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第三章食品工厂生产工艺设计食品工厂生产工艺设计是以生产产品的生产车间为主而进行的设计，生产的工艺流程设计和车间布置是生产工艺设计的两个重要内容，是决定工艺计算、车间组成、生产设备及设备布置等方面内容的关键步骤。
不论食品工厂的总体设计还是车间设计，都是由工艺设计和非工艺设计（包括土建、采暖、通风、给排水、供电、供汽等）组成，工艺设计是整个设计的主体和中心。
工艺设计的好坏直接影响到全厂生产和技术的合理性，并且对建厂的费用和生产的产品质量、产品成本、劳动强度等有密切的关系，所以工艺设计在整个工厂设计中占有很重要的地位。
食品工厂设计是由食品工艺设计人员和其它专业设计人员相互配合、协同设计而完成的。
例如食品生产工艺设计在进行车间布置时，工艺专业根据生产要求和设备配置对厂房的长、宽、高以及门、窗、楼梯、办公生活服务用房等的位置、尺寸大小提出要求，土建专业人员在设计中应尽可能满足工艺方面的合理要求。
反过来，土建专业要求厂房的长、宽、高服从建筑模数制的规定，工艺专业人员也要执行。
在食品工厂设计中会遇到很多诸如此类的协作配合设计问题，因此食品工厂设计首先要求工艺设计具有先进性和合理性，因为它将直接影响到其它协同设计的配套专业的设计先进性和合理性。
一个新建工厂经过设计、施工、安装直至投产能否取得良好的技术经济效果，首先是考核生产纲领、产量、质量是否达到或超过设计前期工作阶段所决定的要求，生产成本是否低于国内外的一般可比水平，在市场上是否具有很强的竞争力，从而能很快回收投资等等。
总之，评价一个工厂设计最主要点是看它工艺生产技术是否先进可靠、安全适用，在经济上是否合理有利。
因此，一个技术上先进可靠，经济上合理有利的优秀的工厂设计，它的生产工艺、设备选择及车间布置都应该是先进合理的。
可见生产工艺设计在整个设计中占有非常重要的地位。
第一节生产工艺设计的依据和内容一、生产工艺设计的依据食品工艺专业设计人员在进行生产工艺设计时必须以项目建议书和可行性研究报告中规定的生产纲领为依据。
食品工厂设计思考题第一章根本建立程序1.根本建立的分类工厂的根本建立：但凡增加固定资产，以到达扩大再生产扩建、改建、新建的工程及其有关的规划设计、施工等。
固定资产：2000元以上为固定资产，以下的为消耗品。
分类：扩建：对现有的企业加以扩大，增加设备、厂房，生产方法、设备类型不变。
改建：改变了现有的企业生产目的，产品品种，或将现有的企业加以技术改造。
技术改造〔技改〕：合理确实定企业方向，生产规模和技术水平，增添必要的新设备，或改造原有的设备，调整和改良生产线和工艺过程，改良操作方法，提高技术力量。
新建：从无到有，改建或扩建的投资超过原先资产的3倍时为新建。
2.根本建立包括哪三个阶段？工厂设计的主要依据是设计任务书；设计任务书的主要依据是工程的可行性报告。
总结起来，从工程的建立投产，在程序上一般经过“三个阶段，六个步骤，八项内容〞。
三个阶段：①建立前期〔立项、决策、可行性研究报告、设计方案任务书和初步设计〕②建立实施期〔设计、施工〕③竣工验收期、生产期〔竣工验收、后评估〕3.什么是可行性研究？概念：可行性研究是对拟建工程在工程技术、经济及社会等方面的可行性和合理性进展的研究。
可行性研究是设计前期工作的核心，其研究报告是国家主管部门对工程工程进展评估和决策的依据。
工程建议书经国家主管部门批准后，即可由上级主管部门组织或委托设计、咨询单位，进展可行性研究。
4.工厂设计通常采用〔二阶段〕设计，包括〔扩初设计〔初步设计〕〕设计和〔施工图设计〕设计。
扩初设计：设计说明书、附件、总概算。
施工图设计：图纸〔施工、安装说明〕、表格〔技术经济分析、预算〕。
第二章厂址选择1、食品工厂厂址选择的原那么和需要考虑的因素。
1. 贯彻执行国家的方针政策：选择厂址时，必须贯彻执行国家的方针、政策，遵守国家的法律、法规。
厂址选择要符合国家的长远规划及工业布局、国土开发整治规划和城镇开展规划。
2. 自然条件符合生产要求：厂址的交通运输应方便、畅通、快捷，水、电、汽、原材料和燃料的供给要方便。
食品工厂生产工艺设计在进行车间布置设计时，必须从工艺、操作、安全、维修、施工、经济、美观及扩建上考虑，力争使该项工作达到技术先进、经济合理、节省投资、操作维修方便、设备排列紧凑整齐。
车间工艺设备布置原则：（1）车间布置应符合生产工艺的要求。
在进行车间的设备布置时，必须按生产流程的流向进行设备的排列，即设备布置方向与生产流程走向相一致，保持物料顺畅地向前输送，避免迂回折返。
（2）车间布置应符合生产操作的要求。
设备布置不宜过紧或过松，应充分考虑设备附属装置、设备操作和检修拆卸所占地位。
尽量把设备的操作侧布置在迎光、通风方向，并留有足够的操作面积和空间。
操作面应保持最大部件拉出后还有宽1m的通道；非操作面应有0.8m的检修通道或相同宽度和净空不低于2m的高架走台；同时还应考虑最大物件在检修时的停放面积和空间。
（3）车间布置应符合厂房建筑的要求。
车间设备布置在满足生产工艺需要的同时，在车间跨度、长度及高度等方面要尽量符合建筑结构标准化要求。
对于单层厂房，跨度在18m以内，采用3m的倍数，即6m、9m、12m、15m、18m，18m以上一般采用6m的倍数，即24m、30m、36m。
42m等。
柱距一般以6 m进位。
厂房的高度一般以 300mm进位。
对于大型设备和运转时有强烈振动的设备，如压缩机、粉碎机、大型通风机、离心机等，应该尽可能布置在厂房的底层，若必须布置在楼面上，基础应落在底层上，与楼面脱开。
厂房一般在不超过60m时，设置有伸缩缝；厂房与厂房相连而又相互独立时设有沉降缝。
所以设备不可布置在厂房的伸缩缝和沉降缝上。
对于必须整体吊装的大型设备，应考虑先吊装整体设备然后再砌墙体。
（4）车间布置应符合节约建设投资的要求。
凡是可以露天或半露天放置的设备，如贮槽。
冷却塔等，可根据使用和操作的特点，与设备设计配合采取露天或半露天布置。
若设备安装位置较高，应注意设置防雷设施。
工艺管道应采取集中布置，尽可能地缩短设备间管线，以减少管线投资和能量损失。
食品生产车间工艺布置知多少食品工厂生产车间布置是工艺设计的重要部分，不仅对建成投产后的生产实践有很大关系，而且影响到工厂整体。
车间布置一经施工就不易转变，所以，在设计过程中必需全面考虑。
工艺设计必需与土建，给排水、供电、供汽、通风采暖、制冷以及平安卫生等方面取得统一和协调。
生产车间平面设计，主要是把车间的全部设备（包括工作台等），在肯定的建筑面积内作出合理支配。
平面布置图，就是生产车间内，设备布置的俯视图。
在平面图中，必需表示清晰各种设备的安装位置。
下水道、门窗、各工序及车间生活设施的位置，进出口及防蝇、防虫措施等。
除平面图外，有时还必需画诞生产车间剖面图，剖面图又叫“立剖面图”。
它是解决平面图中不能反映的重要设备和建筑物立面之间的关系，以及画出设备高度、门窗高度等在平面图中无法反映的尽寸。
1、生产车间工艺布置的原则1.1要有总体设计的全局观点。
首先满意生产的要求，同时，还必需从本车间在总平面图上的位置，与其他车间或部门间的关系，以及进展前景等方面，满意总体设计的要求。
1.2设备布置要尽量按工艺流水线支配设备布置要尽量按工艺流水线支配，但有些特别设备可按相同类型作适当集中，务必使生产过程占地最少，生产周期最短、操作最便利。
假如一车间系多层建筑，要设有垂直运输装置，一般重型设备最好设在底层。
原料收发间应设有地磅。
1.3应考虑到进行多品种生产的可能在进行生产车间设备布置时，应考虑到进行多品种生产的可能，以便敏捷调动设备，并留有适当的余地，以便更换设备。
同时，还应留意设备相互间的间距和设备与建筑物的平安修理距离。
既要操作便利，又要保证修理装拆和清洁卫生的便利。
1.4生产车间与其他车间的各工序要相互协作为保证各物料运输通畅，避开重复来回，生产车间与其他车间的各工序要相互协作。
必需留意：要尽可能利用生产车间的空间进行运输；合理支配生产车间各种废料排出；人员进出口要和物料进出口分开。
1.5必需考虑生产卫生和劳动爱护如卫生消毒、防蝇防虫、车间排水、电器防潮及平安防火等措施。
一、课程设计的目的通过本课程设计教学所要求达到的目的是：1、培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生其动手和分析、解决问题的能力，为今后参与工程建设项目的设计，奠定初步的设汁基础。
2、《食品工厂工艺设计》是食品工程专业的一门重要的专业课，它是以工艺设计为主要内容，并包括公用工程设计、生产自动化、技术经济学等多学科的综合性课程，同时，又是一门实践性很强的课程，学好该课程能巩固和完善所学的知识。
二、课程设计组织形式该课程理论教学结束后，学生以班组为单位集中到专用设计室，为期二周的集中进行课程设计。
在设计课程中首先以教师结合《食品工厂工艺设计》任务书和指导书进行讲解，并给学生下达课程设计任务，学生在理解课程设计指导书和任务书的内容后，查阅有关资料并进行分组讨论，在教师的指导下确定设计方案，再进行相关的计算、绘图和按要求书写一设计说明书，完善设计课程设计的有关内容。
在教师的指导下按学校对课程设计的规定及要求认真填写设计说明书的口袋、认真书写设计说明书、认真绘制图纸，完成课程设计。
三、课程设计步骤1、根据题给的产品结构和生产规模，确定新建建筑物的位置、面积、建筑形式及新征土地面积，区域、绘制扩建后的全厂总平面布置图。
2、完成新建车间的工艺设计。
包括：制定主产品的配方和加工工艺流程，进行物料衡算以确定主要原辅材料耗量，设备的计算与选型，车间水、电、汽量的估算，劳动定员等，最后绘出车间厂房布置图和工艺设备布置图。
3、对产品进行成本估算和经济评价。
四、课程设计要点1、厂址的合理选择；2、厂区总平面设计；3、主要生产车间工艺设计，包括：产品方案和生产工艺流程的制定，物料衡算，设备选型，车间布置，水、电、汽供量的估算，企业组织和劳动定员等；4、连续自动生产线设计；5、工程项目的技术经济分析。
五、课程设计进度安排1、明确设计任务，收集、分析与课题有关的技术资料，拟定工作计划(此步工作宜在课程设计前提前准备，进入设计阶段)。
第六节生产车间工艺布置一、车间布置设计的目的和重要性1、车间布置设计的目的（1）配置厂房；（2）排列设备；（3）确定车间的长、宽、高和结构型式；（4）确定各车间之间的相互联系。
2.生产车间布置的重要性（1）车间布置影响着生产的正常顺利进行。
如：设备的操作维修不便；人流、货流紊乱；动力介质不正当损失；增加输送物料的能耗；增加建筑和安装费用；引起成品污染损失等。
（2）车间布置设计是一项涉及面广，复杂而细致的设计内容。
要求工艺设计人员要了解生产操作、设备维修和安装知识，而且要具备其他专业的基本知识。
在布置时，要提出不同的方案，进行比较，以取得一个最佳方案。
二、车间布置设计的依据（1）生产工艺图；（2）物料衡算数据及物料性质，包括原料、半成品、成品、副产品的数量及性质；三废的数量及处理方法；（3）设备资料，包括设备的外形尺寸、重量、支撑形式、保温情况及其操作条件，设备一览表等；（4）公用系统耗用量: 供排水、供电、供热、供冷、压缩空气、外管资料等；（5）土建资料和劳动安全、防火、防爆资料等；（6）车间组织及定员资料；（7）厂区总平面布置，包括本车间与其他生产车间、辅助车间、生活设施的相互关系，厂内人流、物流的情况与数量等；（8）国家、行业有关方面的规范资料。
三、食品工厂车间组成⏹生产车间→工艺设计人员完成⏹辅助车间⏹动力车间配套专业人员承担⏹仓库和堆场⏹三废治理⏹厂前区行政管理以及福利设施四、生产车间的内部组成（1）生产部分：包括原料工段、生产工段、成品工段、回收工段等；（2）辅助部分：包括变配电、热力、真空、压缩空气调节站、通风空调、车间化验、控制系统、包装材料等；（3）生活行政部分：包括车间办公室、更衣室、休息室、浴室以及厕所等。
五、生产车间工艺布置的原则（1）要有总体设计的全局观点：满足生产要求的同时，考虑与其他车间或部门间的关系以及发展前景等；（2）设备布置要尽量按工艺流程的顺序来作安排：特殊设备可按相同类型设备作适当集中，务必使生产过程占地最少、生产周期最短、操作最方便。
如果车间是多层建筑，要设有垂直运输装置，一般重型设备最好在底层，原料收发间应设有地磅。
（3）考虑多品种生产时设备的灵活调动，并留有相当的余地，以便更换设备。
同时注意设备相互间的间距和设备与建筑物的安全维修距离，既要保证操作方便，又要保证维修装拆和清洁卫生的方便。
（4）各工序间相互配合，要保证物料运输通畅，避免重复往返。
人流通道、物流通道包装材料通道要流畅，尽量避免交叉、往复、污染。
（5）考虑生产卫生和劳动保护。
如卫生消毒、防蝇防虫、车间排水、电器防潮及安全防火等措施。
（6）注意车间的采光、通风、采暖、降温等设施。
对散发热量、气味及有腐蚀性的介质，要单独集中布置。
对空压机房、空调机房和真空泵房等要分隔，尽可能接近使用地点，以减少输送管路的长度及在管路中的能量损失。
（7）可以设在室外的设备，尽可能设在室外，上面可加盖简易棚。
（8）对生产车间或流水线的卫生控制等级要进行明确的区域划分和区间隔离，不同卫生等级的制品不能混流、混放，更不能倒流，造成重复性加工和污染。
（9）严格执行HACCP、ISO 14000、GMP的规范性。
（10）要对生产辅助用房留有充分的面积，如更衣间、消毒间、工具房、辅料间等。
要使各辅助部门在生产过程中对生产的进行控制做到方便、及时、准确。
六、生产车间工艺布置的步骤与方法（1）整理设备清单、生活室等的面积，根据工艺流程对生产区域、辅助区域、生活行政区域的面积做初步的划分。
（2）分析设备清单。
轻的、可移动的，几个产品公用的，某一产品专用的等。
对笨重的、固定的和专用的设备，应尽量排布在车间四周；轻的、可动的设备，排在车间的中间，便于在更换产品时调换设备比较方便。
（3）根据该车间在全厂总平面中的位置，确定车间建筑物的结构形式、朝向和跨度；用坐标纸按厂房建筑设计的要求，绘制厂房建筑平面轮廓草图（比例1：100，必要时也可用1：200或1：50），画好生产车间的长度、宽度和柱子以及大体上的区域位置。
（4）按照总平面图的构思，确定生产流水线方向。
（5）将设备尺寸按比例大小，剪成设备外形轮廓俯视图，在草图上进行排布，排出多种不同的方案，以便分析比较。
若采用AutocAD制图，会更加方便，这也是作为一个现代的工程设计人员所必需掌握的基本技能。
（6）方案比较①工艺流程的合理性，人流、物流的畅通，与总平面的协调（包括废弃物及包装物的流向）；②建筑结构的造价、建筑形式的实用和美感；③管道安装（包括工艺、上下水、冷、电、汽等方面）的便捷、隐蔽、规范和美观，与公用设施的距离及施工的便利；④车间内外运输的流畅（包括原料进厂及产品出厂的流向）；⑤生产卫生条件的合理、规范；⑥操作条件的可靠性、消防安全措施的完整；⑦通风采光等。
（7）对自己确认的方案征求配套专家的意见，在此基础上完善后，再提交给委托方和相关专家征求意见，集思广益，根据讨论征求的意见做出必要的修改、调整，最终确定一个完整的方案。
（8）在平面图的基础上再根据需要确定剖视位置，画出剖视图，最后画出正式图。
七、车间布置图纸初步设计阶段的车间布置图施工图阶段的车间布置图八、车间布置图纸的设计程序车间布置草图→车间布置图（初步设计阶段）→车间布置图（施工图阶段）九、生产车间工艺设计对建筑、采光、通风、防虫等非工艺设计的要求1. 建筑外形（1）依据：根据生产品种、厂址、地形等具体条件决定。
（2）类型：长方形、“L”形、“T”形、“U”形等，以长方形最为常见。
（3）外形：⏹车间长度一般在60m左右或更长一些，柱子越少越好。
⏹层高按房屋的跨度和工艺要求而定，以4～6m为宜，当车间跨度为10～15m连跨时，一般高度为7～8m，也有的车间达13m以上。
⏹跨度为9m、12m、15m、18m、24m等。
2. 门（1）作用：人流、设备、货物的进出口；安全疏散。
（2）数量：按生产工艺和车间的实际情况进行设计。
每个车间不能小于两扇。
（3）尺寸：应满足生产要求；在火灾或某种紧急状态下应能满足迅速疏散的要求。
要求适中，不宜过大，也不能过小；作为运输工具及机器设备进出的门，一般要能让生产车间最大尺寸的机器设备通过。
（4）规格：（单位：mm）（宽×高）＊单扇门有：1000×2200，1000×2700；＊双扇门：1500×2200，1500×2700，2200×2700；＊车间大门：根据不同交通工具来确定门的大小电瓶车或手推车门：2000×2400，3000×2400；汽车门：3000×3000，4000×3000。
＊门与交通工具的关系：门要比装满货物后的车高出400～500mm；门的两边都要宽出300～500mm。
（5）要求：应设置防蝇、防虫的装置，如水幕、风幕、暗道或飞虫控制器。
（6）种类：1）空洞门2）单扇门和双扇门3）单扇推拉门和双扇推拉门4）单扇双面弹簧门和双扇双面弹簧门5）单扇内外开双层门和双扇内外开双层门（7）代号：用“M”表示。
3. 排汽对产生水蒸气或油气的设备进行机械通风，可在设备附近或设备上部的屋顶开孔，用轴流风机在屋顶上直接进行排汽。
食品工厂生产车间，对于局部排出大量蒸汽的设备，在平面布置时，应尽量布置在当地夏季主导风向的下风向，同时，将顶棚做成倾斜式，顶板可用铝合金板，这样；可使大量蒸汽排至室外。
4. 采光（1）天然采光一般要求食品工厂的采光系数为1/6～1/4。
（2）采光系数指采光面积和房间地坪面积的比值。
（3）采光面积指窗的有效玻璃面积。
一般钢窗的玻璃面积占空洞面积的74％～79％，木窗的玻璃面积占空洞面积的47％～64％。
（4）窗1）种类：分侧窗和天窗两类。
<1>侧窗：⏹窗台高度：工人坐着工作时，窗台的高度h可取0.8～0.9m；工人立着工作时，窗台高度h可取1～1.2m。
⏹种类作用：＊单层固定窗：只作采光，不作通风；＊单层外开上悬窗、单层中悬和单层内开下悬窗：这三种窗一般用于房屋的层高较高，侧窗的窗洞也较高的上下部之组合窗；＊单层内外开窗：用于卫生要求不高的车间；＊双层内外开窗（纱窗+普通玻璃窗）：是食品厂目前用得较多的一种窗。
<2>天窗：就是开在屋顶上的窗。
作用：增加采光面积。
种类：＊三角天窗：只能采光，不能通风（见图3-13）＊单面天窗：方位朝北，全天光线交化较小，并且柔和均匀。
但开启不便，卫生工作难做，故在纺织厂用得较多（见图3-14）。
＊矩形天窗：因卫生工作难做，我国目前已不用，但在国外大面积生产车间的厂房中，为了很好地排汽，仍被采用（见图3-15）。
2）窗的名称代号：用“C”表示。
（5）人工采光用双管日光灯，局部操作区要求采光强的，则可吊近操作面。
也有采用聚光灯照明的。
5. 空调装置（1）没有空调：门窗应设纱门纱窗；车间层高一般不低于6m，以确保有较好的通风。
（2）密闭车间：⏹应有机械送风，空气经过过滤后送人车间。
⏹屋顶部有通风器，风管一般可用铝板或塑料板。
⏹产品有特别要求者，局部地区可使用正压系统和采取降温措施。
⏹车间除一般送风外，另有吊顶式冷风机降温。
该冷风机之风往车间顶部吹，以防天花板上聚集凝结水。
⏹也有采用过滤的空气送入净化室，使房间呈正压系统，不让外界空气进人该室。
6.地坪设计时应采取适当措施，减轻地坪受损。
（1）将有腐蚀介质排出的设备集中布置，做到局部设防，缩小腐蚀范围。
（2）生产车间宜采用 1.5％～2.0％的地面坡度，设明沟或地漏排水，将生产车间的废水和腐蚀性介质及时排除。
（3）改进运输条件，采用输送带或胶轮车，以减少对地坪的冲击等。
（4）采用适宜的土建结构。
1）石板地坪：耐腐蚀、不起灰、耐热和防滑。
2）高标号混凝土地面：采用耐酸骨料并严格控制水灰比，表面需做防滑处理，提高混凝土的密实性。
3）缸砖地面：在不使用铁轮手推车的工段，并需防腐蚀的部位。
4）塑料地面：耐酸、耐碱、耐腐蚀，具有广阔前景；5）水磨石地坪；6）无尘地坪：水泥地坪上敷涂层（环氧树脂＋石英砂），耐酸、耐碱、耐腐蚀、不起尘、防滑、无接缝的优点，是食品工厂地坪的最佳选择。
（5）地坪排水⏹过去：使用明沟加盖板，但卫生较差；⏹现在：新厂使用地漏，直径一般为200mm和300mm；根据实际情况，采用明沟加地漏的组合形式是可行的。
地漏推荐的地坪坡度为1.5％～2％，排水沟筑成圆底，以利于水的流动和做清洁工作。
7. 内墙面：要求少受污染，并易清洗（1）内墙面下部做1.8～2.0m高的墙裙。
材料可用白瓷砖或塑料面砖。
或者从地面一直铺贴到天棚。
（2）其余墙面和天棚可用耐化学腐蚀的、不吸水的、防霉的、可刷洗的涂料。
8. 楼盖（1）楼盖是由承重结构、铺面、天花、填充物等构成（见图3-19）。
