年产100t苹果清汁浓缩汁工厂设计

年产100t苹果清汁浓缩汁工厂设计班级：2024级生物工程专业本科班指导教师：盛文军设计时间：2024.06.12~2024.06.30小组成员：贾贵山〔2024111011〕张静〔2024111056〕张彦芳〔2024111060〕梁超〔20241110〕设计任务书一.设计标题年产100吨苹果清汁浓缩汁食品厂设计二.完成期限三.厂址选择四.建设的目的和意义本厂方案在一年内完成100吨苹果清汁浓缩汁的生产工程，各生产设备陆续到位，结合当地的苹果原料资源及廉价的劳动力资源，分步实施规划，循序渐进。保证优良的品质的前提下提高产量。五.设计内容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，本钱相对较低，是运用最为广泛，普及的苹果汁制取方法。〔详细工艺流程见设计说明书〕2.产品方案本浓缩苹果汁厂方案生产300ml瓶装规格的产品，国内产品根据要求可采用玻璃瓶包装。3.设计要求?果蔬汁饮料卫生标准?〔GB19297-2024〕?绿色食品果汁饮料?〔NY/T434-2000〕?饮料企业良好生产标准?〔GB14881-2024〕?食品包装卫生标准?〔GB9683-2024〕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局部组成，工作人员包括经营管理人员，生产工人，技术工人，销售人员，财务人员等。〔这些人员多从天水当地招聘〕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按照国家标准，做到经济合理、平安可靠，同时又能在符合食品卫生要求的前提下满足生产负荷。八.建厂进度设计完成或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，试产合格后正式投入使用。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十.设计方案及进度2024年6月准备资料2024年6月参观实习2024年6月确定方案2024年6月工艺设计2024年6月数据核算2024年6月设计定稿第一章绪论1.1苹果及其营养价值苹果〔学名：Malusdomestica〕是蔷薇科苹果亚科苹果属植物，落叶乔木。苹果的果实富含矿物质和维生素，为人们最常食用的一种水果，其味酸甜可口，老幼皆宜。苹果具有很高的营养价值和医疗价值。每100g鲜苹果果肉中含糖类15g，蛋白质0.2g，粗纤维0.1g，钾110mg，钙0.11mg，磷11mg，铁0.3mg，胡萝卜素0.08mg，维生素B10.01mg，维生素B20.01mg，尼克酸0.1mg，以及锌、山梨醇、香橙素，维生素C等。1.2苹果汁的营养价值苹果汁含有丰富的营养物质，具有极高的营养价值和医疗保健作用。食品所提供的热量多少由卡路里〔Calorie〕来表示，简称卡。一个普通大小的苹果大概能提供80卡的热量，由此可知，苹果汁的热量并不高，但苹果汁营养的生理意义在于其中的营养成分能够迅速地被人体吸收。原因在于苹果汁中的可溶性固形物绝大多数可溶解于水中，只有少局部溶解于有机酸和其他物质中。苹果汁中主要含有的糖类物质是葡萄糖和果糖，这两种单糖很容易被人体吸收，在体内迅速被肠胃吸收从而进入血液循环系统。因此，从营养学角度来看，苹果汁对人体非常有益。1.3我国浓缩苹果汁产业的开展现状与趋势我国浓缩苹果汁生产最早从山东开始。l983年，山东中鲁公司开始进口浓缩苹果汁的生产加工设备，直到上世纪九十年代中期，浓缩苹果汁的生产加工主要在山东，年产量不超过2000吨。从上世纪九十年代中期开始，浓缩苹果汁的生产加工得到了迅猛的开展，生产加工企业由八十年代集中在山东苹果主产区，开展到陕西、河南、山西和辽宁等苹果产区。浓缩苹果汁加工企业由八十年代的一家开展到目前的三十五家，年加工业生产能力从九十年代中期的1600吨猛增至现在的90多万吨。目前我国已成为世界浓缩苹果汁的第一大生产国和出口国。目前全国浓缩苹果汁生产企业已可年转化近600万吨苹果，占苹果总产量的近25％，极大地缓解了苹果主产区卖果难的问题，并使我国主要苹果产区的加工用苹果收购价从0.2元／公斤，根本稳定在0.5元／公斤以上，仅此就可使近百万户的果农受益，为农民年增加收入约13亿元。从国内市场来看，目前我国生产浓缩果汁的厂家尚少，而兴建的数百家饮料厂急需大量的浓缩汁原料。中国有十三亿人口，随着经济开展。人民生活水平不断提高，作为健身饮品的需求量将越来越大。因此，加快果汁生产开展会使该产业在国内会经久不衰，立于不败之地。从国际市场来看，果汁饮料厂更是急缺进口，根据美国农业部对2024年浓缩汁的减产预测：美国需进口17万吨鲜果汁，德国将进口16万吨鲜果汁。另外，从世界各国果汁消费结构来看，柑、桔、椰、菠萝等饮品饱和缓慢，而苹果汁、葡萄汁饮品增长特快，其中以苹果汁最猛。在果汁世界贸易中，1990年西欧各国的进口量是1985年的2倍以上，日本果汁饮料消费尤为突出；l980年为1965年的170.4倍；1980年以后每年以50％的速度递增。在我国由于人民生活水平的提高纯天然果汁饮料的需求也一直在持续增长，同时随着我国参加WTO和中国一东盟自由贸易区的建立，必将给果汁事业的开展带来光明的前景。1.4甘肃省浓缩苹果汁产业开展现状及趋势1.4.1甘肃省苹果产业现状及趋势苹果是甘肃省分布范围最广、栽培面积最大的果树树种，位于陇东南黄土高原的平凉、庆阳、天水、陇南〔礼县、西和〕是我省苹果主产区。这些地域光热资源丰富、海拔较高、昼夜温差大、空气枯燥、自然隔离条件好、病虫危害轻、土层深厚、土壤疏松，适宜苹果栽培，具备最适宜苹果种植的7项指标。生产的苹果以着色鲜艳、外形美观、肉质细脆、可溶性固形物含量高、口感好、风味佳、耐贮运、营养丰富而畅销国内外市场，深受消费者喜爱，是农业部划定的苹果优势产区。这一区域栽培面积大、产业根底好、产量高、品质好、效益显著，正在向规模化、集约化、产业化、高效化方向开展，已成为全国西北黄土高原苹果重点产区。天水已成为我国最大的元帅系苹果生产基地，平凉、庆阳已成为全国知名的优质红富士苹果生产基地。2024年苹果面积、产量分别占全国的13.27%和5.89%，种植面积由2024年全国第6位，跃升到2024年第3位，仅次于陕西、山东两省。2024年农业部在平凉、天水各建立一个国家级苹果试验站。由此可见，我省苹果产业在全国已有举足轻重的地位，越来越得到重视。1.4.2甘肃省苹果汁产业现状及趋势近年来，果汁类饮料越来越得到消费者的青睐，这为我省的果汁加工企业带来巨大的商机。凭借丰富的原料资本和较低的劳动力本钱，我省果汁生产企业的产品品质不断提升，出口量也迅速增长。2000年以前甘肃省仅有庆阳、泾川建有苹果浓缩汁加工企业，我省东南部地区还有较为丰富的苹果资源未得到良好的应用。2001年，兰州长城电工有限公司、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〞美誉的天水市建起了苹果浓缩汁专业生产加工企业——天水长城果汁饮料有限公司。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、丹麦等兴旺国家和地区。1.5产品方案及班产量确定1.5.1依据年产量100t浑浊苹果汁，100t浓缩浑浊苹果汁。一天两班，一班八个小时。一个月二十天。在浓缩浑浊苹果汁不生产期间，用浓缩浑浊苹果汁作为生产浑浊苹果汁的原料。1.5.2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、汽根本平衡，到达经济运行的目的。第二章厂区平面设计2.1平面设计原那么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.建筑物布置须符合工艺流程要求，生产线路短；3.各建筑物、构筑物应按各自性质，合理地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厂址选择本场拟建于天水市经济开发区东十里工业园。天水市十里铺工业园区位于天水市秦州区和麦积区中段，东起甘肃工业技术学校，西到天水制药厂，北邻天北快速，南到南山底。东西长4100米，南北宽830～1000米，规划总面积360.6公顷。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，可达塞北，区位条件十分优越。2.2.2交通条件天水地处陕、甘、川、宁四省交汇点，西安和兰州两大省会城市的中间，为陇东南商贸中心，对周边城市有一定辐射带动作用，具有现代物流和商业连锁的区位优势。天水市交通相对便利，以公路、铁路交通为主。陇海线在天水境内长达185km；公路方面，国道316、310构成南北、东西大通道；另外，境内还有5条省道，为便利的交通做出很大奉献。2.2.3原料供应天水是全国重要的果品生产基地，2024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、四季清楚等特点，土壤pH值5.5-8.0,年均气温、一月中旬平均温度、年极端最低温度、夏季平均温度大于35℃的天数、夏季平均最高气温等生态指标，均符合国家农业部?苹果区域优势开展规划?中苹果最适宜指标。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℃，年日照时数2000-2300小时，非常有利于果品的糖分积累。2.3建筑物布置原那么建筑物布置应严格符合食品卫生要求和现行国家规程、标准、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?建筑设计防火标准?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、节约能源等原那么。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.生产区与外公路距离不应小于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；2.废弃场地的设置因远离生产区，并设置专门的入口和清洗消毒设施。2.4道路与绿化厂区出入口依据天水城市道路规划、人流、物流方向和全厂运输量而设置。表1厂区道路指标指标名称汽车道电瓶车道单行道3.0-4.02.0路面宽度〔m〕双车道6.0-6.53.5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9.05.0带一辆拖车12.07.0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，厂内绝对禁止种植飞絮植物，对于落叶植物的选用也要慎重。第三章产品工艺流程设计3.1产品工艺选择流程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中的过程，苹果汁浸提的温度一般在45-65℃下，低温浸提60min左右。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。图1浓缩苹果汁生产工艺流程2.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，压榨的出汁率较高，生产较为稳定，本钱相对较低，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、灭菌和冷却灌装等，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，原料的采收应符合国家软饮料原辅材料的要求〔GB10971-89〕。其工艺流程如上图所示。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购，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。加工时需去除腐败果和生霉。果实以成熟为宜，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从而降低果汁品质，而且压榨、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月质检部门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。生产期间，苹果验收按以下要求进行：必须是合格供应商提供的原料；农残检验报告腐烂率超标〔6%〕的不收；质检员当场验收3.2.3原料预处理1.初步清洗苹果在采收后外表常附有灰尘、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。在清洗时吧粘附在原料上的泥土、杂质、粉尘、沙粒等洗掉，去除残留的农药和局部微生物，清洗环节必须符合国家软饮料原辅材料要求〔GB10791-89〕。2.拣选再拣选台对苹果进行人工拣选，把一些腐败的苹或腐烂的局部以及其它杂质去掉，以免下一步进行破碎时这些杂质进入苹果汁。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。为了到达清洗时去除农药残留的效果，在水中参加0.5—1%的盐酸进行清洗，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。否那么，破碎过度，易造成压榨时外层果汁很快榨汁出，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，浑浊物含量增大，使下一步澄清工作负荷加大。破碎粒度一般控制到1.5—3cm。3.2.5榨汁预处理原料果经破碎成果浆，果品组织被破坏，各种酶从破碎的细胞组织中溢出，活性大大增强，同时外表积急剧扩大并大量吸收氧，致使果浆产生各种氧化反响。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，必须对果浆及时进行处理，钝化苹果自身所含的酶，抑制微生物繁殖，保证果汁质量，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—0.02%高活性酶抑制剂，在45℃处理1h并间歇缓慢搅拌。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。3.2.7酶处理使用单一品种的酶进行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，过滤时，用硅胶土配料器把硅胶土添加至浑浊果汁中，经过一段时间后，当硅胶土沉积在滤板上的厚度到达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，依据果汁的浑浊度和果汁的粘度而定。40×40cm的板框可容纳1.5kg的硅胶土，60×60cm的板框可容纳4kg硅胶土，苹果汁过滤是用硅胶土为1—2kg/1000L.3.2.9浓缩浓缩可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%。3.2.10灭菌和灌装苹果汁的灭菌正确与否，不仅影响产品的保鲜期，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。无菌罐装的三个条件：〔1〕物料无菌；〔2〕包装材料无菌；〔3〕灌装环境无菌。采用进口的灌装机进行灌装，灌装后的成品直接入库。3.3质量指标3.3.1成品质量控制产品质量的好坏，关系到企业的生死存亡。要开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根本知识，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。根据中华人民共和国农牧渔业部标准?果汁饮料总那么?〔NY145—88〕标准。浓缩苹果汁质量指标如表2所示指标类型指标工程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，无肉眼可见杂质铅mg/kg≤0.2铜mg/kg≤5.0砷mg/kg≤0.1细菌总数个/ml≤10大肠菌群个/100ml<3卫生指标致病菌不得检出耐热耐酸菌个/ml<1霉菌酵母菌个/ml<10棒曲霉素≤40可溶性固形物Brix71±1总酸≤0.8pH≤3.6~4.2透光率%≤95理化指标T625nm%≤55色值T440nm≤3.0浊度g/kg≤3.00果胶试验mg/kg阴性淀粉试验mg/kg阴性富马酸≤5热稳定性稳定表2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空浓缩设备和灭菌设备，苹果汁在浓缩处理之后要进行高温灭菌，保证无菌灌装，假设灭菌不彻底，可造成致病菌残留、微生物腐败、进而影响产品质量。4.1物料衡算根据生产规模而设计全年工作150天，每天三班，每班8小时。根据年产100t规模，那么每小时产量要到达0.0275t。班产量确实定日产浓缩汁量为：100÷150=班产浓缩汁量为：0.67÷在设计按照浓缩到1/6来计算：每班澄清苹果汁生产量=浓缩倍数×班产浓缩汁量=1.32t/班出汁率为70%，那么班耗新鲜苹果：1.32/70%=1.89t年耗新鲜苹果：100×6/70%=857.14t即每生产1t浓缩汁需耗苹果8.57t，那么每小时耗苹果=0.0275×6/70%=0.24t4.2真空浓缩设备工艺衡算与选型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，苹果汁在进入浓缩设备之前温度大约为20℃。进料量F=0.165t/h进料浓度：0.2出料浓度：水分蒸发量w的计算苹果汁浓缩比不是很高，可以试用双效蒸发器，为便于计算和安装，假设蒸发室传热面积相同。W=F二效完成液量：L假设每效蒸发量相同：W对一、二效进行总物料衡算：F=W1+二效进行溶质物料计算：FX2=加热蒸汽蒸发量D的计算总传热系数K的计算由于处理量较大，本设备换热器采用Φ100×20%苹果汁料液：一效总传热系数K1计算管内对流传热系数α令管内料液流速为1.5m/sRe=Reα又因为：其中：二效总传热系数K231%苹果汁料液：污垢热阻：计算管内对流传热系数αRe=Reα双效的沸点升高计算令：一效蒸汽压力为2.10×10二效蒸汽压力为0.20×105且沸点升高△'认为与压力无关，并按△△总有效温差∆t=T1s=120=60.72估计各有效蒸发器的有效温差：∆t1 ∆t2由于进入第一效的物料是地狱沸点的冷料，为提高原料的温度，需要参加更多热量。多以调整各效有效温差，即提高∆t1同时降低令∆t1=27℃，计算各效溶液的沸点1.一效溶液的沸点t1=T1=TT =93△'1T2.二效溶液的沸点tT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℃60.14℃93℃61.82℃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Cp进料F:C第一效溶液L1：C第二效溶液L2：C以0℃为基准，各蒸汽流的焓计算如下：第一效：t1=T1T2s=91.82T二次蒸汽焓HHH第二效：t△'2HH1焓衡算中所用蒸汽和苹果汁流量如下：W1=F以0℃为基准，对每一效进行焓衡算：对第一效：FC对第二效：L代入数据，得：1800D+2171L4023LLD=21079kg/hL与初始值比较接近，故假设成立。4.2.3传热面积F的计算Q QQ传热面积A传热面积A求得的面积相差较大，需对有效温差进行校正。平均传热面积A== =1100对有效温差进行校正∆ ∆∑∆∑∆t’=60.5℃比原来∆t=60.72第一效第二效冷凝器120℃92.52℃92.7℃由于温度变化很小，生蒸汽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AA两效传热面积相符度很好，可选取比1120m4.2.4蒸发室主要参数计算根据上面计算，可初步选顺流式双效降膜真空浓缩设备，为了设备型号的选择，进行蒸发室参数计算。蒸发室直径dd=2.18D式中:D—二次蒸汽流量，kg/hV0—二次蒸汽比体积，D=6.2m蒸发室空间体积V=式中：α—修正系数，取0.8δ0--二次蒸汽密度，取p0—干蒸汽的蒸发体积强度，m3V=3蒸发室高度HH=4.3灭菌系统设备的工艺衡算苹果汁经过浓缩处理后，进行高温灭菌，既能保证灭菌彻底，并能保护营养成分。工程苹果汁水蒸汽进口温度/℃50140灭菌温度/℃95密度/(kg∙m12801.96比热/(kJ∙kg3.14.2粘度/(Pa∙s)2.2×2.1×导热系数/(w∙m0.420.84高温灭菌设备主要是由换热器、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，苹果汁经浓缩并进入灭菌设备之前就可以到达50℃，然后进入灭菌室进行灭菌。下面对热交换器各条件进行衡算：进料量m4.3.1热流量及平均温差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℃加热到95℃，并在95℃保持10s以到达灭菌的目的。按苹果汁加热所需计算换热器的热流量：Q=Q=165×4.2×95-90Q=T计算逆流平均温差∆tm水蒸汽140℃99.8℃苹果汁95℃50℃温差∆t1=45℃∆t∆tm=∆t所需传热面积为：A=为了便于安装，换热器设置为两个，每个传热面积为：A一台传热器进料量：m4.3.2初步选定热交换器型号两流体温差较大，同时苹果汁易产生污垢，不宜采用板式换热器进行灭菌作业，而是采用管式热交换器。水蒸汽温度高，走管程可以减少热损失，苹果汁粘度加大，当装有折流板时，走壳程可以在较低的Re下到达湍流，有利于提高壳程一侧的给热系数。管内水蒸气粘度较小，管内流速取u=5m/s设所需单管数为n，采用∅25mm×2.5mm的无缝钢管，管内体积流量为：VV解得n=44根，传热面积：A=nπ单程管长：l选6m长的管，四管程，一台热交换器的总管长为4×44=176根。初选管式换热器根本参数如表所示：工程数据工程数据壳径D(DN)600m管尺寸∅25mm×2.5mm管程数Np4管长(L)6m管数n188管排列方式正方形斜角45度中心排管数n10管芯距32mm管程流通面积s0.0148传热面积A阻力损失计算1.管程流速uRe取管绝对粗糙度ε=0.1mm，得相对粗糙度ε/d_1=0.005，λ管内阻力损失∆p回弯阻力损失∆p总损失∆p∆p壳程：取折流板间距h=0.2m计算截面积S流速νRe0摩擦系数f挡板数N管束损失∆p缺口损失∆p壳程损失∆p4.3.4传热计算1.管程给热系数αi，以上计算出ReiPrNuα2.壳程给热系数α0，以上计算出PrNu0=413.传热系数1K4.传热面积A05.裕度ξξ=与换热器列出的面积比较，有近21.3%的裕度，所选换热器可用第五章水电气衡算全厂用水量计算冲果：因为每天需将5.67t苹果进行生产，而1t苹果需要1t水来冲，这些水局部可也循环利用。因此冲果用水量为5.67t，假设有1/3的水可以循环，因此需水量为w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w设备清洗：每天清洗1次，清洗1次用水70t，因此设备清洗用水量为w地坪清洗：每天清洗1次，清洗每平方米地坪需要用水0.02t，车间总面积为2500，因此清洗地坪用水量w锅炉房用水水量不计水处理系统水耗量：原水进水运行水量w4CIP系统水耗量：w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，根据天水当地类似的企业和居民的生活用水量估算出企业用水指标如表：用水部门单位最高日生活用水定额使用时间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沐浴用水每人每次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：w厂区道路浇洒用水量w厂区绿化用水w管网漏失水量和未预见水量w9可按最高日进水量的10%-15%消防用水食品厂的室外消防用水量为10-75L/s，室内消防用水量以2×2.5L/s计全厂平均每日用水的最大消耗W5.1全厂用电荷性质及计算5.1.1负荷计算生产各设备功率如表：名称功率(KW)数量提升机201拣果机201毛刷洗果机201破碎机301带式压榨机301无菌灌装11水系统401锅炉301浓缩机401压榨机3001CIP101照明、取暖等6501总耗电：1191Kw5.2全厂热负荷计算5.2.1供热内容1.工艺热负荷Q⑴物料的浓缩⑵脱气、均质、灭菌的耗气⑶CIP的耗气⑷水系统的耗气Q2.采暖空调热负荷Q3.生活用热负荷Q4.锅炉房自用热负荷Q5.管网损失热负荷Q5一般为供热总量的5%-8%，取5.2.2全厂热负荷计算QQ=K0Qmax=21.9t/h第六章辅助部门及生活设施设计6.1辅助部门设计6.1.1仓储苹果汁厂的仓库在全厂建筑面积中占有较大的比重，包括：果池、产品库、包材库、设备库等。原材料库要在各种原料的日或周需要和生产储藏天数的的根底上留有适当余地。成品库的大小取决于产品的产量和周转期。在建造仓库时，还要充分考虑到各种货物的性质，如温度和湿度的要求、包装规格、堆放方式等。要对各种情况有较确切的估计，满足生产要求。6.1.2果池收购苹果是苹果汁加工的第一步，原料果的好坏将直接影响到果汁的生产。收购的原料果进行预处理后存放在果池里，果池的底部是倾斜的，以便将苹果全部冲进车间。6.1.3机修间苹果汁厂机修任务可设厂部机修部门和车间机修部门。车间机修工负责车间的日常运营和维护，如：水、电、车间设备的调试等。6.1.4品质监控室感官评定、理化检测、微生物检测，化验室一般包括化验操作间，精密仪器间，一般品质监控室要包括从原材料开始的各项原料、中间产品、终产品的质量检测、产品的跟踪检测，以及随时随地对产品进行抽检的监控人员和设备，也包括化验室和研发中心。面积一般为10×8=80平方米。化验室常用设备表如图：编号设备名称数量1234567891011121314阿贝折光仪Ph计浊度计超净工作台4空恒温水浴锅调温电炉电子天平分析天平烘箱隔水式恒温培养箱生化培养箱冰箱手提电热蒸汽灭菌锅微波炉121222231112226.1.5工厂运输系统1、厂外运输新鲜水果采摘后有质监部门检验后，过磅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、厂内运输可采用电瓶铲车进行运输。3、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的车辆，工厂维修站仅需备一些必要的工具，大修原那么上由社会上的维修站承担。6.1.6三废处理苹果汁的废水包括三局部；冷却水、生活废水、生产废水。通常冷却水不会受到污染，因此可进行再次利用。生活废水可先与生产废水混合再排放到污水处理厂或直接排放到污水处理厂。生产废水那么来自于原料果的预处理，如清洗，还有将果池中的苹果冲进车间用的水，以及设备的清洗废水等。处理原那么：一局部不可回收利用的水通到污水处理车间，大局部水可以回收重新利用，用来洗苹果，冲地板，浇花等。(1)煤渣：卖给砖厂，作为砖的原料；(2)果渣：可以做饲料，卖给家禽饲料加工厂，或者从中提取果胶，由专门的工厂完成；6.2全厂生活设施(1)办公楼根据工厂规模大小，来确定建造办公楼面积。初步将办公楼设于大门对面，便于接待来访人员。也为了美观。车间出入口应设风幕和灭虫灯，入口处应配有消毒池，洗手池等消毒设施。一般应有纱门、纱窗，并结合当地主导风向适当增加自然通风。杀菌、浓缩工段内墙面要具有防霉、防腐蚀、防潮功能，且易于清洗，面层不易集灰，顶角、墙角和地角处均应做成圆弧形，窗台做成坡形．(2)食堂根据同时用餐的最大工人数，设定能同时220人用餐大小的面积：25×15=375m2(3)宿舍根据工人人数核算，设定建造宿舍面积：30×25=750m2(4)医务室采用现代化医疗设备，有常用各类医药，有专医坐诊，能及时治疗一些常见的疾病。(5)浴室浴室配有淋浴器、浴池，淋浴器的个数按照使用总人数的6％-9％来计算，(取7％)。那么淋浴器的个数=220x7％=15．4个：取16个浴室建筑面积按照每个淋浴器5-6m2估算，(取6m2')浴室面积=16x6m2=96m2(6)厕所厕所应设在不污染生产且方便的位置，有男厕所和女厕所，男厕所设2-3个，女厕所设4-5个。车间一端要有厕所、更衣室和浴室等设施。车间要和厕所、浴室分隔，有利卫生，厕所和浴室除做好清洁卫生工作外，还要有良好的通风、排气装置，防止气味外露。第七章土建、污水处理、防火、卫生系统设计7.1结构形式结构选型要满足生产工艺和设备对跨度、层高的要求，并结合施工设施和当地建材供应确定。一般可采用除水泵房、污水处理场等单体为砌体结构外，其余主车间、机房等均为框架结构。如果将各个工段集中在一起，形成大跨度车间，也可采用灵巧使用的轻型金属结构屋盖。车间层高，除了要满足浓缩等工艺设备的特殊要求外，一般可采用8～lOm，其中，杀菌、浓缩工段需经常用水冲洗，并要耐腐蚀，要明沟排水，且使坡度大于1／100。7.1.1建筑结构的平安等级及设计使用年限建筑结构的平安等级为：二级设计使用年限为：50年建筑抗震设防类别：丙类地基根底设计等级为：丙级框架结构抗震等级：二级7.1.2自然条件根本风压：Wo=0.45kN/m².地面粗糙度类别：B类根本雪压：So=0.40N/m²地地震根本烈度：8度抗震设防烈度：8度设计根本地震加速度：0.20g设计地震分组：第一组建筑场地类别：勘察后确定地下水位：勘察后确定冻土深度：勘察后确定7.1.3外乡结构设计依据本工程结构设计所采用的主要法规和标准?建筑结构可靠度设计统一标准?〔GB50068-2001〕?建筑工程抗震设防分类标准?〔GB50223-2024〕?建筑结构荷载标准?〔GB50009-2001〕?建筑抗震设计标准?〔GB50011-2001〕?建筑地基根底设计标准?〔GB50007-2024〕?建筑地基处理技术标准?〔JGJ79-2024〕?混凝土结构设计标准?〔GB50010-2024〕?钢结构设计标准?〔GB50017-2024〕?砌体结构设计标准?〔GB50003-2001〕?岩土工程勘察标准?〔GB50021-2001〕?岩土工程勘察报告?待勘查。本工程按现行国家设计标准进行设计，施工时除应遵守本说明及各设计图纸说明外，尚应严格执行现行国家及工程所在地区的有关标准或规程。7.1.4设计计算程结构平面计算机辅助设计软件——PMCAD。多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件——SATWE。根底工程计算机辅助设计软件——JCCAD。7.1.5设计楼〔屋〕面均布活荷载标准值部位活荷载〔KN/m²〕组合值系数频遇值系数准永久值系数不上人屋面0上人屋面2.0消防楼梯0.3冻结物冷藏间冷却间、冷冻间站台、穿堂主车间生活区楼面2.0注：1.大型设备按实际情况考虑。2．其它未注明的活荷载均按?建筑结构荷载标准?取用。7.1.6结构形式及地基根底本工程除水泵房、污水处理场等单体为砌体结构外，其余主车间、机房等均采用框架结构。根底拟采用柱下钢筋混凝土独立根底及墙下素砼条形根底。待勘察报告提供后，再根据地质情况变化进行调整。7.1.7主要结构材料混凝土强度等级：根底垫层：C10根底、梁、板、柱、水池C30构造柱、圈梁：C25其余个别结构构件为C25或C30〔以设计图纸为准〕钢筋：HPB235〔〕φ、HRB335〔〕φ级钢筋。钢板、型钢：Q235-B钢。吊钩、吊环均采用HPB235级钢筋，不得采用冷加工钢筋。焊条：HPB235级钢筋采用E43型，HRB335级钢筋采用E50型焊条。钢筋与钢板型钢焊接用E43型焊条。墙体：承重墙体和冷间内墙体用强度不低于MU10的烧结实心砖，其余框架填充墙体材料拟采用烧结多孔砖。砂浆：强度等级不低于M5的水泥砂浆和混合砂浆。7.1.8其他水池等地下构筑物抗渗标号不低于S6。将抗震缝与伸缩缝统一考虑布置，其缝宽不小于70mm。本工程图示尺寸以毫米〔mm〕为单位，标高以米〔m〕为单位。7.2污水处理系统7.2.1污水处理系统设计依据?室外排水设计标准?〔GBJ14-87〕?污水综合排放标准?〔GB8978-1996〕7.2.2污水情况分析由于果汁加工企业属于非化工类工厂，污水大局部来源于车间地坪冲洗及工艺设备清洗和原料清洗，未含有毒物质，可以由车间两侧明沟直接排出，经厂污水处理系统处理后，直接排放到厂外。由于污水的进水时间较为分散，节水质变化幅度大，因此要求污水处理工艺要有耐冲击负荷的能力和可靠的运行稳定性。7.2.3工艺流程的选择由于该污水水质为食品工业污水，有机物含量极高，针对该污水情况的污染特征和处理操作管理要求，本方案采用成熟工艺A/O法处理。7.2.4A/O处理工艺处理特点1.抗冲击能力强，工艺稳定性好2.投资少，运行费用低3.具有脱氧、除磷作用4.所需机械设备少，日常维修简单5.占地面积少，对周围环境无不良影响7.2.5加工车间给排水设施的维护(1)给排水设施要保持完好，防止水质污染：公司所有管道都要有效防止虹吸和倒流现象，各水龙头与容器之间都有空气隔断，管道变动时必须验证是否有回流现象。注意自来水阀门不得埋于地上或被污水浸泡；(2)日常清洁消毒检查时，及时发现和预防由以下情况可能出现的倒流：管道堵、破裂、突发性的大破坏、水泵失灵；发现出现这种情况，要立即停止使用这种水，直到问题得到解决；(3)车间使用的软水管颜色要浅，用后盘挂于墙上；(4)保持污水排水畅通，排水道内无垃圾、下脚料、原料等杂物，并且按规定(规定同地面清洗消毒)清洗消毒，清洁区和非清洁区污水分别排放，污水排入公共污水处理网：7.3防火系统按照国家?建筑防火标准?要求确定工程建筑物的防火等级及类型，在车间周围设置消防通道，建筑物人员疏散按标准要求设计。7.3.1防火设计原那么生产车间为丙类火灾危险性生产厂房，库房为丙类火灾危险性物品库房。设计在遵循标准的前提下，考虑到有关消防条款的特殊性，贯彻预防为主、防消结合的方针，采取措施防止和减少火灾危险。7.3.2消防通道及防火分区车间周围有有环形通道，即可以用来运送原料，又可以做为消防通道。车间内部人员密集的部门都设置了紧急出口，并且在成品周转库北边设置了回车场、可供消防车回转之用。钢结构局部构件需涂刷防火涂料，满足如下耐火要求：承重柱不小于2小时，钢梁不小于1.5小时，屋面檩条不小于1.5小时。另外，低温房间保温材料均采用喷涂自熄性聚氨酯，保温材料裸露局部喷涂耐火极限不小于0.5小时的防火涂料以满足标准要求。按照?建筑灭火器配置设计标准?在车间、生活间等建筑内设置手提式磷酸氨盐干粉灭火器。7.3.3消防系统1．根据?建筑设计防火标准?，本工程室内消火栓用水量为15L/s,室外消火栓用水量40L/s，防火分隔水幕用水量4L/s。2．厂区内设室内外消防系统。设消防贮水池(V=600m3)一座，保证3小时室内外消火栓用水量及1小时防火分隔水幕用水量。3．消防系统采用临时高压给水系统。消防水泵由消防水池取水，供室内外消火栓用水。4．考虑到卫生要求，消防系统单独设置，不与生产生活供水系统共用水池、管道。5．厂区内消防管网为环状布置。按标准要求在厂区内设置足够数量的地下式消火栓。各生产车间、冷库穿堂、辅助建筑等均设置室内消火栓系统，每个室内消火栓处均设置直接启动消防主泵的按扭。6．各构筑物按标准配置移动消防器材。7.4个人卫生7.4.1体检车间生产人员每年至少进行一次健康体检，新进厂地人员必须进行健康检查，取得健康证前方可参加工作；7.4.2消毒生产人员必须经过车间入口处地消毒池，经洗手消毒以前方可进入车间，上岗以前必须穿戴整洁