{生产工艺技术}第四章食品工厂工艺设计

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1、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）

2、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

3、： （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

4、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；

5、(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,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

6、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,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

7、； 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12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

8、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

9、； 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

10、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

11、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

12、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

13、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。

14、 （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

15、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,原料消耗综合表,物料平衡表,排出物料综合表,三、主要技术经济指标内容,1生产规模(ta) 2生产方法 3生产天数(da) 4产品日产量(td) 5产品年产量(

16、ta) 6副产品年产量(ta) 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