物料衡算及设备选型.ppt

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1、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,（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,（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、物料计算方法,（一）物料计算方法（技术经济定额指标法）1、每班耗

2、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。,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3-7 397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

3、班产12.5 t原汁猪肉物料计算流程图,1.物料平衡图,2.物料平衡表（从平衡图中摘出数据）,表3-8 P49图3-8班产12.5 t原汁猪肉物料计算,原料消耗综合表,物料平衡表,排出物料综合表,物料平衡表例子：P49：表3-9 日产12 t番茄酱罐头物料计算P50：表3-10 班产20 t蘑菇罐头物料计算P51：表3-11 班产20 t刀青豆罐头物料计算 表3-12 班产10 t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。,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

4、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。,【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,物料衡算综合实训,“年产1万吨食用酒精厂”的物料平衡图,原料消耗定额=28490/10200,原料消耗定额=28490/10200,【物料衡算实例】现以二次发酵法生产面包

5、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）,具体设计步骤：绘制面包生产工艺流程图 面包生产工艺流程图如下所示。,焙 烤,包装,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 20000.6%=12(kg)白砂糖 2

6、00010%=200(kg)植物油 20001%=20(kg)精 盐 20000.75%=15(kg)鸡 蛋 20004%=80(kg)糖 精 20000.014%=280(g),3.采用二次发酵法生产面包，需经次调粉。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200040%=800(kg)水 80040%=320(kg)酵母 12(kg)砂糖 1210%=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),(2)第二次调粉投料留出干面粉 2000%=60(kg)加 入 面

7、粉200080060=1140(kg)加 水 量 114040%=456(kg)砂 糖 2001.2=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),4.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，为烘焙损失比（）。烘焙过程中，面包坯要损失10%12%左右

8、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3091.2812%=370.95(kg)成品面包质量总投料量损失量3091.28370.95=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。,图5-3班产2000kg(以面粉量计)100g糖圆面包物料平衡图（单位：kg）,三、主要技术经济指标内容,1生产规模(ta)2生产方法3生产天数(da)4产品日产量(td)5产品年产量(ta)6副产品年产量(ta)7产品质量8总回收率(),三、主要技术

9、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

10、、木材单耗,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,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,【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。,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

11、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：,一、设备选择的原则,、满足工艺要求，保证产品的质量和产量。、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。、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,、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。、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）。、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

12、面有合理的控制系统，并尽量采用自动控制方式。,【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,1、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,（1）固体输送设备按用途和功能分：带式输送机 斗式升送机 螺旋输送机（2）液体输送设备有：流送槽 真空吸料装置（3）食品厂常用的泵：离心奶泵 螺杆泵 齿轮泵,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

13、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。,3、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

14、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,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,（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

15、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

16、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,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。,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；1 h 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

17、品种、生产工艺等的改变而变化。,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0.5 m/s，用于输送密度为900 kg/m3的固体物料，计算其生产能力（t/h）。（装填系数一般取0.75)解：生产能力（t/h）=3600Bh（P85）3600 s/h0.3 m0.1 m0.9 t/m3 0.5 m/s 0.75 36.5 t/h。,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）

18、连续处理设备的计算,（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：NQsAtQT（11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（11）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）。,讨论,当物料预处理速度：按平均生产能力计：At1；较平均处理时间减少一半：At2。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

19、，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。,（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：NVsAtQT t（12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（12）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11 P12,（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

20、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：QTv Ds W t QTL W Ds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),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=1 t原料/0.4

21、t产品=2.5 t原料/t产品；按1年生产300 d（班）计：班（d）产量=1.2万 t/300班=40 t/班。生产不分淡旺季。,产品方案,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,鱼肉分离,检验,装袋,热收缩,急冻,冻藏,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,40 t/班,40 t,100 t,60 t,40 t,58 t,2 t,15 t,58 t,43 t,40 t,3 t,用水量；用蒸汽量；包装袋数量；包装箱只数；,物料衡算：,设备生产能力估算：,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：,