[食品工廠]工藝計算食品工廠設計-食品輕工學院物料平衡包括產品的原材料、輔料和包裝材料的計算。通過物料平??衡，可以確定各種主要材料的采購、運輸和倉庫保管，為生產過程中所需的設備和人工定額提供計算依據。在進行物料計算時，必須將原輔材料的質量與加工后得到的成品和損耗進行平衡。投入加工過程的輔料按正值計算，加工過程中的物料損耗按負值計算。這樣，就可以計算出原材料和輔料的消耗定額，繪制原輔材料消耗表和物料平衡圖。也為下一步的設備計算、熱量計算、管道設計等提供了依據和條件。也為人工定額、生產班次、成本核算提供了計算依據。所以，物料平衡是工藝設計中一項細致而重要的工作。 第一節(jié) 物料衡算 1、物料衡算的概念和意義 意義： （1）確定生產設備的容量、數量和主要尺寸。 （2）設計工藝流程簡圖。 （3）水、蒸汽、熱量、冷量等的衡算。 （4）車間布置、運輸量、倉庫儲存量、勞動定額、生產班次、成本核算、管道設計等。 概念： 物料衡算是指：根據質量守恒定律，計算出進入一個系統(tǒng)或設備的全部物料的重量。 物料衡算的基礎數據是“技術經濟定額指標”，技術經濟定額指標是工廠在生產實踐中積累的經驗數據。這些數據因具體條件的不同而不同，如地區(qū)差異、機械化程度、原料品種、成熟度、新鮮度以及操作條件等。應根據具體情況選用。 一般情況下，舊工廠改建以工廠原有的技術經濟定額為依據進行計算，新建工廠則參考同類型、類似條件工廠的有關技術經濟定額指標，然后根據新建工廠的實際情況進行修正。
物料衡算時，計算對象可以是全廠、全車間、某一條生產線、某一種產品，可以是一年或一個月或一天或一個班次，也可以是單位批次的材料數量。一般新建食品廠工藝設計都是以“班次”產量為基準。例如：物料計算方法：每班次消耗的原材料數量（kg/班次）=每單位產品消耗的原材料數量（kg/t）班次產量（t/）；每班次消耗的各種輔助材料數量（kg/點）=每單位產品消耗的各種輔助材料數量（kg/t）班次產量（t/班次）；每班次消耗的包裝容器數量（件/班次）=每單位產品消耗的包裝容器數量（件/t）班次產量（t/班次）（1+0.1%損耗）。每單位產品消耗的各種包裝材料、包裝容器也可按上述方法計算。如果一種原材料生產兩種以上的產品，則要分別計算每種產品的量，然后匯總。 另外，在物料計算時，也以原料利用率作為計算依據。物料計算結果通常用物料平衡圖或物料平衡表來表示。1.物料平衡物料平衡圖的繪制依據是任何物料的重量在數值上等于加工后所得的制成品與少量損失之和的原則。平衡圖的內容包括：物料名稱、質量、制成品質量、物料流向、加料順序等項目。繪制物料平衡圖時，用實箭頭表示物料的主流向，必要時用細實線表示物料的分支流向。 計算結果表示法 物料平衡圖 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 物料平衡表名稱 計算單位 主、輔原料 產品質量百分比 質量百分比 2、物料平衡表 原料消耗綜合表 原料名稱 單位 純度100% 每噸產品消耗定額（t） 日或小時消耗量（t） 年消耗量（t） 備注 行業(yè)1 00%行業(yè)100%行業(yè)100%排放量 物料綜合表序號名稱特性組分單位每噸產品排放量t每小時排放量t年排放量備注四、主要技術經濟指標內容1、生產規(guī)模（t/a）2、生產方式3、生產天數（d/a）4、產品日產量（t/d）5、產品年產量（t/a）6、副產品年產量（t/a）7、產品質量8、總回收率（%）四、主要技術經濟指標內容9 原材料消耗 （1）主要原材料（t/t產品） （2）輔助材料（t/t產品） （3）水（t/t產品） （4）電（kwh/t產品） （5）蒸汽（t/t產品） （6）冷卻量（kJ/t產品） 10.總投資（萬元） （1）設備價值 （2）材料費 （3）運輸雜費 （4）建設工程費 （5）工資 （6）其他 四、 主要技術經濟指標 內容 11.勞動生產率 （1）生產人員 （2）商品產值（萬元） （3）全員勞動生產率（萬元/（人·a）） （4）工人體力勞動生產率（t/（人）） 12.單位成本（元/t） 13.利潤 （1）單位產品利潤（元/t） （2）利潤總額（萬元/a） 14.投資回收期（a） 15.全廠設備總重量（t） 16.全廠主要管件、管道總重量（t） 17.鋼材、水泥、木材單耗 第二節(jié) 熱平衡計算 一、熱平衡的意義、方法與步驟 （一）熱平衡的意義 （1）計算生產過程能耗定額指標。
可以對各種工藝設計方案進行比較，選定先進的生產工藝；或對已投入生產的生產系統(tǒng)生產過程的經濟合理性和先進性進行分析，找出存在的問題，提出改造或創(chuàng)新的措施。 (2)熱平衡的數據是設備選型、確定單元臺數的依據。 (3)熱平衡是組織管理、生產、經濟核算和優(yōu)化的依據。 (二)熱平衡的方法與步驟 熱平衡也可用于全流程單元設備的熱平衡，以單元設備平衡為例，具體方法和步驟如下： 分析物料的流動和變化，寫出熱平衡公式： - 總熱量輸入（KJ） - 總熱量輸出（kJ） - 總熱量損失（kJ） - 加熱劑（或冷卻劑）傳遞給設備和被加工物料的熱量（kJ） - 過程的熱效應，包括生物反應熱、攪拌熱等（kJ） 收集物料量、工藝條件和必要的物性數據。 數據可查閱專門手冊，或取自工廠實際生產數據，或根據實驗研究結果選取。確定適當的計算依據。在熱平衡中熱量計算，必須選取一個設計溫度，且每種物料的進出口參考狀態(tài)要一致，通常取0為參考溫度，可簡化計算。進行比熱計算 (1)計算物料帶入的熱量Q： 式中：G—物料質量(kg) c—物料比熱容[kJ/(kg.K)] t—物料進入或離開設備的溫度(如汽化熱、溶解熱、結晶熱等)： =3600Pη(kJ) 式中P為攪拌功率(kW)，η為攪拌過程的電熱轉化率，通常取η=92%。
=Gλ，G為狀態(tài)變化的質量，λ為潛熱。 （3）加熱設備的耗熱量Q 其中：G—設備總質量（kg）c—設備物質的比熱容比熱容[kJ/(kg.K)]—設備加熱前后平均溫度（） （4）氣體或蒸汽帶出的熱量Q（等）質量（kg）c—物質溫度從0°至蒸發(fā)溫度的平均比熱容[kJ/(kg.K)]t—氣態(tài)物質的溫度（）r—蒸發(fā)潛熱（kJ/kg） 為簡化計算，假定設備壁面溫度相同，則公式為：F—設備總表面積（m2 計算：空氣為自然對流，=6.7W0.785m/s （6）加熱物質所需的熱量Q 其中：G—物質質量（kg）c—物質比熱容[kJ/(kg.K)]若為負值，則表示過程需要從操作過程中帶走熱量熱平衡中值得注意的幾個問題 (1)確定熱平衡系統(tǒng)所涉及的所有熱量或其他可能轉化成熱量的能量，不要省略，但對平衡影響不大的項可以忽略，以簡化計算。 (2)確定物質計算的基準溫度和其他熱量基準。當有相變時，必須確定相態(tài)基準，不能忽略相變熱量。 (3)正確選擇和計算熱力學數據。 (4)當有相關條件和約束條件，且物質的量與能量參數(如溫度)有直接影響時，宜將物質平衡與熱平衡計算結合起來，以得到準確結果。
第三節(jié) 水平衡計算 水平衡是在完成主要物質平衡的基礎上與熱平衡同時進行的。水平衡的方法和步驟與物質平衡類似。注意事項： (1)食品生產過程中，需要用水的工序一般有原料加工、培養(yǎng)基配制、半成品洗滌、冷卻工序、設備及管道清洗等。 (2)生產工序的用水量隨生產工藝、設備或規(guī)模的不同而不同，有時差別很大。即使是同一規(guī)模、同一工藝的工廠，單位成品的用水量也常常不同。因此，在工藝流程設計時熱量計算，要妥善安排、合理用水，盡量做到水的多次利用和循環(huán)利用。 第四節(jié) 冷卻耗水量的計算nt 式中：Q