物料衡算及设备选型培训课程课件

第三章食品工厂工艺设计第三节物料衡算第四节设备选型第三章食品工厂工艺设计第三节物料衡算1第三节物料衡算一、物料衡算的概念和意义二、物料计算方法三、主要技术经济指标内容第三节物料衡算一、物料衡算的概念和意义2（一）物料衡算概念物料衡算是指：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、物料衡算的概念和意义（一）物料衡算概念物料衡算是指：根据质量守恒定律，凡引入某一3（二）物料衡算意义

(1)确定生产设备的容量、个数和主要尺寸。(2)工艺流程草图的设计。(3)水、蒸汽、热量、冷量等平衡计算。(4)车间布置、运输量、仓库储存量、劳动定员、生产班次、成本核算、管线设计。（二）物料衡算意义

(1)确定生产设备的容量、个数和主要尺4

二、物料计算方法（一）物料计算方法（技术经济定额指标法）1、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）2、每班耗用各种辅料量（Kg/班）=单位产品耗用各种辅助材料量（Kg/t）×班产量（t/班）3、每班耗用包装容器量（只/班）=单位产品耗用包装容器（只/t）×班产量（t/班）×（1+损耗率）（二）物料计算结果表示

通常用物料平衡图、物料平衡表来表示。二、物料计算方法（一）物料计算方法（技术经济定5原理：原料重量=成品量+损耗量内容包括：物料名称、质量，成品质量、损失量，物料的流向、投料顺序等项。方法：粗实线箭头表示物料主流向，细实线表示物料支流向。例如：P48图3-7397克原汁猪肉罐头实测数据流程图

原料消耗定额=原料重/产品重≈1.23（t原料/t成品）

P49图3-8班产12.5t原汁猪肉物料计算流程图1.物料平衡图原理：原料重量=成品量+损耗量1.物料62.物料平衡表（从平衡图中摘出数据）名称计算单位主、辅原料产品冻片调味料

猪皮胶空罐

纸箱

食品淋巴杂质皮骨批次质量（kg)153451121262

12500

6913031995

数量（只）

31612658

表3-8P49图3-8班产12.5t原汁猪肉物料计算2.物料平衡表（从平衡图中摘出数据）名称主、辅原料产品冻片7原料消耗综合表序号原料名称单位纯度100%每吨产品消耗定额(t)每天或每小时消耗量(t)年消耗量(t)备注工业品100%工业品100%工业品100%物料平衡表原料消耗综合表每吨产品消耗定额(t)每天或每小时消耗量(t)8排出物料综合表序号名称特性成分单位每吨产品排出量t每小时排出量t每年排出量t备注排出物料综合表序号名称特性成分单位每吨产品排出量t每小时排出9物料平衡表例子：P49：表3-9日产12t番茄酱罐头物料计算P50：表3-10班产20t蘑菇罐头物料计算P51：表3-11班产20t刀青豆罐头物料计算表3-12班产10t午餐肉罐头物料计算原料消耗定额随着加工包装量（产品规格）的增大而下降；蕃茄投料量=消耗量+产品不合格量。物料平衡表原料消耗定额随着加工包装量（产品规格）的增大而下降10原料消耗定额及劳动力定额参考P54：表3-15部分肉、禽、水产品的原料消耗定额及劳动力定额参考表（产品标准，原料、辅料和劳动力定额）P56：表3-16糖水水果罐头主要原辅材料消耗定额参考表P58：表3-17果汁、果酱类罐头主要原辅材料消耗定额参考表P59：表3-18蔬菜类罐头主要原辅材料消耗定额参考表*食品包装概述P61-75

P66：表3-19食品包装常用塑料薄膜性能。

P68：表3-20复合薄膜的包装性能。原料消耗定额及劳动力定额参考P54：表3-15部分肉、禽11【实训步骤】

1.弄清题意和计算的目的要求2.画物料流程简图3.选择计算基准4.物料衡算的步骤目录上一页下一页退出物料衡算综合实训

【实训步骤】1.弄清题意和计2.画物料流程简图3.选择计算12“年产1万吨食用酒精厂”的物料平衡图原料消耗定额=28490/10200单位名称工程名称设计项目设计阶段初步设计设计制图校核审核年比例糖化酶213.3t/aa-淀粉酶114t/a薯干粉28490t/a硫酸51.9t/a硫酸铵120t/a糖化酶30t/a粉碎车间蒸煮工段糖化工段酒母工段发酵工段蒸馏工段粉浆114000t/a蒸煮醪115800t/a酒母醪11991t/a蒸馏发酵醪t/a成品酒精10200t/a次品酒精208t/a酒糟13200t/a二氧化碳9388t/a杂醇油52t/a至仓库至仓库至仓库至糟池至CO2车间年产1万吨食用酒精厂物料平衡图原料消耗定额=28490/10200“年产1万吨食用酒精厂”的物料平衡图原料消耗定额=2849013【物料衡算实例】

现以二次发酵法生产面包为例，说明物料衡算的基本方法。已知：班产量2000kg,食品规格为100g糖圆面包，其配方如下：标准粉142.9kg鲜酵母0.86kg(这里取面粉的0.6％进行计算)白砂糖14.3kg(占面粉的10%)植物油1.43kg(占面粉的1%)精盐1.07kg(占面粉的0.75%)糖精0.02kg(占面粉的0.014%)鸡蛋5.72kg(占面粉的4%)要求：绘制物料平衡图（以班次计算）目录上一页下一页退出【物料衡算实例】目录上一页下一页退出14具体设计步骤：１．绘制面包生产工艺流程图面包生产工艺流程图如下所示。目录上一页下一页退出焙烤包装具体设计步骤：目录上一页下一页退出焙烤包装15２．根据该食品配方求出班产量为2000kg时各物料的投料量标准粉2000(kg)鲜酵母2000×0.6%=12(kg)白砂糖2000×10%=200(kg)植物油2000×1%=20(kg)精盐2000×0.75%=15(kg)鸡蛋2000×4%=80(kg)糖精2000×0.014%=280(g)目录上一页下一页退出２．根据该食品配方求出班产量为2000kg时各物料的投料量目163.采用二次发酵法生产面包，需经２次调粉。每次调粉加水量占所加面粉量的40%~50%(视面粉含水率而定)(1)第一次调粉投料（设面粉含水率偏高）面粉2000×40%=800(kg)水800×40%=320(kg)酵母12(kg)砂糖12×10%=1.2(kg)(相当于酵母量的10%)因此，第一次调粉投料量为：800+320+1.2=1121.2(kg)目录上一页下一页退出3.采用二次发酵法生产面包，需经２次调粉。每次调粉加水量占所17(2)第二次调粉投料留出干面粉2000×３%=60(kg)加入面粉2000－800－60=1140(kg)加水量1140×40%=456(kg)砂糖200－1.2=198.8(kg)糖精280g鸡蛋80kg植物油20kg食盐15kg第二次调粉投入量应将第一次发酵的面团——醪子（1121.2kg）计算在内。所以第二次投料量为：1121.2+1140+456+198.8+0.28+80+20+15=3031.28(kg)总投料量为3031.28+60(干粉)＝3091.28(kg)

目录上一页下一页退出(2)第二次调粉投料目录上一页下一页退出184.烘焙后的成品质量与正常损失面包烘焙损失比按下式计算

D＝［(总投料量－烘焙后的面包质量)/总投料量×100%］式中，Ｄ为烘焙损失比（％）。烘焙过程中，面包坯要损失10%~12%左右的物质，其中；水分约占94.88%,乙醇约占1.46%,二氧化碳约占3.27%,其他约占0.39%。

烘焙过程中的正常损失量＝3091.28×12%=370.95(kg)成品面包质量＝总投料量－损失量＝3091.28－370.95=2720.33(kg)实际生产中，还应当考虑到正常操作过程损耗，一般按1%~5%计算。将计算结果以物料平衡图表示，见图5-3所示。4.烘焙后的成品质量与正常损失19图5-3班产2000kg(以面粉量计)100g糖圆面包物料平衡图（单位：kg）图5-3班产2000kg(以面粉量计)100g糖圆面包物20三、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／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1．生产规模(t／a)21三、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9．原材料单耗10．总投资(万元)22三、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、木材单耗三、主要技术经济指标内容11．劳动生产率13．利润23第五节设备选型一、设备选择的原则二、主要设备的选择三、部分设备生产能力的计算公式四、设备选型计算第五节设备选型一、设备选择的原则24

依据：物料衡算的结果。

要求：设备选型要符合工艺。

意义：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。第五节设备选型第五节设备选型25【设备选型任务】在工艺设计基础上进行的，确定车间内工艺设备的类型、规格（t/h处理量）和台数，为车间的平面布置、设备的安装提供具体资料。目录上一页下一页退出【设备选型任务】目录上一页下一页退出26应根据每一个品种单位时间（小时或分钟）产量的物料平衡情况和设备生产能力来确定所需设备的台数；若有几种产品都需要共同的设备，在不同时间使用时，应按处理量最大的品种所需要的台数来确定；关键设备应考虑有备用设备；后道工序设备的生产能力要略大于前道工序。设备选型方法：设备选型方法：27一、设备选择的原则

１、满足工艺要求，保证产品的质量和产量。２、大型厂：应选用较先进的，机械化程度高的设备；中型厂：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。一、设备选择的原则１、满足工艺要求，保证产品的质量和产量。28一、设备选择的原则４、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，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、设备选择的原则４、符合食品卫生要求，易清洗装拆，与食品接29【食品厂设备类型】食品工厂生产设备大体可分四个类型：计量和储存设备通用机械设备定型专用设备非标准专业设备二、食品工厂主要设备的选择如电动机、泵等如汤圆加工机、饺子成型机等【食品厂设备类型】计量和储存设备通用机械设备定型专用设备非标301、输送设备2、清洗和原料预处理设备3、热处理设备4、封罐设备5、成品包装机械设备6、空罐设备以罐头食品加工厂为例：1、输送设备以罐头食品加工厂为例：311、输送设备（1）固体输送设备按用途和功能分：①带式输送机②斗式升送机③螺旋输送机（2）液体输送设备有：①流送槽②真空吸料装置（3）食品厂常用的泵：①离心奶泵②螺杆泵③齿轮泵1、输送设备（1）固体输送设备按用途和功能分：322、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，对新瓶和回收瓶均可使用。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332、清洗和原料预处理设备■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；—打浆机，榨汁机，果蔬去皮机，分离机（桔油分离、奶油分离机等）；—绞肉机、斩拌机、真空搅拌机等。2、清洗和原料预处理设备■常用的原料预处理设备有：343、热处理设备■作用：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。■工段：包括预煮、预热、蒸发浓缩、干燥、排气和杀菌等设备。3、热处理设备353、热处理设备■热交换设备：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、中央循环式、升膜式、降膜式、片式、刮板式、外加热式等。■排气设备、杀菌设备：立式、卧式、常压连续式、回转式等。常用设备：3、热处理设备■热交换设备：列管式热交换器、板式热交换器、辊363、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（1）热交换设备373、热处理设备（2）真空浓缩设备①结垢性（强制循环型或升膜式蒸发式浓缩设备）②结晶性（夹套式浓缩设备或强制循环型）③粘滞性（强制循环式、刮板式或降膜式浓缩设备）④热敏性（各种膜式或真空度较高的浓缩设备）⑤发泡性（强制循环型和长管薄膜浓缩设备）3、热处理设备（2）真空浓缩设备383、热处理设备(3)杀菌设备■按其杀菌温度不同：常压、加压杀菌；■按其操作方法分：间歇式、连续式杀菌。——间歇式：立式杀菌器：

卧式杀菌器：静止式、回转式——连续式：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。

3、热处理设备(3)杀菌设备394、封罐设备镀锡薄钢板、玻璃瓶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：又有单机头和多机头自动封罐机。螺口瓶用四旋盖拧盖机封罐。封罐机的生产能力：按每分钟封多少罐计，而不是按班产量计。4、封罐设备镀锡薄钢板、玻璃瓶容器的封罐机有手扳式封罐机、半40三、部分设备生产能力的计算公式P84：（一）流槽（二）斗式输送机（三）带式输送机（四）杀菌锅：每台杀菌锅操作周期所需时间t；每台杀菌锅内装罐头的数量n；每台杀菌锅的生产能力G；1h内杀菌x罐所需杀菌锅数量N；制作杀菌工段操作图表（P86）。有些（定型专用）设备的生产能力在铭牌上有标注，但有些设备的生产能力随着流量、产品品种、生产工艺等的改变而变化。三、部分设备生产能力的计算公式P84：有些（定41例子：水平带式输送机的带宽为300mm，堆放物料的平均厚度为100mm，带速为0.5m/s，用于输送密度为900kg/m3的固体物料，计算其生产能力（t/h）。（φ装填系数一般取0.75)解：生产能力（t/h）=3600·B·h·ρ·ν·φ（P85）＝3600s/h×0.3m×0.1m×0.9t/m3×

0.5m/s×0.75

＝36.5t/h。例子：水平带式输送机的带宽为300mm，堆放物料的平均厚度为42四、设备选型计算（重点）用途：1.向设备厂家提出单机设备的生产能力、容量大小、设备尺寸等要求；2.根据厂家提供的定型设备信息，进行设备数量、操作参数的核算(定)。设备类型：（一）输送性通过设备的计算（二）罐器类设备的计算（三）连续处理设备的计算四、设备选型计算（重点）用途：1.向设备厂家提出单机设备的43（一）输送性通过设备的计算输送性通过设备：如输送带、泵、粉碎机、胶体磨、过滤机等；计算特点：物料在这些设备内滞留的时间忽略不计。衡算通式：NQs≥AtQT

（1－1式）式中：N――设备数（台）；Qs――选型设备的生产能力（t/h·台）；QT――平均生产能力（t/h）；At――设计安排的某工段物料处理速率系数（≥1）；式（1－1）中，QT是由生产规模决定的，其他3项可变。这就需要设计一个合理的处理速率系数At（与生产作业的调度有关）。（一）输送性通过设备的计算输送性通过设备：如输送带、泵、粉44讨论当物料预处理速度：按平均生产能力计：At＝1；较平均处理时间减少一半：At＝2。等等。根据需要的总设备处理能力AtQT（t/h），以及现有的设备资料提供的单机生产能力，就可以选取适当生产能力的设备。可以选一台(大)设备，也可选多台(小)设备。根据具体情况确定。讨论当物料预处理速度：45（二）罐器类设备的计算间歇性处理物料的设备，如贮料罐、杀菌锅、酶反应罐、发酵罐、混合搅拌罐等。

衡算通式：NVs≥AtQTt（1－2式）

式中：N―罐设备数（台）；Vs―单台罐器设备的有效容量（t/台）；QT―平均生产能力（t/h）；At―设计安排的某工段物料处理速率系数（≥1）；t―物料滞留时间（物料处理时间＋滞留在设备时间）。式（1－2）中，QT与t是由生产规模和生产工艺决定的，其他3项可变。[例1－1]P12（二）罐器类设备的计算间歇性处理物料的设备，如贮料罐、杀菌46（三）连续处理设备的计算如连续杀菌机、速冻机、干燥机、连续式烘烤炉、预煮机等。对于定型的连续处理设备，通常要核算其实际处理能力；对于非标准设备，通常需要估算的是设备的尺寸。

假设：连续处理设备的生产能力---QT（t/h）；输送装置的输送速度----v（m/h）；物料在输送装置上的装载密度----Ds（t/m2）；输送装置的有效载物宽度---W（m）、长度L（m）；物料在设备内的滞留时间----t（h）。则衡算通式：

QT＝vDsWtQT＝LWDs式(1-3)适用于具有带式输送装置的连续处理设备估算。这类设备的处理量与输送带的线速度、长度和宽度成正比；但与物料在设备内的滞留时间成反比。(1-3式)（三）连续处理设备的计算如连续杀菌机、速冻机、干燥机、连续47物料衡算及设备选型培训课程课件48物料衡算及设备选型培训课程课件49例子：宁波今日食品有限公司年产1.2万t金枪鱼鱼柳车间年加工消耗金枪鱼3万t；原料消耗定额=1t原料/0.4t产品=2.5t原料/t产品；按1年生产300d（班）计：

班（d）产量=1.2万t/300班=40t/班。生产不分淡旺季。例子：宁波今日食品有限公司年产1.2万t金枪鱼鱼柳车间50产品方案产品名称年产量t班产量t1月23456789101112包装鱼柳1.2万40产品方案产品名称年产量t班产量t1月23456789101151加工车间：

解冻剖杀蒸鱼蒸鱼蒸鱼蒸鱼喷淋冷却喷淋冷却喷淋冷却喷淋冷却鱼肉分离加工车间：解冻剖52鱼肉分离检验装袋热收缩急冻冻藏鱼肉分离检验装袋热收缩急冻冻藏53物料衡算：解冻剖杀蒸鱼喷淋冷却鱼肉分离检验装袋热收缩急冻冻藏40t/班40t100t60t40t58t2t15t58t43t40t3t物料衡算：解冻剖杀蒸鱼喷淋冷却鱼肉分离检验装袋热54用水量；用蒸汽量；包装袋数量；包装箱只数；…物料衡算：用水量；物料衡算：55设备生产能力估算：设备类型班处理量（t）班运行时间（h）配置数量（台）生产能力（t/h﹒台）剖鱼流水线1005125.00蒸鱼锅60642.50喷淋冷却机58661.61鱼肉分离流水线58761.21检验设备437装袋机437封口机袋6热收缩机袋6设备生产能力估算：设备类型班处理量（t）班运行时间（h56自动化程度低的工序所需人员（P1）剖鱼鱼肉分离检验装箱自动化程度高的工序所需人员（P2）蒸鱼喷淋冷却金属检查生产辅助人员（P3）人员设计：自动化程度低的工序所需人员（P1）人员设计：57

1、想要体面生活，又觉得打拼辛苦；想要健康身体，又无法坚持运动。人最失败的，莫过于对自己不负责任，连答应自己的事都办不到，又何必抱怨这个世界都和你作对？人生的道理很简单，你想要什么，就去付出足够的努力。

2、时间是最公平的，活一天就拥有24小时，差别只是珍惜。你若不相信努力和时光，时光一定第一个辜负你。有梦想就立刻行动，因为现在过的每一天，都是余生中最年轻的一天。

3、无论正在经历什么，都请不要轻言放弃，因为从来没有一种坚持会被辜负。谁的人生不是荆棘前行，生活从来不会一蹴而就，也不会永远安稳，只要努力，就能做独一无二平凡可贵的自己。

4、努力本就是年轻人应有的状态，是件充实且美好的事，可一旦有了表演的成分，就会显得廉价，努力，不该是为了朋友圈多获得几个赞，不该是每次长篇赘述后的自我感动，它是一件平凡而自然而然的事，最佳的努力不过是：但行好事，莫问前程。愿努力，成就更好的你！

5、付出努力却没能实现的梦想，爱了很久却没能在一起的人，活得用力却平淡寂寞的青春，遗憾是每一次小的挫折，它磨去最初柔软的心智、让我们懂得累积时间的力量；那些孤独沉寂的时光，让我们学会守候内心的平和与坚定。那些脆弱的不完美，都会在努力和坚持下，改变模