页数:83页文件大小:524.0 KB来源: 食品工厂设计与环境保护ppt课件
本课件以生产车间为核心,系统讲解产品方案与班产量的确定、工艺流程的确定与方框图绘制、物料计算与设备选型、人力资源配置、车间工艺布置及对建筑门窗采光地坪的结构要求,并给出用水量、用汽量与管路的计算方法。
掌握生产车间水、电、汽、冷用量的估算方法;掌握生产车间平面布置的方法,能够绘制工艺流程图及生产车间平面图;熟悉物料衡算的方法,对生产车间所需设备能选型配套,会估算车间所需劳动力;了解管道设计、计算及设备安装常识,能制订产品方案,确定班产量,确定工艺流程。
食品工厂的工艺设计是以生产产品的生产车间为核心的设计。
根据计划任务书所规定的生产规模、产品品种、质量要求,并结合建厂地点、原料来源动力供应及水源水质等具体情况,因地制宜地确定生产方法、技术水平;选择工艺流程、生产设备进行生产车间的布置。
工艺设计还需对工厂设计的其它部门或阶段设计提供技术要求和基本数据资料。
工艺设计应力求技术先进,经济合理。
产品方案是食品工厂准备全年生产产品的种类、数量、生产周期、生产班次的计划安排。
产品方案制定原则:四个满足:
五个平衡:
作用:是最主要的计算基准,直接影响到设备的配套,车间的布置和占地面积,公用设施和辅助设施的规格、大小以及劳动力的定员等;主要制约因素有原料的供应情况和市场销售情况、配套设备的生产能力以及运作情况、冷库及半成品的加工措施、产品品种的搭配以及工厂的自动化程度。
年产量:Q=Q1+Q2-Q3-Q4生产班制:旺季三班,淡季一班、中季两班;生产天数:旺季78天、淡季75天、中季135天、余下77天为节假日和设备检修日;日产量班产量
产品方案的制订(教材p24-27)产品方案的比较与分析分析评价指标:
工艺流程确定的意义:保证产品质量、提高设备利用率、降低生产成本、影响企业的经济利益。
确定原则:
对特产或传统名优产品不得随意更改生产工艺;
生产工艺流程方框图:内容包括工序名称、完成该工序的工艺操作手段(手工或机械设备名称)、物料流向、工艺条件等。
在方框图中,以箭头表示物料流动方向,其中粗实线箭头表示物料由原料到成品的主要流动方向,细实线箭头表示中间产物、废料的流动方向。
生产设备流程图:相关设备的基本外形、设备名称和编号、工序名称、物
物料计算意义物料平衡图:物料名称、成品质量、物料的流向、投料顺序;绘制时物料主流向向用实线箭头表示,用细实线表示物料支流向。
物料平衡表
意义:是影响产品质量的关键,是体现生产水平的标准,为动力配电、水、汽用量提供计算依据,是工艺布置的基础。
分类:计量和储存设备;定型专用设备;通用机械设备和非标准专业设备。
原则:
乳制品设备夹层锅、奶油分离机、洗瓶机、热交换器、真空浓缩设备和喷雾干燥设备、均质机、甩油机、凝冻机、冰淇淋装杯机罐头工厂主要设备1、输送设备液体输送设备:真空吸料装置、流送槽和泵
2、原料清洗设备常用清洗设备包括鼓风式清洗机、空罐清洗机、全自动洗瓶机等全自动洗瓶机3、原料预处理设备分级机:滚筒式分级机、摆动筛、三辊筒式分级机切片机:蘑菇定向切片机、菠萝切片机
设备选型4、热处理设备热交换器:列管式热交换器、板式热交器、滚筒式杀菌器、夹层锅、连续预煮机真空浓缩设备:盘管式、中央循环式、升膜式、降膜式、片式、刮板式和外加热式杀菌设备:卧式杀菌器、常压连续杀菌器5、封罐设备6、包装设备
配置目的:
配置内容:
配置方法:
布置原则:
步骤与方法:
车间工艺布置对非工艺设计的要求:
车间工艺布置对非工艺设计的要求:
车间工艺布置对排出大量水蒸气或油蒸汽的车间,应特别注意排汽问题。
一般对产生水蒸气或油汽的设备需进行机械通风,可在设备附近的墙上或设备上部的屋顶开孔,用轴流风机在屋顶或墙上直接进行排汽。
食品工厂生产车间,对于局部排出大量蒸汽的设备,在平面布置时,应尽量靠墙并设置在当地夏季主导风向的下风向位置,同时,将顶棚做成倾斜
车间工艺布置对非工艺设计的要求:
对非工艺设计的要求:
建筑结构:砖木结构、混合结构、钢结构砖木结构:建筑物屋顶支承构件采用木制屋架,建筑物的所有重量由木柱或砖墙传递到基础和地基上的结构为砖木结构,这样的墙叫承重墙。
这种结构因受木材长度和强度的限制,建筑物的跨度一般小于15m,往往在10~12m左右。
由于食品厂生产车
钢筋混凝土结构:主要构件梁、柱、屋架、基础均采用钢筋混凝土,而墙只作为防护设施,这种结构叫钢筋混凝土结构,也叫框架结构,是食品工厂生产车间和仓库等最常用的结构。
在建筑的跨度、高度上可按生产要求加以放大,而不受材料的影响。
这种结构可以是单层,也可以是多层,并可将不同层高、不同
混合结构:混合结构的屋架用钢筋混凝土,由承重墙来支持。
混合结构一般只用作平房,跨度在9~18m,层高可达5~6m,柱距不超过4m。
混合结构可用于食品工厂生产车间的单层建筑。
钢结构:钢结构的主要构件采用钢材,由于造价高,且需经常维修,故对温、湿度较高的食品厂生产车间,则不适宜采用。
总之,食品工厂生产车间的一般单层或多层建筑,基本上选用钢筋混凝土结构,而
计算意义:
单位产品耗汽量与耗水量定额表:下表列出相关数据。
| 产品名称 | 耗汽量(t/t) | 耗水量(t/t) |
|---|---|---|
| 消毒奶 | 0.28~0.4 | 8~10 |
| 奶油 | 1.0~2.0 | 28~49 |
| 全脂奶粉 | 10~15 | 130~150 |
| 干酪素 | 40~55 | 380~400 |
| 全脂甜奶粉 | 9~12 | 100~120 |
| 乳粉 | 40~45 | 40~50 |
| 甜炼乳 | 3.5~4.6 | 45~60 |
按工厂规模估算的建议给水能力:下表按成品类别列出不同班产量下的建议给水能力。
| 成品类别 | 班产量(t/班) | 建议给水能力(t/h) | 备注 |
|---|---|---|---|
| 肉禽水产类罐头 | 4~6 | 8~10 | 不包括速冻冷藏 |
| 15~20 | 40~50 | ||
| 70~90 | 120~150 | ||
| 果蔬类 | 4~6 | 10~15 | 蕃茄酱例外 |
| 25~40 | 50~70 | ||
| 120~150 | 200~250 | ||
| 奶粉、甜炼乳、奶油 | 5 | 15~20 | — |
| 10 | 28~30 | ||
| 15 | 57~60 | ||
| 消毒奶、酸奶、冰淇淋、奶油、干酪素、乳糖 | 5 | 10~15 | — |
| 10 | 18~25 | ||
| 50 | 70~90 |
说明:源文件本页类别名与数值连写,班次与给水能力的对应关系按原表通例排列,建议对照原课件复核后再入库。
方法二:“单位产品耗水量定额”来计算
2、绘出用水量计算流程示意图。
为了使研究的问题形象化和具体化,使计算的目的正确、明了,通常使用框图显示所研究的系统。
图形表达的内容应准确、详细。
3、收集设计基础数据。
需收集的数据资料一般应包括:生产规模,年生产天数,原料、辅料和产品的规格、组成及质量等。
4、确定工艺指标及消耗定额等。
设计所需的工艺指标、原材料消耗定额及其他经验数据,根据所用的生产方法、工艺流程和设备,对照同类生产工厂的实际水平来确定,这必须是先进而又可行的。
5、选定计算基准。
计算基准是工艺计算的出发点;选择正确,能使计算结果正确,而且可使计算结果大为简化。
因此,应该根据生产过程特点,选定统一的基准。
在工业上,常有的基准有:(1)以单位时间产品或单位时间原料为计算基准。
(2)以单位重量、单位体积或单位摩尔的产品或原料为计算基准。
如肉制品生产用水量计算,可以以100kg原料来计算。
(3)以加入设备的一批物料量为计算基准,
6、由已知数据,根据质量守恒定律列出相关数学关联式,并求解。
此计算既适用于整个生产过程,也适用于某一个工序和设备。
7、校核与整理计算结果,列出水用量计算表。
在整个水用量计算过程中,对主要计算结果都必须认真校核,以保证计算结果准确无误。
一但发现差错,必须及时重算更正,否则将耽误设计进度。
最后,把整理好的计算结果列成供水衡算表。
以5000t/年啤酒为计算基准,混合原料量为1421kg(单位批次投料量)。
(1)糖化耗水量计算:100kg混合原料大约需用水量400kg。
糖化用水量=1421×400/100=5684(kg)糖化用水时间设为0.5h,故:每小时最大用水量=5684/0.5=11370(kg/h)
(2)洗槽用水:100kg原料约用水450kg,则需用水量:1421×450/100=6394.5(kg)用水时间为1.5h,则每小时:洗槽最大用水量=6394.5/1.5=4263(kg/h)(3)糖化锅洗刷用水:有效体积为20m3的糖化锅及其设备洗刷用水每糖化一次,用水约6t,用水时间为2h,故:洗刷最大用水量=6/2=3(t/h)
(4)沉淀槽冷却用水:G=Q/c(t2-t1)式中热麦汁放出热量Q=GP·CP(t' 1-t' 2)热麦汁相对密度C麦汁=1043热麦汁量GP=8525×1.043=8892(kg/h)热麦汁比热容cP=4.1[kJ/(kg.k)]热麦汁温度t' 1=100℃t' 2=55℃冷却水温度t1=18℃t2=45℃冷却水比热容c=4.18[kJ/(kg.K)]
(5)沉淀槽洗刷用水:每次洗刷用水3.5t,冲洗时间设为0.5h,则每小时最大用水量=3.5/0.5=7(t/h)(6)麦汁冷却器冷却用水:麦汁冷却时间设为1h,麦汁冷却温度为5℃→6℃分两段冷却,第一段:麦汁温度55℃→25℃冷水温度18℃→30℃冷却水用量:G=Q/c(t2-t1)
麦汁放出热量:麦汁量GP=8892kg麦汁比热容cP=4.1[kJ/(k g .K)]麦汁温度t' 1=55℃t' 2=25℃水的比热容c=4.18[kJ/(k g. K)]冷却水温度t1=18℃t2=30℃麦汁冷却时间τ=1h
(7)麦汁冷却器冲刷用水:设冲刷一次,用水4t,用水时间为0.5h,则:最大用水量为:4/0.5=8(t/h)(8)酵母洗涤用水(无菌水):每天酵母泥最大产量约300L,酵母贮存期每天换水一次,新收酵母洗涤4次,每次用水量为酵母的2倍,则连续生产每天用水量:(4+1)×300×2=3000(L)
(9)发酵罐洗刷用水:每天冲刷体积为10m3的发酵罐2个,每个用水2t,冲刷地面共用水2t,每天用水量=2×2+2=6(t)。
用水时间设为1.5h,最大用水量=6/1.5=4(t/h)(10)贮酒罐冲刷用水:每天冲刷体积为10m3的贮酒罐一个,用水为2t,管路及地面冲刷用水1t,
水用量的计算(11)清酒罐冲刷:每天使用体积为2.5m3的清酒罐4个,冲洗一次,共用水4t,冲刷时间为40min,则最大用水量:4×60/40=6(t/h)(12)过滤机用水:过滤机2台,每台冲刷一次,用水3t(包括顶酒用水),使用时间为1.5h,则最大用水量=2×3/1.5=4(t/h)
水用量的计算(13)洗棉机用水:①洗棉机放水量m1:m1=洗棉机体积-滤饼体积(滤饼20片)=5.3-[π/4×(0.525)2×0.05×40]=5.3-0.433=4.867(m3)≈4.867(t)②洗棉过程中换水量m2:取换水量为放水量的3倍:m2=3×m1=3×4.867=14.6
水用量的计算③洗棉机洗刷用水m3:每次洗刷用水m3=1.5(t)④洗棉机每日用水量m:淡季洗棉机开一班,旺季开两班,则用水量:m=2(m1+m2+m3)=2(4.867+14.6+1.5)=41.93(t)在洗棉过程中,以换水洗涤时的耗水量最大,设换水时间为2h,则每小时最大用水量为:14.6/2=7.3(t/h)
水用量的计算(14)鲜啤酒桶洗刷用水:旺季每天最大产啤酒量22.5t(三锅量),其中鲜啤酒占50%(设桶装占70%),则桶装啤酒量为:22.5×50%×70%=7.875(t)=7875(L)鲜啤酒桶体积为20L/桶:所需桶数=7875/20=393.8(桶/d)冲桶水量为桶体积1.5倍:每日用水量=393.8×0.02×1.5=11.81(t)冲桶器每次同时冲洗2桶,冲洗时间为1.5min,故
水用量的计算(15)洗瓶机用水:按设备规范表,洗瓶机最大生产能力为3000瓶/h(最高线速),冲洗每个瓶约需水1.5L,则:用水量=3000×1.5=4500(L/h)以每班生产7h计,总耗水量4500×7=31500(L)(16)装酒机用水:每冲洗一次,用水2.5t,每班冲洗一次,每次0.5h,最大用水量=2.5/0.5=5(t/h)(17)杀菌机用水:杀菌机每个瓶耗水量以1L计算,则:用水量=3000×1=3000(L/h)=3000×7=21000(L/班)(18)其他用水:包括冲洗地面、管道冲刷、洗滤布,每班需用水10t,设用水时间为2h,则每小时用水晕=10/2=5(t/h)
5000t/年啤酒厂啤酒车间供水衡算表:下表列出冷消耗定额与小时、日、年用水量的统计口径。
| 名称 | 规格 | 吨产品消耗额(t/t) | 每小时用量(kg/h) | 每天用量(t/d) | 年耗量(t/年) |
|---|---|---|---|---|---|
| 冷水 | 数据粘连,待人工核对 | ||||
| 无菌水 | 数据粘连,待人工核对 | ||||
| 自来水 | 数据粘连,待人工核对 | ||||
说明:源文件本页数据粘连严重(冷水、无菌水、自来水三行的消耗额与小时、日、年用量连写在一起),无法安全切分,此处仅还原表头,各行数值待对照原课件人工核对后补全。
本页为「用汽量的计算」小节标题页,源文件未提取到正文,本节按糖化各段热量需求逐项核算蒸汽消耗。
糖化各段耗热量一览表:下表列出相关数据。
| 耗热项目 | 热量(kJ) |
|---|---|
| Q1 糖化用水耗热量 | 760425.5 |
| Q2 第一次蒸煮耗热量 | 739707.7 |
| Q3 第二次蒸煮前混合醪升温至70℃耗热量 | 181518.78 |
| Q4 第二次煮沸混合醪耗热量 | 279463.7 |
| Q5 洗槽水耗热量 | 1657198.6 |
| Q6 麦汁煮沸过程耗热量 | 4436638.82 |
糖化总耗热量与蒸汽用量表:下表列出相关数据。
| 项目 | 数值 |
|---|---|
| 糖化一次总耗热量 Q总 | 8054953.10 kJ(由 Q1~Q6 累加) |
| 糖化一次耗用蒸汽量 M蒸汽 | 3918.46 kg |
| 糖化过程每小时最大蒸汽耗用量 Qmax | 1438.85 kg/h |
说明:糖化一次总耗热量由 Q1~Q6 累加得出,源文件未直接给出合计值;原文「糖化一次耗用蒸汽量 M蒸汽=3918346(kg)」与后文「年耗蒸汽总量=3918.46×700」的推算口径不符,按 3918.46 kg/次 修正后列出,请对照原课件复核。
用汽量的计算年耗蒸汽总量=3918.46×700=2742922(kg)每吨啤酒成品耗用蒸汽量:2742922/5034=545kg/t每昼夜耗蒸汽量:3918.46×6=23510.76
1、概述管路的计算与设计是食品工厂工艺设计的主要内容之一。
蒸汽、水、压缩空气、煤气以及流体物料都要用管路来输送,设备与设备间的相互连接也要依靠管路,组成一条连续化生产作业线。
合理的管路设计,不仅可以保证建设指标的先进合理,还可以保证生产操作的正常进行以及厂房布置的整齐美观和良好的通风采光。
特别对于乳品厂、饮料厂、啤酒厂等成套设备,都离不开管路连接。
2、管路设计与布置的步骤(1)选择管路材料。
根据输送介质的化学性质、流动状态、温度、压力等因素,经济合理地选择管路的材料。
(2)选择介质的流速。
根据介质的性质、输送的状态、黏度、成分,以及与之相连接的设备、流量等,参照有关表格数据,选择合理经济的介质流速。
(3)确定管径。
根据输送介质的流量和流速,通过计算、查图或查表,确定合适的管
(5)确定管路连接方式。
管道与管道间,管道与设备,管道与阀门间,设备与阀门间都存在着一个连接方法问题,有等径连接,也有不等径连接。
可根据管材、管径、介质的压力、性质、用途、设备或管道的使用检修状态,确定连接方式。
(6)选阀门和管件。
介质在管内输送过程中,有分、有合、转弯、变速等情况。
为了保证工艺的要求及安全,还需要各种类型的阀门和管件。
根据设备布置情
(7)选管路的热补偿器。
管道在安装和使用时往往存在温差,冬季和夏季使用也有很大温差。
为了消除热应力,首先要计算管道的受热膨胀长度,然后考虑消除热应力的方法。
当热膨胀长度较小时可通过管道的转弯、支管、固定等方式自然补偿;当热膨胀长度较大时,应从波形、方形、弧形、套筒形等各种热补偿中选择合适的热补偿形式。
(8)绝热形式、绝热层厚度及保温材料的选择。
根据管道输送介质的特性及工艺要求,选定绝热的方式,保温、加热保护
(9)管路布置。
首先根据生产流程,介质的性质和流向,相关设备的位置、环境、操作、安装、检修等情况,确定管道的敷设方式,明装或暗设。
其次在管道布置时,在垂直面的排布和水平面的排布、管间距离、管与墙的距离、管道坡度、管道穿墙、穿楼板、管道与设备相接等各种情况,要符合有关规定。
(10)计算管路的阻力损失。
根据管道的实际长度、管道相连设备的相对标高、管
(11)选择管架及固定方式。
根据管道本身的强度、刚度、介质温度、工作压力、线膨胀系数,投入运行后的受力状态,以及管道的根数、车间的梁柱、墙壁、楼板等土木建筑结构,选择合适的管架及固定方式。
(12)确定管架跨度。
根据管道材质、输送的介质、管道的固定情况及所配管件等因素,计算管道的垂直荷重和所受的水平推力,然后根据强度条件或刚度条件
(13)选定管道固定用具。
根据管架类型、管道固定方式、选择管架附件,即管道固定用具。
所选管架附件是标准件,可列出图号。
对于非标准件,需绘出制作图。
(14)绘制管道图。
管道图包括平面、剖面配管图、透视图、管架图和工艺管道支吊点预埋件布置图等。
(15)编制管材、管件、阀门、管架及绝热
3、食品工厂车间管路的布置(1)选择恰当的管材和阀门由于食品车间的管路所输送的介质具有一定的酸度和含有某些腐蚀性强的物质(如酸、碱等),管路和阀门容易受到腐蚀引起渗漏,造成污染。
因此,选择恰当的管材和阀门是防止污染,保证正常生产的重要环节。
在食品车间配管中,除了上下水外,从卫生角度考虑,尽可能采用不锈钢和无缝钢管。
选用的阀门有截止阀、闸阀、球阀、蝶
①截止阀:主要用于上下水以及不直接与罐相连的蒸汽、空气和物料管道。
当用在与罐直接相连的管道上时,必须采用高质量的,其阀芯最好改用聚四氟乙烯垫圈。
②针形阀:一般由不锈钢制成,适于小流量的调节,严密可靠,坚固耐用,一般用于取样、接种和补料口的管道上。
③球阀、蝶阀:用聚四氟乙烯作为密封垫圈,提高其密封性能以后,也可广泛应
⑤平旋止逆阀:在食品车间的管道中使用较广泛。
当设备某些部件发生故障时,能防止管道中的液体或气体发生倒流。
⑥橡皮隔膜阀:优点是严密可靠,阀杆不与物料接触,所以特别适用于食品工业。
但所采用的橡皮隔膜阀应耐高温,一般由氯丁橡胶与天然胶的混合物制成。
隔膜阀需定期检查和更换隔膜。
另有一种三通橡皮隔膜阀,主要用于接种(如酸奶的生产)。
(2)选择正确的管道连接除上下水管可以用螺纹连接外,其余管道均以焊接和法兰连接为宜。
当管路受到冷、热、震动等的影响时,螺纹连接的接口易松动,从而造成渗漏。
如在接种和液体输送时,因液体快速流动造成局部真空,在渗漏处将外界空气吸入,空气中的微生物被带入管路和罐中造成污染。
焊接的连接方法简单,而且密封可靠,所以空气灭菌系统、培养液灭菌系统和其他物料管道以焊接连接为好。
需要经常拆卸检修处可以用管法兰连接。
对靠近罐、缸的管道,如补料管道、空气管道、油管等,均用弯管、焊接、法兰连接取代弯头、管接头、三通、四通、大小头等管件连接的方法,这样可以减少接头处渗漏染菌。
(3)合理布置管道食品生产车间的管道布置,一方面要满足生产工艺流程要求,保证管道和阀门本身不漏,另一方面要考虑清洗和灭菌彻底的要求。
因此,对于食品生产车间的管道布置还要考虑以下各点
②要保证罐体和有关管道都可以进行蒸汽灭菌,即保证蒸汽能够达到所有需灭菌的地方。
对于某些蒸汽可能达不到的死角(如阀)要装设与大气相通排气口。
在灭菌操作时,将排气口打开,使蒸汽畅流通过,同样可以起到灭菌的作用。
对于接种、取样、补料等操作管路要配置单独的灭菌系统,使其能在罐、缸灭菌后或生产过程中可单独进行灭菌。
其他设备的安装均可照此配置。
③对于种子罐的排气管不能因为节约管材,而互相连接在一条总管上。
其罐底排污管(下水管)也不能相互连接在一条总管上。
否则在使用中会相互串通、相互干扰,引起污染的“连锁反应”。
排气管道的串通连接尤其不利于污染的防治。
一般以每台罐、缸具有独立的排气管、下水管道为宜。
④要避免冷凝水排入已灭菌的罐和空气过滤器中。
冷凝水不是绝对无菌的,如进人罐内会导致污染,如进入空气过滤器
⑤为了避免压缩空气系统突然停气或罐的压力高于过滤器,将罐内液体倒压至过滤器,引起生产事故,在空气过滤器和罐之间应装有单向阀(止逆阀)。
⑥为保证蒸汽的干燥,并避免过高压力的蒸汽在灭菌时造成设备压损或爆炸事故,蒸汽总管道应安装分水罐、减压阀和安全阀。
第3章食品工厂工艺设计管路的计算与设计止逆阀
(4)消灭管道死角①管道连接的死角。
食品车间有关管道的法兰加工、焊接和安装要保持连接处管道内壁畅通、光滑、密封性好,以避免和减少管道染菌的机会。
例如,法兰和管子焊接时受热不匀,使法兰翘曲、密封面发生凹凸不平现象而造成渗漏与死角。
垫片的孔径要和管内径一致,过大或过小均易积存物料,造成死角。
法兰安装时没有对准中心,也会造成死角。
螺纹连接容易产生松动而有缝隙,是微生物隐藏的死角,所以一般不采用螺纹
(5)车间管路设计的有关参数①管道间距应保证安装检修方便平行管道间最突出物间的距离不能小于50-80mm,管道最突出部分距墙、管架边不能小于100mm。
为了减少管间距,阀门、法兰,应尽量错开排列;②管道支架分布的距离视管径、质量、作用力等因素,通过计算确定。
阀门图例页,集中展示下列阀门的外形,供管路布置图识读与对照选用:
安全阀
阀门图例页,集中展示小口径阀门的外形,供管路布置图对照选用:
管路设计的收尾内容,源文件以条目形式列出:
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