邢亚阁第四章食品工厂工艺设计课件

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；原料综合利用要求；淡旺季生产平衡要求；经济效益要求。五

2、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、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

3、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

4、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、

5、午餐肉罐头作业线流程：杀菌锅真空拌和切割腌制斩拌及配料白条去皮去骨制冰清洗罐外检验（培养）贴标装箱进库静置午餐肉输送装罐输送真空封罐制空罐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：鲜菇盐水清洗分选斗式提升连续预煮机冷却升运均匀带式检验台（连续）升运机蘑菇分级机（振动筛分）定向切片装罐密封（二重卷边）蒸煮杀菌清洗罐外培养检验贴标进库在确定生产流程时，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

6、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剩余原、辅料过筛投入酵母用水溶解面粉过筛水适量糖粉过筛第一次调制面团搅拌10分钟第一次发酵203023小时第二次调粉第二次发酵拌料10分钟整形203040分钟醒发40，湿度85%以上，30分钟烘烤1430分钟冷却包装成品3-3物料计算一、计算方法、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（

7、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、杂质冻白条3023.5kg解冻后分段3025kg剔骨2959.99kg化冻后肉增重1.5kg+0.05%-0.5%-13.28%分段损耗15.12kg骨393.06kg去 头、脚圈49.89kg-1.65%去皮皮257kg2566.93kg-10%切大块2309.93kg操作损耗30.24kg-1.31%2979.69kg-0.6%13.68kg切小块调味装罐2266.01kg2235.87kg2260.02kg-1.33%+1.08%-1%

8、操作损失30.14kg加调味料24.15kg操作损耗22.6kg猪皮胶248.6kg+11%洗罐空罐空罐6228只6228只-0.2%洗罐损失13只密封杀菌冷却保温（检验）6215罐-0.2%废品13罐6215罐6215罐包装6202罐纸箱129.21只48听/箱成品出厂6202罐图3-7 397g原汁猪肉罐头实测数据流程图6202罐397g/罐=2462.2kg4-4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

9、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/sF 通过流送槽有效截面积（水浸部分 的截面积），V 流送槽的流送速度,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

10、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

11、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。倾斜角度0o10o 11o15o 16o18o 19o20o 1.001.051.101.15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

12、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+(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： 过 程 杀菌锅号1234567装锅开始8:00

13、8:268:529:189:5410:1010:36装锅结束8:058:318:579:239:4910:1510:41升温开始8:308:569:229:4810:1410:4011:06杀菌结束10:0010:2610:5211:1811:4412:1012:36降温冷却结束10:2510:5111:1711:4312:0912:3513:01出锅结束10:3010:5611:2211:4812:1412:4013:06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

14、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

15、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

16、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“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

17、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

18、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成品产品名称耗水量耗汽量消毒奶8100.280.4全脂奶粉40601.01.5全脂甜奶粉4570912奶油28401.02.0肉类罐头3550200250(/h)立式杀菌锅552罐/次水果类罐头6080450500(/h)卧式杀菌锅2300罐/次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 （k

19、g）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/.Kt1冷却前产品的初温， t2

20、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

21、，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 管道的标志 食品工厂生