四川大学本科毕业论文 年产10000t核桃奶生产车间工艺设计
表3-2 物料平衡表(以1t核桃原料计)
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 工艺过程 拣选后所得核桃量 脱壳得核仁 脱皮得核仁量 清洗过后得核仁量 浸泡后的核仁量 磨浆后的浆液量 过滤后所得浆液量 砂糖 单硬脂酸 处理量（t） 序号 0.99 0.574 0.528 0.525 1.313 6.553 6.455 0.452 0.0006 10 11 12 13 14 15 16 17 18 工艺过程 蔗糖脂肪酸脂 果胶 卡拉胶 均质 脱气后得液量 杀菌 灌装 二次杀菌 检测 处理量（t） 0.026 0.011 0.0006 6.93 6.91 6.86 6.84 6.82 6.80
每班消耗核桃量1?206.827得，每班消耗核桃量=2.93t 由
3.3辅助材料计算
每班采用8小时生产制，每天两班，每小时消耗核桃量=2.93÷8=0.37t 每班生产8小时，可得每小时产量=20×1000÷8=2500kg/h
由于产品中含水量极高，故可以将其密度近似看做1kg/L,所以每班每小时产量近似=2500L/h.
使用250mL玻璃瓶进行灌装，可知每小时可灌装量=2500×1000÷250=10000瓶/小时=167瓶/分
则日产量=10000×8×2=160000瓶
玻璃瓶耗用数量=160000×（1＋0.1%）=160160（个）
按每箱装24瓶计算，则每天可生产箱数=160000÷24=6666.67(约为6666箱) 纸箱耗用个数=6667×（1＋0.1%）=6674（个）
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第四章 设备选型
4.1设备选型原则
设备选型基本原则：首先选型应当依据《生产设备安全设计总则》GB5083-85的相关规定，其次所选设备应该满足生产工艺和生产规模的要求，产品质量达标，设备能满足产量要求；年产10000t的核桃奶工厂属于小型工厂，小型厂应尽量选择简单经济的设备，设备原料利用率高，设备能耗少，同时维修要方便；设备应当易、易拆且不易被生产介质腐蚀，设备材料不污染产品并且满足生产卫生的要求；系统控制方面尽量采用自动控制系统以减少人员成本，后续工序处理能力应该等于或大于前道工序的处理能力，所以当最后一道灌装设备处理能力满足生产需要时整个生产线即可足量生产，若要扩大生产规模，只需要简单增加设备数量即可。
4.2各工段设备选型
4.2.1预处理系统 ⑴核桃破壳机
核桃破壳机选用原则首先满足生产能力要求，以每日处理总核桃量为下限，适当提高处理能力，要求破壳机破壳率达到99%以上，且安全、方便、可靠、能耗少、价格合理。核桃处理量=2.93×2=5.68t,平均每小时处理量=5.86÷18=370kg/h。据此选择购买两台由北京意美德通科技发展有限公司生产的核桃破壳机，两台机器同时运转16小时，最多可以生产核桃10t可以满足两天生产要求且该机还具有自动清洗功能。 ⑵不锈钢夹层锅，浸泡罐
作为核桃仁脱皮处理的预处理设备，首先考虑处理量，日处理量计算可知满足每天近六吨的核桃浸泡加热处理，每班生产用核桃仁为1.68t,设加水比例为1：2则选用500夹层锅12个可以满足要求。同时考虑设备材料、质量、价格、构造。由于核桃仁是非流动性原料，所以选用可倾式保温夹层锅。浸泡罐浸泡能力满足每班正常生产的量，且要求夹层锅和浸泡罐材料具有不易腐蚀、耐酸碱，耐高温、卫生、易清洗等特点。选用温州市长宏轻工机械有限公司生产的产品即可满足设计要求。
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4.2.2磨浆系统 ⑴粗磨、胶体磨
作为专业性较强的设备，核桃奶生产中考虑浆液中微粒细度要求能通过160-200目网筛，结合物料平衡中的计算结果和胶体磨生产能力,每班处理3.85t经过浸泡的核桃仁，在机器连续生产的情况下需要达到的处理能力为481.25kg/h,选择一台处理能力达标的机器生产。从乳化细度、经济性考虑，选用沈阳香洋机械厂制造的分立式胶体磨。粗磨选用两台哈尔滨泛亚食品机械有限公司生产的磨浆机同时进行粗磨浆。 ⑵离心过滤机
经过胶体磨精磨后的料液颗粒细度为80～100目，考虑核桃奶粘度，分离机的使用主要为了分离核桃奶中的粗纤维成分，生产处理量需满足481.25kg/h。结合工业生产清洗的方便性，考虑选用过滤离心机，而三足式离心机可以分离亲水性较强、粘度较大、中等细度的纤维状悬浮液体，结合生产经验，决定选用张家港市远洋机械厂生产的三足式离心机。 4.2.3配料系统
（1）配料罐、化糖锅、高位储罐
原则是尽量选择大容量罐体，大容量罐体生产投资节省但同时要考虑车间尺寸。每班调配的核桃奶为20.37吨，容积约为20370L，配料罐尺寸不能超过生产车间设计高度，其次考虑罐体结构、无卫生死角、清洗方便程度、价格等因素决定选用3000L配料罐，要完成20370L配料需要8只配料罐；化糖锅根据工艺选用蒸汽加热的化糖锅，它具有溶糖迅速和可杀菌的特点，根据容量估算选用2000L化糖罐一只；高位罐为灌装之前的缓冲罐，连接巴式杀菌的装置选择2000L的；浸泡罐选择，按浸泡加水比例1:3计算最少需要12000L容量的容器才能完成任务。最后决定购买温州利宏轻工机械有限公司生产的罐体群。 （2）均质机
因为是在灭菌之前进行均质，属于上游均质，所以选用一般均质机即可。选型考虑均质效果，每小时均质能力。通常均质压力越大均质效果越好，乳液混合效果越佳，物料被粉碎的粒度越小，根据实际生产数据，选择均质压力30～45Mpa。核桃奶生产连续性差，每班应均质的核桃奶总量为20.3吨，均质机连续生产则每小时均质机生产能力至少为2.54t/h,所以可以选用3t/h的高压均质机两台，考虑到要进行两次均质，可以将两台均质机串联连接起来进行连续均质。均质效果关系到核桃奶产品质量所以均质质量是决定性因素，其次结合均质机结构、经济性决定选用专业高压均质机，由此选择上海东华高压均质机厂生产的高压均质机。 （3）真空脱气系统
脱气能力满足生产要求，脱气机脱气效果受核桃奶温度、脱气真空度影响较大，所以要求
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脱气机脱气真空度达到90.7-93.3kpa,且保持稳定，料液温度45-75℃.按照后道工序处理能力不能小于前道工序的原则，且经计算脱气机处理能力应该大于2.5t/h，由此可以选用一台4t/h的脱气机进行脱气处理，生产厂家：温州利宏轻工机械有限公司。 （4）巴式杀菌设备
此工艺要求核桃奶杀菌要在85～90℃保持15～30s，杀菌质量关系到产品口感和产品的保质，要求杀菌设备生产能力满足物料平衡要求，杀菌系统的生产能力不小于均质机生产能力，杀菌质量高，设备清洗方便。工艺要求杀菌机生产能力不小于2.5t/h,可以选用一套5t/h的板式换热器进行巴氏杀菌。可选用温州利宏轻工机械有限公司生产的巴式杀菌成套设备，其中主件包括：传热版、平衡桶、热水系统（包括热水器和热水泵）、离心泵、仪表控制箱（包括温度控制、记录仪、电气系统）等。 （5）高温反压杀菌锅 ①杀菌锅生产能力计算
A 杀菌锅操作周期所需时间T, T?t1?t2?t3?t4?t5
式中t1为装锅时间（通常取5min）,t2为升温时间min,t3为恒温时间min,t4为降温时间min,t5为出锅时间（通常取5min），故T=5+10+20+15+5=55min B 每台杀菌锅可装玻瓶数量n,n=Kazd1（瓶）
d2式中K为装载系数常见容器取K=0.55-0.60 C 杀菌篮高度与玻瓶高度比
z锅内杀菌篮数量，d1表示杀菌篮内径m，d2表示玻瓶外径m
0.9552)=5969.6瓶 n=0.6×0.9/0.132×4×(0.05D 每台杀菌过程生产能力G 60nG=(瓶/小时)=60×5969.6÷55=6512.3瓶/h
T一小时内杀菌X瓶需要N个杀菌锅,根据灌装要求计算得出杀菌过处理能力至少为10020瓶/h
N=X/G=10020÷6512.3=1.54台，由此可知至少需要杀菌锅2台。 （6）空气压缩机
①杀菌锅内反压为P2 时所需的空气量V2=V1×P2/P1(m3),式中
V1表示杀菌锅的容积，m3 P1表示大气压力，KPa
P2表示反压冷却时的绝对压力，KPa
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代入数据得V2=7.65×200÷101.3=15.1m3 ②每只杀菌锅再反压时所需储气筒容量设为Q, m3
Q=V2/V3,其中V2表式杀菌锅中当反压为P2时需要的空气量，m3
V3表示在储气筒压力下每立方米空气所提供的常压空气量，m3/m3 有设备参数知储气筒压力0.7MPa，查表得V3=5.1m3 代入数据Q=15.1÷5.1=2.96m3
③空气压缩机每分钟的空气供应量V, m3/min V=(V2×n)/t, 其中V2同上，
t表示冷却过程所需时间，min, n表示杀菌锅数目
代入数据得V=15.1×2÷15=2.02m3/min 4.2.4灌装系统
每班生产成品核桃奶20t,灌装机灌装能力至少为167瓶/分，灌装机、旋盖机、冲瓶机、喷码机，整套设备最好选用同一厂家生产，可以保质生产兼容稳定性及维修方便等优势，设备满足灌装能力，生产的玻璃品满足质量要求，选用青州鲁汇包装设备公司生产的灌装设备。 4.2.5清洗系统 水处理系统、CIP系统
要求设备满足日常生产用水，设备清洗能力要求，选用温州市长宏轻工机械有限公司生产的容量规格为1500×2+2000L的CIP设备系统。
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