物料管理_物料衡算培训教材

1 第三节物料衡算一 物料衡算的概念和意义二 物料衡算的意义三 物料衡算的方法 2 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 加工过程中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 这样 可以计算出原料和辅料的消耗定额 绘制出原 辅料耗用表和物料平衡图 并为下一步设备计算 热量计算 管路设计等提供依据和条件 还为劳动定员 生产班次 成本核算提供计算依据 因此 物料衡算在工艺设计中是一项既细致又重要的工作 3 物料衡算是化工计算的主要内容之一 化工计算包括工艺设计中的物料衡算 能量衡算 设备选型及计算三部分内容 物料衡算是工艺计算的基础 在整个工艺计算工作中开始的最早 并且是最先完成的项目 当生产方法确定并完成了工艺流程示意图设计后 即可进行物料衡算 由此设计工作由定性分析转入定量计算 4 一 物料衡算的概念和意义 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 5 在食品工程中 对以下过程都要进行物料衡算 1 导出某一过程的基本方程式和建立数学模型 2 设计或改造工艺流程和设备 3 了解和控制生产操作过程 4 核算过程的经济效益 物料衡算的结果直接关系到生产成本和车间运输量 对工厂技术经济指标有举足轻重的影响 6 物料衡算的作用 1 确定原辅材料或成品量已知生产任务 通过物料衡算求出原材料 副产物 废物 已知投入原料量 通过物料衡算求出产品 副产物 废物 2 水 蒸汽 热量 冷量等平衡计算的基础 3 设备选型和计算的基础 4 确定技术经济指标 原材料消耗定额 劳动定员等 5 是编制说明书的原始资料 6 制定最经济合理的工艺条件 确定最佳工艺路线 工艺设计人员必须对此十分重视 并熟练地掌握物料衡算的步骤和方法 7 二 物料衡算的依据 1 生产工艺流程示意图 2 物料衡算的有关资料 所需的理化参数 产成品的质量指标 收集得来或实验得来的 8 三 物料衡算的方法 物料衡算是在给定某些物料量的值的情况下 求解另一些物料量的值 由于食品工艺流程的多样化 因而物料衡算的具体内容与解决问题的方法也是多种多样的 有的很简单 有的很复杂 复杂在变量分析 未知数的确定 解方程组 为此学会物料衡算的方法是十分重要的 9 物料衡算的基本资料是 技术经济定额指标 而技术经济定额指标又是工厂在生产实践中积累起来的经验数据 这些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不同 选用时要根据具体条件而定 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 相近条件工厂的有关技术经济定额指标 再以新建厂的实际情况作修正 10 在物料衡算时 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都是以 班 产量为基准 一 物料计算方法 技术经济定额指标法 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 1十0 1 损耗 11 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 再汇总求得 另外 在物料计算的时候 也有用原料利用率 可通过工厂生产实际数据或试验求得 作为计算基础 12 二 物料计算结果表示物料计算结果通常用物料平衡图或物料平衡表来表示 物料平衡图是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是相等的原理来绘制的 平衡图的内容包括 物料名称 质量 成品质量 物料的流向 投料顺序等项 绘制物料平衡图时 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 13 物料平衡表物料平衡表是物料平衡计算的另一种表示形式 其内容与平衡图相同 14 其格式如下 工序 或设备 物料平衡表 15 原料消耗综合表 16 排出物料综合表 经此物料衡算后 即可进行下一步的热量计算和设备选择工作了 17 总物料平衡表 经此物料衡算后 即可进行下一步的热量计算和设备选择工作了 18 第四节设备生产能力的计算和选型一 设备计算和选型的目的和意义二 设备的分类及选型的原则三 设备计算和选型的方法四 选则设备时的注意事项 19 物料衡算是设备选型的根据 而设备选型则要符合工艺的要求 设备选型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 设备选型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采确定所需设备的台数 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 对生产中的关键设备 除按实际生产能力所需的台数配备外 还应考虑有备用设备 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 20 一 设备计算和选型的目的和意义1 目的确定生产中所需设备的台数 型式和主要尺寸 2 意义 1 是保证产品质量的关键和体现生产水平的标准 2 是车间工艺布置的基础 3 为动力配电 水 汽用量计算提供依据 21 二 设备的分类及选型的原则 1 分类通常把食品工厂的设备分为专用设备 通用设备和非标准设备 1 专用设备一般指生产过程中主物料 半成品 产品直接经过的 并有一定技术要求的设备 也就是说仅为食品工厂使用的设备 如发酵罐 糖化锅等 一般由专业性的机械厂设计制造 2 通用设备 各行各业都可以使用的设备称通用设备 如泵 离心机等 3 非标准设备 一般指规格和材质都不定型的设备 工厂设计中一般根据需要配置 例如容器 贮槽等 22 食品机械分类 代号 型号和管理SB T10084 92标准介绍 1主题内容与适用范围本标准适用于食品机械的代号 型号的编制方法和管理方法 不适用于商业用锅炉和食品用的盘 盒类容器 2食品机械分类和食品机械类别代号2 1食品机械分类食品机械按其工作对象分为 饮食加工机械 小型食品加工机械 糕点加工机械 糖果加工机械 豆制品加工机械 冷饮加工机械 肉类蛋品加工机械 酿造加工机械 2 2食品机械类别代号食品机械类别代号按表1编制 23 24 3食品机械代号3 1食品机械代号的编制3 1 1食品机械名称代号是采用机械名称中的代表机械的两个汉字 用每个字汉语拼音的第一个大写字母表示 3 1 2食品机械代号由三个字母组成 其中有类别代号和机械名称代号 3 2食品机械名称代号食品机械名称代号编制时 应查对本标准表1和附录A 附录A中没有规定时 可按本标准有关规定编制 3 3食品机械一机多用代号编制食品机械一机多用代号时 可在食品机械名称代号的右下角加脚注号 D 表示 25 3 4食品机械代号的规定3 4 1食品机械在编制代号时 为了避免重复 对现在制造的机械 使用代号按附录A执行 附录A中所列机械名称为现行机械名称 不得随意变动 3 4 2凡编制新生产的食品机械代号时 应考虑不要与现有机械产品代号相重复 以免造成混乱 3 4 3食品机械代号 所用汉语拼音字母中的 I O A E U V 规定不用 3 4 4凡是新设计 新制造的食品机械在技术文件中使用的名称 应符合本标准附录A的规定 3 4 5凡是新设计的食品机械所使用的名称 应包括工作对象和工作方式 规定以这两部分内容代表该机械 3 4 6在同一台机械上 有两种以上功能的为多用机 多用机在编制名称代号时 规定以它的主要工作对象为主编制 如桃酥饼干成型机 以桃酥为主的 则为GTC 以饼干为主的 则为GBC 决不允许用GTBC编制名称代号 26 4食品机械型号的编制4 1食品机械型号的编制食品机械型号编制形式如下 改进序号代号生产能力代号结构特征代号机械形式代号一机多用代号产品名称代号 27 4 2食品机械型号的编制方法4 2 1食品机械型号中的名称代号按本标准第3章的规定编制 4 2 2食品机械型式代号是表示食品机械的型式 用主轴表示 没有主轴可用工作台面表示 分为立式 主轴倾斜45 以上的型式 卧式 主轴倾斜45 以下 不含45 的型式 两种 分别用 L 和 W 表示 规定卧式可省略 食品机械无主轴或工作台面的 可用机械整体形式表示 如箱式 隧道式等 分别用 X 和 S 表示 4 2 3食品机械结构特征代号是表示食品机械的主要工作部件动作的形式 如冲 印 滚 压等 用汉语拼音第一个大写字母表示 4 2 4食品机械生产能力代号是表示食品机械在单位时间内 所加工出的产品的实际能力 用阿拉伯数字表示 应以kg h L h m h m3 h 瓶 h 只 h等为计量单位 4 2 5食品机械改进序号代号是指食品机械在结构上有大的改进的次数 用英文大写字母A B C D E F等表示 28 4 3示例GTCD G500A表示糕点机械类 桃酥成型机 并且是一机多用 卧式 滚压成型 生产能力为500kg h 第一次改进 RTM G1000C表示肉类蛋品加工机械类 脱毛机 卧式 滚筒的 生产能力为1000只 h 第三次改进 29 5食品机械的型号代号管理5 1食品机械新机械的型号代号管理已正式投产的食品机械和新设计生产的机械 应按本标准规定制定机械代号和型号 并向全国商业机械标准化技术委员会备案 该机构有权对备案型号代号进行修正 5 2食品机械老型号的规定在本标准实施以前制定的食品机械代号和型号 可继续使用两年 两年后须改编新的机械型号代号 并报全国商业机械标准化技术委员会备案 30 5 3食品机械型号备案的内容 a 备案报告一份 b 备案卡片三份 格式见本标准附录B c 食品机械正面照片两张 4寸 d 食品机械产品结构示意图两份 e 食品机械产品说明书两份 31 附录A名称 补充件 A1饮食加工机械类 Y 的机械名称 按表A1规定编制机械名称代号 A2小型食品加工机械类 X 的机械名称 按表A2规定编制机械名称代号 A3糕点加工机械类 G 的机械名称 按表A3规定编制机械名称代号 A4糖果加工机械类 T 的机械名称 按表A4规定编制机械名称代号 A5豆制品加工机械类 D 的机械名称 按表A5规定编制机械名称代号 A6冷饮加工机械类 L 的机械名称 按表A6规定编制机械名称代号 A7肉禽蛋加工机械类 R 的机械名称 按表A7规定编制机械名称代号 A8酿造加工机械类 N 的机械名称 按表A8规定编制机械名称代号 32 2 设备选型的原则总的原则是 满足工艺要求 设备成熟可靠 尽可能采用国产设备 1 满足工艺要求 保证产品的质量和产量 2 根据工厂的实际情况 确定设备的水平 1 大型食品工厂选用较先进 机械化程度高的设备 2 中型食品工视具体情况 一些主要产品可选用较先进 机械化程度高的设备 3 小型工厂则选较简单的设备 所选的设备能充分利用原料 效率高 能耗低 体积小 维修方便 劳动强度低 并能一机多用 33 4 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 温度 压力 湿度 酸碱度等 6 在温度 压力 真空 浓度 时间 流量 液位 计数和程序的方面有合理的控制系统 并尽量采用自动控制 34 3 食品工厂主要设备的选择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 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 下面主要是罐头厂来介绍 35 罐头工厂主要设备 输送设备罐头工厂主要输送设备一般分为固体输送设备和液体输送设备两大类 固体输送设备固体输送设备由于其用途和功能不同 又可分为带式输送机 斗式输送机和螺旋输送机等 带式输送机带式输送机是食品厂中应用最广的一种连续输送机械 它常用于块状 颗粒状等物料及整件物料进行水平方向或倾斜方向运送 同时 还可用作拣选工作台 清洗和预处理操作台等 在罐头厂 该机械常用在原料预处理 拣选 装填各工段以及成品包装仓库等处 36 斗式升送机在食品厂连续化生产中 该机械用于需要在不同高度来装运物料 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 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 37 液体输送设备在液体输送设备中 常用的有流送槽 真空吸料装置和泵等 流送槽流送槽是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 真空吸料装置这是一种简易的流体输送方法 只要厂内有真空系统 除了可以对流体进行短距离输送及提升一定的高度之外 如果原有输送装置是密闭的 还可以直接利用这些设备进行真空吸料 不需增添其他设备 对于果酱 蕃茄酱等或带有固体块料的物料 如桔囊等 尤为适宜 它的缺点是输送距离或提升高度不大 效率低 38 泵在食品厂常用的泵有离心奶泵 螺杆泵 齿轮泵等 离心奶泵在食品厂用于液体的输送 在乳品厂应用尤为广泛 其工作原理和用途 与一般离心泵相同 其不同之处是凡与液体接触部分 均由不锈钢制造 确保食品卫生 故又称卫生泵 螺杆泵是一种回转容积式泵 是利用一根或数根螺杆的相互啮合使空间容积发生变化来输送液体 目前 食品厂中大多是单螺杆卧式泵 用于高粘稠液体及带有固体物料的酱体的输送 如在蕃茄酱连续生产流水线上常采用此泵 齿轮泵亦属于回转容积式泵 在食品厂中主要用来输送粘稠液体 如油类 糖浆等 39 清洗和原料预处理设备食品原料在其生长 成熟 运输及贮藏过程中 会受到尘埃 砂土 微生物及其他污物的污染 因此 在加工前必须进行清洗 此外 为保证食品容器清洁和防止肉类罐头产生油商标等质量事故 都必须有相应的清洗机械与设备 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 40 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 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 目前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不同进行分级 斩拌机和真空搅拌机是午餐肉的专用设备 41 热处理设备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 保持产品的颜色和方便其他工序的操作等 它包括预煮 预热 蒸发浓缩 干燥 排气和杀菌等设备 常用的热处理设备有列管式热交换器 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 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 外加热式等等 排气设备 杀菌设备 立式 卧式 常压连续式 回转式等等 等 42 热交换器热交换器中 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 43 真空浓缩设备真空浓缩设备的加热器结构种类很多 在选择不同结构的真空浓缩设备时 应根据以下食品溶液的性质来确定 结垢性 有些溶液在加热浓缩时 会在加热面上生成垢层 从而增加热阻 降低传热系数 严重时使设备生产能力下降 甚至停产 所以 对易发生垢层的料液 最好选择流速较大的强制循环型或升膜式浓缩设备 结晶性 有些溶液在浓度增加时 会有晶粒析出 而且沉积于传热面上 从而影响传热效果 严重时会堵塞加热管 对于这类食品溶液 常采用带有搅拌器的夹套式浓缩设备或带有强制循环的浓缩器 44 粘滞性 有些食品溶液的粘度随浓度的增加而增加 使流速降低 传热系数变小 生产能力下降 对于粘度较高的食品溶液 一般选用强制循环式 刮板式或降膜式浓缩设备 热敏性 在食品工业的生产过程中 各种不同原料对热的敏感性亦不同 有些产品在加工温度过高时 会影响色泽 使产品质量下降 所以 对这类产品应选用停留时间短 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 发泡性 有些食品溶液在浓缩过程会产生大量气泡 这样 泡沫易被二次蒸汽带走 增加产品损耗 严重时无法操作 造成停产 因此 在浓缩器的结构上 要考虑消除发泡的可能 同时要设法分离回收泡沫 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 真空浓缩装置中除真空浓缩设备外 还有附属设备 它主要包括捕沫器 冷凝器及真空装置等 45 杀菌设备罐头厂的杀菌设备种类很多 按其杀菌温度不同 可分为常压杀菌和加压杀菌 按其操作方法分 有间歇杀菌和连续杀菌 罐头厂常用的间歇式杀菌设备有 立式杀菌器 卧式杀菌器 卧式杀菌器中又有静止式和回转式两种 连续式杀菌设备有常压连续杀菌器 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 在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 46 封罐设备由于罐头的品种繁多 容器形状和罐形亦多种多样 加之容器的材料不同 所以 封罐机的型号兵亦多种多样 一般来说 镀锡薄钢板容器的封罐机有手扳式封罐机 半自动封罐机和自动封罐机 自动封罐机又有单机头自动真空封罐机和多机头自动封罐机 玻璃瓶封口机亦分手扳式封罐机 半自动封罐机和自动封罐机 封罐机的生产能力是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 成品包装机械设备常用的成品包装机械包括贴标机 装箱机 封箱机 捆扎机等 47 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 48 三 设备计算和选型的方法 对于定型设备 只需要根据工艺要求 计算确定所需设备的台数就可以了 其计算公式为 n A Vn 所需设备台数A 单位时间生产量 或处理量 V 单台设备生产能力如果计算结果N值为小数 则取相邻较大的整数 49 例如 某机械设备的生产能力为8吨 天 而设计工厂的加工日处理量为30吨 则工厂应安装的设备台数为 n 30 8 3 75 4台对于设备的生产能力不随其它条件变化的 则按上式计算很简单 对于设备的生产能力随某些条件变化的需计算其生产能力 而后再确定其台数 食品工厂设计基础 P83给出了部分设备生产能力的计算公式 50 四 选则设备时的注意事项 1 根据每一品种单位时间产量的物料平衡情况和设备生产能力来确定设备的台数 2 共用设备按处理量最大的品种来选型 3 关键设备要有备用设备 4 一般后道设备的生产能力要略大于前道设备的生产能力 以防物料积压 51 第五节劳动力计算一 劳动力计算的目的二 劳动力定员的组成三 劳动定员的依据四 劳动力计算的方法五 基本工人数的确定 52 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 同时对工厂设备的合理使用 人员配备 以及对产品产量 定额指标的制订都有密切关系 53 一 劳动力计算的目的1 确定食品工厂定员编制 2 确定工厂生活设施面积 3 计算生活用水 电 汽 二 劳动力定员的组成工厂职工按其工作岗位和职责的不同分为两大类 各类职工再分为不同的岗位和工种 具体见下表所示 54 劳动定员分类表 55 在具体定员时 应根据企业性质 规模 生产组织结构等进行责任制 岗位制的确定 在明确定员的类别组成后 可将全厂定员按如下两表的要求来进行定员 56 车间 或工段 定员表 57 全厂定员表 58 三 劳动定员的依据1 工