食品工厂工艺设计(2).ppt

1、食品工厂设计概论,主讲教师：朱文优 TEL第四章 食品工厂工艺设计,第一节 概述 第二节 产品方案的确定 第三节 主要产品的工艺流程设计与确定 第四节 物料衡算 第五节 设备选型 第六节 水、汽用量估算 第七节 劳动力计算 第八节 生产车间工艺布置图,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，并对建厂的费用和生产的产品质量、产品成本、劳动强度有着重要的影响，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。,第一节 概述,一、食品工厂工艺设计的主要项目,1）产品方案的确定； 2）主要产品及综合利用产品的工艺流程确定； 3）

2、物料衡算； 4）生产车间设备生产能力计算和设备选型； 5）生产过程蒸汽用量及耗水量的估算； 6）生产车间设备的工艺布置； 7）管路设计； 8）向非工艺设计提出的要求和提供的技术参数；,（8）向非工艺设计提出的要求和提供的技术参数：,工艺对全厂总平面布置中建筑物相对位置的要求； 工艺对车间建筑在土建、采光、通风及卫生方面的要求； 生产车间水、电、汽、冷的消耗量计算； 生产工艺对用水水质的要求； 对三废（废水、废渣、废气）排放的要求； 关于各种仓库建筑面积的计算及对仓库在保温、防潮、防鼠、防虫等方面的特殊要求。,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

3、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。,二、食品工厂工艺设计的步骤,一、概述 产品方案又称生产纲领，实际是食品厂准备全年（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。 当然市场经济条件下的工厂要以销定产，产品方案既作为设计依据，又是工厂实际生产能力的确定及挖潜余

4、量的测算。,第一节 产品方案及班产量的确定,产品方案受：市场产品的销售、人们的生活习惯、地区的气候和季节等多个方面因素的影响。 在制定产品方案时，首先要调查研究，分析得到的资料，以此确定主要产品的品种、规格、产量和生产班次。其次是要用调节产品用以调节生产忙闲不均的现象。最后尽可能把原料综合利用及贮存半成品，以合理调剂生产中的淡、旺季节。,总之，在安排产品方案时，应尽量做到“四个满足”和“五个平衡”。 “四个满足”是： (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 。,二、安排产品方案计划要遵循的原则和要求,“五个平衡

5、”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。,三、制定产品方案的步骤,1.确定产品的种类及包装规格； 2. 确定各种产品在总产量中所占比例及产量； 3. 确定产品的生产时间； 4.根据各种产品的设计产量，确定班次产量及生产班次数； 5.产品方案比较； 6.产品方案表达,5.产品方案比较,(1)主要产品年产值的比较； (2)每天所需生产工人数的比较； (3)劳动生产率的比较（年产量t/工人总数） (4)每天（月）原料、产品数之差比较 (5)平均每人年产值的比较（元/人年）；,

6、(6)设备平衡情况的比较； (7)水、电、汽耗量的比较； (8)组织生产难易情况的比较； (9)基建投资的比较； (10)社会效益的比较； (11)经济效益(利税元/年)； (12)结论。,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。,产品方案分析表,举例: 1、猪肉类罐头 34级冻猪肉出肉率在65%80%，其中可用于： （1）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 （2）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

7、肉罐头,（3）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% （4）西式火腿罐35% 其他肉罐头（香菇肉酱、圆蹄等）,2、年产4000t饼干厂产品方案,3、年产4000吨罐头厂产品方案,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。 在满足全年均衡生产的条件下，食品工厂班产量越大，单位产品成本越低，效益越好，由于投资局限及其它方面制约，班产量有一定的限制，但是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。,四、班产量（年产量）的确定,1.决定班产量的因

8、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,2.年产量的确定 年生产能力按如下估算： Q=Q1+Q2-Q3-Q4+Q5 式中 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。,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,3.工作日及日产量 工作日是指工厂实际生产的时间，全年时间中要

9、将休息日和机器检修等停机时间去除。,4.生产班制 一般食品工厂每天生产班次为12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，便生产管理，经济效益提高。,5、班产量的确定,班产量受到各种因素的影响，每个工作日的实际产量并不完全相同。一般食品工厂每天生产班次为12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。 班产量 Q班=Q/k(3t旺+2t中+t淡) K -设备不均匀系数 t旺-旺

10、季天数 t中-中季天数 t淡-淡季天数,第二节 生产方法的选择和工艺流程的确定 尽管食品厂的类型很多，而且在同一类型的食品厂中产品的品种和加工工艺亦各不相同，但在同一类型的食品厂中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是可以公用的，所以我们在确定产品工艺流程时只要将主要产品的工艺流程确定后，其他产品就好办了。但必须指出，为了保证食品产品的质量，对不同原料应选择不同的工艺流程，另外，即使原料相同，如果所确定的工艺路线和条件不相同，不仅会影响产品质量，而且会影响到工厂的经济效益，所以，我们对所设计的食品厂的主要产品工艺流程应进行认真探讨和论证。,一、工艺路线的选择

11、,（一）工艺流程和工艺流程设计： 1.工艺流程：就是各种产品生产所采用的方法、步骤和途径及其各环节必需的技术参数。 2.工艺流程设计：是确定生产过程的具体内容、顺序和组合方式，并最后以工艺流程图的形式表示出整个生产过程的全貌。,一、工艺路线的选择,（二）工艺路线选择的原则 1.原料匹配性 根据原料的加工特性，选择易于加工，原料消耗少，营养损失低的工艺路线； 2.符合产品质量和规格 根据产品规格要求及有关标准来选择加工产品的工艺路线； 3.技术水平先进合理 应优先采用机械化、连续化作业生产线，以保证半成品不发生变色、变味、变质，节约能耗，降低成本。 4、经济合理性 尽量选择投资少、能耗低、成本低

12、、产品得率高的生产工艺。 5.慎重对待传统生产工艺 一些名、特、优的产品生产不得随意改动；若需改动，须经反复试验，经专家鉴定认可后，方可采用； 6、结合我国国情,（三）工艺流程设计中的注意事项,1.根据所生产的产品品种确定生产线的数量，若产品加工的性质差别很大，就要考虑几条生产线来加工。 2.根据生产规模，投资条件，确定操作方式。对于目前我国的实际情况，采用半机械化，机械化操作很广泛，自动化操作是发展方向； 3.确定主要产品工艺过程； 4.在主要产品的工艺流程确定后，就要确定工艺过程中每个工序的加工条件； 5.正确选择合理的单元操作，确定每一单元操作中的方案及设备的形式。,二、生产工艺流程设计

13、,生产方法确定后，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，视生产实际情况，结合投资大小，确定生产线及生产线数目。 （二）确定生产线自动化程度 生产线有间歇和连续两种。在确定生产线自动化程度时，根据生产特点和技术成熟性，结合生产规模，一般采用先进、经济、合理的自动化生产线，高品质产品生产配以自动化在线检测，以保证产品质量。 （三）工艺流程图的设计 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。,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。 它只是

14、定性的生产工艺表述，不要求正确的比例绘制。主要包括生产过程中需要经过哪些单位操作，各单位操作中的流程方案及所需型号的表述。 其内容包括工序名称、完成该工序工艺操作手段（手工或机械设备名称）、物料流向、工艺条件等。在方框图中，应以箭头表示物料流动方向，其中以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。,二、生产工艺流程设计,啤酒生产工艺流程示意图,水、蒸汽 酒花 麦芽 大米 酵母 CO2 麦糟 热凝固物 热啤 冷固形物 鲜啤,粉碎机,糊化锅,糖化锅,过滤槽,蒸煮锅,回凝沉淀槽,麦汁 冷却器,发酵罐,啤酒 过滤器,清酒罐,罐装机,杀菌机,二、生产工艺流程设

15、计,2.工艺流程草图由四个部分组：生产工艺流程图、图例、设备一览表和必须的文字证明，绘制工艺流程草图时要求如下： 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理，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 对必要的部分，而又不能用图线表达时，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。,二、生产工艺流程设计,具体绘制工艺流程草图的步骤如下： 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。

16、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。 生产工艺设备流程图画法是：将生产设备按生产流程顺序和高低位置是在图面自左至右的展开，用细线绘制，绘出显示设备形状特征的简单外形，可按比例画，也可不按比例，设备的排列位置在图上表示出来，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。,二、生产工艺流程设计,氯苯硝化制备硝基氯苯的工艺流程草图,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正式设计结果，它更加全面、完整、合理、是

17、设备布置和管道设计的依据，并可供施工安装、生产操时参考。,二、生产工艺流程设计,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正式设计结果，它更加全面、完整、合理、是设备布置和管道设计的依据，并可供施工安装、生产操时参考。 工艺控制流程图是表示全部工艺设备、物料管道、阀门、设备附件以及工艺和自控仪表的图例、符号等的一种工艺流程图。 工艺控制流程图是设计文件的必须的附件。,二、生产工艺流程设计,带控制点的工艺流程图基本要求： 表示出生产过程中的全部工艺设备，包括设备图例、位号和名称。 表示出生产过程中的全部工艺物料和载

18、能介质的名称、技术规格及流向。 表示出全部物料管道和各种辅助管道(如水、冷冻盐水、蒸汽、压缩空气及真空等管道)的代号、材质、管径及保温情况。 表示出生产过程中的全部工艺阀门以及阻火器、视镜、管道过滤器、疏水器等附件，但无需绘出法兰、弯头、三通等一般管件。 表示出生产过程中的全部仪表和控制方案，包括仪表的控制参数、功能、位号以及检测点和控制回路等。,二、生产工艺流程设计,图面内容： 图形 标注 图例 标题栏,表示方法 比例与图幅： 原则：一个主项（车间、工序）绘一张流程图，复杂的可拆分为数张（一张图）。 比例：可以1:100，1:200或1:50也可不按比例，标题栏不用注明。 图幅：标准图纸加长

19、 设备的画法 图形：设备按比例，用细线（b/3）画出主要轮廓 相对位置：按高低绘出 相同系统：,设备标注： 标注内容：位号和名称 位号在整个车间不能重复 标注方式： 放在图形的上、下方，排成一行。 同一高度，两个以上设备图形按相对位置放在另一设备下方或用引出线引出，注在空白处。,管道的表示方法： 应画出所有的工艺物料和辅助物料的管道，初设简单；施工图复杂； 管道画法： 线形规定： 工艺管道用粗实线（b=0.9mm） 辅助管道用中实线（b=0.6mm） 仪表管用细（虚）实线（b=0.3mm）,管道交叉与转弯的画法 交叉 转弯 特别注意： 管道应画直线不要画斜线！ 放气口、排液口和液封口的画法,管

20、道来向和去向 相同图号 不同图号,管道标注： 尺寸用公称直径： 物料代号：按GB6567-86 管道系统图形符号管道 规定，用英文名称的第一字母表示 管道序号：工艺流程顺序编写 等级 流向,其他尺寸：工艺对某些管道有一定要求，要标注，液封管长度，安装坡度等。 异径管（接头）有时要标注两端管径。如：70/50 或 Dg70/50,管件与阀门的表示方法： 管道应用细实线画出全部阀门和部分管件（盲板，大小头、阻火器等），连接管件不画。,仪表控制点的表示方法： 在相关的管道上并大致按安装位置用代号、符号表示。符号规定： 参量代号 功能代号 仪表控制点符号 调节阀的符号：其图形符号用细实线绘制，由执行机

21、构和阀体组成。,三、小 结,1、生产工艺流程图的绘制步骤 生产工艺流程示意图物料平衡计算设备设计及计算设备选型绘制工艺流程草图车间设备设计草图的修改和完善正式绘制生产工艺流程图,三、小 结,2、 生产工艺流程图绘制重点内容 图形主要用于表示各设备按工艺流程次序展开在同一平面上，并辅助表示管线、管件、阀门、仪表控制点等。 标注设备型号、名称、管线编号、控制点代号、必要的尺寸数据等。 图例代号及其他标注的说明。 标题栏注明图名、图号。 用细线画出设备的轮廓，用虚线绘制有工艺特征的内部结构。在图样上应标注设备位号及名称。,思考题,名词解释：工艺流程图 简述工艺流程设计的主要任务及具体内容? 简述工艺

22、流程设计的三个阶段? 简述工艺流程图的设计原则？ 简述带控制点工艺流程图的基本要求及图面内容? 简述工艺流程图中管道和设备轮廓用哪种线表达?,第三节 物料衡算,物料衡算的概念和意义 物料计算方法 主要技术经济指标内容 计算举例,一、原料衡算概念和意义,1、原料衡算概念 原料衡算是指：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、原料衡算概念和意义,2、原料衡算意义 确定生产设备的容量、个数和主要尺寸。 工艺流程草图的设计。 水、蒸汽、热量、冷量等平衡计算。 车间布置、运输量、仓库储存量、劳动定员、生产班次、成本核

23、算、管线设计。,二、原料计算方法和步骤,1、弄清题意和计算的目的要求 2、绘出物料衡算流程示意图 3、写出生物反应方程式 4、收集设计基础数据和有关物化常数 5、确定工艺指标及消耗定额 6、选定计算基准 以单位时间产品或单位时间原料量为基准（连续生产） 以单位质量、单位体积的产品或原料为基准（间歇生产） 以加入设备一批次物料量为基准（间歇生产） 7、根据质量守恒定律，进行物料衡算 8、物料计算结果表示(常用物料平衡图或物料平衡表表示),物料平衡示意图,物料平衡表,原料消耗综合表,排出物料综合表,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/

24、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

25、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,第四节 设备设计与选型,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。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。,食品工厂生产设备大体

26、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。在选择设备时，要按照下列原则进行： 1、满足工艺要求，保证产品的质量和产量。 2、一般大型食品工厂应选用较先进的，机械化程度高的设备；中型厂则看具体条件，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。 4、所选设备应符合食品卫生要求，易清洗装拆，与食品接触的材料要不易腐蚀，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（如温度、湿度、压力、酸碱度等）。 6、在温度、压力，真空度，浓度，

27、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。,一、设备选型及设备设计的原则,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、杀菌锅等等。,二、设备生产能力的计算,三、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。 下面主要是罐头厂来介绍。 1、输送设备 2、清洗和原料预处理设备 3、热处理设备 4、封管设备 5、成品包装机械设备 6、空罐设备,1、输

28、送设备 罐头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。 （1）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。 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

29、物料。,（2）液体输送设备 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。,（）泵 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，

30、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。,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

31、新瓶和回收瓶均可使用。 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。,3、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

32、、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。,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

33、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 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。,4、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

34、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。,5、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。,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。,第五节 水、汽用量估算,一、水、汽的应用范围 水和

35、蒸汽是食品厂管道输送的两种最主要也是最基本的辅助工艺流程介质。为了给管路设计奠定必需的理论基础，就必须对生产的用水和用汽做以总体的估计。 用水主要有：原料预处理、半成品漂洗、浓缩锅蒸汽的冷凝，杀菌后产品的冷却，包装容器的洗涤消毒，车间清洁卫生和产品在生产过程中本身所需的水等。 主要用汽部分有：热烫、配烫、浓缩、干燥、杀菌、保温、设备和管道的消毒，车间清洁卫生用汽等。,二、用水用汽估算,（一）技术经济定额指标法 1.平均每吨成品的耗水量 2.一些设备用水用汽量 3.按生产规模来拟定用水用汽量 (二)用计算法来估计用水用汽量 1.耗水估计 2.耗汽量的计算,部分乳制品平均每吨成品耗汽量表,注：（1

36、）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。,部分罐头食品和乳制品的给水能力表,注：（）以上单位指生产用水，不包括生活用水。 （）南方地区气温高，冷却水量较大，应取较大值。,部分乳制品按生产规模供汽能力表,注：（）指生产用汽，不包括采暖和生活用汽。 （）北方寒冷，宜选用较大值。,(二)用计算法来估计用水用汽量,车间生产用水的设备和环节可能很多，但概括起来不外乎为： 1、食品中添加用水 2、原料及包装容器洗涤用水 3、物料冷却用水、冷凝用水 4、车间地坪冲洗用水等几种。,(二)用计算法来估计用水用汽量,1、耗水估计 （1）产品添加用水量 W1=G.Z(吨) G班产量，吨成

37、品。 Z每吨成品在加工过程中所需添加的水量，吨/吨成品。 （2）物料清洗或容器洗涤用水量 W2=d2.V.t.c/4 （吨） d进水管直径，mm V进水管流速，m/s t清洗时间，h c水的容重，吨/m3,(二)用计算法来估计用水用汽量,(3)冷却产品用水量 W3=G.C(t1-t2)/(t4-t3).1000 G需要冷却产品的重量，Kg C需要冷却产品的比热，Kcal/Kg.C 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，,(二)用计算法来估计用水用汽量,（4）冷却二次蒸汽用水量 W4=D.(i-i0)/C.(T2-T1)(吨) D二次蒸汽量，Kg/

38、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.,(二)用计算法来估计用水用汽量,（5）冲洗地坪用水量 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小时4小时洗一次，即每班至少冲洗两次，则有： W5=S.2/40（吨） 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。,用供水衡算实例 以5000t/年啤酒为计算基准，混合原料量为1421kg(单位批次投料量)。 （）糖化耗水量计算：100kg混合原料大约需用水量400kg。 糖化用水量142140

39、0/1005684（kg） 糖化用水时间设为0.5，故： 每小时最大用水量5684/0.511370（kgh）,（）洗槽用水：100kg原料约用水450kg，则需用水量： 1421450/1006394.5（kg） 用水时间为1.5，则每小时： 洗槽最大用水量 6394.5/1.54263（kgh） （）糖化锅洗刷用水：有效体积为20的糖化锅及其设备洗刷用水每糖化一次，用水约6，用水时间为2，故： 洗刷最大用水量6/23（/）,（）沉淀槽冷却用水： 式中 热麦汁放出热量（） 热麦汁相对密度麦汁1.043 热麦汁量85251.043=8892（kgh） 热麦汁比热容4.1kJ（kgK） 热麦汁温

40、度10055 冷却水温度1845 冷却水比热容4.18kJ（kgK） 88924.1（100-55）1640574（kJh）,（）沉淀槽洗刷用水：每次洗刷用水3.5t，冲洗时间设为0.5，则每小时最大用水量=3.6/0.5=7（th） （）麦汁冷却器冷却用水： 麦汁冷却时间设为1，麦汁冷却温度为556 分两段冷却，第一段：麦汁温度5525 冷水温度1830 冷却水用量：,麦汁放出热量：,式中麦汁量GP8892kg 麦汁比热容cP4.1kJ（kgK） 麦汁温度t155t2 水的比热容c4.18kJ（kgK） 冷却水温度t118t230 麦汁冷却时间1h,（）麦汁冷却器冲刷用水：设冲刷一次，用水4

41、t，用水时间为0.5h，则： 最大用水量为：4/0.58（t/h） （）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：（41）30023000（L） 设用水时间为1，故最大用水量为3（t/h） （）发酵罐洗刷用水：每天冲刷体积为10的发酵罐2个，每个用水2t，冲刷地面共用水2t，每天用水量2226（t）。 用水时间设为1.5，最大用水量6/1.54（t/h）,（10）贮酒罐冲刷用水： 每天冲刷体积为10的贮酒罐一个，用水为2t，管路及地面冲刷用水1t，冲刷时间为1h，最大用水量为213（t/h）。

42、 （11）清酒罐冲刷：每天使用体积为2.5的清酒罐4个，冲洗一次，共用水，冲刷时间为40min，则最大用水量：460406（th） （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1.5，则最大用水量231.54（t/h）,（13）洗棉机用水： 洗棉机放水量： 洗棉机体积滤饼体积（滤饼片） 5.3/4（0.525）20.0540 5.30.433 4.867（m）4.867（t） 洗棉过程中换水量： 取换水量为放水量的倍： 334.86714.6（）,洗棉机洗刷用水： 每次洗刷用水1.5（） 洗棉机每日用水量： 淡季洗棉机开一班，旺季开两班，则用水量： 2（）

43、 2（4.86714.61.5） 41.93（） 在洗棉过程中，以换水洗涤时的耗水量最大，设换水时间为2，则每小时最大用水量为：14.6/27.3（t/h）,（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： 22.550%70%=7.875（）7875（） 鲜啤酒桶体积为50/桶： 所需桶数7875/20393.8（桶/d） 冲桶水量为桶体积1.5倍： 每日用水量393.80.021.511.81（t） 冲桶器每次同时冲洗2桶，冲洗时间为1.5min，故： 每小时用水量0.021.52601.52.4（th）,（15）洗

44、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=30001.54500（Lh） 以每班生产7计，总耗水量4500731500(L） （16）装酒机用水：每冲洗一次，用水2.5，每班冲洗一次，每次0.5，最大用水量2.50.55（th） （17）杀菌机用水：杀菌机每个瓶耗水量以计算，则： 用水量300013000(Lh） 3000721000（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10，设用水时间为2，则每小时用水晕1025（t/h）,把上述计算结果整理成供水衡算表,5000年啤酒厂啤酒车间供水衡算表,根

45、据食品生产工艺、设备或规模不同，生产过程用汽量也随之改变，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”来估算和计算的方法。,(二)用计算法来估计用水用汽量,1.按“单位产品耗汽量定额”估算 用“单位产品耗汽量定额”来估算生产车间的用汽量，其方法简便，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要生产几种产品，而各产品在生产过程中缺乏对汽耗量的计量，一般是按当月所耗汽之总量分摊到各产品中去。各厂的摊派方式不同，其定额指标亦不相同，另外，单位产品的

46、耗汽额还因地区不同、原料品种的差异以及设备条件、生产能力大小、管理水平等工厂实际情况的不同而有较大幅度的变化。所以，用“单位产品耗汽量定额”来计算就只能看作是粗略的估算。 对于规模小的食品工厂，在进行用汽量计算时可采用“单位产品耗汽量定额”估算法，可分为三个步骤，即按单位吨产品耗汽量来估算、按主要设备的用汽量来估算和按食品工厂规模来拟定给汽能力。,（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,注：（）指生产用汽，不包括采暖和生活用汽。 （）北方寒冷，宜选用较大值。,(二)用计算法来估计用汽量,2、耗汽量计算

47、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。 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）。,通常 Q入Q1Q2Q3 Q出Q4Q5Q6Q7 Q损Q8 式中 Q物料带入的热量，（kJ）； Q2由加热剂(冷却剂)传给设备和所处理的物料的热量，（kJ）； 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

48、具体的单元设备，上述的Q1Q8各项热量不一定都存在，故进行热量计算时，必须根据具体情况进行具体分析。,（3）收集数据 为了使热量计算顺利进行，计算结果无误和节约时间，首先要收集数据，如物料量、工艺条件以及必需的物性数据等。这些有用的数据可以从专门手册中查阅，或取自工厂实际生产数据，或根据试验研究结果选定。 （4）确定合适的计算基准 在热量计算中，取不同的基准温度，按照热量计算式所得的结果就不同。所以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，为使计算方便、准确，可灵活选取适当的基准，如按100kg原料或成品、每小时或每批次处理量等做基准进行计

49、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，即： Qm1c1t 式中 m1物料质量，kg； c1 物料比热容kJ/（kgK）； t 物料进入或离开设备的温度，。,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（例如汽化热、溶解热、结晶热等）： Q3QBQS 式中 QB发酵热（呼吸热）（kJ），视不同条件、环境进行计算； QS搅拌热 QS3600P（kJ）。 其中 P为搅拌功率，(kW)；为搅拌过程功热转化率，通常92%,c、加热设备耗热量Q5： 为了简化计算，忽略设备不同部分的温度差异，则： Q5m2c2（t2 t1） 式中 m2设备总

50、质量，kg； c2设备材料比热容，kJ（kgK）； t2、t1设备加热前后的平均温度，。,d、气体或蒸汽带出热量Q7： Q7m3(c3t r) 式中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/（kgK）； t 气态物料温度，； r 蒸发潜热，kJ/kg。,e、设备向环境散热Q8： 为了简化计算，假定设备壁面的温度是相同的，则： Q8AT（ tW - ta） 式中 A设备总表面，m； T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，； 操作过程时间，s。 T的计算： 空气作自然对流，T 80.05 tW 强

51、制对流时，T 5.33.6（空气流速5ms）或又T 6.7 0.78（5m/s）,f、加热物料需要的热量Q6 Q6m1c（t2t1） 式中 m1物料质量，kg； c物料比热容，kJ/（kgK）； t2，t1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，则过程带加热；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来确定加热（或冷却）介质及其用量。,在进行热量衡算时值得注意的几个问题： (1) 确定热量计算系统所涉及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

52、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。,第六节 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。 劳动力的计算主要是根据生产单位重量的品种所需要的劳动工日来计算，一般是按车间来计算，对于生产车间来说： 每班所需工人数（人/班）=

53、劳动生产率（人工/t产品）班产量 车间工人总数=各班或各工段工人总数之和,劳动力计算的方法,1）对于自动化程度较低的生产工序，根据生产单位重量品种所需劳动工日来计算，若用P1表示每班所需人数，则： P1(人/班)=劳动生产率(人/产品) 班产量(产品/班) 2）对于自动化程度较高的工序，根据每台设备所需的劳动工日来计算，若用P2表示每班所需工人数，则： P2（人/班）=KiMi（人/班） Mi 为i种设备每班所需人数；Ki为相关系数，其值1。 影响相关系数大小因素主要有同类设备数量、相邻设备距离远近及设备操作难度、强度及环境等。,劳动力计算的方法,3）生产车间的劳动力计算 P=3S（P1+P2

54、+P3） 3表示在旺季时实行3班制生产，S为修正系数，其值1。P3为辅助生产人员总数，如生产管理人员、材料采购及保管人员、运输人员、检验人员等,计算劳动力时应注意： 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） 男女比应是接近3：7 5） 随着食品工业的发展，现在食品厂的机械化、自动化程度越来越高，则生产力的计算就按新的劳动生产率及劳动生产定额指标进行计算。,第七节 生产车间工艺布置图,一、概念、任务及内容 二、生产车间设备布置的原

55、则 三、设备线性布置的常见方式 四、生产车间工艺布置的步骤与方法 五、生产车间工艺设计对非工艺设计的要求 六、生产车间设备布置图的绘制 七、生产设备布置图举例,一、概念、任务及内容,（一）概念 生产车间工艺布置：就是对厂房内设备排列和配置作出合理的安排，并以车间设备布置图纸的形式表达出来。 （二）任务 完成厂房的轮廓外形及结构尺寸的设计和确定 设备在车间内的排列和布置 1）平面布置图 2）剖面布置图,（1）平面布置图：是一幢房屋的水平剖切视图，即假想用一水平面，经过门窗洞口把房屋切开，移去上面部分，向下观看所得到的水平投影。 在平面图中，必须表示清楚各设备的安装位置，下水道、门窗、各工序及各车

56、间生活设施的位置，进出口及防蝇、防虫措施等。,（2）剖面布置图：又叫立剖面图是假设用一个平面把房屋在门窗洞口处垂直方向切开，移去一边，向另一边观看所得到的投影图。 根据需要选取适当的位置假想剖切，是表示厂房内楼层数、层高度、设备的空间布置，即其所在的立面位置。 主要用于表达平面布置图未能反映清楚的设备及建筑物在立面之间的关系，以及画出设备高度，门窗高度等在平面图中无法反映的尺寸。,（三）车间平面布置图的内容,1、厂房建筑平面图注有厂房边墙轮廓线、门窗位置、楼梯位置、柱网间距和编号以及各层相对标高。 2、设备外形尺寸俯视图和设备编号。 3、设备定位尺寸和尺寸线：设备离墙纵横间距，定出设备中心位置

57、，一般以建筑物中心作为定位基准线。 4、操作平台示意图，主要尺寸和台面相对标高。 5、吊车及吊梁的平面位置。 6、地坑、地沟位置、尺寸及地坑、地沟相对标高。 7、吊装孔、预留孔的位置和尺寸。 8、辅助室、生活室的位置、尺寸及室内设备器具等示意图和尺寸。,二、生产车间设备布置的原则,1、要有总体设计的全局观点。 首先满足生产的要求，同时，还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，以及发展前景等方面，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 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。 3

58、、应考虑到进行多品种生产的可能 在进行生产车间设备布置时，应考虑到进行多品种生产的可能，以便灵活调动设备，并留有适当的余地，以便更换设备。,二、生产车间工艺布置的原则,4、生产车间与其它车间的各工序要相互配合 为保证各物料运输通畅，避免重复往返，生产车间与其它车间的各工序要相互配合。必须注意：要尽可能利用生产车间的空间进行运输；合理安排生产车间各种废料排出；人员进出口要和物料进出口分开。 5、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措施。 6、应注意车间的采光、通风、采暖、降温等设施。 7、可以设在室外的设备，尽可能设在室外，上面可加盖简易棚。,三、设备线性布置的常见方式,（一）单层建筑物内设备按水平直线式进行布置 原料 成品 原料1 成品1 原料2 成品2 （二）单层建筑物内设备按水平U型进行布置 原料 成品,三、设备线性布置的常见方式,（三）单层