【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 量)如下：鮮牛奶：20噸85%=17噸；蔗糖：20噸7%=；穩(wěn)定劑：20噸%=；菌種：直投式菌種；果料：20噸5%=1噸。 培養(yǎng)菌種原料消耗量，因此原料使用總量如下：脫脂奶粉：12%=；水：適量。根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品原料產(chǎn)出率為96%計(jì)算:。，，因此菌種率按99%。日消耗原料見(jiàn)表31：表31 原料日消耗表原料配方凝固型（噸）攪拌型（噸）菌種（噸)總量（噸)實(shí)際量（噸)　凝固型攪拌型20鮮牛奶85%85%17蔗糖7%7%穩(wěn)定劑%%菌種3%0果料0%5%01脫脂奶粉 能量衡算 冰水耗量(1) 收奶系統(tǒng)消耗冰水量： ，按照原奶溫度15℃計(jì)，需要采用冰水將原奶冷卻到4℃的儲(chǔ)存溫度，冰水通常使用條件為2℃，升溫不超過(guò)12℃，即14℃冰水回流，因此收奶系統(tǒng)冰水日耗量計(jì)算如下：Q=MCΔT。 Q冰水=Q生奶24400（15－4）=M冰水（14－2）M冰水=(2) 混料系統(tǒng)消耗冰水量： ，通?；炝狭空伎偭狭康?/3，按照混料溫度55℃計(jì)，需要采用冷卻塔水和冰水將混合物料冷卻至?xí)捍鏈囟?5℃，冷卻塔水夏天時(shí)35℃，按照換熱器設(shè)計(jì)2℃出口溫差，需要用冰水冷卻的溫度段為37℃冷卻至15℃，冰水通常使用條件為2℃進(jìn)水，升溫不超過(guò)12℃，即14℃冰水回流，混合物料的比熱容按照奶的比熱來(lái)計(jì)算，因此混料系統(tǒng)冰水日耗量計(jì)算如下： Q=MTΔT；Q冰水=Q混合物料9170（37－15）=M冰水（14－2）M冰水=(3) 殺菌系統(tǒng)消耗冰水量： ，生產(chǎn)攪拌型酸奶是設(shè)備出口溫度為43℃，因此不需要使用冰水，而生產(chǎn)凝固型酸奶需要消耗冰水，根據(jù)設(shè)備能力不同，冰水耗量為： 20噸/小時(shí)巴氏殺菌機(jī)：25529升/小時(shí)，日工作14小時(shí)； 10噸/小時(shí)巴氏殺菌機(jī)：12375升/小時(shí)，日工作16小時(shí)。(4) 菌種系統(tǒng)消耗冰水量： ，按照發(fā)酵溫度42℃計(jì)，需要采用冰水將混合物料冷卻至?xí)捍鏈囟?℃，冰水通常使用條件為2℃進(jìn)水，升溫不超過(guò)12℃，即14℃冰水回流，菌種的比熱按照奶的比熱來(lái)計(jì)算，因此菌種系統(tǒng)冰水日耗量計(jì)算如下：Q=MCΔT； Q冰水=Q菌種奶250（42﹣20）=M冰水（18﹣2）M冰水=目菌種罐加套用冰水使用量為1800升/小時(shí)（改設(shè)備冷卻后回水溫度將會(huì)下降至接近4℃）。(5) 發(fā)酵系統(tǒng)消耗冰水量： 每天生產(chǎn)攪拌型酸奶按照20噸計(jì)算，按照發(fā)酵溫度42℃計(jì)，酸奶冷卻需要采用冰水冷卻至?xí)捍鏈囟?0℃，冰水通常使用條件為2℃進(jìn)水，但為保證產(chǎn)品質(zhì)量，因此回流溫度18℃回流，酸奶的比熱容按照算奶的比熱來(lái)計(jì)算，因此發(fā)酵系統(tǒng)冰水日消耗計(jì)算如下： Q=MCΔT； Q冰水=Q酸奶 20000（42－20）=M冰水（18－2） M冰水=26125升(6) 灌裝系統(tǒng)消耗冰水量： 灌裝系統(tǒng)消耗冰水主要是屋頂灌裝設(shè)備，屋頂包2消耗1140升/小時(shí)，每天工作10小時(shí)，屋頂包3消耗2280升/小時(shí)左右，每天工作8小時(shí)，日消耗冰水為41040升。 合計(jì)本工廠冰水消耗量約為：150567 即工廠日耗冷量為：Q冷量=150567（14－2）=7588600KJ 蒸汽耗量（1） 混料系統(tǒng)消耗蒸汽量： ，通?；炝狭空伎偭康?/3,，按照混料溫度55℃計(jì)，需要采用蒸汽將原奶從4℃升溫至混料溫度55℃，蒸汽通常使用條件為3Bar的飽和蒸汽，蒸汽潛熱量為2200KJ/Kg，混合物料的比熱按照奶的比熱來(lái)計(jì)算，不考慮系統(tǒng)能量損耗，因此混料系統(tǒng)蒸汽日消耗計(jì)算如下：Q=MCΔT； Q蒸汽=Q混合物料9200（55－4）=M蒸汽2200M蒸汽=851Kg（2） 殺菌系統(tǒng)消耗蒸汽量： ，殺菌溫度72℃，原奶溫度4℃，按照設(shè)備的熱回收效率90%計(jì)算，因此預(yù)殺菌巴氏殺菌機(jī)日蒸汽消耗為： M蒸汽=24400（72－4）（1－90%）/2200= 即：每噸產(chǎn)品蒸汽耗量= 生產(chǎn)凝固型和攪拌型酸奶的殺菌溫度均為95℃，進(jìn)料溫度10℃，設(shè)備熱回收效率92%，酸奶巴氏殺菌機(jī)日蒸汽耗量為：M蒸汽=27500（95－10）（1－92%）/2200=即：每噸產(chǎn)品蒸汽耗量=（3） 菌種系統(tǒng)消耗蒸汽量： ，進(jìn)料溫度10℃，按照275噸計(jì)算，設(shè)備熱回收效率92%，菌種系統(tǒng)日消耗量為：M蒸汽=250（95－10）（1－92%）/2200=（4） 發(fā)酵系統(tǒng)日蒸汽耗量：，按照發(fā)酵溫度42℃計(jì)，酸奶加熱至灌裝溫度43℃，需要采用蒸汽加熱熱水，熱水加熱酸奶，能量傳遞效率98%，因此發(fā)酵系統(tǒng)蒸汽日消耗計(jì)算如下：M蒸汽=7500（43－10）/2200/98%=458kg(5) CIP系統(tǒng)蒸汽消耗量： 每天清洗需要加熱清洗介質(zhì)，根據(jù)清洗管式換熱器的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，各清洗壓力線峰值蒸汽消耗量為723kg/小時(shí)，6Bar，飽和蒸汽。由于總共8條壓力線，但是基本上不會(huì)同時(shí)消耗蒸汽，因此可以按照70%，進(jìn)行計(jì)算，即平均消耗蒸汽4050kg蒸汽。（6） 其它電力、壓縮空氣等耗量： 電耗和壓縮空氣的耗量與設(shè)備的生產(chǎn)能力有關(guān)，將設(shè)備清單的消耗量累計(jì)，即可得到能源的消耗，由于工廠不會(huì)所有設(shè)備同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以該數(shù)據(jù)總量的70%對(duì)其進(jìn)行計(jì)算。 設(shè)備平衡計(jì)算（1)發(fā)酵罐容積及罐數(shù) 發(fā)酵罐單只容積V發(fā)取為60m179。，（裝液系數(shù)為75%）（2）發(fā)酵罐數(shù)目%酸奶的量V=V發(fā)裝液系數(shù)糖濃度轉(zhuǎn)化率總回率（1－染菌率） =6075%（10%70%111%）93%（75%80%）（1－0） =（注：由于染菌的可能性很小可以忽略，因此染菌率取為0）%酸奶的量年產(chǎn)80%的酸奶為10000噸，則純奶量為：10000247。80%=12500噸N發(fā)=年產(chǎn)純酸奶量247。（年工作日單罐單批生產(chǎn)純酸奶量247。發(fā)酵周期） =12500247。（300247。6)=≈6個(gè)(3)富裕系數(shù)=（6－）247。100%=% 因?yàn)榍逑?，周期使用，即要?8個(gè)容積為60m179。發(fā)酵罐 種子罐容積及罐數(shù)（1）單批種子液用量（按發(fā)酵液量的10%接種） V單=（45247。3）6075%10%=179。(2) 總?cè)莘e V總=單批種子液用量247。種子罐裝液系數(shù) =247。75% =90m179。(3) 單罐容積 種子罐單只容積V種取為6m179。（裝液系數(shù)為75%）(4) 數(shù)量(種子培養(yǎng)周期為30小時(shí)） N種=種子液用量75%247。（種子罐單罐容積裝液系數(shù)24247。培養(yǎng)周期） =9075%247。(1075%24247。30)=≈12個(gè)(5) 富裕系數(shù)=（12－）247。100%=% 即：取12個(gè)容積為10m179。的種子罐 其他設(shè)備的選取采用處理能力為5000L/h的板式換熱器，牛乳密度為1020kg/m179。，℃），局部總傳熱系數(shù)K取值5000W/(㎡℃）。通過(guò)熱交換使冷乳從5℃預(yù)熱到70℃，則：Q=KS(T－t)=KSΔt,S=Q/KΔtm=VCpΡΔt/KΔtm =5000102065/(50001000) =,傳熱面積為16㎡。第4章 設(shè)備的選型物料計(jì)算是設(shè)備選型的依據(jù)，而設(shè)備選型則要符合工藝的要求。設(shè)備選型應(yīng)根據(jù)每一種品種單位時(shí)間產(chǎn)量的物料衡算情況和設(shè)備生產(chǎn)能力來(lái)確實(shí)設(shè)備所需要的臺(tái)數(shù)。選擇設(shè)備時(shí)要注意四點(diǎn)： （1）根據(jù)每一品種單位時(shí)間(h或min)產(chǎn)量的物料平衡情況和設(shè)備生產(chǎn)能力來(lái)確定所 需設(shè)備的臺(tái)數(shù)。 （2）幾個(gè)生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，除按實(shí)際生產(chǎn)能力所需臺(tái)數(shù)的設(shè)備外，還應(yīng)考慮備用設(shè)備。 （3）以便后道工序的生產(chǎn)能力要略大于前道，不至于生產(chǎn)能力不夠，導(dǎo)致物料積 壓。 （4）選擇設(shè)備應(yīng)考慮下列原則：1滿足工藝要求，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。2 應(yīng)選用較先進(jìn)，機(jī)械化程度較高的設(shè)備。3運(yùn)行費(fèi)用低，水電汽消耗少。4操作清洗方便，耐用易維修，備品配件供應(yīng)可靠，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)施機(jī)械化和自動(dòng)化方便。5結(jié)構(gòu)緊湊，盡量采用經(jīng)過(guò)實(shí)踐考驗(yàn)證明確實(shí)性能優(yōu)良的設(shè)備。6考慮生產(chǎn)波動(dòng)與設(shè)備平衡，留有一定余量。7考慮設(shè)備故障及檢修的備用。 設(shè)備規(guī)格型號(hào) 發(fā)酵罐設(shè)計(jì)發(fā)酵罐設(shè)計(jì)計(jì)算（1) 發(fā)酵罐的選型 選18個(gè)60m179。的發(fā)酵罐。（2) 主要尺寸的計(jì)算 按60m179。的發(fā)酵罐計(jì)算封頭拆邊不計(jì)，以方便計(jì)算則 V全=V筒+2V封=178。2D＋πD179。=60m179。H=2D。解方程得：179。＋179。＝60D== 取3m H=2D=6圓柱部分容積V1=326=179。上下封頭體積 V2=V3==179。總?cè)莘eV全=V1+V2+V3=++=179。取φ=70%實(shí)際裝液量為：70%=179。﹙3﹚冷卻面積的計(jì)算 對(duì)60m179。的發(fā)酵罐，每罐的實(shí)際裝液量為： 70%=179。﹙4﹚設(shè)備結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計(jì)①空氣分布器：對(duì)于好氣發(fā)酵罐，分布器主要有兩種形式，即多孔式和單管式。對(duì)通風(fēng)量較小的設(shè)備，應(yīng)加環(huán)形或直管型空氣分布器；而對(duì)通氣量大的發(fā)酵罐，則使用單管通風(fēng)由于進(jìn)風(fēng)速度快，又有渦輪板阻擋，葉輪打碎，溶氧是沒(méi)有問(wèn)題的。本罐使用單管進(jìn)風(fēng)。②擋板：擋板的作用是加強(qiáng)攪拌強(qiáng)度，促進(jìn)液體上下翻動(dòng)和控制流型，防止產(chǎn)生渦旋而降低混合與溶氧效果。③密封方式：隨著技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械密封已在生物工程行業(yè)普遍采用，本罐采用雙面機(jī)械密封方式，處理軸與罐的動(dòng)靜問(wèn)題。④冷卻管布置：對(duì)于容積小于5m179。的發(fā)酵罐，為了便于清洗，多使用夾套冷卻裝置。隨著發(fā)酵罐容量的增加，比表面積變小，夾套形成的冷卻面積以無(wú)法滿足生產(chǎn)要求，于是使用管式冷卻裝置，蛇管應(yīng)易沉積污垢且不易清洗而不采用；列管式冷卻裝置雖然冷卻效果好，但耗水量多；因此廣泛使用的是豎直蛇管冷卻裝置。﹙5﹚設(shè)備材料的選擇 發(fā)酵設(shè)備材質(zhì)的選擇，優(yōu)先考慮的是滿足工藝的要求，其次是經(jīng)濟(jì)性。﹙6﹚發(fā)酵罐壁厚的計(jì)算①確定發(fā)酵罐的壁厚S S=＋C式中 P—設(shè)計(jì)壓力，現(xiàn)P= D—發(fā)酵罐內(nèi)徑D=300cm σ—Q235鋼的應(yīng)用應(yīng)力，σ=127MPa φ—焊接縫隙，φ= C—壁厚附加量（cm) C=C1+C2+C3式中 C1—鋼板負(fù)偏差，現(xiàn)取C1= C2—為腐蝕余量，現(xiàn)取C2=2mm C3—加工減薄量，現(xiàn)取C3=0 C=+2+0== S=＋=（cm)選用10mm厚Q235鋼板制作。②封頭壁厚計(jì)算：標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的厚度計(jì)算公式如下 S=＋C式中 P= D=600cm σ＝127MPa C=++=(cm) Φ= S=＋=(cm)根據(jù)鋼材規(guī)格選用12mm厚Q235鋼﹙7﹚接管設(shè)計(jì)①接管的長(zhǎng)度h設(shè)計(jì)：各接管的長(zhǎng)度h根據(jù)直徑大小和有無(wú)保溫層，一般取100﹋200mm。②接管直徑的確定： 按排料管計(jì)算：179。，設(shè)2h之內(nèi)排空，則物料體積流量 Q==﹙m179。/s﹚ 發(fā)酵醪流速取v=1m/s；則排料管截面積為F F==㎡ F=178。管徑： d=== 取無(wú)縫管φ2457mm,231mm＞221mm,認(rèn)為合適。 按通風(fēng)管計(jì)算，支管氣速為20~25m/s。，為常溫下20℃，，30℃狀態(tài)。風(fēng)量Q1取最大值，Q1==﹙m179。/mim﹚=﹙m179。/s）利用氣態(tài)方程式計(jì)算工作狀態(tài)下的風(fēng)量Qf Qf==取風(fēng)速v=25m/s，則風(fēng)管截面積F為 F==㎡ F=178。則氣管直徑d為： d=