1、第第 四四 章章 食品工厂工艺衡算食品工厂工艺衡算 孟永宏副教授孟永宏副教授 College of food engineering and nutritional science 第第1 1节、物料计算节、物料计算 物料衡算包括该产品的原辅料和包装材料的计算。物料衡算包括该产品的原辅料和包装材料的计算。通过物料衡算，可以确定各种主要物料的采购运输通过物料衡算，可以确定各种主要物料的采购运输和仓库储存量，并对生产过程中所需的设备和劳动和仓库储存量，并对生产过程中所需的设备和劳动力定员的需要量提供计算依据。力定员的需要量提供计算依据。计算物料时，必须使原、辅料的质量与经过加工计算物料时，必须使原
2、、辅料的质量与经过加工处理后所得成品和损耗量相平衡。加工过程中投入处理后所得成品和损耗量相平衡。加工过程中投入的辅助料按正值计算，加工过程中的物料损失，以的辅助料按正值计算，加工过程中的物料损失，以负值计入。这样，可以计算出原料和辅料的消耗定负值计入。这样，可以计算出原料和辅料的消耗定额，绘制出原、辅料耗用表和物料平衡图。并为下额，绘制出原、辅料耗用表和物料平衡图。并为下一步设备计算、热量计算、管路设计等提供依据和一步设备计算、热量计算、管路设计等提供依据和条件。还为劳动定员、生产班次、本钱核算提供计条件。还为劳动定员、生产班次、本钱核算提供计算依据。因此，物料衡算在工艺设计中是一项既细算依据
3、。因此，物料衡算在工艺设计中是一项既细致又重要的工作。致又重要的工作。一一 计算方法计算方法 在物料衡算时，计算对象可以是全厂、全在物料衡算时，计算对象可以是全厂、全车间、某一生产线、某一产品，在一年或车间、某一生产线、某一产品，在一年或一月或一日或一个班次，也可以是单位批一月或一日或一个班次，也可以是单位批次的物料数量。一般新建食品工厂的工艺次的物料数量。一般新建食品工厂的工艺设计都是以“班产量为基准。例如：设计都是以“班产量为基准。例如：二二 计算结果的表示计算结果的表示 物料计算结果通常用物料平衡图或物料平衡表来表示。物料计算结果通常用物料平衡图或物料平衡表来表示。1.1.物料平衡图物料
4、平衡图 物料平衡图是根据任何一种物料的重量与经过加工处理后所物料平衡图是根据任何一种物料的重量与经过加工处理后所得的成品及少量损耗之和在数值上是相等的原理来绘制的，平衡得的成品及少量损耗之和在数值上是相等的原理来绘制的，平衡图的内容包括：图的内容包括：物料名称、质量、成品质量、物料的流向、投料物料名称、质量、成品质量、物料的流向、投料顺序顺序等项。绘制物料平衡图时，实线箭头表示物料主流向，必要等项。绘制物料平衡图时，实线箭头表示物料主流向，必要时用细实线表示物料支流向时用细实线表示物料支流向 。物料平衡图物料平衡图 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213.3
5、t/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2 2.物料平衡表物料平衡表 物料平衡表是物料平衡计算的另一种表示形式，其内容与物料平衡表是物料平衡计算的另一种表示形式，其内容与平衡图相同平衡图相同 物料平衡表物料平衡表 名称 计算 单位 主、辅
6、原料 产品 食 品 损损失失1 1 损损失失2 2 损损失失 3 3 批批次次 质量质量 百分比百分比 班班次次 质量质量 百分比百分比 第第2 2节节 水汽用量的计算水汽用量的计算 一一.用水量计算用水量计算 (一一).).计算的意义计算的意义 食品生产中，水是必不可少的物料。因为食品生食品生产中，水是必不可少的物料。因为食品生产过程涉及的物理方法和生化反响，都必须有水的存产过程涉及的物理方法和生化反响，都必须有水的存在在,不管是原料的预处理、加热、杀菌、冷却、培养基不管是原料的预处理、加热、杀菌、冷却、培养基的制备、设备和食品生产车间的清洗等都需要大量的的制备、设备和食品生产车间的清洗等都
7、需要大量的水。可以说，没有水食品生产就无法进行。在食品加水。可以说，没有水食品生产就无法进行。在食品加工中，无论是原料的预处理、蒸煮、糖化等过程，都工中，无论是原料的预处理、蒸煮、糖化等过程，都有原料的最正确配比、物料浓度范围，故加水量必须有原料的最正确配比、物料浓度范围，故加水量必须严格控制。所以，对于食品生产来说，供水衡算，即严格控制。所以，对于食品生产来说，供水衡算，即根据不同食品生产中对水的不同需求，进行用水量的根据不同食品生产中对水的不同需求，进行用水量的计算，是十分重要的，并且与物料衡算、热量衡算等计算，是十分重要的，并且与物料衡算、热量衡算等工艺计算以及设备的计算和选型、产品本钱
8、、技术经工艺计算以及设备的计算和选型、产品本钱、技术经济等均有密切关系。济等均有密切关系。(二二).供水衡算的方法和步骤供水衡算的方法和步骤 根据食品生产工艺根据食品生产工艺、设备或规模不同设备或规模不同，生产过程用水量也随之生产过程用水量也随之改变改变，有时差异很大有时差异很大。即便是同一规模即便是同一规模、工艺也相同的食品生产工艺也相同的食品生产，单位成品耗水量往往也大不相同单位成品耗水量往往也大不相同。所以在工艺流程设计时所以在工艺流程设计时，必须必须妥善安排妥善安排，合理用水合理用水，尽量做到一水多用尽量做到一水多用。供水衡算的方法有两种：即按供水衡算的方法有两种：即按“单位产品耗水量
9、定额单位产品耗水量定额来估算来估算和计算的方法和计算的方法。.按“单位产品耗水量定额来估算按“单位产品耗水量定额来估算 用“单位产品耗水量定额来估算生产车间的用水用“单位产品耗水量定额来估算生产车间的用水量，其方法简便，但目前在我国尚缺乏具体和确切的技量，其方法简便，但目前在我国尚缺乏具体和确切的技术经济指标。一个食品工厂往往同时要生产几种产品，术经济指标。一个食品工厂往往同时要生产几种产品，而各产品在生产过程中缺乏对耗水量的计量，一般是按而各产品在生产过程中缺乏对耗水量的计量，一般是按当月所耗水之总量分摊到各产品中去。各厂的摊派方式当月所耗水之总量分摊到各产品中去。各厂的摊派方式不同，其定额
10、指标亦不相同，另外，单位产品的耗水额不同，其定额指标亦不相同，另外，单位产品的耗水额还因地区不同、原料品种的差异以及设备条件、生产能还因地区不同、原料品种的差异以及设备条件、生产能力大小、管理水平等工厂实际情况的不同而有较大幅度力大小、管理水平等工厂实际情况的不同而有较大幅度的变化。的变化。对于规模小的食品工厂在进行供水衡算时可采用对于规模小的食品工厂在进行供水衡算时可采用“单位产品耗水量定额估算法，可分为三个步骤，即“单位产品耗水量定额估算法，可分为三个步骤，即按单位吨产品耗水量来估算、按主要设备的用水量来估按单位吨产品耗水量来估算、按主要设备的用水量来估算和按食品工厂生产规模来拟定给水能力
11、。算和按食品工厂生产规模来拟定给水能力。局部乳制品平均每吨成品耗汽量表局部乳制品平均每吨成品耗汽量表 产品名称产品名称 耗汽量耗汽量 耗水量耗水量 产品名称产品名称 耗汽量耗汽量 耗水量耗水量 消毒奶消毒奶 0.280.280.40.4 8 81010 奶油奶油 1.01.02.02.0 28284949 全脂奶粉全脂奶粉 10101515 130130150150 干酪素干酪素 40405555 380380400400 全脂甜奶粉全脂甜奶粉 9 91212 100100120120 乳粉乳粉 40404545 40405050 甜炼乳甜炼乳 3.53.54.64.6 45456060 注：
12、注：1以上指生产用水以上指生产用水，不包括生活用水不包括生活用水。2北方气候寒冷北方气候寒冷，应取较大值应取较大值。(1)(1)按单位吨产品耗水量来估算按单位吨产品耗水量来估算 ()按主要设备的用水量来估算按主要设备的用水量来估算 有些设备的用水量较大有些设备的用水量较大，在安排管路系统时在安排管路系统时，要考虑到它们要考虑到它们在生产车间的分布情况在生产车间的分布情况。对用水压力要求较高对用水压力要求较高，用水量大而集用水量大而集中的地方中的地方，应单独接入主干管路应单独接入主干管路。()按食品工厂规模来拟定供水能力按食品工厂规模来拟定供水能力 一个食品工厂要设置多大的给水能力，主要是根据生
13、产规模，一个食品工厂要设置多大的给水能力，主要是根据生产规模，特别是班产量的大小而定。用水量与产量有一定的比例关系，特别是班产量的大小而定。用水量与产量有一定的比例关系，但不一定成正比。班产量越大，单位产品耗水量相应越低。给但不一定成正比。班产量越大，单位产品耗水量相应越低。给水能力因而可相应减低。水能力因而可相应减低。局部罐头食品和乳制品的给水能力表局部罐头食品和乳制品的给水能力表 成品类别成品类别 班产量（班产量（t t班班）建议给水能力建议给水能力（t th h）备备 注注 肉禽水产类罐头肉禽水产类罐头 4 46 6 8 81010 15152020 40405050 70709090
14、120120150150 不包括速冻冷藏不包括速冻冷藏 果蔬类果蔬类 4 46 6 10101515 25254040 50507070 120120150150 200200250250 蕃茄酱例外蕃茄酱例外 奶粉、甜炼乳、奶粉、甜炼乳、奶油奶油 5 5 1010 1515 15152020 28283030 57576060 消毒奶、酸奶、消毒奶、酸奶、冰淇淋、奶油、冰淇淋、奶油、干酪素、乳糖干酪素、乳糖 5 5 1010 5050 10101515 18182525 70709090 注：以上单位指生产用水，不包括生活用水。注：以上单位指生产用水，不包括生活用水。南方地区气温高，冷却水量
15、较大，应取较大值。南方地区气温高，冷却水量较大，应取较大值。计算法计算法 对于规模较大的食品工厂对于规模较大的食品工厂，在进行水用量计算；时必须采用计算的在进行水用量计算；时必须采用计算的方法方法，保证用水量的准确性保证用水量的准确性。方法和步骤如下：方法和步骤如下：要充分了解水用量计算的目的要求要充分了解水用量计算的目的要求，从而采用适当的计算方法从而采用适当的计算方法。例如例如，要做一个生产过程设计要做一个生产过程设计，当然就要对整个过程和其中的每个设当然就要对整个过程和其中的每个设备做详细的用水量计算备做详细的用水量计算，计算工程要全面计算工程要全面、细致细致，以便为后一步设备以便为后一
16、步设备计算提供可靠依据计算提供可靠依据。绘出用水量计算流程示意图绘出用水量计算流程示意图。为了使研究的问题形象化和具体为了使研究的问题形象化和具体化化，使计算的目的正确使计算的目的正确、明了明了，通常使用框图显示所研究的系统通常使用框图显示所研究的系统。图图形表达的内容应准确形表达的内容应准确、详细详细。收集设计根底数据收集设计根底数据。需收集的数据资料一般应包括：生产规模需收集的数据资料一般应包括：生产规模，年生产天数年生产天数，原料原料、辅料和产品的规格辅料和产品的规格、组成及质量等组成及质量等。确定工艺指标及消耗定额等。设计所需的工艺指标、原材料消耗定额及其他经验数据，根据所用的生产方法、工艺流程和设备，对照同类生产工厂的实际水平来确定，这必须是先进而又可行的。选定计算基准。计算基准是工艺计算的出发点；选择正确，能使计算结果正确，而且可使计算结果大为简化。因此，应该根据生产过程特点，选定统一的基准。在工业上，常有的基准有：以单位时间产品或单位时间原料作为计算基准。以单位重量、单位体积或单位摩尔的产品或原料为计算基准。如肉制品生产用水量计算，可以以kg原料来计算。以参加设备的一批物
