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1、食品工厂设计与环境保护1000吨/年核桃蛋白饮料工艺设计说明书 题目：年产1000t核桃蛋白饮料车间工艺设计 学院： XXX 专业： XXX 姓名： XXX 学号： XXX 年级： 2010 二一三 年 七 月 七 日目 录一、 市场背景31.1核桃产品生产价值31.2核桃的种植、生产消费和加工状况31.3本设计拟定的主要内容5二、 生产工艺设计52.1产品方案及班产量确定52.2工艺流程的确定62.3工艺生产要点62.4质量控制8三、 物料衡算93.1年产1000t核桃奶班产量确定9四、 设备选型114.1设备选型原则114.2各工段设备选型11五、 热量衡算145.1蒸汽耗量145.2冷却
2、水耗量计算15六、 管径设计与计算166.1生产用水管路的设计与计算166.2物料输送管路的设计与计算176.3蒸汽管路的设计与计算17七、 耗水供汽量计算187.1耗水量计算187.2锅炉供汽量估算19八、工厂定员编制198.1定员计算方法198.2全厂人员编制19九、生产成本计算和经济评价219.1水电气包材成本计算219.2设备选型与成本计算229.3总成本估算239.4技术经济评价25十、生产车间、厂房、厂区布置2510.1布置原则2510.2核桃奶车间平面工艺2610.3全厂辅助部门2710.4全厂性部门2810.5工厂设置29参考文献30一、 市场背景1.1核桃产品生产价值1.1.
3、1核桃的营养价值核桃又称胡桃，属于胡桃科落叶桥木，核桃同榛子、腰果、扁桃的干果一起被誉为世界四大干果，且核桃位列四大干果之首。在国外，核桃被称为“益智果”，在国核桃内享有“长寿果”之美名，其中最长为人们所提到的当属其健脑功能。核桃仁含有十分丰富的营养素，每100克核桃仁中各种营养素含量大致为：蛋白质1518克，脂肪6073克，碳水化合物810克。其中含量丰富的主要氨基酸有（以100g计）：谷氨酸3600mg、亮氨酸1260mg、天冬氨酸1656mg、精氨酸2621mg。核桃中含有的矿物质除钙、磷、铁外还有镁、钾、硒等，同时核桃中也含有维生素E、维生素P、咖啡酸和肌醇。核桃中所涵有的脂肪酸主要是
4、花生酸、油酸和亚油酸。1.1.2核桃的药用价值核桃具有极高的药用价值。现代医学研究认为，核桃中所含有的磷脂，对人的脑神经有很好的保健养护作用。核桃中的核桃油中含有不饱和脂肪酸，可以防止人体动脉粥硬化。核桃中含有人体不可或缺的锌、锰、铬等微量元素。核桃仁的镇咳平喘作用十分明显，冬季，对慢性气管炎和哮喘病患者疗效极佳。经常食用核桃，既能健身体，又能抗衰老。有些人往往吃补药，其实每天早晚各吃几枚核桃，实在大有裨益，往往比吃补药还好。核桃是食疗上品。中医对核桃是这样描述的:核桃性温、味甘，具有补血、健胃等作用。无论是配药，还是生吃、烧菜或者作糖蘸，都有润燥通便、止咳平喘等功效。核桃的食用方有法很多，将
5、核桃加适量盐进行水煮，喝水吃渣可以治疗肾虚遗精、健忘、健忘、腰痛等症。核桃与芝麻、莲子一起做糖蘸，食用后不仅能补心健脑还能治盗汗。1.1.3核桃的经济价值核桃在我国分布广泛，进过我国人民多年精心栽培，培育了许多优质的核桃新品种例如阳平核桃、陈仓核桃、麻核桃、薄核桃、厚壳核桃等。且有些优质核桃的出油率已达到了75%，通常核桃出仁率在50%左右。核桃丰富的营养价值和已被大众所广泛接受的保健益脑作用，已经被越来越多的不同国家和地区的人所推崇和接受。现在核桃的加工产品主要有核桃油、核桃乳饮料（核桃露、核桃奶）、核桃营养粉（营养分系列）、核桃休闲小食品（核桃片）等。1.2核桃的种植、生产消费和加工状况1
6、.2.1核桃种植状况联合国粮油组织给出的数据统计显示，全球核桃种植面积在170万平方米以上，可以年产核桃150万吨，栽培面积较大的几个国家分别是美国、土耳其和中国三国年产量分别为20万吨、17万吨和18万吨。其他国家如德国、匈牙利、印度、法国、意大利等产量在2-4万吨之间。数据显示我国的栽培面积最大约为70万平米以上，结果树达一亿两千万棵。种植区域主要分布在安徽、浙江、湖南、湖北、广西、云南和贵州等省份。1.2.2核桃生产消费状况我国虽然年产核桃18万吨以上，同其他自然产物一样人均占有率较低只有0.16kg/年。按照中产量市场销售50%的计算结果为人均消费量只有80g/年。发达国家的人均消费量
7、为美国1500g/年，法国1200g/年，德国1100g/年，英国700g/年，日本100g/年。从以上数据可以看出我国的核桃消费水平和发达国家相比还有很大差距。随着我国经济的迅速发展，综合国力的增强和人民生活水平的提高。核桃的消费量会因为人们保健意识的增强而逐年上升。同时核桃加工产业的不断进步，多元化的核桃产品的开发生产必定会促进核桃消费的上升。1.2.3核桃产品加工状况目前我国的核桃加工大部分属于初级加工或者直接生吃，总的来说核桃加工水品有待进一步发展。核桃加工的方向大致是这样的：由于核桃中提取的核桃油中的不饱和脂肪酸含有量极高大概有90%，所以常将核桃用于核桃油的提取，通常通过压榨和浸出
8、法进行提取；生产核桃乳，由于核桃乳产品的稳定性控制力较差，蛋白质的溶解性和乳化性随着温度和PH变化较大且不易控制，这成为了加工过程的瓶颈。即便如此核桃奶产品由于其丰富的营养性仍然受到了市场的青睐。其次国内核桃奶加工设备落后，加工工艺的机械化程度不高导致产品质量控制出现问题常见的有分层和胀袋，并且生产成本较高；核桃粉生产，以核桃仁混合玉米、大豆等辅助物料加工而成的核桃粉不但营养丰富，食用方便而且口味独特所以特别适于中老年人和儿童食用。常见问题是生产科技含量低，设备工艺落后，并且产品市场没有形成一定规模；除此以为核桃还可用于烹饪和制作糕点，例如核桃片、风味核桃仁和糖裹核桃仁等，制作简单，味道独特深
9、受广大消费者喜爱。1.3.2核桃产品开发展望我国核桃栽种面积广，总产量较高，日常的食用方法并不能使核桃的营养价值得到充分利用，这就为我国核桃深加工带来了机遇，经过深度加工的核桃仁附加值高，经济效益好。但是首先要解决的问题就是怎样在传统的加工工艺上进一步完善加工方式，开发新产品实现规模化生产，同时打造品牌。市场经济飞速发展的今天好的产品和好的品牌才是生存和发展的王道。同时我们也不能忽略核桃类休闲小食品的开发，这类产品投资少，但售价低且风味独特，老少皆宜，市场潜力巨大。总之核桃开发的原则是综合利用、促成产业化同时打造品牌，将我国巨大的核桃原料优势转化为经济优势。1.3本设计拟定的主要内容本设计主要
10、进行车间工艺布置说明，是以生产车间为主进行的设计，生产工艺流程设计和车间布置是生产工艺设计的主要内容，其中包括工艺计算、车间组成、生产设备及设备布置，主要工作内容如下：产品方案及生产规模的确定工艺流程的比较、选择及确定物料衡算设备选型及说明热量衡算，包括蒸汽耗量、冷却水耗量估算管径设计及计算水电汽耗量估算劳动定员，车间布置与说明辅助部门设计及说明设计内容小结及附录（包括设备一览表、车间布置图、设备流程图等）二、 生产工艺设计2.1产品方案及班产量确定依据：核桃奶年产量1000t，全年的生产时间以250天计。2.1.1产品方案要求产品方案必须满足产品在产量、经济效益、淡季和旺季的平衡以及原料在综
11、合利用方面的要求。产品方案满足产品在产量、原料供应、生产班次、和设备生产能力以及耗水、耗电、用汽负荷等方面的平衡。2.1.2班产量的确定年产量：1000吨/年，以250天/年生产计算日产量：4吨/天每日班数：2班 8小时/班班产量为: 2吨/班表2-1年产1000t核桃奶生产方案年产量（吨）班产量（吨）1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月100022.2工艺流程的确定2.2.1生产方法核桃奶是以核桃仁为原料，根据核桃中特有的营养成分及其功能特性，以开发天然植物蛋白饮料为宗旨，生产过程中绝不添加任何香精，色素，防腐剂以此保持核桃营养成分。将核桃原料通过破壳、脱皮、磨浆、分离、调
12、配、均质、脱气、灭菌、灌装、二次杀菌、保温冷却、检验、包装等过程进行加工生产。2.2.2工艺选择脱仁衣方法核桃脱仁衣常采用水浸法和干燥去皮法。干燥法是将核桃仁置于热风干燥箱中高温烘烤（110120），约3小时，最后采用机械脱皮。此种方法相比于水浸法，不足之处在于过高的温度处理核桃仁会影响其中的蛋白质性质，使接下来磨浆过程蛋白质溶出率降低，并且不能很好的处理核桃皮所具有的涩味。使用水浸法脱仁衣，脱皮温度较干燥法低，蛋白质溶出率相对较高，并且水浸法可以起到预煮作用，能很好的去除核桃仁涩味。均质脱气顺序生产中物料脱气可放置与均质前和均质后，本设计将脱气过程放在在均质过程之后是考虑到如果先脱气再进行均
13、质那么有可能在均质的剪切、撞击过程中会有气体产生消减了脱气效果，并可能在灌装过程中仍有泡沫产生。杀菌工艺本设计采用先巴氏杀菌后使用杀菌锅杀菌的生产工艺。虽然饮料生产中经常使用超高温瞬时灭菌法杀菌，且效果更好，物料营养损失更少，产品保质期更长。但是UHT灭菌通常使用无菌灌装，而且根据设计依据，生产包装只能采用玻璃瓶进行灌装，所以查阅相关生产资料并结合生产要求决定先采用巴氏杀菌法消灭致病菌，再使用10min-20min-15min/121杀菌公式进行杀菌。2.2.3.工艺流程原料预处理脱仁衣浸泡磨浆浆渣分离调配均质脱气巴式杀菌灌装密封二次杀菌冷却检验包装成品2.3工艺生产要点2.3.1原料预处理核
14、桃仁外共有三层保护性外皮，分别是种皮、内果皮和青皮。它们分别由内到外保护着最里层的核桃仁，成熟以后的核桃通过轻轻敲打就能使青皮脱落。首先我们要通过砸仁法取出核桃仁，通常核桃的出任率大约为32%50%。符合要求的核桃仁质的饱满，色泽呈虎皮色或者是黄白色，半形比较肥大、完整，皮内肉呈白色，我怪味或者虫蛀现象，以此作为指标进行挑选。接下来通过挑选剔除遭受虫蛀的、干瘪的、霉烂的或者黑色变坏的核仁，用清水冲洗核桃仁除掉其表面的泥沙、浮皮及其他杂质异物。2.3.2脱皮核桃仁经过机器脱破壳脱去青皮后，多呈现为凹凸的不规则块状，通常完整的核仁呈球形，有四半种仁合并而成，褶皱不平，凹凸多沟，外表种皮呈棕褐色。但
15、核桃仁脱去种皮后里面是乳白色的子叶。核桃仁质地较脆，味道比较淡，细嚼会有清香味，但因为其中涩味较重，且富含大量油质，核桃仁的种皮通常会被脱去。通过实验发现种皮中涩味物质的来源主要是单宁一类的物质，单宁是多酚类物质中一种高度聚合的化合物，很容易被氧化，通常情况下可以同金属离子发生反应生成黑色物质。生产过程中为了保持产品色、香、味等独特风味及产品性质的稳定性，生产过程中常采用水浸法或干燥法脱除核桃的仁衣。水浸法是指在8090下，把核桃仁装在竹篓中置于38%的碱溶液中浸泡大约1530min（浓度不能过大否则若清洗不干净会影响调配物料的等电点），然后用清水冲洗，摇动竹篓即可去除外皮。通过这种处理后的核
16、桃仁质地较好，且生产稳定性高并可以达到烫漂的目地，并且不会影响核桃具的独特香味，所以本设计决定采用此种方法。2.3.3浸泡将核桃仁按1:21:3的比例加清水进行浸泡，是核桃仁吸水膨胀以便于后续进行磨浆工序。浸泡时间通常取812h,浸泡期间每隔34h小时换水一次，并在在换水时及时清除其中的杂质和异物。2.3.4磨浆浸泡后将核桃仁用磨浆机先进行初步磨浆。磨浆过程中物料的加入比例取为1:31:5，初磨后的浆液再通过胶体磨进行二次细磨，可重复精磨直到浆液颗粒细度达到生产要求，胶体磨得过程中添加1%的亚硫酸钠溶液护色，防止溶液褐变，待磨成均匀的乳状液时过滤，进行浆渣分离，磨出的浆液细度大约在80100目
17、间。2.3.5过滤过滤可以采用160200目的筛网进行过滤，使用离心机过滤。主要是为了除去核桃浆液中的粗纤维和浆渣，便于后面加工过程的质量，保证产品品质。2.3.6调配按事先计算好的比例加入所需添加剂和各种乳化剂稳定剂等，砂糖在加入时应该先放入化糖锅中加入软水配成70%浓度的糖水，加热升温至95搅拌融化然后用单面绒布热过滤备用，并且将混合中的料液的PH调到7.09.0，通过搅拌混合均匀,核桃乳原料配方如下:表2-2 核桃乳辅料组成辅料名称用量(%)辅料名称用量(%)核桃香精0.05乙基麦芽酚0.001白砂糖4.00氢氧化钠3.00稳定剂RB0.300.35柠檬酸0.30甜赛糖TR500.06小
18、苏打适量2.3.7均质均质可以使核桃固形物微细化，改变其粒度分布。同时均质可以是不同大小的颗粒均质化使浆液乳化混合均匀分散且不易分层。这极大的改善了稳定性，而且进行过均质的核桃乳口更加感细腻，保存过程中不会有分层和沉淀想象发生。均值原理是液体在高压下由均质阀的狭缝喷出，在此过程中核桃乳中含有的蛋白质、脂肪等组分达到了细化效果，并且形成了均匀的分散液相。影响均质效果的三个因素：均质压力通常采用3060MPa均质温度常取4570、均质次数采用两次均质。2.3.8脱气通过脱气可以脱除核桃中的腥味、臭味，并且可以有效的控制灌装过程中产生泡沫。脱去料液中气体的同时也起到了防制料液灌装之前被污染的作用，脱
19、气真空度取7080Kpa。2.3.9杀菌与灌装脱气后进行巴氏杀菌，巴氏杀菌可以保持核桃乳生物活性物质不被破坏，减少蛋白质、维生素的损失，此法所使用的温度较低，所以达不到消灭细菌的程度，但是它可以杀死结核杆菌、痢疾杆菌、布氏杆菌和伤寒杆菌等致病微生物，总体可以使细菌总数减少90，巴式杀菌温度为8590，杀菌时间1530s,接着待核桃奶冷却到6070时用250ml玻璃瓶做灌装容器进行热灌装。2.3.10密封杀菌及检验灌装密封后的核桃奶再进行二次杀菌，杀菌过程在杀菌釜中进行，杀菌公式为10min-20min-15min/121,二次杀菌温度较高可以杀灭致病菌达到延长保质期的目的，杀菌后将核桃乳冷却到
20、37左右，保温检验然后包装成为成品。2.4质量控制2.4.1原料筛选和水质要求原料中发霉、萎焉和变质的坏果占有率2%。生产用水的水质要求，首先符合GB5749-1985生活饮用水卫生标准的规定，其次还应当符合表2-3中软饮料用水的规定。表2-3 软饮料水质要求名称参数名称参数浊度/度小于2高锰酸钾消耗量/(mg/L)小于10色度/度小于5总酸度（以碳酸钙计）/(mg/L)小于50味及臭气无味、无臭游离氯（mg/L）小于0.1总固形物/（mg/L）小于500细菌总数/(个/mL)小于100总硬度（以碳酸钙计）/（mg/L）小于100大肠菌群/(个/L)小于3铁（以Fe计）/(mg/L)小于0.1
21、致病菌无锰（以Mn计）/(mg/L)小于0.12.4.2成品的质量指标感官指标乳白色均匀乳浊液，口感细腻，具有核桃乳特有的色、香、味，无杂质、霉变及凝结（肉眼观察）。理化指标总酸(以乳酸计)0.08%，总糖(以葡萄糖计)5%，蛋白质0.5%，脂肪1.1%，总固形物6.5%。微生物指标菌落总数100cfu/mL，大肠菌群3MPN/Ml。重金属指标砷（以As计）0.2mg/L，铅（以Pb计）0.3mg/L。三、 物料衡算3.1年产1000t核桃奶班产量确定表3-1 核桃奶主要工艺技术经济指标核桃奶主要工艺技术经济指标及基础数据指标名称数据指标名称数据生产规模1000t/年磨浆损耗2%生产天数250
22、过滤损耗1.5%班产量2t均质损耗0.3%拣选损耗1%罐装损耗0.6%清洗损耗0.5%-1%脱气损耗0.3%脱皮损耗8%离心损耗1.5%配料损耗0.5%检验损耗0.3%核桃奶日产量：1000250=4t核桃奶班产量：42=2t按1t原料生产进行物料恒算：1t核桃拣选后所得量=1（1-1%）=0.99t1t核桃所得核仁量=0.99（1-42%）=0.574t（出仁率为42%）脱去种皮得核仁量=0.574（1-8%）=0.528t(脱皮损耗8%)清洗过后得核仁量=0.528（1-0.5%）=0.525t浸泡后的核仁量计算，将已去皮的核桃仁置于3倍于其重量的20水中浸泡8小时，时期从分吸水，去吸水系
23、数为1:1.5计算。浸泡后核桃仁的量=0.525（11.5）=1.313t磨浆时以1:4的比例加水，并加入1%的亚硫酸钠进行粗磨和胶体磨后得到浆液量=1.313（11%400%2%）=6.553t过滤后所得浆液量=6.553（1-1.5%）=6.455t调配计算加入砂糖的量=6.4557%=0.452t加入单硬脂酸的量=6.4550.01%=0.0006t加入蔗糖脂肪酸脂的量=6.4550.4%=0.026t加入果胶的量=6.4550.17%=0.011t加入卡拉胶的量=6.4550.01%=0.0006t调配后所得液体总量=6.455t+0.452t+0.0006t+0.026t+0.011
24、t+0.0006t=6.952t均质后得液量=6.952（1-0.3%）=6.93t脱气后得液量=6.93(1-0.3%)=6.91t巴式杀菌后的液量=6.91（1-0.3%）=6.86t灌装后的液量=6.86（1-0.6%）=6.84t二次杀菌后得液量=6.84（1-0.3%）=6.82t检验后得液量=6.82（1-0.3%）=6.80t表3-2 物料平衡表(以1t核桃原料计)序号工艺过程处理量（t）序号工艺过程处理量（t）1拣选后所得核桃量0.9910蔗糖脂肪酸脂0.0262脱壳得核仁0.57411果胶0.0113脱皮得核仁量0.52812卡拉胶0.00064清洗过后得核仁量0.52513
25、均质6.935浸泡后的核仁量1.31314脱气后得液量6.916磨浆后的浆液量6.55315杀菌6.867过滤后所得浆液量6.45516灌装6.848砂糖0.45217二次杀菌6.829单硬脂酸0.000618检测6.80由得，每班消耗核桃量=0.293t3.2辅助材料计算每班采用8小时生产制，每天两班，每小时消耗核桃量=2.938=0.37t每班生产8小时，可得每小时产量=210008=250kg/h由于产品中含水量极高，故可以将其密度近似看做1kg/L,所以每班每小时产量近似=250L/h.使用250mL玻璃瓶进行灌装，可知每小时可灌装量=2501000250=1000瓶/小时=16.7瓶
26、/分则日产量=100082=16000瓶玻璃瓶耗用数量=16000（10.1%）=16016（个）按每箱装24瓶计算，则每天可生产箱数=1600024=666.67(约为666箱)纸箱耗用个数=667（10.1%）=674（个）四、 设备选型4.1设备选型原则设备选型基本原则：首先选型应当依据生产设备安全设计总则GB5083-85的相关规定，其次所选设备应该满足生产工艺和生产规模的要求，产品质量达标，设备能满足产量要求；年产10000t的核桃奶工厂属于小型工厂，小型厂应尽量选择简单经济的设备，设备原料利用率高，设备能耗少，同时维修要方便；设备应当易、易拆且不易被生产介质腐蚀，设备材料不污染产品
27、并且满足生产卫生的要求；系统控制方面尽量采用自动控制系统以减少人员成本，后续工序处理能力应该等于或大于前道工序的处理能力，所以当最后一道灌装设备处理能力满足生产需要时整个生产线即可足量生产，若要扩大生产规模，只需要简单增加设备数量即可。4.2各工段设备选型4.2.1预处理系统核桃破壳机核桃破壳机选用原则首先满足生产能力要求，以每日处理总核桃量为下限，适当提高处理能力，要求破壳机破壳率达到99%以上，且安全、方便、可靠、能耗少、价格合理。核桃处理量=0.2932=0.568t,平均每小时处理量=0.58618=37kg/h。据此选择购买两台核桃破壳机。不锈钢夹层锅，浸泡罐作为核桃仁脱皮处理的预处
28、理设备，首先考虑处理量，日处理量计算可知满足每天667kg的核桃浸泡加热处理，每班生产用核桃仁为0.168t,设加水比例为1：2则选用500夹层锅2个可以满足要求。同时考虑设备材料、质量、价格、构造。由于核桃仁是非流动性原料，所以选用可倾式保温夹层锅。浸泡罐浸泡能力满足每班正常生产的量，且要求夹层锅和浸泡罐材料具有不易腐蚀、耐酸碱，耐高温、卫生、易清洗等特点。选用温州市长宏轻工机械有限公司生产的产品即可满足设计要求。4.2.2磨浆系统粗磨、胶体磨作为专业性较强的设备，核桃奶生产中考虑浆液中微粒细度要求能通过160-200目网筛，结合物料平衡中的计算结果和胶体磨生产能力,每班处理0.385t经过
29、浸泡的核桃仁，在机器连续生产的情况下需要达到的处理能力为48.125kg/h,选择一台处理能力达标的机器生产。离心过滤机经过胶体磨精磨后的料液颗粒细度为80100目，考虑核桃奶粘度，分离机的使用主要为了分离核桃奶中的粗纤维成分，生产处理量需满足48.125kg/h。结合工业生产清洗的方便性，考虑选用过滤离心机，而三足式离心机可以分离亲水性较强、粘度较大、中等细度的纤维状悬浮液体，结合生产经验，选用合适的离心机。4.2.3配料系统（1）配料罐、化糖锅、高位储罐原则是尽量选择大容量罐体，大容量罐体生产投资节省但同时要考虑车间尺寸。每班调配的核桃奶为2.04吨，容积约为2037L，配料罐尺寸不能超过
30、生产车间设计高度，其次考虑罐体结构、无卫生死角、清洗方便程度、价格等因素决定选用3000L配料罐，要完成2037L配料需要1只配料罐；化糖锅根据工艺选用蒸汽加热的化糖锅，它具有溶糖迅速和可杀菌的特点，根据容量估算选用200L化糖罐一只；高位罐为灌装之前的缓冲罐，连接巴式杀菌的装置选择200L的；浸泡罐选择，按浸泡加水比例1:3计算最少需要1200L容量的容器才能完成任务。（2）均质机因为是在灭菌之前进行均质，属于上游均质，所以选用一般均质机即可。选型考虑均质效果，每小时均质能力。通常均质压力越大均质效果越好，乳液混合效果越佳，物料被粉碎的粒度越小，根据实际生产数据，选择均质压力3045Mpa。
31、核桃奶生产连续性差，每班应均质的核桃奶总量为2.04吨，均质机连续生产则每小时均质机生产能力至少为0.254t/h,所以可以选用0.3t/h的高压均质机两台，考虑到要进行两次均质，可以将两台均质机串联连接起来进行连续均质。（3）真空脱气系统脱气能力满足生产要求，脱气机脱气效果受核桃奶温度、脱气真空度影响较大，所以要求脱气机脱气真空度达到90.7-93.3kpa,且保持稳定，料液温度45-75.按照后道工序处理能力不能小于前道工序的原则，且经计算脱气机处理能力应该大于0.25t/h，由此可以选用一台0.4t/h的脱气机进行脱气处理。（4）巴式杀菌设备此工艺要求核桃奶杀菌要在8590保持1530s
32、，杀菌质量关系到产品口感和产品的保质，要求杀菌设备生产能力满足物料平衡要求，杀菌系统的生产能力不小于均质机生产能力，杀菌质量高，设备清洗方便。工艺要求杀菌机生产能力不小于0.25t/h,可以选用一套0.5t/h的板式换热器进行巴氏杀菌。（5）高温反压杀菌锅杀菌锅生产能力计算A.杀菌锅操作周期所需时间, 式中为装锅时间（通常取5min）,为升温时间min,为恒温时间min,为降温时间min,为出锅时间（通常取5min），故=5+10+20+15+5=55minB.每台杀菌锅可装玻瓶数量n,n=（瓶）式中K为装载系数常见容器取K=0.55-0.60C.杀菌篮高度与玻瓶高度比z锅内杀菌篮数量，表示杀
33、菌篮内径m，表示玻瓶外径mn=0.60.9/0.1324=62.5瓶D.每台杀菌过程生产能力GG=(瓶/小时)=6062.555=68.18瓶/h一小时内杀菌X瓶需要N个杀菌锅,根据灌装要求计算得出杀菌过处理能力至少为1020瓶/hN=X/G=102068.18=14.96台，由此可知至少需要杀菌锅15台。（6）空气压缩机杀菌锅内反压为 时所需的空气量=/(),式中表示杀菌锅的容积，表示大气压力，KPa表示反压冷却时的绝对压力，KPa代入数据得=7.65200101.3=15.1每只杀菌锅再反压时所需储气筒容量设为Q, Q=/,其中表式杀菌锅中当反压为时需要的空气量，表示在储气筒压力下每立方米
34、空气所提供的常压空气量，/有设备参数知储气筒压力0.7MPa，查表得=5.1代入数据Q=15.15.1=2.96空气压缩机每分钟的空气供应量V, /minV=(n)/t,其中同上，t表示冷却过程所需时间，min,n表示杀菌锅数目代入数据得V=15.11515=15.1/min4.2.4灌装系统每班生产成品核桃奶2t,灌装机灌装能力至少为16.7瓶/分，灌装机、旋盖机、冲瓶机、喷码机，整套设备最好选用同一厂家生产，可以保质生产兼容稳定性及维修方便等优势，设备满足灌装能力，生产的玻璃品满足质量要求。4.2.5清洗系统水处理系统、CIP系统要求设备满足日常生产用水，设备清洗能力要求。五、 热量衡算5
35、.1蒸汽耗量核桃碱液去皮过程中，通过不锈钢夹层锅将核桃原料放入由20加热到80热水中进行浸泡半小时，相当于将核桃仁由20升温至80，消耗的热量由核桃和水升温吸热构成。5.1.1核桃升温耗热量计算（以每班耗量计算）Q1=WC(-)=0.15410002.009（80-20）=18563.16(kJ) (1)式中Q1物料升温所需热量，kJ；W物料量，kg；C物料比热容（查表，kJ/kg.K）；物料终温，物料初温5.1.2水升温耗热计算按1:3加水浸泡，水升温耗热量Q2=0.154100034.187(80-20)=116063.64(kJ)（水的比热容=4.187kJ/kg.K）；5.1.3配料系
36、统耗热计算物料由20加热到50进行配料搅拌，由物料恒算知道每班有1.89浆液进行调配，调配温度设为50，所需热量Q3=（1.89-1.324）10003.767(50-20)=198626.38(kJ)。5.1.4化糖系统耗热计算化糖罐中砂糖加水配成70%糖溶液，溶液由20被加热到95,比热容仍然以糖计，耗热=0.132470%4.1731000（95-20）=78248.4(kJ)5.1.5巴式杀菌耗热计算巴式杀菌前，将均质后的物料加热到90，进行15-30s杀菌操作，设温度损耗5,消耗热量Q6=2.02510003.767（90-45）=343267.88(kJ)5.1.6第二次杀菌耗热计
37、算灌装时经过第一次超高温短时杀菌的物料已被冷却到60，所以第二次使用杀菌釜进行二次杀菌时，需要从60开始升温至121，第二次杀菌耗热Q7=2.01310003.767（121-60）=462561.23(kJ)根据生产经验，取各蒸汽损耗过程损耗系数均为K,令K=1.2，即设备热损耗同辐射介质散热总量为物料吸热的20%，则总好热设为：=（Q1+Q2+Q3+Q7）*K=(18563.16+116063.64+198626.38+78248.4+343267.88+462561.23)*1.2=1455331.5(kJ)生产用蒸汽最大消耗总量（kg）式中G蒸汽耗量，kg；Q加热过程中的热量总耗，KJ
38、；蒸汽热焓，2723.83J/kg；冷凝液热焓，558.41KJ/kg解得-=2165.42 kJ/kg,代入得G=691.65kg/班表5-1各工序蒸汽耗量序号工艺过程耗热量（KJ）1脱皮预煮134626.802配料换热198626.383化糖耗热78248.404巴氏杀菌耗热343267.885二次杀菌耗热462561.236转换为蒸汽691.65kg/班5.2冷却水耗量计算5.2.1化糖系统冷却用水设定冷却水进口温度为20，出口温度为25。将化糖锅中的糖溶液由95冷却到50，糖溶液中糖含量为70%，糖的比热取3.1kJ/kg.需要消耗冷却水计算如下：有公式，=代入数据得64.573.1(
39、95-50)= 4.187(25-20)=430.27kg5.2.2灌装冷却用水设定常温20为进水温度，出口温度为25。巴氏杀菌核桃奶温度由90杀菌温度冷却到60灌装温度消耗冷却水计算如下：，=即2.0310003.767（90-60）=4.187(25-20), =10958.22kg5.2.3杀菌锅冷却用水二次杀菌冷却所需用水量根据生产经验及杀菌锅型号和处理能力，取用水量为18t/h,设杀菌锅冷却时间为4h,杀菌锅每班需冷却水量设为,那么=72t。（按进水温度20出水温度30计）冷却水总用量：每班冷水耗用总量设为M那么M=4.3+109.5+72=185.8t六、 管径设计与计算6.1生产
40、用水管路的设计与计算6.1.1夹层锅用水管径已知夹层锅用水量为3.36t每班，设定输水时间为10min，水的流量为0.336t/min,依据工业供水速度取为3m/s,因为Q=Fv=故(m)=0.0490m式中D管道断面处的计算内径,m，Q设计断面的水流量,/s，F管道断面的面积,，断面处水的平均流速，m/s，采用不锈钢管尺寸573.5（mm），（以下计算公式中各字母表示含义同上）6.1.2浸泡用水管径已知每班浸泡用水量为0.924t,设定输水时间10min,水流量为0.0924t/min,供水速度选为2m/s, =0.0313m选用不锈钢管,尺寸403.5（mm）6.1.3磨浆用水管径磨浆过程
41、每班耗水量为1.54t,设定磨浆输水时间为1小时，水流量为1.54t/h,供水速度取0.2m/s, =0.0523m选用不锈钢管,尺寸为603.5（mm）6.1.4清洗用水管径采用CIP设备进行清洗的设备总耗水量为2.8t,各段清洗时间总和为1.25h,水流量为2.24t/h，设定水流速为1m/s,则=0.088因为清洗过程要使用酸碱介质，所以采用不锈钢管尺寸为603.5(mm)6.2物料输送管路的设计与计算取物料输送速度为1.5m/s，核桃奶密度取水的密度1000kg/,物料量为2t每班，确定输送时间为1h，则物料流量为2000kg/h，由得D=0.0217m式中Q物料量，kg/s，V物料输
42、送平均流速，取1.5m/s，D管道断面内径，物料密度，取1000kg/由于物料卫生较高所以使用不锈钢管尺寸为273.5（mm）6.3蒸汽管路的设计与计算6.2.1配料系统蒸汽管径配料罐加热使用的蒸汽流量为11.465kg/h，使用的蒸汽压力为0.3MPa，查得蒸汽密度为1.62kg/，管径为45mm，选用无缝钢管，尺寸为573.5（mm）。6.2.2化糖锅蒸汽管径化糖锅加热使用的蒸汽流量为4.516kg/h，使用的蒸汽压力为0.3MPa，查得蒸汽密度为1.62kg/，管径为30mm，选用无缝钢管，尺寸为383.5（mm）。6.2.3巴氏杀菌蒸汽管径使用的蒸汽流量为19.815kg/h，使用的蒸
43、汽压力为0.3MPa，查得蒸汽密度为1.62kg/，管径为45mm，选用的无缝钢管尺寸为573.5（mm）6.2.4杀菌锅蒸汽管径使用的蒸汽流量为26.70kg/h，使用的蒸汽压力为0.3MPa,查得蒸汽密度为1.62kg/，管径为50mm，选用的无缝钢管尺寸为573.5mm。表6-1 管径计算表序号名称型号（mm）序号名称型号（mm）1夹层锅用水管径不锈钢管573.55物料输送管径不锈钢管273.52浸泡用水管径不锈钢管403.56配料系统蒸汽管径无缝钢管573.53磨浆用水管径不锈钢管603.57化糖锅蒸汽管径无缝钢管383.54清洗用水管径不锈钢管603.58巴氏杀菌蒸汽管径无缝钢管57
44、3.59杀菌锅蒸汽管径无缝钢管573.5七、 耗水供汽量计算7.1耗水量计算以每班用水量计算为例7.1.1物料调配、浸泡用水量计算每班出核桃仁约0.168t，夹层锅预煮浸泡按1：2加水耗水量=0.1682=0.336t；磨浆前的常温浸泡8小时，加水比例为1:3,且每4小时换一次水，耗水量=0.15432=0.924t；磨浆加水比例1:4,浸泡后核桃仁吸水后重量约为0.385t,磨浆耗水量=0.3854=1.54t；调配、浸泡共加水约合2.8t。7.1.2物料清洗用水计算核桃破壳和破壳以后的核桃仁清洗清洗三次，每次清洗按1:3比例加水清洗，耗水量=0.29333=2.64t脱皮后的核桃仁清洗因为核桃仁脱皮时加入了碱液，所以要进行彻底清洗，设将所有夹层锅满水进行清洗，清洗4次，耗水量=1.255004=12t7.1.3设备清洗用水车间浸泡罐、高位储罐罐和夹层锅的清洗用
