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年产35000吨浓缩苹果梨汁的工厂设计校别：延边大学学院：农学院专业：食品科学与工程姓名：李志鹏指导老师：崔福顺学号：2094121285目录第1章 绪论61.1 概述61.2 设计依据61.3 设计范围71.3.1 一般部分71.3.2 重点部分71.3.3 图纸71.4 设计指导思想及特点71.4.1 指导思想71.4.2 设计特点71.4.3 生产思想81.5 厂址选择81.5.1 厂址选择原则81.5.2 厂址选择报告8第2章 生产工艺设计92.1 生产方案的制定92.1.1 对产品方案的要求92.1.2 产品方案的安排92.1.3 工作日92.1.4 全天生产班次92.2 工艺流程192.3 工艺流程解说102.3.1 收果与运输102.3.2 苹果梨的预处理112.3.3 拣选112.3.4 清洗112.3.5 破碎112.3.6 压榨112.3.7 第1次巴氏杀菌122.3.8 酶解122.3.9 超滤122.3.10 树脂脱色122.3.11 浓缩122.3.12 批次灌指标调整132.3.13 第2次巴氏杀菌132.3.14 无菌灌装132.4 产品包装设计132.5 工艺质量指标控制13第3章物料衡算143.1 浓缩果汁班产量的确定143.2 原料的采购量确定143.3 设计条件15第4章设备选型154.1 小提升机154.2 检果台154.3 大提升机154.4 毛刷机、洗果机164.5 破碎机164.6 带式压榨机164.7 灌装174.8 超滤设备174.9 蒸发器184.10 无菌灌装机19第5章热量衡算195.1 第1次巴氏杀菌耗能估算195.2 蒸发浓缩耗能估算205.3 第2次巴氏杀菌耗能估算215.4 塔水热交换22第6章工厂辅助设计226.1 生产车间工艺布置的总体思路226.2 劳务安排236.2.1 车间工作人员安排236.2.2 辅助工作人员安排236.2.3 管理人及科室人员安排236.2.3 后勤人员安排236.3 生产及辅助车间设施246.3.1 果池246.3.2 品质监控室256.3.3 仓库256.3.4 机修间256.3.5 三废处理256.4 全厂生活设施256.5 供电系统266.5.1 供电要求和相应措施266.5.2 车间配电原则266.5.3 主车间配电266.6 用水系统266.6.1 浓缩果汁厂用水分类266.6.2 给水系统和配水系统276.6.3 冷却水循环系统276.6.4 排水系统27第7章 水、电、汽估算277.1 用水量估算277.1.1 生产车间用水277.1.2 锅炉房用水287.1.3 冷冻机房用水287.1.4 消防用水287.15 生活用水287.16 总用水量287.2 用汽量的计算297.3 用电量估算29第8章 土建防火卫生安全及生活设施308.1 结构形式308.2 门窗、墙面和顶棚308.3 更衣室、厕所和浴室308.4 内外前面308.5 顶棚308.6 用水方面的要求318.6.1 水源与废水处理318.6.2 车间给排水系统的维护318.6.3 生产用水的检测318.7 个人卫生328.7.1 体检328.7.2 消毒328.7.3 四勤328.7.4 个人328.7.5 工作服328.7.6 洗手338.8 车间设备、环境卫生338.9 食品接触表面清洁卫生标准338.9.1 与食品接触面的材料卫生要求338.9.2 与食品接触的设备、工具必须满足要求338.9.3 包装材料的卫生要求348.9.4 与食品表面接触的消毒液浓度规定348.10 防止交叉污染卫生标准及操作规程348.10.1 防止人流造成的交叉污染348.10.2 防止物流造成的交叉污染348.10.3 防止气流、水流造成交叉污染348.11 虫害防治卫生标准及操作规程358.11.1 防蝇虫计划的实施358.11.2 防（灭）鼠计划的实施358.12 生产安全及劳动保护358.12.1 检测、校对358.12.2 管路的保温358.12.3 保护装置358.12.4 采光照明36第9章经济技术分析369.1 全厂总投资369.1.1 设备投资估算表369.2 产品成本核算379.2.1 原料果379.2.2 包装材料379.2.3 水、电、燃料389.2.4 劳动成本389.2.5 设备折旧费389.2.6 土建等投资折旧389.3 产品成本核算389.4 产品毛利润核算399.5 其他费用399.5.1 销售费用399.5.2 商检费用399.5.3 财务费用399.5.4 管理费用399.5.5 税收399.5.6 其他费用合计409.6 年利润409.7 投资回收期40参考文献41附图42摘要随着人们生活水平的提高，在解决了温饱等其他问题之后人们更加关注的是如何健康饮食，如何更加幸福快乐地生活。果汁里面含有很多于人体有益的营养物质，最值得一提的是其中的维生素、矿物质、膳食纤维和其他功能性成分，这对人类素质的普遍提高大有裨益。我国朝鲜族自治州特产苹果梨产量丰富，特别是龙井地区是亚洲最大的苹果梨基地，多年以来如何更加充分的利用地区特产发展和繁荣地区经济成为困扰地区政府和人民的重大难题。本设计拟建立一家年产35000吨浓缩苹果梨汁的工厂，拓宽苹果梨的商业价值，带动富裕劳动力就业问题的解决和繁荣地区经济。主要包括了工艺设计，生产设计及选型，热电衡算，人员定额，生产车间布置，厂区平面设计及经济成本计算等。关键词：浓缩苹果梨汁；生产流水线；工厂设计第1章 绪论1.1 概述 浓缩果汁是在水果榨成原汁后再采用低温真空浓缩的方法，蒸发掉一部分水份做成的， 在配制100%果汁时须在浓缩果汁原料中还原进去果汁在浓缩过程中失去的天然水份等量的水，制成具有原水果果肉的色泽、风味和可溶性固形物含量的制品。浓缩果汁营养含量丰富，含有膳食纤维、维生素、矿物质、有机酸和其他一些功能性物质。特别是水果纤维素是植物细胞壁的主要构成成份，它不是一种营养素，但在人体摄入后，它即吸水膨胀，吸附食物中的有害成份，刺激肠胃蠕动，帮助消化，加快体内排泄，缩短有害物质在体内留置的时间，最终达到预防肠胃疾病的目的，对于预防消化道癌症有积极的意义。纤维素又被营养学家称为继蛋白质、碳水化合物、脂肪、无机盐、维生素和微量元素六大营养素之后的第七营养素。近几十年来，果汁及其饮料制品日益受到消费者的青睐，有着十分广阔的市场前景。延边地区盛产苹果梨，特别是龙井地区有“亚洲最大苹果梨基地”之美誉，经过加工制成苹果梨汁是一个相对有前景的项目。1.2 设计依据1. 年产35000吨浓缩苹果梨汁生产线为设计的主要依据。2. 设计参阅了食品工厂设计园艺产品贮藏与加工学果汁和蔬菜汁加工工艺学，充分利用了延边大学图书馆资料和网络资料进行设计。1.3 设计范围设计以浓缩果汁厂的设计为主题，主要是浓缩苹果梨果汁生产车间的设计，一是一般部分，一是专题部分。1.3.1 一般部分包括全厂平面布置，公共系统的计算，经济技术核算及劳动力，组织，厂地选择更安全卫生和防水，初步设计有关建筑，水电气衡算，经济衡算，车间人员安排，以及有关车间平面的布置和建筑的主要要求。1.3.2 重点部分包括生产方案的选择和主产品的确定，工艺流程的论证，产品的物料衡算，设备选型和自制设备。1.3.3 图纸共4张图纸，分别为：厂区平面布置图、车间平面布置图、设备生产线流程图、工艺流程方框图。1.4 设计指导思想及特点1.4.1 指导思想1. 重视经济效果，少花钱多办事，坚持做到技术上先进，经济上合理。 2. 结合我国国情，采用国外的先进科学技术，实现生产连续化，自动化。3. 生产工艺合理，投资少，见效快。1.4.2 设计特点1. 车间布置符合流水线生产的原则。所选的设备均有余量，为将来扩大再生产做准备。2. 工人具有良好的操作条件，保护环境，经济效益好，减轻了劳动强度。3. 生产周期短，见效快。1.4.3 生产思想1. 重视经济效果，少花钱多办事，坚持做到技术上先进，经济上合理。 2. 结合我国国情，采用国外的先进科学技术，实现生产连续化，自动化。3. 生产工艺合理，投资少，见效快。1.5 厂址选择1.5.1 厂址选择原则指照国家设计政策，生产条件和经济效果等方面考虑，现选择厂地。食品工厂倾向于设在原料产地的大中城市，适于原料供应，产品销售，减少运输费用。 厂地附近有良好的环境，无有害气体，放射性粉尘和扩散性的污染源，不在受污染源，受污染河下游，和散发污染气体源的下风向，不在传染病医院附近。 厂址附近水源充足，水质良好，运输条件方便，接近电压，电网，燃料供应方便，排水便利。厂址选在人口集中区，减少宿舍，商店，学校等职工的生活福利设施。1.5.2 厂址选择报告延吉市位于吉林省东部，延边朝鲜族自治州中部，长白山山脚下，全市土地面积1748.3平方公里。延吉市是延边朝鲜族自治州首府所在地，现下辖河南街道、建工街道、进学街道、北山街道、新兴街道、公园街道等6个街道61个社区和小营镇、依兰镇、三道湾镇、朝阳川镇等4镇54个行政村。延吉地处苹果梨盛产地，原料供应方便，近些年来交通也日趋便利，而且延边州是中国在东北亚的门户，与俄、日、韩等过联系紧密，有利于产品将来的估计贸易，加之，苹果梨是延边地区喜闻乐见的水果，延吉消费水平高，对苹果梨产品容易接受。经过综合分析之后，将厂区定在延吉市经济开发区。厂区附近无化工及其它能产生有害气体、放射性粉尘的工矿企业，没有污染源，对保证产品质量有利。有良好的地理条件，建立完善的三废处理系统，厂区的自然排水坡度定在0.006左右。第2章 生产工艺设计2.1 生产方案的制定2.1.1 对产品方案的要求2.1.2 产品方案的安排延边地区苹果梨资源充足，加上发达的冷酷贮藏技术，原料可以做到周年供应，拟全年生产，每天2班2.1.3 工作日我国有每周有2天为法定假日，每年有27天的法定节假日，则每年实际生产天数为36552227=234天2.1.4 全天生产班次2（36552227=234）=468班2.2 工艺流程1破碎清洗挑选原料第1次巴氏杀菌粗虑压榨超滤澄清酶解冷却第2次巴氏杀菌混合浓缩脱色 成品冷藏无菌灌装包装材料验收2.3 工艺流程解说2.3.1 收果与运输(1)苹果梨主要从当地收集，应为新鲜的苹果梨，以免水分蒸发太多、影响原料利用率。(2)运输不当往往会造成很大的损失，因此苹果梨的运输也是一个很重要的环节。运输时必须注意保持原料完整性，防止震荡、细菌侵入等造成原料浪费。尽量缩短中途停留时间，提高运输效率，以免苹果梨变质。2.3.2 苹果梨的预处理步骤：(初验合格的苹果梨梨)称重计量暂存初洗苹果梨在采收后表面常附有灰尘，碎叶等杂物，必须进行初步清洗，初步清洗有2个过程，水流输送清洗和提升机喷淋清洗。在清洗时把粘附在原料上的泥土、杂质、粉尘、沙粒等洗掉，去除残留的农药和部分微生物，清洗环节必须符合食品卫生要求。果槽及周边环境卫生由装卸工负责，每天必须冲冼，并保持全天干净卫生。2.3.3 拣选在拣选台上对苹果梨进行拣选，主要拣出霉烂变质果，按照拣选要求规定削去腐烂点，把一些腐败的苹果梨或腐烂部分去除掉（腐烂率2%），一些杂质通过拣选台被拣出，以免下一步进行破碎时这些杂物进入苹果梨汁，在拣选后随机抽查一定量的苹果梨(1kg)，然后称重并计算。2.3.4 清洗在洗果机上通过毛刷及水流喷淋进行苹果梨的清洗，通过破碎前的提升机进行清洗。2.3.5 破碎通过破碎机将清洗干净的苹果梨用破碎机破碎为4-6mm的果浆，以备后面进行压榨。在破碎的过程中要控制力度，否则在泵送过程中会受到影响，影响泵送的效率。在每年新收苹果梨时，由于苹果梨成熟度不够，一般控制在lcm-2cm之间，可以提高出汁率。到后期由于苹果梨成熟度增加，压榨时如果颗粒过小，会在表面形成一层胶膜，阻止汁液的渗出，降低出汁率，这时一般控制在2cm-3cm之间。2.3.6 压榨压榨所采用的是带式压榨机。在压榨过程中果浆分布尽可能的均匀，果浆厚度控制在3cm-6cm之间，榨带张力的调节，根据果浆的性质加以调节，以出汁率作为衡量标准。如果需要，可以在一次压榨后的果渣加等量水浸渍后再进行二次压榨，可提高果汁出汁率，但在后期由于成熟度较高，增加的出汁率已无经济性可言，就取消这一步操作1。一榨：压榨时间：50-60min；出汁率：80-85%；二榨：加水量：果渣水11；设定出汁率：50%；压榨时间：30-40 min。2.3.7 第1次巴氏杀菌通过破碎压榨后，果汁一直暴露在空气中，由于多酚氧化酶产生的褐变将提高成品的色值，降低品质。此外还会受到一定的细菌污染，因此要进行第一步巴氏杀菌。杀菌的主要目的有三个：(1)灭酶(2)杀菌(3)淀粉糊化。若杀菌不彻底，可造成致病菌残留、微生物腐败。在972的巴氏灭菌装置中维持30秒杀灭细菌、使苹果梨中固有的酶失活，使苹果梨中含有的淀粉糊化，之后果汁经管道进入冷却板片迅速降温至49-52，,由管道送至酶解澄清罐，以方便下一步进行酶解。2.3.8 酶解加入淀粉酶、果胶酶进行酶降解，在其作用下，果汁中的果胶和淀粉被分解成可溶性的小分子物质。要求：酶制剂存放温度在0-5；酶反应温度49-52；从酶解罐进料开始到出料结束，酶解时间90min。经检测均为显阴性时，再根据终产品色值要求，在酶解罐中采取加或不加活性炭澄清剂。经过酶降解和澄清后的果汁直接进入超滤循环罐，以备精过滤。2.3.9 超滤 超滤开机时要求浊度为o.1-0.6ntu时，方可向下一工序送料。每半个小时要对渗透液做有无杂质感官检测。在超滤渗透液流量不能满足生产需要时，应按规定程序清洗，清洗前须加水稀释循环罐果汁，过滤至糖度低于2.0obx时，超滤方可排空。超滤膜一般选用聚砜膜，截留分子量一般为30000dalton。2.3.10 树脂脱色脱色的需要根据产品的色值来决定。超滤后清汁由清汁罐泵入树脂柱，经过树脂的吸附作用进行脱色处理，除去果汁中的单宁、酚类物质。一般选用大孔吸附树脂hpd200l用于浓缩苹果梨汁的生产。大孔吸附树脂能使果汁保持原有新鲜的滋味和香气。脱色树脂要求：吸附终点清汁指标： 色值65%；脱酸树脂吸附要求：吸附终点清汁指标：酸度：0.04%；颜色：水白色。2.3.11 浓缩本设计5效管式蒸发器进行浓缩。实践表明，采用5效管式蒸发器拥有较好的经济性。清汁进入蒸发器进行蒸发浓缩，一般浓缩到原体积的l/6左右，可以控制最终糖度在701brix。2.3.12 批次灌指标调整经过浓缩的产品用泵输送至批次罐中暂存，当液位达到搅拌器（大概达到25t物料）时开始搅拌，果汁边进边搅拌，罐满后搅拌均匀，将搅拌均匀的果汁做为一个批次，开始搅拌直到进料结束后40-60min止；批次罐进料约30t时做糖度检测，以便及时调整进料糖度。停止搅拌后测糖度、色值、浊度指标、酸度(有要求时测)。批次罐满罐后化验员按照内控指标进行检测，微生物化验员每罐检测耐酸耐热菌指标。中心化验室化验员每天抽测一次批次罐果汁的甲胺磷、棒曲霉毒素、富马酸、乳酸；符合内控指标要求后，下发灌装通知单。接到灌装通知单后，将浓汁通过罗茨泵输入巴氏杀菌板片进行杀菌。2.3.13 第2次巴氏杀菌在灌装前必需经过巴氏杀菌，这是haccp计划第三个ccp点，过程中要注意控制温度和保持时间。将进入第二次巴氏灭菌装置中的果汁，在972的温度下，维持30s左右，使在前段加工中可能繁殖的微生物杀死，以防止致病菌残留和微生物腐败。灭菌后的果汁由管道送入冷却装置迅速冷却至15-20，进入灌装工段。此ccp点控制要求是杀菌后的果汁微生物指标：细菌总数t.p.c10个/ml，大肠菌群3个/100ml，酵母/霉菌10个/ml，致病菌不得检出。 2.3.14 无菌灌装后巴氏杀菌无菌灌装的三个条件：(1)物料的无菌(2)包装材料的无菌(3)灌装环境的无菌。采用进口的罐装机进行灌装，灌装前先将灌装口喷射高温（95）蒸汽，杀死可能存在的微生物，再开始灌装，灌装重量通过质量流量计来控制。灌装后的成品直接入库。2.4 产品包装设计 见附图2.5 工艺质量指标控制 表2-1 浓缩苹果梨汁检验指标要求一览表指标类型指标项目单位指标感观指标色泽香气及滋味外观形态杂质呈棕黄色或棕红色，久置后稍许变深。将浓缩汁稀释至可溶性固形物为10%-20%，果汁应具有新鲜苹果梨固有的滋味与香气，无异味。呈现透明状，无沉淀物、悬浮物。不允许有肉眼可见的杂质。卫生指标铅铜砷细菌总数大肠菌群致病菌耐酸耐热菌霉菌和酵母菌棒曲霉素mg/kgmg/kgmg/kg个/ml个/100ml个/ml个/mlg/kg0.25.00.1103不得检出11040理化指标可溶性固形物总酸ph值透光率t625nm色值t440nm浊度乙醇果胶试验淀粉试验富马酸热稳定性brix%g/kgmg/kg7110.83.6-4.295553.03.00阴性阴性5稳定第3章 物料衡算依据：年产35000t浓缩果汁计，全年生产。依据经验，全天16h安排生产，考虑期间设备维护、班间工人就餐以及其它影响因素，每天按照13h（分2班制，每班实际工作时间为6.5h）生产计算。3.1 浓缩果汁班产量的确定日产浓缩汁量为：35000t234天149.57t/d班产浓缩汁量为：149.57 t2班74.79t/班3.2 原料的采购量确定通过酶解、超滤和脱色得到的澄清果汁经蒸发浓缩，一般浓缩到原来质量的1/5-1/7，糖度在65%-75%左右。在设计按照浓缩到1/6，浓缩果汁的浓度为701 brix来计算。因此澄清果汁班产74.79t6448.74t生产的损耗计算如下：表3-1 生产的损耗一览表项目损失量（%）拣选清洗破碎压榨（去渣）第一次巴氏杀毒、酶解超滤、浓缩第二次巴氏杀毒、冷却、灌装0.50.20.213.20.40.3（0.10.2）0.2出汁率为：100%0.5%0.2%0.2%13.2%0.4%0.3%0.2%85%所以每天(2班)需将2448.74t85%1055.86t新鲜苹果梨进行生产，全年需要1055.86234=247071.00t苹果梨每生产1t浓缩苹果梨汁需要1055.86149.577.06t新鲜苹果梨。3.3 设计条件本设计每日工作为2班制，每班实际工作时间为6.5h，因此平均1h生产浓缩果汁149.57 t1311.51t即榨取澄清果汁448.74t6.569.04t即每小时需要投入生产的苹果梨1055.86t1381.22t第4章 设备选型4.1 小提升机小提升机的作用是将水流输送槽送来的苹果梨提升到拣果台，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2台意大利tmci生产的提升机。投入生产的苹果梨的质量流量为81.22t/h，接近90t/h，故技术要求应为45t/h，电功率25kw。24.2 检果台从小提升机提升后苹果梨进入拣选台，进行人工拣果，采用意大利tmci生产的捡果台，原因同上。也是2台，技术要求同上，电功率30kw。4.3 大提升机大提升机的作用是将拣选过的苹果梨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。4.4 毛刷机、洗果机对苹果梨进行毛刷清洗，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。4.5 破碎机将清洗过的苹果梨进行破碎，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：302kw；物料流量g81.22t/h(100%0.5%-0.2%)80.65t/h；苹果梨汁质量密度接近于水，故其密度取103kg/m3，则质量流量为vg/80.65103kg/h103kg/m380.65 m3/h；为保证破碎充分，定破碎时间为15min，v有效：设备有效容积；v：流量；：滞留时间；v有效v80.6560 m3/ min15min20.16 m3；取破碎机2台，即n2，填充系数取70%，则单台设备容积v单14.44 m3286023802270 mm3；故外型尺寸(长宽高)(mm)：286023802270。4.6 带式压榨机对破碎的苹果梨进行压榨取汁，这一步关系到产品得率，因此选用德国bellmer生产的带式压榨机，出汁率有保证。生产能力：45t/h；电功率：40kw；物料流量g81.22t/h(100%0.5%-0.2%0.2%)80.49 t/h；苹果梨汁质量密度接近于水，故其密度取103kg/m3，则质量流量为vg/80.49103kg/h103kg/m380.49m3/h；为保证压榨充分，定压榨时间为15min，v有效：设备有效容积；v：流量；：滞留时间；v有效v80.4960 m3/ min15min20.12 m3；取带式压榨机2台，即n2，填充系数取70%，则单台设备容积v单14.37m3531519151515 mm3；故外型尺寸(长宽高)(mm)：531519151515。4.7 灌装整厂的各种储罐较多，国产罐完全可以达到要求。小罐可以由厂家加工后运到厂里，大罐由供应厂家现场制作。根据不同情况必要选择不同大小、种类的罐。4.8 超滤设备选择2台国产设备，以达到生产要求，采用国产设备可以降低整厂投资。2台设备在使用中可以调剂生产，方便检修和膜的再生。超滤设备也就是超精过滤装置，是包括30组膜堆（各由20个膜管串联而成）、一台循环泵、一台清汁泵、cip兼清汁罐以及连接管路、监控仪表和电控柜,安置于2个底盘上,构成一个相对独立的单元体。生产能力：40t/h；电功率：50kw；物料流量g81.22t/h(100%0.5%-0.2%0.2%13.2%0.4%)69.44t/h；苹果梨汁质量密度接近于水，故其密度取103kg/m3，则质量流量为vg/69.44103kg/h103kg/m369.44 m3/h；定超滤时间为30min，v有效：设备有效容积；v：流量；：滞留时间；v有效v69.4460 m3/ min30min34.72 m3；取超滤设备2台，即n2，则单台设备有效容积v单有效17.36 m3；每根膜管的有效容积v管有效0.03m33107mm3；设每根膜管横截面的直径为100 mm，横截面积sr2502 mm27854 mm2；则每根膜管长l3107mm3502mm23820 mm；故技术指标如下表所示。表4-1 单个膜管性能型号kj-esuf9050w直径长度1003820mm过滤面积7854 mm2滤膜材料聚丙烯中空纤维和复合聚砜中空膜不可溶固形物允许含量30%技术要求40t/h处理温度5055表4-2 膜堆性能(依膜管数增减)使用膜管数量2030个过滤面积4.7124 m2果汁回收率96%98%(不可溶固形物初始含量3% ,且2次过滤)装机功率50kw结构材料全部为不锈钢sus3044.9 蒸发器运用2台意大利tmci生产的5效管式蒸发器。采用管式蒸发器可以降低单位产品的蒸汽消耗量，比较经济。而中央循环管式蒸发器有“标准式蒸发器”之称，其加热室由垂直管束组成，中间有一根直径很大的管子，能促进溶液的自然循环，提高管内的对流传热系数，强化蒸发过程。选用这种蒸发器是由于其结构紧凑、制造方便、传热效果好及操作可靠等优点。生产能力：40t/h；电功率：55kw；物料流量g81.22t/h(100%0.5%-0.2%0.2%13.2%0.4%0.1%)69.36 t/h；苹果梨汁质量密度接近于水，故其密度取103kg/m3，则质量流量为vg/69.36103kg/h103kg/m369.36m3/h；定蒸发时间为30min，v有效：设备有效容积；v：流量；：滞留时间；v有效v69.3660 m3/ min30min34.68 m3；取蒸发器2台，即n2，填充系数取70%，则单台设备有效容积v单24.77 m3； 现按总容积24.77 m3计算v全v桶2 v封24.77m3，封头折边忽略不计，以方便计算：则v全0.785d22d/24d3226.58m3解方程得：d2.382m； 取d2.38m，则h2d4.76m；根据生物工程工厂设计概论通用桶罐系数表，查得筒体壁厚13mm，封头壁厚15mm，封头高为h封hahb636 mm64 mm700 mm。 验算全容积v全：v全0.785d22d/24d320.785d20.07 0.7852.38222.38/242.38320.7852.3820.064 25.01 m3v全为了使溶液有良好的循环，中央循环管的截面积一般为其他加热管总截面积的40%-100%；加热管高度一般为1-2m；加热管直径在25-75mm之间。取加热管高度为1 m，加热管直径为70mm，中央循环管的截面积为其他加热管总截面积的40%，设蒸发器里面共有650根加热管，则加热管总截面积s热0.7850.0726502.50m2；中央循环管的截面积s中40%s热0.42.50m21.00m2；s热s中3.50m24.64 m20.7852.3820.785d2(蒸发器横截面积)，符合要求。故中央循环管的直径d中2s中0.78521.00 m20.7851.13 m。4.10 无菌灌装机采用意大利fbr生产的无菌灌装机，国内尚无同类产品可以替代。另外这个工段关系到产品的安全性和保质期，质量要求高。生产能力：13t/h；电功率：30kw。表4-3 主要生产设备一览表序号生产设备技术要求生产厂家台数1小提升机45 t/h意大利tmci22检果台45 t/h意大利tmci23大提升机45 t/h意大利tmci24毛刷机45 t/h意大利tmci15洗果机45 t/h上海神农16破碎机45 t/h德国bellmer27带式压榨机45 t/h德国bellmer28罐群温州强力机械阀门厂309国产超滤设备40 t/h2105效管式蒸发机40 t/h意大利tmci21112无菌灌装机锅炉13 t/h40 t意大利fbr12第5章 热量衡算5.1 第1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：由于苹果梨汁的焓与水相似，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)：qqm,h(hl- h2)69768kg/h(251.67 kj/kg84.48 kj/kg)1.1107kj/hqm,h：物料的质量流量,kg/m；hl：60时果汁的焓，kj/kg；h2：20时水的焓，kj/kg。消耗的蒸汽量： d=4214.36kg/h5.2 蒸发浓缩耗能估算(1)各效蒸发水量已知原料液处理量为：g34680kg/h总蒸发水量为：w34680kg/h5628900.00 kg/h (浓缩到1/6，故蒸发水量占5/6)各效蒸发水量之比为：w1w2w3w4w511.11.21.31.4w128900.00 kg/h11+1.1.+1.2+1.3+1.44816.67 kg/hw228900.00 kg/h1.11+1.1.+1.2+1.3+1.45298.33kg/hw328900.00kg/h1.21+1.1.+1.2+1.3+1.45780.00 kg/hw428900.00 kg/h1.31+1.1.+1.2+1.3+1.46261.67 kg/hw528900.00kg/h1.41+1.1.+1.2+1.3+1.46743.33kg/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)qlw1r14816.67 kg/h2634.1kj/kg1.27107kj/hq2w2r25298.33 kg/h2622.4kj/kg1.39107kj/hq3w3r35780.00 kg/h2606.4kj/kg1.51107kj/hq4w4r46261.67 kg/h2594.0kj/kg1.62107kj/hq5w5r56743.33 kg/h2578.5kj/kg1.74107kj/hb、各效消耗蒸汽量：d1q1r04802.78kg/hd2q2r15276.94kg/hd3q3r25758.08kg/hd4q4r36215.47kg/hd5q5r46707.79kg/h蒸汽总消耗量ddld2d3d4d528761.06 kg/h表5-1 不同温度水蒸气的热焓r(生蒸汽)r0r1r2r3r4r5水蒸气温度164.781.275.066.560.153.545.3热焓kj/kg2767.82644.32634.12622.42606.42594.02578.5本设计选用的饱和蒸汽压强为700kpa，对应温度为164.7表5-2 不同温度液态水的热焓液态水温度（）液态水热焓（kj/kg）1042.61152063.5584.4830126.2840168.0645188.9550209.8555230.7560251.6770293.53水的比热：c水=4.187kj/kg5.3 第2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：由于苹果梨汁的焓与水相似，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)：qqm,h(hl- h2)69199kg/h(293.53 kj/kg230.75 kj/kg)4.34106kj/kgqm,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。消耗的蒸汽量： dqr 1641.27kg/h5.4 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。3热平衡公式：q物料(h物科lh物料2)q塔水(h塔水1-h塔水2)(h1、h2引用表4-2的数据)691199 kg/h(251.67 kj/kg209.85 kj/kg)q塔水(126.28 kj/kg84.48 kj/kg)q塔水6.92105 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lh物料2)q塔水(h塔水1-h塔水2)(h1、h2引用表5-2的数据)691199kg/h(293.53 kj/kg84.48 kj/kg)q塔水(63.55 kj/kg42.61 kj/kg)q塔水6.90106kg/h第6章 工厂辅助设计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改变，所以，在设计过程中必须与土建、给排水、供电、供汽、通风采暖、制冷以及安全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，在一定的建筑面积内作出合理安排。6.1 生产车间工艺布置的总体思路在进行车间工艺布置时，总体设计上要有全局观念，设备布置尽量按工艺流水线安排，特殊的设备可按相同类型作适当集中，做到生产过程占地最少，生产周期短，操作最方便；还考虑到进行多品种生产的可能，使设备可以灵活调动，并留有适当的空地，以便更换设备；生产车间与其它车间的各工序也应做到相互配合，以保证各物料运输畅通，避免重复往返；同时不能忘记生产卫生和劳动保护，及车间的采光、通风、采暖、降温等设施，如果有可以设在室外的设备，尽可能将其设在室外，上面加盖简易棚。车间平面布置图见图纸。6.2 劳务安排按产品的劳动生产率以及各个工段、各工种的劳动生产定额，计算工人数。6.2.1 车间工作人员安排表6-1 车间工人安排一览表工段拣选清洗破碎压榨超滤浓缩灌装搬运车间主任合计人数男243241不限24女8一天两班，共需24人2=48人6.2.2 辅助工作人员安排表6-2 辅助工作人员安排一览表工种锅炉房机修车间电工合计人数23276.2.3 管理人及科室人员安排表6-3 管理及科室人员安排一览表科室厂长办公室技术科供销科财务科化验室合计人数112422126.2.3 后勤人员安排表6-4 后勤人员安排一览表部门门卫衣物运输食堂宿舍保卫合计人数21232414工厂总计48人+7+12人+14人=81人6.3 生产及辅助车间设施原料果成品成品库三废处理车间预处理化验室动力设施包装材料仓库机修车间包装材料仓库6.3.1 果池收购苹果梨是浓缩果汁加工的第一步，原料果的好坏将直接影响到果汁的生产。收购的原料果进行预处理后存放在果池里，果池的底部是倾斜的，以便将苹果梨全部冲进车间6.3.2 品质监控室 化验室一般包括化验操作间，精密仪器间，一般品质监控室要包括从原材料开始的各项原料、中间产品、终产品的质量检测、产品的跟踪检测，以及随时随地对产品进行抽检的监控人员和设备，也包括化验室和研发中心。6.3.3 仓库浓缩果汁厂的仓库在全厂建筑面积中占有较大的比重，包括：果池、产品库、包材库、设备库等。原材料库要在各种原料的日或周需要和生产储备天数的的基础上留有适当余地。成品库的大小取决于产品的产量和周转期。在建造仓库时，还要充分考虑到各种货物的性质，如温度和湿度的要求、包装规格、堆放方式等。要对各种情况有较确切的估计，满足生产要求。6.3.4 机修间浓缩果汁厂机修任务可设厂部机修部门和车间机修部门。车间机修工负责车间的日常运营和维护，如：水、电、车间设备的调试等4。6.3.5 三废处理 浓缩果汁的废水包括三部分；冷却水、生活废水、生产废水。通常冷却水不会受到污染，因此可进行再次利用。生活废水可先与生产废水混合再排放到污水处理厂或直接排放到污水处理厂。生产废水则来自于原料果的预处理，如清洗，还有将果池中的苹果梨冲进车间用的水，以及设备的清洗废水等。处理原则：一部分不可回收利用的水通到污水处理车间，大部分水可以回收重新利用，用来洗苹果梨，冲地板，浇花等。 （）煤渣：卖给砖厂，作为砖的原料； （）果渣：可以做饲料，卖给家禽饲料加工厂，或者从中提取果胶，由专门的工厂完成。6.4 全厂生活设施 （1）办公楼根据工厂规模大小，来确定建造办公楼面积，初步计划将办公室等设在车间二楼。 （2）食堂根据同时用餐的最大工人数，设定能同时供80人用餐大小的面积259=225m2 （3）医务室采用现代化医疗设备，有常用各类医药，有专医坐诊，能及时治疗一些常见的疾病。（4）厕所厕所应设在不污染生产且方便的位置，有男厕所和女厕所，男厕所设2-3个，女厕所设3个。6.5 供电系统6.5.1 供电要求和相应措施（1）负荷随季节变化较大，大中型厂易设两台变压器供电，以适应负荷的剧烈变化。 （2）用电性质属类负荷，一般采用单电源供电。 （3）某些车间内水、汽多，湿度高，所以供电线路及电器应考虑防潮。 （4）为减少电能损耗和改善供电质量，厂内部用电要接近负荷高度集中的地方。 （5）随着机械化水平不断提高，用电设备也会逐年增加，配电设施要有一定发展余地。6.5.2 车间配电原则 （1）配电装置的防护性能要适应环境特征。 （2）车间内部的动力和照明电源应分开。 （3）配电装置应留有一定的备用容量、备用回路。 （4）配电装置的保护应互相配合，以保证可靠性和选择性。 （5）车间内的启动、控制设备按情况可集中控制或分散控制，当工艺设备许可时优先选择直接启动方式。6.5.3 主车间配电洗果、浓缩等场所湿度高，因此电器设备、器材应按湿热带条件选择。车间总配电最好是在一单独的小间内，分配电装置和启动控制设备要能防水汽、防腐蚀，并尽可能集中于车间的某一场所。干线、支干线的截面积根据计算再放大1.2倍。除潮湿场所采用铜芯导线为宜外，其余可用铝芯导线5。6.6 用水系统6.6.1 浓缩果汁厂用水分类（1）清洗设备用水。（2）洗刷地坪用水。（3）冷凝二次蒸汽和真空泵用水。（4）清洗原料果用水。（5）进入产品用水。（6）冷却用水。（7）生活用水。（8）消防用水。6.6.2 给水系统和配水系统（1）自来水给水系统；装接技术简单，初投资费用少，上马快，水质可靠；但水费高，使用费高。 （2）地下水给水系统：水质温和，理化指标变化小，不易受外部污染，水温变化小，进深水源一般不需进行处理即能达到生产和生活用水要求。取水构筑物简单，一次投资费用不大日常费用少；但含多种矿物质，水硬度高，可能含有害物质，如果用水量大，会导致地面下沉。 （3）地面水给水系统：水费便宜，日常费用少；但技术管理复杂，取水构筑物多，需要系统的净水装置，一次性投资大，水温随季节变化，易受环境污染。 结合当地情况，采用自来水给水系统和地下水给水系统相结合的方式，降低成本。6.6.3 冷却水循环系统制冷、空调降温、蒸发浓缩等需要冷却水，为减少给水消耗，常使用冷却水循环系统，必要时补充。6.6.4 排水系统 （1）排水采用明沟。明沟宽200mm，深200mm，坡度为1/180m/m。明沟终点排水地漏，用铸铁排水管或焊接钢管排至室外。 （2）外管道最小覆盖深度：在行车道下，一般不小于0.7m。第7章 水、电、汽估算7.1 用水量估算7.1.1 生产车间用水生产车间用水主要是冲果、洗果、设备清洗以及地坪清洗等。 （1）冲果：因为