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      【食品工廠設計】生產方案設計、工藝流程設計以及物料使用計算

      放大字體  縮小字體 發布日期:2022-06-27  來源:食品質量管理公眾號  作者:食品論壇網友整理  瀏覽次數:345
      核心提示:【食品工廠設計】生產方案設計、工藝流程設計以及物料使用計算
       食品工廠工藝設計是整個設計的主體和中心,決定全廠生產和技術的合理性,并對建廠的費用和生產的產品質量、產品成本、勞動強度有著重要的影響,同時又是非工藝設計的依據。因此,食品工廠工藝設計具有重要的地位和作用。
       
      食品工廠工藝設計的步驟
       
      工藝設計主要是在由原料到各個生產過程中,設計物質變化及流向,包括所需設備的運用。具體步驟如下:
       
      (1)根據前期可行性調查研究,確定產品方案及生產規模。
       
      (2)根據當前的技術,經濟水平選擇生產方法。
       
      (3)生產工藝流程設計。
       
      (4)物料衡算。
       
      (5)能量衡算(包括熱量、耗冷量、供電量、給水量計算)。
       
      (6)選擇設備。
       
      (7)車間工藝布置。
       
      (8)管路設計。
       
      (9)其它工藝設計。
       
      (10)編制工藝流程圖、管道設計圖及說明書等。
       
      第一節  產品方案及班產量的確定
       
      一.概述
       
      產品方案又稱生產綱領,實際是食品廠準備全年(季度、月)生產哪些品種和各種產品的規格、產量、產期、生產車間及班次等的計劃安排。當然市場經濟條件下的工廠要以銷定產,產品方案既作為設計依據,又是工廠實際生產能力的確定及挖潛余量的測算。產品方案的影響因素是多方面的,主要有:產品的市場銷售、人們的生活習慣、地區的氣候和不同季節的影響。在制定產品方案時,首先要調查研究,分析得到的資料,以此確定主要產品的品種、規格、產量和生產班次。其次是要用調節產品用以調節生產忙閑不均的現象。最后盡可能把原料綜合利用及貯存半成品,以合理調劑生產中的淡、旺季節。 
       
      總之,在安排產品方案時,應盡量做到“四個滿足”和“五個平衡”。
       
      “四個滿足”是:
       
      (1)滿足主要產品產量的要求;
       
      (2)滿足原料綜合利用的要求;
       
      (3)滿足淡旺季平衡生產的要求;
       
      (4)滿足經濟效益的要求 。
       
      “五個平衡”是:
       
      (1)產品產量與原料供應量平衡;
       
      (2)生產季節性與勞動力平衡;
       
      (3)生產班次要平衡;
       
      (4)產品生產量與設備生產能力要平衡;
       
      (5)水、電、氣負荷要平衡。 
       
      二、班產量(年產量)的確定
       
      班產量是工藝設計的最主要經濟基礎,直接影響到車間布置、設備配套,占地面積,勞動定員和產品經濟效益。一般情況下,食品工廠班產量越大,單位產品成本越低,效益越好,由于投資局限及其它方面制約,班產量有一定的限制,但是必須達到或超過經濟規模的班產量。最適宜的班產量實質就是經濟效益最好的規模。
       
      1.決定班產量的因素
       
      (1)原料的供應量多少
       
      (2)生產季節的長短
       
      (3)延長生產期的條件
       
      (4)定型作業線或主要設備的能力
       
      (5)廠房、公用設施的綜合能力
       
      2.年產量的確定
       
      年生產能力按如下估算:
       
      Q=Q1+Q2-Q3-Q4+Q5
       
      式中 Q—新建廠某類食品年產量;
       
      Q1—本地區該類食品消費量;
       
      Q2—本地區該類食品年調出量;
       
      Q3—本地區該類食品年調入量;
       
      Q4—本地區該類食品原有廠家的年產量;
       
      Q5— 本廠準備銷出本地區以外的量。
       
      對于淡旺季明顯的產品,如飲料、月餅、巧克力可按下式計算:
       
      Q=Q旺+Q中+Q淡
       
      Q旺:旺季產量
       
      Q中:中季產量
       
      Q淡:淡季產量
       
      3.生產班制
       
      一般食品工廠每天生產班次為1~2班,淡季一班,中季二班,旺季三班制,這根據食品工廠工藝和原料特性及設備生產能力來決定,若原料供應正常,或廠有冷庫貯藏室及半成品加工設備,可以延長生產期,不必突擊多開班次,這樣有利于勞動力平衡、設備利用充分、成品正常銷售,便生產管理,經濟效益提高。
       
      4.工作日及日產量
       
      5.班產量
       
      三.產品方案的制定
       
      舉例: 豬肉類罐頭
       
      3~4級凍豬肉出肉率在65%~80%,其中可用于:
       
      (1)午餐肉罐頭(凈去皮去骨肉)55%~60%
       
                扣肉罐頭(帶皮去骨肉)8%~10%
       
                圓蹄罐頭1%~2%
       
                其他肉罐頭——
       
      (2)午餐肉罐頭(凈去皮去骨肉)55%~60%
       
                排骨罐頭(帶皮去骨肉)5%
       
                圓蹄罐頭1%~2%
       
                其他肉罐頭——
       
      (3)香菇肉醬罐頭34%
       
                香菇豬腿罐頭21%
       
                紅燒排骨罐頭15%
       
                紅燒豬肉罐頭3%
       
                圓蹄罐頭1%
       
                筍干肉絲罐頭5%
       
      (4)西式火腿罐35%
       
                其他肉罐頭(香菇肉醬、圓蹄等)——
       
      四、產品方案比較
       
      制訂產品方案時,為保證方案合理,有利于食品工廠發展和管理,應按設計計劃任務書中確定的年產量和品種,制定出2個以上的產品方案,按下述原則進行分析,對方案進行技術上的先進性和可行性進行比較,并結合市場、經濟、生產、社會綜合考慮,從中找出一個最佳方案作為設計依據。
       
      1.主要產品年產值和年產量
       
      2.每天所需工人數及最多最少之差的比較
       
      3.勞動生產率(年產量/工人總數)
       
      4.每天(月)原料、產品數之差比較
       
      5.平均每人年產值(元/人.年):
       
      6.季節性和設備平衡比較
       
      7.水、電、汽消耗量比較
       
      8.組織生產難易的比較
       
      9.基建投資的比較
       
      10.社會、經濟效益比較:利潤
       
      產品方案分析
       
       

      項目方案

      方案一

      方案二

      方案三

      產品年產值

           

      勞動生產率(t/人*年)

           

      平均每人年產值(元/人*年)

           

      基建投資(元)

           

      經濟效益(利稅元/率)

           

      水、電、汽耗量(元)

           

      員工人數(人)

           

      全年員工人數差值(人)

           

      原料損耗率

           


      第二節  生產方法的選擇和工藝流程的確定

       
       
      盡管食品廠的類型很多,而且在同一類型的食品廠中產品的品種和加工工藝亦各不相同,但在同一類型的食品廠中主要工藝過程和設備基本相近,只要這些產品不同時生產,其相同工藝過程的設備是可以公用的,所以我們在確定產品工藝流程時只要將主要產品的工藝流程確定后,其他產品就好辦了。但必須指出,為了保證食品產品的質量,對不同原料應選擇不同的工藝流程,另外,即使原料相同,如果所確定的工藝路線和條件不相同,不僅會影響產品質量,而且會影響到工廠的經濟效益,所以,我們對所設計的食品廠的主要產品工藝流程應進行認真探討和論證。
       
      一、原則
       
      工藝流程是初步設計審批過程中主要審查內容之一,它的正確與否往往決定產品質量、產品競爭力,決定食品廠的生存與發展,選擇工藝流程必須通過分析、比較,從理論和實際各個方面進行論證,證實它在技術上是先進的。在經濟上是高效的,符合設計計劃任務書的要求:
       
      (1)原料匹配性。根據原料性質、種類和來源擬定工藝流程。
       
      (2)按產品規格和部頒標準擬定。
       
      (3)注意經濟效益,盡量選投資少,消耗低,成本低,產品收益率高的生產工藝。
       
      (4)“三廢”處理效果好,減少“三廢”處理量,治理三廢項目與主體工程同時設計,同時施工,選用產品“三廢”少或經過治理容易達到國家規定的“三廢”排放標準的生產工藝。
       
      (5)產品在市場有較強的競爭能力,有利于原材料的綜合利用。
       
      (6)對傳統名優產品不得隨意更改生產工藝,一旦更改必須經過反復實驗、專家鑒定、報上級批準。
       
      (7)對科研成果,必須經過中試放大后,才能應用。
       
      (8)優先采用機械化、連續化自動作業線,暫不能實現機械化生產的品種,其工藝流程應盡量按流水線排布,減少原料,半成品在生產流程中停留的時間,避免變色、變味、變質現象發生。
       
      (9)罐裝后需要殺菌的食品最好采用連續殺菌或高溫短時殺菌,高濃縮操作的食品應采用真空濃縮以減少溫度對產品色澤和口味的影響,特別是對熱敏性的食品,需要注意。
       
      (10)結合我國國情。在進行產品工藝設計時,必須以我國具體情況出發,在市場消費水平,相關機械設備及電氣儀表制造能力,勞動就業與生產自動化水平關系等方面做出恰當的衡量,綜合考慮。在引進國外先進技術和設備時,要考慮是否適合我國生產實際,并注意消化吸收,以縮短與發達國家的水平差距。
       
      (11)確保安全生產,以保證人身和設備安全。
       
      二、生產工藝流程設計
       
      生產方法確定以后,就開始工藝流程的設計。有如下內容:
       
      (一)確定生產線數目
       
      根據產品方案及生產規模,視生產實際情況,結合投資大小,確定生產線及生產線數目。如果產量大,可采用幾條生產線,以便生產調劑,設備護理等。
       
      (二)確定生產線自動化程度
       
      生產線有間歇和連續兩種。在確定生產線自動化程度時,根據生產特點和技術成熟性,結合生產規模,一般采用先進、經濟、合理的自動化生產線,高品質產品生產配以自動化在線檢測,以保證產品質量。
       
      (三)工藝流程圖的設計
       
      工藝流程圖的設計主要包括生產工藝流程示意圖,生產工藝流程草圖和生產工藝流程圖三個階段。
       
      1、生產工藝流程示意圖又稱方框流程圖,在物料衡算前進行。主要是定性表述由原料轉變為半成品的過程及應用的相關設備。它只是定性的生產工藝表述,不要求正確的比例繪制。主要包括生產過程中需要經過哪些單位操作,各單位操作中的流程方案及所需型號的表述。內容包括工序名稱、完成該工序工藝操作手段(手工或機械設備名稱)、物料流向、工藝條件等。在方框圖中,應以箭頭表示物料流動方向,其中以粗實線表示物料由原料到成品的主要流動方向,細實線表示中間產物,輔助料,廢料的流動方向。 
       
      2.工藝流程草圖由四個部分組:生產工藝流程圖、圖例、設備一覽表和必須的文字證明,繪制工藝流程早圖時要求如下:
       
      A 表示出廠房各層樓面的標高
       
      B 用細實線畫出設備示意圖
       
      C 用粗實線畫出物料流程管理,并畫出流向箭頭。用細實線畫 水、汽、空氣等動力管線,并畫出流向箭頭。
       
      D 繪制設備和管道上主要閥門、控制儀表及管路附件。
       
      E 對必要的部分,而又不能用圖線表達時,用文字注釋。如“三廢”、副產物的去向等。
       
      F 附注圖例,并按圖標繪出。常采用1:50,1:100,1:200等。
       
      具體繪制工藝流程草圖的步驟如下:
       
      生產工藝設備流程圖包括:有關設備的基本外形,工序名稱、物料流向等。必要時,還應表示各設備間位置距離及其高度。設備外形以簡單直觀為準。
       
      生產工藝設備流程圖畫法是:將生產設備按生產流程順序和高低位置是在圖面自左至右的展開,用細線繪制,繪出顯示設備形狀特征的簡單外形,可按比例畫,也可不按比例,設備的排列位置在圖上表示出來,原、輔料和介質流向用粗實線表示,表示不同介質流向的管線在圖上不能相交,交接處用細實線或圓弧避開,圖上的設備應注明名稱或設備編號。 
       
      3.生產工藝流程圖,又稱帶控制點的工藝流程圖,是初步設計的重要內容。它是在經過多次反復比較、修改,確認設計合理無誤后繪制正式設計結果,它更加全面、完整、合理、是設備布置和管道設計的依據,并可供施工安裝、生產操時參考。 
       
       
      第三節 物料計算
       
       
      物料衡算包括該產品的原輔料和包裝材料的計算。通過物料衡算,可以確定各種主要物料的采購運輸和倉庫儲存量,并對生產過程中所需的設備和勞動力定員的需要量提供計算依據。計算物料時,必須使原、輔料的質量與經過加工處理后所得成品和損耗量相平衡。加工過程中投入的輔助料按正值計算,加工過程中的物料損失,以負值計入。這樣,可以計算出原料和輔料的消耗定額,繪制出原、輔料耗用表和物料平衡圖。并為下一步設備計算、熱量計算、管路設計等提供依據和條件。還為勞動定員、生產班次、成本核算提供計算依據。因此,物料衡算在工藝設計中是一項既細致又重要的工作。 
       
       一 計算方法
       
      物料衡算的基本資料是“技術經濟定額指標” ,而技術經濟定額指又是工廠在生產實踐中積累起來的經驗數據,這些數據因具體條件而異,如地區差別、機械化程度、原料品種、成熟度、新鮮度及操作條件等不同,選用時要根據具體條件而定,一般老廠改造按該廠原有的技術經濟定額為計算依據,新建廠則參考相同類型、相近條件工廠的有關技術經濟定額指標,再以新建廠的實際情況作修正。
       
      在物料衡算時,計算對象可以是全廠、全車間、某一生產線、某一產品,在一年或一月或一日或一個班次,也可以是單位批次的物料數量。一般新建食品工廠的工藝設計都是以“班”產量為基準。例如: 
       
      每班耗用原料量(kg/班)=單位產品耗用原料量(kg/t)×班產量(t/班);   
       
      每班耗用各種輔料量(kg/斑)=單位產品耗用各種輔料量(kg/t)×班產量(t/班);
       
      每班耗用包裝容器量(只/班)=單位產品耗用包裝容器量(只/t)×班產量(t/班)×(1十0.1%損耗)。
       
      單位產品耗用的各種包裝材料、包裝容器也可仿照上述方法計算。若一種原料生產兩種以上產品,則需分別求出各產品的用量,再匯總求得。另外,在物料計算的時候,也有用原料利用率作為計算基礎。 
       
      二 計算結果的表示
       
      物料計算結果通常用物料平衡圖或物料平衡表來表示。
       
      1.物料平衡圖 
       
      物料平衡圖是根據任何一種物料的重量與經過加工處理后所得的成品及少量損耗之和在數值上是相等的原理來繪制的,平衡圖的內容包括:物料名稱、質量、成品質量、物料的流向、投料順序等項。繪制物料平衡圖時,實線箭頭表示物料主流向,必要時用細實線表示物料支流向 。
       
      2.物料平衡表
       
      物料平衡表是物料平衡計算的另一種表示形式,其內容與平衡圖相同 
       
      物料平衡表

      物料平衡表

       

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