食品工厂工艺设计

第四章食品工厂工艺设计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。食品工厂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。第一节产品方案及班产量的确定一.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量的测算。产品方案的影响因素是多方面的，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。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。“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。二、班产量（年产量）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。一般情况下，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。1.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.生产班制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，便生产管理，经济效益提高。4.工作日及日产量5.班产量三.产品方案的制定举例:猪肉类罐头3~4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）——年产4000t饼干厂产品方案产品名称年产量/t班产量(t)1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月婴儿饼干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———四、产品方案比较制订产品方案时，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。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：利润产品方案分析项目方案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）全年空员工人数差值（人）原料损耗率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、原则工艺流程是初步设计审批过程中主要审查内容之一，它的正确与否往往决定产品质量、产品竞争力，决定食品厂的生存与发展，选择工艺流程必须通过分析、比较，从理论和实际各个方面进行论证，证实它在技术上是先进的。在经济上是高效的，符合设计计划任务书的要求：（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，选用产品“三废”少或经过治理容易达到国家规定的“三废”排放标准的生产工艺。（5）产品在市场有较强的竞争能力，有利于原材料的综合利用。（6）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。（7）对科研成果，必须经过中试放大后，才能应用。（8）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，其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、变质现象发生。（9）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，特别是对热敏性的食品，需要注意。（10）结合我国国情。在进行产品工艺设计时，必须以我国具体情况出发，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做出恰当的衡量，综合考虑。在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，以缩短与发达国家的水平差距。（11）确保安全生产，以保证人身和设备安全。二、生产工艺流程设计生产方法确定以后，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，视生产实际情况，结合投资大小，确定生产线及生产线数目。如果产量大，可采用几条生产线，以便生产调剂，设备护理等。（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。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。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，绘制工艺流程早图时要求如下：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。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。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。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。第三节物料计算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。一计算方法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。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。例如：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／斑)=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）。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