首页食品科学食品工程与粮油工程食品工厂设计 03 第四章 食品工厂工艺设计.ppt

03 第四章 食品工厂工艺设计.ppt

页数:124页文件大小:1.24 MB来源: 食品工厂设计ppt课件

本课件为第四章食品工厂工艺设计,是全课程的重点章节,沿产品方案与班产量、生产方法与工艺流程、物料计算、设备选型、劳动力计算、车间工艺布置、水汽用量计算逐节展开,并以年产1500吨肉制品加工厂设计与课程作业收尾。

第四章开篇页,说明工艺设计是设计的主体和中心并决定全厂生产技术的合理性
工艺设计步骤清单页,列出从确定产品方案到编制工艺流程图与说明书的十道工序
产品方案概述页,界定生产纲领内涵并列出市场销售、生活习惯与季节等影响因素
查看本课件的文字版(共 124 页,供检索与复制)

第1页:第四章 食品工厂工艺设计概述

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,并对建厂费用、产品质量、产品成本和劳动强度有重要影响,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。

第2页: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,包括所需设备的运用。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、供电量、给水量计算)
  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3页:第一节 产品方案的概念与影响因素

产品方案
又称生产纲领,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;既作为设计依据,又是工厂实际生产能力的确定及挖潜余量的测算。

影响因素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。制定时首先要调查研究确定主要产品的品种、规格、产量和生产班次;其次用调节产品调节忙闲不均;最后尽可能综合利用原料及贮存半成品以调剂淡旺季。

第4页:产品方案的四个满足

在安排产品方案时,应尽量做到“四个满足”:

  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

第5页:产品方案的五个平衡

“五个平衡”是:

  1. 产品产量与原料供应量平衡
  2. 生产季节性与劳动力平衡
  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、气负荷要平衡

第6页:班产量的确定与经济规模

班产量是工艺设计的最主要经济基础,直接影响车间布置、设备配套、占地面积、劳动定员和产品经济效益。一般情况下班产量越大,单位产品成本越低、效益越好;受投资局限及其他制约,班产量有一定限制,但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。

第7页:决定班产量的因素

  1. 原料的供应量多少
  2. 生产季节的长短
  3. 延长生产期的条件
  4. 定型作业线或主要设备的能力
  5. 厂房、公用设施的综合能力

第8页:年产量的估算公式

年生产能力按如下估算:

Q = Q1 + Q2 − Q3 − Q4 + Q5

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

第9页:淡旺季产品的产量计算

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

第10页:生产班制的确定

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。若原料供应正常,或厂有冷库贮藏室及半成品加工设备,可以延长生产期,不必突击多开班次,这样有利于劳动力平衡、设备利用充分、成品正常销售,便于生产管理,提高经济效益。

第11页:工作日及日产量、班产量

4.工作日及日产量;5.班产量。本页为条目提示,具体计算参见教材相应章节。

第12页:产品方案的制定

三、产品方案的制定:本节以肉类罐头等实例说明不同原料部位在各产品间的分配比例。

第13页:猪肉类罐头的出肉率分配(上)

举例:猪肉类罐头,3~4级冻猪肉出肉率在65%~80%,其中可用于:

  • 方案一:午餐肉罐头(净去皮去骨肉)55%~60%;扣肉罐头(带皮去骨肉)8%~10%;圆蹄罐头1%~2%;其他肉罐头——
  • 方案二:午餐肉罐头(净去皮去骨肉)55%~60%;排骨罐头(带皮去骨肉)5%;圆蹄罐头1%~2%;其他肉罐头——

第14页:猪肉类罐头的出肉率分配(下)

  • 方案三:香菇肉酱罐头34%;香菇猪腿罐头21%;红烧排骨罐头15%;红烧猪肉罐头3%;圆蹄罐头1%;笋干肉丝罐头5%
  • 方案四:西式火腿罐35%;其他肉罐头(香菇肉酱、圆蹄等)——

第15页:年产4000t饼干厂产品方案

年产4000t饼干厂产品方案:主要产品与年产量(t)、班产量(t)及生产月份安排如下。

  • 婴儿饼干 2.403
  • 菊花饼干 1.960
  • 动物饼干 2.540
  • 鸡蛋饼干 2.100
  • 口香饼干 2.736
  • 椒盐饼干 2.007
  • 双喜饼干 1.800
  • 钙制饼干 2.106
  • 宝石饼干 1.700
  • 奶油饼干 2.034
  • 孔雀饼干 2.000
  • 鸳鸯饼干 1.746
  • 旅行饼干 1.890
  • 人参饼干 1.760
  • 维生素饼干 1.680

原表数值与月份标记在源文件中粘连严重(如“婴儿饼干2.403”),年产量与班产量无法安全拆分,此处按原文照录产品名称与数值,未还原为表格,建议对照原课件图片核对后补全。

第16页:产品方案的比较原则

制订产品方案时,为保证方案合理、有利于食品工厂发展和管理,应按设计计划任务书中确定的年产量和品种,制定出2个以上的产品方案,按下述原则进行分析,对方案进行技术上的先进性和可行性进行比较,并结合市场、经济、生产、社会综合考虑,从中找出一个最佳方案作为设计依据。

第17页:产品方案比较的十项指标

  1. 主要产品年产值和年产量
  2. 每天所需工人数及最多最少之差的比较
  3. 劳动生产率(年产量/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(元/人·年)
  6. 季节性和设备平衡比较
  7. 水、电、汽消耗量比较
  8. 组织生产难易的比较
  9. 基建投资的比较
  10. 社会、经济效益比较:利润

第18页:产品方案分析项目比较表

产品方案分析项目比较表,用于横向比较各方案的技术经济指标:

产品方案分析项目比较表
分析项目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)———
全年员工人数差值(人)———
原料损耗率———

原表为空白比选表,各方案数值在实际设计时填报,故以“—”占位。

第19页:第二节 生产方法与工艺流程的确定

尽管食品厂类型很多,同一类型食品厂的产品品种和加工工艺各不相同,但主要工艺过程和设备基本相近,只要这些产品不同时生产,其相同工艺过程的设备可以公用,因此只要确定主要产品的工艺流程,其他产品就好办了。

但为保证产品质量,对不同原料应选择不同的工艺流程;即使原料相同,工艺路线和条件不同也会影响产品质量和工厂经济效益,所以主要产品工艺流程应认真探讨和论证。

第20页:选择工艺流程的原则(上)

工艺流程是初步设计审批过程中主要审查内容之一,它的正确与否决定产品质量、竞争力和食品厂的生存与发展,必须通过分析比较,证实技术上先进、经济上高效、符合设计计划任务书要求:

  1. 原料匹配性:根据原料性质、种类和来源拟定工艺流程
  2. 按产品规格和部颁标准拟定
  3. 注意经济效益,尽量选投资少、消耗低、成本低、产品收益率高的生产工艺
  4. “三废”处理效果好,减少“三废”处理量,治理三废项目与主体工程同时设计、同时施工

第21页:选择工艺流程的原则(中)

  1. 产品在市场有较强的竞争能力,有利于原材料的综合利用
  2. 对传统名优产品不得随意更改生产工艺,一旦更改必须经过反复实验、专家鉴定、报上级批准
  3. 对科研成果,必须经过中试放大后才能应用
  4. 优先采用机械化、连续化自动作业线;暂不能实现机械化生产的品种,工艺流程应尽量按流水线排布,减少原料、半成品在生产流程中停留的时间,避免变色、变味、变质
  5. 罐装后需要杀菌的食品最好采用连续杀菌或高温短时杀菌;高浓缩操作的食品应采用真空浓缩,以减少温度对产品色泽和口味的影响,对热敏性食品尤其要注意

第22页:选择工艺流程的原则(下)

  1. 结合我国国情:从我国具体情况出发,在市场消费水平、相关机械设备及电气仪表制造能力、劳动就业与生产自动化水平关系等方面作出恰当衡量;引进国外先进技术和设备时要考虑是否适合我国生产实际,并注意消化吸收
  2. 确保安全生产,以保证人身和设备安全

第23页:生产工艺流程设计的内容

生产方法确定以后,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,视实际情况结合投资大小确定;产量大可采用几条生产线以便生产调剂、设备护理
(二)确定生产线自动化程度
生产线有间歇和连续两种;一般采用先进、经济、合理的自动化生产线,高品质产品配以自动化在线检测
(三)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

第24页:生产工艺流程示意图

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,不要求按正确比例绘制。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: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。

第25页:工艺流程草图的组成与绘制要求

2.工艺流程草图由四个部分组成:生产工艺流程图、图例、设备一览表和必须的文字说明。绘制要求如下:

  • 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 对不能用图线表达的部分用文字注释,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

第26页:生产工艺设备流程图的画法

生产工艺设备流程图包括有关设备的基本外形、工序名称、物料流向等,必要时还应表示各设备间位置距离及其高度,设备外形以简单直观为准。

画法:将生产设备按生产流程顺序和高低位置在图面自左至右展开,用细线绘制,绘出显示设备形状特征的简单外形(可按比例也可不按比例);原、辅料和介质流向用粗实线表示,表示不同介质流向的管线在图上不能相交,交接处用细实线或圆弧避开;图上的设备应注明名称或设备编号。

第27页:生产工艺流程图(带控制点)

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的正式设计结果,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、生产操作时参考。

第28页:第三节 物料计算的意义

物料衡算包括该产品的原辅料和包装材料的计算。通过物料衡算,可以确定各种主要物料的采购运输和仓库储存量,并对生产过程中所需的设备和劳动力定员的需要量提供计算依据。

计算物料时,必须使原、辅料的质量与经过加工处理后所得成品和损耗量相平衡:投入的辅助料按正值计算,加工过程中的物料损失以负值计入。据此可计算出原料和辅料的消耗定额,绘制原、辅料耗用表和物料平衡图,并为设备计算、热量计算、管路设计以及劳动定员、生产班次、成本核算提供依据。

第29页:物料计算的方法与基本资料

物料衡算的基本资料是“技术经济定额指标”,这些经验数据因具体条件而异,如地区差别、机械化程度、原料品种、成熟度、新鲜度及操作条件等。一般老厂改造按该厂原有的技术经济定额为计算依据,新建厂则参考相同类型、相近条件工厂的指标再作修正。

计算对象可以是全厂、全车间、某一生产线、某一产品,在一年或一月或一日或一个班次,也可以是单位批次的物料数量;一般新建食品工厂的工艺设计以“班”产量为基准。

第30页:每班耗用量的计算公式

  • 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)
  • 每班耗用各种辅料量(kg/班)= 单位产品耗用各种辅料量(kg/t)× 班产量(t/班)
  • 每班耗用包装容器量(只/班)= 单位产品耗用包装容器量(只/t)× 班产量(t/班)×(1+0.1%损耗)

单位产品耗用的各种包装材料、包装容器也可仿照上述方法计算。若一种原料生产两种以上产品,则需分别求出各产品的用量再汇总。另外,物料计算也可用原料利用率作为计算基础。

第31页:物料平衡图

物料计算结果通常用物料平衡图或物料平衡表来表示。

1.物料平衡图:根据任何一种物料的重量与经过加工处理后所得的成品及少量损耗之和在数值上相等的原理绘制。内容包括物料名称、质量、成品质量、物料的流向、投料顺序等项。绘制时实线箭头表示物料主流向,必要时用细实线表示物料支流向。

第32页:物料平衡表

2.物料平衡表:是物料平衡计算的另一种表示形式,其内容包括物料名称、计算单位,以及主辅原料、产品、食品、损失1、损失2、损失3等在批次与班次上的质量和百分比。

第33页:第四节 设备选型的作用与台数确定

物料衡算是设备选型的根据,设备选型要符合工艺要求,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,并为动力配电、水、汽用量计算提供依据。

  • 应根据每一个品种单位时间(小时或分)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
  • 几种产品共用设备在不同时间使用时,按处理量最大的品种所需台数确定
  • 关键设备除按实际生产能力配备外,还应考虑备用设备
  • 一般后道工序设备的生产能力要略大于前道工序,以防物料积压

第34页:设备选型及设计的原则(上)

食品工厂生产设备大体可分四个类型:计量和贮存设备、通用机械设备、定型专用设备和非标准专业设备。选择设备的原则:

  1. 满足工艺要求,保证产品的质量和产量
  2. 大型食品工厂应选用较先进、机械化程度高的设备;中型厂一些主要产品可选用机械化、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

第35页:设备选型及设计的原则(下)

  1. 所选设备应符合食品卫生要求,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
  2. 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)
  3. 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

第36页:设备生产能力的计算

2.设备生产能力的计算:食品工厂所用设备的生产能力,有些一看铭牌就可知道,但有些设备的生产能力随物料、产品品种、生产工艺条件等而改变,例如流槽、输送带、杀菌锅等。

第37页:食品工厂主要设备的选择

3.食品工厂主要设备的选择:食品工厂生产的产品种类多,使用的设备各式各样,设备生产厂家普及国内外,其型号、规格不一,设计者应正确选择设备,满足工艺要求,确保食品厂产品的产量和质量。下面主要介绍罐头厂的主要设备。

第38页:固体输送设备:带式输送机

3.1.1.1 固体输送设备可分为带式输送机、斗式输送机和螺旋输送机等。

(1)带式输送机:是食品厂中应用最广的一种连续输送机械,常用于块状、颗粒状等物料及整件物料进行水平或倾斜方向运送,还可用作拣选工作台、清洗和预处理操作台等。在罐头厂常用于原料预处理、拣选、装填各工段以及成品包装仓库等处。

第39页:斗式升送机与螺旋输送机

  • (2)斗式升送机:在食品厂连续化生产中,用于需要在不同高度装运物料,使物料由一台机械运送到另一台机械上,或由地面运送到楼上等
  • (3)螺旋输送机:适用于需要密闭运输的物料,如粒状和颗粒状物料

第40页:液体输送设备:流送槽与真空吸料

3.1.1.2 液体输送设备中常用的有流送槽、真空吸料装置和泵等。

(1)流送槽
属于水力输送物料的装置,用于把原料从堆放场送到清洗机或预煮机中,适用于蕃茄、蘑菇、菠萝和其他块茎类原料的输送
(2)真空吸料装置
一种简易的流体输送方法,可对流体进行短距离输送及提升一定高度;对果酱、蕃茄酱等或带有固体块料的物料尤为适宜。缺点是输送距离或提升高度不大、效率低

第41页:食品厂常用泵的类型

(3)泵:在食品厂常用的泵有离心奶泵、螺杆泵、齿轮泵等。

  • ①离心奶泵:用于液体的输送,在乳品厂应用尤为广泛;凡与液体接触部分均由不锈钢制造,确保食品卫生,故又称卫生泵
  • ②螺杆泵:一种回转容积式泵,利用螺杆相互啮合使空间容积变化来输送液体;食品厂中大多是单螺杆卧式泵,用于高粘稠液体及带固体物料的酱体输送
  • ③齿轮泵:亦属回转容积式泵,主要用来输送粘稠液体,如油类、糖浆等

第42页:清洗设备

食品原料在生长、成熟、运输及贮藏过程中会受到尘埃、砂土、微生物及其他污物污染,加工前必须清洗;为保证食品容器清洁、防止肉类罐头产生油商标等质量事故,也必须有相应的清洗机械设备。

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。鼓风式清洗机利用空气进行搅拌,既可加速污物洗去,又可使原料在强烈翻动时完整性不被破坏,最适合果蔬原料清洗;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。

第43页:原料预处理设备

常用的原料预处理设备有分级机(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)、绞肉机、打浆机、榨汁机、果蔬去皮机、分离机(桔油分离、奶油分离机等)、斩拌机、真空搅拌机等。

  • 滚筒式分级机分级效率高,广泛用于蘑菇和青豆等的分级
  • 三辊筒式分级机适用于球形或近似球形体的果蔬原料,如苹果、柑桔、蕃茄、桃子和菠萝等按直径大小分级
  • 斩拌机和真空搅拌机是午餐肉的专用设备

第44页:热处理设备的类型与用途

食品工厂热处理设备主要用于原料脱水、抑制或杀灭微生物、排除食品组织中的空气、破坏酶活力、保持产品颜色和方便其他工序操作,包括预煮、预热、蒸发浓缩、干燥、排气和杀菌等设备。

常用的有列管式热交换器、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(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)。

第45页:热交换器的选型与用途

  • 列管式热交换器:广泛应用在蕃茄汁、果汁、乳品等液体食品生产中,多用作高温短时或超高温短时杀菌及杀菌后的及时冷却
  • 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,适于中小型乳品厂使用
  • 夹层锅:常用于物料的热烫、预煮,调味液的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

第46页:真空浓缩设备选型:结垢性与结晶性

真空浓缩设备的加热器结构种类很多,应根据食品溶液的性质确定:

①结垢性
有些溶液加热浓缩时会在加热面生成垢层,增加热阻、降低传热系数,严重时使生产能力下降甚至停产;对易结垢料液,最好选择流速较大的强制循环型或升膜式浓缩设备
②结晶性
有些溶液浓度增加时会析出晶粒并沉积于传热面,影响传热甚至堵塞加热管;常采用带搅拌器的夹套式浓缩设备或带强制循环的浓缩器

第47页:真空浓缩设备选型:粘滞性、热敏性与发泡性

③粘滞性
粘度随浓度增加而增加,使流速降低、传热系数变小;高粘度食品溶液一般选用强制循环式、刮板式或降膜式浓缩设备
④热敏性
加工温度过高会影响色泽和产品质量,应选用停留时间短、蒸发温度低的真空浓缩设备,一般选用各种薄膜式或真空度较高的浓缩设备
⑤发泡性
浓缩过程产生大量气泡易被二次蒸汽带走,增加损耗甚至无法操作;一般采用强制循环型和长管薄膜浓缩器以提高料液在管内流速

真空浓缩装置除真空浓缩设备外,还有附属设备,主要包括捕沫器、冷凝器及真空装置等。

第48页:杀菌设备的分类

罐头厂的杀菌设备种类很多:按杀菌温度不同,可分为常压杀菌和加压杀菌;按操作方法分,有间歇杀菌和连续杀菌。

  • 间歇式:立式杀菌器、卧式杀菌器(卧式又有静止式和回转式两种)
  • 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、微波杀菌器等

我国各罐头厂中主要是立式杀菌器、卧式杀菌器及常压连续杀菌器。

第49页:封罐设备与成品包装机械

3.1.4 封罐设备:由于罐头品种繁多,容器形状和罐形多样、材料不同,封罐机型号亦多种多样。镀锡薄钢板容器的封罐机有手扳式、半自动和自动封罐机,自动封罐机又有单机头自动真空封罐机和多机头自动真空封罐机;玻璃瓶封口机亦分手扳式、半自动和自动封罐机。封罐机的生产能力按每分钟封多少罐计,而不是按班产量计。螺口瓶用四旋盖拧盖机封罐。

3.1.5 成品包装机械设备:常用的包括贴标机、装箱机、封箱机、捆扎机等。

第50页:空罐设备

3.1.6 空罐设备:罐身生产设备有焊锡罐设备(单机和自动焊锡机)、电阻焊设备。常用的空罐罐盖设备有波形切板机、冲床、圆盖机、灌胶机、烘胶机及球磨机等。

第51页:第五节 劳动力计算

劳动力计算主要用于工厂定员编制、生活设施的面积计算及用水用汽量计算,同时对设备的合理使用、人员配备以及产品产量、定额指标的制订都有密切关系。

劳动力主要根据生产单位重量品种所需要的劳动工日计算,一般按车间计算。对于生产车间:每班所需工人数(人/班)= 劳动生产率(人工/t产品)× 班产量

第52页:劳动力计算的注意事项

  1. 劳动生产率高低主要决定于原料新鲜度、成熟度、工人熟练程度及设备的机械化、自动化
  2. 劳动定员应合理,不能过多、过少
  3. 全年劳动定员应基本平衡,在生产旺季时可使用少量临时工,但应是技术性不强的
  4. 男女比应接近3:7
  5. 随着食品工业机械化、自动化程度越来越高,生产力的计算应按新的劳动生产率及劳动生产定额指标进行

第53页:第六节 生产车间工艺布置概述

生产车间布置是工艺设计的重要部分,不仅关系建成投产后的生产实践,而且影响工厂整体;车间布置一经施工就不易改变,设计时必须全面考虑,并与土建、给排水、供电、供汽、通风采暖、制冷以及安全卫生等方面取得统一和协调。

平面布置图是生产车间内设备布置的俯视图,必须表示清楚各种设备的安装位置、下水道、门窗、各工序及车间生活设施的位置、进出口及防蝇防虫措施等;有时还必须画出剖面图,以解决平面图中不能反映的设备与建筑物立面关系及高度尺寸。

第54页:车间工艺布置的原则(上)

  1. 要有总体设计的全局观点:首先满足生产要求,同时必须从本车间在总平面图上的位置、与其他车间或部门间的关系及发展前景等方面满足总体设计的要求
  2. 设备布置要尽量按工艺流水线安排,但有些特殊设备可按相同类型作适当集中,务必使生产过程占地最少、生产周期最短、操作最方便;多层建筑要设垂直运输装置,重型设备最好设在底层,原料收发间应设有地磅
  3. 应考虑到进行多品种生产的可能,以便灵活调动设备并留有适当余地更换设备,同时注意设备相互间间距和设备与建筑物的安全维修距离

第55页:车间工艺布置的原则(下)

  1. 生产车间与其他车间的各工序要相互配合,保证物料运输通畅、避免重复往返;尽可能利用车间空间运输,合理安排废料排出,人员进出口要和物料进出口分开
  2. 必须考虑生产卫生和劳动保护,如卫生消毒、防蝇防虫、车间排水、电器防潮及安全防火等;对散发热量、气味及有腐蚀性介质要单独集中布置;空压机房、空调机房、真空泵房等既要分隔又要尽可能接近使用地点
  3. 应注意车间的采光、通风、采暖、降温等设施
  4. 可以设在室外的设备尽可能设在室外,上面可加盖简易棚

第56页:车间布置的步骤:设备清单

2.1 整理好设备清单和生活室等各部分的面积要求。××食品厂××车间设备清单包括序号、设备名称、规格型号、安装尺寸、生产能力、台数、备注等栏目。

清单中分出固定的、移动的、公共的、专用的以及重量等说明。其中笨重的、固定、专用的设备应尽量排在车间四周,轻的、可移动、简单的设备可排在车间中央,方便更换设备。

第57页:车间布置的步骤:确定厂房与方案排布

  1. 确定厂房的建筑结构、形式、朝向、跨度,绘出宽度和承重柱、墙的位置。一般车间50~60m长为宜(不超过100m)。在计算纸上画出车间长度、宽度和柱子
  2. 按照总平面图,确定生产流水线方向
  3. 用硬纸板剪成小方块(按比例),在草图上布置,排出多种方案分析比较,以求最佳方案

第58页:方案比较与正式图的绘制

  1. 讨论、修改、画草图,对不同方案可从以下几方面比较:①建筑结构造价;②管道安装(包括工艺、水、冷、汽等);③车间运输;④生产卫生条件、操作条件;⑤通风采光
  2. 摆进生活室、车间办公室
  3. 画出车间主要剖面图(包括门窗)
  4. 审查修改
  5. 画出正式图

第59页:

第60页:对建筑外形的选择要求

3.1 对建筑外形的选择要求:车间建筑的外形有长方形、L形、T形、U形等,一般为长方形。其长度取决于生产流水作业线的形式和生产规模,一般60m左右适宜;车间层高按房屋的跨度和生产工艺要求而定,一般以6m为宜,单层厂房可酌量提高,车间内立柱越少越好。国外生产车间一般高度7~10m,也有车间达12m以上。

第61页:对门的要求

  • 每个车间必须有两道以上的门,作为人流、货流和设备的出入口
  • 门的规格应比设备高0.6~1.0m、比设备宽0.2~0.5m;为满足货物或交通工具进出,门的规格应比装货物后的车辆高出0.4m以上、宽出0.3m以上
  • 生产车间的门一般要求设置防蝇、防虫装置
  • 常用门型有空洞门、单扇门、双扇门、单扇或双扇推拉门、单扇或双扇双面弹簧门、单扇或双扇内外开双层门等;我国最常用、效果较好的是双层门(一层纱门和一层开关门,门代号用“M”表示)
  • 车间内部各工段间要求差距不太大,为便于往来运输及人员流动一般采用空洞门

第62页:排汽与通风要求

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式,顶板可用铝合金板,这样可使大量蒸汽排至室外。

第63页:对采光的要求

3.3 对采光的要求:我国目前各食品工厂生产车间基本上是天然采光,车间的采光系数一般要求为1/4~1/6。采光系数是指采光面积和房间地坪面积的比值,采光面积不等于窗洞面积。

  • 木窗的玻璃有效面积占窗洞的46%~64%,钢窗占74%~79%
  • 窗有侧窗和天窗之分,车间采光主要靠开在四周墙上的侧窗;坐着工作时窗台高可取0.8~0.9m,站着工作时取1~1.2m
  • 常用的是双层内、外开窗(纱窗和普通玻璃窗),窗的代号用“C”表示
  • 若房屋跨度过大或层高过低,侧窗采光面积小、采光系数达不到要求,还需在屋顶开天窗增加采光面积,也可多设日光灯照明,灯高离地2.8m,每隔2m安一组

第64页:对地坪的要求

3.4 对地坪的要求:食品工厂的生产车间经常受水、酸、碱、油等腐蚀性介质侵蚀及运输车轮冲击,故地坪须用标号较高的水泥铺盖,或设计陶土砖、水磨石地面。

  • 工艺布置中尽量将有腐蚀性介质排出的设备集中布置,做到局部设防、缩小腐蚀范围
  • 地坪应有1.5%~2.0%的坡度,并设有明沟或地漏排水
  • 车间应考虑采用运输带和胶轮车,以减少地坪受冲击
  • 国内常用地坪有地面砖、石板地面、高标号混凝土地面、红砖地面、塑料地面;国外亦多用红砖地坪和水泥地坪,也有水泥地层上敷环氧树脂涂层(加厚120~150mm)

第65页:对内墙面的要求

3.5 对内墙面的要求:食品工厂对车间内墙面要求很高,要防霉、防湿、防腐、有利于卫生,转角处理最好设计为圆弧形。

  • 3.5.1 墙裙:一般有1.5~2.0m的墙裙(护墙),可用白瓷砖,可保证墙面少受污染并易于洗净
  • 3.5.2 内墙粉刷:一般用白水泥沙浆粉刷,还要涂上耐化学腐蚀的过氯乙烯油漆或六偏水性内墙防霉涂料;也可用仿瓷涂料代替瓷砖,可防水、防霉,对食品工厂车间内墙面很适宜

第66页:对温控的要求

3.6 对温控的要求:生产车间最好有空调装置。在没有空调的情况下,门窗应设纱门纱窗。在我国南方地区,在没有空调的情况下,除设纱门纱窗外,车间层高一般不宜低于6m,以确保有较好的通风。密闭车间应有机械送风,空气经过过滤后送入车间,屋顶布有通风器,风管一般可用铝板或塑料。产品有特别要求者,局部地区可使用正压系统和采取降温措施。

第67页:对楼盖的要求

3.7 楼盖:楼盖由承重结构、铺面、天花、填充物等组成。承重结构是梁和板;铺面是楼板层表面层,可保护承重结构并承受地面上的一切作用力;填充物起隔音、隔热作用;天花起隔音、隔热和美观作用,顶棚必须平整、防止积尘。

为防渗水,楼盖最好选用现浇整体式结构,并保持1.5%~2.0%的坡度以利排水,保证楼盖不渗水、不积水。

第68页:建筑结构:砖木结构

3.8 对建筑结构的要求:食品工厂生产车间的建筑结构大体上可分砖木结构、混合结构、钢筋混凝土结构和钢结构等。

(1)砖木结构:屋顶支承构件采用木制屋架,建筑物所有重量由木柱或砖墙传递到基础和地基上,这样的墙叫承重墙。受木材长度和强度限制,建筑物跨度一般小于15m,往往在10~12m左右。由于食品厂生产车间散发的温度和湿度较高,木材容易腐烂而影响食品卫生,所以一般不宜选用这种结构。

第69页:建筑结构:混合结构

(2)混合结构: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。

第70页:建筑结构:钢筋混凝土结构

(3)钢筋混凝土结构:为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影响。该结构跨度一般为9~24m,层高可达5~10m以上,柱距一般为5~6m。

其主要构件梁、柱、屋架、基础均采用钢筋混凝土,而墙只作为防护设施,也叫框架结构,可以是单层也可以是多层,并可将不同层高、不同跨度的建筑物组合起来。因强度高、耐久性好,是食品工厂生产车间常用的结构。

第71页:建筑结构:钢结构与选型结论

(4)钢结构: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,单层建筑亦可选用混合结构;食品工厂生产车间一般不宜采用砖木结构和钢结构。

第72页:第七节 用水量计算的意义

一、用水量计算(一)计算的意义:食品生产中水是必不可少的物料,因为食品生产过程涉及的物理方法和生化反应都必须有水的存在,不管是原料的预处理、加热、杀菌、冷却、培养基的制备、设备和生产车间的清洗等都需要大量的水,没有水食品生产就无法进行。

在食品加工中,无论是原料的预处理、蒸煮、糖化等过程,都有原料的最佳配比和物料浓度范围,故加水量必须严格控制。所以供水衡算与物料衡算、热量衡算等工艺计算以及设备计算选型、产品成本、技术经济等均有密切关系。

第73页:供水衡算的方法和步骤

(二)供水衡算的方法和步骤:根据食品生产工艺、设备或规模不同,生产过程用水量随之改变,有时差异很大。即便是同一规模、工艺也相同的食品生产,单位成品耗水量往往也大不相同。所以在工艺流程设计时,必须妥善安排、合理用水,尽量做到一水多用。

供水衡算的方法有两种:即按“单位产品耗水量定额”来估算的方法和计算的方法。

第74页:按单位产品耗水量定额估算

1.按“单位产品耗水量定额”来估算:方法简便,但目前在我国尚缺乏具体和确切的技术经济指标。一个食品工厂往往同时生产几种产品,各产品缺乏对耗水量的计量,一般按当月所耗水总量分摊到各产品中;单位产品的耗水额还因地区不同、原料品种差异以及设备条件、生产能力大小、管理水平等而有较大幅度变化。

规模小的食品工厂可采用该估算法,分三个步骤:按单位吨产品耗水量估算、按主要设备的用水量估算、按食品工厂生产规模拟定给水能力。

第75页:部分乳制品平均每吨成品耗汽(水)量表

部分乳制品平均每吨成品耗汽量表(同时列出耗水量):

部分乳制品平均每吨成品耗汽量与耗水量表
产品名称耗汽量(t/t)耗水量(t/t)
消毒奶0.28~0.48~10
奶油1.0~2.028~49
全脂奶粉10~15130~150
干酪素40~55380~400
全脂甜奶粉9~12100~120
乳粉40~4540~50
甜炼乳3.5~4.645~60

注:(1)以上指生产用水,不包括生活用水。(2)北方气候寒冷,应取较大值。表中数值按原文照录。

第76页:按主要设备的用水量估算

(2)按主要设备的用水量来估算:有些设备的用水量较大,在安排管路系统时,要考虑到它们在生产车间的分布情况。对用水压力要求较高、用水量大而集中的地方,应单独接入主干管路。

第77页:按工厂规模拟定供水能力

(3)按食品工厂规模来拟定供水能力:一个食品工厂要设置多大的给水能力,主要根据生产规模,特别是班产量的大小而定。用水量与产量有一定的比例关系,但不一定成正比。班产量越大,单位产品耗水量相应越低,给水能力因而可相应减低。

第78页:罐头食品与乳制品的给水能力表

部分罐头食品和乳制品的给水能力表:

部分罐头食品和乳制品的给水能力表
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、15~2040~50、70~90、120~150不包括速冻冷藏
果蔬类4~6、10~15、25~4050~70、120~150、200~250蕃茄酱例外
奶粉、甜炼乳、奶油5、10、1515~20、28~30、57~60—
消毒奶、酸奶、冰淇淋、奶油、干酪素、乳糖5、10、5010~15、18~25、70~90—

注:(1)以上单位指生产用水,不包括生活用水。(2)南方地区气温高,冷却水量较大,应取较大值。

第79页:用水量计算法:目的与基础数据

2.计算法:对于规模较大的食品工厂,在进行水用量计算时必须采用计算的方法,保证用水量的准确性。方法和步骤如下:

  1. 充分了解水用量计算的目的要求,从而采用适当的计算方法。例如做生产过程设计,就要对整个过程和其中的每个设备做详细用水量计算,计算项目要全面细致
  2. 绘出用水量计算流程示意图,使研究的问题形象化、具体化,图形表达的内容应准确、详细
  3. 收集设计基础数据,一般包括生产规模、年生产天数、原料辅料和产品的规格组成及质量等

第80页:用水量计算法:工艺指标与计算基准

  1. 确定工艺指标及消耗定额等,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,必须是先进而又可行的
  2. 选定计算基准:常有的基准有①以单位时间产品或单位时间原料作为计算基准;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可以100kg原料来计算;③以加入设备的一批物料量为计算基准,如啤酒生产可用投入糖化锅、发酵罐的每批次用水量为基准

第81页:用水量计算法:列式求解与校核

  1. 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
  2. 校核与整理计算结果,列出水用量计算表。对主要计算结果都必须认真校核,一旦发现差错必须及时重算更正,最后把整理好的计算结果列成供水衡算表

第82页:供水衡算实例:糖化耗水量

供水衡算实例: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)

第83页:洗槽用水与糖化锅洗刷用水

  • (2)洗槽用水:100kg原料约用水450kg,需用水量 = 1421 × 450/100 = 6394.5(kg);用水时间为1.5h,则洗槽最大用水量 = 6394.5/1.5 = 4263(kg/h)
  • (3)糖化锅洗刷用水:有效体积为20m³的糖化锅及其设备每糖化一次洗刷用水约6t,用水时间2h,故洗刷最大用水量 = 6/2 = 3(t/h)

第84页:沉淀槽冷却用水计算

(4)沉淀槽冷却用水:热麦汁放出热量 Q = GP·CP(t′1 − t′2)。

  • 热麦汁相对密度 1.043,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)]
  • Q = 8892 × 4.1 ×(100 − 55)= 1640574(kJ/h)

第85页:沉淀槽洗刷与麦汁冷却器用水

  • (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,冷却温度为55℃→6℃,分两段冷却。第一段:麦汁温度55℃→25℃,冷水温度18℃→30℃

第86页:麦汁冷却器的热量计算参数

麦汁放出热量计算所用参数:

  • 麦汁量 GP = 8892 kg
  • 麦汁比热容 cP = 4.1[kJ/(kg·K)]
  • 麦汁温度 t′1 = 55℃,t′2 = 25℃
  • 水的比热容 c = 4.18[kJ/(kg·K)],冷却水温度 t1 = 18℃,t2 = 30℃
  • 麦汁冷却时间 τ = 1 h

第87页:冷却器冲刷、酵母洗涤与发酵罐洗刷用水

  • (7)麦汁冷却器冲刷用水:设冲刷一次用水4t,用水时间0.5h,最大用水量 = 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,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);设用水时间1h,最大用水量3(t/h)
  • (9)发酵罐洗刷用水:每天冲刷体积10m³的发酵罐2个,每个用水2t,冲刷地面用水2t,每天用水量 = 2×2+2 = 6(t);用水时间1.5h,最大用水量 = 6/1.5 = 4(t/h)

第88页:贮酒罐、清酒罐与过滤机用水

  • (10)贮酒罐冲刷用水:每天冲刷体积10m³的贮酒罐一个,用水2t,管路及地面冲刷用水1t,冲刷时间1h,最大用水量 = 2+1 = 3(t/h)
  • (11)清酒罐冲刷:每天使用体积2.5m³的清酒罐4个,冲洗一次共用水4t,冲刷时间40min,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1.5h,最大用水量 = 2 × 3/1.5 = 4(t/h)

第89页:洗棉机用水量计算

(13)洗棉机用水:

  • ①洗棉机放水量 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 × 4.867 = 14.6(t)

第90页:洗棉机每日用水量

  • 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:淡季开一班、旺季开两班,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 = 14.6/2 = 7.3(t/h)。

第91页:鲜啤酒桶洗刷用水

(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 = 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1.5min,每小时用水量 = 0.02 × 1.5 × 2 × 60/1.5 = 2.4(t/h)

第92页:洗瓶机、装酒机、杀菌机与其他用水

  • (15)洗瓶机用水:最大生产能力3000瓶/h,冲洗每个瓶约需水1.5L,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,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2h,每小时用水量 = 10/2 = 5(t/h)

第93页:啤酒车间供水衡算表

5000t/年啤酒厂啤酒车间供水衡算表:汇总名称、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)等指标。

  • 冷水:1170.15
  • 无菌水:1553793000
  • 自来水:23313582750750

原表数值在源文件中严重粘连(如“1170.15”“1553793000”“23313582750750”),无法安全拆分为吨产品消耗额、每小时用量、每天用量、年耗量四列,此处按原文照录,未还原为表格,建议对照原课件图片核对后补全。

第94页:二、用汽量计算的意义

(一)热量衡算的意义:在食品工厂的生产操作中热量的需求不可或缺,而热量常常以蒸汽的形式提供。如罐头厂、乳品厂的主要用汽部分有热烫、配汤、浓缩、干燥、杀菌、保温、设备和管道的消毒、车间的清洁卫生等。

热量衡算通过对生产中热量需求量的计算确定生产用汽量,得出生产过程能耗定额指标,定量研究生产过程,为过程设计和操作提供最佳化依据;还可对工艺设计的多种方案进行比较以选定先进工艺,或对已投产系统提出改造革新,分析经济合理性与过程先进性,达到节约能源、降低生产成本的目的。

第95页:用汽量计算的方法与步骤

(二)热量衡算的方法和步骤:根据食品生产工艺、设备或规模不同,生产过程用汽量随之改变,有时差异很大。即便是同一规模、工艺也相同的食品厂,单位成品耗汽量往往也大不相同。所以在工艺流程设计时,必须妥善安排、合理用汽。

用汽量计算的方法有两种:即按“单位产品耗汽量定额”来估算的方法和计算的方法。

第96页:按单位产品耗汽量定额估算

1.按“单位产品耗汽量定额”估算:方法简便,但目前在我国尚缺乏具体和确切的技术经济指标。一个食品工厂往往同时生产几种产品,缺乏对汽耗量的计量,一般按当月所耗汽总量分摊到各产品中;单位产品的耗汽额还因地区不同、原料品种差异以及设备条件、生产能力大小、管理水平等不同而有较大变化。所以该法只能看作是粗略的估算。

规模小的食品工厂可采用,分三个步骤:按单位吨产品耗汽量估算、按主要设备的用汽量估算、按食品工厂规模拟定给汽能力。

第97页:乳制品按生产规模的供汽能力表

(1)按单位吨产品耗汽量来估算;(2)按主要设备的用汽量来估算;(3)按食品工厂规模来拟定给汽能力。

部分乳制品按生产规模供汽能力表
成品类别班产量(t/班)建议用汽量(t/h)
乳粉、甜炼乳、奶油5、10、201.5~2.2、1.8~3.5、5~6
消毒奶、酸奶、冰淇淋20、401.2~1.5、2.2~3.0
奶油、干酪素、乳糖5、10、500.8~1.0、1.5~1.8、7.5~8.0

注:(1)指生产用汽,不包括采暖和生活用汽。(2)北方寒冷,宜选用较大值。

第98页:用汽量计算法:单元设备热量衡算式

2.计算法:规模较大的食品工厂在进行用汽量计算时必须采用计算的方法。现以单元设备的用汽量计算为例:

  1. 画出单元设备的物料流向及变化的示意图
  2. 分析物料流向及变化,写出热量计算式:∑Q入 = ∑Q出 + ∑Q损
∑Q入
输入的热量总和(kJ)
∑Q出
输出的热量总和(kJ)
∑Q损
损失的热量总和(kJ)

第99页:热量衡算各项的构成

通常 ∑Q入 = Q1+Q2+Q3;∑Q出 = Q4+Q5+Q6+Q7;∑Q损 = Q8。

Q1
物料带入的热量(kJ)
Q2
由加热剂(或冷却剂)传给设备和所处理物料的热量
Q3
过程的热效应,包括生物反应热、搅拌热等(kJ)
Q4
物料带出的热量(kJ)
Q5
加热设备需要的热量(kJ)
Q6
加热物料需要的热量(kJ)
Q7
气体或蒸汽带出的热量(kJ)

值得注意的是,对具体的单元设备,上述Q1~Q8各项热量不一定都存在,故必须根据具体情况具体分析。

第100页:热量计算的数据收集与基准

  1. 收集数据:如物料量、工艺条件以及必需的物性数据等,可从专门手册查阅、取自工厂实际生产数据或根据试验研究结果选定
  2. 确定合适的计算基准:取不同的基准温度所得结果不同,必须选准一个温度基准,且每一物料的进出口基准温度必须一致;通常取0℃为基准温度可简化计算。此外可灵活选取基准,如按100kg原料或成品、每小时或每批次处理量等

第101页:物料带入与带出热量的计算

(5)进行具体的热量计算:

a 物料带入的热量Q1和带出热量Q4可按下式计算:

Q = ∑m1·c·t

m1
物料质量,kg
c
物料比热容,kJ/(kg·K)
t
物料进入或离开设备的温度,℃

第102页:过程热效应Q3的计算

b 过程热效应Q3:过程的热效应主要有合成热QB、搅拌热QS和状态热(如汽化热、溶解热、结晶热等)。

Q3 = QB + QS

QB
发酵热(呼吸热)(kJ),视不同条件、环境进行计算
QS
搅拌热,QS = 3600Pη(kJ),其中P为搅拌功率(kW),η为搅拌过程功热转化率,通常η = 92%

第103页:加热设备耗热量Q5的计算

c 加热设备耗热量Q5:为简化计算,忽略设备不同部分的温度差异,则:

Q5 = m2·c2·(t2 − t1)

m2
设备总质量,kg
c2
设备材料比热容,kJ/(kg·K)
t2、t1
设备加热前后的平均温度,℃

第104页:气体或蒸汽带出热量Q7的计算

d 气体或蒸汽带出热量Q7:

Q7 = ∑m3(c3·t + r)

m3
离开设备的气体物料(如空气、CO2等)量,kg
c3
液态物料由0℃升温至蒸发温度的平均比热容,kJ/(kg·K)
t
气态物料温度,℃
r
蒸发潜热,kJ/kg

第105页:设备向环境散热Q8的计算

e 设备向环境散热Q8:假定设备壁面的温度相同,则:

Q8 = A·λT·(tW − ta)·τ

A
设备总表面积,m²
λT
壁面对空气的联合热导率,W/(m·℃)
tW
壁面温度,℃
ta
环境空气温度,℃
τ
操作过程时间,s

λT的计算:①空气作自然对流,λT = 8 + 0.05tW;②强制对流时,λT = 5.3 + 3.6υ(空气流速 υ = 5m/s),或 λT = 6.7λT0.78(υ>5m/s)。

第106页:加热物料热量Q6与介质热量Q2

f 加热物料需要的热量Q6:Q6 = m1·c·(t2 − t1),式中m1为物料质量(kg),c为物料比热容[kJ/(kg·K)],t2、t1为物料加热前后的温度(℃)。

g 加热(或冷却)介质传入(或带出)的热量Q2:对于热量计算的设计任务,Q2是待求量,也称为有效热负荷。若计算出的Q2为正值,则过程需加热;若Q2为负值,则过程需从操作系统移出热量,即需冷却。最后根据Q2确定加热(或冷却)介质及其用量。

第107页:热量衡算应注意的问题

  1. 确定热量计算系统所涉及的所有热量或可能转化成热量的其他能量,不要遗漏;但对计算影响很小的项目可以忽略不计以简化计算
  2. 确定物料衡算的基准、热量衡算的基准温度和其他能量基准;有相变时必须确定相态基准,不要忽略相变热
  3. 正确选择与计算热力学数据
  4. 在有相关条件约束、物料量和能量参数(如温度)有直接影响时,宜将物料衡算和热量衡算联合进行,才能获得准确结果

第108页:年产1500吨肉制品厂设计匡算

设计生产能力为年产各种肉制品1500t,每天一班生产,全年生产300d,即班产量为5t,其中灌肠类3t、酱卤类1.5t、花样品种类0.5t。生产上述产品每天所需主要原料为产白条肉的猪100头,副产品(头、蹄、心、肝、肺、肚等)500套。

  • 总投资额 1709745 元,其中土建 2655 平方米、投资 795845 元,设备投资 913900 元
  • 劳动定员:按全员生产率每人 50kg 计,需职工 100 人

第109页:工艺流程:西式灌肠

(二)工艺流程 1.灌肠类(1)西式灌肠工艺流程如下(原课件以流程图图片给出,源文件未提取到工序文字)。

第110页:工艺流程:广式香肠与酱卤类

(2)广式香肠工艺流程如下(原课件以流程图图片给出);2.酱卤类(流程同样以图片给出,源文件未提取到工序文字)。

第111页:花样品种工艺流程

烧煮腌制 → 过油炒焖 → 烘干烤制 → 成品(选料)。

3.花样品种工艺流程如上,工序依次为选料、烧煮腌制、过油炒焖、烘干烤制、成品。

第112页:(三)总平面布置

(三)总平面布置(原课件以布置图图片给出,源文件未提取到图面文字)。

第113页:(四)生产设备

(四)生产设备(原课件以设备表或图片给出,源文件未提取到设备名称与数量)。

第114页:

第115页:

第116页:

第117页:土建:建筑面积与原料处理部分

(五)土建 1.建筑面积:建筑总面积为2695m²,其中生产及辅助生产车间建筑面积2400m²、占90%,生产设施建筑面积255m²、占9.0%。

(1)原料处理部分:

  • 原料冷却间:每天按进150头猪的白条肉计,每头猪占0.53m²,共80m²
  • 腌制冷却间:每天进货5t、腌制时间3d,累计15t,每吨占5.3m²,共80m²
  • 剔骨备料间:每吨原料(按20头猪的白条肉计)需24m²,5t原料需120m²,1台真空解冻设备、1台绞肉机占80m²,共200m²

第118页:土建:生产间各部分面积

(2)生产间部分:

  • 肠类灌制间:每灌制1t香肠需133m²,3t共400m²
  • 烤、煮、熏间:每烤、煮、熏1t香肠需100m²,3t共300m²,其中设广式香肠烘房600m²
  • 酱卤制品间:每生产1t酱制品需160m²,1.5t共240m²
  • 花样产品间:生产0.5t花样产品需160m²
  • 成品间:每33.5kg成品需1 240m²,5000kg共150m²,另设产品预凉间50m²、小包装间40m²,共240m²

(3)生活设施部分:工人休息室每人需0.5m²,100人共50m²。

第119页:土建:生活设施与其他建筑

  • 工人更衣室:每人需1m²,100人共100m²
  • 沐浴室:每人需0.3m²,100人共30m²
  • 厕所:每人需0.2m²,100人共20m²

(4)其他建筑部分:压缩机房100m²,辅料间60m²,维修间150m²,化验室30m²,变电间40m²,办公室25m²,锅炉房150m²。

2.土建的做法要求:根据生产工艺要求,从提高产品加工和卫生质量出发,加工间温度及土建的一些做法应满足提出的要求(表15—2为年产1500t肉制品加工厂土建情况表,原表内容未提取)。

第120页:

第121页:

第122页:生产布局与其他要求

(五)生产布局:肉制品加工厂要建在卫生条件好、便于原料和成品进出的地域。各个生产车间的布局要按原料成品的流程安排,做到原料和成品分开、生产间和辅助生产间分开、生活设施和生产建筑分开。

(六)其他:①污水经下水道流入全厂污水处理设施,或按当地有关部门规定处理;②所建锅炉房要尽量远离生产车间以减少污染;③各生产间配备人员要根据生产产品安排。

第123页:作业:十类食品厂设计题目

作业:以下各类均按年产10万吨规模进行工厂设计。

  1. 牛肉干厂设计
  2. 豆干厂设计
  3. 泡菜厂设计
  4. 方便面厂设计
  5. 饼干厂设计
  6. 碳酸饮料厂设计
  7. 果酒厂设计
  8. 果汁饮料厂设计
  9. 酸奶厂设计
  10. 果脯厂设计

第124页:课程设计的九项要求

要求:

  1. 说明厂址选择要求
  2. 总平面设计
  3. 产品方案:班制、工作日、日产量、班产量,并作出方案图
  4. 工艺流程(主要的2~3种产品)
  5. 主要设备选择表(不要求型号,写出名称和数量即可)
  6. 定员设计
  7. 主要车间工艺布置(画一个车间即可)
  8. 作简单的物料计算(主要原辅料)
  9. 作简单的效益和成本计算
顶部目录