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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第一节概述食品工厂设计由工艺设计和非工艺设计组成，工艺设计是整个设计的主体和中心工艺设计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、产品成本和劳动强度有着重要的影响食品工厂设计由食品工艺设计人员和其它专业设计人员相互配合、协同设计而完成。一、工艺设计的主要内容工艺设计是在由原料到各个生产过程中，设计物质变化及流向，包括所需设备的选型和设计。初步设计主要解决生产技术经济问题，是在投资额度内和质量要求下，在指定的时间、空间限制条件下，做出技术上可行、经济上合理的设计和规定，并编制项目总概算。施工图设计是使工程设计达到施工、安装的要求（详细化、具体化），并编制项目施工预算。一、工艺设计的主要内容设计依据和范围全厂生产车间组成全厂生产工艺流程比较、选择和阐述各生产车间综合叙述存在的问题及建议附件：①工艺流程图②设备布置图③设备一览表④主要材料估算表①车间概况及特点：车间设计的生产规模、生产方案、生产方法及工艺流程特点、其技术的先进性、布置的合理性、生产的安全性及多方案比较。②车间劳动组织：车间主任、工段长、班长及员工。③工作制度：年工作日、日工作小时、生产班数等。④成品或半成品的主要技术规格及标准。⑤生产流程简述：物料经过设备的顺序及生成物的去向，产品及原料的运输和贮备方式，主要操作技术条件及操作要点。⑥采用新技术的内容、效益及来源（专利或中试报告）。⑦主要工艺技术指标和工艺参数（需列表说明）。⑧原料、辅料、水、电、汽等的消耗量，物料平衡、热能平衡等的计算，并与国内先进技术指标比较。⑨设备选型及计算，确定生产设备的规格和台数。⑩车间设备布置及说明、设备一览表。二、工艺设计的步骤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、水量计算)6.生产车间设备生产能力计算和设备选型7.车间工艺布置8.管路设计9.向非工艺设计提出的要求和提供的技术参数10.编制工艺流程图、管道设计图及说明书等9、向非工艺设计提出的要求和提供的技术参数对全厂总平面布置中建筑物相对位置的要求；对车间建筑在土建、采光、通风及卫生方面的要求；生产车间水、电、汽、冷的消耗量计算；生产工艺对用水水质的要求；对三废（废水、废渣、废气）排放的要求；关于各种仓库建筑面积的计算及对仓库在保温、防潮、防鼠、防虫等方面的特殊要求。第二节产品方案及班产量的确定一、产品方案的概念又称生产纲领，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。影响产品方案的因素：产品的市场销售、人们的生活习惯、地区的气候和不同季节。二、制定产品方案的方法首先要调查研究，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。二、制定产品方案的步骤1.确定产品的种类及包装规格；2.根据设计规格，结合各产品原料的供应量、供应周期长短等实际情况，确定各种产品在总产量中所占比例及产量；3.根据原料的生产季节及保藏时间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。5、产品方案比较（1）主要产品年产值的比较；（2）每天所需生产工人数的比较；（3）劳动生产率的比较（年产量t/工人总数）（4）每天（月）原料、产品数之差比较；（5）平均每人年产值的比较（元/人·年）；（6）设备平衡情况的比较；5、产品方案比较（7）水、电、汽耗量的比较；（8）组织生产难易情况的比较；（9）基建投资的比较；（10）社会效益的比较；（11）经济效益（利税元/年）；（12）结论。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）全年员工人数差值（人）原料损耗率四、安排产品方案要遵循的原则和要求四个满足：满足主要产品产量的要求满足原料综合利用的要求满足淡旺季平衡生产的要求满足经济效益的要求四、安排产品方案要遵循的原则和要求五个平衡：产品产量与原料供应量平衡生产季节性与劳动力平衡生产班次平衡产品生产量与设备生产能力平衡水、电、汽负荷平衡年产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400五、班产量（年产量）的确定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。一般情况下，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。五、班产量（年产量）的确定年生产能力估算：Q=Q1+Q2-Q3-Q4+Q5Q—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五、班产量（年产量）的确定对于淡旺季明显的产品（如饮料、月饼、巧克力）：Q=Q旺+Q中+Q淡Q旺：旺季产量Q中：中季产量Q淡：淡季产量五、班产量（年产量）的确定班产量受到各种因素的影响，每个工作日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。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－淡季天数第三节主要产品工艺流程设计与确定一、工艺路线的选择二、工艺流程设计中的注意事项三、工艺流程设计四、工艺流程图的绘制一、工艺路线的选择1、工艺流程的设计工艺流程：一个生产车间或工段自原料或半成品开始，经不同加工处理方法，直至成为合乎要求的半成品或最终产品为止的工艺要求和生产过程。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2、工艺路线选择的原则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；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；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；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；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，必须经反复试验，经专家鉴定认可后，方可采用；结合我国国情二、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.首先确定主要产品工艺流程。然后确定工艺过程中每个工序的加工方式；4.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类型。三、生产工艺流程设计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。三、生产工艺流程设计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。三、生产工艺流程设计3、工艺流程图的设计（1）工艺流程示意图（2）工艺流程草图（3）工艺流程图（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、产品的过程及应用的相关设备。内容：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。方便湿面工艺流程示意图啤酒生产工艺流程示意图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啤酒酿造工艺流程（2）工艺流程草图四部分组成：生产工艺流程图图例设备一览表必须的文字说明（2）工艺流程草图绘制工艺流程草图要求：①表示出厂房各层楼面的标高②用细实线画出设备示意图③用粗实线画出物料流程管线，并画出流向箭头。④用细实线画水、汽、空气等动力管线，并画出流向箭头。⑤绘制设备和管道上主要阀门、控制仪表及管路附件。⑥对不能用图线表达的必要部分，用文字注释。如“三废”、副产物的去向等。⑦附注图例，并按图标绘出。常采用1:50，1:100，1:200等。（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经过多次反复比较、修改，确认设计合理无误后绘制的正式设计结果更加全面、完整、合理，是设备布置和管道设计的依据，并可供施工安装、生产操作时参考四、工艺流程图的绘制1、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2、工艺流程图绘制重点内容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、仪表控制点标注设备型号、名称、管线编号、控制点代号、必要的尺寸数据图例代号及其它标注的说明标题栏注明图名、图号用细线画出设备的轮廓，用虚线绘制有工艺特征的内部结构在图样上应标注设备位号及名称第四节物料衡算一、物料衡算的概念二、物料衡算的目的三、物料衡算的方法四、物料衡算的步骤五、主要技术经济指标一、物料衡算的概念物料计算是计算食品工厂生产中各个环节选用原料、加入辅料、处理加工、使用包装以及生产成品等全部过程中量的变化。物料计算是工艺计算的基础，在整个工艺计算中开始得最早，并且是最先完成的项目。当生产方案确定并完成了工艺流程示意图后，即可进行物料计算，设计工作即从定性分析发展到定量计算。二、物料衡算的目的确定原辅料的消耗量、采购运输量和仓库储存量确定生产设备的容量、台套数和主要尺寸为水、蒸汽、热量、冷量平衡计算等提供计算依据车间布置、生产班次、劳动定员、成本核算、管线设计等提供依据通过物料计算，不仅为后续的工艺设计打下基础，而且可对所设计的生产过程进行进一步分析，寻找薄弱环节，挖掘生产潜力。1、运算法则根据质量守恒定律，凡引入某一系统或设备的物料重量Gm，必等于所得到的产物重量Gp和物料损失量Gt之和，即：Gm=GP+Gt该运算法则既适合于整个生产过程，也适合于单元操作；既可进行总物料计算，也可对混合物中某一组分作部分物料计算。三、物料衡算方法2、物料衡算的依据物料计算的基本资料是“技术经济定额指标”，即各工厂在生产实践过程中积累起来的经验数据。选用时要根据设计工厂的具体情况，对比相同类型，相近条件工厂的有关技术经济指标，进行适当修正。工艺技术经济指标必须是先进且可行，它表明一个工程项目设计先进可靠和经济合理程度。3、物料衡算结果的表示物料平衡图根据物料的重量与经过加工处理后所得的成品及少量损耗之和在数值上是相等的原理来绘制包括物料名称、质量、成品质量、物料的流向、投料顺序实线箭头表示物料主流向，必要时用细实