【《年产50万袋的速溶全脂牛乳粉的物料衡算和能量衡算分析案例综述》3000字】

年产50万袋的速溶全脂牛乳粉的物料衡算和能量衡算分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u26230年产50万袋的速溶全脂牛乳粉的物料衡算和能量衡算分析案例 115835第1章消耗定额与物料衡算 13951.1物料消耗定额计算 1173601.2所需吨数以及班次 1215521.3物料理论需求量及各原料占比 2245681.4物料及包装材料的实际需要量 2324111.5物料衡算计算结果 312971第2章能量衡算 594062.1能量衡算依据 5105432.2主要过程能量衡算 5152512.2.1热量的计算 5220652.2.2水计算 7159152.2.3电计算 7第1章消耗定额与物料衡算1.1物料消耗定额计算物料消耗定额=理论用量/（1-损耗率）[12]1.2所需吨数以及班次（1）速溶全脂牛乳粉生产为8h一班，一天两班。本厂定位为中型规模企业，全年除去节假日和双休日以及设备检修日，面包生产天数250天。表4-1全年速溶全脂粉的生产方案产品名称年产量（袋）日产量（袋）全脂速溶牛乳粉5000002000包装规格：400g/袋，一箱10袋每年产量为：500000袋×400g=200t；每日产量为：200t÷250天=0.8t每班产量为0.8t÷2班=0.4t；每日产量（袋）：500000÷250天=2000袋；每日产量（箱）：2000袋÷10=200箱1.3物料理论需求量及各原料占比表4-2原料乳成分表乳脂肪F0蛋白质乳糖灰分水分非乳脂固体S03.6%3.2%1.7%0.7%87.8%8.6%注：非乳脂固体（%）=100(%)一脂肪实测值(%)一水分实测值(%)[11]根据原料乳的营养成分表，可知每生产一吨速溶全脂牛乳粉，需要原料乳5500千克[11]，据查询，卵磷脂的量相当于原料乳量的0.2%~0.4%[6]（我们采取的是0.3%原料乳的量）所以我们使用的卵磷脂的量为：5500kg×0.3%=16.5kg所以我们每天生产0.8t全脂速溶牛乳粉需要：原料牛乳：5500kg×0.8=4400kg卵磷脂：16.5kg×0.8=13.2kg表4-2产品成分表乳脂肪水份非乳脂固体27%2%71%表4-3标准乳成分表乳脂肪水份非乳脂固体3.3%88.1%8.6%根据原料乳成分表、产品成分表、标准乳成分表，可知每一吨原料乳可制得标准乳991.25kg，去除的稀奶油为8.75kg[8]。1.4物料及包装材料的实际需要量（1）速溶全脂牛乳粉在出粉、包装的过程中，原辅料损耗的损耗占了0.2%[11]。按照每日生产0.8t速溶全脂牛乳粉计算，包装前各原料每日实际所需量分别为：原料牛乳：4400kg÷(1-0.2%)=4408.8176kg卵磷脂：13.2kg÷(1-0.2%)=13.2265kg在喷雾干燥、流化床这段过程中，原辅料的合计损耗占了全部的量的0.5%[11]。按照每日生产0.8t速溶全脂牛乳粉粉计算，喷雾干燥前各原料每日实际所需量分别为：原料牛乳：4408.8176kg÷(1-0.5%)=4430.97254kg卵磷脂：13.2265kg÷(1-0.5%)=13.2930kg在真空浓缩这个过程中，原料的损耗的损耗占了全部的量的0.4%[11]。按照每日生产0.8t速溶全脂牛乳粉计算，真空浓缩前原料每日实际所需量分别为：原料牛乳：4430.844kg÷(1-0.4%)=4448.7676kg（4）在均质、运输、杀菌这一段过程中，原料的损耗总共占了全部的0.2%[11]。按照每日生产0.8t速溶全脂牛乳粉计算，均质、运输、杀菌前原料每日实际所需量分别为：原料牛乳：4448.56138kg÷(1-0.2%)=4457.6829kg（5）原料乳在标准化过程中总共损耗原料乳为0.875%[8]。按照每日生产0.8t速溶全脂牛乳粉计算，标准化前原料每日实际所需量分别为：原料牛乳：4457.6829kg÷(1-0.875%)=4497.0319kg需要离心分离的稀奶油：8.75kg×0.8=7kg（6）原料乳在冷却、储藏过程中，原料的损耗占了全部的0.2%[11]。按照每日生产0.8t速溶全脂牛乳粉计算，在冷却、储藏前原料乳的每日实际所需量为：原料牛乳：4501.0319kg÷(1-0.2%)=4512.06kg（7）原料乳在净乳阶段，原料的损耗占了全部的。0.5%[11]。按照每日生产0.8t速溶全脂牛乳粉计算，在净乳前原料乳的每日实际所需量为：原料牛乳：4512.06kg÷(1-0.5%)=4537.7487kg1.5物料衡算计算结果所有材料消耗如表4-4所示。表4-4物料消耗汇总项目每日消耗量每年消耗量原料牛乳4537.7487kg1134437.175kg卵磷脂13.29253kg3323.1325kg包装袋2000袋500000袋包装箱200个50000个

第2章能量衡算2.1能量衡算依据（1）基本工艺流程和工艺参数；（2）物料衡算中有关物料的使用量；（3）各种介质的名称、数量、参数，例如温度；（4）基本的物质性质参数，例如热焓；[11]2.2主要过程能量衡算2.2.1热量的计算蒸汽的使用主要体现在原料乳的预热、杀菌、真空浓缩、喷雾干燥、流化床等步骤中，本次设计中采用的加热蒸汽温度160℃以及350℃，根据冷凝潜热表查得，160℃的饱和蒸汽的冷凝潜热r=2087.1KJ/Kg，能量利用率为95%，57℃的饱和蒸汽的冷凝潜热r=2378.1KJ/Kg，由于原料乳的比热容变化不是很大，所以本文采用的比热容均为2.5kJ/(kg·℃)（1）预热过程中的热量：原料乳从5℃加热到45℃，在此温度范围内，原料乳的平均比热容为2.5kJ/(kg·℃)，所以根据能量守恒定律：传热过程传热量Q=M奶×C奶×△t奶=4457.6829kg×2.5kJ/(kg·℃)×(45-5)℃=445768.29KJ，消耗蒸汽的量D=Q÷(r×95%)=445768.29KJ÷(2087.1KJ/Kg×0.95)=221.8238Kg。（2）杀菌过程中的热量：原料乳从45℃加热到了150℃，在此设计中，原料乳的比热容变化并不大，所以采用的比热容为2.5KJ/(kg·℃)，所以根据能量守恒定律，Q=M奶×C奶×△t奶=44457.6829kg×2.5kJ/(kg·℃)×(150-45)℃=1170141.76125KJ，消耗蒸汽的量D=Q÷(r×95%)=1170141.76125KJ÷(2087.1KJ/Kg×0.95)=590.1625Kg（3）真空浓缩过程中的热量：此过程的蒸发温度为57℃，此过程要保证浓缩为标准乳体积的25%，去除水分为4448.7676kg×(1-25%)=3336.5757kg。此过程的乳的温度有50℃加热到了57℃。根据能量守恒定律，Q=M奶×C奶×△t奶=4448.7676Kg×2.5kJ/(kg·℃)×7℃=77853.433KJ，消耗蒸汽的量D=Q÷(r×95%)=77853.433KJ÷(2087.1KJ/Kg×0.95)=39.27Kg。由于在此温度下浓缩出的蒸汽带走热量，所以D蒸汽=3336.5757KJ×2378.1KJ/Kg÷(2087.1KJ/Kg×95%)=4001.88KJ，所以D真空=39.27Kg+4001.88Kg=4041.15Kg。（4）喷雾干燥过程中的蒸汽用量：本文采用的是进风温度为150℃，排风温度为80℃，乳粉的比热容为2.1KJ/Kg*℃，浓缩乳进料温度为45℃，出喷雾干燥塔温度为70℃，由于真空浓缩取出来3336.5757kg水份，又通过表4-2可得知水占标准乳的88.1%，所以可知所剩水分为：4582.1956kg×88.1%-3336.5757kg=700.3386kg，标准乳中除去水其余物质的质量为4582.1956

kg×(1-88.1%)=542.2813

kg。设这步排出的水分为X，牛乳总量为(4430.97254kg-3336.5757kg)=1091.39684kg由于此步得到的干品的含水量为4%，700.3386kg-X/(4430.97254-3336.5757-X)=4%，通过计算可得此处排出的水分为683.919kg，根据能力守恒定律，喷雾干燥需要的热量Q奶=M奶×C奶×△t奶=(4430.97254kg-3336.5757kg-683.919kg)×2.1KJ/Kg*℃×(70℃-50℃)=17199.2226KJ，Q水=M水×C水×△t水=683.91kg×1.2KJ/Kg*℃×20℃=57448.44KJ，Q总=Q奶+Q水=17199.2226kJ+57448.44kJ=74647.6626kJ消耗蒸汽的量D=Q总÷(r×95%)=74647.6626kJ÷(2087.1×95%)=37.6486Kg。（5）流化床中干燥所需的蒸汽的量：流化床干燥阶段采用105℃进风温度，最后干燥物料中的水分为1%，设这步骤排出的水的量为x，(683.919kg-138.6377kg-x)/(1091.39684kg-683.919kg-x)=1%，经计算得：x=49.2830kg，根据能量守恒定律，Q奶=M奶×C奶×△t奶=(1091.39684kg-683.919kg-12.44kg)×2.1KJ/Kg*℃×(105-70)℃=29252.78124KJ，Q水=M水×C水×△t水=49.2830kg×1.2KJ/Kg*℃×(105-70)℃=7244601KJ，Q总=Q奶+Q水=36500.38224KJ消耗蒸汽的量D=Q总÷（r×95%）=18.41Kg。每日消耗的总热量：Q=445768.29KJ+1170141.76125KJ+77853.433KJ+74647.6626KJ+36500.38224KJ=1804911.52909KJ每日总蒸汽使用量：D=221.8238Kg+590.1625Kg+4041.15Kg+37.6486Kg+18.41Kg=4912.1949Kg所以，全年蒸汽总用量理论值为：4912.1949Kg×250=1228048.725Kg2.2.2水计算①冷却水使用原料乳在净化后的应立即冷却到5℃，以抑制细菌的增长，保持乳的新鲜度。原料乳由室温(20℃)冷却到5℃，原料乳的平均比热容为2.5kJ/(kg·℃)；水的平均比热容为1.2kJ/(kg·℃)根据能量守恒定律可知Q=M奶×C奶×△t奶=4537.7487Kg×2.5KJ/Kg*℃×(20-5)℃=170162.57625KJ，M水=Q÷(C水×△t水)=170162.57625KJ÷(1.2KJ/Kg*℃×15℃)=2701.0409kg牛乳粉在流化床的时候会经历流化床冷却这一步骤，这时进风温度为105℃，从流化床中出来时温度要低于30℃，本文采用的是25℃，根据能量守恒定律可知：Q=M奶×C奶×△t奶=(1091.39684kg-683.919kg-12.44kg)×2.5kJ/(kg·℃)×(105-25)℃=79607.568kJ，M水=Q÷(C水×△t水)=79607.568KJ÷(1.2KJ/Kg*℃×75℃)=252.72kg②清洁水使用清洁用水主要用于设备的清洗，地面以及墙面的清洗，每日估算用量为5000kg。③生活水使用生活水主要用于员工宿舍，食堂，办公室等地方，每日估算用量为5000kg。所以，全年水总用量为：(5000kg+5000kg+2701.0409kg+252.72kg）×250=3238440.225kg2.2.3电计算每日主要器械耗电量：离心净乳机：3KW×1台×1h=3KW储奶罐：2.97KW×2台×24h=286.56KW超高温瞬时灭菌机：36KW×1台×1h=36KW高压均质机：25KW×3台×1h=75KW三效蒸发浓缩器：15KW×1台×1.5h=67.5KW有细粉附聚功能的压力喷雾干燥塔：24KW×2台×2h=96KW振动流化床：1.9KW×2台×4h=12.2KW筛粉机：1.5KW×1台×1h=1.5KW螺旋输粉机：4

KW×1台×0.5

h=2KW粉剂定量包装机：0.9KW×1台×1h=0.9KW装箱机：0.75KW×1台×0.5h=0.375KW真空封