食品科学概论第六章食品工厂设计

食品工程与营养科学学院食品科学概论第六章食品工厂设计第一节工厂建设法规第二节厂址选择和总平面设计第三节食品工厂工艺设计第四节生产性辅助设施第五节公用系统第六节卫生及生活设施第七节食品工厂的环境保护第八节基本建设概算第九节技术经济分析精品课程食品科学概论随着食品工业迅猛发展，食品加工、制造的行业范围越来越大，涉及面越来越广。在食品工业发展过程中，设计将发挥重要的作用。食品工厂设计必须符合国民经济发展的需要，符合科学技术发展的新方向，为人民提供更多、更好、更优质、安全卫生、营养丰富的新食品。工厂设计在基本建设程序中，是在建设施工前完成的。一个优秀或良好的设计应该是：经济上合理，技术上先进，通过施工投产后，在产品的产量和质量上均达到规定标准，各项经济指标应达到国内同类工厂的先进水平或国际先进水平。同时在“三废”治理和环境保护方面，必须符合国家有关规范。因此，工厂设计是食品工业发展过程中的一个重要环节。精品课程食品科学概论工厂建设法规应遵循工厂基本建设程序。基本建设是指固定资产的建筑、添置和安装。按经济学内容可分为生产性建设与非生产性建设，按建设性质可分为新建、改建和扩建。其内容包括四个方面：①建筑工程；②设备安装工程；③设备、工具、器具的购置；④其他与固定资产扩大相联系的勘察、设计等工作。第一节工厂建设法规精品课程食品科学概论一、项目建议书根据国民经济发展长远规划和工业布局的要求，进行初步调查研究，而后提出项目建议书。食品工厂的项目建议书，一般具有如下内容：(1)建设项目提出的必要性和依据。(2)市场预测，重点是市场调查和产品的需求现状、发展趋势预测、销售预测。(3)拟建规模、产品方案的设想。(4)主要工艺技术设想，包括引进技术和进口设备情况。精品课程食品科学概论(5)建设条件分析，包括建设地点和自然条件、社会条件、资源情况(原料、燃料、水源等条件)。(6)估算和资金筹措设想，重点是资金筹集方式和还贷能力。(7)项目进度安排。(8)企业经济效益和社会效益的初步估计。精品课程食品科学概论二、可行性研究报告所谓可行性研究就是对拟建项目在工程技术、经济及社会等方面的可行性和合理性进行的研究。可行性研究以大量数据作为基础，根据各项调查研究材料进行分析、比较后得出可行性研究结论。在进行可行性研究时，必须搜集大量的资料和数据。精品课程食品科学概论三、初步设计初步设计是建设工程前期工作的重要组成部分，是工程建设的一个重要程序。它是项目决策以后，根据已批准或核准、备案的可行性研究报告和有关的设计基础资料所做出的具体实施方案。所有新建、扩建、改建的项目都必须编制初步设计。对技术要求和建设条件简单的小型项目，经主管部门同意，可简化初步设计，只进行一定程度的设计方案工作。精品课程食品科学概论初步设计必须按照已批准或核准、备案的可行性研究报告中的规模、产品、厂址、工艺技术等内容进行编制，并应遵照国家有关的设计规范、工程建设的强制性标准进行。如果在编制初步设计时，建设规模、主要产品、厂址等有变动，或总投资超过允许额度时，必须经原审批部门批准。精品课程食品科学概论初步设计文件由说明书、图纸和总概算书组成，通过初步设计文件把拟建设的食品工厂全貌包括产品品种、规格、生产能力、厂址、总平面布置、建筑结构形式、工艺生产流程及设备、公司配套设施特性及设备、投资总数等做出轮廓性的定局，供有关部门审批。精品课程食品科学概论厂址选择是项目前期工作的重要组成部分，厂址的确定对项目建成后的经济效益、环境效益和社会效益的发挥具有重要意义。对于食品工厂来说，厂址的选择往往视原料和产品的销售来考虑，如乳制品厂、浓缩果汁厂、天然矿泉水厂，由于原料运输量大或运输比较困难，厂址宜接近原料产地、或待选项目所在地附近有建立基地的良好条件。饮料罐装厂、冷饮厂等产品运输量大，厂址宜靠近主要消费地。第二节厂址选择和总平面设计精品课程食品科学概论一、厂址的选择厂址的选择十分重要，他对工厂的工作效能和生产的食品质量有显著影响，因此为工厂寻找最适合的场地很重要。根据企业性质，不同的公司将有不同的限制。精品课程食品科学概论为了确定场地是否适合食品工厂的建筑，还必须通过采集土壤样品，分析地层，确定土地的适应性，尤其是确定需要什么类型的地基。场地的条件和早先的应用影响建筑费用，水位与明显的洪水威胁有关，必须进行考虑。关注主导风向评估将会引起潜在污染危险的来自于有气体散发的顺风工厂的散发物。有些食品工厂对供水有特殊的需要。制冷或干燥量大的工厂需要考虑能源问题，并且厂家必须评估当地的电力供应是否满足用电高峰的需要，厂家是否需要为新的变电所或整个新供电系统承担很大的费用。精品课程食品科学概论二、总平面设计总平面设计是食品工厂设计的重要组成部分，它是将全厂不同使用功能的建筑物、构筑物按整个生产工艺流程，结合用地条件进行合理的布置，将建筑群组成一个有机整体。这样既便于组织生产，又便于企业管理。食品工厂总平面设计的内容包括平面布置和竖向布置两大部分。精品课程食品科学概论食品工厂工艺设计在食品工程整个设计中占主要的地位，它是其他非工艺设计(土建、公用设计)所需基础资料的依据。由于工艺设计是以工厂的生产产品及其生产能力为基础进行生产流程及生产方法的选择，并对物料的平衡、设备的选型以及工艺、水、电、汽用量进行估算，所以工艺设计的好坏，直接影响到全厂生产和技术的合理性、科学性，对建厂的经费、投产后产品的质量、成本、劳动强度、市场营销、市场竞争等均有密切关系。食品工厂工艺设计是以生产车间为主，其余车间和辅助部门等围绕生产车间进行设计。第三节食品工厂工艺设计精品课程食品科学概论食品工厂的工艺设计应以批准的可行性研究报告所规定的建厂规模、产品品种及质量要求为依据，结合建厂地点的原料、动力供应、水源水质、环境卫生等具体情况，因地制宜地确定各类产品的工艺流程、设备选型和生产车间布置。工艺设计力求技术先进、成熟可靠、经济合理。一、工艺设计依据精品课程食品科学概论食品工厂应选定先进的、科学的工艺流程，选择时应遵循下列原则：(1)通过该工艺流程，加工的产品符合国家标准或外销合同要求的标准。(2)能实施机械化、连续化作业或能按流水线排布，生产加工流程中物料停留时间最短。(3)选择投资少、原料及能源单耗低、产品品质高、经济效益好的生产方法。二、工艺流程的选择原则精品课程食品科学概论(4)有利于原材料的综合利用。(5)产生“三废”量少或经过治理容易达到国家“三废”排放标准。(6)有利于多个品种共用或部分品种可以共用的生产工艺。精品课程食品科学概论三、设备选型设备选型必须严格按照工艺要求，在物料计算的前提下，按某一品种单位时间(小时或分钟)产量的物料平衡情况和生产线或设备的生产能力来确定所需生产线或设备的数量。若有几种产品都需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台数来确定。一般后道工序设备的生产能力要略大于前道，以防物料积压。精品课程食品科学概论四、工艺管路设计工艺管路主要是指在生产车间单元内与所有工艺设备紧密连接的和与生产工艺直接相关的管路系统。其中既包括全部工艺专用介质管路(通常称为物料管路)，也包括局部(区域性局部)公用介质管路。按设计工作的专业分工，公用介质管路的设计一般以车间外墙为界，内部由工艺专业负责，外部由公用各专业承担。此外，室内的消防给水和建筑排水管路，亦由公用专业负责。工艺管路设计的宗旨是要达到三个满足和一个经济合理：满足生产要求、满足安全要求、满足卫生要求，选材用料经济合理。精品课程食品科学概论食品工厂的辅助设施是指与生产有密切关系的一些技术和生活设施。辅助设施的设计是全厂设计的一部分，主要内容包括原料接收站、实验室、仓库、运输设施、机修车间和生活设施等的设计。第四节生产性辅助设施精品课程食品科学概论一、原料接收站原料接收站是食品工厂生产的第一个环节，这一环节的生产质量直接影响到后面的生产工序。食品工厂的原料大部分为农副产品，来自田间或饲养场的为多。为了保持工厂的整洁和文明管理，原料在进厂前或入库前需先预处理，以去除杂质和污染微生物。精品课程食品科学概论二、实验室食品工厂的实验室是工厂生产技术的研究、检测机构，它能够根据工厂的实际情况向工厂提供新产品、新技术，对工厂的产品进行严格的质量控制和卫生检测，使工厂具有较强的竞争能力，获得较好的经济效益。食品工厂实验室主要有中心试验室、化验室和过程检验室。精品课程食品科学概论三、仓库食品工厂是物料流量较高的企业，其仓库在全厂建筑面积中占有相当大的比例，一般包括原料库、辅助库、成品库、包装材料库、五金材料库、劳动保护用品库以及危险品仓库等。在食品工厂设计中，仓库的容量和在总平面中的位置一般由工艺人员考虑，然后提供给土建专业。精品课程食品科学概论仓库的操作通常比工厂的操作简单，仓库需要控制的条件是温度和湿度，多数仓库由集装箱支架组成，集装箱用铲车运进和运出，进出仓库的门可以用安装在铲车上的脉冲收发机自动打开。装卸平台通常布置在仓库的一边用于发送成品库的成品或接收配料到配料库，有许多不同形式的装卸平台，载重汽车倒向装卸平台要与之对接密封，这一点对冷冻和冷藏产品的运输尤其重要，以便铲车能够直接开进为载重汽车装货或卸货。精品课程食品科学概论四、工厂运输食品工厂一般运输量均比较大，其运进的物品为原料、配料、辅助材料、包装材料、燃料，运出的为成品及废弃品(生产废料、煤渣等)，尤其对于有生产旺季或高峰销售季节的食品工厂，每天的吞吐量很大，如日产300t28～30°Bx番茄酱，其原料日需量就达1800t。年产20万t碳酸饮料厂高峰销售期的日销量要达1000t以上。所以畅通的运输系统对食品工厂至关重要。精品课程食品科学概论所谓公用系统，是指与全厂各部门、车间、工段有密切关系的，为这些部门所共有的一类动力辅助设施的总称。对食品厂来说，这类设施一般包括给排水、供电及仪表、供气、制冷、暖风等五项工程。食品工厂设计中，这五项工程分别由五个专业工种的设计人员承担。第五节公用系统精品课程食品科学概论一、对公用系统的要求(1)满足生产需求：这一点非常重要，同时也比较复杂。因为食品生产的一个很大特点是季节的不均匀性，公用设施的负荷变化非常明显。因此要求公用设施的容量对负荷的变化要有足够的适应性。(2)符合卫生条件：食品生产中，原材料和半成品不可避免地要和水、蒸汽等直接或间接接触，因此，要求生产用水的水质必须符合卫生部规定的生活饮用水卫生标准。(3)运行可靠、费用经济：所谓运行可靠是指供应的数量和质量要有可靠而稳定的参数。所谓经济性，简单地说就是投资少、收益高。精品课程食品科学概论二、给排水不同的用途，有不同的水质要求。食品厂水的用途可分为：一般生产用水、特殊生产用水、冷却用水、生活用水和消防用水等如果生产必须冲刷就要有排水，则需考虑用地沟／阴沟或者用坑洞。用明沟排水系统很容易检查和清洁，暗沟排水系统的维修很困难。暗沟排水有更多的地板空间，但需要多方向地坪斜度，如果太大，会造成设备的水平调整问题。排水系统应与沉降井相连，在排放到城市废水系统或进一步处理之前用来汇集废水。沉降井便于厂家监视或控制废水。精品课程食品科学概论三、供电及供气食品工厂供电工程设计包括全厂变电、配电所、动力、照明、防雷接地等设施。食品厂的用汽部门主要有生产车间(包括原料处理、配料、热加工、成品杀菌等)和辅助生产车间，如综合利用、罐头保温库、试剂室、洗衣房、浴室、食堂等。其中罐头保温库要求连续供汽。精品课程食品科学概论四、加热、通风与空调系统所有的食品工厂都需要一定程度的加热、通风和空调系统。加热将会根据设施的大小、被加热气体的体积和被处理原料的性质或区域内的加工过程而变化。注意加热系统由于装修和它们形成的裂缝造成潜在的卫生问题。通风在大多数工厂里是必须的，并且通过选择系统的参数进行控制，使加工区域内形成正压，让用过的废气排放到外面。是否需要空调将依据工厂内需要的温度和所需制冷机组的大小而定。精品课程食品科学概论五、制冷食品厂制冷工程的建立和设置主要是对原辅材料及成品起贮藏保鲜作用。制冷内容包括：(1)生产加工工艺用冷：