理论教育 饼干工厂规划设计与设备选型分析

饼干工厂规划设计与设备选型分析

时间:2023-05-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:之前在饼干类里介绍过饼干主要分为酥性饼干和韧性饼干,其中酥性饼干里曲奇饼干和薄脆饼干是烘焙饼店里常售的饼干类产品。这里,我们分别选择扭花曲奇和薄饼夹心为代表进行曲奇饼干线和薄脆饼干线的产线规划。假设我们要建设一个饼干工厂,日产饼干14.5万袋(盒),实现年产值4亿元人民币,生产线规划与设计、生产设备配置方法如下所述。

饼干工厂规划设计与设备选型分析

之前在饼干类里介绍过饼干主要分为酥性饼干和韧性饼干,其中酥性饼干里曲奇饼干和薄脆饼干是烘焙饼店里常售的饼干类产品。本书介绍的饼干线规划也主要规划这两类产品。

曲奇饼干,因成型花色不同,可分为单色曲奇、双色或多色曲奇;因是否夹心或夹馅,分为夹心(馅)曲奇;因成型方式不同,可分为扭花曲奇、条形曲奇、印花曲奇、线切割曲奇和条形刀切曲奇。

薄脆饼干,主要包括各类字母动物等形状的薄饼类饼干及夹心类饼干等。饼干类产品,不管是以上哪种产品,生产工艺均主要包括配料、搅拌、成型、烘烤、冷却和包装,只是不同产品,会根据各自产品特点再新增一些工序,比如多色曲奇成型段里会新增成型机巧克力浇花机,比如夹心曲奇后端出炉后新增翻转、浇注工序,再比如条形刀切曲奇在后端出炉后新增线切割和横切断工序等。

这里,我们分别选择扭花曲奇和薄饼夹心为代表进行曲奇饼干线和薄脆饼干线的产线规划。

假设我们要建设一个饼干工厂,日产饼干14.5万袋(盒),实现年产值4亿元人民币,生产线规划与设计、生产设备配置方法如下所述。

扭花曲奇类产品主要是在成型阶段,挤花嘴在出料的同时扭曲摆动,挤出的面糊及烘烤后的成品表现出精美扭花型,所以这类产品产线规划方法与综合工厂里饼干类产线一致。

下面,我们从生产工艺的各道工序逐一进行产能衡算。

1.成型

已知每个曲奇饼干面糊质量6g,每罐装26个,则每罐产品需求的面糊质量156g。日产量8万罐,按每日生产20h计算如下。

则每1h需处理面糊为80000×156/1000/20=624(kg/h);

每1h需生产罐数80000/20=4000(罐);

每1h需生产个数4000×26=104000(个)。

2.烘烤

若面糊直接挤注到钢带炉上,且产品长宽尺寸为15mm×15mm,间隙设定30mm×30mm,那么每平方米钢带炉上可摆放产品20×20个,即400个。

若充填机挤花嘴配置20个,每1min充填24次,则每小时可完成充填24×60×20=28800(个),则需充填机台数104000/28800=3.6(台)≈4台,即可规划4条曲奇成型线。

每小时成型产能折合成单元数为28800/400=72(个),即每小时生产线前进72×1=72(m)。

(1)钢带炉有效宽度 产品宽度+两边余量=1.1(m),假设两边余量为50mm。

(2)钢带炉有效长度假设烘烤时间13min,则钢带炉有效长度为成型产能/60×烘烤时间×单元长度=72/60×13×1=16(m)。

在这里,每条生产线成型段只配置1台1m宽充填机,挤花嘴20个,当然,此条生产线是扭花曲奇生产线,而前面提到过扭花曲奇的特点是更换挤花嘴就可以做出不同的产品,那么我们只需将钢带炉前端延长,要新增多少个花型产品,就可以配置多少台充填机。

比如前端配置4台充填机,每2m放置1台,则前端为4×2=8(m),后端接自动脱模和清理装置,共6m,则总长为8+16+6=30(m)。

3.搅拌

已知4条曲奇线每小时面糊重量为28800×6×4=691.2(kg/h),若每缸搅拌时长30min,每小时可完成2缸,则每缸需搅拌面糊691.2/2=345.6(kg)。若配置200kg的搅拌缸,则需345.6/200=1.73(台)≈2台。

4.冷却

饼干类产品比较容易冷却,钢带炉出炉产品一般采用皮带输送冷却。前面我们提到成型段产能每小时前进72m,若冷却12~15min,则冷却段在保持与前端同样前进速度的情况下,冷却段长度为72/60×15=18(m)。

5.包装

后端包装可以配置灌装线和袋装线,依据前端产品的包装需求。四条成型线产品在通过输送带冷却后自动进入包装自动化产线,假设该产品为灌装线,前端每条生产线每小时产能为28800个,可装罐28800/26=1107(罐),即配置包装机速度为3000罐/h,50罐/min,两条产线即可。

薄饼夹心饼干的生产工艺流程为:配料—搅拌—成型—烘烤—冷却—翻转—加巧克力片—贴合—冷却—理料—小包装—大包装,共12道工序。

生产线配置:这类产品特点在后端,产品在烘烤冷却后进行二次加工成型,即后端增加翻转装置、巧克力片送料装置和巧克力片贴合成型装置。

生产工艺的各道工序产能衡算如下所述。

1.成型

已知每个饼干片面糊质量4g,每大包装12小包,每小包装2片,则每大包面糊质量96g。日产量6.5万包,按每日生产20h计算。(www.daowen.com)

则每1h处理面糊65000×96/1000=6240(kg/h);

每小时需生产包数65000/20=3250(包);

每小时需生产个数3250×12×2=78000(片)。

2.烘烤

若面糊直接挤注到钢带炉上,且产品长宽尺寸为45mm×45mm,间隙设定25mm×25mm,那么每1.44m2钢带炉上可摆放产品17×17个,即每1.44m2可摆放289个。

若薄饼成型机每排17头,每1min充填21次,则每小时可完成充填21×60×17=21420(片),则需薄饼机台数78000/21420=3.64(台)≈4台,即可规划4条薄饼夹心成型线。

每1h成型产能折合成单元数为21420/289=75(个),即每小时前进75×1.2=90(m)。

(1)钢带炉有效宽度 产品宽度+两边余量=1.3(m),假设两边余量为50mm。

(2)钢带炉有效长度假设烘烤时间10min,则钢带炉有效长度为成型产能/60×烘烤时间×单元长度=75/60×10×1.2=15(m)。

若前端配置2台不同模型的薄饼夹心成型机,每4m放置1台,则前端为4×2=8(m),后端接自动脱模和清理装置,共6m,则总长为8+15+6=29(m)。

3.搅拌

已知4条薄饼夹心线每小时面糊重量为21420×4×4=342.72(kg/h),若每缸搅拌时长25min,每1h可完成2.4缸,则每缸需搅拌面糊342.72/2.4=142.8(kg)。若配置160kg的搅拌缸,则需142.8/160=0.89(台)≈1台。

4.翻转—贴合—冷却—理料包装

薄饼烘烤之后经自动出炉装置出炉,翻转装置翻转,巧克力片贴合成型装置贴合之后,再经冷却隧道输送线和冷却皮带输送线进入自动理料包装线,后端整线与前端产能匹配,21420/2=10710(组/h),即小(内)包装10710袋/h,179袋/min。每袋12组,大(外)包装892袋/h,15袋/min。因此,可配置1台小包装200袋/min、1台大包装20袋/min。每条线配置一组包装线。

以上两类生产线只是众多饼干类里的比较典型的产品,若想在此基础上进一步放大日产能,只需平行增加生产线,或者若想进一步丰富产品品相,也只需更换成型设备甚至只是更换挤花嘴,所以,饼干类生产线是比较容易复制和放大产能的。这里就不一一介绍每类产品的产线规划了。

综上,拟建的饼干新工厂的规划与设计以及设备配置、人员配置明细如表5-22、表5-23和表5-24所示。

表5-22 饼干工厂生产区域设备和人员配置明细表

表5-23 饼干工厂生产辅助区域设备和人员配置明细表

续表

表5-24 冷冻面团工厂生产辅助用房设备设施配置明细表

根据上表,可以预估新建工厂的总投资额约为:4550万元人民币,其中投资分配如下。

1.厂房土建工程(含水、电、消防三项的管网与线路及室内装修

已知拟建工厂规划的各区域面积总和为5410m2,这是实际可使用面积,那么厂房基本可以按照6250m2来建设,如果每平方米的建造单价按2000元来计算,则厂房建设投资额约为6250×2000=1250(万元)。

2.工厂主要生产设备

根据上表中各生产区域所列的生产设备明细以及每台设备的产能大小,综合考虑设备质量对产品质量影响程度(主要目的是为了决定选择进口还是国产)等各种因素,结合上述设备国产和进口的市场价格,可以预估生产设备投资金额约为2500万元。

3.工厂非生产功能的辅助设施

除了生产功能以外,一座工厂还需要配备有高低压电气中央空调、净化系统、天然气、污水处理系统、监控系统、网络、通讯、门禁系统等九大辅助设施或系统,根据厂房总建筑面积及使用功能以及上述九大系统的市场价格,依经验可以预估所有辅助设施的总投资额约为800万元。

饼干专业工厂平面图

最后,综合考虑产品制成工艺流程和人员动线,进行生产区域和生产辅助区域的合理布局,如图5-4所示。

图5-4 饼干专业工厂平面图

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