《食品工厂设计》课程设计说明书
第5章 主要生产设备的选择
5.1 车间布置原则
生产设备选择的一般原则有：
⑴选择设备要满足生产工艺技术及工艺流程要求；
⑵选择设备要符合GMP规范的有关条例要求，应满足食品生产卫生要求，易清洗拆装，不对食品造成污染；
⑶选择在行业中处于国内领先水平的设备，设备的结构应合理，所选用的材料能适应各种工作条件；
⑷动力设备考虑到节能、低耗、高效、无污染。《食品卫生通则》(CAC/RCPI—2008)以及《食品企业通用卫生规范》(GB14881—2003)中还对食品企业的设备选择有专门的规定，是设备选择必须遵循的行业性法规。它主要对设备的卫生方面有特别的要求，选择设备时必须严格遵守[16]。
5.2 主要设备选型
(1)小提升机
小提升机的作用是将水流输送槽送来的苹果提升到拣果台，此段是整个车间的咽喉要道，如果设备停止工作，后段将无果加工。对比进口与国产设备的价格，相差比例不大，因此选用两台意大利TMCI生产的提升机。投入生产的苹果的质量流量为87.14t/h，接近90t/h，故技术要求应为45t/h，电功率25kw。
(2)捡果台
从小提升机提升后苹果进入拣选台，进行人工拣果，采用意大利TMCI生产的捡果台，原因同上。也是两台，技术要求同上，电功率30kw。
(3)大提升机
大提升机的作用是将拣选过的苹果提升到洗果机进行清洗，仍然采用意大利TMCI生产的提升机，原因同上，技术要求45t/h，电功率30kw。
(4)毛刷机、洗果机
对苹果进行毛刷清洗，主要去掉黏附的杂物，之后进行水流喷射清洗。分别选用意大利TMCI生产毛刷机和上海神农生产的洗果机。技术要求均为45t/h。 (5)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，避免影响出汁率。
生产能力：45t/h； 电机功率：30×2kw；
物料流量G＝87.14t/h×(100%－0.5%-0.2%)＝86.53 t/h；
苹果汁质量密度接近于水，故其密度ρ取103kg/m3，则质量流量为 V＝G/ρ＝86.53×103kg/h÷103kg/m3＝86.53 m3/h；
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为保证破碎充分，定破碎时间为15min，V有效：设备有效容积；V：流量；τ：滞留时间；
V有效＝Vτ＝86.53÷60 m3/ min×15min＝21.63 m3；
取破碎机两台，即n＝2，填充系数Φ取70%，则单台设备容积 V单＝15.45 m3≈2860×2380×2270 mm3；故
外型尺寸(长×宽×高)(mm)：2860×2380×2270。 (6)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，因此选用德国BELLMER生产的带式压榨机，出汁率有保证。
生产能力：45t/h； 电功率：40kw；
物料流量G＝87.14t/h×(100%－0.5%-0.2%－0.2%)＝86.36 t/h； 苹果汁质量密度接近于水，故其密度ρ取103kg/m3，则质量流量为 V＝G/ρ＝86.36×103kg/h÷103kg/m3＝86.36 m3/h；
为保证压榨充分，定压榨时间为15min，V有效：设备有效容积；V：流量；τ：滞留时间；
V有效＝Vτ＝86.36÷60 m3/ min×15min＝21.59 m3；
取带式压榨机两台，即n＝2，填充系数Φ取70%，则单台设备容积 V单＝15.42 m3≈5315×1915×1515 mm3；故
外型尺寸(长×宽×高)(mm)：5315×1915×1515。 (7)国产压榨机
在苹果成熟度不够的时候，将压榨过的果渣用等量水混合后再压榨一次，可以提高出汁率。此步作为前道的补充，仅在必要的时候使用，非关键设备，因此采用国产设备，为江苏靖江食品机械厂生产。规格同上。
(8)罐群
整厂的各种储罐较多，国产罐完全可以达到要求。小罐可以由厂家加工后运到厂里，大罐由供应厂家现场制作。根据不同情况必要选择不同大小、种类的罐。
(9)超滤设备
选择两台国产设备，以达到生产要求，采用国产设备可以降低整厂投资。两台设备在使用中可以调剂生产，方便检修和膜的再生。
超滤设备也就是超精过滤装置，是包括30组膜堆（各由20个膜管串联而成）、一台循环泵、一台清汁泵、CIP兼清汁罐以及连接管路、监控仪表和电控柜,安置于两个底盘上,构成一个相对独立的单元体。
生产能力：40t/h； 电功率：50kw；
物料流量G＝87.14t/h×(100%－0.5%-0.2%－0.2%－13.2%－0.4%)＝74.50 t/h；
苹果汁质量密度接近于水，故其密度ρ取103kg/m3，则质量流量为 V＝G/ρ＝74.50×103kg/h÷103kg/m3＝74.50 m3/h；
定超滤时间为30min，V有效：设备有效容积；V：流量；τ：滞留时间； V有效＝Vτ＝74.50÷60 m3/ min×30min＝37.25 m3； 取超滤设备两台，即n＝2，则单台设备有效容积 V单有效＝＝18.62 m3；
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每根膜管的有效容积V管有效＝0.03m3＝3×107mm3；
设每根膜管横截面的直径为100 mm，横截面积S＝πR2＝π×502 mm2＝7854 mm2； 则每根膜管长L＝3820 mm； 故技术指标如下表所示。
表3-2 单个膜管性能
型号 KJ-ESUF9050W 直径×长度 100×3820mm 过滤面积 7854 mm2 滤膜材料 聚丙烯中空纤维和复合聚砜中空
膜
不可溶固形物允许含量 ≤30% 技术要求 40t/h 处理温度 50～55℃
表3-3 膜堆性能(依膜管数增减)
使用膜管数量 20×30个 过滤面积 4.7124 m2 果汁回收率 96%～98%(不可溶固形物初始含量≤3% ,且两
次过滤)
装机功率 50kW 结构材料 全部为不锈钢SUS304
(10)蒸发器
运用两台意大利TMCI生产的5效管式蒸发器。采用管式蒸发器可以降低单位产品的蒸汽消耗量，比较经济。而中央循环管式蒸发器有“标准式蒸发器”之称，其加热室由垂直管束组成，中间有一根直径很大的管子，能促进溶液的自然循环，提高管内的对流传热系数，强化蒸发过程。选用这种蒸发器是由于其结构紧凑、制造方便、传热效果好及操作可靠等优点。
生产能力：40t/h； 电功率：55kw；
物料流量G＝87.14t/h×(100%－0.5%-0.2%－0.2%－13.2%－0.4%－0.1%)＝74.42 t/h；
苹果汁质量密度接近于水，故其密度ρ取103kg/m3，则质量流量为 V＝G/ρ＝74.42×103kg/h÷103kg/m3＝74.42 m3/h；
定蒸发时间为30min，V有效：设备有效容积；V：流量；τ：滞留时间； V有效＝Vτ＝74.42÷60 m3/ min×30min＝37.21 m3；
取蒸发器两台，即n＝2，填充系数Φ取70%，则单台设备有效容积 V单＝26.58 m3；
① 现按总容积26.58 m3计算
V全＝V桶＋2 V封＝26.58m3，封头折边忽略不计，以方便计算： 则V全＝0.785D2×2D＋π/24×D3×2＝26.58m3
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解方程得：D＝2.439m； 取D＝2.43m，则H＝2D＝4.86m；
根据《生物工程工厂设计概论》通用桶罐系数表，查得筒体壁厚13mm，封头壁厚15mm，封头高为H封＝ha＋hb＝636 mm＋64 mm＝700 mm。
② 验算全容积V全：
V’全＝0.785D2×2D＋π/24×D3×2＋0.785D2×0.07
＝0.785×2.432×2×2.43＋π/24×2.433×2＋0.785×2.432×0.064 ＝26.58 m3＝V全
为了使溶液有良好的循环，中央循环管的截面积一般为其他加热管总截面积的40%-100%；加热管高度一般为1-2m；加热管直径在25-75mm之间。
取加热管高度为1 m，加热管直径为70mm，中央循环管的截面积为其他加热管总截面积的40%，设蒸发器里面共有650根加热管，
则加热管总截面积S热＝0.785×0.072×650＝2.50m2； 中央循环管的截面积S中＝40%S热＝0.4×2.50m2＝1.00m2；
S热＋S中＝3.50m2＜4.64 m2＝0.785×2.432＝0.785D2(蒸发器横截面积)，符合要求。
故中央循环管的直径D中＝1.13 m。 (11)无菌灌装机
采用意大利FBR生产的无菌灌装机，无同国内尚类产品可以替代。另外这个工段关系到产品的安全性和保质期，质量要求高。
生产能力：13t/h；电功率：30kw。
主要生产设备一览表 序号 生产设备 技术要求 生产厂家 台数 1 小提升机 45 t/h 意大利TMCI 2 2 检果台 45 t/h 意大利TMCI 2 3 大提升机 45 t/h 意大利TMCI 2 4 毛刷机 45 t/h 意大利TMCI 1 5 洗果机 45 t/h 上海神农 1 6 破碎机 45 t/h 德国BELLMER 2 7 带式压榨机 45 t/h 德国BELLMER 2 8 国产压榨机 45 t/h 江苏靖江 1 9 罐群 温州强力机械阀门厂 30 10 国产超滤设备 40 t/h 2 11 5效管式蒸发机 40 t/h 意大利TMCI 2 12 无菌灌装机 13 t/h 意大利FBR 1 13 锅炉 40 t 2
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附 录
附录A
日产80吨浓缩苹果汁的工厂设计的车间平面布置图（见图1）
附录B
日产80吨浓缩苹果汁的工厂设计的工艺流程图（见图2）
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