邢亚阁 第四章 食品工厂工艺设计.ppt

1、姓 名：邢亚阁 西华大学生物工程学院,食品工厂工艺设计,食品工厂设计,食品工厂工艺设计,产品方案，规格及班产量确定； 工艺流程的确定及操作说明； 物料计算，产量计算，设备选型； 生产车间的平面布置，水、电、气冷、热量的设计； 车间管路设计。,工艺设计,4-1 产品方案及班产量确定 4-2 主要产品生产工艺流程的确定 4-3物料计算 4-4设备生产能力的计算及选型 4-5 劳动力计算 4-6生产车间工艺布置 4-7 生产车间水、汽用量的估算 4-8管路计算与设计,4-1 产品方案及班产量确定,一 产品方案 安排产品方案应做到“四满足”、“五平衡”。 四满足： 主要产品的产量要求； 原料综合利用要

2、求； 淡旺季生产平衡要求； 经济效益要求。 五平衡： 产品产量与原料供应平衡；,生产季节性与劳动力平衡； 生产班次平衡； 设备生产能力平衡； 水、电、汽负荷平衡。 二、班产量的确定 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。,年生产能力按如下估算： Q=Q1+Q2-Q3-Q4 式中 Q新建厂某类食品年产量，吨； Q1本地区该类食品消费量，吨； Q2本地区该类食品年调出量，吨； Q3本地区该类食品年调入量，吨； Q4本地区该类食品原有厂家的年产量，吨；,生产季节性与劳动力平衡； 生产班次平衡； 设备生产能力平衡； 水、电、汽负荷平衡。 三、

3、产品方案举例 华东地区年产50006000t罐头 北方地区年产4000t罐头,华东地区年产50006000t罐头,北方地区年产4000t罐头工厂产品方案,四、产品方案比较 应设计两个以上方案进行比较，其比较范围： 主要产品年产值的比较 劳动生产率（年产量t/工人总数）及每天生产人数的比较 平均每人每年产值的比较（元人年） 设备平衡情况及各种能耗的比较 基建投资及社会效益，技术经济指标的比较,结论：进行比较得出最佳方案，作为设计方案的依据。,4-2 生产工艺流程的确定,一、生产方法的选择,（1）原料匹配性。 （2）符合产品的质量和规格。 （3）技术水平先进、合理。 （4）经济合理性。 （5）对我

4、国传统名优产品若需改动时， 要经过反复试验，报上级部门批准。 （6）结合我国国情。,二、工艺流程设计的原则,1. 设计流程所生产的产品必须符合相关标准。 2. 尽可能采用先进、成熟的技术和设备。 3. “三废”处理效果好，在工艺流程选择时，尽量减少“三废”处理量。 4. 确保安全生产，以保证人身和设备安全。 5. 生产过程尽量机械化、自动化、并尽量做到配置自动生产线在线检测装置，以实现稳产、高产。,三、生产工艺流程设计,1. 确定生产线数目 2. 确定生产线自动化程度 。 3. 工艺流程图的设计 。,四、生产工艺流程绘制,生产工艺流程图有以下几种类型： （1）全厂总工艺流程图或物料平衡图绘制时

5、用细实线画成长方框来示意各车间流程线，流程方向用箭头画在流程图上。 （2）物料流程图 （3）带控制点的工艺流程图,五、几种产品的工艺流程,、午餐肉罐头作业线流程：,国外午餐肉,国产午餐肉,真空斩拌机,方听午餐肉真空填充装罐机,双层水浴式高温高压调理杀菌釜,方听封罐机,2、蘑菇罐头作业流程：,在确定生产流程时，还应注意以下几点： 根据产品规格要求和部分标准拟订； 根据原料性质拟订； 结合具体条件，优先采用机械化，连续流水线，避免食品在加工过程中变坏； 对名、特产品不要随意更改生产工艺及方法； 试制品，新产品待技术成熟后才放大生产。,注意,3、面包生产工艺流程,分切小块造型,3-3物料计算,一、计

6、算方法 、原辅料、包装材料计算法：（单种产品计算法） 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）（+0.1%损耗）,每班耗用包装材料量（只或张班）单位产品耗用包装材料量（只或张班）班产量（t/班） 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成品）班产量（t/班） 、原料利用率计算（逐级计算法） 基本公式：,例：,去淋巴、杂质,6202罐397g/罐=2462.2kg,4-4设备生产能力的计算及选型,依据：物料计算是设备选型的依据 要求：设备选型要符合工艺要求

7、一、食品工厂设备选择的原则： 满足工艺要求，保证产品的质量和产量； 具有一定生产规模的厂，要选择自动化程度较高，在该领域较先进的设备，在温度、压力、真空、浓度、时间、速度、流量、计数方面尽可能采用自动控制方式。,而小规模，从随时可能转产的情况出发多选择一机多用，成本低的设备； 所选设备结构合理，符合卫生条件，易拆装、维修、清洗，能耗低等条件。,虾仁分级,屋顶包流水线,二、食品工厂部分设备生产能力的计算 绝大部分设备的生产能力，在设备的使用说明书或产品的铭牌上就可知道。 如： 流槽（主要起输送物料的作用）,式中 Q原料流量，Kg/s,F 通过流送槽有效截面积（水浸部分 的截面积）， V 流送槽的

8、流送速度,一般取,0.51m/s 混合物密度，近似可取1000kg/m3 m 水对物料倍数, 蔬菜类m=36 鱼类m=68 斗式提升机,式中 G 斗式升送机输送能力，t/h i 料斗容积，m3 相邻两个料斗中心间距，m 对于疏斗可取：=（2.3 2.4）h 式中，h为斗深，对于连续装置=h v 牵引件（带或链条）速度，m/s 物料的堆积密度，t/m3, 料斗充填系数，决定于物料 种类及充填方法,对于粉状及细粒干燥物料： =0.750.95 =0.700.90 =0.500.70,带式输送机 水平带式输送机,式中 G 水平带式输送机生产能力，t/h B 带宽，m 装载密度，t/m3 h 堆放一层

9、物料的平均高度，m 装填系数，取0.60.8，一般取0.75 v 带速，m/s。一般取0.82.5m/s,(t/h),倾斜带式输送机,(t/h),式中 G0 倾斜带式输送机生产力，t/h G 水平带式输送机生产能力，t/h, 倾斜系数，其值决定于倾斜角度， 参阅表3-29。,表4-29,杀菌锅 每台杀菌锅操作周期所需的时间(t) t=t1+t2+t3+t4+t5 式中 t1 装锅时间，一般5min t2 升温时间，min t3 升温时间，min t4 降温时间，min t5 出锅时间，一般5min,电加热杀菌锅,每台杀菌锅内装罐头的数量n,（罐）,式中 K 装载系数，随罐型不同而不同， 一般取

10、0.550.60 z 杀菌锅内菌篮数 d1 杀菌篮外径，m d2 罐头外径，m 杀菌篮高度与罐头高度之比,每台杀菌锅的生产能力G,1h内杀菌x罐所需的杀菌锅数量N,制作杀菌工段操作图表 第一步：计算装完一锅罐头所需时间t,（罐/h）,（台）,（min）,第二步：计算一个杀菌的操作周期时间T和 杀菌锅所需的数目N 第三步：制订杀菌工段的操作图表 例：设第一个锅8:00开始装锅，则第二锅 是8:00+t后装锅，则第三锅是8:00+2t后装锅，以此类推，直至第N锅。第一个锅杀菌后出锅完毕的时间是8:00+T，第二个锅杀菌后出锅完毕的时间是8:00+(T+t)，第三个锅杀菌后出锅完毕的时间是8:00+

11、(T+t+t)，以此类推，直至第N锅，这样即可制定出杀菌工段的操作图表。 如下表：,杀菌工段操作图表,从以上表中可知：第一号杀菌锅于8:00开始装锅到杀菌全过程结束是10:30，操作周期是150min，第二个周期开始是10:36，周期间隔为6min。第六号锅装锅时间是10:15，而第一号锅开始时间是10:25，即装锅和出锅时间最少相差有10min，进出锅时间不会冲突，工人可以顺利操作，否则就需要增加杀菌操作工人。,三、主要设备的选择,罐头厂主要设备： 1、输送设备： 固体类输送设备：带式输送、斗式输送、螺旋输送 液体类输送设备：流送槽、真空吸料装置、泵（离心泵、螺杆泵、齿轮泵） 2、清洗和原料

12、处理设备： 清洗设备：鼓风式清洗机、空罐清洗机、全自动洗瓶机,原料预处理设备：分级机、切片机、绞肉机、打浆机、去皮机、分离机 3、热处理设备： 热交换器：列管式热交换器、板式换热器、辊筒式杀菌器、夹层锅 真空浓缩设备：升、降膜浓缩设备、夹套式浓缩设备、薄膜式浓缩设备,板式换热器,可倾式夹层锅,浓缩设备,升膜浓缩设备,思考题,食品工厂工艺设计包括哪两方面设计内容？安排产品方案应做到哪“四满足，五平衡”？ 在确定产品工艺流程时应注意哪几点？试确定罐头和甜炼乳生产工艺流程。 掌握原、辅料及原料利用率的基本公式。 食品工厂选择设备的原则，及依据和要求有哪些？,4-5生产车间工艺布置,一、七原则 总体设

13、计要有全局观点 按工艺流水线安排设备 要考虑到产品的多样性和用户的需要 车间之间要配合、协调、畅通 考虑到劳动保护、卫生设施、环境措施 对车间应考虑到通风、采光、空调、湿度等的影响 允许在车间外置设备尽可能外置,七原则,二、六步骤 整理好设备清单 全面分析设备，然后排布设备位置 确定车间建筑物的结构形式及相关内容 根据总平面图，确定流水线 根据各种设备外形，以一定比例用硬纸片剪成相应形状，在总平面图上进行排布，调整至满意为止 进行方案比较,六步骤,方案比较包括： 建筑物造价 管道安装 车间运输 生产卫生条件 操作条件 通风、采光及环境保护,车间布置,三、生产车间对非工艺设计的要求 门 用代号“

14、M”，规格（宽高） 单扇门规格： 10002200 ，10002700 双扇门规格： 15002200 ，15002700 ， 22002700 食品工厂车间的门要求较严格，起码要求防电、蝇、高温、灰尘等物质的侵入。,推拉门,移动门,风幕,我国食品工厂生产车间常用的门大致有： 空洞门 单扇门和双扇门 单扇推拉门和双扇推拉门 单扇双面弹簧门和双扇双面弹簧门 单扇内外开双层门和双扇内外开双层门 排汽 主要是水蒸汽、油蒸汽、废气等的外排。 采光 一般分侧窗、天窗采光，其形状及要求在手册上查。,采光,车间的空调、除湿等系统 建筑结构：地坪、内墙面、楼盖,内墙面,地坪,4-6 劳动力计算,劳动力计算的作

15、用： 全厂人员定编； 生活设施的面积计算； 生活用水、汽量的计算。 劳动力计算的基本公式 车间劳动力计算 每班所需工人数(人/班)=劳动生产率 (人工/t产品) 班产量,全厂等于各车间之和 注意事项 劳动生产率涉及的范围较广，多借用已成熟的老厂和到车间实践。 淡旺季的用工需求及平衡。,注意,4-7 生产车间水、汽用量的估算,食品加工是一个用水、汽量很大的产业，用水的地方很多，随产品种类而异，用水、用汽量的多少也不相同。,水产加工车间,生产车间的水、汽用量的估算方法一般有两种： 第一种：按“单位产品耗水耗汽量定额”来 估算 第二种：用计算的方法来估算 一、用“单位产品耗水耗汽量定额”来估算（类比

16、法） 此法简单，借用现有条件进行粗略的估算。,部分产品耗汽、耗水量 t/t成品,用计算方法来估算用水用汽量 （1）耗水估计 某产品车间耗水量W W=W1+W2+W3+W4+W5 （kg） 式中 W1 产品所需水量，kg W2 清洗所用水量，kg W3 冷却所用水量，kg W4 冷凝二次蒸汽用水量，kg W5 其它耗水量，kg 具体某产品各种W的计算不一样。,（1）产品所需用水量 W1 =GZ () 式中：G班产量，成品。 Z每成品在加工过程中所需添加的水量， /成品。 （2）物料清洗或容器洗涤用水量 W2 =/4dvtc（） 式中：d进水管直径，m V进水管流速，m/s t清洗时间， S c水

17、的容重， /m3,(3) 冷却产品用水量 W3 =GC(t1 t2)/(t4- t3) 1000 式中： G需要冷却产品的重量， C需要冷却产品的比热，J/.K t1冷却前产品的初温， t2冷却后产品的终温， t3冷却水的初温， t4冷却水的终温， ,（4）冷却二次蒸汽用水量 W4 =D(i- i0）/C(T2 T1）() 式中： D二次蒸汽量，Kg/h i二次蒸汽热焓，J/Kg i0二次蒸汽冷凝液热焓，J/Kg. C冷却水比热， J/Kg.K. T2冷却水出口温度， K. T1冷却水进口温度， K.,（5）其它用水量 根据实测数据，1吨水可冲地坪40m2左右，若食品加工厂生产车间每4小时洗一

18、次，即每班至少冲洗两次，则有： W5=S2/40() 式中： S生产车间的面积，m2。 根据生产车间的工艺要求，可计算出每班生产过程 的耗水量。,2、耗汽量估算（1）,（kg）,式中 G 蒸汽消耗量，kg i1 蒸汽热焓，J/kg i2 冷凝液的热焓， J/kg Q 加热过程中的热量总消耗，J Q=Q1+Q2+Q3+ Qn 式中的Q1、Q2、Q3 Qn它包括：所耗热量，溶剂蒸发所耗热量，设备总的耗热量等，要针对具体情况来确定。,耗汽量估计（2） 食品工厂中主要耗用饱和水蒸汽，消耗的热量等于加热产品和设备所消耗的热量、生产过程的热效应、损失到周围介质中的热量之和。 QQ出Q损 式中 Q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）。,4-8管路与阀门,一 管道附件 1、弯头 2、三通 3、短接管和异径管 4、法兰、活络管接头、盲板 5、阀门,二 管道连接,1、法兰连接 （1）整体式法兰 （2）搭焊式法兰 （3）对焊法兰 （4）松套法兰 （5）螺纹法兰 2、螺纹连接 3、焊接连接 4、其他连接,三 管道保温,管路保温的目的是使管内介质在输送过程中不冷却、不升温，亦就是不受外界温度的影响而改变介质的状态。 管路保温采用保温材料包裹管外壁的方法。保温材料常采用导热性差的材料，常用的有毛毡、石棉、玻璃棉、矿渣棉，珠光砂及其他石棉水泥制品等。,四