生產(chǎn)車間布置

第3章 食品工廠工藝設(shè)計,掌握生產(chǎn)車間水、電、汽、冷用量的估算方法； 掌握生產(chǎn)車間平面布置的方法，能夠繪制工藝流程圖及生產(chǎn)車間平面圖； 熟悉物料衡算的方法，對生產(chǎn)車間所需設(shè)備能選型配套，會估算車間所需勞動力；了解管道設(shè)計、計算及設(shè)備安裝常識，能制訂產(chǎn)品方案，確定班產(chǎn)量，確定工藝流程。,教學(xué)目標(biāo),第3章 食品工廠工藝設(shè)計,食品工廠的工藝設(shè)計是以生產(chǎn)產(chǎn)品的生產(chǎn)車間為核心的設(shè)計。根據(jù)計劃任務(wù)書所規(guī)定的生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品品種、質(zhì)量要求，并結(jié)合建廠地點、原料來源動力供應(yīng)及水源水質(zhì)等具體情況，因地制宜地確定生產(chǎn)方法、技術(shù)水平；選擇工藝流程、生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)車間的布置。工藝設(shè)計還需對工廠設(shè)計的其它部門或階段設(shè)計提供技術(shù)要求和基本數(shù)據(jù)資料。工藝設(shè)計應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理。,主要內(nèi)容,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,產(chǎn)品方案、產(chǎn)品規(guī)格及班產(chǎn)量確定； 主要產(chǎn)品及綜合利用產(chǎn)品的工藝流程的確定和操作說明； 物料衡算； 生產(chǎn)車間設(shè)備的生產(chǎn)能力的計算、選型及配套； 勞動力計算、平衡及勞動的組織； 生產(chǎn)車間平面布置； 生產(chǎn)車間水、電、汽、冷用量的估算； 生產(chǎn)車間管道設(shè)計、計算及設(shè)備安裝； 工藝設(shè)計還必須向非工藝設(shè)計和其他有關(guān)方面從工藝角度提出要求。,主要內(nèi)容,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,產(chǎn)品方案是食品工廠準(zhǔn)備全年生產(chǎn)產(chǎn)品的種類、數(shù)量、生產(chǎn)周期、生產(chǎn)班次的計劃安排。 產(chǎn)品方案制定原則： 四個滿足： 滿足主要產(chǎn)品產(chǎn)量的要求； 滿足原料綜合利用的要求； 滿足淡旺季平衡生產(chǎn)的要求； 滿足經(jīng)濟(jì)效益的要求。,產(chǎn)品方案,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,五個平衡： 產(chǎn)品產(chǎn)量與原料供應(yīng)量要平衡； 生產(chǎn)季節(jié)性與勞動力要平衡； 生產(chǎn)班次要平衡； 設(shè)備生產(chǎn)能力要平衡； 水、電、汽負(fù)荷要平衡。,產(chǎn)品方案,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,作用：是最主要的計算基準(zhǔn)，直接影響到設(shè)備的配套，車間的布置和占地面積，公用設(shè)施和輔助設(shè)施的規(guī)格、大小以及勞動力的定員等；主要制約因素有原料的供應(yīng)情況和市場銷售情況、配套設(shè)備的生產(chǎn)能力以及運(yùn)作情況、冷庫及半成品的加工措施、產(chǎn)品品種的搭配以及工廠的自動化程度。,班產(chǎn)量,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,年產(chǎn)量：Q=Q1+Q2-Q3-Q4 生產(chǎn)班制：旺季三班，淡季一班、中季兩班； 生產(chǎn)天數(shù)：旺季78天、淡季75天、中季135天、余下77天為節(jié)假日和設(shè)備檢修日； 日產(chǎn)量 班產(chǎn)量,班產(chǎn)量,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,產(chǎn)品方案的制訂（教材p24-27） 產(chǎn)品方案的比較與分析 分析評價指標(biāo)： 主要產(chǎn)品市場占有率的比較 主要產(chǎn)品年產(chǎn)值的比較 勞動生產(chǎn)率的比較 平均每人每年產(chǎn)值的比較 生產(chǎn)季節(jié)性的比較 設(shè)備使用平衡情況的比較,產(chǎn)品方案,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,水電汽耗量的比較 環(huán)保保護(hù)比較 產(chǎn)品方案的比較與分析表,產(chǎn)品方案,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,工藝流程確定的意義：保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高設(shè)備利用率、降低生產(chǎn)成本、影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益。 確定原則： 根據(jù)原料性質(zhì)、產(chǎn)品的規(guī)格要求、相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)擬定； 注意經(jīng)濟(jì)效益，盡量選投資少、能耗低、成本低、產(chǎn)品收率高的生產(chǎn)工藝； 注意“三廢”處理效果； 產(chǎn)品在市場上有較強(qiáng)的競爭能力，有利于原材料的綜合利用；,工藝流程的確定,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,對特產(chǎn)或傳統(tǒng)名優(yōu)產(chǎn)品不得隨意更改生產(chǎn)工藝； 對科研成果，必須經(jīng)過中試放大后，才能用于設(shè)計中；非定型產(chǎn)品，要待技術(shù)成熟后，方可用到設(shè)計中來；對新工藝的應(yīng)用，需經(jīng)過有關(guān)部門鑒定，才能應(yīng)用到設(shè)計中來 結(jié)合實際條件，優(yōu)先采用機(jī)械化、連續(xù)自動化作業(yè)線； 嚴(yán)格按照食品安全市場準(zhǔn)入制度要求擬訂工藝流程。,工藝流程的確定,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,生產(chǎn)工藝流程方框圖：內(nèi)容包括工序名稱、完成該工序的工藝操作手段(手工或機(jī)械設(shè)備名稱)、物料流向、工藝條件等。在方框圖中，以箭頭表示物料流動方向，其中粗實線箭頭表示物料由原料到成品的主要流動方向，細(xì)實線箭頭表示中間產(chǎn)物、廢料的流動方向。 生產(chǎn)設(shè)備流程圖：相關(guān)設(shè)備的基本外形、設(shè)備名稱和編號、工序名稱、物料流向，設(shè)備間相對位置的距離及其高度。圖中粗實線箭頭表示主要物料流動方向，細(xì)實線箭頭表示余料、廢料流動方向。,工藝流程圖的繪制,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,物料計算意義 物料平衡圖：物料名稱、成品質(zhì)量、物料的流向、投料順序；繪制時物料主流向向用實線箭頭表示，用細(xì)實線表示物料支流向。 物料平衡表,物料計算,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,意義：是影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，是體現(xiàn)生產(chǎn)水平的標(biāo)準(zhǔn)，為動力配電、水、汽用量提供計算依據(jù)，是工藝布置的基礎(chǔ)。 分類：計量和儲存設(shè)備；定型專用設(shè)備；通用機(jī)械設(shè)備和非標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)設(shè)備。 原則： 滿足工藝要求，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量 先進(jìn)性。關(guān)鍵設(shè)備的質(zhì)量性能、使用壽命、能量消耗、自動化水平應(yīng)盡可能接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平或國內(nèi)領(lǐng)先水平。,設(shè)備選型,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,適用性。結(jié)合我國國情，選用的設(shè)備應(yīng)與建設(shè)規(guī)模、產(chǎn)品方案，以及工廠的員工素質(zhì)和管理水平相適應(yīng)；與可能得到的原材料、輔助材料和燃料相適應(yīng)；與環(huán)境保護(hù)要求相適應(yīng)。 可靠性。選用的設(shè)備應(yīng)經(jīng)過生產(chǎn)、運(yùn)行的檢驗，并有良好的可靠性記錄。 安全性。選用的設(shè)備在正常使用中應(yīng)確保安全運(yùn)行，考察所采用的設(shè)備是否會對操作人員造成人身傷害，有無保護(hù)措施，是否會破壞自然環(huán)境和生態(tài)平衡，能否預(yù)防等。,設(shè)備選型,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,經(jīng)濟(jì)合理性。在注重所采用的設(shè)備先進(jìn)適用、安全可靠的同時，應(yīng)著重分析所采用的設(shè)備是否經(jīng)濟(jì)合理，是否有利于節(jié)約項目投資和降低生產(chǎn)成本。 所選設(shè)備應(yīng)符合食品衛(wèi)生要求，拆裝清洗方便，與食品接觸部分用不易腐蝕的不銹鋼或?qū)κ称窡o污染的材料制成。設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，材料性能可適應(yīng)各種工作條件(溫度、壓力、濕度和酸堿度等)。 在溫度、壓力、真空、濃度、時間、速度、流量、液位、計數(shù)和程序等方面有合理的控制系統(tǒng)，并盡量采用自動控制方式。,設(shè)備選型,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,乳制品設(shè)備 夾層鍋、奶油分離機(jī)、洗瓶機(jī)、熱交換器、真空濃縮設(shè)備和噴霧干燥設(shè)備、均質(zhì)機(jī)、甩油機(jī)、凝凍機(jī)、冰淇淋裝杯機(jī) 罐頭工廠主要設(shè)備 1、輸送設(shè)備 液體輸送設(shè)備：真空吸料裝置、流送槽和泵 固體物料輸送設(shè)備：帶式輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)和斗式升送機(jī),設(shè)備選型,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,2、原料清洗設(shè)備 常用清洗設(shè)備包括鼓風(fēng)式清洗機(jī)、空罐清洗機(jī)、全自動洗瓶機(jī)等 全自動洗瓶機(jī) 3、原料預(yù)處理設(shè)備 分級機(jī)：滾筒式分級機(jī)、擺動篩、三輥筒式分級機(jī) 切片機(jī)：蘑菇定向切片機(jī)、菠蘿切片機(jī) 榨汁機(jī)、絞肉機(jī)、斬拌機(jī)、真空攪拌機(jī),設(shè)備選型,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,設(shè)備選型,4、熱處理設(shè)備 熱交換器：列管式熱交換器、板式熱交器、滾筒式殺菌器、夾層鍋、連續(xù)預(yù)煮機(jī) 真空濃縮設(shè)備：盤管式、中央循環(huán)式、升膜式、降膜式、片式、刮板式和外加熱式 殺菌設(shè)備： 臥式殺菌器、常壓連續(xù)殺菌器 5、封罐設(shè)備 6、包裝設(shè)備,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,配置目的： 用于工廠定員編制、計算生活設(shè)施的面積和生活用水、用汽量一產(chǎn)品產(chǎn)量、定額指標(biāo)的制定以及工資和福利的計算 配置依據(jù)： 國家有關(guān)法律、法規(guī)及規(guī)章 工廠建設(shè)規(guī)模 生產(chǎn)運(yùn)營復(fù)雜程度與自動化水平 人員素質(zhì)與勞動生產(chǎn)率要求 組織機(jī)構(gòu)設(shè)置與生產(chǎn)管理制度,人力資源配置,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,配置內(nèi)容： 制訂合理的工作制度和運(yùn)轉(zhuǎn)班次，根據(jù)食品加工類型和生產(chǎn)過程特點，提出工作時間、工作制度、生產(chǎn)班次和方案等 分析員工配置數(shù)量，根據(jù)精簡、高效的原則和勞動定額，提出配備各職能部門、各工作崗位所需人員數(shù)量。技術(shù)改造項目，應(yīng)根據(jù)改造后技術(shù)水平和自動化水平提高的情況，優(yōu)化人員配置，所需人員首先由企業(yè)內(nèi)部調(diào)劑解決,人力資源配置,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,確定各崗位人員應(yīng)具備的勞動技能和文化素質(zhì) 分析測算職工工資和福利費用 分析測算勞動生產(chǎn)率 提出員工選聘方案，特別是高層次管理人員和技術(shù)人員的來源和選聘方案。,人力資源配置,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,配置方法： 按勞動效率計算定員 按設(shè)備計算定員 按勞動定額定員 按崗位計算定員 按比例計算定員 按組織機(jī)構(gòu)職責(zé)范圍、業(yè)務(wù)分工計算管理人員數(shù),人力資源配置,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,布置原則： 要有全局觀點，符合總體設(shè)計要求 車間設(shè)備布置時，應(yīng)使設(shè)備能夠靈活調(diào)動，滿足多種生產(chǎn)的可能，并留有適當(dāng)余地； 設(shè)備要盡量按工藝流水線安排； 盡可能利用生產(chǎn)車間的運(yùn)輸空間，各工序間要相互配合，保證各物料運(yùn)輸通暢，避免重復(fù)往返，合理安排生產(chǎn)車間各種廢料排出，人員進(jìn)出要和物料進(jìn)出分開；,車間工藝布置,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,對空壓機(jī)房、空調(diào)機(jī)房、真空泵等既要分隔，又要盡可能接近使用地點，以減少輸送管路及損失。對散發(fā)熱量，氣味及有腐蝕性的介質(zhì)，要單獨集中布置； 應(yīng)注意車間的采光、通風(fēng)、采暖、降溫等設(shè)施。必須考慮生產(chǎn)衛(wèi)生和勞動保護(hù)，如衛(wèi)生消毒、防蠅防蟲、車間排水、電器防潮及安全防火等措施?？梢栽O(shè)在室外的設(shè)備，盡可能設(shè)在室外并加蓋簡易棚保護(hù)。,車間工藝布置,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,步驟與方法： 做出設(shè)備清單 對設(shè)備清單進(jìn)行全面分析與整理、分類 確定廠房的建筑結(jié)構(gòu)、形式、朝向、跨度、寬度，繪出承重柱、墻的位置 按照總平面圖，確定生產(chǎn)流水線方向 繪制草圖、用方形或設(shè)備外形表示設(shè)備，尺寸應(yīng)按照比例縮小，排出多種方案比較，以求最佳方案 評價指標(biāo)：,車間工藝布置,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,車間工藝布置,對非工藝設(shè)計的要求： 對建筑外形的選擇要求 車間建筑的外形有長方形、L形、T形、U形等。一般為長方形，其長度取決于生產(chǎn)流水作業(yè)線的形式和生產(chǎn)規(guī)模，一般m左右適宜，車間層高按房屋的跨度和生產(chǎn)工藝要求而定，般以m為宜。單層廠房可酌量提高，車間內(nèi)立柱越少越好。國外生產(chǎn)車間般高度10m，也有車間達(dá)m以上。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,車間工藝布置,對非工藝設(shè)計的要求： 對門、窗的要求 每個車間必須有兩道以上的門。作為人流、貨流和設(shè)備的出入口，門的規(guī)格應(yīng)比設(shè)備高0.6-1.0m，比設(shè)備寬的0.2-0.5m。為滿足貨物或交通工具進(jìn)出，門的規(guī)格應(yīng)比裝貨物后的車輛高出0.4m以上，寬出0.3以上。 生產(chǎn)車間的門應(yīng)按生產(chǎn)工藝的要求進(jìn)行設(shè)計，一般要求設(shè)置防蠅、防蟲裝置，車間的門常用的有空洞門、單扇門、雙扇門、單扇推拉門或雙扇推拉門、單扇雙面彈簧門、雙扇雙面彈簧門、單扇內(nèi)外開雙層門、雙扇內(nèi)外開雙層門等。我國最常用的，效果較好的是雙層門（一層紗門和一層開關(guān)門，門的代號用“M”表示）。在車間內(nèi)部各工段間要求差距不太大，為便于各工段間往來運(yùn)輸及人員流動一般均采用空洞門。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,車間工藝布置,對排出大量水蒸氣或油蒸汽的車間，應(yīng)特別注意排汽問題。一般對產(chǎn)生水蒸氣或油汽的設(shè)備需進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)，可在設(shè)備附近的墻上或設(shè)備上部的屋頂開孔，用軸流風(fēng)機(jī)在屋頂或墻上直接進(jìn)行排汽。 食品工廠生產(chǎn)車間，對于局部排出大量蒸汽的設(shè)備，在平面布置時，應(yīng)盡量靠墻并設(shè)置在當(dāng)?shù)叵募局鲗?dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向位置，同時，將頂棚做成傾斜式，頂板可用鋁合金板，這樣，可使大量蒸汽排至室外。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,車間工藝布置,對非工藝設(shè)計的要求： 對采光的要求 我國目前各食品工廠生產(chǎn)車間基本上是天然采光，車間的采光系數(shù)一般要求為1/4-1/6。采光系數(shù)是指采光面積和房間地坪面積的比值。采光面積不等于窗洞面積。采光面積占窗洞面積的百分比與窗的材料、形式和大小有關(guān)，一般木窗的玻璃有效面積占窗洞的46%64%，鋼窗的玻璃有效面積占窗洞的74%-79%。 窗是車間主要透光的部分，窗有側(cè)窗和天窗之分。車間內(nèi)來自窗的采光主要靠側(cè)窗，它開在四周墻上，工人坐著工作時窗臺高可取0.8-0.9m；站著工作時，窗臺高度取1-1.2m。窗的種類很多，常用的是雙層內(nèi)、外開窗（紗窗和普通玻璃窗）。窗的代號用“C”表示。若房屋跨度過大或?qū)痈哌^低，側(cè)窗采光面積小，采光系數(shù)達(dá)不到要求，還需在屋子頂上開天窗增加采光面積，也可多設(shè)日光燈照明，燈高離地2.8m，每隔2m安一組。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,對非工藝設(shè)計的要求： 對地坪的要求 食品工廠的生產(chǎn)車間經(jīng)常受水、酸、堿、油等腐蝕性介質(zhì)侵蝕及運(yùn)輸車輪沖擊，故地坪須用標(biāo)號較高的水泥鋪蓋。生產(chǎn)車間設(shè)計陶土磚或設(shè)計為水磨石地面。工藝布置中盡量將有腐蝕性介質(zhì)排出的設(shè)備集中布置，做到局部設(shè)防，縮小腐蝕范圍。 地坪應(yīng)有1.5-2.0%的坡度，并設(shè)有明溝或地漏排水。設(shè)計時車間應(yīng)考慮采用運(yùn)輸帶和膠輪車，以減少地坪受沖擊。國內(nèi)食品工廠生產(chǎn)車間常用的地坪有地面磚、石板地面、高標(biāo)號混凝土地面、紅磚地面、塑料地面。國外亦多用紅磚地坪和水泥地坪，也有水泥地層上敷有環(huán)氧樹脂涂層。,車間工藝布置,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,建筑結(jié)構(gòu)：磚木結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu) 磚木結(jié)構(gòu)：建筑物屋頂支承構(gòu)件采用木制屋架,建筑物的所有重量由木柱或磚墻傳遞到基礎(chǔ)和地基上的結(jié)構(gòu)為磚木結(jié)構(gòu)，這樣的墻叫承重墻。這種結(jié)構(gòu)因受木材長度和強(qiáng)度的限制，建筑物的跨度一般小于m，往往在11m左右。由于食品廠生產(chǎn)車間一般散發(fā)的溫度和濕度較高，木材容易腐爛而影響食品衛(wèi)生，所以，食品廠生產(chǎn)車間一般不宜選用這種結(jié)構(gòu)。,車間工藝布置,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)：主要構(gòu)件梁、柱、屋架、基礎(chǔ)均采用鋼筋混凝土，而墻只作為防護(hù)設(shè)施，這種結(jié)構(gòu)叫鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，也叫框架結(jié)構(gòu)，是食品工廠生產(chǎn)車間和倉庫等最常用的結(jié)構(gòu)。在建筑的跨度、高度上可按生產(chǎn)要求加以放大，而不受材料的影響。這種結(jié)構(gòu)可以是單層，也可以是多層，并可將不同層高、不同跨度的建筑物組合起來。但由于鋼結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件采用鋼材，造價高、且需要經(jīng)常維修，故對溫度、濕度較高的食品廠生產(chǎn)車問不適宜。,車間工藝布置,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,混合結(jié)構(gòu)：混合結(jié)構(gòu)的屋架用鋼筋混凝土，由承重墻來支持?；旌辖Y(jié)構(gòu)一般只用作平房，跨度在18，層高可達(dá)m，柱距不超過m?；旌辖Y(jié)構(gòu)可用于食品工廠生產(chǎn)車間的單層建筑。 鋼結(jié)構(gòu)：鋼結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件采用鋼材，由于造價高，且需經(jīng)常維修，故對溫、濕度較高的食品廠生產(chǎn)車間，則不適宜采用。 總之，食品工廠生產(chǎn)車間的一般單層或多層建筑，基本上選用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，而單層建筑亦可選用混合結(jié)構(gòu)。食品工廠生產(chǎn)車間一般不宜采用磚木結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)。,車間工藝布置,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,計算意義： 食品生產(chǎn)中，水是必不可少的物料 加水量必須嚴(yán)格控制 供水衡算，即根據(jù)不同食品生產(chǎn)中對水的不同需求，進(jìn)行用水量的計算，是十分重要的，并且與物料衡算、熱量衡算等工藝計算以及設(shè)備的計算和選型、產(chǎn)品成本、技術(shù)經(jīng)濟(jì)等均有密切關(guān)系。,水用量的計算,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,方法一：“單位產(chǎn)品耗水量定額”來估算 按單位噸產(chǎn)品耗水量來估算,水用量的計算,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,按主要設(shè)備的用水量來估算 有些設(shè)備的用水量較大，在安排管路系統(tǒng)時，要考慮到它們在生產(chǎn)車間的分布情況。對用水壓力要求較高，用水量大而集中的地方，應(yīng)單獨接入主干管路。,水用量的計算,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,按食品工廠規(guī)模來估算 供水能力一個食品工廠要設(shè)置多大的給水能力，主要是根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模，特別是班產(chǎn)量的大小而定。用水量與產(chǎn)量有一定的比例關(guān)系，但不一定成正比。班產(chǎn)量越大，單位產(chǎn)品耗水量相應(yīng)越低。給水能力因而可相應(yīng)減低。,水用量的計算,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,水用量的計算,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,方法二：“單位產(chǎn)品耗水量定額”來計算 對于規(guī)模較大的食品工廠，在進(jìn)行水用量計算；時必須采用計算的方法，保證用水量的準(zhǔn)確性。方法和步驟如下： 1、要充分了解水用量計算的目的要求，從而采用適當(dāng)?shù)挠嬎惴椒?。例如，要做一個生產(chǎn)過程設(shè)計，當(dāng)然就要對整個過程和其中的每個設(shè)備做詳細(xì)的用水量計算，計算項目要全面、細(xì)致，以便為后一步設(shè)備計算提供可靠依據(jù)。,水用量的計算,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,2、繪出用水量計算流程示意圖。為了使研究的問題形象化和具體化，使計算的目的正確、明了，通常使用框圖顯示所研究的系統(tǒng)。圖形表達(dá)的內(nèi)容應(yīng)準(zhǔn)確、詳細(xì)。 3、收集設(shè)計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。需收集的數(shù)據(jù)資料一般應(yīng)包括：生產(chǎn)規(guī)模，年生產(chǎn)天數(shù)，原料、輔料和產(chǎn)品的規(guī)格、組成及質(zhì)量等。 4、確定工藝指標(biāo)及消耗定額等。設(shè)計所需的工藝指標(biāo)、原材料消耗定額及其他經(jīng)驗數(shù)據(jù)，根據(jù)所用的生產(chǎn)方法、工藝流程和設(shè)備，對照同類生產(chǎn)工廠的實際水平來確定，這必須是先進(jìn)而又可行的。,水用量的計算,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,5、選定計算基準(zhǔn)。計算基準(zhǔn)是工藝計算的出發(fā)點；選擇正確，能使計算結(jié)果正確，而且可使計算結(jié)果大為簡化。因此，應(yīng)該根據(jù)生產(chǎn)過程特點，選定統(tǒng)一的基準(zhǔn)。在工業(yè)上，常有的基準(zhǔn)有： （1）以單位時間產(chǎn)品或單位時間原料為計算基準(zhǔn)。 （2）以單位重量、單位體積或單位摩爾的產(chǎn)品或原料為計算基準(zhǔn)。如肉制品生產(chǎn)用水量計算，可以以kg原料來計算。 （3）以加入設(shè)備的一批物料量為計算基準(zhǔn)，如啤酒生產(chǎn)就可以用投入糖化鍋、發(fā)酵罐的每批次用水量為計算基準(zhǔn)。,水用量的計算,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,6、由已知數(shù)據(jù)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律列出相關(guān)數(shù)學(xué)關(guān)聯(lián)式，并求解。此計算既適用于整個生產(chǎn)過程，也適用于某一個工序和設(shè)備。 7、校核與整理計算結(jié)果，列出水用量計算表。在整個水用量計算過程中，對主要計算結(jié)果都必須認(rèn)真校核，以保證計算結(jié)果準(zhǔn)確無誤。一但發(fā)現(xiàn)差錯，必須及時重算更正，否則將耽誤設(shè)計進(jìn)度。最后，把整理好的計算結(jié)果列成供水衡算表。,水用量的計算,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,以5000t年啤酒為計算基準(zhǔn)，混合原料量為1421kg(單位批次投料量)。 （）糖化耗水量計算：100kg混合原料大約需用水量400kg。 糖化用水量14214001005684（kg） 糖化用水時間設(shè)為0.5，故： 每小時最大用水量56840.511370（kgh）,水用量的計算,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,（）洗槽用水：kg原料約用水kg，則需用水量： .（kg） 用水時間為.，則每小時： 洗槽最大用水量.（kgh） （）糖化鍋洗刷用水：有效體積為的糖化鍋及其設(shè)備洗刷用水每糖化一次，用水約，用水時間為，故： 洗刷最大用水量（）,水用量的計算,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,（）沉淀槽冷卻用水：G=Q/c（t2-t1） 式中 熱麥汁放出熱量（ ） 熱麥汁相對密度麥汁 熱麥汁量.（kgh） 熱麥汁比熱容.kJ（kg.k） 熱麥汁溫度 冷卻水溫度 冷卻水比熱容.kJ（kg.K） .（）（kJh） 帶入上式得：G=14236（kgh）,水用量的計算,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,（）沉淀槽洗刷用水：每次洗刷用水.，沖洗時間設(shè)為.，則每小時最大用水量.（th） （）麥汁冷卻器冷卻用水： 麥汁冷卻時間設(shè)為，麥汁冷卻溫度為分兩段冷卻， 第一段：麥汁溫度 冷水溫度 冷卻水用量： G=Q/c（t2-t1）,水用量的計算,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,麥汁放出熱量： 麥汁量kg 麥汁比熱容.kJ（k g .K） 麥汁溫度 水的比熱容.kJ（k g. K） 冷卻水溫度1 麥汁冷卻時間h,水用量的計算,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,（）麥汁冷卻器沖刷用水：設(shè)沖刷一次，用水4，用水時間為.h，則： 最大用水量為：.（th） （）酵母洗滌用水（無菌水）： 每天酵母泥最大產(chǎn)量約，酵母貯存期每天換水一次，新收酵母洗滌次，每次用水量為酵母的倍，則連續(xù)生產(chǎn)每天用水量：（）（） 設(shè)用水時間為，故最大用水量為（th）,水用量的計算,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,（）發(fā)酵罐洗刷用水：每天沖刷體積為的發(fā)酵罐個，每個用水，沖刷地面共用水，每天用水量（）。 用水時間設(shè)為.，最大用水量.（th） （）貯酒罐沖刷用水： 每天沖刷體積為的貯酒罐一個，用水為，管路及地面沖刷用水，沖刷時間為，最大用水量為（th）。,水用量的計算,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,水用量的計算,（）清酒罐沖刷：每天使用體積為.的清酒罐個，沖洗一次，共用水，沖刷時間為min，則最大用水量：（th） （）過濾機(jī)用水：過濾機(jī)臺，每臺沖刷一次，用水（包括頂酒用水），使用時間為.，則最大用水量.（th）,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,水用量的計算,（）洗棉機(jī)用水： 洗棉機(jī)放水量： 洗棉機(jī)體積濾餅體積（濾餅片） .（.）. . .（m）.（t） 洗棉過程中換水量： 取換水量為放水量的倍： .（）,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,水用量的計算,洗棉機(jī)洗刷用水： 每次洗刷用水.（） 洗棉機(jī)每日用水量： 淡季洗棉機(jī)開一班，旺季開兩班，則用水量： （） （.） .（） 在洗棉過程中，以換水洗滌時的耗水量最大，設(shè)換水時間為，則每小時最大用水量為：.（th）,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,水用量的計算,（）鮮啤酒桶洗刷用水：旺季每天最大產(chǎn)啤酒量.（三鍋量），其中鮮啤酒占（設(shè)桶裝占），則桶裝啤酒量為： .（）（） 鮮啤酒桶體積為桶： 所需桶數(shù).（桶d） 沖桶水量為桶體積.倍： 每日用水量.（t） 沖桶器每次同時沖洗桶，沖洗時間為.min，故： 每小時用水量. 2 .2.4（th）,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,水用量的計算,（）洗瓶機(jī)用水：按設(shè)備規(guī)范表，洗瓶機(jī)最大生產(chǎn)能力為瓶h（最高線速），沖洗每個瓶約需水.L，則： 用水量=.（Lh） 以每班生產(chǎn)計，總耗水量（L） （）裝酒機(jī)用水：每沖洗一次，用水.，每班沖洗一次，每次.，最大用水量.（th） （）殺菌機(jī)用水：殺菌機(jī)每個瓶耗水量以計算，則： 用水量（Lh） （L班） （）其他用水：包括沖洗地面、管道沖刷、洗濾布，每班需用水，設(shè)用水時間為，則每小時用水暈（th）,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,水用量的計算,把上述計算結(jié)果整理成供水衡算表,0年啤酒廠啤酒車間供水衡算表,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,用汽量的計算,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,用汽量的計算,糖化用水耗熱量：Q1=760425.5（KJ） 第一次蒸煮耗熱量：Q2=739707.7 （KJ） 第二次蒸煮前混合醪升溫至70的耗熱量：Q3=181518.78 （KJ） 第二次煮沸混合醪的耗熱量：Q4=279463.7 （KJ） 洗槽水耗熱量：Q5=+1657198.6 （KJ） 麥汁煮沸過程耗熱量：Q6=4436638.82 （KJ）,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,用汽量的計算,糖化一次總耗熱量： Q總= Q1+ Q2+ Q3+ Q4+ Q5+ Q6 760425.5+739707.7+181518.78+279463.7+1657198.6+4436638.82 糖化一次耗用蒸汽量： M蒸汽=3918346（kg） 糖化過程中每小時最大蒸汽耗用量： Qmax=1438.85kg/h,用汽量的計算,年耗蒸汽總量=3918.46700=2742922(kg) 每噸啤酒成品耗用蒸汽量： 2742922/5034=545kg/t 每晝夜耗蒸汽量： 3918.466=23510.76,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,1、概述 管路的計算與設(shè)計是食品工廠工藝設(shè)計的主要內(nèi)容之一。蒸汽、水、壓縮空氣、煤氣以及流體物料都要用管路來輸送，設(shè)備與設(shè)備間的相互連接也要依靠管路，組成一條連續(xù)化生產(chǎn)作業(yè)線。合理的管路設(shè)計，不僅可以保證建設(shè)指標(biāo)的先進(jìn)合理，還可以保證生產(chǎn)操作的正常進(jìn)行以及廠房布置的整齊美觀和良好的通風(fēng)采光。特別對于乳品廠、飲料廠、啤酒廠等成套設(shè)備，都離不開管路連接。在進(jìn)行食品工廠設(shè)計時，特別是施工圖設(shè)計階段，工作量最大、花時間最多的是管路的布置設(shè)計。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,管路的計算與設(shè)計,2、管路設(shè)計與布置的步驟 (1)選擇管路材料。根據(jù)輸送介質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)、流動狀態(tài)、溫度、壓力等因素，經(jīng)濟(jì)合理地選擇管路的材料。 (2)選擇介質(zhì)的流速。根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)、輸送的狀態(tài)、黏度、成分，以及與之相連接的設(shè)備、流量等，參照有關(guān)表格數(shù)據(jù)，選擇合理經(jīng)濟(jì)的介質(zhì)流速。 (3)確定管徑。根據(jù)輸送介質(zhì)的流量和流速，通過計算、查圖或查表，確定合適的管徑。 (4)確定管壁厚度。根據(jù)輸送介質(zhì)的壓力及所選擇的管道材料，確定管壁厚度。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,管路的計算與設(shè)計,(5)確定管路連接方式。管道與管道間，管道與設(shè)備，管道與閥門間，設(shè)備與閥門間都存在著一個連接方法問題，有等徑連接，也有不等徑連接?？筛鶕?jù)管材、管徑、介質(zhì)的壓力、性質(zhì)、用途、設(shè)備或管道的使用檢修狀態(tài)，確定連接方式。 (6)選閥門和管件。介質(zhì)在管內(nèi)輸送過程中，有分、有合、轉(zhuǎn)彎、變速等情況。為了保證工藝的要求及安全，還需要各種類型的閥門和管件。根據(jù)設(shè)備布置情況及工藝、安全的要求，選擇合適的彎頭、三通、異徑管、法蘭等管件和各種閥門。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,管路的計算與設(shè)計,(7)選管路的熱補(bǔ)償器。管道在安裝和使用時往往存在溫差，冬季和夏季使用也有很大溫差。為了消除熱應(yīng)力，首先要計算管道的受熱膨脹長度，然后考慮消除熱應(yīng)力的方法。當(dāng)熱膨脹長度較小時可通過管道的轉(zhuǎn)彎、支管、固定等方式自然補(bǔ)償；當(dāng)熱膨脹長度較大時，應(yīng)從波形、方形、弧形、套筒形等各種熱補(bǔ)償中選擇合適的熱補(bǔ)償形式。 (8)絕熱形式、絕熱層厚度及保溫材料的選擇。根據(jù)管道輸送介質(zhì)的特性及工藝要求，選定絕熱的方式，保溫、加熱保護(hù)或保冷。然后根據(jù)介質(zhì)溫度及周圍環(huán)境狀況，通過計算或查表確定管壁溫度，進(jìn)而通過計算、查表或查圖等方法來確定絕熱層厚度。 根據(jù)管道所處環(huán)境(振動、溫度、腐蝕性)，管道的使用壽命，取材的方便及成本等因素，選擇保溫材料及輔助材料。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,管路的計算與設(shè)計,(9)管路布置。首先根據(jù)生產(chǎn)流程，介質(zhì)的性質(zhì)和流向，相關(guān)設(shè)備的位置、環(huán)境、操作、安裝、檢修等情況，確定管道的敷設(shè)方式，明裝或暗設(shè)。其次在管道布置時，在垂直面的排布和水平面的排布、管間距離、管與墻的距離、管道坡度、管道穿墻、穿樓板、管道與設(shè)備相接等各種情況，要符合有關(guān)規(guī)定。 (10)計算管路的阻力損失。根據(jù)管道的實際長度、管道相連設(shè)備的相對標(biāo)高、管壁狀態(tài)、管內(nèi)介質(zhì)的實際流速，以及介質(zhì)所流經(jīng)的管件、閥門等來計算管道的阻力損失，以便校核檢查選泵、選設(shè)備、選管道等前述各步驟是否正確合理。當(dāng)出現(xiàn)問題時，或改變管徑，或改變管件、閥門，或重選泵等輸送設(shè)備或其他設(shè)備的能力。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,管路的計算與設(shè)計,(11)選擇管架及固定方式。根據(jù)管道本身的強(qiáng)度、剛度、介質(zhì)溫度、工作壓力、線膨脹系數(shù)，投入運(yùn)行后的受力狀態(tài)，以及管道的根數(shù)、車間的梁柱、墻壁、樓板等土木建筑結(jié)構(gòu)，選擇合適的管架及固定方式。 (12)確定管架跨度。根據(jù)管道材質(zhì)、輸送的介質(zhì)、管道的固定情況及所配管件等因素，計算管道的垂直荷重和所受的水平推力，然后根據(jù)強(qiáng)度條件或剛度條件確定管架的跨度。也可通過查表來確定管架的跨度。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,管路的計算與設(shè)計,(13)選定管道固定用具。根據(jù)管架類型、管道固定方式、選擇管架附件，即管道固定用具。所選管架附件是標(biāo)準(zhǔn)件，可列出圖號。對于非標(biāo)準(zhǔn)件，需繪出制作圖。 (14)繪制管道圖。管道圖包括平面、剖面配管圖、透視圖、管架圖和工藝管道支吊點預(yù)埋件布置圖等。 (15)編制管材、管件、閥門、管架及絕熱材料綜合匯總表。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,管路的計算與設(shè)計,3、食品工廠車間管路的布置 (1)選擇恰當(dāng)?shù)墓懿暮烷y門 由于食品車間的管路所輸送的介質(zhì)具有一定的酸度和含有某些腐蝕性強(qiáng)的物質(zhì)(如酸、堿等)，管路和閥門容易受到腐蝕引起滲漏，造成污染。因此，選擇恰當(dāng)?shù)墓懿暮烷y門是防止污染，保證正常生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。在食品車間配管中，除了上下水外，從衛(wèi)生角度考慮，盡可能采用不銹鋼和無縫鋼管。 選用的閥門有截止閥、閘閥、球閥、蝶閥、針形閥和橡皮隔膜閥等。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,管路的計算與設(shè)計,截止閥：主要用于上下水以及不直接與罐相連的蒸汽、空氣和物料管道。當(dāng)用在與罐直接相連的管道上時，必須采用高質(zhì)量的，其閥芯最好改用聚四氟乙烯墊圈。 針形閥：一般由不銹鋼制成，適于小流量的調(diào)節(jié)，嚴(yán)密可靠，堅固耐用，一般用于取樣、接種和補(bǔ)料口的管道上。 球閥、蝶閥：用聚四氟乙烯作為密封墊圈，提高其密封性能以后，也可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代食品工業(yè)。 閘閥：適用于大口徑的空氣及蒸汽管道。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,管路的計算與設(shè)計,平旋止逆閥：在食品車間的管道中使用較廣泛。當(dāng)設(shè)備某些部件發(fā)生故障時，能防止管道中的液體或氣體發(fā)生倒流。 橡皮隔膜閥：優(yōu)點是嚴(yán)密可靠，閥桿不與物料接觸，所以特別適用于食品工業(yè)。但所采用的橡皮隔膜閥應(yīng)耐高溫，一般由氯丁橡膠與天然膠的混合物制成。隔膜閥需定期檢查和更換隔膜。另有一種三通橡皮隔膜閥，主要用于接種(如酸奶的生產(chǎn))。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,管路的計算與設(shè)計,(2)選擇正確的管道連接 除上下水管可以用螺紋連接外，其余管道均以焊接和法蘭連接為宜。當(dāng)管路受到冷、熱、震動等的影響時，螺紋連接的接口易松動，從而造成滲漏。如在接種和液體輸送時，因液體快速流動造成局部真空，在滲漏處將外界空氣吸入，空氣中的微生物被帶入管路和罐中造成污染。焊接的連接方法簡單，而且密封可靠，所以空氣滅菌系統(tǒng)、培養(yǎng)液滅菌系統(tǒng)和其他物料管道以焊接連接為好。需要經(jīng)常拆卸檢修處可以用管法蘭連接。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,管路的計算與設(shè)計,對靠近罐、缸的管道，如補(bǔ)料管道、空氣管道、油管等，均用彎管、焊接、法蘭連接取代彎頭、管接頭、三通、四通、大小頭等管件連接的方法，這樣可以減少接頭處滲漏染菌。 (3)合理布置管道 食品生產(chǎn)車間的管道布置，一方面要滿足生產(chǎn)工藝流程要求，保證管道和閥門本身不漏，另一方面要考慮清洗和滅菌徹底的要求。因此，對于食品生產(chǎn)車間的管道布置還要考慮以下各點： 盡量減少管道的數(shù)量和長度，一方面可節(jié)省投資，另一方面減少染菌機(jī)會。管道越短越好，安裝要整齊美觀。與罐、缸連接的管道有空氣管、進(jìn)料管、蒸汽管、水管、取樣管、排氣管等，將其中可以合并的管道合并后與各種罐、缸連接。例如有的工廠將空氣管、進(jìn)料管、出料管合為一條管與各種罐、缸連接，做到一管多用。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,管路的計算與設(shè)計,要保證罐體和有關(guān)管道都可以進(jìn)行蒸汽滅菌，即保證蒸汽能夠達(dá)到所有需滅菌的地方。對于某些蒸汽可能達(dá)不到的死角(如閥)要裝設(shè)與大氣相通排氣口。在滅菌操作時，將排氣口打開，使蒸汽暢流通過，同樣可以起到滅菌的作用。對于接種、取樣、補(bǔ)料等操作管路要配置單獨的滅菌系統(tǒng)，使其能在罐、缸滅菌后或生產(chǎn)過程中可單獨進(jìn)行滅菌。其他設(shè)備的安裝均可照此配置。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,管路的計算與設(shè)計,對于種子罐的排氣管不能因為節(jié)約管材，而互相連接在一條總管上。其罐底排污管(下水管)也不能相互連接在一條總管上。否則在使用中會相互串通、相互干擾，引起污染的“連鎖反應(yīng)”。排氣管道的串通連接尤其不利于污染的防治。一般以每臺罐、缸具有獨立的排氣管、下水管道為宜。 要避免冷凝水排入已滅菌的罐和空氣過濾器中。冷凝水不是絕對無菌的，如進(jìn)人罐內(nèi)會導(dǎo)致污染，如進(jìn)入空氣過濾器會使空氣過濾器失效。為此，蒸汽管道應(yīng)盡可能包有保溫層，減少蒸汽在管道內(nèi)冷凝，此外，一些與無菌部分相連的蒸汽管道要有排冷凝水的閥門。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,管路的計算與設(shè)計,為了避免壓縮空氣系統(tǒng)突然停氣或罐的壓力高于過濾器，將罐內(nèi)液體倒壓至過濾器，引起生產(chǎn)事故，在空氣過濾器和罐之間應(yīng)裝有單向閥(止逆閥)。 為保證蒸汽的干燥，并避免過高壓力的蒸汽在滅菌時造成設(shè)備壓損或爆炸事故，蒸汽總管道應(yīng)安裝分水罐、減壓閥和安全閥。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,管路的計算與設(shè)計,止逆閥,(4)消滅管道死角 管道連接的死角。食品車間有關(guān)管道的法蘭加工、焊接和安裝要保持連接處管道內(nèi)壁暢通、光滑、密封性好，以避免和減少管道染菌的機(jī)會。例如，法蘭和管子焊接時受熱不勻，使法蘭翹曲、密封面發(fā)生凹凸不平現(xiàn)象而造成滲漏與死角。墊片的孔徑要和管內(nèi)徑一致，過大或過小均易積存物料，造成死角。法蘭安裝時沒有對準(zhǔn)中心，也會造成死角。螺紋連接容易產(chǎn)生松動而有縫隙，是微生物隱藏的死角，所以一般不采用螺紋連接。目前消滅管道死角的較好方法是采用焊縫連接法。 儲料罐放料管的死角 排氣管的死角,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,管路的計算與設(shè)計,(5)車間管路設(shè)計的有關(guān)參數(shù) 管道間距應(yīng)保證安裝檢修方便 平行管道間最突出物間的距離不能小于50-80mm，管道最突出部分距墻、管架邊不能小于100mm。為了減少管間距，閥門、法蘭，應(yīng)盡量錯開排列； 管道支架分布的距離視管徑、質(zhì)量、作用力等因素，通過計算確定。,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,管路的計算與設(shè)計,截止閥,蝶閥,高壓閥,電磁閥,閥門,安全閥,針型閥,止逆閥,單向閥,5、管路的伸縮彎設(shè)計 6、管路的保溫及標(biāo)志 7、管路布置的方法,第3章 食品工廠工藝設(shè)計,管路的計算與設(shè)計,