年产4500万吨苹果酱浓缩锅设计

1、谁海工孽废HUAIHAIINSTITUTEOFTECHNOLOGY食品机械与设备课程设计年产4500吨苹果酱浓缩锅设计学院：海洋学院专业班级：食品科学与工程食品102学生姓名：张娟学号：521005134指导教师：程远霞2012年12月6日1 .前言随着经济的发展人们对食物的要求越来越高，不仅要满足口感，还要满足营养与保健功能上的要求。果酱是一种保存水果的很好方法，特别是对于那些熟透、不能冷藏不易储存的水果。它有众多的品种，传统的包括苹果、橙、柠檬、芒果、草莓、葡萄、甜瓜、杏和桃。水果中天然富含一种凝胶物质-果胶。在制作果酱的过程中，这种果胶被改良活化了，使果酱呈现了独特的质感。果胶还是果酱中

2、非常"典型”的营养素，它实际上是一种柔软的膳食纤维，不但比普通的粗纤维(比如大白菜帮子中的膳食纤维)吸水性更强，还不会像粗纤维一样有伤害食道或胃肠道的危险。果酱中被活化后的果胶，预防癌症的能力更强。很多人都以为果胶那种凝冻一样透明有弹性的质感，是因为加了凝胶剂。其实不然，水果中天然富含一种凝胶物质-果胶。在制作果酱的过程中，这种果胶被改良活化了，使果酱呈现了独特的质感。果胶还是果酱中非常"典型"的营养素，它实际上是一种柔软的膳食纤维，不但比普通的粗纤维(比如大白菜帮子中的膳食纤维)吸水性更强，还不会像粗纤维一样有伤害食道或胃肠道的危险。果酱中被活化后的果胶，预防癌

3、症的能力更强。苹果在北方的种植面积大，苹果的落果和等外果若不及加工处理，很快腐烂变质。如何处理这些不宜鲜食的果子，直接关系果农的经济利益。若将苹果的落果和等外果加工成果奖，不仅能减少果农的损失，还能降低工厂的生产成本。该设计介绍了班生产30吨苹果酱蒸发器及辅助设备的设计，包括苹果酱工艺流程及要点，冷却条件的确定，蒸发器的主体设计，换热面积的计算，除核机、打浆机、蒸发器、不锈钢的夹层锅形式和型号的合理选择，物料衡算、热量衡算等方面，对蒸发器及辅助设备作出了合理的选择，以满足生产的需要同时尽量的节约能源。本文主要是针对在冷却阶段板式蒸发器的设计，板式蒸发器有以下特点：(1)总传热系数高，因板式蒸发

4、器中，板面被压制成波纹或沟槽，在低流速下(如Re=200左右)即可达到湍流，故总传热系数高，而液体阻力却增加不大，污垢热阻亦较小，对低粘度液体的传热，K值可高达7000W/(n2-K)。(2)结构紧凑，单位体积设备提供的传热面积大。板式蒸发器属于高效换热设备。在实际应用中有两种，一种是旋压法制造的伞板式蒸发器，另一种是冲压法制造的平板蒸发器，其结构特点如下：板式蒸发器体积小、占地面积少。板式蒸发器占地面积为同样换热能力的列管蒸发器的30%&右，与淋洒式的排管冷却器相比就更优越。板式蒸发器传热效率高。板式蒸发器能使两种热交换流体处于较低的流速下，增强扰动，激起湍流，从而强化传热，传热系数

5、值K可达16720J/（m2?h?C）（水对水），较之列管蒸发器高24倍。板式蒸发器组装灵活。当生产上要求改变工艺条件和产量时，板式蒸发器只要增减板片数量或改变板片组装流程通道形式，即可满足要求。板式蒸发器金属消耗量低。板式蒸发器主要由不锈钢或钛合金压制的传热片、密封胶垫、夹紧螺栓和压紧板整机框架等零部件组成。板式蒸发器的板片每平方米消耗金属为8kg左右，而同样参数的螺旋板式蒸发器则需要20kg左右，其他管壳式蒸发器就更多了。板式蒸发器热损失小。板式蒸发器由于仅是板片周围边暴露在大气中，所以热损失仅1%左右，不需要采用保温层。板式蒸发器拆卸、清洗、检修方便。松开压紧螺母即可进行清洗维护，更换胶

6、垫或板片。对于容易结垢的介质，一方面由于板式蒸发器中的介质有激烈的湍流，其湍流临界雷诺数比一般列管式蒸发器低10倍左右，因而不易结垢。（3）操作灵活性大，可以根据需要调节板片数目以增减传热面积，或以调节流道的方法，适应冷、热流体流量和温度变化的要求。（4）加工制造容易，检修清洗方便，热损失小。在设计蒸发器工艺、选择蒸发器时，要充分考虑食品物料的特点：第一热敏性，食品物料在高温下或长期受热要产生变性和氧化等作用而受到破坏，所以许多食品生产时的操作要严格考虑加热时间和加热温度，为了加冷却速度，食品工业多采用常压冷却；第二是腐蚀性，由于苹果酱具有弱酸性有腐蚀性，即使是轻度腐蚀也会对产品造成污染，因此

7、在设计蒸发器和辅助设备时，必须选用耐腐蚀的材料；第三是结垢性，料液中的蛋白质、糖类等成分受热过度会产生变性、结块、焦化等现象，在蒸发器管壳上形成污垢层，严重影响换热的效率。蒸发器中流体的相对流向一般有顺流和逆流两种。顺流时，入口处两流体的温差最大，并沿传热表面逐渐减小，至出口处温差为最小。逆流时，沿传热表面两流体的温差分布较均匀。在冷、热流体的进出口温度一定的条件下，当两种流体都无相变时，以逆流的平均温差最大顺流最小。在完成同样传热量的条件下，采用逆流可使平均温差增大，蒸发器的传热面积减小；若传热面积不变，采用逆流时可使加热或冷却流体的消耗量降低。前者可节省设备费，后者可节省操作费，故在设计或

8、生产使用中应尽量采用逆流换热。2 .工艺流程2.1 苹果酱加工的工艺流程落果等外果的处理-清洗一去皮去核切片一-加热软化-打浆-加糖浓缩苹果酱2.2 技术操作要点和注意事项1、落果、等外果的处理苹果的好坏直接影响果酱的质量和风味。除腐烂果外，苹果表皮有一般污点或缺陷，如虫眼、小痂斑点、外形机械损伤等对果酱没什么影响。但是太生的未熟小果则带有涩味和生苹果的味道，剔除不用。另外，在清洗前应把虫蛀部分和干痂削去，腐烂部分要多挖去些。2、清洗把处理好的落果和等外果倒入有流动清水的槽内冲洗，注意清洗时间要短，随放随洗。洗净立即捞出，以免清洗时间过长，可溶性果糖果酸溶出。3、去皮去核切片把洗净的苹果去皮，

9、去核仁部分去掉果柄切片，再破碎成块，注意这一过程一定要在清洁环境中进行，工作人员必须按照食品卫生法的要求，穿工作服，戴工作帽，手要洗净，采用专门的去皮、去核设备。4、加水加热软化把切好的苹果块倒入沸水锅中（水要尽量少），最好用不锈钢的夹层锅用蒸气加热，若无夹层锅，用大锅熬煮时要用文火，以免糊锅。加热15-20分钟，致使苹果充分软化。5、打浆把软化好的苹果块放入筛板孔径0.7-1.0毫米的打浆机内打浆。6、配料果肉与糖的配比为3:4,有时需要加入适当的柠檬酸使果酱具有一定的酸味。也可根据产品销售地区群众的口味来调节果浆的酸度和糖度。另外，配料时先将白糖用20%勺水溶化，煮沸后过滤，以除去糖中的杂

10、质。7、浓缩先将过滤好的糖液倒入果浆中，边倒边搅拌，加热浓缩，当浓缩至固形物达70%寸即可出锅。出锅前加入柠檬酸(用少量水化成溶液)搅拌均匀。若散装果酱应在出锅前加防腐剂(即0.05%的笨果酸钠或山梨酸钾)，加时先将防腐剂用少量水溶化与果浆搅拌均匀。3 .物料衡算年产4500吨，一年300个工作日(出去五一国庆等节假日)，则需日产15吨苹果酱，每天给工作8小时(准备工作出去0.5小时)即有效工作时间为7.5小时，故时产2吨。原料27吨J-3%选果26.3吨J-27%破碎、打浆、三去19.2吨J+30%添加量25吨J-40%浓缩15吨4 .设计条件及操作条件(1)处理能力：1250kg/h苹果酱

11、。(2)设备型式：板式换热器(3)操作条件：苹果酱：入口温度140C,出口温度40C冷却介质：自来水，入口温度30C,出口温度50C允许压强降：不大于105Pa每天24小时连续运行140C40C人(4)定性温度：。T90C2管程自来水的的定性温度为:30C50C40C2根据定性温度，分别查取壳程和管程流体的有关物性数据苹果酱在140下的有关物性数据如下：密度：c1081kg/m3粘度：c1.9103Pa?s定压比热容:Cpc3.817kj/(kg?C)导热系数：c0.14W/(m?C)自来水在40c下的物性数据：密度：i992.2kg/m3定压比热容：Cpi4.174kj/(kg?C)导热系数

12、：i0.6338W/(m?C)粘度：i0.0006338Pa?s4.1 板式换热器的设计计算过程4.1.1 热流量QcmcCpctc3.817(14040)1031.33pc3600105W4.1.2平均传热温差tt2ln-t1t2(14050)(4030)14050ln403036.41C4.1.3冷却水用量WiQcCpiti1.331054.17(5030)1.58103W4.1.4初估总传热系数K粘度小于1X10-3Pas的果酱和水换热时，列管式换热器的K值大约为170695.6W/m2?C,而板式换热器的传热系数是列管式换热器的24倍,则初估K为600Wm2?C0初估换热面积S1.33

13、10518m236.41600初选BR0.2型板式换热器,其单通道横截面积为0.0016m2,实际单板换热面积为0.207m2（有效面积）试选组装12U0。13010;130为水的流程。程数为10为苹果酱的流程。程数为6,每程管道数为1,每程管道数为30。总板片数为6X10+3X10+1=91片，实际传热板数为90189,总流道数为90.换热面积为218.63m2。t2t11404055030t2t1PTit150300.18214030查单壳程温差校正系数图，得t0.98tmttm0.9836.4135.68C1.2 核算总传热系数(1)流速Ui125036001081108.40.038m

14、104s采用0.2m2人字型板式换热器，具板间距6mm当量直径0.012mDeUciec0.0120.0387.151010814689.4PcJpii3.8171037.151040.1419.50.140.18Re0.70.451Pr10.14果酱被冷却，取0.9510.180.140.012689.40.719.50.450.95736.6W/m2?C(2)计算水侧对流传热系数水的流速10000U23600992.2308.41040.111m/s水的流量为10000Kg/hRe20.0120.111992.2Pr20.6560103_3_4.1741030.6560102014.70.

15、633834.320.140.18Re207PrDe0.430.14因水被加热，取1.05,20.18空当0.0122014.70.74.320.431.053849.8W/m2?C(3)金属板的热阻w16.8W/m?C,板片厚所用板片材料为1Cr18Ni9Ti,其导热系数为度为0.8mm,则-bW30.81016.80.0000476m2?CW(4)查污垢热阻R果酱侧R10.000052水侧R20.000043(5)总传热系数Ri-R210.000052736.60.000047613849.8582.5W.m2?C1.3 计算传热面积S3582.85.510535.6818.520.207

16、12.21m28.44%设备实际传热面积SN10.20760人力花12.2111.26安全系数11.26则传热面积的裕度可满足工艺要求。压降计算查图，0.2m2人字形板式换热器P压降图苹果酱侧水侧P0.92一一一50.6105Ui0.038ms,u20.111ms,P105105Pa,满足要求。105Pa,满足要求。故所选板式换热器规格型号:6101308BR0.2121205 .水电衡算(每天)水：w-Q2.128102.528103WCpit4.17(5030)电：P=(0.75+5+3+2+0.75+2.2+7.5+0.75+11)*8=183.6KW6 .设备选型6.1 去皮机该设备用

17、于圆形、长形果蔬的刷洗或经过热烫、碱液浸泡后的果蔬去皮等工作。例：苹果、桃、胡萝卜、土豆、红薯、芒果、淮山药等果蔬的清洗或去皮。有7根毛刷棍组成，物料有螺旋毛刷向前缓慢推进；设有特别的高压扇形喷淋头冲洗；根据工况条件更换毛刷棍毛的硬度，可用于原果上腊抛光。6.2 去核机采用昆山好用食品机械有限公司生产的WH-X2动挖核机，全套设备主要由优质不锈钢制造，主要组成部份有：定形定位不锈钢链条、全不锈钢机架、步阵传动结构、传动电机、挖核刀。平板工作台，可以翻倒清洗，方便于沥水干净、卫生。本套设备主要用于对罐头行业的厂家设计制造，用于对水梨、苹果开半后挖核，可大大减省人员工作量，为广大客商提高效益，实行

18、现代机械自动化管理。全机防水、防电、安全性能好，使用时，操作方便，由人工摆放进料。6.3 打浆机选用江苏科威机械有限公司生产的DJ型打浆机，它适用于经过破碎预煮后的仁果类以及各类浆果类水果的浆渣分离。一道为粗打浆、二道为细打浆，两道筛网孔径可根据物料要求需要选定。设备选型列表设备名称型号生产能力t/h功率(kw)外型长X宽X高(mm备注选果机6GS-12020.75可定制迈夫诺达机械有限公司洗果机JXJ-52.254500X1300X1100食品商务网去皮机MQJ-31332000X850X200肇庆市堇辉机械10去核机WH-XX122200X8001X350中国食品机械网破碎机KW50010.751000X