年產(chǎn)35000噸復(fù)原蘋果汁生產(chǎn)設(shè)計

1、食品機械與設(shè)備課程設(shè)計年產(chǎn)35000噸復(fù)原蘋果汁工廠滅菌機的設(shè)計（套管式）姓 名：張 洋學(xué) 號：1050109400系 別：生物與化學(xué)工程學(xué)院專 業(yè)：食品科學(xué)與工程班 級：2010010901指導(dǎo)教師：李宏彬說明書1、 前言.3 1.1 復(fù)原蘋果汁.3 1.2 綜合價值. .3 1.2 市場發(fā)展前景.32、 產(chǎn)品方案.3 2.1 產(chǎn)品包裝.4 2.2 產(chǎn)品定位.4 2.3 消費對象.43、 工藝流程及論證.5 3.1 復(fù)原蘋果汁工藝流程.5 3.2 工藝說明.5 3.3 工藝論證.64、 物料與能量衡算.9 4.1 物料衡算.9 4.2 能量衡算.105、 設(shè)備選型.106、 小結(jié).111、

2、前言蘋果汁是一種廉價的改善身體健康的飲品，也是可容和不可溶纖維素的來源?？扇苄岳w維是一種防止膽固醇堆積的物質(zhì), 存在于動脈血管壁. 這可以減少心臟病和動脈硬化的幾率. 不溶性纖維可以嵌入腸道，隨后和水一起清潔消化道,促進食物消化.蘋果汁是一種強大的清潔劑,對身體健康很重要。1.1 復(fù)原蘋果汁果汁通常能夠提供該水果擁有的營養(yǎng)成分.復(fù)原蘋果汁就是將濃縮果汁按照一定比例與水和其他配料勾兌而成的一類可以直接飲用的果汁。蘋果汁由于價格便宜，口味較淡，也常常作為一些價格昂貴果汁飲料的基礎(chǔ)配料和添加物 ,國外9 0的飲料生產(chǎn)廠商將蘋果汁用作飲料生產(chǎn)的勾兌和調(diào)味。 近年來，隨著人們健康意識的增強，世界飲料市場

3、中碳酸飲料的增長開始減緩，在歐美一些國家，碳酸飲料由于其過高的含糖量，已被定為不適合青少年和肥胖人群消費的飲料。純果汁和果汁類飲料由其具有天然、健康的特性，產(chǎn)銷量增長迅速，從而決定了未來對復(fù)原蘋果汁的需求將繼續(xù)呈穩(wěn)中有升勢。1.2 綜合價值新鮮蘋果汁能有效為人體補充維生素以及鈣、磷、鉀、鎂等礦物質(zhì)，可以調(diào)整人體功能協(xié)調(diào)，增強細胞活力以及腸胃功能，促進消化液分泌、消除疲勞，為人體提供所需的營養(yǎng)價值。中國果汁行業(yè)經(jīng)歷了十余年的高速增長，從生產(chǎn)看，2011年產(chǎn)量達到1920萬噸（全球4900萬噸），占整個軟飲料產(chǎn)量的16.33%。從消費看，近年中國的人均果飲占有量迅速增長，但與世界發(fā)達國家相比仍有較

4、大差距，約為西歐的1/4、美國的1/3和俄羅斯的1/2，而人均果蔬汁消費量則差距更大，僅為發(fā)達市場的1/10，彰顯出巨大增長前景；隨著中國國民可支配收入的增長以及中產(chǎn)階級的崛起，中國人更有經(jīng)濟實力也更愿意選擇健康、天然同時兼具口感的果汁飲品。從進出口看，西部大開發(fā)的戰(zhàn)略讓中國躍居全球最主要的蘋果濃縮汁出口國，而國內(nèi)市場上，以橙汁為代表的各種小品種果飲進口量呈上升趨勢。從果飲行業(yè)運營和整合來看，上游原料供應(yīng)商在穩(wěn)定國內(nèi)市場供給、積極拓寬海外市場的同時也在尋求下游市場的突破口，而下游的傳統(tǒng)飲品巨頭也紛紛加速布局，搶占上游資源以占領(lǐng)果飲市場的制高點；新品類的開拓和終端銷售渠道建設(shè)將是各方角逐的重要舞

5、臺。1.3 市場發(fā)展前景隨著中國城市化進程的加快伴隨而來的居民收入的增長，越來越的居民開始和已經(jīng)不滿足于溫飽，越來越多的人追求小康和富裕的生活。居民的飲食方面越來越地追求安全、營養(yǎng)和保健。果蔬汁飲品以其豐富的營養(yǎng)、良好的保健功效以及更加安全和環(huán)保而受到青睞。中國果汁行業(yè)雖然已經(jīng)取得長足的發(fā)展，但與發(fā)達國家仍然有很大的差距，無疑具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?、 產(chǎn)品方案產(chǎn)品方案可以理解為產(chǎn)品戰(zhàn)略，就是學(xué)習(xí)運用產(chǎn)品組合策略和產(chǎn)品開發(fā)策略規(guī)劃產(chǎn)品線，謀求理想的利潤空間,根據(jù)產(chǎn)品生命周期的不同階段制定適應(yīng)性戰(zhàn)略。2.1 產(chǎn)品包裝果蔬汁飲料得到迅速發(fā)展，包裝容器也多種多樣，復(fù)原蘋果汁主要采用的包裝容器有：玻璃容

6、器、金屬容器、塑料容器、紙基復(fù)合容器、塑料復(fù)合薄膜容器等。玻璃是一種歷史悠久的包裝材料。玻璃容器具有造型靈活、美觀、多彩晶瑩的裝飾效果；化學(xué)穩(wěn)定性高，阻隔性好，不透氣，易密封，安全無毒；原料豐富，價格低廉，可回收使用；生產(chǎn)自動化程度高等優(yōu)點。但玻璃瓶笨重易碎，周轉(zhuǎn)運輸不便。金屬容器主要有兩片罐和三片罐。三片罐使用的材料多為馬口鐵，兩片罐的材料多為合金。用于果蔬汁飲料的主要是三片罐。金屬容器有諸多優(yōu)點：有優(yōu)良的阻隔性能，不僅能阻隔氣體，還可以阻隔光，這一特點使果蔬汁飲料有較長的貨架期；有優(yōu)良的機械性能，主要表現(xiàn)在耐高溫，耐濕度變化，耐壓，耐蟲害；不易破損，攜帶方便；表面裝飾性好，可以刺激消費；可

7、以回爐再生循環(huán)使用。但金屬罐化學(xué)穩(wěn)定性差，內(nèi)涂料質(zhì)量或工藝不過關(guān)，都會使果蔬汁飲料變色變味；經(jīng)濟性也較差。用于果蔬汁飲料包裝的塑料種類主要有：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯、聚偏二氯乙烯等。聚酯（pet）材料由于具有材質(zhì)輕，無色透明，強度高，表面光澤度好，有類似玻璃的外觀，可塑性強和機械性能好，無毒無味無臭，氣密性好，成型收縮率低，膨脹系數(shù)小，材料費用適中等優(yōu)點，廣泛用于果蔬汁飲料的包裝。紙基復(fù)合容器的材料為紙與塑料薄膜，或加上鋁鉑的多層復(fù)合軟包裝材料。這類材料具有高阻隔性，高強度，良好的熱封性，低溫保存保鮮性，重量輕，節(jié)省堆放空間，方便流通消費等優(yōu)點。但其廢棄物處理回收困難，易造成環(huán)境污染。

8、塑料復(fù)合薄膜容器的材料為兩層以上的種類相同或不同的塑料膜黏合在一起制成的復(fù)合材料，克服了單一材料的缺點，具有高度防潮，隔氧，保香，蔽光等性能。但其包裝廢棄物對環(huán)境所造成的污染制約著其應(yīng)用。各種包裝都各有特點。包裝不同，果蔬汁飲料的生產(chǎn)銷售過程中要注意的事項也不一樣。如鐵罐的內(nèi)涂層一定要過關(guān)，否則果蔬汁中的酸性成分和罐體發(fā)生反應(yīng)，影響產(chǎn)品的顏色和風(fēng)味，儲存過程中也要避免酸性物質(zhì)與罐接觸；pet瓶要避免在強光下照射，因為光會加速飲料中色素的變化。2.2 產(chǎn)品定位豐富的蘋果資源和低廉的勞動力成本使中國蘋果汁極具競爭優(yōu)勢。2004年，我國蘋果總產(chǎn)量達2400萬噸，占世界蘋果產(chǎn)量的一半。作為濃縮蘋果汁原

9、料的蘋果，從栽種、管理到采摘均需要大量的勞動力進行技術(shù)含量較低的工作，因此該行業(yè)屬于典型的勞動密集型行業(yè)。同時蘋果收購成本占濃縮蘋果汁完全成本的70%左右，濃縮果汁加工過程中還需要付出大量的勞動力，人工和原料上特有的成本優(yōu)勢使我國的濃縮蘋果汁在國際市場上具有較強的成本競爭力，從而導(dǎo)致出口量的快速增長。世界濃縮蘋果汁生產(chǎn)中心向我國轉(zhuǎn)移的趨勢將更加明顯。2.3 消費對象一般大多數(shù)人都可以食用，特別適宜嬰幼兒和中老年人食用。適宜慢性胃炎、消化不良、氣滯不通患者食用。適宜便秘、慢性腹瀉、神經(jīng)性腸炎患者食用。適宜高血壓、高血脂和肥胖患者食用。適應(yīng)肥胖人食用，有益于減肥。3、 工藝流程及論證1. 復(fù)原蘋果

10、汁工藝流程 冷凍濃縮蘋果汁 解凍稀釋 復(fù)原果汁 過濾 調(diào)配（糖度、酸度） 均質(zhì) 脫氣 殺菌 冷卻 裝填 裝填 冷卻 入庫冷藏2. 工藝說明 （1）過濾 不同的濃縮制作過程及方式，果汁中含有的碎果皮、粗果肉顆粒、種子的含量也不同。所以在原濃縮汁稀釋后采用精濾機對其統(tǒng)一濾制。 （2）調(diào)配 精濾后的果汁在調(diào)配罐中進行天培，調(diào)配果汁的糖度、酸度和其他理化指標(biāo)，以保證不同批次的果汁品質(zhì)和成分一致。 （3）均質(zhì) 均質(zhì)是果汁制造上的特殊操作。調(diào)和后果汁應(yīng)選均質(zhì)機進行細化處理。可采用高壓均質(zhì)機進行均質(zhì)處理，其原理是在高壓力下，果汁粒漿受壓力而破碎，重要是通過一個均質(zhì)閥的作用，使高壓的果汁從極端狹小的間隙中通過

11、，然后由于速度降低壓力小而膨脹和沖擊作用使粒子微細化并均勻的分散在果汁中，高壓均質(zhì)機要求150170kg/cm2。均質(zhì)機的均質(zhì)壓力一般壓力為15mpa，均質(zhì)處理中可使果汁中的細小顆粒進一步破碎，使粒子大小均勻，促進果膠的滲出，使果膠和果汁親和，保持果汁的均勻渾濁度。 （4）脫氣 脫氣的目的和效能歸納如下：防止維生素c的損失，防止香味和色澤的變化，防止好氣性細菌的繁殖，防止果肉漿和其他懸浮物懸浮在果汁上部，防止殺菌或裝填時發(fā)生氣泡。脫氣的缺點是損失一部分芳香成分。所以經(jīng)細化處理后的混合料液，均應(yīng)進行脫氣處理以除去附著在果汁和其他材料里的以及調(diào)配過程中混入飲料中的空氣，防止飲料中果汁氧化變質(zhì)。脫氣

12、作業(yè)一般采用真空脫氣罐。 （5）殺菌 經(jīng)脫氣處理后的復(fù)原蘋果汁用管式換熱器進行高溫瞬時殺菌，以抑制細菌的繁殖，提高復(fù)原蘋果汁的穩(wěn)定性。 （6）裝填 殺完菌后趁熱灌裝封口，密封罐中心溫度控制在70以上。倒瓶保溫2min再冷卻至38左右。 3、 工藝論證3.1原料的驗收 濃縮果汁的驗收，選擇成熟、健全、優(yōu)質(zhì)的蘋果原料制造出的優(yōu)質(zhì)蘋果濃縮汁。3.2調(diào)配按比例將已經(jīng)經(jīng)過處理的糖漿溶液、濃縮蘋果汁、穩(wěn)定劑溶液混合調(diào)配，然后泵入儲料罐備用殺菌3.2.1白砂糖的選擇和溶解 1) 白砂糖主要技術(shù)指標(biāo)及衛(wèi)生指標(biāo)gb317及gb241 表一 白砂糖主要技術(shù)指標(biāo)及衛(wèi)生指標(biāo) 指標(biāo) 優(yōu)級一級理化指標(biāo)蔗糖分% 99.75

13、99.65還原塘分% 0.080.15電導(dǎo)灰分% 0.050.10干燥失重% 0.060.07色值（國際塘色值） 80180混濁度，度57不溶于水雜質(zhì)mg/kg 4060砷（以as為計）mg/kg 0.5鉛（以pb為計）mg/kg 1.0銅（以cu為計）mg/kg 2.0碳酸法 20亞硫酸法 50衛(wèi)生指標(biāo)大腸桿菌個/100g 30致病菌 不得檢出細菌總數(shù) 個/g 3502）糖的溶解把糖溶解于水中，一般稱為原糖漿或單糖漿。必須采用優(yōu)質(zhì)砂糖，溶解于一定量的水中，制成預(yù)計濃度的糖液，再經(jīng)過濾、澄清后供用。其所用水亦必須用純良的水，其水質(zhì)可與裝瓶用水相同。溶解方法有冷溶法與熱溶法。配制短期內(nèi)飲用的飲料

14、的糖漿可采用冷溶法；零散飲料，純度要求較高，或要求延長貯藏期的飲料，最好采用熱溶法。3）糖漿過濾砂糖加水溶解后，必須進行過濾，濾法有自然過濾和加壓過濾兩種。自然過濾采用錘形厚絨布濾袋，內(nèi)加紙漿濾層，操作極簡單。但濾速流量太慢，不適用于一般工廠，大部分工廠采用加壓濾法。本設(shè)計采用水平圓盤式糖漿過濾機加壓過濾。4)將65%的濃糖漿調(diào)配過濾好后放于暫儲罐備用。3.2.2穩(wěn)定劑、檸檬酸、輔料溶解按配方將穩(wěn)定劑及其他輔料用溫水溶解備用、水溫為45。復(fù)合穩(wěn)定劑組成為：海藻酸鈉、cmcna、黃原膠，用量為1:1:1。1)檸檬酸：執(zhí)行g(shù)b1978-80標(biāo)準（1）感官要求檸檬酸為無色半透明晶體或白色顆?；虬咨Y(jié)

15、晶性粉末,無臭、味極酸,易溶于水和乙醇，水溶液顯酸性。 表二 檸檬酸主要技術(shù)指標(biāo)指標(biāo)名稱指標(biāo)檸檬酸% 99.5硫酸鹽% 0.03草酸鹽% 0.05鈣鹽符合規(guī)定鋇鹽符合規(guī)定硫酸灰分% 0.1重金屬% 0.0005砷% 0.0001鐵% 0.001氯化物% 0.012)生產(chǎn)用水：生產(chǎn)用水執(zhí)行g(shù)b5749_2006標(biāo)準 表1 水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)及限值指 標(biāo) 限 值1、微生物指標(biāo)總大腸菌群（mpn/100ml或cfu/100ml）不得檢出耐熱大腸菌群（mpn/100ml或cfu/100ml）不得檢出大腸埃希氏菌（mpn/100ml或cfu/100ml）不得檢出菌落總數(shù)（cfu/ml）1002、毒理指標(biāo)砷（m

16、g/l）0.01鎘（mg/l）0.005鉻（六價，mg/l）0.05鉛（mg/l）0.01汞（mg/l）0.001硒（mg/l）0.01氰化物（mg/l）0.05氟化物（mg/l）1.0硝酸鹽（以n計，mg/l）10地下水源限制時為20三氯甲烷（mg/l）0.06四氯化碳（mg/l）0.002溴酸鹽（使用臭氧時，mg/l）0.01甲醛（使用臭氧時，mg/l）0.9亞氯酸鹽（使用二氧化氯消毒時，mg/l）0.7氯酸鹽（使用復(fù)合二氧化氯消毒時，mg/l）0.73、感官性狀和一般化學(xué)指標(biāo)色度（鉑鈷色度單位）15渾濁度（ntu-散射濁度單位）1水源與凈水技術(shù)條件限制時為3臭和味無異臭、異味肉眼可見物無

17、4、 物料與能量衡算 企業(yè)計劃年產(chǎn)復(fù)原蘋果汁35000噸，企業(yè)計劃定制工作日為350天/年，則每天生產(chǎn)量為100噸/天。4.1 物料衡算 按照國標(biāo)gb107892007飲料通則規(guī)定復(fù)原果汁飲料中含濃縮果汁的量不低于10%。故本企業(yè)規(guī)定復(fù)原果汁中含濃縮果汁17%。根據(jù)國標(biāo)gb27602011食品添加劑使用標(biāo)準規(guī)定果蔬汁飲料中主要添加劑為著色劑、防腐劑、穩(wěn)定劑、甜味劑、食用香料，其用量遵循gb27602011食品添加劑使用標(biāo)準規(guī)定，其他添加劑按生產(chǎn)需要適量使用。故本企業(yè)將所有添加劑的使用規(guī)定為2.5kg/噸。4.1.1配料用量： 1）總產(chǎn)量=35000t 工作日=350d 日產(chǎn)量=100t/d2）

18、復(fù)合果汁： 含縮果汁17%。濃縮果汁年需要量/年：35000 17%=5950噸每日需求量：5950350=17噸;3）添加劑年需求量 2.535000=87500kg;每日需求量：87500350=250kg4）白砂糖年需求量：35000 7.5%=2625噸 每日需求量：2625350=7.5噸 5）總加水量：35000-5950-87.5-2625=26337.5噸 每日水的需求量：26337.5350=75.25噸在均質(zhì)、殺菌、冷卻、包裝過程中物料微量的損失忽略不計。4.2能量衡算4.2.1生產(chǎn)過程中主要機械工作用電量tw10d8000殺菌機耗電量72kw/h 4.2.2 用汽量計算本

19、設(shè)計中用到蒸汽僅為uht殺菌用到蒸汽。根據(jù)設(shè)備參數(shù)uht殺菌蒸汽消耗量為720kg/h,，設(shè)定生蒸汽為140，蒸汽壓力為0.3mp,冷水為20,根據(jù)計算需要41.13kg,根據(jù)工藝每小時需要處理4.8噸蘋果汁且漂燙過程用熱損失。因此估算耗用5倍蒸汽量既為205.65kg/h。所以總消耗量為843.39kg/h.但是為保持有25%的富裕量在設(shè)計時可放寬限度到1200kg/h。4.2.2冷量計算根據(jù)工藝需要需建一個500立方容量的冷庫，用于儲藏一天的原料量，用于生產(chǎn)的緩沖。因此需要500立方的冷量。設(shè)定保存溫度為4。5、 設(shè)備選型1設(shè)備選型的原則（1）滿足工藝要求，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量；（2）一般大型食品工廠應(yīng)選用較先進的、機械化程度高的設(shè)備，中型廠則看具體情況，一些主要產(chǎn)品可選用機械化、連續(xù)化程度較高的設(shè)備，小廠則選用較簡單的設(shè)備。（3） 所選設(shè)備能充分利用原料，損耗少、效率低、體積小、維修方便、勞動強度低、并能一機多用。（4） 所選設(shè)備應(yīng)符合食品衛(wèi)生要求，易清洗、裝拆，與食品接觸的材料要不易腐蝕，不致對食品造成污染。（5）設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，材料性能可適應(yīng)各種工作條件（如溫度、濕度、壓力、酸堿度等）。（6）在溫度、壓力、