(2)物料衡算及设备选型

第三章食品工厂工艺设计第三节物料衡算第四节设备选型第三节物料衡算一、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一、物料衡算的概念和意义（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）×班产量（t/班）2、每班耗用各种辅料量（Kg/班）=单位产品耗用各种辅助材料量（Kg/t）×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）×班产量（t/班）×（1+损耗率）（二）物料计算结果表示通常用物料平衡图、物料平衡表来表示。•原理：原料重量=成品量+损耗量•内容包括：物料名称、质量，成品质量、损失量，物料的流向、投料顺序等项。•方法：粗实线箭头表示物料主流向，细实线表示物料支流向。例如：P48图3-7397克原汁猪肉罐头实测数据流程图原料消耗定额=原料重/产品重≈1.23（t原料/t成品）P49图3-8班产12.5t原汁猪肉物料计算流程图1.物料平衡图2.物料平衡表（从平衡图中摘出数据）名称计算单位主、辅原料产品冻片调味料猪皮胶空罐纸箱食品淋巴杂质皮骨批次质量（kg)153451121262125006913031995数量（只）31612658表3-8P49图3-8班产12.5t原汁猪肉物料计算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备注物料平衡表例子：P49：表3-9日产12t番茄酱罐头物料计算P50：表3-10班产20t蘑菇罐头物料计算P51：表3-11班产20t刀青豆罐头物料计算表3-12班产10t午餐肉罐头物料计算•原料消耗定额随着加工包装量（产品规格）的增大而下降；•蕃茄投料量=消耗量+产品不合格量。原料消耗定额及劳动力定额参考P54：表3-15部分肉、禽、水产品的原料消耗定额及劳动力定额参考表（产品标准，原料、辅料和劳动力定额）P56：表3-16糖水水果罐头主要原辅材料消耗定额参考表P58：表3-17果汁、果酱类罐头主要原辅材料消耗定额参考表P59：表3-18蔬菜类罐头主要原辅材料消耗定额参考表*食品包装概述P61-75P66：表3-19食品包装常用塑料薄膜性能。P68：表3-20复合薄膜的包装性能。【实训步骤】1.弄清题意和计算的目的要求2.画物料流程简图3.选择计算基准4.物料衡算的步骤目录上一页下一页退出物料衡算综合实训“年产1万吨食用酒精厂”的物料平衡图原料消耗定额=28490/10200单位名称工程名称设计项目设计阶段初步设计设计制图校核审核年比例糖化酶213.3t/aa-淀粉酶114t/a薯干粉28490t/a硫酸51.9t/a硫酸铵120t/a糖化酶30t/a粉碎车间蒸煮工段糖化工段酒母工段发酵工段蒸馏工段粉浆114000t/a蒸煮醪115800t/a酒母醪11991t/a蒸馏发酵醪t/a成品酒精10200t/a次品酒精208t/a酒糟13200t/a二氧化碳9388t/a杂醇油52t/a至仓库至仓库至仓库至糟池至CO2车间年产1万吨食用酒精厂物料平衡图原料消耗定额=28490/10200【物料衡算实例】现以二次发酵法生产面包为例，说明物料衡算的基本方法。已知：班产量2000kg,食品规格为100g糖圆面包，其配方如下：标准粉142.9kg鲜酵母0.86kg(这里取面粉的0.6％进行计算)白砂糖14.3kg(占面粉的10%)植物油1.43kg(占面粉的1%)精盐1.07kg(占面粉的0.75%)糖精0.02kg(占面粉的0.014%)鸡蛋5.72kg(占面粉的4%)要求：绘制物料平衡图（以班次计算）目录上一页下一页退出具体设计步骤：１．绘制面包生产工艺流程图面包生产工艺流程图如下所示。目录上一页下一页退出焙烤包装２．根据该食品配方求出班产量为2000kg时各物料的投料量标准粉2000(kg)鲜酵母2000×0.6%=12(kg)白砂糖2000×10%=200(kg)植物油2000×1%=20(kg)精盐2000×0.75%=15(kg)鸡蛋2000×4%=80(kg)糖精2000×0.014%=280(g)目录上一页下一页退出3.采用二次发酵法生产面包，需经２次调粉。每次调粉加水量占所加面粉量的40%~50%(视面粉含水率而定)(1)第一次调粉投料（设面粉含水率偏高）面粉2000×40%=800(kg)水800×40%=320(kg)酵母12(kg)砂糖12×10%=1.2(kg)(相当于酵母量的10%)因此，第一次调粉投料量为：800+320+1.2=1121.2(kg)目录上一页下一页退出(2)第二次调粉投料留出干面粉2000×３%=60(kg)加入面粉2000－800－60=1140(kg)加水量1140×40%=456(kg)砂糖200－1.2=198.8(kg)糖精280g鸡蛋80kg植物油20kg食盐15kg第二次调粉投入量应将第一次发酵的面团——醪子（1121.2kg）计算在内。所以第二次投料量为：1121.2+1140+456+198.8+0.28+80+20+15=3031.28(kg)总投料量为3031.28+60(干粉)＝3091.28(kg)目录上一页下一页退出4.烘焙后的成品质量与正常损失面包烘焙损失比按下式计算D＝［(总投料量－烘焙后的面包质量)/总投料量×100%］式中，Ｄ为烘焙损失比（％）。烘焙过程中，面包坯要损失10%~12%左右的物质，其中；水分约占94.88%,乙醇约占1.46%,二氧化碳约占3.27%,其他约占0.39%。烘焙过程中的正常损失量＝3091.28×12%=370.95(kg)成品面包质量＝总投料量－损失量＝3091.28－370.95=2720.33(kg)实际生产中，还应当考虑到正常操作过程损耗，一般按1%~5%计算。将计算结果以物料平衡图表示，见图5-3所示。图5-3班产2000kg(以面粉量计)100g糖圆面包物料平衡图（单位：kg）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．利润(1)单位产品利润(元/t)(2)总利润(万元/a)14、投资回收年限(a)15、全厂设备总重量(t)16．全厂主要管件、管材总重(t)17．钢铁、水泥、木材单耗第五节设备选型一、设备选择的原则二、主要设备的选择三、部分设备生产能力的计算公式四、设备选型计算•依据：物料衡算的结果。•要求：设备选型要符合工艺。•意义：是保证产品质量的关键和体现生产水平的标准，又是工艺布置的基础，并且为动力配电，水、汽用量计算提供依据。第五节设备选型【设备选型任务】在工艺设计基础上进行的，确定车间内工艺设备的类型、规格（t/h处理量）和台数，为车间的平面布置、设备的安装提供具体资料。目录上一页下一页退出1.应根据每一个品种单位时间（小时或分钟）产量的物料平衡情况和设备生产能力来确定所需设备的台数；2.若有几种产品都需要共同的设备，在不同时间使用时，应按处理量最大的品种所需要的台数来确定；3.关键设备应考虑有备用设备；4.后道工序设备的生产能力要略大于前道工序。设备选型方法：一、设备选择的原则１、满足工艺要求，保证产品的质量和产量。２、大型厂：应选用较先进的，机械化程度高的设备；中型厂：可选用机械化、连续化程度较高的设备；小型厂：则选用较简单的设备。３、所选设备能充分利用原料，能耗少，效率高，体积小，维修方便，劳动强度低，并能一机多用。一、设备选择的原则４、符合食品卫生要求，易清洗装拆，与食品接触的材料要不易腐蚀，不致对食品造成污染。５、设备结构合理，材料性能可适应各种工作条件（如温度、湿度、压力、酸碱度等）。６、在温度、压力，真空度、浓度，时间、速度，流量、液位，计数和程序等方面有合理的控制系统，并尽量采用自动控制方式。【食品厂设备类型】食品工厂生产设备大体可分四个类型：计量和储存设备通用机械设备定型专用设备非标准专业设备二、食品工厂主要设备的选择如电动机、泵等如汤圆加工机、饺子成型机等1、输送设备2、清洗和原料预处理设备3、热处理设备4、封罐设备5、成品包装机械设备6、空罐设备以罐头食品加工厂为例：1、输送设备（1）固体输送设备按用途和功能分：①带式输送机②斗式升送机③螺旋输送机（2）液体输送设备有：①流送槽②真空吸料装置（3）食品厂常用的泵：①离心奶泵②螺杆泵③齿轮泵2、清洗和原料预处理设备■常用的清洗设备有鼓风式清洗机、空罐清洗机，全自动洗瓶机、实罐清洗机等。—鼓风式清洗机：是利用空气进行搅拌，既可加速污物从原料上洗去，又可使原料在强烈翻动时其完整性不被破坏，因而最适合于果蔬原料的清洗；—全自动洗瓶机：可用于果汁，汽水，牛奶，啤酒等玻璃瓶的清洗，对新瓶和回收瓶均可使用。2、清洗和原料预处理设备■常用的原料预处理设备有：—分级机：又分滚筒式分级机、摆动筛、三辊筒式分级机、花生米色选机等；—切片机：蘑菇定向切片机、菠萝切片机，青刀豆切端机等；—打浆机，榨汁机，果蔬去皮机，分离机（桔油分离、奶油分离机等）；—绞肉机、斩拌机、真空搅拌机等。3、热处理设备■作用：原料脱水、抑制或杀灭微生物、排除食品组织中的空气、破坏酶活力、保持产品的颜色和方便其他工序的操作等。■工段：包括预煮、预热、蒸发浓缩、干燥、排气和杀菌等设备。3、热处理设备■热交换设备：列管式热交换器、板式热交换器、辊筒式杀菌器、夹层锅、连续预煮机（分链带式和螺旋式）■真空浓缩设备：（按加热器结构分有）盘管式、中央循环式、升膜式、降膜式、片式、刮板式、外加热式等。■排气设备、杀菌设备：立式、卧式、常压连续式、回转式等。常用设备：3、热处理设备（1）热交换设备■列管式热交换器：广泛应用在蕃茄汁/果汁/乳品等液体食品的生产过程中，大多用作高温短时或超高温短时杀菌和杀菌后的及时冷却；■板式热交换器：用于牛奶高温短时或超高温杀菌，也可作为食品液料的加热杀菌和冷却；■辊筒式杀菌器：一般作鲜奶及稀奶油的消毒，适于中小型乳品厂；■夹层锅：用于物料的热烫/预煮，调味液配制及熬煮一些浓缩产品；■连续预煮机：广泛用于蘑菇/青刀豆/青豆/蚕豆等各种原料的预煮。3、热处理设备（2）真空浓缩设备①结垢性（强制循环型或升膜式蒸发式浓缩设备）②结晶性（夹套式浓缩设备或强制循环型）③粘滞性（强制循环式、刮板式或降膜式浓缩设备）④热敏性（各种膜式或真空度较高的浓缩设备）⑤发泡性（强制循环型和长管薄膜浓缩设备）3、热处理设备(3)杀菌设备■按其杀菌温度不同：常压、加压杀菌；■按其操作方法分：间歇式、连续式杀菌。——间歇式：立式杀菌器：卧式杀菌器：静止式、回转式——连续式：常压连续杀菌器、静水压连续杀菌器、水封式连续高压杀菌器、火焰杀菌器，真空杀菌器以及微波杀菌器等。4、封罐设备镀锡薄钢板、玻璃瓶容器的