【正文】 水的比熱容ｃ＝４ .１８ ［ kJ／ （ kg K）］ 冷卻水溫度ｔ １ ＝１８ ℃ ｔ ２ ＝３０ ℃ 麥汁冷卻時間 τ＝１ h （ ７ ） 麥汁冷卻器沖刷用水 ：設(shè)沖刷一次 ， 用水 4ｔ ， 用水時間為０ .５ h， 則： 最大用水量為：４／０ .５＝８ （ t／ h） （ ８ ） 酵母洗滌用水 （ 無菌水 ） ： 每天酵母泥最大產(chǎn)量約３００Ｌ ， 酵母貯存期每天換水一次 ，新收酵母洗滌４次 ， 每次用水量為酵母的２倍 ， 則連續(xù)生產(chǎn)每天用水量： （ ４＋１ ） ３００ ２＝３０００ （ Ｌ ） 設(shè)用水時間為１ｈ ， 故最大用水量為３ （ t／ h） （ ９ ） 發(fā)酵罐洗刷用水 ：每天沖刷體積為１０ｍ ３ 的發(fā)酵罐２個 ， 每個用水２ｔ ， 沖刷地面共用水２ｔ ， 每天用水量＝２ ２＋２＝６ （ ｔ ） 。 用水時間設(shè)為１ .５ｈ，最大用水量＝６／１ .５＝４（ t／ h） （ １０ ） 貯酒罐沖刷用水 ： 每天沖刷體積為１０ｍ ３ 的貯酒罐一個 ， 用水為２ｔ ， 管路及地面沖刷用水１ｔ ， 沖刷時間為１ｈ ， 最大用水量為２＋１＝３ （ t／ h） 。 （ １１ ） 清酒罐沖刷 ：每天使用體積為２ .５ｍ ３ 的清酒罐４個 ， 沖洗一次 ， 共用水４ｔ ， 沖刷時間為４０ min， 則最大用水量：４ ６０／４０＝６ （ t／ h） （１２）過濾機(jī)用水 ：過濾機(jī)２臺，每臺沖刷一次，用水３ｔ（包括頂酒用水），使用時間為１ .５ｈ，則最大用水量＝２３／１ .５＝４（ t／ h） （ １３ ） 洗棉機(jī)用水 ： ① 洗棉機(jī)放水量ｍ １ ： ｍ １ ＝洗棉機(jī)體積－濾餅體積 （ 濾餅２０片 ） ＝５ .３－ ［ π ／４ （ ０ .５２５ ） ２ ０ .０５ ４０ ］ ＝５ .３－０ .４３３ ＝４ .８６７ （ m３ ） ≈ ４ .８６７ （ t） ② 洗棉過程中換水量ｍ ２ ： 取換水量為放水量的３倍： ｍ ２ ＝３ｍ １ ＝３４ .８６７＝１４ .６（ｔ） ③ 洗棉機(jī)洗刷用水ｍ ３ ： 每次洗刷用水ｍ ３ ＝１ .５ （ ｔ ） ④ 洗棉機(jī)每日用水量ｍ： 淡季洗棉機(jī)開一班 ， 旺季開兩班 ， 則用水量： ｍ＝２ （ ｍ １ ＋ｍ ２ ＋ｍ ３ ） ＝２ （ ４ .８６７＋１４ .６＋１ .５ ） ＝４１ .９３ （ ｔ ） 在洗棉過程中，以換水洗滌時的耗水量最大，設(shè)換水時間為２ｈ，則每小時最大用水量為：１４ .６／２＝７ .３（ t／ h） （ １４ ） 鮮啤酒桶洗刷用水 ：旺季每天最大產(chǎn)啤酒量２２ .５ｔ（ 三鍋量 ） ， 其中鮮啤酒占５０ ％ （ 設(shè)桶裝占７０ ％ ） ， 則桶裝啤酒量為： ２２ .５ ５０ ％ ７０ ％ ＝７ .８７５ （ ｔ ） ＝７８７５ （ Ｌ ） 鮮啤酒桶體積為２０Ｌ／桶： ’ 所需桶數(shù)＝７８７５／２０＝３９３ .８ （ 桶／ d） 沖桶水量為桶體積１ .５倍： 每日用水量＝３９３ .８ ０ .０２ １ .５＝１１ .８１ （ t） 沖桶器每次同時沖洗２桶 ， 沖洗時間為１ .５ min， 故： 每小時用水量＝０ .０２１ .５ 2 ６０／１ .５＝ （ t／h） （ １５ ） 洗瓶機(jī)用水 ：按設(shè)備規(guī)范表 ， 洗瓶機(jī)最大生產(chǎn)能力為３０００瓶／ h（ 最高線速 ） ， 沖洗每個瓶約需水１ .５ L， 則： 用水量 =３０００ １ .５＝４５００ （ L／ h） 以每班生產(chǎn)７ｈ計 ， 總耗水量４５００ ７＝３１５００ （ L） （ １６ ） 裝酒機(jī)用水 ：每沖洗一次 ， 用水２ .５ｔ ， 每班沖洗一次 ， 每次０ .５ｈ ， 最大用水量＝２ .５／０ .５＝５ （ t／ h） （ １７ ） 殺菌機(jī)用水 ：殺菌機(jī)每個瓶耗水量以１Ｌ計算 ， 則： 用水量＝３０００ １＝３０００ （ L／ h） ＝３０００ ７＝２１０００ （ L／班 ） （１８）其他用水 ：包括沖洗地面、管道沖刷、洗濾布，每班需用水１０ｔ，設(shè)用水時間為２ｈ，則每小時用水暈＝１０／２＝５（ t／ h） 把上述計算結(jié)果整理成供水衡算表 ５００ 0ｔ／年啤酒廠啤酒車間供水衡算表 名稱 規(guī)格 噸產(chǎn)品 消耗額／（ t／ t） 每小時用量／（ kg／ h） 每天用量／ （ t／ d） 年耗量／ （ t／年） 冷 水 無菌水 自來水 117 155379 3000 2331 3 582750 750 二 . 用汽量計算 (熱量衡算 ) （ 一 ） 熱量衡算的意義 在食品工廠的生產(chǎn)操作中，熱量的需求是不可或缺的，而熱量常常是以蒸汽的形式提供。如罐頭廠、乳品廠的主要用汽部分有：熱燙、配湯、濃縮、干燥、殺菌、保溫、設(shè)備和管道的消毒、車間的清潔衛(wèi)生等。熱量衡算就是要通過對生產(chǎn)中熱量需求量的計算，確定生產(chǎn)用汽量，并通過計算，得出生產(chǎn)過程能耗定額指標(biāo) ,定量研究生產(chǎn)過程，為過程設(shè)計和操作提供最佳化依據(jù)；應(yīng)用蒸汽等熱量消耗指標(biāo)，還可以對工藝設(shè)計的多種方案進(jìn)行比較，以選定先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，或?qū)σ淹懂a(chǎn)的生產(chǎn)系統(tǒng)提出改造或革新，分析生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)合理性、過程先進(jìn)性，并找出生產(chǎn)上存在的問題 ,達(dá)到節(jié)約能源、降低生產(chǎn)成本的目的。 （ 二 ） 熱量衡算的方法和步驟 根據(jù)食品生產(chǎn)工藝 、 設(shè)備或規(guī)模不同 ， 生產(chǎn)過程用汽量也隨之改變 ， 有時差異很大 。 即便是同一規(guī)模 、 工藝也相同的食品廠 ， 單位成品耗汽量往往也大不相同 。所以在工藝流程設(shè)計時 ， 必須妥善安排 ， 合理用汽 。 用汽量計算的方法有兩種：即按 “ 單位產(chǎn)品耗汽量定額 ”來估算和計算的方法 。 “ 單位產(chǎn)品耗汽量定額 ” 估算 用 “ 單位產(chǎn)品耗汽量定額 ” 來估算生產(chǎn)車間的用汽量 ，其方法簡便 ， 但目前在我國尚缺乏具體和確切的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 。 一個食品工廠往往同時要生產(chǎn)幾種產(chǎn)品 ， 而各產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中缺乏對汽耗量的計量 ， 一般是按當(dāng)月所耗汽之總量分?jǐn)偟礁鳟a(chǎn)品中去 。 各廠的攤派方式不同 ， 其定額指標(biāo)亦不相同 ， 另外 ， 單位產(chǎn)品的耗汽額還因地區(qū)不同 、原料品種的差異以及設(shè)備條件 、 生產(chǎn)能力大小 、 管理水平等工廠實際情況的不同而有較大幅度的變化 。 所以 ， 用“ 單位產(chǎn)品耗汽量定額 ” 來計算就只能看作是粗略的估算 。 對于規(guī)模小的食品工廠 ， 在進(jìn)行用汽量計算時可采用 “ 單位產(chǎn)品耗汽量定額 ” 估算法 ， 可分為三個步驟 ， 即按單位噸產(chǎn)品耗汽量來估算 、 按主要設(shè)備的用汽量來估算和按食品工廠規(guī)模來擬定給汽能力 。 （ 1） 按單位噸產(chǎn)品耗汽量來估算 （ 2）按主要設(shè)備的用汽量來估算 （ 3） 按食品工廠規(guī)模來擬定給汽能力 部分乳制品按生產(chǎn)規(guī)模供汽能力表 成品類別 班產(chǎn)量（ t／班 ） 建議用汽量（ t／ h） 乳粉、甜煉乳、奶油 5 10 20 ～ ～ 5～ 6 消毒奶、酸奶、冰淇淋 20 40 ～ ～ 奶油、干酪素、乳糖 5 10 50 ～ ～ ～ 注： （ １ ） 指生產(chǎn)用汽 ， 不包括采暖和生活用汽 。 （ ２ ） 北方寒冷 ， 宜選用較大值 。 對于規(guī)模較大的食品工廠設(shè)計時 ， 在進(jìn)行用汽量計算時必須采用計算的方法 ， 保證用汽量的準(zhǔn)確性 。 方法和步驟如下： 用汽量計算可以做全過程的或單元設(shè)備的用汽量計算 ?，F(xiàn)以單元設(shè)備的用汽量計算為例加以說明 ， 具體的方法和步驟如下： （ 1） 畫出單元設(shè)備的物料流向及變化的示意圖 （ 2） 分析物料流向及變化 ， 寫出熱量計算式 ∑Q入 ＝ ∑Q出 ＋ ∑Q損 式中 ∑Q入 —— 輸入的熱量總和 ， （ kJ） ； ∑Q出 —— 輸出的熱量總和 ， （ kJ） ； ∑ Q損 —— 損失的熱量總和 ， （ kJ） 。 通常 ∑ Q入 ＝ Q1＋ Q2＋ Q3 ∑ Q出 ＝ Q4＋ Q5＋ Q6＋ Q7 ∑ Q損 ＝ Q8 式中 Q１ —— 物料帶入的熱量 ， （ kJ） ； Q2—— 由加熱劑 （ 或冷卻劑 ） 傳給設(shè)備和所處理的物料的熱量； Q3—— 過程的熱效應(yīng) ， 包括生物反應(yīng)熱 、 攪拌熱等 ， （ kJ） ； Q4—— 物料帶出的熱量 ， （ kJ） ； Q5—— 加熱設(shè)備需要的熱量； （ kJ） ； Q6—— 加熱物料需要的熱量 ， （ kJ） ； Q7—— 氣體或蒸汽帶出的熱量 ， （ kJ） 。 值得注意的是，對具體的單元設(shè)備，上述的 Q1～ Q8各項熱量不一定都存在，故進(jìn)行熱量計算時，必須根據(jù)具體情況進(jìn)行具體分析。 （ 3） 收集數(shù)據(jù) 為了使熱量計算順利進(jìn)行 ， 計算結(jié)果無誤和節(jié)約時間 ， 首先要收集數(shù)據(jù) ， 如物料量 、 工藝條件以及必需的物性數(shù)據(jù)等 。 這些有用的數(shù)據(jù)可以從專門手冊中查閱 ， 或取自工廠實際生產(chǎn)數(shù)據(jù) ， 或根據(jù)試驗研究結(jié)果選定 。 （ 4） 確定合適的計算基準(zhǔn) 在熱量計算中，取不同的基準(zhǔn)溫度，按照熱量計算式所得的結(jié)果就不同。所以必須選準(zhǔn)一個溫度基準(zhǔn)，且每一物料的進(jìn)出口基準(zhǔn)溫度必須一致。通常，取 0℃為基準(zhǔn)溫度可簡化計算。此外，為使計算方便、準(zhǔn)確，可靈活選取適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)，如按 100kg原料或成品、每小時或每批次處理量等做基準(zhǔn)進(jìn)行計算。 （ 5） 進(jìn)行具體的熱量計算 a 物料帶入的熱量 Q１ 和帶出熱量Ｑ ４ 可按下式計算 ，即： Q＝ ∑ ｍ １ ｃ １ ｔ 式中 ｍ １ —— 物料質(zhì)量 ， kg； ｃ —— 物料比熱容 kJ／ （ kg K） ； t —— 物料進(jìn)入或離開設(shè)備的溫度， ℃ 。 b 過程熱效應(yīng) Q3 過程的熱效應(yīng)主要有合成熱 QＢ 、 攪拌熱 QＳ 和狀態(tài)熱 （ 例如汽化熱 、 溶解熱 、 結(jié)晶熱等 ） ： Q3＝ QＢ ＋ QＳ 式中 QB—— 發(fā)酵熱 （ 呼吸熱 ） （ kJ） ， 視不同條件 、環(huán)境進(jìn)行計算； QＳ —— 攪拌熱 QＳ ＝ 3600Pη（ kJ） 。 其中 P為攪拌功率 ， (kW)； ， η為攪拌過程功熱轉(zhuǎn)化率 ，通常 η＝ 92％ c 加熱設(shè)備耗熱量 Q5： 為了簡化計算 ， 忽略設(shè)備不同部分的溫度差異 ， 則： Q5＝ｍ ２ ｃ ２ （ｔ 2－ｔ 1） 式中 ｍ ２ —— 設(shè)備總質(zhì)量 ， kg； ｃ ２ —— 設(shè)備材料比熱容 ， kJ／ （ kg K） ； ｔ ｔ 1—— 設(shè)備加熱前后的平均溫度， ℃ 。 d 氣體或蒸汽帶出熱量 Q7： Q7＝ ∑ｍ ３ (ｃ ３ ｔ＋ｒ ) 式中 ｍ ３ —— 離開設(shè)備的氣體物料 （ 如空氣 、ＣＯ 2等 ） 量 ， kg； ｃ ３ —— 液態(tài)物料由 0℃ 升溫至蒸發(fā)溫度的平均比熱容 ， kJ／ （ kgK） ； ｔ —— 氣態(tài)物料溫度 ， ℃ ； ｒ —— 蒸發(fā)潛熱， kJ／ kg。 e 設(shè)備向環(huán)境散熱 Q８ ： 為了簡化計算 ， 假定設(shè)備壁面的溫度是相同的 ， 則： Q８ ＝ AλＴ （ｔ Ｗ — ｔ ａ ） τ 式中 A—— 設(shè)備總表面 ， m； λＴ —— 壁面對空氣的聯(lián)合熱導(dǎo)率 ， W／ （ m ℃ ） ； ｔ Ｗ —— 壁面溫度 ， ℃ ； ｔ ａ —— 環(huán)境空氣溫度 ， ℃ ； τ—— 操作過程時間 ， ｓ 。 λＴ 的計算： ① 空氣作自然對流 ， λＴ ＝８＋０ .０５ｔ Ｗ ② 強(qiáng)制對流時 ， λＴ ＝５ .３＋３ .６ υ（ 空氣流速 υ＝ 5m／ s） 或又 λＴ ＝ 6． 7λＴ （ υ＞ 5m／ｓ） f 加熱物料需要的熱量 Q６ Q６ ＝ｍ １ ｃ（ｔ 2－ｔ 1） 式中 ｍ １ —— 物料質(zhì)量 ， kg； ｃ —— 物料比熱容 ， kJ／ （ kg K） ； ｔ ｔ 1—— 物料加熱前后的溫度 ， ℃ 。 g 加