《食品工厂设计》课程设计说明书
第4章 热量衡算
4.1 整个车间热交换流程图
物料(20℃) 塔水(20℃) 料液(50℃) 冷却 预巴杀 酶解 (97℃、(50℃) 蒸发浓缩 (5效) 料液 塔水(10℃) (50-60℃) 无菌灌装 (10℃) 冰水(二乙醇、﹣10℃)冷却后巴杀 (97℃、 冷却到20℃
图4-1 热交换流程图
4.1.1 第一次巴氏杀菌耗能估算
在预巴氏杀菌工段，20℃的物料被加热到97℃，再利用这些热量去预热进入预巴氏杀菌之前的20℃的物料，97℃的物料降温到60℃。因此相当于计算将20℃的物料加热到60℃所消耗的能量。(注：由于苹果汁的焓与水相似，因此后面均按照水的焓计算，均不考虑热损失。)
20℃到60℃所消耗的热量(Hl、H2、R引用表4-2、4-1的数据)：
Q＝qm,h(Hl- H2)＝74070 kg/h×(251.67 kJ/kg－84.48 kJ/kg)＝1.24×107kJ/h
4.1.2 蒸发浓缩耗能估算
(1)各效蒸发水量
已知原料液处理量为：G＝37035kg/h
总蒸发水量为：W＝37035kg/h×5/6＝30862.50 kg/h (浓缩到1/6，故蒸发水量占5/6)
各效蒸发水量之比为：W1∶W2∶W3∶W4∶W5＝1∶1.1∶1.2∶1.3∶1.4 W1＝30862.50 kg/h×1/6＝5143.75 kg/h W2＝30862.50 kg/h×1.1/6＝5658.13 kg/h W3＝30862.50 kg/h×1.2/6＝6172.50 kg/h W4＝30862.50 kg/h×1.3/6＝6686.88 kg/h W5＝30862.50 kg/h×1.4/6＝7201.25 kg/h (2)浓缩物料时所需热量及蒸汽消耗量计算
a、蒸发水分所需热量：但R1、R2、R3、R4、R5引用表4-1的数据) Ql＝W1×R1＝5143.75 kg/h×2634.1kJ/kg＝1.35×107kJ/h Q2＝W2×R2＝5658.13 kg/h×2622.4kJ/kg＝1.48×107kJ/h Q3＝W3×R3＝6172.50 kg/h×2606.4kJ/kg＝1.61×107kJ/h
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Q4＝W4×R4＝6686.88 kg/h×2594.0kJ/kg＝1.73×107kJ/h Q5＝W5×R5＝7201.25 kg/h×2578.5kJ/kg＝1.86×107kJ/h b、各效消耗蒸汽量： D1＝5105.32kg/h D2＝5618.62kg/h D3＝6139.41kg/h D4＝6637.51kg/h D5＝7170.39kg/h
蒸汽总消耗量D＝Dl＋D2＋D3＋D4＋D5＝30671.25 kg/h
表4-1 不同温度水蒸气的热焓
R(生蒸
R0 R1 R2 R3
汽)
水蒸气温
164.7 81.2 75.0 66.5 60.1
度℃ 热焓kJ/kg 2767.8 2644.3 2634.1 2622.4 2606.4
R4 53.5
R5 45.3
2594.0 2578.5
本设计选用的饱和蒸汽压强为700kPa，对应温度为164.7℃
表4-2 不同温度液态水的热焓
液态水温度（℃） 液态水热焓（kJ/kg）
10 42.61 15 63.55 20 84.48 30 126.28 40 168.06 45 188.95 50 209.85 55 230.75 60 251.67 70 293.53
水的比热：C水=4.187kJ/kg
4.1.3 第二次巴氏杀菌耗能估算
在后巴氏杀菌工段，经过蒸发浓缩的55℃的物料被加热到97℃，再利用这些热量
去预热进入后巴氏杀菌之前的55℃的物料，97℃的物料降温到70℃。因此相当于计算将55℃的物料加热到70℃所消耗的能量。(注：由于苹果汁的焓与水相似，因此后面均按照水的焓计算，均不考虑热损失。)
55℃到70℃所消耗的热量(Hl、H2引用表4-2的数据)：
Q＝qm,h(Hl- H2)＝74070 kg/h×(293.53 kJ/kg－230.75 kJ/kg)＝4.65×106kJ/kg qm,h：物料的质量流量，kg/h；Hl：70℃时水的焓，kJ/kg；H2：55℃时水的焓，kJ/kg。
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消耗的蒸汽量： D＝1758.50kg/h 4.5塔水热交换
第一次塔水热交换：20℃的塔水将60℃的物料冷却到50℃，塔水温度升到30℃。 热平衡公式：q物料(H物科l－H物料2)＝q塔水(H塔水1·H塔水2)(H1、H2引用表4-2的数据) 74070 kg/h×(251.67 kJ/kg－209.85 kJ/kg)＝q塔水(126.28 kJ/kg－84.48 kJ/kg) q塔水＝7.41×104 kg/h
第二次塔水热交换：10℃的塔水将70℃的物料冷却到20℃，塔水温度升到15℃。 热平衡公式：q物料(H物科l－H物料2)＝q塔水(H塔水1·H塔水2)(H1、H2引用表5-2的数据) 74070 kg/h×(293.53 kJ/kg－84.48 kJ/kg)＝q塔水(63.55 kJ/kg－42.61 kJ/kg)
5
q塔水＝7.40×10kg/h
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第5章 主要生产设备的选择
5.1 车间布置原则
生产设备选择的一般原则有：
⑴选择设备要满足生产工艺技术及工艺流程要求；
⑵选择设备要符合GMP规范的有关条例要求，应满足食品生产卫生要求，易清洗拆装，不对食品造成污染；
⑶选择在行业中处于国内领先水平的设备，设备的结构应合理，所选用的材料能适应各种工作条件；
⑷动力设备考虑到节能、低耗、高效、无污染。《食品卫生通则》(CAC/RCPI—2008)以及《食品企业通用卫生规范》(GB14881—2003)中还对食品企业的设备选择有专门的规定，是设备选择必须遵循的行业性法规。它主要对设备的卫生方面有特别的要求，选择设备时必须严格遵守[16]。
5.2 主要设备选型
(1)小提升机
小提升机的作用是将水流输送槽送来的苹果提升到拣果台，此段是整个车间的咽喉要道，如果设备停止工作，后段将无果加工。对比进口与国产设备的价格，相差比例不大，因此选用两台意大利TMCI生产的提升机。投入生产的苹果的质量流量为87.14t/h，接近90t/h，故技术要求应为45t/h，电功率25kw。
(2)捡果台
从小提升机提升后苹果进入拣选台，进行人工拣果，采用意大利TMCI生产的捡果台，原因同上。也是两台，技术要求同上，电功率30kw。
(3)大提升机
大提升机的作用是将拣选过的苹果提升到洗果机进行清洗，仍然采用意大利TMCI生产的提升机，原因同上，技术要求45t/h，电功率30kw。
(4)毛刷机、洗果机
对苹果进行毛刷清洗，主要去掉黏附的杂物，之后进行水流喷射清洗。分别选用意大利TMCI生产毛刷机和上海神农生产的洗果机。技术要求均为45t/h。 (5)破碎机
将清洗过的苹果进行破碎，根据需要可以调节破碎程度，为保证颗粒均匀度，选用德国BELLMER生产的破碎机，避免影响出汁率。
生产能力：45t/h； 电机功率：30×2kw；
物料流量G＝87.14t/h×(100%－0.5%-0.2%)＝86.53 t/h；
苹果汁质量密度接近于水，故其密度ρ取103kg/m3，则质量流量为 V＝G/ρ＝86.53×103kg/h÷103kg/m3＝86.53 m3/h；
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