[食品工厂]工艺计算食品工厂设计-食品轻工学院物料平衡包括产品的原材料、辅料和包装材料的计算。通过物料平衡，可以确定各种主要材料的采购、运输和仓库保管，为生产过程中所需的设备和人工定额提供计算依据。在进行物料计算时，必须将原辅材料的质量与加工后得到的成品和损耗进行平衡。投入加工过程的辅料按正值计算，加工过程中的物料损耗按负值计算。这样，就可以计算出原材料和辅料的消耗定额，绘制原辅材料消耗表和物料平衡图。也为下一步的设备计算、热量计算、管道设计等提供了依据和条件。也为人工定额、生产班次、成本核算提供了计算依据。所以，物料平衡是工艺设计中一项细致而重要的工作。 第一节 物料衡算 1、物料衡算的概念和意义 意义： （1）确定生产设备的容量、数量和主要尺寸。 （2）设计工艺流程简图。 （3）水、蒸汽、热量、冷量等的衡算。 （4）车间布置、运输量、仓库储存量、劳动定额、生产班次、成本核算、管道设计等。 概念： 物料衡算是指：根据质量守恒定律，计算出进入一个系统或设备的全部物料的重量。 物料衡算的基础数据是“技术经济定额指标”，技术经济定额指标是工厂在生产实践中积累的经验数据。这些数据因具体条件的不同而不同，如地区差异、机械化程度、原料品种、成熟度、新鲜度以及操作条件等。应根据具体情况选用。 一般情况下，旧工厂改建以工厂原有的技术经济定额为依据进行计算，新建工厂则参考同类型、类似条件工厂的有关技术经济定额指标，然后根据新建工厂的实际情况进行修正。
物料衡算时，计算对象可以是全厂、全车间、某一条生产线、某一种产品，可以是一年或一个月或一天或一个班次，也可以是单位批次的材料数量。一般新建食品厂工艺设计都是以“班次”产量为基准。例如：物料计算方法：每班次消耗的原材料数量（kg/班次）=每单位产品消耗的原材料数量（kg/t）班次产量（t/）；每班次消耗的各种辅助材料数量（kg/点）=每单位产品消耗的各种辅助材料数量（kg/t）班次产量（t/班次）；每班次消耗的包装容器数量（件/班次）=每单位产品消耗的包装容器数量（件/t）班次产量（t/班次）（1+0.1%损耗）。每单位产品消耗的各种包装材料、包装容器也可按上述方法计算。如果一种原材料生产两种以上的产品，则要分别计算每种产品的量，然后汇总。 另外，在物料计算时，也以原料利用率作为计算依据。物料计算结果通常用物料平衡图或物料平衡表来表示。1.物料平衡物料平衡图的绘制依据是任何物料的重量在数值上等于加工后所得的制成品与少量损失之和的原则。平衡图的内容包括：物料名称、质量、制成品质量、物料流向、加料顺序等项目。绘制物料平衡图时，用实箭头表示物料的主流向，必要时用细实线表示物料的分支流向。 计算结果表示法 物料平衡图 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 物料平衡表名称 计算单位 主、辅原料 产品质量百分比 质量百分比 2、物料平衡表 原料消耗综合表 原料名称 单位 纯度100% 每吨产品消耗定额（t） 日或小时消耗量（t） 年消耗量（t） 备注 行业1 00%行业100%行业100%排放量 物料综合表序号名称特性组分单位每吨产品排放量t每小时排放量t年排放量备注四、主要技术经济指标内容1、生产规模（t/a）2、生产方式3、生产天数（d/a）4、产品日产量（t/d）5、产品年产量（t/a）6、副产品年产量（t/a）7、产品质量8、总回收率（%）四、主要技术经济指标内容9 原材料消耗 （1）主要原材料（t/t产品） （2）辅助材料（t/t产品） （3）水（t/t产品） （4）电（kwh/t产品） （5）蒸汽（t/t产品） （6）冷却量（kJ/t产品） 10.总投资（万元） （1）设备价值 （2）材料费 （3）运输杂费 （4）建设工程费 （5）工资 （6）其他 四、 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）工人体力劳动生产率（t/（人）） 12.单位成本（元/t） 13.利润 （1）单位产品利润（元/t） （2）利润总额（万元/a） 14.投资回收期（a） 15.全厂设备总重量（t） 16.全厂主要管件、管道总重量（t） 17.钢材、水泥、木材单耗 第二节 热平衡计算 一、热平衡的意义、方法与步骤 （一）热平衡的意义 （1）计算生产过程能耗定额指标。
可以对各种工艺设计方案进行比较，选定先进的生产工艺；或对已投入生产的生产系统生产过程的经济合理性和先进性进行分析，找出存在的问题，提出改造或创新的措施。 (2)热平衡的数据是设备选型、确定单元台数的依据。 (3)热平衡是组织管理、生产、经济核算和优化的依据。 (二)热平衡的方法与步骤 热平衡也可用于全流程单元设备的热平衡，以单元设备平衡为例，具体方法和步骤如下： 分析物料的流动和变化，写出热平衡公式： - 总热量输入（KJ） - 总热量输出（kJ） - 总热量损失（kJ） - 加热剂（或冷却剂）传递给设备和被加工物料的热量（kJ） - 过程的热效应，包括生物反应热、搅拌热等（kJ） 收集物料量、工艺条件和必要的物性数据。 数据可查阅专门手册，或取自工厂实际生产数据，或根据实验研究结果选取。确定适当的计算依据。在热平衡中热量计算，必须选取一个设计温度，且每种物料的进出口参考状态要一致，通常取0为参考温度，可简化计算。进行比热计算 (1)计算物料带入的热量Q： 式中：G—物料质量(kg) c—物料比热容[kJ/(kg.K)] t—物料进入或离开设备的温度(如汽化热、溶解热、结晶热等)： =3600Pη(kJ) 式中P为搅拌功率(kW)，η为搅拌过程的电热转化率，通常取η=92%。
=Gλ，G为状态变化的质量，λ为潜热。 （3）加热设备的耗热量Q 其中：G—设备总质量（kg）c—设备物质的比热容比热容[kJ/(kg.K)]—设备加热前后平均温度（） （4）气体或蒸汽带出的热量Q（等）质量（kg）c—物质温度从0°至蒸发温度的平均比热容[kJ/(kg.K)]t—气态物质的温度（）r—蒸发潜热（kJ/kg） 为简化计算，假定设备壁面温度相同，则公式为：F—设备总表面积（m2 计算：空气为自然对流，=6.7W0.785m/s （6）加热物质所需的热量Q 其中：G—物质质量（kg）c—物质比热容[kJ/(kg.K)]若为负值，则表示过程需要从操作过程中带走热量热平衡中值得注意的几个问题 (1)确定热平衡系统所涉及的所有热量或其他可能转化成热量的能量，不要省略，但对平衡影响不大的项可以忽略，以简化计算。 (2)确定物质计算的基准温度和其他热量基准。当有相变时，必须确定相态基准，不能忽略相变热量。 (3)正确选择和计算热力学数据。 (4)当有相关条件和约束条件，且物质的量与能量参数(如温度)有直接影响时，宜将物质平衡与热平衡计算结合起来，以得到准确结果。
第三节 水平衡计算 水平衡是在完成主要物质平衡的基础上与热平衡同时进行的。水平衡的方法和步骤与物质平衡类似。注意事项： (1)食品生产过程中，需要用水的工序一般有原料加工、培养基配制、半成品洗涤、冷却工序、设备及管道清洗等。 (2)生产工序的用水量随生产工艺、设备或规模的不同而不同，有时差别很大。即使是同一规模、同一工艺的工厂，单位成品的用水量也常常不同。因此，在工艺流程设计时热量计算，要妥善安排、合理用水，尽量做到水的多次利用和循环利用。 第四节 冷却耗水量的计算nt 式中：Q