第五章 物料衡算和能量衡算PPT课件

第五章物料衡算和能量衡算 食品工厂工艺设计主要是应用守恒定律来研究生产过程的物料衡算和能量衡算 物料衡算和能量衡算是进行食品工厂工艺设计 过程经济评价 节能分析以及过程优化的基础 因此 其计算在工艺设计中是一项既细致又重要的工作 第一节物料衡算 一 物料衡算的作用 二 物料衡算的依据 生产工艺流程示意图所需要的理化参数和选定的工艺参数 产品的质量指标 三 物料衡算的结果 四 计算步骤 搜集计算数据 列出已知条件和选定工艺参数 按工艺流程顺序用方块图和箭头画出物料衡算示意图 图中用简单的方框表示过程中的设备 用线条和箭头表示每个流股的途径和流向 并标出每个流股的已知变量 如流量 组成 及单位 对一些未知的变量 可用符号表示 四 计算步骤 选定计算基准 一般以吨 日或kg h为单位 列出物料衡算式 然后用数学方法求解 在食品生产过程中 一些只有物理变化 未发生化学反应的单元操作 如混合 蒸馏 干燥 吸收 结晶 萃取等 这些过程可以根据物料衡算式 列出总物料和各组分的衡算式 再用代数法求解 对于有化学反应的单元操作 可以采用化学反应式进行衡算 四 计算步骤 将计算结果用物料平衡图或物料平衡表表示 物料平衡表是根据任何一种物料的重量与经过加工处理后得到的成品及少量损耗之和在数值上时相等的原理绘制的 平衡表的内容包括 工序名称 物料名称 输入量 输出量 技术指标等组成 1 物料平衡图 物料平衡图是根据任何一种物料的重量与经过加工处理后所得的成品及少量损耗之和在数值上是相等的原理来绘制的 平衡图的内容包括 物料名称 质量 成品质量 物料的流向 投料顺序等项 绘制物料平衡图时 实线箭头表示物料主流向 必要时用细实线表示物料支流向 见下图 图6 1班产2500kg可可奶糖物料平衡图 单位 kg 图6 2班产12 5吨原汁猪肉物料平衡图 2 物料平衡表 物料平衡表是物料平衡计算的另一种表示形式 其内容与平衡图相同 其格式如下 物料平衡表 物料衡算实例 大米加工工艺流程框图 物料平衡图 大米加工工艺的物料衡算 一 物料平衡表 奶粉生产工艺流程框图 全脂奶粉的物料衡算 二 产品成分 需要添加脱脂乳或稀奶油 全脂奶粉的物料衡算 脱脂乳 产品成分 稀奶油 1000kg原料乳能得到多少标准乳 30000吨啤酒厂糖化车间的物料衡算 三 啤酒生产工艺流程图 根据上表的基础数据首先进行100kg原料生产啤酒的物料衡算 然后进行啤酒的物料衡算 最后进行30000t a啤酒厂糖化车间的物料平衡计算 100kg原料 60 麦芽 40 大米 生产12o啤酒的物料衡算 1 热麦汁量根据表3 1可得原料收率分别为 麦芽收率为 0 75 100 6 100 70 5 大米收率为 0 92 100 13 100 80 04 混合原料收得率为 0 60 70 5 1 0 1 0 40 80 04 98 5 73 16 由上述可得100kg混合原料可制得的热麦汁量为 73 16 12 100 609 66 kg 又知汁在20 时的相对密度为1 084 而100 热麦汁比20 时的麦汁体积增加1 04倍 故热麦汁 100 体积为 609 66 1 084 1 04 584 92L 2 添加酒花量 609 66 0 2 1 22kg 3 冷麦汁量为 584 92 1 0 075 541 05L 4 发酵成品液量 541 05 1 0 016 532 39L 5 清酒量 过滤 为 532 39 1 0 015 524 41L 6 成品啤酒量为 524 41 1 0 02 513 92L 生产100L啤酒 生产100L啤酒的物料衡算根据上述衡算结果知 100kg混合原料可生产12 成品啤酒513 92L 故可得出下述结果 1 生产100L啤酒需耗混合原料量为 100 513 92 100 19 46kg 2 麦芽耗用量 19 46 60 11 68kg 3 大米耗用量 19 46 11 68 7 78kg 4 酒花用量为对淡色啤酒 热麦汁中加入的酒花量为0 2 故酒花耗用量为 584 92 513 92 100 0 2 0 2276kg 5 热麦汁量为 584 92 513 92 100 113 82L 6 冷麦汁量为 541 05 513 92 100 105 28L 7 发酵成品液量 532 39 513 92 100 103 60L 8 清酒量 524 41 513 92 100 102 04L 全年生产天数为300天 设旺季生产240天 淡季生产60天 旺季每天糖化数为7次 淡季每天生产次数为5次 则全年糖化次数为 240 7 60 5 1980 次 计算的基础数据可算出每次投料量及其他项目的物料平衡 1 每次糖化的原料量为 混合原料 30000000 1980 100 513 92 2948 3 kg 大麦 2948 3 0 75 2211 2 kg 大米 2948 3 0 25 737 1 kg 2 热麦汁量 609 66 100 2948 3 17974 6 L 3 冷麦汁量 541 05 100 2948 3 15951 77 L 4 酒花用量 1 22 100 2948 3 35 97 kg 5 发酵成品液 532 39 100 2948 3 15696 L 6 清酒液 524 41 100 2948 3 15461 L 第二节能量衡算 在食品工厂生产中 能量的消耗是一项重要的技术经济指标 它是衡量工艺过程 设备设计 操作制度是否先进合理的主要指标之一 能量衡算的基础是物料衡算 只有在进行完物料衡算后才能做能量衡算 一 热量衡算 1 热量衡算的依据 2 热量衡算的依据 3 热量衡算的方法和步骤 热量衡算实例 棉籽油热量计算实例 板式换热器 脱色棉籽油从原油罐进入结晶罐过程中的第一次冷却 采用20 冷却水冷却 脱色油经过水冷却器换热后 温度降至60 100 60 时棉籽油的比热分别为0 495cal g 0 455cal g 则Cp 0 475cal g 单位换算 0 455cal g 0 455 4 2 1 911kJ kg 0 495cal g 0 495 4 2 2 079kJ kg 0 475cal g 0 475 4 2 1 995kJ kg 冷却脱色棉籽油耗用的热量 Q q脱色脂 Cp t1 t2 6250 1 995 100 60 498750kJ h 138541 7W 取热损失为5 Q放 Q吸 95 498750 0 95 473812 5kJ h50 20 时的水的比热分别为4 174kJ kg 4 183kJ kg 则Cp 4 1785kJ kg 水的流量 q水 Q放 Cp t1一t2 473812 5 4 1785 50 20 3779 77kg h板式换热器的传热器数 K 300W m2 t1 100 50 50 t2 60 20 40 tn t1 t2 ln t1 t2 44