设备管理_物料衡算及设备选型培训课程

第三章食品工厂工艺设计 第三节物料衡算第四节设备选型 第三节物料衡算 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 一 物料衡算的概念和意义 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 班产量 t 班 2 每班耗用各种辅料量 Kg 班 单位产品耗用各种辅助材料量 Kg t 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 班产量 t 班 1 损耗率 二 物料计算结果表示通常用物料平衡图 物料平衡表来表示 原理 原料重量 成品量 损耗量内容包括 物料名称 质量 成品质量 损失量 物料的流向 投料顺序等项 方法 粗实线箭头表示物料主流向 细实线表示物料支流向 例如 P48图3 7397克原汁猪肉罐头实测数据流程图原料消耗定额 原料重 产品重 1 23 t原料 t成品 P49图3 8班产12 5t原汁猪肉物料计算流程图 1 物料平衡图 2 物料平衡表 从平衡图中摘出数据 表3 8P49图3 8班产12 5t原汁猪肉物料计算 原料消耗综合表 物料平衡表 排出物料综合表 物料平衡表例子 P49 表3 9日产12t番茄酱罐头物料计算P50 表3 10班产20t蘑菇罐头物料计算P51 表3 11班产20t刀青豆罐头物料计算表3 12班产10t午餐肉罐头物料计算 原料消耗定额随着加工包装量 产品规格 的增大而下降 蕃茄投料量 消耗量 产品不合格量 原料消耗定额及劳动力定额参考 P54 表3 15部分肉 禽 水产品的原料消耗定额及劳动力定额参考表 产品标准 原料 辅料和劳动力定额 P56 表3 16糖水水果罐头主要原辅材料消耗定额参考表P58 表3 17果汁 果酱类罐头主要原辅材料消耗定额参考表P59 表3 18蔬菜类罐头主要原辅材料消耗定额参考表 食品包装概述P61 75P66 表3 19食品包装常用塑料薄膜性能 P68 表3 20复合薄膜的包装性能 实训步骤 1 弄清题意和计算的目的要求 2 画物料流程简图 3 选择计算基准 4 物料衡算的步骤 物料衡算综合实训 年产1万吨食用酒精厂 的物料平衡图 原料消耗定额 28490 10200 原料消耗定额 28490 10200 物料衡算实例 现以二次发酵法生产面包为例 说明物料衡算的基本方法 已知 班产量2000kg 食品规格为100g糖圆面包 其配方如下 标准粉142 9kg鲜酵母0 86kg 这里取面粉的0 6 进行计算 白砂糖14 3kg 占面粉的10 植物油1 43kg 占面粉的1 精盐1 07kg 占面粉的0 75 糖精0 02kg 占面粉的0 014 鸡蛋5 72kg 占面粉的4 要求 绘制物料平衡图 以班次计算 具体设计步骤 绘制面包生产工艺流程图面包生产工艺流程图如下所示 焙烤 包装 根据该食品配方求出班产量为2000kg时各物料的投料量标准粉2000 kg 鲜酵母2000 0 6 12 kg 白砂糖2000 10 200 kg 植物油2000 1 20 kg 精盐2000 0 75 15 kg 鸡蛋2000 4 80 kg 糖精2000 0 014 280 g 3 采用二次发酵法生产面包 需经 次调粉 每次调粉加水量占所加面粉量的40 50 视面粉含水率而定 1 第一次调粉投料 设面粉含水率偏高 面粉2000 40 800 kg 水800 40 320 kg 酵母12 kg 砂糖12 10 1 2 kg 相当于酵母量的10 因此 第一次调粉投料量为 800 320 1 2 1121 2 kg 2 第二次调粉投料留出干面粉2000 60 kg 加入面粉2000 800 60 1140 kg 加水量1140 40 456 kg 砂糖200 1 2 198 8 kg 糖精280g鸡蛋80kg植物油20kg食盐15kg第二次调粉投入量应将第一次发酵的面团 醪子 1121 2kg 计算在内 所以第二次投料量为 1121 2 1140 456 198 8 0 28 80 20 15 3031 28 kg 总投料量为3031 28 60 干粉 3091 28 kg 4 烘焙后的成品质量与正常损失面包烘焙损失比按下式计算D 总投料量 烘焙后的面包质量 总投料量 100 式中 为烘焙损失比 烘焙过程中 面包坯要损失10 12 左右的物质 其中 水分约占94 88 乙醇约占1 46 二氧化碳约占3 27 其他约占0 39 烘焙过程中的正常损失量 3091 28 12 370 95 kg 成品面包质量 总投料量 损失量 3091 28 370 95 2720 33 kg 实际生产中 还应当考虑到正常操作过程损耗 一般按1 5 计算 将计算结果以物料平衡图表示 见图5 3所示 图5 3班产2000kg 以面粉量计 100g糖圆面包物料平衡图 单位 kg 三 主要技术经济指标内容 1 生产规模 t a 2 生产方法3 生产天数 d a 4 产品日产量 t d 5 产品年产量 t a 6 副产品年产量 t a 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 全厂主要管件 管材总重 t 17 钢铁 水泥 木材单耗 第五节设备选型 一 设备选择的原则二 主要设备的选择三 部分设备生产能力的计算公式四 设备选型计算 依据 物料衡算的结果 要求 设备选型要符合工艺 意义 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 第五节设备选型 设备选型任务 在工艺设计基础上进行的 确定车间内工艺设备的类型 规格 t h处理量 和台数 为车间的平面布置 设备的安装提供具体资料 应根据每一个品种单位时间 小时或分钟 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 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 关键设备应考虑有备用设备 后道工序设备的生产能力要略大于前道工序 设备选型方法 一 设备选择的原则 满足工艺要求 保证产品的质量和产量 大型厂 应选用较先进的 机械化程度高的设备 中型厂 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 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 一 设备选择的原则 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 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 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 食品厂设备类型 食品工厂生产设备大体可分四个类型 计量和储存设备 通用机械设备 定型专用设备 非标准专业设备 二 食品工厂主要设备的选择 如电动机 泵等 如汤圆加工机 饺子成型机等 1 输送设备2 清洗和原料预处理设备3 热处理设备4 封罐设备5 成品包装机械设备6 空罐设备 以罐头食品加工厂为例 1 输送设备 1 固体输送设备按用途和功能分 带式输送机 斗式升送机 螺旋输送机 2 液体输送设备有 流送槽 真空吸料装置 3 食品厂常用的泵 离心奶泵 螺杆泵 齿轮泵 2 清洗和原料预处理设备 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 2 清洗和原料预处理设备 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 打浆机 榨汁机 果蔬去皮机 分离机 桔油分离 奶油分离机等 绞肉机 斩拌机 真空搅拌机等 3 热处理设备 作用 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 工段 包括预煮 预热 蒸发浓缩 干燥 排气和杀菌等设备 3 热处理设备 热交换设备 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 排气设备 杀菌设备 立式 卧式 常压连续式 回转式等 常用设备 3 热处理设备 1 热交换设备 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 夹层锅 用于物料的热烫 预煮 调味液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 3 热处理设备 2 真空浓缩设备 结垢性 强制循环型或升膜式蒸发式浓缩设备 结晶性 夹套式浓缩设备或强制循环型 粘滞性 强制循环式 刮板式或降膜式浓缩设备 热敏性 各种膜式或真空度较高的浓缩设备 发泡性 强制循环型和长管薄膜浓缩设备 3 热处理设备 3 杀菌设备 按其杀菌温度不同 常压 加压杀菌 按其操作方法分 间歇式 连续式杀菌 间歇式 立式杀菌器 卧式杀菌器 静止式 回转式 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 真空杀菌器以及微波杀菌器等 4 封罐设备 镀锡薄钢板 玻璃瓶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 又有单机头和多机头自动封罐机 螺口瓶用四旋盖拧盖机封罐 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 三 部分设备生产能力的计算公式 P84 一 流槽 二 斗式输送机 三 带式输送机 四 杀菌锅 每台杀菌锅操作周期所需时间t 每台杀菌锅内装罐头的数量n 每台杀菌锅的生产能力G 1h内杀菌x罐所需杀菌锅数量N 制作杀菌工段操作图表 P86 有些 定型专用 设备的生产能力在铭牌上有标注 但有些设备的生产能力随着流量 产品品种 生产工艺等的改变而变化 例子 水平带式输送机的带宽为300mm 堆放物料的平均厚度为100mm 带速为0 5m s 用于输送密度为900kg m3的固体物料 计算其生产能力 t h 装填系数一般取0 75 解 生产能力 t h 3600 B h P85 3600s h 0 3m 0 1m 0 9t m3 0 5m s 0 75 36 5t h 四 设备选型计算 重点 用途 1 向设备厂家提出单机设备的生产能力 容量大小 设备尺寸等要求 2 根据厂家提供的定型设备信息 进行设备数量 操作参数的核算 定 设备类型 一 输送性通过设备的计算 二 罐器类设备的计算 三 连续处理设备的计算 一 输送性通过设备的计算 输送性通过设备 如输送带 泵 粉碎机 胶体磨 过滤机等 计算特点 物料在这些设备内滞留的时间忽略不计 衡算通式 NQs AtQT 1 1式 式中 N 设备数 台 Qs 选型设备的生产能力 t h 台 QT 平均生产能力 t h At 设计安排的某工段物料处理速率系数 1 式 1 1 中 QT是由生产规模决定的 其他3项可变 这就需要设计一个合理的处理速率系数At 与生产作业的调度有关 讨论 当物料预处理速度 按平均生产能力计 At 1 较平均处理时间减少一半 At 2 等等 根据需要的总设备处理能力AtQT t h 以及现有的设备资料提供的单机生产能力 就可以选取适当生产能力的设备 可以选一台 大 设备 也可选多台 小 设备 根据具体情况确定 二 罐器类设备的计算 间歇性处理物料的设备 如贮料罐 杀菌锅 酶反应罐 发酵罐 混合搅拌罐等 衡算通式 NVs AtQTt 1 2式 式中 N 罐设备数 台 Vs 单台罐器设备的有效容量 t 台 QT 平均生产能力 t h At 设计安排的某工段物料处理速率系数 1 t 物料滞留时间 物料处理时间 滞留在设备时间 式 1 2 中 QT与t是由生产规模和生产工艺决定的 其他3项可变 例1 1 P12 三 连续处理设备的计算 如连续杀菌机 速冻机 干燥机 连续式烘烤炉 预煮机等 对于定型的连续