车间工艺设计与三算.ppt

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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物料衡算包括该产品的原辅料和包装材料原辅料和包装材料的计算。通过物的计算。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力定员的需要量提供计算依据。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。计算物料时，必须使原、辅料的质量与经过加工处理后所计算物料时，必

2、须使原、辅料的质量与经过加工处理后所得成品和损耗量相平衡。加工过程中投入的辅助料按正值计算，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，以负值计入。这样，可以计算出原料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额，绘制出原、辅料耗用表和物料平衡图。并和辅料的消耗定额，绘制出原、辅料耗用表和物料平衡图。并为下一步设备计算、热量计算、管路设计等提供依据和条件。为下一步设备计算、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、成本核算提供计算依据。因此，物还为劳动定员、生产班次、成本核算提供计算依据。因此，物料衡算在工艺设计中是

3、一项既细致又重要的工作。料衡算在工艺设计中是一项既细致又重要的工作。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、全车在物料衡算时，计算对象可以是全厂、全车间、某一生产线、某一产品，在一年或一月间、某一生产线、某一产品，在一年或一月或一日或一个班次，也可以是单位批次的物或一日或一个班次，也可以是单位批次的物料数量。一般新建食品工厂的工艺设计都是料数量。一般新建食品工厂的工艺设计都是以以“班班”产量为基准。例如：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.物料平衡图物料平衡

4、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

5、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 食食品品生生产产中中，水水是是必必不不可可少少的的物物料料。因因为为食食品品生生产产过过程程涉涉及及的的物物理理方方法法和和生生化化反反应应，都都必必须须有有水水的的存存在在,不不管管是是原原料料的的预预处处理理、加加热热、杀杀菌菌、冷冷却却、培培养养基基的的制制备备、设设

6、备备和和食食品品生生产产车车间间的的清清洗洗等等都都需需要要大大量量的的水水。可可以以说说，没没有有水水食食品品生生产产就就无无法法进进行行。在在食食品品加加工工中中，无无论论是是原原料料的的预预处处理理、蒸蒸煮煮、糖糖化化等等过过程程，都都有有原原料料的的最最佳佳配配比比、物物料料浓浓度度范范围围，故故加加水水量量必必须须严严格格控控制制。所所以以，对对于于食食品品生生产产来来说说，供供水水衡衡算算，即即根根据据不不同同食食品品生生产产中中对对水水的的不不同同需需求求，进进行行用用水水量量的的计计算算，是是十十分分重重要要的的，并并且且与与物物料料衡衡算算、热热量量衡衡算算等等工工艺艺计计算

7、算以以及及设设备备的的计计算算和和选选型型、产产品品成成本本、技技术术经经济济等均有密切关系等均有密切关系。(二二).).供水衡算的方法和步骤供水衡算的方法和步骤 根根据据食食品品生生产产工工艺艺、设设备备或或规规模模不不同同，生生产产过过程程用用水水量量也也随随之之改改变变，有有时时差差异异很很大大。即即便便是是同同一一规规模模、工工艺艺也也相相同同的的食食品品生生产产，单单位位成成品品耗耗水水量量往往往往也也大大不不相相同同。所所以以在在工工艺艺流流程程设设计计时时，必必须须妥妥善安排，合理用水，尽量做到一水多用。善安排，合理用水，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

8、有两种：即按“单位产品耗水量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。.按按“单位产品耗水量定额单位产品耗水量定额”来估算来估算 用用“单位产品耗水量定额单位产品耗水量定额”来估算生产车间的用水量，其方法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术经济指标。一个食简便，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，而各产品在生产过程中缺乏对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，一般是按当月所耗水之总量分摊到各产品中去。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

9、派方式不同，其定额指标亦不相同，另外，单位产品的各厂的摊派方式不同，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、生产能力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。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。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“单位产品单位产品耗水量定额耗水量定额”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算和按食品工厂生产规模来拟来估算、

10、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。定给水能力。部分乳制品平均每吨成品耗汽量表部分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0.280.280.40.48 81010奶油奶油1.01.02.02.028284949全脂奶粉全脂奶粉10101515130130150150干酪素干酪素40405555380380400400全脂甜奶粉全脂甜奶粉9 91212100100120120乳粉乳粉4040454540405050甜炼乳甜炼乳3.53.54.64.645456060注：（注：（1）以上指生产用

11、水，不包括生活用水。）以上指生产用水，不包括生活用水。（2）北方气候寒冷，应取较大值。）北方气候寒冷，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 有有些些设设备备的的用用水水量量较较大大，在在安安排排管管路路系系统统时时，要要考考虑虑到到它它们们在在生生产产车车间间的的分分布布情情况况。对对用用水水压压力力要要求求较较高高，用用水水量量大大而而集集中中的地方，应单独接入主干管路。的地方，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

12、生产规模，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，但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。给水能不一定成正比。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。力因而可相应减低。部分罐头食品和乳制品的给水能力表部分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 68 8101015152020404050507070909012012015

13、0150不包括速冻冷藏不包括速冻冷藏果蔬类果蔬类4 46 6101015152525404050507070120120150150200200250250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 510101515151520202828303057576060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 510105050101015151818252570709090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，冷却水量较大，应取较大值。（）南方地区气温高，冷却水量较大，

14、应取较大值。计算法计算法 对对于于规规模模较较大大的的食食品品工工厂厂，在在进进行行水水用用量量计计算算；时时必必须须采采用用计计算算的的方法，保证用水量的准确性。方法和步骤如下：方法，保证用水量的准确性。方法和步骤如下：（）要要充充分分了了解解水水用用量量计计算算的的目目的的要要求求，从从而而采采用用适适当当的的计计算算方方法法。例例如如，要要做做一一个个生生产产过过程程设设计计，当当然然就就要要对对整整个个过过程程和和其其中中的的每每个个设设备备做做详详细细的的用用水水量量计计算算，计计算算项项目目要要全全面面、细细致致，以以便便为为后后一一步步设设备备计算提供可靠依据。计算提供可靠依据。

15、（）绘绘出出用用水水量量计计算算流流程程示示意意图图。为为了了使使研研究究的的问问题题形形象象化化和和具具体体化化，使使计计算算的的目目的的正正确确、明明了了，通通常常使使用用框框图图显显示示所所研研究究的的系系统统。图图形表达的内容应准确、详细。形表达的内容应准确、详细。（）收收集集设设计计基基础础数数据据。需需收收集集的的数数据据资资料料一一般般应应包包括括：生生产产规规模模，年生产天数，原料、辅料和产品的规格、组成及质量等。年生产天数，原料、辅料和产品的规格、组成及质量等。（）确确定定工工艺艺指指标标及及消消耗耗定定额额等等。设设计计所所需需的的工工艺艺指指标标、原原材材料料消消耗耗定定

16、额额及及其其他他经经验验数数据据，根根据据所所用用的的生生产产方方法法、工工艺艺流流程程和和设设备备，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。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。（）选选定定计计算算基基准准。计计算算基基准准是是工工艺艺计计算算的的出出发发点点；选选择择正正确确，能能使使计计算算结结果果正正确确，而而且且可可使使计计算算结结果果大大为为简简化化。因因此此，应应该该根根据据生产过程特点，选定统一的基准。在工业上，常有的基准有：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。以单位时间产品或单位

17、时间原料作为计算基准。以以单单位位重重量量、单单位位体体积积或或单单位位摩摩尔尔的的产产品品或或原原料料为为计计算算基基准准。如如肉制品生产用水量计算，可以以肉制品生产用水量计算，可以以kgkg原料来计算。原料来计算。以以加加入入设设备备的的一一批批物物料料量量为为计计算算基基准准，如如啤啤酒酒生生产产就就可可以以用用投投入入糖化锅、发酵罐的每批次用水量为计算基准。糖化锅、发酵罐的每批次用水量为计算基准。（）由由已已知知数数据据，根根据据质质量量守守恒恒定定律律列列出出相相关关数数学学关关联联式式，并并求求解。解。此计算既适用于整个生产过程，也适用于某一个工序和设备。此计算既适用于整个生产过程

18、，也适用于某一个工序和设备。（）校核与整理计算结果，列出水用量计算表。（）校核与整理计算结果，列出水用量计算表。在整个水用量计在整个水用量计算过程中，对主要计算结果都必须认真校核，以保证计算结果准确算过程中，对主要计算结果都必须认真校核，以保证计算结果准确无误。一但发现差错，必须及时重算更正，否则将耽误设计进度。无误。一但发现差错，必须及时重算更正，否则将耽误设计进度。最后，把整理好的计算结果列成供水衡算表。最后，把整理好的计算结果列成供水衡算表。用供水衡算实例用供水衡算实例 以以5000年年啤啤酒酒为为计计算算基基准准，混混合合原原料料量量为为1421kg(单单位位批批次投料量次投料量)。（

19、）糖化耗水量计算：（）糖化耗水量计算：100 kg混合原料大约需用水量混合原料大约需用水量400 kg。糖化用水量糖化用水量14214001005684（kg）糖化用水时间设为糖化用水时间设为0.5，故：，故：每小时最大用水量每小时最大用水量56840.511370（kgh）（）洗槽用水（）洗槽用水：100 kg100 kg原料约用水原料约用水450 kg450 kg，则需用水量：，则需用水量：142145014214501001006394.56394.5（kgkg）用水时间为用水时间为1.51.5，则每小时：，则每小时：洗槽最大用水量洗槽最大用水量6394.56394.51.51.5426

20、34263（kgkgh h）（）糖糖化化锅锅洗洗刷刷用用水水：有有效效体体积积为为20 20 的的糖糖化化锅锅及及其其设设备备洗刷用水每糖化一次，用水约洗刷用水每糖化一次，用水约6 6，用水时间为，用水时间为2 2，故：，故：洗刷最大用水量洗刷最大用水量6 62 23 3（）（）（）沉淀槽冷却用水：（）沉淀槽冷却用水：式中式中 热麦汁放出热量热麦汁放出热量（）热麦汁相对密度热麦汁相对密度麦汁麦汁1.0431.043 热麦汁量热麦汁量85251.04385251.04388928892（kgkgh h）热麦汁比热容热麦汁比热容4.14.1kJkJ（kgKkgK）热麦汁温度热麦汁温度1001005

21、555 冷却水温度冷却水温度18184545 冷却水比热容冷却水比热容4.184.18kJkJ（kgKkgK）88924.188924.1（100-55100-55）16405741640574（kJkJh h）（）沉沉淀淀槽槽洗洗刷刷用用水水：每每次次洗洗刷刷用用水水3.53.5，冲冲洗洗时时间间设设为为0.50.5，则每小时最大用水量则每小时最大用水量3.53.50.50.57 7（t th h）（）麦汁冷却器冷却用水：（）麦汁冷却器冷却用水：麦汁冷却时间设为，麦汁冷却温度为麦汁冷却时间设为，麦汁冷却温度为5555 分两段冷却，第一段：麦汁温度分两段冷却，第一段：麦汁温度55552525

22、冷水温度冷水温度18183030 冷却水用量：冷却水用量：麦汁放出热量：麦汁放出热量：式中麦汁量式中麦汁量8892 kg8892 kg 麦汁比热容麦汁比热容4.14.1kJkJ（kgKkgK）麦汁温度麦汁温度55552525 水的比热容水的比热容4.184.18kJkJ（kgKkgK）冷却水温度冷却水温度18183030 麦汁冷却时间麦汁冷却时间h h（）麦麦汁汁冷冷却却器器冲冲刷刷用用水水：设设冲冲刷刷一一次次，用用水水4 4，用用水水时时间间为为0.5h0.5h，则：则：最大用水量为：最大用水量为：0.50.5（t th h）（）酵母洗涤用水（）酵母洗涤用水（无菌水）：（无菌水）：每每天天

23、酵酵母母泥泥最最大大产产量量约约300300，酵酵母母贮贮存存期期每每天天换换水水一一次次，新新收收酵酵母母洗洗涤涤次次，每每次次用用水水量量为为酵酵母母的的倍倍，则则连连续续生生产产每每天天用用水水量量：（）30030030003000（）（）设用水时间为，故最大用水量为（设用水时间为，故最大用水量为（t th h）（）发发酵酵罐罐洗洗刷刷用用水水：每每天天冲冲刷刷体体积积为为的的发发酵酵罐罐个个，每每个个用用水，冲刷地面共用水，每天用水量水，冲刷地面共用水，每天用水量（）。（）。用水时间设为用水时间设为.，最大用水量，最大用水量1.5 1.5 （t th h）（）贮酒罐冲刷用水：（）贮酒罐

24、冲刷用水：每每天天冲冲刷刷体体积积为为10 10 的的贮贮酒酒罐罐一一个个，用用水水为为，管管路路及及地地面面冲冲刷刷用用水水，冲冲刷刷时时间间为为，最最大大用用水水量量为为（t th h）。）。（）清清酒酒罐罐冲冲刷刷：每每天天使使用用体体积积为为2.5 2.5 的的清清酒酒罐罐个个，冲冲洗洗一一次次，共共用用水水，冲冲刷刷时时间间为为40 40 minmin，则则最最大大用用水水量量：60604040（t th h）（）过滤机用水：（）过滤机用水：过滤机台，每台冲刷一次，用水（包过滤机台，每台冲刷一次，用水（包括顶酒用水），使用时间为括顶酒用水），使用时间为1.5 1.5，则最大用水量，则

25、最大用水量1.51.5（t th h）（）洗棉机用水：（）洗棉机用水：洗棉机放水量洗棉机放水量：洗棉机体积滤饼体积（滤饼片）洗棉机体积滤饼体积（滤饼片）5.3（0.525）0.0540 5.30.433 4.867（m）4.867（t）洗棉过程中换水量洗棉过程中换水量：取换水量为放水量的倍：取换水量为放水量的倍：4.86714.6（）（）洗棉机洗刷用水洗棉机洗刷用水：每次洗刷用水每次洗刷用水1.51.5（）（）洗棉机每日用水量：洗棉机每日用水量：淡季洗棉机开一班，旺季开两班，则用水量：淡季洗棉机开一班，旺季开两班，则用水量：（）（4.8674.86714.614.61.51.5）41.9341

26、.93（）（）在洗棉过程中，以换水洗涤时的耗水量最大，设换水时间为在洗棉过程中，以换水洗涤时的耗水量最大，设换水时间为2h2h，则每小时最大用水量为：则每小时最大用水量为：14.614.67.37.3（t th h）（）鲜鲜啤啤酒酒桶桶洗洗刷刷用用水水：旺旺季季每每天天最最大大产产啤啤酒酒量量22.522.5（三三锅锅 量），其中鲜啤酒占量），其中鲜啤酒占5050（设桶装占（设桶装占7070），则桶装啤酒量为：），则桶装啤酒量为：22.550 22.55070707.8757.875（）（）78757875（）（）鲜啤酒桶体积为鲜啤酒桶体积为2020桶：桶：所需桶数所需桶数7875787520

27、20393.8393.8（桶（桶d d）冲桶水量为桶体积冲桶水量为桶体积1.5 1.5 倍：倍：每日用水量每日用水量393.80.021.5393.80.021.511.8111.81（t t）冲桶器每次同时冲洗桶，冲洗时间为冲桶器每次同时冲洗桶，冲洗时间为1.5 min1.5 min，故：，故：每小时用水量每小时用水量0.021.5 2 600.021.5 2 601.51.52424（t th h）（）洗洗瓶瓶机机用用水水：按按设设备备规规范范表表，洗洗瓶瓶机机最最大大生生产产能能力力为为30003000瓶瓶h h（最高线速），冲洗每个瓶约需水（最高线速），冲洗每个瓶约需水.L L，则：，

28、则：用水量用水量=30001.5=30001.545004500（L Lh h）以每班生产计，总耗水量以每班生产计，总耗水量450045003150031500（L L）（）装装酒酒机机用用水水：每每冲冲洗洗一一次次，用用水水2.52.5，每每班班冲冲洗洗一一次次，每次每次0.50.5，最大用水量，最大用水量2.52.50.50.5（t th h）（）杀菌机用水：（）杀菌机用水：杀菌机每个瓶耗水量以计算，则：杀菌机每个瓶耗水量以计算，则：用水量用水量3000300030003000（L Lh h）300030002100021000（L L班）班）（）其他用水（）其他用水：包括冲洗地面、管道冲

29、刷、洗滤布，每班需：包括冲洗地面、管道冲刷、洗滤布，每班需用水用水1010，设用水时间为，则每小时用水晕，设用水时间为，则每小时用水晕1010（t th h）把上述计算结果整理成供水衡算表把上述计算结果整理成供水衡算表 50005000年啤酒厂啤酒车间供水衡算表年啤酒厂啤酒车间供水衡算表名称名称规格规格吨产品吨产品消耗额消耗额（t tt t）每小时用每小时用量（量（kgkgh h）每天用量每天用量（t td d）年耗量年耗量（t t年）年）冷冷 水水无菌水无菌水自来水自来水1171170.150.1515537915537930003000233123313 35827505827507507

30、50二二.用汽量计算用汽量计算(热量衡算热量衡算)（一）热量衡算的意义（一）热量衡算的意义 在食品工厂的生产操作中，热量的需求是不可或缺的，而热在食品工厂的生产操作中，热量的需求是不可或缺的，而热量常常是以蒸汽的形式提供。如罐头厂、乳品厂的主要用汽部分量常常是以蒸汽的形式提供。如罐头厂、乳品厂的主要用汽部分有：热烫、配汤、浓缩、干燥、杀菌、保温、设备和管道的消毒、有：热烫、配汤、浓缩、干燥、杀菌、保温、设备和管道的消毒、车间的清洁卫生等。热量衡算就是要通过对生产中热量需求量的车间的清洁卫生等。热量衡算就是要通过对生产中热量需求量的计算，确定生产用汽量，并通过计算，得出生产过程能耗定额指计算，确

31、定生产用汽量，并通过计算，得出生产过程能耗定额指标标,定量研究生产过程，为过程设计和操作提供最佳化依据；应用定量研究生产过程，为过程设计和操作提供最佳化依据；应用蒸汽等热量消耗指标，还可以对工艺设计的多种方案进行比较，蒸汽等热量消耗指标，还可以对工艺设计的多种方案进行比较，以选定先进的生产工艺，或对已投产的生产系统提出改造或革新，以选定先进的生产工艺，或对已投产的生产系统提出改造或革新，分析生产过程的经济合理性、过程先进性，并找出生产上存在的分析生产过程的经济合理性、过程先进性，并找出生产上存在的问题问题,达到节约能源、降低生产成本的目的。达到节约能源、降低生产成本的目的。（二）热量衡算的方法

32、和步骤（二）热量衡算的方法和步骤 根根据据食食品品生生产产工工艺艺、设设备备或或规规模模不不同同，生生产产过过程程用用汽汽量量也也随随之之改改变变，有有时时差差异异很很大大。即即便便是是同同一一规规模模、工工艺艺也也相相同同的的食食品品厂厂，单单位位成成品品耗耗汽汽量量往往往往也也大大不不相相同同。所所以以在在工工艺艺流流程程设设计计时时，必必须须妥妥善善安安排排，合合理理用用汽汽。用用汽汽量量计计算算的的方方法法有有两两种种：即即按按“单单位位产产品品耗耗汽汽量量定额定额”来估算和计算的方法。来估算和计算的方法。1.1.按按“单位产品耗汽量定额单位产品耗汽量定额”估算估算 用用“单单位位产产

33、品品耗耗汽汽量量定定额额”来来估估算算生生产产车车间间的的用用汽汽量量，其其方方法法简简便便，但但目目前前在在我我国国尚尚缺缺乏乏具具体体和和确确切切的的技技术术经经济济指指标标。一一个个食食品品工工厂厂往往往往同同时时要要生生产产几几种种产产品品，而而各各产产品品在在生生产产过过程程中中缺缺乏乏对对汽汽耗耗量量的的计计量量，一一般般是是按按当当月月所所耗耗汽汽之之总总量量分分摊摊到到各各产产品品中中去去。各各厂厂的的摊摊派派方方式式不不同同，其其定定额额指指标标亦亦不不相相同同，另另外外，单单位位产产品品的的耗耗汽汽额额还还因因地地区区不不同同、原原料料品品种种的的差差异异以以及及设设备备条

34、条件件、生生产产能能力力大大小小、管管理理水水平平等等工工厂厂实实际际情情况况的的不不同同而而有有较较大大幅幅度度的的变变化化。所所以，用以，用“单位产品耗汽量定额单位产品耗汽量定额”来计算就只能看作是粗略的估算。来计算就只能看作是粗略的估算。对对于于规规模模小小的的食食品品工工厂厂，在在进进行行用用汽汽量量计计算算时时可可采采用用“单单位位产产品品耗耗汽汽量量定定额额”估估算算法法，可可分分为为三三个个步步骤骤，即即按按单单位位吨吨产产品品耗耗汽汽量量来来估估算算、按按主主要要设设备备的的用用汽汽量量来来估估算算和和按按食食品品工工厂厂规规模模来来拟拟定给汽能力。定给汽能力。（1 1）按单位

35、吨产品耗汽量来估算）按单位吨产品耗汽量来估算（2 2）按主要设备的用汽量来估算）按主要设备的用汽量来估算 （3 3）按食品工厂规模来拟定给汽能力）按食品工厂规模来拟定给汽能力部分乳制品按生产规模供汽能力表成品类别成品类别班产量（班产量（t t班）班）建议用汽量（建议用汽量（t th h）乳粉、甜炼乳、奶油乳粉、甜炼乳、奶油5 5101020201.51.52.22.21.81.83.53.55 56 6消毒奶、酸奶、冰淇淋消毒奶、酸奶、冰淇淋202040401.21.21.51.52.22.23.03.0奶油、干酪素、乳糖奶油、干酪素、乳糖5 5101050500.80.81.01.01.51

36、.51.81.87.57.58.08.0注：（）指生产用汽，不包括采暖和生活用汽。（）北方寒冷，宜选用较大值。2.2.计算法计算法 对对于于规规模模较较大大的的食食品品工工厂厂设设计计时时，在在进进行行用用汽汽量量计计算算时时必必须须采用计算的方法，保证用汽量的准确性。方法和步骤如下：采用计算的方法，保证用汽量的准确性。方法和步骤如下：用用汽汽量量计计算算可可以以做做全全过过程程的的或或单单元元设设备备的的用用汽汽量量计计算算。现现以以单元设备的用汽量计算为例加以说明，具体的方法和步骤如下：单元设备的用汽量计算为例加以说明，具体的方法和步骤如下：（1 1）画出单元设备的物料流向及变化的示意图）

37、画出单元设备的物料流向及变化的示意图（2 2）分析物料流向及变化，写出热量计算式）分析物料流向及变化，写出热量计算式 Q Q入入Q Q出出Q Q损损式中式中 Q Q入入输入的热量总和，（输入的热量总和，（kJkJ）；）；Q Q出出输出的热量总和，（输出的热量总和，（kJkJ）；）；Q Q损损损失的热量总和，（损失的热量总和，（kJkJ）。）。通常通常 Q Q入入Q Q1 1Q Q2 2Q Q3 3 Q Q出出Q Q4 4Q Q5 5Q Q6 6Q Q7 7 Q Q损损Q Q8 8 式中式中 Q Q物料带入的热量，（物料带入的热量，（kJkJ）；）；Q Q2 2由加热剂（或冷却剂）传给设备和所处

38、理的物料的热量；由加热剂（或冷却剂）传给设备和所处理的物料的热量；Q Q3 3过程的热效应，包括生物反应热、搅拌热等，（过程的热效应，包括生物反应热、搅拌热等，（kJkJ）；）；Q Q4 4物料带出的热量，（物料带出的热量，（kJkJ）；）；Q Q5 5加热设备需要的热量；（加热设备需要的热量；（kJkJ）；）；Q Q6 6加热物料需要的热量，（加热物料需要的热量，（kJkJ）；）；Q Q7 7气体或蒸汽带出的热量，（气体或蒸汽带出的热量，（kJkJ）。）。值得注意的是，对具体的单元设备，上述的值得注意的是，对具体的单元设备，上述的Q Q1 1Q Q8 8各项热量不各项热量不一定都存在，故进行

39、热量计算时，必须根据具体情况进行具体分析。一定都存在，故进行热量计算时，必须根据具体情况进行具体分析。（3 3）收集数据）收集数据 为为了了使使热热量量计计算算顺顺利利进进行行，计计算算结结果果无无误误和和节节约约时时间间，首首先先要要收收集集数数据据，如如物物料料量量、工工艺艺条条件件以以及及必必需需的的物物性性数数据据等等。这这些些有有用用的的数数据据可可以以从从专专门门手手册册中中查查阅阅，或或取取自自工工厂厂实实际际生生产产数数据据，或或根根据据试验研究结果选定。试验研究结果选定。（4 4）确定合适的计算基准）确定合适的计算基准 在热量计算中，取不同的基准温度，按照热量计算式所得的结在

40、热量计算中，取不同的基准温度，按照热量计算式所得的结果就不同。所以必须选准一个温度基准，且每一物料的进出口基准果就不同。所以必须选准一个温度基准，且每一物料的进出口基准温度必须一致。通常，取温度必须一致。通常，取00为基准温度可简化计算。此外，为使为基准温度可简化计算。此外，为使计算方便、准确，可灵活选取适当的基准，如按计算方便、准确，可灵活选取适当的基准，如按100kg100kg原料或成品、原料或成品、每小时或每批次处理量等做基准进行计算。每小时或每批次处理量等做基准进行计算。（5 5）进行具体的热量计算）进行具体的热量计算 a a 物料带入的热量物料带入的热量Q Q和带出热量和带出热量可按

41、下式计算，即：可按下式计算，即：Q Q 式中式中 物料质量，物料质量，kgkg；物料比热容物料比热容kJkJ（kgKkgK）；）；t t 物料进入或离开设备的温度，物料进入或离开设备的温度，。b b 过过程程热热效效应应Q Q3 3过过程程的的热热效效应应主主要要有有合合成成热热Q Q、搅搅拌拌热热Q Q 和状态热（例如汽化热、溶解热、结晶热等）：和状态热（例如汽化热、溶解热、结晶热等）：Q Q3 3Q QQ Q 式式中中 Q QB B发发酵酵热热（呼呼吸吸热热）（kJkJ），视视不不同同条条件件、环环境境进进行计算；行计算；Q Q搅拌热搅拌热Q Q3600P3600P（kJkJ）。）。其其中

42、中 P P为为搅搅拌拌功功率率，(kW)(kW)；，为为搅搅拌拌过过程程功功热热转转化化率率，通通常常9292 c c 加热设备耗热量加热设备耗热量Q Q5 5：为了简化计算，忽略设备不同部分的温度差异，则：为了简化计算，忽略设备不同部分的温度差异，则：Q Q5 5（2 21 1）式中式中 设备总质量，设备总质量，kgkg；设备材料比热容，设备材料比热容，kJkJ（kgKkgK）；）；2 2、1 1设备加热前后的平均温度，设备加热前后的平均温度，。d d 气体或蒸汽带出热量气体或蒸汽带出热量Q Q7 7：Q Q7 7()式式中中离离开开设设备备的的气气体体物物料料（如如空空气气、2 2等等）量

43、量，kgkg；液液态态物物料料由由00升升温温至至蒸蒸发发温温度度的的平平均均比比热热容容，kJkJ（kgKkgK）；）；气态物料温度，气态物料温度，；蒸发潜热，蒸发潜热，kJkJkgkg。e 设备向环境散热设备向环境散热Q：为了简化计算，假定设备壁面的温度是相同的，则：为了简化计算，假定设备壁面的温度是相同的，则：QA（）式中式中 A设备总表面，设备总表面，m；壁面对空气的联合热导率，壁面对空气的联合热导率，W（m）；）；壁面温度，壁面温度，；环境空气温度，环境空气温度，；操作过程时间，。操作过程时间，。的计算：的计算：空气作自然对流，空气作自然对流，0.05 强制对流时，强制对流时，5.3

44、3.6（空气流速（空气流速5ms）或又或又6.70.78（5m）f f 加热物料需要的热量加热物料需要的热量Q QQ Q（2 21 1）式中式中 物料质量，物料质量，kgkg；物料比热容，物料比热容，kJkJ（kgKkgK）；）；2 2、1 1物料加热前后的温度，物料加热前后的温度，。g g 加加热热（或或冷冷却却）介介质质传传入入（或或带带出出）的的热热量量Q Q对对于于热热量量计计算算的的设设计计任任务务，Q Q是是待待求求量量，也也称称为为有有效效热热负负荷荷。若若计计算算出出的的Q Q，为为正正值值，则则过过程程带带加加热热；若若Q Q为为负负值值，则则过过程程需需从从操操作系统移出热

45、量，即需冷却。作系统移出热量，即需冷却。最后，根据最后，根据Q Q来确定加热（或冷却）介质及其用量。来确定加热（或冷却）介质及其用量。在进行热量衡算时值得注意的几个问题：在进行热量衡算时值得注意的几个问题：(1)(1)确确定定热热量量计计算算系系统统所所涉涉及及所所有有热热量量或或可可能能转转化化成成热热量量的的其其他他能能量量，不不要要遗遗漏漏。但但对对计计算算影影响响很很小小的的项目可以忽略不计，以简化计算。项目可以忽略不计，以简化计算。(2)(2)确确定定物物料料衡衡算算的的基基准准、热热晕晕衡衡算算的的基基准准温温度度和和其其他他能能量量基基准准。有有相相变变时时，必必须须确确定定相相

46、态态基基准准，不不要要忽略相变热。忽略相变热。(3)(3)正确选择与计算热力学数据。正确选择与计算热力学数据。(4)(4)在有相关条件约束，物料量和能量参数（如温度）在有相关条件约束，物料量和能量参数（如温度）有直接影响时，宜将物料衡算和热量衡算联合进行，有直接影响时，宜将物料衡算和热量衡算联合进行，才能获得准确结果。才能获得准确结果。设设 计计 实实 例例一、题目：年产一、题目：年产1500t1500t汽水生产车间改汽水生产车间改(扩扩)建工艺设计建工艺设计二、设计范围二、设计范围 (1)(1)产品方案的确定产品方案的确定 (2)(2)产品工艺设计产品工艺设计 (3)(3)车间平面布置车间平

47、面布置三、产品品种、生产规模三、产品品种、生产规模 (1)(1)生产规模：年产生产规模：年产1500t1500t碳酸饮料碳酸饮料 (2)(2)生产品种：生产品种：鲜桔汽水鲜桔汽水其他品种汽水其他品种汽水 四、碳酸饮料流程的确定四、碳酸饮料流程的确定 汽水生产有一次性混合灌装及二次性混合灌装工艺。汽水生产有一次性混合灌装及二次性混合灌装工艺。五、配方及设计五、配方及设计 (一一)配料顺序配料顺序 糖浆糖浆苯甲酸钠苯甲酸钠甜味剂甜味剂柠檬酸柠檬酸果汁果汁乳化剂乳化剂香精香精色素色素定容剂所需量定容剂所需量 (二二)主产品配方主产品配方 鲜桔汽水鲜桔汽水 每百打每百打120120瓶瓶(350mL(3

48、50mL瓶瓶)白砂糖白砂糖-35kg -35kg 桔汁桔汁-21kg -21kg 糖精糖精-15.4g -15.4g 柠檬酸柠檬酸 -0.42kg-0.42kg 苯甲酸钠苯甲酸钠-56g -56g 柠檬黄柠檬黄-5.6g -5.6g 胭脂红胭脂红-0.7g -0.7g 桔子香精桔子香精 0.49g0.49g 按上述配方制澄清型汽水，所用桔汁必须经过处理，并尽量按上述配方制澄清型汽水，所用桔汁必须经过处理，并尽量保持其果实色、香、味及营养成分。保持其果实色、香、味及营养成分。其他有关品种，现简示如下：其他有关品种，现简示如下：1.1.甲级：汽水配方表甲级：汽水配方表 单位：瓶单位：瓶(350mL

49、)(350mL)2.2.乙级：汽水配方表乙级：汽水配方表 单位：瓶单位：瓶(350mL)(350mL)原原 料料 单单 位位数数 量量比率比率(%)(%)砂砂 糖糖 g g20.820.85.945.94糖糖 精精g g0.0520.0520.014480.01448柠檬酸柠檬酸g g0.230.230.350.350.06560.06560.09990.0999香香 料料mLmL0.350.350.09990.0999含含 气气倍倍(容积容积)3.53.5以上以上 原原 料料 单单 位位数数 量量比率比率(%)(%)砂砂 糖糖 g g14143.993.99糖糖 精精g g0.0470.04

50、70.01340.0134柠檬酸柠檬酸g g0.180.180.05140.0514香香 料料mLmL0.250.250.07140.0714含含 气气倍倍(容积容积)3.53.5以上以上 六、物料衡算六、物料衡算 (一一)班产量的确定班产量的确定 (1)(1)本设计为年产量本设计为年产量1500t1500t。(2)(2)本设计年生产天数为本设计年生产天数为350350天。天。(3)(3)产品合格率按产品合格率按98.598.5(取取XXXX厂经验数据厂经验数据)，则实际年产量为：，则实际年产量为：1522.84t1522.84t。l50098.5l50098.51522.84(t1522.8