【文章內容簡介】 原料乳的比熱容 1C= kJ/（㎏ K）， 水的比熱容 2C= kJ/（㎏ K ） ， 故每小時耗水量 為： 1W= ? ?? ? ? ?? ?1 1 1 2211 5 5 2 1 . 5 2 3 . 9 3 1 3 5 44 . 1 8 2 5 0AwA C T TC t t? ? ? ??? ? ?4= 0? （㎏ /h）； 標準化乳預熱的熱水耗量 W2 根據工藝， 標準化乳 4 ℃ → 60 ℃ 熱水 75 ℃ → 25 ℃ W2= ? ? ? ?6 0 4 3 . 8 6 7 1 7 7 1 5 2 . 3T C mT C 8 4 . 1 8 7 5 2 5? ? ?? ?? ? ?乳 乳 乳水 水4= 10? （㎏ /h） 殺菌 耗汽量 3W 3W?12Qii? （㎏） 式中 Q——加熱過程中的熱量總消耗量， J； 1i ——蒸汽熱焓， J/㎏； 2i ——冷凝液的熱焓， J/㎏； 查表知， 31i = 10? J/㎏ 。 而 22i T C??水 ， 式中 ， 2T 為 加熱蒸汽的溫度， 在 本設計中 取 2T=110 ℃ ； 故 3W= 12i C T??水= ? ?? ?7 7 3334 .2 2 1 0 2 .3 8 1 0 1 02 6 9 3 .4 1 0 4 .2 1 0 2 7 3 1 1 0? ? ? ?? ? ? ? ? 10??（㎏） 殺菌冷卻的冷水耗量 4W 根據工藝，殺菌后乳溫度為 1T=90 ℃ ，冷卻到發(fā)酵溫度為 2T=42 ℃ ；設冷卻水的溫度從 1t=25 ℃升至 2t =75 ℃ ，每班工作 8h ,殺菌乳每班定額量為 L，則 班量為： 42 1 5 3 9 7 3 . 5 1 . 0 3 2 / 8 1 . 9 9 1 0A ? ? ? ?（㎏ /h）； 此時，乳的比熱容 1C= kJ/（㎏ K ），則每小時耗水量為： 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 13 4W = ? ?? ? ? ?? ? 41 2 1 2219 0 4 2 3 . 8 7 4 1 . 9 9 1 07 5 2 5 4 . 1 8T T C At t C? ? ? ? ??? ? ?水= 10? （㎏ /h） 發(fā)酵后冷卻水的耗用量 5W 發(fā)酵后的溫度設為 1T=42 ℃ ，冷卻后 的 溫度為 2T=20 ℃ ； 設冷卻水的溫度從 1t=15 ℃ 升至 2t =30 ℃ ，每班工作 8h ， 發(fā)酵乳每班定額量為 L，則 班量為： 3 / 8A ? ? ? 10 （㎏ /h）； 此時，乳的比熱容 1C= kJ/（㎏ K ），則每小時耗水量為： 5W= ? ?? ? ? ?? ? 41 2 1 3214 2 2 0 3 . 9 5 7 1 . 9 1 03 0 1 5 4 . 1 8T T C At t C? ? ? ? ??? ? ?水4= 10? （㎏ /h） UHT 處理過程的耗汽量 W6 查表知 ， 140℃ 時水的蒸汽熱焓為 1i =? kJ/㎏ ， 所以 UHT 處理過程的耗汽量為 ： W6= ? ?73333128 .0 1 0 1 02 7 3 7 .7 1 0 4 .2 1 0 2 7 3 1 4 0Qi C T ??? ? ? ? ? ????水4= 10? （㎏） UHT處理后冷卻水的耗用量 W7 根據工藝， UHT處理 后乳的溫度為 4t =140 ℃ ， 冷卻后達到 4t =20? ℃ ，設冷卻水的溫度從H4t =0 ℃ ， 上升到 H4t =80? ℃ 。此時乳的比熱容 ?乳 kJ/（㎏ K ），則每小時耗水量為： W7= ? ?? ? ? ?? ?4 4 4441 4 0 2 0 3 .9 5 7 1 4 7 0 1 9 .8 6 1 .0 3 58 0 0 4 .1 8 8HHt t C At t C?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? 乳w4= 10? （㎏ /h） 耗冷量計算 發(fā)酵工廠的耗冷量 分為工藝耗冷量（ tQ ）和非工藝耗冷量（ ntQ ） ， 而工藝耗冷量又包含了發(fā)酵培養(yǎng)基和發(fā)酵罐體 的冷卻降溫耗冷，生物反應放熱（發(fā)酵熱）的除去等，非工藝耗冷量則包括維護結構耗冷量、用電設備運轉放熱耗冷量等。具體的計算公式為： t ntQ=Q Q? 工藝耗冷量 tQ 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 14 原料乳冷卻耗冷 量 1Q 原料乳 35 ℃ →4 ℃ 水 0℃ →25 ℃ 每班乳量為： ? ㎏， ?乳 kJ/（㎏ K ）；工藝要求在 1h 內完成冷卻過程，則所耗冷量為： ? ?1 1 2Q = T /T C G ?? ? ? ? ? ? ?7= 3 5 4 3 . 9 3 1 1 2 4 1 7 2 . 1 8 / 1 = 1 . 5 1 0 /k J h? ? ? 冷卻殺菌 乳的耗冷量 Q2 殺菌乳 90℃ → 42℃ 水 25℃ → 75℃ 每班乳量為： 51 5 3 9 7 3 . 5 1 . 0 3 2 1 . 5 9 1 0G ? ? ? ?， ?乳 kJ/（㎏ K ）；工藝要求在 1h 內完成冷卻過程，則所耗冷量為： 2Q =? ? ? ? 5712T C G / = 9 0 4 2 3 . 8 7 4 1 . 5 9 1 0 / 1 = 3 . 4 2 1 0T ?? ? ? ? ? ? ?（ kJ/h） 發(fā)酵耗冷量 Q3 假定發(fā)酵乳固形物均為乳糖、蔗糖等， 而它們的發(fā)酵放熱量為 18000kJ/(m3h)， 設 發(fā)酵度為 60%。則 1L 發(fā)酵乳每小時放熱量為： ? ?0Q = 1 8 0 0 0 6 0 % 1 0 0 0 = 1 0 . 8 k J / Lh? ? ? 根據物料衡算， 每班的發(fā)酵量為 ， 工藝要求在 3h 內完成， 則總發(fā)酵熱為： 60 1 0 . 8 1 5 3 9 7 3 . 5 4 . 9 9 1 0Q ? ? ? ? ?（ kJ）； 發(fā)酵時間為 3h，考慮到發(fā)酵放熱的不平衡， 取系數 ，忽略發(fā)酵期的乳溫升高， 則發(fā)酵期耗熱量為： 6630 1 . 5 / 3 4 . 9 9 1 0 1 . 5 / 3 2 . 5 0 1 0 ?? ? ? ? ? ? ?（ kJ/h） 冷卻發(fā)酵乳的耗冷量 4Q 根據工藝， 發(fā)酵乳 42℃ → 20℃ 水 15℃ → 30℃ 每班乳量為： 51 4 7 8 4 7 . 6 8 1 . 0 3 5 1 . 5 1 0G ? ? ? ?㎏， ?乳 kJ/（㎏ K ）；工藝要求在 30min內完成冷卻過程，則所耗冷量為： ? ? ? ? 574 1 2 / 4 2 2 0 3 . 9 5 7 1 . 5 1 0 / 1 1 . 1 9 1 0Q T T C G ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?乳（ kJ/h） UHT處理后冷卻耗冷量 Q5 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 15 根據工藝， UHT處理乳 140℃ → 20℃ 水 0℃ → 80℃ UHT處理乳的每班定額量為： 5G = 1 4 7 0 1 9 . 6 8 1 . 0 3 5 = 1 . 5 2 1 0??（㎏）；而此時乳的比熱容為： ?乳 kJ/（㎏ K ），工藝要求在 1h內完成冷卻過程，則所耗冷量為： ? ? ? ? 575 1 2 / 1 4 0 2 0 3 . 9 5 7 1 . 5 2 1 0 / 1 7 . 2 2 1 0Q t t C G ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?乳（ kJ/h） 綜合上述知 ，工藝耗冷量為： ? ?7 7 7 6 7t 1 2 3 4 58Q = Q + Q + Q + Q + Q = 1 .5 1 0 + 3 .3 8 1 0 + 1 .1 9 1 0 + 2 .5 1 0 + 7 . 2 2 1 0 = 1 .3 5 1 0 k J/h? ? ? ? ?? 非工藝耗冷量 Qnt 除上述的工藝過程耗冷量外，發(fā)酵罐外壁、運轉機械、維護 結構及管道等均會耗用或散失冷量，構成所謂的非工藝耗冷量。 露天錐形罐冷量散失 Q6： 錐形罐酸奶發(fā)酵廠幾乎都把發(fā)酵罐置于露天，由于太陽輻射、對流傳熱和熱傳導等造成冷量散失。通常，這部分的冷量散失可由經驗數據求取。 根據經驗，年產 90000噸酸奶廠露天錐形罐的冷量散失在 13000～ 30000kJ/t酸奶之間，故旺季每天耗冷量為： 76Q = G 3 0 0 0 0 = 1 5 3 9 7 3 . 5 1 . 0 3 5 3 3 0 0 0 0 = 1 . 4 3 1 0? ? ? ? ? ?（ kJ/d） 式中， G－－旺季酸奶日產量， t 若白天日曬高峰 耗冷為平均每小時耗冷量的二倍，則高峰耗冷量為： 666Q = 2 Q /2 4 = 1 .2 1 0? ?（ kJ/h） 過濾機及管道等散失冷量 Q7： 通常，根據實驗經驗取 7tQ =12% Q? ， 所以 , 897tQ = 1 2 % Q = 1 2 % 1 . 3 5 1 0 = 0 . 0 1 6 2 1 0? ? ? ?(kJ/h)； 因此， ? ?6 9 7n t 6 7Q = Q + Q = 1 . 2 0 1 0 + 0 . 0 2 1 6 1 0 = 1 . 7 4 1 0 /k J h? ? ? 8 7 7t n tQ = Q + Q = 1 . 9 1 0 + 1 . 7 4 1 0 = 2 . 0 7 1 0? ? ?（ kJ/h） 主要構筑物的 設計 計算 原料乳的預處理 工藝 湖南科技大學本科生畢業(yè)設計（論文） 16 原料乳的預處理是酸乳生產中必不可少的一個環(huán)節(jié)，也 是保證產品質量的關鍵工段。該工序包括凈乳（ 過濾、凈化 ）、冷卻和貯存 等基 本步驟。 凈乳 ： 原料乳在加工之前經過多次凈化，目的是去除乳中的機械雜質并減少微生物數量，確保產品達到衛(wèi)生和質量標準的要求。凈乳的方法主要有過濾法及離心凈乳法。離心凈乳是乳與乳制品加工中最適宜也是最常用的方法。 離心凈 乳 機不僅能分離灰塵、砂土等雜質，而且能將牛乳中的一些乳腺體細胞和某些微生物除去，所以生產優(yōu)質牛乳必須經過凈化機凈化。 離心凈乳一般設在粗濾之后，冷卻之前。凈乳時的乳溫在 30～ 40℃ 為宜，在凈乳的過程中要防止泡沫的 產生。 在一般情況下，如果凈化低溫牛乳（ 4～ 15℃ ），可連續(xù)運轉 8h， 凈化高溫牛乳（ 57℃ ），則僅可連續(xù)運轉 4h。新式凈化機可自動排污。以減少拆卸清洗和重新組裝等手續(xù)。故目前大型工廠采用自動排渣凈乳或三用分離機（奶油分離、凈乳、標準化），對提高乳的質量和產量起了重要的作用。 離心過濾機的設計與選型 : 根據工藝， 每 小 時 處 理 原 料 乳 的 量 為 ： = （ ㎏ /h ） ， L/h=用于乳品生產 的離心分離機都力求提高轉數，一般都達 6000～ 7000r/min 以上，根據以上條件，查《化工工藝設計手冊》，選擇型號 DPJ464/482130，轉鼓直徑 ： 464 ㎜ ； 當量沉降面積 ： 48107 ㎝ 2； 轉速 ： 6615r/min； 分離因素 ： 11370； 生產能力 ： 24m3/h； 配套功率 ： 30kW； 外形尺寸（長 ? 寬? 高） /㎜： 1632? 1024? 1528； 質量： 1200 ㎏；制造廠：浙江輕工業(yè)機械廠。 冷卻 ： 凈化后的乳最好直接加工，如果短期貯藏時，必須及時進行冷卻，以保持乳的新鮮度。一般采用板式換熱器進行冷卻。 換熱器作為傳熱設備隨處可見，在工業(yè)中應用非常普遍，特別是耗能用量十分大的領域，隨著節(jié)能技術的飛速發(fā)展，換熱器的種類開發(fā)越來越多 。按傳熱原理可分為直接接觸式換熱器，蓄能式換熱器，板、管式換熱器。其中板、管式換熱器用量非常大，占總量的 99%以上，原理是熱介質通過金屬或非金屬 將熱量傳遞給冷介質的傳熱設備。 相對 管式換熱器來說， 板式換熱器 具有傳熱效率高、結構緊湊、重量輕等優(yōu)點 ，又由于流體在換熱器中無論進行并流、逆流、錯流都可以，板片還可以根據傳熱面積的大小而增減，因此適應性較強，但它們在結構與制造上尚存在問題。 板式換熱器的主要缺點是：密閉周邊長，目前大型板式換熱器墊圈 總長超過 2800m,使用中常常需要拆卸和清洗，故漏泄的可能性很大，不易處理懸浮狀的物料，對有墊圈的板式換熱器使用溫度受到墊圈材料的限制，溫度不能很高，它的處理量也相對較小。 隨著科學技術的飛速發(fā)展，板片式換熱器正不斷 完善，應用也日趨廣泛。 板式換熱器 用于處理從水到高黏度的液體，用于加熱、冷卻、冷凝、蒸發(fā)等過程。它在食品工業(yè)中應用得最早、最廣泛，如牛奶、果汁、葡萄糖、啤酒、植物油、動物油等的加熱殺菌和冷卻。 板式換熱器今后的發(fā)展趨勢是： 提高操作溫度和操作壓力，加大處理量，擴大使用范圍，研制采湖南科