食品工厂设计.doc

课程设计说明书 设计名称：年产2万吨苹果汁饮料生产线设计（澄清型） 学 院 ： 专 业 ： 班 级 ： 学 号 ： 姓 名 ： 指导老师 ： 完成日期 ： 一、设计意义苹果汁是由新鲜苹果经挑选和洗净、榨汁等方法制得的汁液。苹果汁实质上是整个苹果各部或局部细胞中液泡的汁液，其中含有丰富的多种维生素、矿物质、糖类、脂肪等，构成大脑所必须的营养成分。此外，苹果汁还有降血脂、降血压、预防癌症、强化骨骼、维持人体酸碱平衡的功效，深得人们的喜爱，素有“液体水果” 之称。苹果因其原料的特点，比较适合加工成清澈透明的澄清汁。我国是世界第一大苹果和苹果汁生产国，苹果汁出口占据世界贸易量一半以上。近年来，我国苹果汁行业获得了跨越式的发展：苹果汁产能迅速提高，出口量超过世界贸易量的一半，苹果汁生产设施水平世界第一。并且随着人们生活水平的提高和健康意识的增强，对苹果汁的需求不断扩大，目前世界苹果汁需求量年增10%以上。抓住当前的有利时机，扩大苹果汁生产，对于行业发展，农民增收都有重要的意义。故本设计综合饮料工艺学、食品工厂设计、食品机械设备、食品包装学等专业知识，设计出一条技术先进、投资合理、运行稳定有效的年产2万吨的苹果汁（澄清型）饮料生产线。二、工艺流程 本设计在传统果汁加工工艺的基础上，将一些先进的加工技术应用于果汁加工中，使果汁加工工艺更科学、更先进、更合理，生产的果汁品质更好。工艺流程如下所示：浸泡清洗拣选初步清洗原料验收灭酶筛滤榨汁破碎离心分离酶解超滤脱气调配杀菌热灌装喷淋冷却贴标检验装箱三、工艺论述及工艺要点3.1原料验收苹果在贮藏中，由于水分蒸发而减少了重量，而且由于代谢作用，糖和酸消耗，硬度下降，鲜度下降，榨汁率下降，果汁质量也恶化。因此，在生产前必须认真选择，以保证质量。对于苹果的选择有如下要点：生产苹果汁用的苹果原料，主要是富有苹果风味，糖分较高，酸度适当，香味浓郁，果汁丰富，取汁容易，酶褐变不甚明显等。苹果中以红玉和国光为榨汁的优良品种。原料苹果要健全完好，果实以成熟为宜；未成熟的果有生果味，果汁偏酸偏涩，且少甜味，浓度也较低；过熟果缺少风味，果汁品质低劣，压榨、澄清和过滤比较困难，出汁率低，不符果汁加工要求。作为制汁的苹果，最好是专用品种，稳定的原料来源，以保证果汁质量的稳定。有些苹果品种单独制汁不一定能取得满意的结果，但与其他品种适当配合，便可制得优质的果汁。3.2 原料预处理3.2.1 初步清洗苹果在采收后表面常附有灰尘，碎叶等杂物，必须进行初步清洗，初步清洗有两个过程，水流输送清洗和提升机喷淋清洗。在清洗时把粘附在原料上的泥土、杂质、粉尘、沙粒等洗掉，去除残留的农药和部分微生物，清洗环节必须符合国家软饮料原辅材料的要求（GB10791-89）。3.2.2 拣选原料中有时混入病虫害果和腐败果，也有贮藏中的腐败果。腐败果会给产品带来腐败味，也是微生物污染的根源，病虫害果也是苦味和色泽恶化的原因。因此，在拣选台人工对苹果进行拣选，把一些腐败的苹果或腐烂部分去除掉，以及拣出一些杂质，以免下一步进行破碎时这些杂物进入苹果汁。3.2.3 剥皮去心对于带果肉果汁用的果肉酱，为防止果皮中的红色素的溶出和避免夹杂物的混入，一般采用苹果剥皮取心机进行剥皮去心。3.2.4 浸泡、清洗拣选后，将果实放在1%氢氧化钠和0.1%0.2%的洗涤剂混合液中，浸泡十分钟。同时，洗涤液的温度控制在40以下，温度过高苹果容易软化，会导致榨汁时的障碍。然后，在洗果机上通过毛刷及水流喷淋进行苹果的清洗，通过破碎前的提升机进行清洗。3.3榨汁3.3.1 破碎榨汁前先行破碎可以提高出汁率，但破碎粒度要适中，要利于压榨过程中果酱内部产生排汁通道。否则，破碎过度，易造成压榨时外层果汁很快榨出，形成一层厚皮，使内层果汁流出困难，反而造成出汁率下降，榨汁时间延长，混浊物含量增大，使下一步澄清工作负荷增大。破碎粒度一般控制到1.5-3cm1。本设计选用锤式粉碎机进行破碎工序。锤式粉碎机速度快，苹果受捶打击而粉碎，并从底部排出。破碎粒子的大小，可由底部孔板的孔径大小来调节。生产混浊苹果汁时，苹果中的多酚物质由于多酚酶的作用，易产生褐变。为了防止褐变，破碎时添加抗坏血酸。1t苹果原料，添加1kg的510%的抗坏血酸溶液，用定量泵注入到破碎机中去，为了使抗坏血酸溶液保持一定的浓度，必须通过计量输送机构来控制苹果原料的供应量2。3.3.2 榨汁 果蔬的取汁工序是果蔬汁加工中的一道非常重要的工序，取汁的方式是影响出汁率的一个重要因素，也影响果蔬汁产品的品质和生产效率。根据原料和产品形式的不同，取汁方式差异很大，主要有压榨法、浸提法、离心法和打浆法等。苹果取汁普遍采用压榨法提汁，在苹果汁生产中为了提高出汁率，有时也采用浸提法提取工艺。本设计采用压榨法进行取汁处理。在果汁压榨过程中，将果浆置于两个表面（平面和螺旋面）之间，对其施加压力使果汁释出，释出的果汁再通过果浆内部排汁通道和支撑面的网孔流向自由表面。果汁生产要求榨汁出汁率尽可能高、榨出的汁液内的空气和果肉颗粒少褐变和营养素损伤少，生产率高。综合考虑本设计选用连续作业的带式榨汁机。3.3.3 筛滤 榨出的果汁中，应立即通过筛滤分离出果肉浆。因为，在果肉浆中，氧化酶和果胶酶的含量要比果汁中多。果汁中果肉浆含量过多，在杀菌时，往往会产生焦糊。采用压榨法取汁后设置独立的操作单元进行筛滤，所用设备为各种类型的筛滤机，本设计采用振动筛。3.4 灭酶当新鲜苹果经过破碎或压榨成汁后，得到的产品很容易发生酶促褐变，从而导致产品的外观、风味和营养价值劣变,严重影响商品价值。引起褐变的酶主要是多酚氧化酶（PPO），这种酶反应需要4个因素才能进行,即氧、多酚氧化酶、底物、铜离子。因此，要进行酶的钝化。热处理是现代浓缩果汁加工中抑制酶促褐变经济、 有效的措施。最常用的方法是高温瞬时灭酶。一般在 80 经 1020分钟 ,100 下需要 28min能钝化PPO。因此 ,在浓缩果汁加工中 ,灭酶的温度最好控制在 9095 ,时间 1530s ,可有效防止果汁发生酶促褐变 ,提高果汁的色值和品质3。3.5 离心分离 澄清果汁在用酶解和超滤之前，应先分离去沉淀物，这样可以提高酶解的作用效果，澄清后的果汁容易过滤。离心分离可能造成24%左右果汁的损失。3.6 酶解 混浊是澄清果汁的一种非需宜性的现象，严重影响果汁的感官品质，进一步影响其销售。因此，控制混浊是生产澄清果汁必须解决的问题。苹果汁的混浊物或沉淀主要是由包括淀粉、果胶、蛋白质、酚类、阿拉伯聚糖等造成的。4蛋白质、酚类物质一般依据过滤、热氧聚合、超滤等手段去除，但一些小分子的酚类、蛋白等易通过超滤膜，在果汁贮藏过程中酚类物质自身氧化或聚合，或与蛋白质相互作用，造成果汁主要后混浊。在实际生产上，一般采用酶解技术，如加入果胶酶、淀粉酶、阿拉伯聚糖酶等水解这些大分子物质，控制混浊。本设计酶解的工艺条件为:果胶酶用量 0.04 g/L，酶解时间 2.77 h，酶解温度 47.55。3.7 超滤传统的加工方法是 ,对破碎后的水果进行酶处理、脱胶，然后反复过滤。这不仅需要消耗大量的硅藻土作为助滤剂 ，而且有时还要加澄清剂以进一步澄清，同时，这些方法效率低，不可靠。超滤是一种膜分离方法，其基本机理是利用膜孔的选择性筛分作用，在压力的驱动下，溶液中的微粒、悬浮物、胶体和高聚物等大分子物质同溶剂和小分子溶质分开。超滤技术应用于果蔬汁澄清，无需使用硅藻土和澄清剂，耗能也较少，可节约费用，而且分离过程中无相变，使清汁具有更好的稳定性和均匀性 ，能保持色香味6。3.8 调配 果汁型饮料的原料用果汁，另外为改进风味，增加营养以及改善色泽等，常在果蔬汁中加入糖、酸、维生素C和其他添加剂进行调配和混合。果蔬汁中的糖酸比是决定其口感和风味的主要因素，一般糖酸比值为13-15。糖含量调整到8%-14%为宜，可溶性固形物达到15%17%，总酸度要达到0.4%0.8%。 调配前需制备好糖浆，其次调整糖酸比，将所用的果汁和其他添加剂放入调配罐搅拌混合，计算需用糖浆量，计量后将所用糖浆放入调配罐中，加水至每批配料的规定量，进一步搅拌混合。 3.9 脱气 原料苹果本身含有氧气，在原料的输送、榨汁、筛滤、调配等工序中常会混入大量的空气。苹果汁中的氧气不仅破环维生素C，还与苹果汁中的各种成分反应引起氧化褐变，为此，在杀菌前必须进行脱气。本设计采用真空脱气，通过真空泵创造一定的真空条件使果蔬汁在脱气机中以雾状形式（扩大表面积）喷出，脱除氧气。真空锅内温度一般控制在40-50，真空度约为91.3-94.8Kpa。3.10 杀菌 果汁的杀菌工艺不仅影响产品的保藏性，而且影响产品的质量。杀菌的方法有热杀菌和冷杀菌两大类。热杀菌因可靠简便，在现代果蔬汁加工中是应用最普遍的杀菌方法。 果蔬汁的PH值大于4.5还是小于4.5，是决定果蔬汁采用巴氏杀菌工艺或高温工艺的关键。高酸的果蔬汁可采用高温短时巴氏杀菌工艺，杀菌条件为（932）保持1030s；而高温杀菌多用于低酸性蔬菜汁的杀菌。因为苹果汁的PH4.5，为酸性食品，杀菌可采用巴氏杀菌工艺，杀菌后趁热灌装。73.11 灌装本设计采用热灌装机灌装果汁。1）装灌过程中应防止空气混入果汁，并尽量减少包装容器的顶隙。2）灌装速度要快，尽量缩短杀菌到冷却的时间，防止果汁品质下降。3）采用无菌灌装，灌装前先将灌装口喷射高温蒸汽，杀死可能存在的微生物，再开始灌装。设计中采用PET瓶作为盛装容器，由于PET瓶来源广泛，价格便宜，作为包装容器技术成熟，因此选用可降低成本。灌装后立即封口, 封口结束后把瓶子倒置5min,以保证旋盖的杀菌。检查是否漏气之后进行逐步冷却。3.12 喷淋冷却、风干 本设计采用冷却隧道三级冷却，第一级冷却水温度50；第二级为常温自来水；第三级为410冰水。使果汁在20min内降至30一下，以保证果汁的营养成分不受长时间的高温影响破坏。3.13 贴标、检验装箱冷却风干后，用贴标机进行贴标。并采用灯捡台进行成品检验，三面封闭，灯源在检验透明板下，保证适度的光照条件,检验各瓶情况，发现是否有异形瓶、瓶子渗漏、旋盖不严、瓶内有肉眼可见杂质、液位不足、内容物色泽变异等情况，一旦发现应及时剔除，保证苹果汁饮料的出厂质量。四、配方及物料计算4.1 配方 用于加工的水必须符合饮料用水标准。苹果汁饮料的原料用苹果原汁或浓缩汁，使用的食品添加剂有甜味剂、酸味剂、防腐剂以及着色剂和香料等。查阅相关文献本设计的配方如下(以1000Kg苹果汁饮料来计)。成分名称添加量/Kg含量%成分名称添加量/Kg含量%苹果汁20020蔗糖808柠檬酸1.20.12甜蜜素0.30.03香精10.1维生素C0.50.05焦糖色素0.80.08苯甲酸钠0.20.02水加至总量为1000Kg4.2 生产产量确定： (1)生产工作日：综合分析苹果汁饮料生产和销售情况以及节假日等因素，本设计确定工作日为300 天/年；(2)生产班次确定： 苹果汁饮料是比较明显的季节性产品，生产有淡旺季。每天生产班次为13班，淡季一班，中季两班，旺季三班。综合分析苹果汁饮料的生产和销售情况，设计中确定八小时为一班，淡季为60天，中季120天，旺季为120天。则(其中K为设备不均匀系数，一般K=0.70.8，这里取K=0.72.) 4.3 各生产工序的损失序号指标名称损失率/ %序号指标名称损失率/ %1原料验收2.06酶解、超滤22洗果、拣果1.07调配13破碎、榨汁188脱气0.14筛滤29灌装0.25离心分离210管道损失0.14.4 物料衡算（以班产量计） A 0.1%的管道损失前的饮料量为：42087.54/(1-0.1%)=42129.67kg B 0.2%的灌装损失前的饮料量为：42129.67/(1-0.2%)=42214.10kg C 0.1%的脱气损失前的饮料量为：42214.10/(1-0.1%)=42256.36kg D 调配前各原辅料的加入量分别为如下： 加入苹果汁： 42256.3620% = 8451.27 kg加入蔗糖： 42256.368% = 3380.51 kg 加入柠檬酸： 42256.360.12% = 50.71 kg 加入甜蜜素： 42256.360.03% = 12.68 kg 加入苹果香精： 42256.360.1% = 42.26 kg 加入维生素C： 42256.360.05%= 21.13 kg 加入焦糖色素： 42256.360.08% = 33.81 kg 加入苯甲酸钠： 42256.360.02% = 8.45 kg 加入水量：42256.36-(8451.27+3380.51+50.71+12.68+42.26+21.13+33.81+8.45)=30255.54 kg 原辅料用量汇总表成分名称添加量/Kg成分名称添加量/Kg苹果汁8451.27蔗糖3380.51柠檬酸50.71甜蜜素12.68苹果香精42.26维生素C21.13焦糖色素33.81苯甲酸钠8.45水30255.54E 、原料的实际使用量计算：1%调配损失前的果汁量为： 8451.27/(1-1.0%)=8536.64kg2%酶解、超滤损失前的果汁量为：8536.64/(1-2.0%)=8710.85 kg2%离心分离损失前苹果汁量为： 8710.85/(1-2.0%)=8888.63 kg2%筛滤损失前的苹果汁量为： 8888.63/(1-2.0%)=9070.03 kg18%破碎、榨汁损失前苹果量为： 9070.03/(1-18%)=11061.00 kg1%洗果、拣果损失前苹果量为： 11061.00/(1-1.0%)=11172.74 kg2%原料验收损失前苹果量为： 11172.74/(1-2.0%)=11400.75 kgF、灌装用瓶及装箱用箱量的确定：本设计生产线的灌装用瓶选用热灌专用PET瓶，每瓶约装500ml（约500g）饮料。由灌装前饮料量为42214.10kg，所以需要的PET瓶数为：42214.101000/500=84428瓶（取整）瓦楞纸箱消耗量为：84428165277个（取整）项目原料每小时消耗量/kg每班（8h）消耗量/kg每天(24h)消耗量/kg每年消耗量/kg苹果/kg1425.09411400.7534202.2510260675苹果汁/kg1056.4098451.2725353.817606143蔗糖/kg422.56383380.5110141.533042459柠檬酸/kg6.3387550.71152.1345639苹果香精/kg5.282542.26126.7838034焦糖色素/kg4.2262533.81101.4330429甜蜜素/kg1.58512.6838.0411412苯甲酸钠/kg1.056258.4525.357605维生素C/kg2.6412521.1363.3919017纯净水/kg3781.94330255.5490766.6227229986空PET瓶/个10553.58442825328475985200瓦楞纸箱/个659.6255277158314749300原料用量汇总表5、 设备选型表序号名称型号台数外形尺寸mm生产能力T/h功率KW重量Kg厂家1GXJ 滚杠选果机GXJ-3130007009001-30.371000江苏科威机械有限公司2WTJ型链板式提升机WTJ型2宽300-1200最大12t/h0.55江苏科威机械有限公司3MQT 苹果清洗机MQT400012900x840x900mm24460山东诸城市大洋食品机械厂4锤式破碎机CPS-511200 x1200 x 1800511上海嘉迪机械有限公司5苹果去皮机1按需按需按需宁波亿鸿食品机械有限公司6带式榨汁机DYJ-31400018002505333500上海嘉迪机械有限公司7振动筛分过滤机(旋振筛)XZS6001有效筛面直540mm 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