第四章食品工厂工艺设计

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第一节概述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。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；（8）向非工艺设计提出的要求和提供的技术参数：1.工艺对全厂总平面布置中建筑物相对位置的要求；2.工艺对车间建筑在土建、采光、通风及卫生方面的要求；3.生产车间水、电、汽、冷的消耗量计算；4.生产工艺对用水水质的要求；5.对三废（废水、废渣、废气）排放的要求；6.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。二、食品工厂工艺设计的步骤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。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、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。第二节产品方案及班产量的确定一、产品方案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。影响产品方案的因素是多方面的，主要有：产品的市场销售、人们的生活习惯、地区的气候和不同季节的影响。在制定产品方案时，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。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、供应周期的长短等实际情况，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；(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）全年空员工人数差值（人）原料损耗率三、安排产品方案计划要遵循的原则和要求四个满足为：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。三、安排产品方案计划要遵循的原则和要求五个平衡为：1.产品产量与原料供应量应平衡；2.生产季节性与劳动力应平衡；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、汽负荷要平衡。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400四、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。四、班产量（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。四、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：淡季产量四、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--淡季天数第三节主要产品的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、生产工艺流程设计三、工艺流程图的绘制一、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，必须经反复试验，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。三、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。如果产量大，可采用几条生产线，以便生产调剂，设备护理等。（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、生产工艺流程设计（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。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。（三）工艺流程图的设计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说明，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线，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。（三）工艺流程图的设计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。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四、工艺流程图的绘制（一)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.（二)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、控制点代号、必要的尺寸数据等。（3）图例代号及其他标注的说明。（4）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、物料衡算的概念和意义二、物料计算方法三、主要技术经济指标内容（一）物料衡算概念物料衡算是指：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（二）物料衡算意义(1)确定生产设备的容量、个数和主要尺寸。(2)工艺流程草图的设计。(3)水、蒸汽、热量、冷量等平衡计算。(4)车间布置、运输量、仓库储存量、劳动定员、生产班次、成本核算、管线设计。二、物料计算方法（一)物料计算方法(技术经济定额指标法)1、每班耗用原料量（Kg/班）=单位产品耗用原料量（Kg/t）X班产量（t/班）2、每班耗用各种辅助材料量（Kg/班）=单位产品耗用各种辅助材料量（Kg/t）X班产量（t/班）3、每班耗用包装容器量（只/班）=单位产品耗用包装容器（只/t）X班产量（t/班）X（1+损耗率）（二)物料计算结果表示通常用物料平衡图或物料平衡表来表示物料平衡图物料平衡表名称计算单位主、辅原料产品食品损失1损失2损失3批次质量百分比班次质量百分比原料消耗综合表序号原料名称单位纯度100%每吨产品消耗定额(t)每天或每小时消耗量(t)年消耗量(t)备注工业品100%工业品100%工业品100%物料平衡表排出物料综合表序号名称特性成分单位每吨产品排出量t每小时排出量t每年排出量t备注三、主要技术经济指标内容1．生产规模(t／a)2．生产方法3．生产天数(d／a)4．产品日产量(t／d)5．产品年产量(t／a)6．副产品年产量(t／a)7．产品质量8．总回收率(％)三、主要技术经济指标内容9．原材料单耗(1)主原料(t/t产品)(2)辅料(t/t产品)(3)水(t/t产品)(4)电(kWh/t产品)(5)蒸汽(t/t产品)(6)冷量(kJ/t产品)10．总投资(万元)(1)设备价值(2)材料费(3)运杂费(4)建筑工程费(5)工资(6)其他三、主要技术经济指标内容11．劳动生产率(1)生产人员(2)商品产值(万元)(3)全员劳动生产率（万元/(人·a))(4)工人实物劳动生产率(t/(a·人))12．单位成本(元/t)13