食品工程设计讲义(1)

食品工程设计（讲义）绪论食品是人类赖以生存的重要物质基础，食品工业是人类的生命产业，也是永恒不衰的工业。食品工业现代化程度和饮食水平是反映人民生活质量高低及国家文明程度的重要标志。食品工业是我国国民经济的重要支柱产业，也是关系国计民生及关联农业、工业、流通等领域的重大产业。随着我国人民生活质量的提高和营养卫生知识的普及，人们对食物与营养的要求越来越高，特别是我国加入WTO后，国内外市场竞争日趋激烈，对农产品的品质及食品安全卫生要求更高，食品质量与安全已成为食物与营养发展的首要问题。食品工业作为农产品面向市场的主要后续加工产业，在农产品加工业中占有最大比重，因而对推动农业产业化作用巨大。世界上发达国家都把农业和农产品加工业看成是一辆车子的两个轮子，缺一不可，并且认为，食品加工是农业生产的继续，食品工业是农业的后产业，应大力发展。随着农业生产的发展，我国农产品总量稳步增加，甚至出现农产品相对过剩的现象。我国谷物、肉类、花生、油菜和水果等产量均居世界第一位，2003年水果产量为6200万吨，蔬菜为5亿吨，肉类为6300万吨，农产品产量有大幅度提高。然而，目前我国食品工业尚不发达，农产品加工比例为30%左右，而发达国家80%以上，美国在90%以上。世界发达国家均将食品工业产值与农业产值之比用来衡量一个国家或地区农业发达程度与水平，发达国家一般为2-4:1，如英国为3:1，美国为2:1，日本为2.5:1，中国为0.43:1，与世界发达国家相比差距较大。近年来，随着人们工作节奏与生活节奏的加快，旅游业蓬勃兴起与大发展，国际交往日益广泛，特别是我国加入WTO后，传统食品更具有无穷魅力。现代人们迫切希望家务劳动社会化、食品方便化。民以食为天，古今中外任何国家都把食品问题看作是国家兴衰存亡的头等大事，把发展食品工业作为富国强民的决策。只要有人类存在，食品工业将会永远的发展下去。因此，推进中国食品加工技术与工厂建设现代化，大力发展食品工业，这是一个十分重要的研究课题，具有重大的现实意义和应用经济价值。一、食品工程设计的意义和作用食品工业是关联农业、工业和流通领域，对国民经济起支撑作用的重要产业。采取有效措施加快发展食品工业对推动农业产业化、增加农民收入、解决城乡就业、促进农村城镇化进程具有重要意义。食品工厂建设是食品工业的重要内容，也是食品工业健康发展的重要基础和前提条件，它决定着食品加工厂的合理布局、厂址选择、工艺路线、设备选型与布置、食品工程与工业建筑结构、食品卫生和环境保护等，并对食品企业生产管理与经营有着潜在的重大影响，因此，食品工厂设计在食品工厂建设中具有不可替代的重要地位和举足轻重的作用。科学而良好的食品工厂设计不仅可满足食品加工工艺与设备的要求，而且能保证食品卫生质量，生产出合格产品，有利于创立产品品牌和树立企业形象，同时，可有效地保护环境和美化环境，产生明显的社会效益与经济效益。二、食品工程设计的任务和内容我国有悠久的历史、广阔的消费市场、众多的传统食品资源，因此，发展我国食品工业，尽快实现食品加工现代化势在必行。首先，它能满足国内消费市场及国际市场的需求。随着社会经济的发展，生活水平的提高，人们的食品结构正在发生巨大的变化，同时，人们对食物多样化、方便化、优质化需求明显增加，对食物安全卫生要求不断提高，但现有的食品加工厂和市场产品结构难以满足消费需求，食品工厂的设计与建设受经济的影响而发展滞后。因此，推进食品工业的现代化，不仅符合食品工业发展的要求，也是振兴中国食品工业的重要内容。食品工业现代化符合时代的要求。将食品工程、发酵工艺、生物技术、现代包装与加工技术应用于食品工业化生产之中，提高产品卫生质量、包装档次及设备配套，实现规模化工业生产，正是中国食品工业的发展方向。目前，我国农产品加工整体上处于初加工多、水平低、规模小、综合利用差、耗能高的初级阶段，技术及装备水平低是最主要的原因。先进的加工工艺，必须有先进的技术设施与装备来保障。只有如此，才会生产出高质量、低成本、强竞争力、高附加值的产品。食品消费将进一步由数量型消费转向质量型消费，在食品消费上会有更多的消费者不仅仅满足于数量上的充足，在食品的质量上会有更高的要求。对于食品生产企业而言，不实施食品工业化战略，就很难赢得市场。目前发达国家日益高筑技术壁垒，中国的食品生产经营企业要想占领国内乃至国际市场，必须走食品工业现代化之路。国际上已公认的食品安全的最佳控制模式是“从农田到餐桌”，“良好农业规范(GAP)”、“良好生产规范(GMP)”和/或“良好卫生规范(GHP)”实施的基础上，推行“危害控制关键点分析(HACCP)”。这些技术可以明显节省食品安全管理中人力和经费开支，又能最大限度地保证食品的卫生安全，而食品工厂则是保障食品安全的最基本的物质基础。食品工厂设计是根据国家法律法规或国际标准与规程对食品生产企业的食品加工厂进行科学设计与规划，使其能满足食品加工技术与食品产品卫生质量的要求。食品工厂设计的主要内容包括食品工厂基本建设的程序、可行性研究的内容与方法、食品工厂设计的主要任务、食品工厂工艺设计、非工艺设计内容与要求和食品工厂设计卫生规范等，其中重点涉及厂址选择、总平面设计、产品方案及班产量的确定、物料计算、设备选型、生产车间布置、生产车间水电汽计算与管路设计、公用系统及辅助部门设计、基本建设概算及技术经济分析等关键内容。三、食品工程设计的特点食品工厂设计是一门涉及生物、环境、经济和工程技术等多学科交叉与知识融合的应用科学。对于任何食品企业，无论其生产规模，产品结构及工艺技术等差异如何，随着物质文明和精神文明的发展，人们对其要求日趋增高，因而现代化的食品工厂是其发展的必然选择。食品工厂涉及农业、工业、商业和旅游业等相关行业，其原料来源广泛，生产品种繁多，因此，在进行食品工厂设计时，必须结合国情，注重技术先进性和经济合理性，不仅在确定工艺流程、车间布局、设备选型、基础设施和管线布置时必须遵循国家有关法律法规和规范条例，而且还要考虑卫生设施，保障工作人员安全和具有良好的工作条件，减轻劳动强度。同时，应注意防止污染，保护环境，改善和美化环境。为此，要求食品工厂设计工作者应具有扎实的专业理论基础，丰富的实践经验和专业技能，较高的综合素质和责任心。只有发挥集体智慧和多学科交叉优势，才能达到食品工厂设计的高标准和严要求。四、食品工程设计的学习方法和要求食品工厂设计是一门实用性极强的交叉型应用科学，它既属于食品科学范畴，又涉及工程技术领域，它同许多学科有联系，同时，它与食品工业、轻工业、建筑业、机械工业和环境工程等有密切关系。因此，要求学习者不仅要具备食品科学与生物科学的基础知识，而且，还要掌握工程技术原理与技能，具备一定的动手能力，勇于实践，敢于实践，实现理工结合，脑体并用。只有勤于思考，掌握新信息，注意知识融会贯通，方可达到设计之境界。第一章食品工程基本建设概述（5学时）学习目的与要求通过本章的学习，了解食品工厂基本建设的程序；掌握可行性研究的原则和方法；掌握项目建议书、可行性研究报告、设计计划任务书的编制方法；明确食品工厂设计的任务和内容。食品工业是人类的生命工业，也是永恒不衰的工业。食品工业现代化和饮食水平是反映人民生活质量高低及国家文明程度的重要标志。食品工业是我国国民经济的重要支柱产业，也是关系国计民生及关联农业、工业、流通等领域的大产业。食品工业的发展，离不开食品工厂的建设；决定食品加工项目社会经济与生态效益的首要因素也是食品工厂的基本建设。因此，食品工厂的基本建设在社会物质与精神文明建设中具有相当重要的地位。第一节基本建设的程序一、基本建设的内容食品工厂建设属于基本建设，所谓基本建设是指固定资产的建筑、添置和安装。基本建设是一项主要为发展生产奠定物质基础的工作，通过勘察、设计和施工以及其他有关部门的经济活动来实现。工厂、矿井、农场、铁路、水库、商场、酒店等工程的建设，机械设备、车辆、船舶等的添置和安装，机关、学校、医院、居民住宅等的建筑、设备添置和安装等都属于基本建设的范畴。基本建设按其经济目的可以分为生产性建设与非生产性建设，按照建设的性质可以分为新建、改建、扩建、重建、迁建、和更新改造等。新建是指项目建设为全新建设；改建扩建是在原来的基础上对项目进行增补；重建是指报废工程的恢复建设，又叫恢复；迁建项目是指由于项目改变地区而进行的建设；更新改造是在原有项目的更替和内含扩大而进行建设。基本建设的主要内容包括：（1）建筑工程，如各种建筑物和构筑物的建筑工程、设备的基础、支柱的建筑工程等；（2）设备（包括需安装的和不需要安装的设备）、工具、器具、办公家具的购置；（3）设备安装工程，如生产、动力等各种需要安装的机械设备的装配、装置工程；（4）与固定资产投资相联系的如勘察、设计等其他工作。二、基本建设的程序基本建设工作涉及面广，内外协作配合环节多，必须有计划有步骤、有程序地进行，才能达到预期的效果。基本建设的程序指的就是基本建设项目在整个建设过程中各项工作的先后顺序，建设顺序是由基本建设进程的客观规律所决定的。基本建设受地质、水文等自然条件和各种物质、技术条件的制约，要求人们在工作中必须遵循一定的基本建设规律，按照科学的逻辑顺序安排基本建设项目的建设工作。按照国家发展与改革委员会（原国家计委）和国务院相关主管部门的要求，一个基本建设项目从计划到投产，必须经过下列几个阶段：第一阶段，前期准备阶段。包括提出项目建议书；进行项目可行性研究；进行项目评估；正式立项、签订投资（或贷款）协议书；进行项目扩初设计等工作。通过这一阶段的准备，使项目的开展建立在科学民主决策的基础上，促进项目顺利进行。本阶段所提出的项目建议书，是初步确立投资意向。它必须符合当地经济发展规划的要求；符合国家的产业政策和投资政策；符合因地制宜的原则。然后经过项目可行性研究和评估，为决策是否立项提供科学依据。第二阶段，项目实施阶段。严格按项目评估报告及扩初设计的要求实施项目。为保证项目实施的高质量，达到预期的目标，在整个实施过程中重点工作是加强管理：实行科学有效的计划管理、资金管理、物资管理、工程技术管理，建立健全统计、会计核算制度，实行严密的科学监测，保证项目顺利实施。第三阶段，竣工验收阶段。应按项目文件提出的目标检查验收项目完成的内容、数量、质量及效果。评价评估报告的质量，总结项目实施过程的经验教训，并颁发项目竣工验收证书。→→→→→→→→项目建议书可行性研究初步设计审批初步设计制定前期工作计划任务书审批设计任务书项目评估→→→→→→→设计单位施工图设计修改初步设计修正概算施工图预算分批交付施工图选派工地代表筹建单位征用土地设备材料订货签订施工合同施工安装准备生产准备工作及人员培训施工单位施工安装预算施工组织设计开工准备工作主管部门验收竣工施工安装总进度表开工报告验收、调试、试生产开工建设移交生产图1-1基本建设的工作流程在项目建设程序中，项目建议书、可行性研究、编制设计计划任务书的项目建设准备阶段统称为建设前期，勘察、设计、施工、安装、生产准备与试产、验收阶段统称为建设时期，交付生产后生产经营阶段称为生产期。基本建设的工作流程见图1-1。第二节项目建议书食品工厂项目建设前期的第一项工作就是编制项目建议书。项目建议书是项目拟建单位或业主根据国民经济发展规划、行业发展规划和地区社会经济、产业发展规划以及本单位的具体情况，经初步调查研究，提出的基本建设项目立项建议。项目建议书表达的是对建设项目的轮廓设想和投资意愿，项目建议书内容经有关部门批准立项后才能进行下一步的可行性研究。项目建议书在编制前，首先要向有关部门反映立项的愿望并了解他们的意见，进行基础资料的调查和收集，进行综合分析、确定生产路线、进行厂址踏勘、了解建厂条件、提出总图（AssemblyDrawing）设想、估算投资费用和经济社会生态效益等，然后正式编制项目建议书。项目建议书的编制要求的范围和深度不及可行性研究报告，篇幅也不长，一般来说编写的分工没有那么细，这就要求编写人员不仅对工艺专业熟悉，对非工艺专业的内容也要熟知，要知识面广、经验丰富