年产5000t苹果清汁浓缩汁厂设计论文

年产5000t苹果清汁浓缩汁厂设计毕业论文年产5000t苹果清汁浓缩汁厂设计年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计1 错误!未定义书签。摘要 5第一章绪论 61.1苹果及其营养价值 61.2苹果汁的营养价值 61.3我国浓缩苹果汁产业的发展现状与趋势 61.4甘肃省浓缩苹果汁产业发展趋势 71.5设计目的及依据 71.6产品方案论证 7第二章厂区平面设计 82.1平面设计原则 82.2厂址选择 82.3建筑物布置原则 92.4道路与绿化 第三章产品工艺流程设计 3.1产品工艺选择及流程 3.2生产工艺论证 3.3质量指标 第四章主要设备工艺衡算和选型 错误!未定义书签。4.1物料衡算 4.2真空浓缩设备工艺衡算与选型 4.3灭菌系统设备工艺衡算 第五章辅助设备选型及水、电、气估算 5.1生产工段 5.2无菌灌装 5.3CIP系统 5.4全厂水量计算 5.5全场用电荷性质及计算 25.6全厂热负荷计算 6.1仓储 6.2机修间 6.3产品化验室 6.4工厂运输系统 7.1苹果浓缩汁厂污水对周边环境的危害 7.2污水处理系统设计依据 8.2总投资 8.3财务评价 错误!未定义书签。 年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计3一.设计题目年产5000t苹果清汁浓缩汁厂设计。二.完成期限2011年8月22至2011年8月29三.厂址选择本厂拟建于烟台栖霞工业园，用地代码为南区M2,北临天北高速，南抵羲皇大道。四.建设目的和意义本厂计划在三年内完成年产五千吨的苹果浓缩汁生产项目，各生产设备陆续到位，结合当地的苹果生产资源和廉价的劳动力市场，分步实施，循序渐进，在保证质量的同时提高产量。目前，我国苹果汁工业尚处于发展阶段，无论在产量上还是在产品结构上.都与市场需求有很大的差距。栖霞拥有全国产量很大的红富士苹果产区，被中国特产之乡命名组委会授予“中国苹果之乡”被国家统计局命名为栖霞市953个行政村几乎村村种植苹果，以红富士为主要种植品种。2010年苹果种植面积70万亩，产量4.02亿公斤。本厂的设计投产可以增加我国浓缩苹果汁产业出口，同时也促进栖霞市经济发展，增加当地就业，实现栖霞苹果产业进一步升级。1.生产工艺浓缩苹果汁生产工艺采用压榨法，压榨法的出汁率较高，生产较为稳定，成本相对较低，是运用最为广泛的苹果浓缩汁制取方法。详细工艺流程见设计说明书。2.产品方案年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计4本浓缩苹果汁厂计划生产220L桶装和200L桶装两种规格产品，国内产品根据要求可选择铝塑复合袋包装。3.设计要求《果蔬汁饮料卫生标准》(GB19297-2003)《绿色食品果汁饮料》(NY/T434-2000)《饮料企业良好生产规范》(GB14881-2003)《食品包装卫生标准》(GB9683-2005)六.工厂组成工厂由生产车间、辅助部门、生活设施及污水处理系统等几部分组成。工作人员包括经营管理人员、生产工人、技术人员、销售人员、财务人员等，这些人员多从烟台当地招聘。七.公用设施包括厂区道路、消防设施、给排水、电、汽及“三废”治理等方面。这些设施的建设应严格遵循国家标准，做到经济合理、安全可靠，同时又能在符合食品卫生要求的前提下满足生产负荷。八.建厂进度设计完成后具体施工由聘请的专业建筑公司来完成，完工后及时进行试产，试产合格便正式投产。九.设计成果形式设计说明书；平面设计图纸：附图一厂区平面图；附图二生产车间布置图；附图三真空浓缩设备流程图。年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计5年产5000t苹果清汁浓缩汁厂的设计摘要：本设计主要是进行年生产5000t浓缩苹果清汁工厂设计。设计中对浓缩苹果清汁行业的发展现状、厂址的选择、工厂的总平面设计做了基本介绍，并对产品生产的工艺流程进行选择，确定采用压榨法生产苹果清汁浓缩汁，双效真空设备进行浓缩，并详细设计其工艺流程，在班产量确定的基础上对主要设备中的真空浓缩设备和高温灭菌设备做了详细的说明和工艺计算，并据此进行了设备的选型，明确了高温灭菌设备型号为RP6L-40,并确定了其他辅助设备的型号，同时还对污水处理系统进行了详细的分析。关键词：苹果清汁；浓缩；工厂设计；工艺衡算6第一章绪论苹果(apple),又名频婆、天然子，为蔷薇科苹果属植物的果实。苹果酸甜可口，营养丰富，是老幼皆宜的水果之一。它的营养价值和医疗价值都很高。每100g鲜苹果肉中含糖类15g,蛋白质0.2g,脂肪0.1g,粗纤维0.1g,钾110mg,钙0.11mg,磷11mg,铁0.3mg,胡萝卜素0.08mg,维生素B₁为0.01mg,维生素B₂为0.01mg,尼克酸0.1mg,还含有锌及山梨醇、香橙1.2苹果汁的营养价值越来越多的事实表明苹果汁含丰富的营养物质，具有重要的营养价值和医疗保健作用。食品所提供的热量是由卡表示的，一个适度大小的苹果大概提供80卡的热量，就此而言，苹果汁的热值并不高，但苹果汁的营养生理意义在于它的营养成分能够迅速的被人体吸收。苹果汁中可溶性固形物绝大部分溶解于水，只有少部分溶解于有机酸和矿物质中。苹果汁中的碳水化合物主要由糖构成，糖的主要成分是葡萄糖和果糖，这两种糖是很容易被人吸收的单糖，在人体内会迅速溶解，被肠胃吸收后进人血液中。因此，从营养学观点来看，苹果汁对人体非常有利[2]。1.3我国浓缩苹果汁产业的发展现状与趋势浓缩苹果汁在我国经过20年的发展历程，从无到有，从小到大，现在已成为受国外关注比较大的一个农产品加工行业。目前，我国苹果种植总面积近3000万亩，年产苹果达2200万吨，占世界总产量的近50%,是世界第一生产大国。由于我国特有的资源优势，果汁加工业近年来发展迅速，生产能力由20世纪80年代中期的不足千吨猛增至现在的40多万吨。产品出年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计7口近年来也大幅增加，2002年，我国出口浓缩果汁29.59万吨，占世界贸易总量的41%;2003年出口量可达到40万吨，占世界贸易总额的50%以上。过去主要是发达国家消费浓缩苹果汁，现在发展中国家的消费量也在不断增加。浓缩苹果汁主要出口国为中国、波兰、德国、意大利、阿根廷、智利、匈牙利等，主要进口国为德国、美国、日本、意大利、奥地利、澳大利亚等。最大的进口市场是美国、欧洲、日本。其中美国20万t左右，欧洲约20万t,日本在6-7万t,美国、日本、欧洲等一些国家随着生产成本不断提高，国内浓缩苹果汁生产的规模不断缩小，只有依靠进口来满足市场需求。2004年中国浓缩苹果汁的产量达到40万吨，到2005年，产能达到70万吨。国际市场上浓缩汁的价格也呈波动趋势，加入世贸组织后，价格呈逐年上升趋势，出口的的FOB价格：2004年为700(美元/t)、2005年为900(美元/t)³]。现在由于苹果产量难以满足生产的需求，价格还在一直上升，对国内浓缩苹果清汁行业十分有利。1.4山东省浓缩苹果汁产业发展趋势1.5设计目的及依据本设计将从苹果汁生产工艺、物料衡算和热量衡算、设备选型、环境污染治理等几个方面入手，设计结构合理，生产规范，工艺先进的浓缩苹果汁厂。具体的内容将以设计说明书和CAD图的方式呈现出来。本厂计划在三年内完成年产五千吨的苹果清汁浓缩汁生产项目，各生产设备陆续到位。1.6产品方案论证年产量50000t浓缩苹果清汁。年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计8首先确定季节性产品的生产季节和班次，然后考虑调节性产品。做到产品产量、劳动力、班次、设备生产、水、电、气基本平衡，达到经济运行的第二章厂区平面设计2.1平面设计原则1.按工厂规模及类别结合周围环境，布置上力求紧凑，节约用地；2.建筑物布置需符合工艺流程要求，生产线路短，合理组织人流和物3.各建筑物、构筑物应按各自性质，合理的在常年主导风向上进行布4.综合考虑全厂布置，要求合理、经济、高效、环保。2.2厂址选择本厂拟建于天水市国家经济开发区社堂工业园，用地代码为南区M2,北临天北高速，南抵羲皇大道。天水市社棠工业新城位于天水市区最东端—麦积区社棠镇。陇海铁路、国道310、省道305穿越境内，距秦州区13公里，距麦积区3公里，初步形成了以公路、铁路组成的交通系统。天水市位于甘肃省东南部，黄土高原西部，渭河流域中上游，总面积1.43万km²,是陇东南政治、经济、文化中心。天水东连关中、西通兰州、河西、南下经陇南可入巴蜀，北上平凉、庆阳可达塞上，地理位置十分重要。年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计9天水是全国重要的果品生产基地，2009年苹果种植面积70万亩，产量4.02亿公斤。天水具有气候温和、光照充足、降雨适中、土层深厚、四季分明等特点，土壤pH值5.5-8.0,年均气温、年降雨量、1月中旬平均温度、年极端最低温度、夏季平均温度、大于35℃天数、夏季平均最高气温等生态指标，均符合国家农业部《苹果区域优势发展规划》中苹果最适宜标准。果品栽培海拔1000-1850米，无霜期165-230天左右，大于10℃的有效积温2200-3500℃,昼夜温差在10-15℃,年日照时数2000-2300小时，非常有利于果品糖分的积累。建筑物布置应严格符合食品卫生要求和现行国家规程、规范规定，尤其遵守《出口食品生产企业卫生要求》、《食品生产加工企业必备条件》和《建筑设计防火规范》中的有关条文。各有关建筑物相互衔接，并符合运输线路及管线短捷、节约能源等原则。生产区的相关车间及仓库组成联合厂房。2.3.1生产车间、检验室及中心实验室的布置1.布置在厂区全年最小频率风向的下风侧；2.生产区与厂外公路不应小于30m;3.生产区有一定的绿化带，保持良好的卫生环境。2.3.2公共设施布置1.锅炉在满足工艺条件的前提下，宜靠近用气负荷中心，并应布置在厂区全年最小频率风向上风侧；要有足够堆煤、堆渣的的场地。应设置运输煤渣的单独出入口。燃油锅炉要考虑油罐位置；2.变配电所应靠近制冷站等主要用电负荷中心，满足变压器进出方便年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计及安装、维修要求；3.制冷站应靠近冷库或与冷库结合位置；4.压缩空气站应布置在生产车间全年最小频率风向的下风侧；5.泵房给水系统应布置在较洁净的地方；6.污水处理站应在生产车间至少30m以外，并在生产车间全年最小频率风向的上风侧，其周围应布置较多绿化带。1.仓库应结合生产工艺要求和相关生产车间结合布置，有利于节约能源和土地；2.废弃物场地的设置应远离生产区，并设置专门的入口和清洗消毒设2.4道路与绿化厂区出入口的设置结合了栖霞城市道路规划、人流、物流方向和全厂运输量。见平面设计图绿化对改善厂区的卫生环境和生产、生活环境是必不可少的。但特别注意的是，厂内绝对严禁种植飞絮植物，对于落叶植物的选用也会慎重。第三章产品工艺流程设计3.1产品工艺选择及流程目前国内外普遍采用压榨法制作苹果浓缩汁。压榨是通过推进一个挤压面将水果中的固体、液体和气体所组成的混合物中的液体和气体物质从挤压室中排出来的过程。与浸提法相比，压榨法的出汁率较高，生产较为稳定，年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计成本相对较低，是运用最为广泛的苹果浓缩汁制取方法。本设计采用压榨法生产浓缩苹果汁。压榨法制取苹果浓缩汁的工艺流程主要包括原料处理、破碎、榨汁、灭菌和冷却罐装等，其中苹果的出汁率主要由榨汁工段决定，因此采用先进的压榨机械有利于提高产量，原料处理和灭菌保证了产品质量，原料的收应符合国家软饮料原辅材料的要求其工艺流程设计如图3-1所示。拣选抗坏血酸核皮原料清洗破碎打浆榨汁离心分离真空浓缩精过滤碟式分离澄清处理(酶处理)冷却高温杀菌罐装浓缩苹果汁成品冷库储存(一18℃)无菌储罐200L铝塑复合袋、铁桶浓缩苹果汁成品-220L铝塑复合袋、铁桶冷库储存(—18℃)图3-1浓缩苹果汁生产工艺流程3.2生产工艺论证年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计每年8、9月份质检部到苹果种植区调查苹果成熟情况及农药使用情况，保证采购区域周围没有化学污染及该区域未使用国家禁止的农药。生产期1.必须是合格供应商提供的原料；3.腐烂率超标(6%)的不收；4.质检员当场验收。1.初步清洗；清洗环节必须符合国家软饮料原辅材料的要求2.拣选3.清洗：在洗果机上通过毛刷及水流喷淋进行苹果的清洗，通过破碎前的提升机进行清洗。为了达到清洗农药的效果，在清洗水中加入0.5-1%盐酸进行清洗，最后再用清水冲洗干净。采用酶处理，将果浆迅速加热到40-45℃,在搅拌器中搅拌15-20min,通风，添加0.02-0.03%高活性酶制剂，在45℃处理1h并间歇缓慢搅拌19。3.2.6原料果的压榨在压榨过程中果浆分布尽可能的均匀，果浆厚度控制在3-6cm之间，榨带张力根据果浆的性质加以调节，以出汁率作为衡量标准。年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计使用单一品种的酶处理，澄清效果往往不好，所以本设计采用纤维素酶、果胶酶、淀粉酶和蛋白酶各适量并用，以提高澄清效果。在室温下(20-25℃),果汁存放在大罐中进行冷却酶处理，处理时间为6-8h。采用硅胶土过滤，硅胶土的需要量，依果汁的浑浊度和果汁的黏度而定。40×40cm的板框可容纳1.5kg的硅胶土，60×60的板框可以容纳4kg硅胶土，苹果汁过滤使用硅胶土为1-2kg/1000L⁹。浓缩可以使果汁中的固形物从5-20%提高到60-75%;提高糖度和酸度，增加产品稳定性，抑制微生物繁殖；浓缩苹果汁，应该保存新鲜水果的天然风味和营养价值，采用真空浓缩设备浓缩至30%左右，糖度65-68%[10]。3.2.10灭菌和灌装苹果汁采用高温灭菌，通过管式蒸发器加热至95℃,维持10s,灭菌后趁热灌装。灌装后的成品直接入库。3.3质量指标根据中华人民共和国农牧渔业部标准《果汁饮料总则》(NY145—88)标准。第四章主要设备工艺衡算和选型错误!未定义书签。浓缩苹果汁生产主要设备包括真空浓缩设备和灭菌设备，苹果汁在经过浓缩处理之后要进行高温灭菌，保证无菌灌装。若灭菌不彻底，可造成致病菌残留、微生物腐败，进而影响产品质量。本章主要目的是对真空浓缩设备和高温灭菌设备进行工艺衡算和选型。年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计根据生产规模而设计全年工作180天，每天三班，每班8小时。根据年产5000t规模，则每小时产量要达到0.8t。为进行主要设备工艺计算，首先进行物料衡算：1.班产量的确定2.通过酶解、过滤得到的澄清果汁经蒸发浓缩，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,浓缩果汁的浓度为每班澄清苹果汁生产量=浓缩倍数×班产浓缩汁量(t/班)生产的损耗量如表4-110所示：表4-1生产损耗一览表损失量(%)拣选清洗破碎压榨(去渣)超滤浓缩出汁率为：100%-0.5%-0.2%-0.2%-13.2%-0.4%-0.3%=85%所以每天(3班)需要3×55.8÷85%=196.94t新鲜苹果进行生产，即每生产每小时处理原料量=7.10×8=56.8t/h4.2真空浓缩设备工艺衡算与选型年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计沸腾使水分从果汁中分离出来。真空浓缩的优点是：料液沸点低；浓缩速度快；能用低压蒸汽为热源；利于保持食品营养成分；能耗小。为确定真空浓缩设备型号，对浓缩装置蒸发室进行工艺衡算，根据工厂实习所得数据，苹果汁在进入浓缩设备之前，温度大约为20℃。注：进料量F=558÷8=69.750t/h=69750Kg/h;表4-2流体相关物理参数苹果汁料液进口温度/℃进料量/kg/h进料浓度出料浓度苹果汁凝缩比不是很高，可试用双效蒸发器，为便于计算和安装，假设数据代入式4.2.1.1,得：=49800Kg/h二效完成液量L₂=F-W=19950Kg/·=49800÷2=49800÷2对一、二效进行总物料衡算：F=W₁=LL=F-W数据代入式4.2.1.2,得：L=69750-24900一、二效进行溶质物料衡算：FX₀=L₁X₁数据代入式4.2.1.3,得：X₁=(69750×0.2)÷44850=0.310X,=0.7由于处理量较大，本设备换热器采用φ100×5的无缝钢管，导热系数λ=45W/m:k。表4-3流体相关物理参数20%苹果汁料汗污垢热阻/(m²·k/kw)密度/(kg.m³)热导率/(W/m·k)粘度/(Pa·s)2.2×10-³年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计Pr令管内料液流速为15m/s数据代入式4.2.2.1,得：Re>10000,Nu=0.023Re⁰.8数据代入式4.2.2.2,得：Nu=0.023×87080⁰⁸×210°4α,=λNu/d=1660W/m²kd₁=90mm;d₂=100mm;数据代入式4.2.2.3,得：年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计K₁=1440W/m²k2.二效总传热系数：表4-4流体相关物理参数31%苹果汁料污垢热阻/(m²·k/kw)密度/(kg·m³)热导率/(W/m·k)粘度/(Pa.s)流速/(m/s)计算管内对流传热系数a,则Nu=0.023°R⁸e将数据代入4.2.2.4,得：Nu=0.023×93400⁰8×240.4α₂=λNu/d=1830W/m²k将数据代入4.2.2.5,得：K₂=1120W/m²k4.2.2.2双效的沸点升高计算年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计将数据代入4.2.2.6,得：△=1.82x+6.45x²=1.82×0.310+6.45×0.310²=1.18℃总有效温差Z△t=T-T₂.E△′加入更多热量。所以调整各效有效温度差，即提高△t₁同时降低△t₂。1.一效溶液的沸点t=T₁=Ts-At将数据代入4.2.2.7,得：t₁=120-27=93°·年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计△′=1.18℃,所以进入二效加热室蒸汽的饱和温度=91.822.二效溶液的沸点=61.83℃冷凝器冷凝器第一效第二效首先计算每一效中溶液的比热，忽略浓缩热效应。进料F:C₀=4.32-2.1×0.2=3.9kJ/kg:k第一效溶液L1:C=4.32-2.1×0.31=3.67kJ/kg·k第二效溶液L2:C₂=4.32-2.1×0.7=2.85kJ/kg:k以0℃为基准，各蒸汽流的焓计算如下：年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计将数据代入4.2.2.8,得：H₁=2510+1.18×1.6=2512KJ/kgH₁₅-h₁₅=2600-480=1800KJ/kg第二效：t₂=T₂=61.82℃T₃s=60.14℃H₂=H₃s+1.18×1.6=2232Kj/kgH₁-h.=2512-cT,=2132Kj/kg焓衡算中所用蒸汽和苹果汁流量如下：W₁=F-L₁;W₂=L₁-L₂;1.对第一效：FCt₀+D(H-h₄)=L₁Gt+WH2.对第二效：将已知数据代入，联立式4.2.2.9和式4.2.2.10,求得：1800D+2171L₁=1.09×10⁷4023L₁-2057L₂=9.56×10⁷L₂=21950kg/hD=21079kg/h年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计Q=21079×1800=3.7×107WO₂=24900×2132=5.3×107W平均传热面积=1100m²年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计Z△t'=60.5℃比原ZAt=60.72小0.22℃,且Z△t'偏小偏于安全，双效换热器中新的温度分布如下：第一效冷凝器由于温度变化很小，生蒸汽用量和各效蒸发量仍与前面计算相同，重新计算得各效传热面积为A₁=1120m²A,=1118m²两效传热面积相符度很好，可选取比1120m²稍大的换热器。4.2.4蒸发室的主要参数计算根据上面的计算，可初步选择顺流式双效降膜真空浓缩设备，为了设备型号的选择，进行蒸发室参数的计算。根据顺流式双效降膜真空浓缩设备参数计算公式：V₀—二次蒸汽比体积，m³/kg将数据代入式4.2.4.1,得：d=6.2m4.2.4.2蒸发空间的容积年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计将数据代入式4.2.4.2,得：V=322m³浓缩设备工艺衡算结果如表4-6所示：表4-6浓缩设备工艺衡算结果汇总数据水分蒸发量加热蒸发量一效传热系数二效传热系数生蒸汽经济程度一效有效温度差二效有效温度差传热面积4980L/h21079kg/h年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计蒸发室直径蒸发室容积蒸发室高度由生蒸汽的经济程度可得，1kg蒸汽可以蒸发2.3kg的水，对于双效蒸发器来说，此经济程度是比较高的，有利于减少浓缩成本。通过上述计算可知，双效换热器可以满足蒸发浓缩要求，故选用的浓缩设备采用双效蒸发室。为了便于安装，两效传热面积、尺寸相同。综上所述，采用两台合肥OECH公司生产的的SHJ3600式双效降膜真空浓缩设备，这种设备适用于果汁等热敏性物料的浓缩，效果好，质量高，蒸汽与冷却水的消耗量均较低，并配有清洗装置，操作方便。苹果经过浓缩处理之后，进行高温灭菌，既能保证灭菌彻底，并能保护营养成分。表4-9流体相关物理参数苹果汁水蒸汽进口温度/℃灭菌温度/℃密度/(kg·m³)比热/(kJ.kg¹.C¹)粘度/(Pa·s)2.1×10⁶高温灭菌设备主要由热交换器、双套预热盘管、冷却降温盘管、进料泵等组成。根据实习过程中查阅的数据，苹果汁经过浓缩并进入灭菌设备之前可以达到50℃,然后进入灭菌室进行灭菌。下面对热交换器各工艺条件进年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计热交换器采用逆流热交换方式，由140℃水蒸汽将浓缩苹果汁由50℃加热至95℃,并在95℃保持10s按苹果汁加热所需计算换热器的热流量：由热量衡算式计算逆流平均温度差△tm,逆→苹果汁温差△t₂=45℃△t₁=49.8℃年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计=47.4℃数据代入式4.3.1.4,得：所需传热面积为：数据代入式4.3.1.5,得：为了便于安装，换热器设置为两个，每个传热面积为：年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计选管式换热器基本参数如表4-10所示：表4-10热交换器基本参数数据数据壳径D(DN)管尺寸年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计4管长(L)6m管数n管排列方式正方形斜角45度中心排管数管心距32mm管程流通面传热面积A86.9m²流速雷诺数取管绝对粗糙度ε=0.1mm,得相对粗糙度ε/d₁=0.1/20=0.005A;=0.04管内阻力损失回弯阻力损失将数据代入式4.3.3.1,得：年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计Ap=(3601+1601.2)×1.4×1×4=2.9KPa2.壳程：取折流板间距h=0.2m计算截面积计算流速S₀=h×(D-n.d₀)=0.07m²将数据代入式4.3.3.2,得：摩擦系数挡板数Re₀>500年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计缺口损失将数据代入式4.3.4.1,得：将数据代入式4.3.4.2,得：故Nu₀=0.36×1570°.55×8.2l³=41年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计=1377W/m²K3.传热系数将数据代入式4.3.4.3,得：K₀=1420W/m²K将数据代入式4.3.4.4,得：将数据代入式4.3.4.5,得与热交换器列出的面积A=122m²比较，有近21.3%的裕度，从阻力损年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计失和传热面积核算可得，所选换热器适用。灭菌设备热交换器工艺衡算结果如表4-11所示：表4-11热交换器工艺衡算结果汇总数据热交换器传热面积(两台)热交换器参数管程损失壳程损失传热系数裕度根据热交换器选型计算结果，高温灭菌设备选用两台RP6L-40套管式高温灭菌设备，其主要技术参数如表4-12所示：表4-12P6L-40套管式高温灭菌设备参数表型号：RP6L-40处理能力/(t/l25蒸汽压力/KF0.4:高温保持时|10/(Kw/台)电动机型号Y9(灭菌温度/℃需泵数量设备质量/Kg料液出口温度/℃2年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计OL4/mm1800第五章辅助设备选型及水、电、气估算根据前一章的物料衡算可知，全年工作180天，每天三班，每班8小时。根据物料衡算数据进行辅助设备的选型。生产的物料衡算数据如表5-1所表5-1生产物料数据一览表名称数据苹果汁产量T/h8班产量/T93原料处理量/T56.8生产一吨成品耗用原料量/,7.1(1)斗式提升机(2)拣果机(3)洗果机(4)破碎机(5)带式压榨机。5.2无菌灌装5.3CIP系统为了能保证一定的清洗效果，提高产品的安全性；节约操作时间，提高效率；节约劳动力，保障操作安全；节约水、蒸汽等能源，减少洗涤剂用量；生产设备可实现大型化，自动化水平高；延长生产设备的使用寿命。采用朗高科技有限公司生产的CIP就地清洗系统。朗高科技CIP就地清洗系统基本参数如表5-7所示：表5-7朗高科技CIP就地清洗系统基本参数年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计型号期高科技CIP就地清洗系统操作压力(Mpa)罐内常压(Mpa)操作温度(℃)外形尺寸(m)电机功率(kw)离心泵流量(T/h)离心泵最大扬程(m)3.0×1.4×25.4全厂水量计算需要1t水来冲，这些水部分可以循环利用。因此冲果用水量为1972.20t,假设有V3水可以循环，因此需水量为w=1314.80t/d2.洗果：原料果在预处理阶段要经过清洗，洗果用水量为冲果的1/3,因此洗果3.设备清洗：每天清洗1次，清洗一次用水70t,因此设备清洗用水量为4.地坪清洗：每天清洗一次，清洗每平方米地坪需要用水0.02t,车间5.锅炉房用水锅炉房用水主要是为得到蒸汽，可以循环利用，水量不计且损失忽略不计。6.水处理系统水耗量C1P系统水耗量：W₅=0t/h注：CIP用水在未生产时使用，用水量归属于其它用水。7.生活用水生活用水的多少与当地气候、人们的生活习惯以及卫生设备的完备程度有关，根据天水当地类似企业和居民的生活用水量估算出出企业用水指标如表5-8企业员工生活用水指标用水部单位最高日生活使用时小时变化系数管理人每人每30-5081.5-2.5车间人每人每30-5081.5-2-5淋浴用每人每40-6011职工食每人每20-2512-161.2-1.5其他用每人每30-4081由上表估算生活用水消耗量：W.=89t/d5.5全场用电荷性质及计算随着工厂机械化水平不断提高，用电设备逐年增加，变配电设施宜留有一定的发展余地。生产各设备功率如表5-9所示：表5-9主要设备功率名称提升机4拣果机2毛刷洗果机2破碎机2带式压榨机2无菌灌装4水系统锅炉浓缩机2压缩机2照明、取暖等设施总耗电P₁=K₄PK₂—用电设备的需要系数，果汁饮料厂0.5-0.6,按照0.6计算P₉—用电设备的装接容量之和，kWQ;—广最大计算无功负荷，kWtanφ—用电负荷的平均自然功率因素及其正切值综上所述，可选两台1000kW变压器。5.6全厂热负荷计算1.工艺热负荷Q(1)物料的浓缩；年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计(2)脱气、均质、灭菌的耗气；(4)水系统的耗气。Q=2000+4200+200+2600=9000kg/h2.采暖空调热负荷Q,部分车间和办公楼的采暖和空调，采用0.3-0.5MPa饱和蒸汽。3.生活用热负荷Q₃全厂职工生活用热负荷需0.3-0.5MPa饱和蒸汽。Q=10000kg/h4.锅炉房自用热负荷Q₄热力喷雾除氧及燃油锅炉房的重油罐加热和重油管道伴热，用0.2-1.0MPa饱和蒸汽。5.管网损失热负荷Qs管网损失热负荷一般为供热总量的5%-8%,取6%。5.6.2全厂热负荷计算将数据代入式5.8.2.1,得：O=9000+6000+10000+4500+(9000+6000+10000+4500)×6%=31.3t/h最大热负荷年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计K₀—同时使用系数，取0.7。将数据代入式5.8.2.2,得：Q=31270×0.7=21.9t/h5.6.3锅炉房选型1.锅炉的类型由于我国石油工业的发展和环保对城市大气质量要求越来越高，采用燃油燃气锅炉。表5-10锅炉房锅炉选型规格锅炉类型WNS6.3-1-Y(Q)数量(台)4锅炉功率/hp工作压力/MPa1蒸汽温度(饱和)/℃输出热量/(10³Kj/h)底座尺寸(长×宽/m)4.0×2.1燃油耗量油耗量/kg405天然气耗量/L472受热面积/m²耗电功率/Kw轻油重油外形尺寸(长×宽×高/m)6.3×3.6×4.12.锅炉台数一般锅炉的经济负荷是额定蒸发量的70%-80%,锅炉房内的锅炉台数应满足热负荷的调度、锅炉的检修，一般不少于2台，锅炉选型参数如表5-4所示。年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计第六章辅助部门设计1.低温库本设计冷库为低温库1个，低温库为冷冻浓缩苹果汁和其它需冷冻原料贮藏用。冷库总面积1620平方米(30m×54m×6m),采用钢结构大棚，半包金属彩瓦；低温冷藏库30m×24m×6m,库温-18℃;低温库存储量5000吨。2.原料库原料库供原料贮藏用。面积30m×30m×6m,库温0-44℃,存储量5000吨。6.2机修间机修间根据生产规模而定，能满足生产即可。6.3产品化验室感官评定、理化检测、微生物检测。此化验室设计于车间入口处，方便生产过程的理化指标控制、感官评定以及微生物的检测。对产品质量从原料进入到车间成品入库进行全过程检测、控制，面积为10×8=80平方米。6.4工厂运输系统新鲜水果采摘后由质监部门检验后，过磅装入塑料箱或框内由汽车运入工厂内过磅进入仓库。塑料箱周转使用。2.厂内运输厂内运输可采用电瓶铲车。3.车间内运输车间内运输包括水力运输和输送带运输。4.车库及维修厂外运输尽量依靠外界物流，工厂本身可配备必须的专用车辆，厂内维年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计修站仅需配备一些必要的工具，大修原则上由社会上的维修站承担。年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计第七章污水处理系统设计7.1苹果浓缩汁厂污水对周边环境的危害果汁生产企业在为我国经济做出贡献的同时，也带来了环境污染问题，特别是废水污染问题尤为突出。果汁加工厂每加工1吨原材料，就产生3.8-10.5立方的废水。由于果汁生产废水的高有机负荷及酸碱浓度变化使水体内生态系统结构受损，使鱼虾的摄食、生长受到严重影响，甚至使鱼虾中毒、发生疾病或死亡的事件频频发生，对周边的作物产量和品质都造成严重的影响。7.2污水处理系统设计依据第八章技术经济分析技术经济分析主要从经济的角度出发，根据国家现行的财务制度、税务制度和现行的价格，对建设项目的费用和效益进行测算和分析，对建设项目的获利能力、清偿能力和外汇效果等经济状况进行考察分析的一项研究工作。这一研究工作的目的是通过分析，定性定量地判断建设项目在经济上的可行性、合理性及有利性，从而为投资决策提供依据。1.建立多种技术方案。2.确定对比方案评价标准。3.对技术方案进行分析、计算、比较4.综合分析、评价、择优。8.2总投资总投资是指一定时期内固定资产投资与流动资产投资之和。固定资年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计产投资是指国民经济各部门对固定资产的全部投资，包括基本建设投资，更新改造投资和其他固定资产投资以及与工程项目有关的地质勘探和勘察设计的支出等。流动资产投资是指各部门占用的原材料、在产品、成品和商品库存，以及战略物资储备等的增加额。说明：已求得每日处理原料果1972.17t,生产浓缩果汁277.77t。根据天水苹果收购市场分析，年平均收购价格为480元/t,每生产一吨浓缩苹果汁消耗原料果的成本为7.1×480=3408元。表8-1包装材料参数表名称净重(元)产品结构220L铝塑复合袋、铁桶200L铝塑复合袋、铁桶成品仓库设置为20天的储存量，20天生产果汁277.77×20=5555t220L铝塑复合袋、铁桶数量=5555×60%÷0.3=11111个200L铝塑复合袋、铁桶数量=5555×40%÷0.24=9259个注：为保证储存安全各加100个备用表8-2设备投资一览表设备名称单价(万元)数量总价(万元)提升机4年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计拣果机82毛刷洗果机2破碎机2带式压榨机2浓缩机2无菌灌装4水系统锅炉4压缩机2其他合计表8-3全厂总设备投资生产车间设备设备安装和调试质检部门仪器投资电力、消防系统合计金额(万元)已估算出全厂每日用水量；Q=3074t/d设定水价格为；2.1元/t则：全厂每日水费×2.1=6455元每t浓缩果汁所需的水价为6455÷277.77=23.2元已估算出每日总用电量：1744kw×18h=31392度；年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计则：全厂每日电费31392×0.44=14100元每t浓缩果汁所需的电价为50元。根据水电汽衡算，需要504t/d每t蒸汽计60元则：每t浓缩果汁所需的蒸汽费用费为504÷277.77×60=109元8.2.4设备折旧根据现行财务制度的规定，企业固定资产折旧采用平均年限法。年折旧额=固定资产×年折旧率净残值率取5%,折旧年限为10年。固定资产=2524.77+2050+29.8+38.35=4644万元年折旧率=(1-5%)÷10=0.095年折旧额=0.095×=441.2万元根据天水市最低工资标准以及同行业标准，生产人员年平均工资为19000元，管理人员年平均工资为25000元。全厂员工年工资总支出=19000×109+25000×63=364.6(万元)。员工福利按企业工资总额的14%计算。员工福利为=364.6×14%=51.044(万元)表8-4土建成本估算金额(万元)生产车间建设全场公共系统建设员工宿舍冷库绿化不可预见费用合计表8-5土建费用预算序号项目名称尺寸数量造价(万元)结构及其说明2调节池缺氧池8×4×4m4×4×3m11结构结构3好氧池结构A十二沉池m结构5小计风机房基础2.5×2.5结构工程总投资1.土建费：8.55万元2.设备费：29.8万元3.合计工程费用：8.55+29.8=38.35万元运行费有如下：总装机容量16.6Kw,实际运行8.5Kw2.人工费：E2=(3人×30元/天)=90元/240吨/天=0.375元/吨水合计：E=E1+E2=0.928元/吨水按照销售额的0.8%计算，苹果汁销售价为每吨8000元，销售费用为：按照销售额的0.15%计算商检费用为4亿元×0.0015=60万元总贷款4亿元，年息按照0.058%计算贷款费用为4亿元×0.058=2320万元管理费用按照每年280万元计算。8.3财务评价说明：浓缩苹果汁生产成本如表8-6所示：表8-6浓缩苹果汁生产成本名称消耗定额单价(元)合计(元)原料果220L包装2材料水电200L包装材料水电年产50000t苹果清汁浓缩汁厂的设计劳动成本5162元/t税收 总计8.3.1毛利润的计算每吨浓缩果汁出厂平均价为8000元全年销售收入：8000×50000=4亿元全年毛利润：(8000-5162)×50000=14190万元毛利14190万元—设备年折旧额441.2万元—土建等年折旧140万元—销售费用320万元—财务费用2320万元—土建费2690万元—其他费用3204.77万元=5074.03万元按照销售额的8%计算[1年税收为4亿元×0.08=3200万元8.3.4盈利能力分析1.全厂年固定资产总投资全厂年固定资产总投资=2690+3204.77+2320+320=8534.77万元2.资产利润