毕业设计到设备选型.docx
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毕业设计到设备选型
物料衡算
1、因奶的成分随地区与季节的不同而不同,现对本设计的原奶成分作出假设并与成品乳进行对比:
(皆为百分含量)
水
脂肪(F)
非脂乳固体(其中蛋白质)(S)
成品乳
88.8
3.1
8.1(3.0)
原料乳
88.2
3.1
8.7(3.0)
2原料乳的标准化计算
原料乳的R。
=3.1/8.7=0.356
标准化乳的R=3.1/8.仁0.383
因为Ro 本设计 将采用从原料乳中取一部分进行脱脂,把取得的稀奶油加到剩余的原料乳中。 3、稀奶油及脱脂乳的成分假定 假定脱脂乳中的脂肪含量F2=0.2% 稀奶油中脂肪的含量F1=40% 稀奶油中非脂乳固体的含量为(假定原料乳与稀奶油和脱脂乳中,非脂乳固体和无脂乳之比不变,即有公式: So=S1二S2 100Fo100F1100F2 X8.7%=5.39% cSo100F110040S1== 100Fo1003.1% 每吨原料乳中应加的稀奶油量(Kw) R= 1000FoK40F1=10003.1%K4040% 1000SoK40F110008.4%K40F1 计算得Kw=3.089kg 得到3.089kg稀奶油的同时得到的脱脂乳量(K>。 2) 计算得Koo2=39.305kg 每吨原料进行标准化应进行脱脂的原料乳的量(M M=心+Ko。 2=3.089+39.305=42.394 故每1042.39kg原料乳可得标准化乳1003.089kg及39.305kg的脱脂乳标准乳的成分 1000FoK40F1_10003.1%K4040%_o r标—==3.114% 1000K401000K40 =8.690% 1000SoK40S1=10008.7%3.0895.39% 当原料乳量为1t时可得到的标准化乳(M) M1=1000X1003.089=962.294kg 1042.325 用于分离稀奶油的原料乳M2=42.394X1000=40.670kg 1042.394 得到稀奶油的量M3=3.089X40.670=2.963kg 42.394 得到脱脂乳的量M4=39.305X40.670=37.707kg 42.394 以上是按原料乳量为1t即1000kg计算的结果,所以每100kg得到稀奶油 的量为0.2963kg,得到脱脂乳的量3.7707kg,标准化乳为96.2294kg。 配料表汇总 纯鲜牛奶 麦香牛奶 可可牛奶1 咖啡牛奶 原料乳量(Kg) 100 100 100: 100 提取稀奶油量(Kg) 0.2963 0.2963 0.2963 0.2963 得到脱脂乳的量(Kg) 3.7707 3.7707 3.7707: 3.7707 标准乳(Kg) 96.2294 96.2294 96.2294 96.2294 辅助材料(Kg) 蔗糖 5 5 9 稳定齐U 0.15 0.18 0.18「 0.25 麦香香精 0.12 可可香精 0.12 咖啡香精 0.18 其他原料(Kg) 麦汁 1.2 可可粉 1.21 咖啡粉 4 成品计算 鲜牛奶(鲜牛奶100%) 超高温奶: ⑴100kg原料乳经分离、标准化后得到解决的稀奶油为0.2963kg,脱脂乳为 3.7647kg;标准化乳为96.2294kg。 ⑵乳液经粗滤、脱气、净化及标准化等工序后,物料损耗以0.5%计,则 M=96.2294*(1-0.5%)=95.7483kg。 ⑶预热杀菌、均质、超高温灭菌等阶段的物料损耗以0.15%计,则M= (95.7483+0.15)*(1-0.15)=95.7545kg。 ⑷灌装损耗以0.1%计,则M=95.7545*(1-0.1%)=95.6587kg。 ⑸成品率 对原料乳: 95.6587/100=95.6587% 对标准化乳: 95.6587/96.2294=99.4068% 巴氏杀菌奶(未添加稳定剂) ⑴100kg原料乳经分离、标准化后得到解决的稀奶油为0.2963kg,脱脂乳为 3.7647kg;标准化乳为96.2294kg。 ⑵乳液经粗滤、脱气、净化及标准化等工序后,物料损耗以0.5%计,则 M=96.2294*(1-0.5%)=95.7483kg。 ⑶预热杀菌、均质、巴氏杀菌等阶段的物料损耗以0.15%计,则M=95.7483*(1-0.15)=95.7483kg。 ⑷灌装损耗以0.1%计,贝UM=95.7483*(1-0.1%)=95.5091kg。 ⑸成品率 对原料乳: 95.5091/100=95.5091% 对标准化乳: 95.5091/96.2294=99.2515% 花色奶(超高温) 麦香牛奶(鲜牛奶80%) ⑴100kg原料乳经分离、标准化后得到解决的稀奶油为0.2963kg,脱脂乳为 3.7647kg;标准化乳为96.2294kg。 ⑵乳液经粗滤、脱气、净化及标准化等工序后,物料损耗以0.5%计,则 M=96.2294*(1-0.5%)=95.7483kg。 ⑶预热杀菌、均质、超高温灭菌等阶段的物料损耗以0.15%计,则M= (95.7483/80%)*(1-0.15)=119.5058kg。 ⑷灌装损耗以0.1%计,则M=119.5058*(1-0.1%)=119.3863kg。 ⑸成品率 对原料乳: 119.3863/100=119.3863% 对标准化乳: 119.3863/96.2294=124.0643% 可可奶(鲜牛奶80%) ⑴100kg原料乳经分离、标准化后得到解决的稀奶油为0.2963kg,脱脂乳为 3.7647kg;标准化乳为96.2294kg。 ⑵乳液经粗滤、脱气、净化及标准化等工序后,物料损耗以0.5%计,则 M=96.2294*(1-0.5%)=95.7483kg。 ⑶预热杀菌、均质、超高温灭菌等阶段的物料损耗以0.15%计,则M= (95.7483/80%)*(1-0.15)=119.5058kg。 ⑷灌装损耗以0.1%计,则M=119.5058*(1-0.1%)=119.3863kg。 ⑸成品率 对原料乳: 119.3863/100=119.3863% 对标准化乳: 119.3863/96.2294=124.0643% 咖啡奶(鲜牛奶50%) ⑴100kg原料乳经分离、标准化后得到解决的稀奶油为0.2963kg,脱脂乳为 3.7647kg;标准化乳为96.2294kg。 ⑵液经粗滤、脱气、净化及标准化等工序后,物料损耗以0.5%计,则 M=96.2294*(1-0.5%)=95.7483kg ⑶预热杀菌、均质、超高温灭菌等阶段的物料损耗以0.15%计,则M= (95.7483/50%)*(1-0.15)=191.2094kg。 ⑷灌装损耗以0.1%计,则M=191.2094*(1-0.1%)=191.0182kg。 ⑸成品率 对原料乳: 191.0182/100=191.0182% 对标准化乳: 191.0182/96.2294=198.5030% 班产量 (t) 年 产量 (t) 班产折算体积数(L) 包装规格 纸箱数个/班 250ml 包/班 243ml 袋/班 250ml 243ml 纯鲜牛奶 巴氏杀菌 袋装 25 7500 24271.8 99884 1665 利乐包 5 1500 4854.4 19418 810 超高温灭菌 袋装 15 4500 14563.1 59931 999 利乐包 5 1500 4854.4 19418 810 麦香牛奶 袋装 10 2400 9708.7 39954 666 可可奶 袋装 10 2400 9708.7 39954 666 咖啡奶 袋装 10 2400 9708.7 39954 666 备注: 牛奶密度为1.03kg/L 包装规格: 袋装1*60*243ml利乐包1*24*250ml 热量衡算及相关设备选型 热量衡算过程的说明 ⑴根据换热器两端(牛奶入口——热/冷水出口,牛奶出口——热/冷水入口)的温差,按照△tm=(△t2-△tl)/ln(△t2/△tl),求出对数平均温差。 ⑵根据热量衡算式Q=MKT=KX^TmxA,可求出换热器所需面积 A=(MXCXAT)/(KX^Tj 已知: q牛奶流量kg/h C――牛奶比热容KJ/(Kg•°C) △T——牛奶的入口、出口温差°C K――总传热系数W/(m2•°C) ⑶计算牛奶和水的热传递单元数NTS、NTU水 NTU牛=(KXA)/(MXC)=^T牛/△TmNTUk二“XNTU牛=(△T水/△T牛)XNTU牛取较大的NTU再根据流道,查“温差修正系数”表(见《乳品技术装备》 P.86图5-19),得到温差修正系数Ft,则换热面积相应修正为A修=A/Ft如果A修仍<X,则说明所选的换热器合适,否则就重新选择。 [4计算总换热量Q=MKCXAT 超咼温火菌奶 ⑴15吨/班袋装生产线 参数取值: q: 根据“物料衡算”,取每日需处理原料乳15/95.6587%=15.6807t。 该生产线只每天下午生产3.5小时,则乳液流量为15.6807X1000/3.5=4480.2kg/h。 根据现有换热器的流量标准,以5000kg/h计,在实际生产中,可以在管路上安装阀门,调节流量至计算值即可。 K: 板式换热器的总传热系数可达3500--4000W/(m2七),这里取3500W/(m七) C: 牛奶的比热容随温度变化范围为3.92—3.97KJ/(Kg•oC),这里取为3.95KJ/(Kg•oC) ⑵10吨/班袋装生产线 参数取值: q: 根据“物料衡算”,取成品率最小的产品,每日需处理原料乳10/119.3863%=8.3762to该生产线只每天下午生产3.5小时,则乳液流量为8.3762X1000/3.5=2393.2kg/h。 根据现有换热器的流量标准,以3000kg/h计,在实际生产中,可以在管路上安装阀门,调节流量至计算值即可。 K: 板式换热器的总传热系数可达3500--4000W/(m2-oC),这里取3500W/(m•© C: 牛奶的比热容随温度变化范围为3.92—3.97KJ/(Kg•oC),这里取为3.95 KJ/(Kg•oC) ⑶5吨/班利乐包生产线 参数取值: q: 根据“物料衡算”取成品率最小的产品,每日需处理原料乳5/95.6587%=5.2269t。 该生产线只每天下午生产3.5小时,则乳液流量为5.2269xi000/3.5=1493.4kg/h。 根据现有换热器的流量标准,以2000kg/h计,在实际生产中,可以在管路上安装阀门,调节流量至计算值即可。 K: 板式换热器的总传热系数可达3500--4000W/(m2・°C),这里取3500W/(ni・°C) C: 牛奶的比热容随温度变化范围为3.92—3.97KJ/(Kg•°C),这里取为3.95KJ/(Kg•°C)巴氏杀菌奶 ⑴25吨/班袋装生产线 参数取值: q: 根据“物料衡算”,取每日需处理原料乳25/95.5091%=26.18t。 该生产线只每天上午生产3.5小时,则乳液流量为26.18X1000/3.5=7480.2kg/h。 根据现有换热器的流量标准,以8000kg/h计,在实际生产中,可以在管路上安装阀门,调节流量至计算值即可。 K: 板式换热器的总传热系数可达3500--4000W/(m2-°C),这里取3500W/(ni-°C) C: 牛奶的比热容随温度变化范围为3.92—3.97KJ/(Kg•°C),这里取为3.95KJ/(Kg•°C) [2]5吨/班利乐包生产线 参数取值: q: 根据“物料衡算”取成品率最小的产品,每日需处理原料乳5/95.5091%=5.24t。 该生产线只每天上午生产3.5小时,则乳液流量为5.24X1000/3.5=1497.14kg/h。 根据现有换热器的流量标准,以2000kg/h计,在实际生产中,可以在管路上安装阀门,调节流量至计算值即可。 K: 板式换热器的总传热系数可达3500--4000W/(m2-°C),这里取3500W/(ni-°C) C: 牛奶的比热容随温度变化范围为3.92—3.97KJ/(Kg•°C),这里取为3.95KJ/(Kg•°C) 参数取值汇总表 q牛奶流量 kg/h C牛奶比热容 KJ/(Kg•°C) K总传热系数 W/(ni•°C) 巴氏奶 5吨/班利乐包牛产 线 2000 3.95 3500 25吨/班袋 装生产线 8000 超咼温奶 15吨/班袋 装生产线 5000 10吨/班袋 装生产线 3000 5吨/班利 2000 乐包牛产线 原收奶冷却阶段 设定净乳后牛奶温度为30°C,—小时内冷却到4°C进行贮存。 冷却介质用1oC冰水,热交换后升温至9°C.单位时间内收奶量为: 26.18t/3.5h=7.27t/h △Tm=(309)(4卫=9.25°C 309 In 41 巴氏杀菌奶: 25吨/班袋装生产线 AqCT80003.952610002 A==X=7.05m KTm35009.253600 选用BP2-J-8型换热器,总换热面积8m2 温差修正: NTU牛=KXA/qXC=(3500X7.05)/(7270X3.95)=2.43, ra=AT水/△T牛=8/26<1, 2 查“温差修正系数”得Ft=0.93,二A修=7.05/0.93=7.58m,所选BP2-J-8型 换热器合适。 Q=qCT=8000X3.95X26=821600kj/h 冰水流量=一Q=821600=24452.4kg/h=24.5t/h CsTs4.28 巴氏奶上午生产3.5小时,共需要冰水量: 24.5X3.5=85.6t 5吨/班利乐包生产线 设定净乳后牛奶温度为30oC,—小时内冷却到4oC进行贮存。 冷却介质用1oC冰水,热交换后升温至9oC.单位时间内收奶量为: 5.24t/3.5h=1.50t/h 八qCT20003.952610002 A==X=1.76m KTm35009.253600 选用BP2-J-2型换热器,总换热面积2m2 温差修正: NTU牛=KXA/qXC=(3500X1.76)/(1500X3.95)=2.42, “=△T水/△T牛=8/25<1, 查“温差修正系数”得Ft=0.92,二A修=1.76/0.92=1.91,所选BP2-J-2型换热器合适。 Q=qCT=2000X3.95X26=205400kj/h 冰水流量=一Q=205400=6113.1kg/h=6.1t/h CsTs4.28 巴氏奶上午生产3.5小时,共需要冰水量: 6.1X3.5=21.4t 超咼温杀菌奶: 15吨/班袋装生产线 设定净乳后牛奶温度为30oC,—小时内冷却到4oC进行贮存。 冷却介质用1oC冰水,热交换后升温至9oC.单位时间内收奶量为: 15.6807t/3.5h=4.48t/h AqCT50003.9526、,1000“2 A==X=4.41m KTm35009.253600 选用BP2-J-5型换热器,总换热面积5m2 温差修正: NTU牛=KXA/qXC=(3500X4.41)/(4480X3.95)=2.49, "=△T水/△T牛=8/25<1, 查“温差修正系数”得Ft=0.93,二A修=4.41/0.93=4.74,所选BP2-J-5型换热器合适。 Q=qCT=5000X3.95X26=513500kj/h 冰水流量=一Q=513500=15282.7kg/h=15.3t/h CsTs4.28 超高温奶下午生产3.5小时,共需要冰水量: 15.3X3.5=53.5t 10吨/班袋装生产线 设定净乳后牛奶温度为30°C,—小时内冷却到4oC进行贮存。 冷却介质用1oC 冰水,热交换后升温至9°C.单位时间内收奶量为: 8.3762t/3.5h=2.40t/h AqCT30003.952610002 A==X=2.64m KTm35009.253600 选用BP2-J-3型换热器,总换热面3n1 温差修正: NTU牛=KXA/qXC=(3500X2.64)/(2400X3.95)=2.49, “=△T水/△T牛=8/25<1, 查“温差修正系数”得Ft=0.93,二A修=2.64/0.93=2.84,所选BP2-J-3型换热器合适。 Q=qCT=5000X3.95X26=308100kj/h Q308100 冰水流量===9169.6kg/h=9.2t/h CsTs4.28 超高温奶下午生产3.5小时,共需要冰水量: 9.2X3.5=32.09t 5吨/班利乐包生产线 设定净乳后牛奶温度为30°C,—小时内冷却到4°C进行贮存。 冷却介质用1°C 冰水,热交换后升温至9°C.单位时间内收奶量为: 5.24t/3.5h=1.50t/hA=_=2000—3.95—26x1000 KTm35009.253600 选用BP2-J-2型换热器,总换热面积2m2 温差修正: NTU牛=KXA/qXC=(3500X1.76)/(1500X3.95)=2.42, "=△T水/△T牛=8/25<1, 查“温差修正系数”得Ft=0.92,二A修=1.76/0.92=1.91,所选BP2-J-2型换热器合适。 Q=qCT=2000X3.95X26=205400kj/h 冰水流量=一Q=205400=6113.1kg/h=6.1t/h CsTs4.28 超高温奶下午生产3.5小时,共需要冰水量: 6.1X3.5=21.4t 贮奶脱气阶段 牛奶刚被挤出后约含5.5%--7%的气体。 经贮存、运输和收购后,一般其气体 含量在10%以上,且绝大多数为非结合的分散气体,这些气体对牛奶加工有破坏作 用: (1) 影响牛乳计量的准确度; (2) 使巴氏杀菌机中结垢增加; (3) 影响分离和分离效率; (4) 影响牛乳标准化的准确度; (5) 影响奶油的产量; (6) 促使脂肪球聚合; (7) 促使游离脂肪吸附于奶油包装的内层; (8) 促使发酵乳中乳清析出。 所以, 牛奶加工前进行脱气处理是必不可少的 巴氏杀菌奶: 25吨/班袋装生产线 将牛乳由4°C预热至68°C后泵入脱气罐。 加热介质用70°C热水,设热交换后热水温度降为30°C,单位时间内收奶量为: 26.18t/3.5h=7.27t/h △僭(3°4)(7°68)=9.36oC 304 In 7068 AqCT80003.9564—0002 A==X=17.15m KTm35009.253600 选用BP2-J-20型换热器,总换热面积20m2 温差修正: NTU牛=KXA/qXC=(3500X17.15)/(7270X3.95)=2.43, ra=AT水/△T牛=40/64<1, 查“温差修正系数”得Ft=0.93,二A修=17.15/0.93=18.44m2,所选BP2-J-20 型换热器合适。 Q=qCT=8000X3.95X64=2022400kj/h热水流量=一Q=2022400=12038.1kg/h=12.0t/h CsTs4.240 巴氏奶上午生产3.5小时,共需要热水量: 12.0X3.5=42.1t 5吨/班利乐包生产线 将牛乳由4oC预热至68oC后泵入脱气罐。 加热介质用70oC热水,设热交换后 热水温度降为30°C,单位时间内收奶量为: 5.24t/3.5h=1.50t/h△Tm=(304)(7068)=9.36OC 304 ln 7068 AqCT20003.956—10002 A==X=4.29m KTm35009.253600 选用BP2-J-5型换热器,总换热面积5m2 温差修正: NTU牛=KXA/qXC=(3500X1.76)/(1500X3.95)=2.42, “=△T水/△T牛=40/64<1, 查“温差修正系数”得Ft=0.92,二A修=4.29/0.92=4.66,所选BP2-J-5型换热器合适。 Q=qCT=2000X3.95X64=505600kj/h 热水流量=一Q=505600=3009.5kg/h=3.0t/h CsTs4.240 巴氏奶上午生产3.5小时,共需要热水量: 3.0X3.5=10.5t 超咼温杀菌奶: 15吨/班袋装生产线 将牛乳由4oC预热至68°C后泵入脱气罐。 加热介质用70°C热水,设热交换后热水温度降为30°C,单位时间内收奶量为: 15.6807t/3.5h=4.48t/h △Tm=(304)(7°68)=9.36°c 304 In 7068 A=qC—=5000—3.95—64x1000=10.72mi KTm35009.253600 选用BP2-J-12型换热器,总换热面积15m2 温差修正: NTU牛=KXA/qXC=(3500X10.72)/(4480X3.95)=2.12, “=△T水/△T牛=40/64<1, 查“温差修正系数”得Ft=0.92,二A修=10.72/0.92=11.65,所选BP2-J-12型 换热器合适。 Q=qCT=50
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