生产工艺，以简化工艺和节省设备投资。（2）产品的质量和品种依据产品的用途和质量等级要求的不同，设计不同的工艺流程。22（3）生产能力生产能力取决于：原料的来源和数量；配套设备的生产能力；生产的实际情况预测；加工品种的搭配；市场的需求情况。一般生产能力大的工厂，有条件选择较为复杂的工艺流程和较为先进的设备；生产能力小的工厂，根据条件可以选择较简单的工艺流程和设备。（4）地方条件在设计工艺流程时，还应考虑当地的工业基础、技术力量、设备制造能力、原材料供应情况及投产后的操作水平等。确定适应当前情况的工艺流程，并对今后的发展做出规划。（5）辅助材料，如水、电、汽、燃料的预计消耗量和供应量。23（二）工艺流程设计的内容1.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。如果产量大，可采用几条生产线，以便生产调剂，设备护理等。2.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。243.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。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。25啤酒生产工艺流程示意图26预处理预热杀菌密封装罐冷却结晶真空浓缩原料乳验收糖液杀菌干燥灭菌洗罐空罐包装验收成品糖液甜炼乳生产工艺流程27（2）工艺流程草图（初步设计阶段）•目的：供设计审批用；作为施工图工艺流程设计的依据；今后生产操作时的参考。•组成部分物料流程、图例、设备一览表、图签、图框1）物料流程要求包括：a.厂房各层地平线及标高；b.设备示意图；c.设备流程号；d.物料及其它管线等的流向箭头；e.管线上主要的阀门等；f.必要设备及管道上的附件；28g.必要的计量—控制仪表；h.必要的文字注解。例如半成品去向。2）图例图例是将物料流程中画出的有关管线、阀门、设备附件、剂量—控制仪表等图形用文字予以对照，目的是使图面简洁明嘹，清晰醒目。3）设备一览表作用：表示物料流程中所有设备的名称、数量规格、材料等。列在图签上部，由下往上写。包括的项目：29a.序号；b.流程号（有的与序号合在一起）；c.设备名称；d.设备规格；e.设备数量；f.设备材料；g.备注。304）图签：作用：表明图名、设计单位、设计、制图、审核人员签名、图纸比例、图号等。位置位于图纸右下角。5）图框：用粗线条给整个流程图以框界。物料流程、图例、设备一览表、图签它们的相对位置是由左至右展开排列的，先物料流程，然后图例，最后为设备一览表和图签。31•绘制步骤1）用细实线画出厂房的地平线；2）自左至右用细实线按大致位置高低绘出流程中各个设备示意图，各图间要留出适当距离，以便布置各种管线；3）根据设备的相对位置，大体确定各楼层的标高；4）用粗实线画出主要物料的流程线，在流程线上画流向箭头，并在流程线的起始和终了处注明物料名称（常用物料号）、来源和去向。辅助物料线用细实线表示，并画出流向箭头。325）画出设备和管道上必要的附件、计量—控制仪表、阀门等；6）标注设备流程号；7）列出设备一览表。施工图阶段的流程设计的主要任务是完成施工工艺流程图。它是在初步设计阶段工艺流程设计已批准的基础上进行的，主要是将所选用的在、管道、阀门、仪表等在初步设计的工艺流程图中作进一步的说明。33（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。34•生产工艺流程图的绘制步骤：生产工艺流程示意图→物料平衡计算→设备设计及计算→设备选型→绘制工艺流程草图→车间设备设计→草图的修改和完善→正式绘制生产工艺流程图.35•生产工艺流程图绘制重点内容1）图形主要用于表示各设备按工艺流程次序展开在同一平面上，并辅助表示管线、管件、阀门、仪表控制点等。2）标注设备型号、名称、管线编号、控制点