生物工程毕业论文

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1、生物工程毕业论文生物工程毕业论文题 目 苹果清汁浓缩汁厂的设计 专 业 生物工程 生物工程毕业论文 1目 录摘要摘要.5第一章第一章 绪论绪论 .81.1 苹果及其营养价值 .81.2 苹果汁的营养价值 .81.3 我国浓缩苹果汁产业的发展现状与趋势.81.4 甘肃省浓缩苹果汁产业发展趋势 .91.5 设计目的及依据 .101.6 产品方案论证 .10第二章第二章 厂区平面设计厂区平面设计.112.1 平面设计原则 .112.2 厂址选择 .112.3 建筑物布置原则 .122.4 道路与绿化 .13第三章第三章 产品工艺流程设计产品工艺流程设计.143.1 产品工艺选择及流程 .143.2

2、生产工艺论证 .153.3 质量指标 .17第四章第四章 主要设备工艺衡算和选型主要设备工艺衡算和选型.194.1 物料衡算 .194.2 真空浓缩设备工艺衡算与选型 .194.3 灭菌系统设备工艺衡算 .29第五章第五章 辅助设备选型及水、电、气估算辅助设备选型及水、电、气估算.375.1 生产工段 .375.2 无菌灌装 .385.3 CIP 系统 .395.4 全厂水量计算 .395.5 全场用电荷性质及计算 .415.6 全厂热负荷计算 .42第六章第六章 辅助部门辅助部门设设计计.446.1 仓储 .446. 2 机修间 .446. 3 产品化验室 .446. 4 工厂运输系统 .4

3、4第七章第七章 污水处理系统设计污水处理系统设计.467.1 苹果浓缩汁厂污水对周边环境的危害 .467.2 污水处理系统设计依据 .467.3 污水情况分析 .467.4 工艺流程的选择 .46生物工程毕业论文 27.5 工艺简述 .467.6 A/O 处理工艺 .477.7 主要构筑物与设备选型 .47第八章第八章 技术经济分析技术经济分析.488.1 技术经济论证的程序： .488.2 总投资 .488.3 财务评价 .52结结 论论.55参考文献参考文献.56生物工程毕业论文 3苹果清汁浓缩汁厂的设计摘要：摘要：本设计主要是进行年生产 50000t 浓缩苹果清汁工厂设计。设计中对浓缩苹

4、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：关键词：苹果清汁；浓缩；工厂设计；工艺衡算生物工程毕业论文 4Abstract : This paper was carried out about Annual output of 50000t c

5、oncentrated apple juice .The basic introduction of development status, site selection, and plant general layout design of the apple juice industry were talked about in this design.Also, production process had been choosen, which adopted the press law to produce apple juice. Double-effect vacuum equi

6、pment was choosed to concentrate the apple juice, and the equipments of the ouble-effect vacuum equipment and high-temperature sterilization equipment design were calculated to obtain the main characteristic of the equipments on the base of knowing the output of per shif.As the result of the process

7、ing calaulation.The model of the high-temperature sterilization equipment was choosed as RP6L-40 and the model of the double-effect vacuum equipment was SHJ3600. What more, the appendix equipments were also choosed and Sewage treatment system was carried out in a detailed design.Keywords: Apple juic

8、e; Concentrate; Plant design; Process accounting 生物工程毕业论文 5第一章 绪论1.1 苹果及其营养价值苹果（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、香橙素、维生素 C 等1。 1

9、.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

10、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

11、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生物工程毕业论文 6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

12、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 甘肃省浓缩苹果汁产业发展趋势1.4.1 甘肃省苹果产业现状4苹果是甘肃省分布范围最广、栽培面积最大的果树树种，全省 14 个市、州都有苹果栽培。2008 年全省苹果种植面积 369.78 万亩、产量 164.14 万吨、产值 29.05 亿元，分别占全省水果面积、产量、产值的 59.86、66.15、71.07。主产区平凉、庆阳、天水、陇南 4 市 322.79 万亩、产量 134.66 万吨、产值 23.84 亿元，分别占全省苹果面积、产量的 87.29%、82.045%、82.07。农业部确定的 18 个苹果优

13、势区域重点县 306.59万亩、产量 125.09 万亩、产量 22.14 亿元，占全省苹果面积、产量、产值的82.91%、76.21%和 76.21%。天水是西北地区最大的元帅系苹果产区。2008 年苹果面积、产量分别占全国的13.27%和 5.89%，种植面积由 2002 年的全国第六位，跃升到 2008 年的第 3 位，仅次于陕西省和山东省。1.4.2 甘肃省苹果汁产业近年来，纯果汁和果汁类饮料由于具有天然、健康的特性，产销量增长迅速。这为甘肃省的果汁加工企业带来巨大的商机。凭借丰富的原料资源和较低的劳动力成本优势，甘肃省果汁生产企业的产品质量不断提升，出口量也迅速增长。2000 以前甘

14、肃省仅有庆阳、泾川建有苹果浓缩汁加工企业，东南部地区还有较为丰富的苹果资源大量浪费。2001 年，兰州长城电工股份有限公司、陕西恒兴果汁饮料有限公司和天水长城电工股份有限公司斥巨资在富有“中国西部瓜果之乡”之美誉的天水市建起了苹果浓缩汁加工专业生产企业天水长城果汁饮料有限公司。公司资产总额达 1.41 亿元，其中固定资产 6147 万元，注册资金 4000 万元，占地面积达 74000 平方米。全部设备均从德国、意大利、瑞士等国引进，在国际上处于领先水平。目前已建成苹果果汁加生物工程毕业论文 7工线 2 条，日消化原料苹果 1000 吨，年可生产浓缩苹果汁 25000 吨。公司建成投产四年来，

15、完成产品产量 45000 吨，实现工业总产值 17388 万元。全部产品均以自营和代理的形式出口德国、俄罗斯、以色列、荷兰、英国、丹麦等发达国家和地区，实现销售收入 18000 万元，实现出口创汇 1847 万美元。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。1.5.1 项目背景我国是世界第一大苹果和苹果汁生产国，苹果汁出口占世界贸易量一半以上，在国际苹果汁贸易中具有举足轻重的地位。在世界贸易组织框架体系下，苹果汁加工是我国少有的

16、几个具有绝对优势地位的农业产业之一，是农业产业化的重点发展行业，苹果汁的加工出口对于缓解国内果品卖难，消化残次果和促进果业的健康持续发展起到了十分积极的作用。近年来，我国苹果汁加工行业高速增长，苹果汁出口顺畅，有效推动了国内市场果价的回升，并起到了优化农村产业结构和提高农民收入的重要作用。1.5.2 拟建规模本厂计划在三年内完成年产五万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1.6.1 依据年产量50000t浓缩苹果清汁。1.6.2 要求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，达到经济运行的目

17、的。生物工程毕业论文 8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，合理组织人流和物流；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置；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。

18、2.2.1 区位条件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。2.2.2 交通条件天水地处陕、甘、川、宁四省交汇点和西安、兰州两大省会城市中间，为陇东南商贸中心，对周边城市有一定的辐射带动作用，具有现代物流和商业连锁的区位优势。天水市以公路、铁路交通为主，交通相对便利。陇海铁路线在天水境内长达 185 km；公路方面，国道 316、310 线构成南北、东西大通道；境内还有省道 5 条。伴随十堰-天水高速公路开通将使天水与陕西、湖北的交

19、通更加便捷；正在建设的宝天高速与将要建设的天定高速、平武高速也将便利天水的东进西出，南拓北展。2.2.3 原料供应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、生物工程毕业论文 9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，

20、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。2.3 建筑物布置原则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

21、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。2.3.3 库区布置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；生物工程毕业论文 102. 废弃物场地的设

22、置应远离生产区，并设置专门的入口和清洗消毒设施。2.4 道路与绿化2.4.1 道路厂区出入口的设置结合了天水城市道路规划、人流、物流方向和全厂运输量。表 2-1 厂区道路指标指标名称汽车道电瓶车道单车道路面宽度(m)双车道3.0-4.06.0-6.52.03.5车间引导宽度3.0-4.02.0-3.5路肩宽度1.0-1.5平曲线最小半径15.06.0单车带一辆拖车9.012.05.07.0最大纵坡(%)83-4最小纵坡(%)0.4车间引导最小半径8.04.0纵向坡度最小长度50502.4.2 绿化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

23、于落叶植物的选用也会慎重。生物工程毕业论文 11第三章 产品工艺流程设计3.1 产品工艺选择及流程3.1.1 果汁制取方法1.浸提法浸提法是把水果细胞内的汁液转移到液态浸提介质的过程，苹果汁浸提一般在温度 45-65下，低温浸提 60min 左右5。在实际操作中，浸提法制取苹果汁采用热水作为介质，所得汁液色泽明亮，易于澄清处理，氧化程度小，微生物含量低，芳香成分含量高。但果汁中易于热解或挥发的成分损失很大，且需要消耗大量新鲜热水，所以浸提法一般用于汁液含量较少，难于用压榨法制取的水果原料，如山楂、梅、酸枣等水果。原料精过滤拣选抗坏血酸碟式分离澄清处理（酶处理）冷却200L 铝塑复合袋、铁桶真空

24、浓缩无菌储罐冷库储存（18）浓缩苹果汁成品罐装高温杀菌浓缩苹果汁成品冷库储存（18）220L 铝塑复合袋、铁桶破碎打浆清洗榨汁离心分离核皮图 3-1 浓缩苹果汁生产工艺流程生物工程毕业论文 122.榨汁法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，成本相对较低，是运用最为广泛的苹果浓缩汁制取方法。综上所述，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

25、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，原料的采收应符合国家软饮料原辅材料的要求（GB10791-89） 。其工艺流程设计如图 3-1 所示6。3.2 生产工艺论证3.2.1 原料的采集苹果主要从天水当地收集，在苹果产地建立采购站以保证及时采购原料果。原料选富有苹果风味，糖分较高，酸味和涩味适当、香味浓、果汁丰富的天水元帅系苹果。要求果实健全完好。加工时须除去腐败果和生霉果。果实以成熟为宜，未熟果有生果味，果汁偏酸涩而少甜味，浓度也低。过熟果缺少风味果汁品质低劣、压榨、澄清和过滤比较困难，出汁率低。3.2.2 原料的验收每年 8、9 月份质检部到苹果种植区调查苹

26、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。生产期间，苹果验收按以下要求进行1：1. 必须是合格供应商提供的原料；2. 农残检验报告；3. 腐烂率超标(6)的不收；4. 质检员当场验收。3.2.3 原料预处理1. 初步清洗生物工程毕业论文 13苹果在采收后表面常附有灰尘，碎叶等杂物，必须进行初步清洗，初步清洗有两个过程，水流输送清洗和提升机喷淋清洗。在清洗时把粘附在原料上的泥土、杂质、粉尘、沙粒等洗掉，去除残留的农药和部分微生物，清洗环节必须符合国家软饮料原辅材料的要求（GB10791-89） 。2. 拣选在拣选台人工对苹果进行拣选，把一些腐败的苹果或腐

27、烂部分去除掉，一些杂质通过拣选台被拣出。以免下一步进行破碎时这些杂物进入苹果汁。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。3.2.4 破碎榨汁前先行破碎可以提高出汁率，但破碎粒度要适中，要利于压榨过程中果酱内部产生排汁通道。否则，破碎过度，易造成压榨时外层果汁很快榨出，形成一层厚皮，使内层果汁流出困难，反而造成出汁率下降，榨汁时间延长，混浊物含量增大，使下一步澄清工作负荷增大。破碎粒度一般控制到 1.5-3cm8。3.2.5 榨汁预处理原料果经破碎成果浆，果品组织被破坏

28、，各种酶从破碎的组织细胞中溢出，活性大大增强，同时表面积急剧扩大并大量吸收氧，致使果浆产生各种氧化反应。此外，果浆又为来自于原料、空气，设备的微生物生长繁殖提供了良好的营养条件，极易使其腐败变质。因此，必须对果浆及时采取措施，钝化苹果自身所含有的酶，抑制微生物繁殖，保证果汁的质量，同时提高果汁的出汁率。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9。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

29、标准。生物工程毕业论文 143.2.7 酶处理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。3.2.8 过滤采用硅胶土过滤，过滤时，用硅胶土配料器把硅胶土添加至混浊果汁中，经过一段时间后，当硅胶土沉积在滤板上的厚度达 2-3mm 时，形成过滤能力，只要硅胶土沉积层没有被堵塞，就可以连续过滤。硅胶土的需要量，依果汁的浑浊度和果汁的黏度而定。4040cm 的板框可容纳 1.5kg 的硅胶土，6060 的板框可以容纳 4kg 硅胶土，苹果汁过滤使用硅胶土为

30、 1-2kg/1000L9。3.2.9 浓缩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 65-6810。3.2.10 灭菌和灌装苹果汁的灭菌正确与否，不仅影响产品的保藏期，而且影响产品的质量。浓缩处理之后，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。无菌灌装的三个条件：(1) 物料无菌；(2) 包装材料无菌；(3) 灌装环境无菌。采用进口的罐装机进行灌装，灌装前先将灌装口喷射高温蒸汽，杀死可能存在的微生物，再开始

31、灌装，灌装后的成品直接入库。3.3 质量指标3.3.1 成品质量的控制产品质量的好坏，关系到企业的生死存亡。要发展就要把质量放在首位，果汁企业的管理人员，技术人员和工作人员，都应懂得食品质量管理的基本知识，应严格按照浓缩苹果汁质量指标进行生产，采用先进科学的质量管理方法，全面提高企业的质量管理水平。生物工程毕业论文 15根据中华人民共和国农牧渔业部标准果汁饮料总则 （NY 14588）标准。浓缩苹果汁质量指标指标如表 3-1 所示：表 3-1 浓缩苹果汁质量指标一览表指标类型指标项目单位指标感官指标色泽香气及滋味外观形态杂质根据三角法取样鉴定感官指标，感官指标主要依赖检测人员的经验来评定。橙黄

32、色或棕红色，久置后变深将果汁稀释至可溶性固形物至 10-12果汁应有新鲜苹果固有的香味，无异味。透明，无沉淀物，悬浮物，应无肉眼可见杂质。卫生指标铅铜砷细菌总数大肠菌群致病菌耐热耐酸菌霉菌和酵母菌棒曲霉素mg/kgmg/kgmg/kg个/ml个/100ml个/ml个/mlug/kg0.25.00.1103不得检出11040理化指标可溶性固形物总酸pH透光率T625nm色值 T440nm浊度乙醇果胶试验淀粉试验富马酸热稳定性Brixg/kgmg/kg7110.8 3.6-4.29555 3.0 3.00阴性阴性5稳定生物工程毕业论文 16第四章 主要设备工艺衡算和选型浓缩苹果汁生产主要设备包括真

33、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。4.1 物料衡算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 50000t规模，则每小时产量要达到 8t。为进行主要设备工艺计算，首先进行物料衡算：1. 班产量的确定日产浓缩汁量为：50000t180天=277.77t/d班产浓缩汁量为：277.773=93t2. 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

34、按照浓缩到 1/6，浓缩果汁的浓度为 70Brixl 来计算。每班澄清苹果汁生产量=浓缩倍数班产浓缩汁量（t/班） =693t/班 =558t/班生产的损耗量如表4-116所示：表 4-1 生产损耗一览表项目损失量()拣选 清洗破碎压榨(去渣)超滤浓缩0.50.20.213.20.40.3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355885=1969.40t新鲜苹果进行生产，即每生产1t浓缩苹果汁需要新鲜苹果。1969.40277.777.10t每小时处理原料量= 7.10 856.8 / t h 4.2 真空浓缩设备工艺衡算与选型生物工

35、程毕业论文 17目前，蒸发浓缩工艺是一种最主要的果汁浓缩工艺。其实质是通过加热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=5588=69.750t/h=69750Kg/h；表 4-2 流体相关物理参数项目苹果汁料液进口温度/20进料量/kg/h69750进料浓度0.2出料浓度0.74.2.1 水分蒸发量 W 的计算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，假设蒸发室传

36、热面积相同。 （4.2.1.1021XWFX）数据代入式 4.2.1.1，得： 0.26975010.749800/WKg h二效完成液量 2697504980019950/LFWKg h假定每效蒸发量相同：1249800224900/WWKg h对一、二效进行总物料衡算：生物工程毕业论文 18 11FWL (4.2.1.2）11LFW数据代入式 4.2.1.2，得：1697502490044850/LKg h一、二效进行溶质物料衡算： (4.2.1.3）011FXL X数据代入式 4.2.1.3，得： 169750 0.2448500.310X 20.7X 4.2.2 加热蒸汽蒸发量 D 的

37、计算4.2.2.1 总传热系数 K 的计算由于处理量较大，本设备换热器采用的无缝钢管，导热系数 =45W/mk。100 5表 4-3 流体相关物理参数20%苹果汁料液污垢热阻/（m2k/kw）1.210-3密度/（kgm-3）1280热导率/（W/mk）0.42粘度/（Pas）2.210-3管外传热系数/（Wm-2K-1）6800Pr2101. 一效总传热系数 K1:计算管内对流传热系数2 令管内料液流速为 15m/s (4.2.2.1）Redu数据代入式 4.2.2.1，得：30.1 15 1280Re2.2 1087080生物工程毕业论文 19 Re 10000， (4.2.2.2）0.8

38、0.40.023RePrNu 数据代入式 4.2.2.2，得：0.80.4220.023 87080210397/0.42 3970.11660/NuNu dWm k 又因为： (4.2.2.3)11112111222111ssmdddbRRKddd式中： d1=90mm；d2=100mm；dm=95mm。数据代入式 4.2.2.3，得：211440/KWm k2. 二效总传热系数： 表 4-4 流体相关物理参数31%苹果汁料液污垢热阻/（m2k/kw）1.2610-3密度/（kgm-3）1370热导率/（W/mk）0.48粘度/（Pas）2.210-3管外传热系数/（Wm-2K-1）5200

39、Pr240流速/(m/s)12计算管内对流传热系数2则 30.1 12 1370Re934002.2 10du Re10000， (4.2.2.4) 0.80.40.023RePrNu 生物工程毕业论文 20 将数据代入 4.2.2.4，得：0.80.40.023 93400240548Nu 22/1830/Nu dWm k式， (4.2.2.5) 11112211222111ssmdddbRRKddd将数据代入 4.2.2.5，得：221120/KWm k4.2.2.2 双效的沸点升高计算令：一效蒸汽压力为 2.100105pa，其饱和温度 T1s=120二效蒸汽压力为 0.20105pa，

40、其饱和温度为 T2s=54且沸点升高 认为与压力无关并按计算 (4.2.2.6)21.826.45xx 将数据代入 4.2.2.6，得：2211.826.451.82 0.3106.45 0.3101.18xx 2221.826.451.82 0.76.45 0.74.1xx 总有效温差 12sstTT 120541.184.1 60.72估计各效蒸发器的有效温度差: 1112124.811KttKK 2212132.911KttKK 由于进入第一效的物料是低于沸点的冷料，为了提高原料的温度，需要加入更多生物工程毕业论文 21热量。所以调整各效有效温度差，即提高 t1同时降低 t2。令 t1=

41、 27，t2=304.2.2.3 计算各效中溶液的沸点1. 一效溶液的沸点 (4.2.2.7)1111StTTt将数据代入 4.2.2.7，得：11202793tC1=1.18，所以进入二效加热室蒸汽的饱和温度 21191.82STtC2. 二效溶液的沸点 222261.83StTTtC=1.68333STTt得出双效蒸发器的温度分布如下:第一效 第二效 冷凝器120 91.82 60.1493 61.82 4.2.2.4 加热蒸发量 D 的计算首先计算每一效中溶液的比热，忽略浓缩热效应。按照计算4.322.1pcx进料 F：C0=4.32-2.10.2=3.9kJ/kgk第一效溶液 L1：C

42、1=4.32-2.10.31=3.67kJ/kgk第二效溶液 L2：C2=4.32-2.10.7=2.85kJ/kgk以 0为基准，各蒸汽流的焓计算如下：第一效：t1=T1=120生物工程毕业论文 22T2s=91.82 1=1.18 T1s=120二次蒸汽焓 H1 =H2s+蒸汽过热 1.18的焓 (4.2.2.8)将数据代入 4.2.2.8，得：H1 = 2510+1.181.6=2512KJ/kgH1s-h1s=2600-480=1800KJ/kg第二效： t2=T2=61.82 2=4.10T3s=60.14 231.18 1.62232/SHHKj kg*12325122132/ss

43、Hhc TKj kg焓衡算中所用蒸汽和苹果汁流量如下：W1=F-L1；W2=L1-L2；以 0作为焓的基准，对每一效进行焓衡算：1. 对第一效： (4.2.2.9)0 01111 111ssFC tD HhLC tW H2. 对第二效： (4.2.2.10)*11 111222 222sLC tW Hc TL C tW H将已知数据代入，联立式 4.2.2.9 和式 4.2.2.10，求得：1800D+2171L1=1.09107 (4.2.2.11) 4023L1-2057L2=9.56107 (4.2.2.12) L2=21950kg/h (4.2.2.13)由 4.2.2.11、4.2.

44、2.12、4.2.2.13 三式，得：生物工程毕业论文 23D=21079kg/hL1=42880kg/h与初始值比较接近，故假设成立。4.2.3 传热面积 F 的计算 (4.2.3.1)111sQD Hh将数据代入 4.2.3.1，得：1721079 18003.7 10QW (4.2.3.2)*2112sQW Hc T将数据代入 4.2.3.2，得：2724900 21325.3 10QW传热面积211111240QAmKt传热面积222221090QAmKt求得的面积相差较大，需对有效温度差进行校正。平均传热面积 112221240 27 1090 3060.721100A tAtAtm

45、 对有效温差进行校正 11112402730.81100AttA 22210903029.71100AttA =60.5t=60.5比原小 0.22，且偏小偏于安全，双效换热器中新的t60.72t t生物工程毕业论文 24温度分布如下：第一效 第二效 冷凝器120 92.52 60.392.7 61.7 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 212211201118AmAm两效传热面积相符度很好，可选取比 1120 稍大的换热器。2m4.2.4 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

46、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：4.2.4.1 蒸发室直径 d (4.2.4.1) 1/402.18dDV式中：D二次蒸汽流量，kg/hV0二次蒸汽比体积，m3/kg将数据代入式 4.2.4.1，得： 6.2dm4.2.4.2 蒸发空间的容积 (4.2.4.2) 00DV 式中： 修正系数，取 0.8 0二次蒸汽密度，取 0.021kg/ m3 0干蒸汽的蒸发体积强度，m3/(m3h)，取 4600生物工程毕业论文 25将数据代入式 4.2.4.2，得：V=322 m34.2.4.3 蒸发室高度 H 249.2VHmd4.2.4.3 生蒸汽的经济程度 498002.32

47、1950WD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项目数据水分蒸发量4980 /L h加热蒸发量21079/kg h一效传热系数21660/Wm k二效传热系数2183/Wm k生蒸汽经济程度2.3一效有效温度差30.8 二效有效温度差29.7 传热面积21120m蒸发室直径6.2m蒸发室容积3223m蒸发室高度9.2m4.2.5 真空浓缩设备选型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

48、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。生物工程毕业论文 26SHJ3600 式双效降膜真空浓缩设备主要技术参数如表 4-8 所示: 表 4-8 SHJ3600 式双效降膜真空浓缩设备技术参数型号：SHJ3600处理能力/（L/h）3000水份蒸发量（L）3000-3600出料浓度70%热压泵蒸汽压力/（MPa）0.055-0.065蒸汽消耗量/（Kg/h） 2000-2100一效/120电动机功率/(Kw

49、/台)28热温加度二效/100冷却水消耗量/（T/h）40一效/100冷却水温度5000Re摩擦系数 00.2880.2880550.6Re1570f 挡板数 611290.2BlNh 管束损失 (4.3.3.3)20010(1)2cBupFf n N将数据代入式 4.3.3.3，得： 211280 0.1080.4 0.6 10 (29 1)2537pPa生物工程毕业论文 31 缺口损失 200223.522 0.2293.56400.6620BuhpNDPa壳程损失 125376201.15 11330sSSpppF NPa 经核算，管程和壳程阻力损失均不大，适用。4.3.4 传热计算1.

50、 管程给热系数。以上计算出，再计算。i5Re6.5 10iPri (4.3.4.1)Priiiicp将数据代入式 4.3.4.1，得：362.48 102.1 10Pr0.040.42i 0.850.30.0236.5 100.04391iNu (4.3.4.2)iiiiNud将数据代入式 4.3.4.2，得：20.423915611/0.02iWm K2. 壳程给热系数。以上计算出。00Re1570 3303.1 102.2 10Pr8.20.84故 0.551/300.36 15708.241Nu 02410.84/0.0251377/Wm K3. 传热系数 生物工程毕业论文 32 (4.

51、3.4.3)00000111iiiiddrrkadda将数据代入式 4.3.4.3，得：01111.251.25 10.002561113770.0007k201420/KWm K4. 传热面积 A0 （4.3.4.4）00mQAKt 将数据代入式 4.3.4.4，得：7020.7 101420 4596Am5. 裕度 （4.3.4.5）0AAA将数据代入式 4.3.4.5，得：1229612221.3%与热交换器列出的面积 A=122比较，有近 21.3%的裕度，从阻力损失和传热面2m积核算可得，所选换热器适用。4.3.5 结论灭菌设备热交换器工艺衡算结果如表 4-11 所示：表 4-11

52、热交换器工艺衡算结果汇总项目数据热交换器传热面积（两台）2122m热交换器参数见表 43管程损失2.9KPa生物工程毕业论文 33壳程损失1330Pa传热系数21420/Wm K裕度21.3%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 4-12 P6L-40 套管式高温灭菌设备参数表型号：RP6L-40 处理能力/（t/h）25灭菌温度/90-100蒸汽压力/ KPa0.45-0.6需泵数量 2高温保持时间/s 10设备质量/Kg850电动机功率/(Kw/台) 3料液出口温度/40电动机型号Y900L4外形尺寸（长

53、宽高）/mm200014001800生物工程毕业论文 34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 所示：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/ T7.15.1 生产工段(1) 斗式提升机提升机的目的是将水流输送槽送来的苹果提升到拣果台，此段整个车间的咽喉要道，如果设备停止工作，后段将无果加工。在生产中需要将原料果垂直提升至输送带，由于带式输送机时倾角必须小于物料在输送带的静止角，输

54、送物料方向与水平方向的角度不能太大，所以采用斗式提升机进行操作。对比进口与国产设备的价格，相差比例不大，因此选用四台意大利 TMCI 生产的斗式提升机，为满足每小时 56.8t 处理量的要求，每台生产能力为 15 T/h。(2) 拣果机从斗式提升机提升后的苹果进入拣果机，进行自动拣果，为保证每小时 56.8t 处理量，选购两台西安鼎合机械制造有限责任公司生产的拣果机。每台参数如表5-2所示：表 5-2 拣果机基本参数表型号：2000生产能力 T/h30有效宽度/ mm2500有效长度/m12配用功率/ KW5.5 (3) 洗果机对苹果进行清洗，主要是去掉黏附的杂物之后进行高压水流喷射清洗。选用

55、二台靖江市舜天工业设备制造有限公司生产的冲浪式洗果机。特点是以风机风力使水产生强烈搅拌运动， 使物料在水中翻滚，同时安置在进料口的高压水管喷头将物料用水力推送到下道工序。每台洗果机参数如表5-3所示：生物工程毕业论文 35表 5-3 洗果机基本参数表型号：CZJ30生产能力 T/h30输送速度/m5-25（无级可调）配用功率/ KW10 (4) 破碎机将清洗过的苹果进行破碎，根据需要可以调节破碎程度，为保证颗粒均匀度，选用德国 BELLMER 生产的破碎机，国产设备颗粒均匀度不好，影响出汁率。BGD30破碎机基本参数如表5-4所示：表 5-4 破碎机基本参数表型号：BGD30生产能力 T/h3

56、0外形尺寸250090002200mm配用功率/ KW18 (5) 带式压榨机对破碎的苹果进行压榨取汁，这一步关系到产品得率，因此选用两台德国BELLMER 生产的带式压榨机。DYJ带式压榨机基本参数如表5-5所示：表 5-5 带式压榨机基本参数表型号：DYJ生产能力 T/h30滤带速度/（m/s）5-25滤带张力/(KN/m)10滤带宽/mm2500出汁率75-78%配用功率/ KW5.5外形尺寸500026002500mm本型号压滤机可以大大提高液体的回收率和降低滤饼的含湿量，从而达到节能降耗，降低生产成本，提高企业产品竞争力的目的。采用超级压榨仓，全液压驱动系统，可编程控制器（PLC）控

57、制，可提供多种工艺曲线，具有自动进料、自动卸料功能。该设备压榨力大，出汁率高。同时还具有节能、自动化程度高、自动进出料，连续工作、通用性强、压滤充分，滤饼含水滤低、操作维修方便等特点，是一种高出汁率榨汁设备。使用这样的榨汁设备能使果汁出汁率高达 7578%。 5.2 无菌灌装采用上海沃迪科技有限公司生产的无菌大袋灌装机，无菌灌装机自带无菌室，在生物工程毕业论文 36和外界隔离的条件下，利用机械手自动完成开盖、灌装、计量、关盖等过程，因此无任何污染，特别适合水果原汁无菌充填灌装。无菌灌装机基本参数如表 5-6 所示：表5-6TW8E3000S(双头)无菌灌装机技术参数型号TW8E3000S(双头

58、)产能(L/H)4000-8000功率(kw)1蒸汽耗(0.1mpa)(kg/h)40压缩空气耗量(8kg/cm2)40最大称重量程(kg)2000称重误差1%外型尺寸(mm)3700*2000*25005.3 CIP 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型号朗高科技 CIP 就地清洗

59、系统操作压力(Mpa)0.3-0.7罐内常压(Mpa)0.5操作温度()60-138外形尺寸(m)3.0 1.4 2电机功率(kw)2.2离心泵流量（T/h）10离心泵最大扬程(m)355.4 全厂水量计算5.4.2 全厂用水量计算1. 冲果：因为每天需将277.77t7.10t=1972.20t苹果进行生产，而1t苹果需要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l/3水可以循环，因此需水量为w1=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，因此洗果用水为W2=1972.20t3=657.4t/d3. 设备清洗：每

60、天清洗1次，清洗一次用水70t，因此设备清洗用水量为W2=70t/d生物工程毕业论文 374. 地坪清洗：每天清洗一次，清洗每平方米地坪需要用水O.02t，车间总面积为，因此地坪清洗用水量为w3=25000.02=50t/d5. 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. 水处理系统水耗量原水进水运行水量：W4=23t/hC1P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表5-8

61、所示：表 5-8 企业员工生活用水指标用水部门单位最高日生活用水定额（L）使用时间（h）小时变化系数管理人员每人每班30-5081.5-2.5车间人员每人每班30-5081.5-2-5淋浴用水每人每次40-6011职工食堂每人每次20-2512-161.2-1.5其他用水每人每次30-4081由上表估算生活用水消耗量: 689 /Wt d8. 厂区道路、广场浇洒用水量按浇洒面积2.0-3.0L/(m2d)，厂区道路、广场总面积12000 m272.5 1200030 /Wt d9. 厂区绿化用水按浇洒面积1.0-3.0L/(m2d)，厂区绿化面积27745 m282.5 2774570 /Wt

62、 d10. 管网漏失水量和未预见水量W9可按最高日进水量的10-15计。11. 消防用水食品厂的室外消防用水量为l0-75L/s，室内消防用水量以22.5L/s计。消防用水量可根据天水当地消防部门消防用水量做统计，估算出室外消防用水量(根据建筑物体积)生物工程毕业论文 38和室内消防用水量(根据建筑物的类别和曾数)。消防时全厂总用水量等于生产用水、生活用水总量再加上室内、室外消防用水总和。由于食品厂的生产用水量一般都较大，在计算全厂总用水量时，可不计消防用水量；在发生火警时，可调整生产和生活用水量加以解决。此外，室内、室外消防用水管道压力应保证水枪出水口充实水柱不小于l0m。全厂平均每日用水的

63、最大消耗1291314.80657.45023 2408930700.11314.80657.45023 2408930703074 /WWWWt d5.5全场用电荷性质及计算5.5.1 苹果浓缩汁厂用电特点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。5.5.3 负荷计算生产各设备功率如表 5-9 所示：表 5-9 主要设备功率名称 功率（KW） 数量（台）提升机 20kw4拣果机 20kw2毛刷洗果机 20kw2破碎机 30kw2带式压榨机 30kw2无菌灌装 1kw4水系统 40kw1锅炉 30kw4浓缩机 40kw2压缩机300kw2CIP 10kw1照

64、明、取暖等设施650kw总耗电1744kwjxpPK P=1046.40.85=889.44kwtanjjQP生物工程毕业论文 39式中：/cosjjSPKx 用电设备的需要系数，果汁饮料厂0.5-0.6，按照0.6计算Pp 用电设备的装接容量之和，kWQj 广最大计算无功负荷，kWSj 最大计算视在负荷，kWcos、tan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 1000 kW 变压器。5.6 全厂热负荷计算5.6.1 供热内容1. 工艺热负荷Q1（1）物料的浓缩；（2）脱气、均质、灭菌的耗气；（3）CIP 的耗气；（4）水系统的耗气。12000420020026009000/

65、Qkg h2. 采暖空调热负荷Q2部分车间和办公楼的采暖和空调，采用 0.3-0.5MPa 饱和蒸汽。26000/Qkg h3. 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。310000/Qkg 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。44500/Qkg h5. 管网损失热负荷Q5生物工程毕业论文 40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 (5.8.2.1)max12345QQQQQQ将数据代入式 5.8.2.1，得： =9000+6000+10000+

66、4500+(9000 +6000 +10000 +4500)6=31.3t/hmaxQ最大热负荷 (5.8.2.2)0maxQK Q式中： K0同时使用系数，取 0.7。将数据代入式 5.8.2.2，得：31270 0.721.9 /Qt 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/hp400工作压力/MPa1蒸汽温度（饱和）/185输出热量/（103Kj/h）14108底座尺寸（长宽/m）4.02.1油耗量/kg405燃油耗量天然气耗量/L472受热面积/m2186轻油10.31耗电功率/Kw重油30.26外形尺寸（长宽高/m）6.33.64.12. 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生物工程毕业论文 41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。生物工程毕业论文 42第六章 辅助部门设计6.1 仓储1. 低温库本设计冷库为低温库1个，低温库为冷