杨桃碳酸饮料（果汁型）生产线设计.doc

绪论软饮料行业是食品工业中一个比较大的门类。饮料行业作为食品行业的重要组成部分，在人们生活中发挥越来越重要的作用。近年来，世界饮料市场以较快的速度向前发展，不同种类饮料的发展情况各有差异。根据AcNielsen公司的统计，2006年上半年世界非酒精饮料消费总额约为2070亿美元，其中软饮料1730亿美元，产量约3600亿升，较上年同期增长6%。另据英国Zenith International报道，2007年全球饮料产量估计达到1.3万亿升，销售收入达9100亿美元。随着经济的发展，世界软饮料市场不断壮大，并逐步向纯果汁型、天然复合型、低糖低盐、低热值、营养保健、膳食专用等功能型发展1。我国软饮料工业起步较晚，但随着我国经济的发展，我国软饮料的质量、数量和品种均有很大的提高。近几年，我国软饮料年产量以超过20%的年均增长率递增，达到1300多万吨。2006年软饮料制造行业产量约3900万吨，实现产品销售收入1450亿元，比上年同期增长28.26%；利润总额达到102亿元，比上年同期增长25.35%。2007年产量突破5000万吨，总产值约1562亿元，销售收入1714亿元，利润150亿元。其中桶/瓶装水约1580万吨、碳酸饮料800万吨、果汁及果味饮料860万吨、茶饮料约580万吨。从20052007年软饮料年均增长量看，我国碳酸饮料的年均增幅为4.2%。2008年全国饮料总产量突破6000万吨，是1980年的210倍，年均增幅达到21%。2009 年我国软饮料行业保持了较高的发展速度，前11 个月，各类软饮料生产7453 万吨，预计全年产量达到8100万吨，实现25%以上的增长，反映出目前饮料行业无疑是我国食品工业中最具潜力的朝阳产业。随着居民消费结构的变化，市场对各种饮料的需求也发生着结构性的改变。功能饮料、果汁饮料、茶饮料等健康饮料越来越受到市场的欢迎，追求健康价值，是未来我国饮料市场的发展方向2。同时随着消费者生活水平的提高，保健意识的加强、消费者消费的理性成熟程度的增加，人们对软饮料的要求也不断的提高。人们在面对更多的选择时，更注重饮料的保健性和营养性。因此，营养性比较高而且兼具有保健性能的果汁型饮料，越来越得到消费者的青睐。果汁饮料适合饮用的对象广，而且在提供营养、健康方面具有独特的优势，卫生、安全和方便的果汁饮料，将在人们未来的生活中具有重要的作用和广阔的前景3。截至2007年2月，碳酸饮料制造业是软饮料制造业的龙头行业，其不论是销售收入、缴纳税金，还是利润总额都在软饮料制造业中占较高地位。1997年全球碳酸饮料销售量约1540亿升，2007年全球碳酸饮料总量约1960亿升，平均每年增幅约2.5%，其中非可乐类碳酸饮料的增长速度高于可乐类碳酸饮料。从2008年以来，碳酸饮料一直就是饮料市场的最主要力量。碳酸饮料和纯水、矿泉水饮料经过多年的市场积累，市场已颇为稳定，碳酸饮料渗透率基本稳定在70%左右4。果汁型碳酸饮料是指含有一定量果汁的碳酸饮料，其是在原料中添加了一定量的新鲜果汁而制成的汽水，一般其果汁含量大于2.5%。它除了具有相应水果所特有的色、香、味之外，还含有一定的营养素，有利于身体健康。它是碳酸饮料与果汁的结合,即保留了碳酸饮料的清爽气体,也增加了果汁饮料的口感与营养，另外还能提供由果汁饮料所具有的保健作用。在当前饮料向营养型发展的趋势中，果汁型碳酸饮料的生产量大为增加，越来越受到人们的欢迎，其产业化发展前景和市场前景十分广阔，具有很大的市场潜力，而本设计研究的杨桃碳酸饮料具有杨桃原料丰富的营养价值和药用价值，既拥有杨桃特有的口感及营养与保健功能，又借助碳酸饮料的清爽感觉及清凉解渴作用，满足人们对健康和时尚的需求，故本产品拥有很大的发展潜力。杨桃，又名阳桃、三稳子、洋桃、五棱子、五敛子等，属杨桃科杨桃属，为常绿灌木果树，是一种经济价值高、鲜食加工均宜、营养丰富，具有一定医药效果的华南佳果。果实为酱果，肉质爽脆、汁多，风味可口。据历史考证，杨桃从马来西亚及越南传人我国，已有2000多年的栽培历史，广泛分布于广东、广西、福建、台湾、海南等省 (区)。李时珍在本草纲目中描述：“五敛子出岭南及闽中，闽人呼为杨桃。其大如拳，其色青黄润绿，形甚诡异。上有棱，如刻起作”。杨桃含有多种营养素，并含有大量的挥发性成分。杨桃横切面如五角星，故国外又称之为“星梨”，是久负盛名的岭南佳果之一，一年可多次收获56。杨桃营养丰富，保健功能显著，风味独特，口感酸甜、多汁，一直以来都是人们十分喜爱的热带水果之一，它自身所含的丰富营养素以及其具有的医疗功效一直都为人们所称道。据分析，杨桃含糖10%11.6%、酸0.73%0.78%、蛋白质0.71%0.72%、脂肪0.73%0.75%、纤维1.28%，每100克果汁含维生素C35毫克，并含有维生素A、维生素B及微量元素钙、镁、钾和磷等物质，含有多种氨基酸，其中除色氨酸水解破坏未测出外，有17 种氨基酸被检出, 8种是人体必需的氨基酸56。杨桃还具有很好的药用价值。据本草纲目记载：“杨桃可去风热、生津止渴、解酒毒、治黄胆、赤痢”之效；生草药性备要上介绍：杨桃性寒，有利尿、止痛、散热毒、止血、拔毒生肌的功能；而杨桃果汁对咽喉炎具有独特的疗效。另外，其根、枝、叶、花、果均可供药用；枝叶碾成粉末，可治疗水疤疮、轮癣及头痛；果与叶煎成汁可以止吐；果实不仅可制醒酒药，还可治疗黄胆、肝病等；果汁可治热病；根的粉末可作为解毒剂。杨桃既可鲜食，也可制蜜饯、果脯、果膏、果酱、果酒等，还可以加工成果汁56。 杨桃粗生快长，经济寿命长，达50年以上，有一年多次开花多次成熟的习性，同时还具有结果早、丰产稳产等特点。商业性栽培定植后2年内便可形成2米以上直径的树冠，株产可达57千克，第3年株产可达10千克以上，667平方米可产500千克左右，到7年生每667平方米商品果产量达1吨以上。由于一年多熟，产期又长，对调节水果市场淡季具有很好的作用。另外，杨桃商品性栽培，只有南亚热带地区较适宜，所以是一种较有发展潜力并适于内调外销的鲜食水果。杨桃果汁国际市场一直十分看好和走俏，需求潜力广阔而大。据广东、海南和广西近几年单产和市场价格，每667平方米年产值在2500元以上，经济效益较好。我国台湾省早在1984年，就将杨桃列为创汇水果来发展，到1994年产量已达8万吨。杨桃果树容易栽植，结果周期短，见效快，适应性强，成本低廉，故发展杨桃栽植前景可观56。 目前广泛栽培的品种主要有马来西亚甜杨桃、台农1号杨桃、红种甜杨桃、七根松杨桃、二林种、蜜丝甜杨桃、广西大果甜杨桃一号等。广西大果甜杨桃一号是本设计选用的原料。其是广西农业科学院园艺研究所利用国外引进的优质甜杨桃品种和材料，经多年选育而成的优良品种，现已繁衍成近十万株植株的株系。其产品特性优秀、适宜种植面积广泛、经济效益高，以下是详细的选择其为加工原料的依据：1、其每年抽生45次，不间断开花，花期与果期首尾交错，供果期长达68个月。2、其单果重170350克，最大可达500克，可溶性固形物8%12%，总有机酸含量0.2%0.45%；肉质嫩脆爽口，味清甜、汁多、品质风味佳。3、其产量高，采取嫁接苗栽培，定植后第二年即可投产，每667平方米产量可达400千克以上，定植后第五年进入盛产期，每667平方米产量可达20003000千克。温室或塑料暖棚栽培的每667平方米产量可达40005000千克。4、其适应性较强，病虫害较少，易管理，适宜在年平均气温为21的地区种植，适宜种植面积广泛567。目前，对杨桃的加工利用主要在于杨桃果脯蜜饯，另外用于鲜食，对于杨桃汁的制取的研究则相对较少。况且杨桃碳酸饮料因为工艺复杂，也给设计增加了困难。在设计杨桃碳酸饮料的过程中，主要的问题是杨桃汁制取过程中杨桃特有香气、风味及色泽的保存和控制，还有碳酸化过程中碳酸化工艺及质量安全的控制和二氧化碳含量的控制。本设计将在前人的基础和老师的指导下，选用合适的配方和工艺，设计科学有效并且经济合理的生产线，同时对整个厂房、设备也进行合理规划和布置。 设计杨桃碳酸饮料（果汁型）生产线，既可加大对杨桃汁的加工开发，又可发动亚热带农民广泛种植，促进农民增收，因此具有重要的现实意义。同时，果汁型碳酸饮料也是最受消费者欢迎的饮料之一，它符合年轻一代追求健康、营养、清凉、时尚的消费观念，顺应了饮料的发展潮流，因此具有广阔的发展前景。第一章 总则1.1概述目前国内的碳酸饮料主要是单一口味的可乐、雪碧等，果汁碳酸饮料所占市场份额较少。果汁型碳酸饮料是果汁与碳酸饮料的结合，原果汁含量不低于2.5%。它即保留了碳酸饮料的清爽气体，也增加了果汁饮料的口感与营养，还提供了果汁饮料所具有的保健作用，市场前景广阔。通过对杨桃碳酸饮料（果汁型）生产线的设计，培养学生查找国内、外资料的能力、独立分析解决一般工程技术问题和生产实际问题的能力，同时可以使学生获得工程设计的初步训练，培养学生正确的设计思想、理论联系实际的工作作风和科学严谨的治学态度，进一步提高和训练学生的工程制图、理论计算和使用计算机的能力。1.2设计依据 （1）根据毕业设计任务书的要求。 （2）根据国家有关部门颁布的相关质量标准，食品卫生标准等，如中华人民共和国食品卫生法、GB12695-2003 饮料厂卫生规范、GB2759.2-2003碳酸饮料卫生标准、GB5749-2006 生活饮用水卫生标准、GB10789-2007 饮料通则、GB2760-2007 食品添加剂使用卫生标准等。 （3）参考相关书籍，如软饮料工艺学、饮料生产实用手册、软饮料工业手册、食品工厂设计、食品机械与设备等。 （4）根据所学的专业知识，结合在实习过程中对生产工艺、车间的安排与布置、工厂总平面布置、生产过程的具体操作、生产制度等方面的了解，经过认真分析，得出本设计方案。1.3 设计原则 （1）生产工艺可行、合理；产品质量符合国家、行业、地方、企业质量标准。 （2）除原料预处理外，生产线采用流水作业，机械化操作程度不低于90%。 （3）生产设备选型合理，能为生产工艺服务。 （4）食品行业对卫生有严格的要求，在总平面设计，生产工艺设计流程，“三废”排放，土建及其他公共设施的卫生条件要符合GB12695-90 饮料厂卫生规范13。1.4设计范围 本设计内容主要包括杨桃碳酸饮料（果汁型）生产工艺设计，确定生产班次及班产量、物料衡算、设备选型、总平面布置设计、管路设计以及产品方案的编制说明、工作制度设计和辅助部门设计等。提交设计说明书一份、工艺流程图一张、车间平面布置图一张、HACCP计划书一份。1.5生产规模和产品方案 （1）设计规模定为年产量20000吨杨桃碳酸饮料（果汁型），班产量为35吨。 （2）产品方案编排。 表1-1 杨桃碳酸饮料（果汁型）产品方案编排产品名称年产量（吨）包装形式杨桃碳酸饮料（果汁型）20000PET瓶（600mL）1.6环保与综合利用 本项目投产后，其排放的废物主要有生产废水、废渣、锅炉废气，对这些废物的环保处理已经有成熟的技术，本设计将根据国家的有关法规，设计合理的环保工程，并与项目工程同时建成投产，确保项目建成投产后不会对周围环境产生污染。1.7消防、职业安全及重要措施1.7.1消防本项目严格按照消防法规设计，在仓库、生产车间、食堂等重要区域建设足够数量的消防装置和完备的消防措施。1.7.2职业安全与卫生 （1）布局合理、人货分流，减少事故因素，厂区内种植树木草皮，加强绿化、清新空气及美化环境。 （2）设备及管道的布置合理，维护其安全性，并采用相应的防护措施。 （3）更衣室及办公室分布合理。 （4）职工进入车间等工作区域，严格按照制度穿戴工作服、卫生帽及其他劳保品。 （5）消音装置分布合理。 （6）严格执行操作规程，设备按期进行维护和保养。 （7）避雷、接零保护，消防栓的布点要合理科学。1.8工作制度1.8.1企业组织企业组织由厂部和车间（或工段）构成，实行二级管理，设立包括生产部、研发部、质检部、销售部、财务部、人事部、机修部等职能部门，根据精简机构、强化管理的原则，配置各级管理人员。1.8.2生产制度全年工作11个月，碳酸饮料（果汁型）每个月生产22天，原汁生产25天。厂办、机修车间、仓库为一班的工作制，碳酸饮料生产车间、原汁生产车间、化验室及其水电配套设施等采用三班制和二班制，水果淡旺季节采用不一样的制度。进行三班或两班工作制作业时，采用轮流休息（国家法定节假日除外）。第二章 生产工艺设计2.1工艺流程 杨桃验收 暂时贮存 清洗 人工选果 破碎 压榨 灭酶 双联过滤 优质白砂糖 精滤 溶解 高温短时杀菌 过滤 冷却 温水溶解过滤后的辅料 冷却 调 配 简单糖浆 无菌灌装 冷 却 CO2 CO2净化 原汁 碳酸化 冷却 紫外线杀菌 冷藏 冲洗 灌 装 离子交换 PET瓶 密封 活性炭过滤 温瓶 石英砂过滤 贴标、喷码 混凝沉淀 灯检 自来水 装箱 成品2.2工艺要点2.2.1杨桃原汁生产工艺要点 1、原料验收 原料进厂后按制汁质量要求进行原料检验。原料选用广西南宁、百色、贵港、钦州等地所产的广西大果甜杨桃一号，要求成熟度为78成熟，成熟度过低没有杨桃的风味，且榨汁率较低；成熟度过高则搬运、加工过程中易出现烂果、坏果；成熟度一致，大小适中，无病虫害，无腐败变质果实。一般要求采收后在24小时内生产完毕，避免滞留引起腐烂变质。如果不能及时加工，应冷藏，尽量保持新鲜，防止果实内部发生化学变化及微生物侵染。 2、清洗、检果原料杨桃经输送带送入生产车间清洗，采用鼓风式清洗机清洗。用清水洗净果实表面的各种杂物及附在表面的部分微生物，被农药污染过的水果必须用盐酸或高锰酸钾溶液清洗，再用清水冲洗干净。原料经过浸泡后再经喷水管喷淋，进一步提高清洗效果。清洗后的物料送往检果带进行人工选果，剔除未成熟果、病害果、伤果和过熟果等不合格的果实。洗池内的洗水每班至少要彻底更换两次。 3、破碎 经过挑选的物料进入破碎机破碎，以提高出汁率。此工序要控制好进果量，以防止进料过多造成堵塞。 4、压榨 杨桃果肉经破碎后，用带式压榨机压榨。压榨后的果渣加入适量水进行第二次榨汁，尽量把果汁榨净。带式压榨机榨汁生产能力大，渣中含果汁少，出汁率高，榨汁机附有筛网，可去除果汁中夹杂的果实碎片、粗果肉颗粒、种子等，可连续作业，工作效率高，适合大规模生产。 5、灭酶 压榨后所得汁液收集于密闭贮罐内，当贮罐有1/3液位以上后可泵去灭酶。通过灭酶，使果汁中的各种作用酶失活，同时对果汁进行一次巴氏杀菌，从而保证果汁的新鲜。灭酶采用板式换热器，灭酶温度6570， 约20 秒钟，加热介质用水，温度在75左右。如果原料滞留时间过长或烂果较多，可相应提高到9095。 6、双联过滤 榨汁后的果汁经粗滤后仍含有少量细小果肉颗粒、果实碎片等，用双联过滤器进行过滤，滤网孔径为100目，去除果汁中的细小果肉颗粒等杂质。经双联过滤可进一步澄清果汁。 7、精滤 用蝶片式分离机对双联过滤后的果汁进行精滤分离，去除果汁中含有的微量细小果肉等悬浮物，使果汁进一步澄清。 8、高温短时杀菌 经精滤后的杨桃原汁要迅速进行高温灭菌，目的是杀灭有害微生物（细菌、霉菌和酵母）与钝化酶活性（果胶分解酶和抗坏血酸氧化酶等），以保证杨桃原汁产品质量，高温杀菌工艺操作正确与否，不仅影响到产品的贮藏性，而且还影响到产品质量。本设计采用超高温瞬时灭菌，杀菌温度115135，杀菌时间35s。出料温度为6065。 9、冷却 杀菌后果汁立即冷却，采用板式换热器，先水冷，后冰冷，冷却后产品温度1828左右。以防止果汁因长时间受热造成营养物质和风味损失。冷却后的果汁收集于无菌贮罐内，再由泵输送至碳酸饮料车间或者进行无菌灌装。 10、无菌灌装采用氮气压动力灌装。灌装头有高温蒸汽，灭菌保护，灌装头处的无菌室温度在95以上。灌装质量为200kg/袋，或有其他规格，可按客户要求而定。质量误差允许在0.20%范围。灌装后的产品包装形态：外为铁桶，里面垫上聚乙烯塑料薄膜袋，最里面是无菌袋包装的产品。灌装机自动压盖。 11、封口、贴标 灌装完毕后，封口，再盖上铁桶盖；在罐身中间贴上标签，包括名称、生产日期、班次、批次等内容。 12、杨桃原汁成品将贮罐放在仓库中15天左右后，检测产品质量，灌装包装好的产品叉运到仓库指定地点存放。18以下存放，15天后可出厂，保质期为18个月。有特殊冷藏要求，如涨罐、咽罐等，可转冷库，05可抑制微生物生长繁殖，58可避免变色。待非杨桃采收期时用于生产杨桃碳酸饮料（果汁型），亦可作为产品出售给别家企业。2.2.2杨桃碳酸饮料（果汁型）的生产工艺要点在生产杨桃原汁时，有一部分在上述第9步冷却之后可直接按以下工艺生产澄清的杨桃碳酸饮料（果汁型），不必进行贮藏，另外一部分则进入无菌灌装等步骤作为原汁贮藏，待无原料时再用贮藏的原汁按以下工艺生产杨桃果汁型碳酸饮料。1、 调配将所需的已冷却的原糖浆投入配料罐中（内有搅拌器，并有体积刻度），当原糖浆加到一定体积时，在搅拌的条件下，依次加入杨桃汁和其它添加剂。经调配后得调和糖浆，调和糖浆与水、CO2混合碳酸化后即得最终产品，因此调和糖浆的优劣直接影响到饮料产品的质量，在生产中应注意以下操作：（1）对配料室及工作人员的要求：调和糖浆的配制主要在调配室进行，调配室是饮料生产中最重要的工作场所，所以对它的要求首先是清洁卫生，室内应具备良好的清洗、消毒、排水、换气、防尘、防鼠、防蝇等设施；其次，从事调和糖浆的操作人员，进入配料室必须穿戴专用的工作帽、工作服和工作鞋等，手要经过洗涤、消毒，严禁非本室操作人员进入。（2）调和糖浆的加料顺序：调和糖浆加料顺序遵循以下原则：调配量大的先加入，如糖液、水；配料容易发生化学反应的间隔调入；黏度大、起泡性原料较迟调入；挥发性的原料最后调入，如香精、香料。根据实际情况，本设计调和糖浆的加料顺序为：原糖浆苯甲酸钠阿斯巴甜酸味剂杨桃汁香精色素加水定量各种原料应先用温水溶解，配成溶液（甜味剂配成20%的水溶液，酸味剂配成50%的水溶液，防腐剂配成25%的水溶液，色素调成5%浓度的水溶液），过滤后，在搅拌的情况下徐徐加入，以避免局部浓度过高或混合不均匀，同时搅拌不能太激烈，以免造成空气大量混入影响碳酸化和贮藏。（3）调配时注意事项：配制的基料必须当天使用，不能隔夜；配料完毕后，立即测定糖浆的浓度，同时抽出少量糖浆加碳酸水，观察其色泽，品味，是否符合标准。2、 冷却因为二氧化碳在水中的溶解度受压力和水温的影响，根据亨利定律，在一定温度下，增大压力，二氧化碳的溶解度增大；在压力一定时，降低温度，溶解度随之增大。一般饮料碳酸化温度采用35C，二氧化碳的压力取34kg/cm2范围。所以一般将调和糖浆冷却至35，以增强碳酸化效果，保证产品二氧化碳的含量。3、 碳酸化 糖浆和碳酸水调和方式基本上有两种，即现调式和预调式。本设计采用以下组合方式进行预调。即只使用调和机的比例泵部分，不进行调合。水的部分以注射式混合器作预碳酸化，然后与糖浆共同进入易清洗的碳酸化罐，作最后的碳酸化，再进行灌装。在开机时，应先用二氧化碳排除机内的空气，再开始灌水，以增强碳酸化的效果。 采用注射器法进行调和，即在恒定流量的碳酸水中注入一定流量的糖浆，再在大容器内搅拌混匀。新型的流量控制是用电子计算机，电子计算机根据混合后饮料的糖度测试的数据来调整水流量和糖浆流量（调节两者管道中的可变直径孔板阀来完成）以达到正确的比例。 经过调和的糖浆和碳酸水在碳酸化罐中充分混匀，实现最后的碳酸化。4、灌装、压盖采用一次灌装法，在整体碳酸化后进行灌装。使用等压式灌装，灌装时，先要对瓶内充气加压，当其与贮液缸内压力相等时，液料以自重流入瓶子内，完成灌装。灌装后应及时压盖，停留时间不得超过10s，以减少二氧化碳的散逸和空气的污染。灌装的质量要求：达到预期的碳酸化水平；保证糖浆和水的准确比例；保证合理的一致的灌装高度；容器顶隙应保持最低的空气量；密封严密有效；保持产品的稳定性（过度碳酸化、存在杂质、存在空气、灌装温度过高或温差较大等都会导致产品不稳定）。 5、温瓶由于灌装时的温度很低（5左右），因此灌装后瓶的外壁会结一层细密的水珠，若直接装入纸箱易弄湿纸箱，使纸箱霉烂而污染成品，因此要用50左右的温水喷淋，把瓶体温度升至室温左右，在暖瓶机出口处安装一台吹气装置，以吹掉瓶身水珠，保持瓶身干燥清洁，便于后工序的装箱。 6、贴标、喷码采用自动套标机完成贴标，并按品控规定格式喷码生产批号。 7、检验（灯检）对饮料进行灯检，目视检测出以下物质的产品作为废品：A、瓶身擦伤 B、容量不足 C、异物 标签平整，无皱褶，喷码端正清晰的产品作为合格产品。码不清、歪码产品检出，用丁酮抹去后重新喷码；漏码产品检出，重新喷码；标签不均匀平整、有皱褶的产品检出，人工撕去，重新套标。8、装箱 全自动装箱机满足连续、自动生产，确保纸箱成型、装箱、折边、喷胶、封箱等后包装工序的连续自动完成；按规定给纸箱打上生产批号，按规定数量装箱，每箱15瓶产品，封好，整齐堆码放置。9、入库将装箱的产品送至仓库，分区标识存放。2.2.3水处理 碳酸饮料生产用水要求极为严格，水质的好坏直接会影响到饮料的外观和味道，根据汽水工艺用水的特殊要求，在符合生活饮用水卫生标准的基础上，而强调下列指标，见下表1220。 表2-1 轻工业部颁布汽水工艺用水水质要求项目标准项目标准总硬度（以氧化钙计）低于85mg/l浊度低于1.6度总固形物500mg/l以下细菌总数每ml水样不超过100个游离氯低于0.2mg/l大肠菌群每L水样中大肠菌群不超过3个色度无色透明致病菌不得检出 因此，必须对不符合碳酸饮料用水要求的水质进行改良，以除去水中细小悬浮物、胶体物质、硬度离子和微生物等。本设计为了使自来水质量达到要求，按以下几个步骤进行水处理。1、 混凝沉淀胶体物质在水中能保持悬浮分散不易沉降的稳定性，因而不易沉降下来，添加混凝剂后，胶体颗粒表面电荷被中和，破坏了胶体稳定性，促使小颗粒变成大颗粒而下降，从而得到澄清的水。本设计采用的混凝剂为硫酸亚铁（FeSO47H2O）。铁盐在水中发生水解产生了Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3带正电荷，与水中带负电荷的自然胶体起电性中和作用，同时Fe(OH)3胶体又可吸附水中的自然胶体和悬浮物。在这种中和作用和吸附作用下，水中的胶体微粒渐渐凝聚成粗大的絮状物而下沉，在沉降过程中，可将悬浮物裹入而同时沉降下来。由于Fe(OH)2氧化产生Fe(OH)3的反应在PH值8.0时才能完成，因此在水处理时加入生石灰除去水中的CO2。每投加1mg/lFeSO4，需要加0.37mg/l的CaO，FeSO47H2O的用量一般为1470mg/l。2、石英砂过滤经过混凝沉淀的自来水通过以砂石作为过滤层的过滤器，滤去其中的细小沉淀、悬浮物等杂质。此外，构成滤料的砂粒等物质，具有巨大的表面积，它和悬浮物的微小颗粒有着吸附作用，沙粒在水中带负电荷，能吸附带正点的微粒（如铁、铝的胶体微粒及硅酸，形成带正电荷的薄膜，因而能吸附带负电荷的胶体（黏土及其他有机物）凝聚在砂粒上。从而除去上一步遗漏在水中的悬浮物和胶体物质等杂质。过滤器的滤料层分两部分：上部为砂粒层，下部为砾石层。石英砂孔径为0.51.2mm。3、活性炭过滤活性炭是用木质、煤质、果壳（核）、动物骨头等含碳物质通过高温下隔绝空气炭化，再进行活化制成。它有非常多的微孔和巨大的比表面积，因而具有很强的物理吸附能力，能有效地吸附水中的有机污染物和余氯等，有效地脱臭、脱色。活性炭外观形状一般有4种：粉状活性炭、不定形颗粒活性炭、圆柱形活性炭、球形活性炭。净水用的活性炭为黑色不定形颗粒状，粒径一般为14mm，这些微孔可以起吸附作用。 4、离子交换离子交换是利用离子交换树脂来去除水中的阴阳离子。该树脂是一种球形网状固体的高分子共聚物，吸水膨胀后极性基团上可扩散的离子起交换作用，而非极性基团则作为离子交换树脂的骨架。根据饮料用水除盐要求，一般可采用混合床系统。混合床系统能将原水的含盐量从500mg/降低到l510mg/l，出水的PH值为7.02。 5、紫外线杀菌水的常用消毒方法有三种：氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒。本设计选用紫外线消毒，杀死残留在水中的致病菌。微生物受紫外光照射后，微生物的蛋白质和核酸吸收紫外光普能量，导致蛋白质变性，引起微生物死亡，紫外线对清洁透明的水有一定穿透能力，所以能使水消毒，使水达到标准。此法的优点是消毒时间短，接触时间短，杀菌能力强，设备简单，操作管理方便，便于自动控制。经过处理后水质可以达到碳酸饮料生产用水标准的要求。 6、冷却 经杀菌消毒后的水要进行冷却。因为二氧化碳在水中的溶解度受压力和水温的影响，根据亨利定律，在一定温度下，增大压力，二氧化碳的溶解度增大；在压力一定时，降低温度，溶解度随之增大。一般饮料碳酸化温度采用35C，二氧化碳的压力取34kg/cm2范围。因此要将水冷却至35，以增强碳酸化的效果。2.2.4溶糖工艺要点 1、溶糖溶糖有冷溶法和热熔法。本设计采用热熔式连续化糖法。边搅拌边把优质白砂糖逐步加入到热水中溶解，最终浓度为55oBrix，然后再依次过滤、冷却。溶糖使用的化糖锅要求使用不锈钢材料，并带有搅拌器，锅底部有放料管道。用蒸汽加热水到8082左右，加糖溶解。该法的优点是避免了蒸汽加热时糖在锅壁上粘结，采用8082左右热水，即可对糖液进行杀菌，又可快速溶糖，还能分离出凝固糖中的杂物。糖浆浓度定为55oBrix。如果糖液浓度过高，则黏度大，不易处理。但如果糖液浓度太低，则会利于微生物的生长繁殖，容易造成发酵变质，故配成糖度为55oBrix的糖浆12。 2、过滤在蒸汽化糖锅中加固体白砂糖重量0.5%1%的活性炭充分搅匀，具体的活性炭用量视糖及活性炭的质量而定。活性炭与糖液接触2530分钟，温度保持在80以上，以保证脱色效果。用固体白砂糖重量0.1%的硅藻土对板框式过滤器进行预涂，然后用泵在蒸汽化糖锅与过滤器间循环直到糖液变清。经过净化的糖液精度可达到10m以下，无色无味透明。 3、冷却将简单糖浆用板式换热器迅速冷却到25后静置一小时后使用。2.2.5 CO2的净化处理 1、汽水企业标准中对CO2有如下规定：二氧化碳含量 99%水分 0.1% 氢氧化钾不吸收物 1%不得含有一氧化碳、二氧化硫、三氧化硫、氢、氯化氢、氨等气体成分。无臭，无矿物油等杂质12。 2、CO2的来源CO2的来源主要有天然气、烟道气回收、化工厂副产品、石灰石制石灰的二氧化碳回收、发酵制酒的副产品和用硫酸和小苏打产生二氧化碳等。本设计采用发酵制酒厂回收的二氧化碳作为原料。 3、CO2的净化CO2在工厂生产中已经过一定的处理，其纯度可达99%以上，但仍夹带较多的有机杂质及异味、臭味，若直接用于生产，会影响饮料的质量，因此使用前还需进行净化处理。钢瓶中的CO2经减压阀减压和加热后，形成一定压力，输送至高锰酸钾塔、水洗塔及活性炭塔，由下而上流动，使杂质被氧化或被吸附，得到净化气体。高锰酸钾溶液浓度一般为2%3%，并加相应的纯碱。 其过程为：液态CO2减压升温KMnO4洗涤清水洗涤活性炭吸附最后净化二氧化碳 净化后的二氧化碳达到以下质量要求： 表2-2 汽水中液体二氧化碳的技术要求指标名称指标二氧化碳（CO2，%）99.0气味无异常臭气和杂味酸度水溶液微酸性油符合规定 4、CO2气调压站 钢瓶中盛有液体二氧化碳，当打开出口时即挥发成气体，压力可达8MPa(80kg/cm2)，必须有降压站才能送出。最普通的降压站只用一个降压阀，气体通过可调节的降压阀把压力降到需要的压力。用气量较大的降压站可分为两段降压。 二氧化碳通过降压阀时，由于压力骤降，会吸收大量的热，以致使降压阀结霜或冻结。一般在降压阀前安装有气体加热器，必要时以电热空气或热水加热蛇形气体管道，使钢瓶出来的气体温度升高。这样通过降压阀膨胀降温时，不致冻结阀芯。2.2.6关于本设计设备的清洗采用CIP清洗系统，即原地清洗或定置清洗，这种清洗方法，是用水和不同的洗涤剂，按照固定的程序通过泵循环，不用拆卸设备以达到清洗目的。CIP清洗是保证产品质量和设备正常运行的必要手段，所以很多软饮料生产厂家普遍采用CIP清洗系统进行设备的清洗。 表2-3 CIP清洗次序表次序CIP清洗次温度（浓度）时间/min热水净水6585C3碱液苛性碱84C（1%3%）6热水净水6585C3氯消毒氯150200mg/kg6水洗处理水常温5冲洗处理水常温3102.3产品质量标准2.3.1感官指标项目要求状态澄清，均匀一致色泽具有杨桃汁应有的色泽，同一产品色泽鲜亮一致，无变色气味和滋味具有杨桃汁应有的香气及滋味，酸甜适口，无异味，有二氧化碳特殊清爽滋味和刹口感外观形态清亮均匀，无明显沉淀或悬浮颗粒2.3.2理化指标项 目规 定可溶性固形物65%总酸（以柠檬酸计）0.60g/LCO2容量（20时）2倍铜（以Cu计）5.0（mg/L）铅（以Pb计）0.5（mg/L）砷（以AS计）0.2（mg/L）食品添加剂按GB2760-81规定2.3.3微生物指标项目指标细菌总数/(cfu/ml)100大肠菌群/（MPN/100ml）6霉菌/(cfu/ml)10酵母/(cfu/ml)10致病菌（沙门氏菌、志贺氏菌、金黄色葡萄球菌）不得检出2.3.4净含量要求灌装产品净含量和允许公差为0.3%mL，同批产品所抽样的平均净含量不得低于标签上标明的净含量。2.4产品质量检测2.4.1抽样检查在每批产品（2万瓶以下）中随机取样6瓶。每批产品2万瓶以上，每增加一万瓶增抽样品一瓶。2.4.2感官检查1、 外观及杂质：将汽水样品在明亮处翻转倒立用肉眼从下而上进行观察检查。2、 气味及滋味检查：在室温下，取一定量混合均匀的被测样品，嗅其气味，品尝其滋味。2.4.3理化检查1、 可溶性固形物的测定以折光计进行测定。 2、总酸度的测定采用电位滴定法，按食品中总酸的测定（GB/T12456-2008）测定。汽水中总酸的含量指标是：以一分子水柠檬酸计。 3、二氧化碳气含量测定测定方法：取汽水样品一瓶用检压器轧住瓶颈（注意不要让瓶盖从动）用顶针刺穿瓶盖（包括铁壳、软木或塑料胶垫）拧紧锁口，旋开放气阀，待压力表指针回零后马上关闭放气阀，双手持住样品及检压器，然后将瓶倒持并往复剧烈摇动，待压力稳定为止，记下压力数，旋开放气阀，置于桌上，卸下检压器，随即打开瓶盖，以温度计测量瓶内液体温度。并根据压力和温度查表即得二氧化碳气容积倍数。 4、果汁含量的测定按GB/T12143.9-2008规定的方法测定。 5、苯甲酸钠 按GB/T12143.6-2008规定的方法测定。 6、柠檬酸 按GB/T1987-2007规定的方法测定。 7、阿斯巴甜 按GB/T5009.140-2003规定的方法测定。 8、柠檬黄、靛蓝 按GB/T5009.35-2003规定的方法测定。 9、总砷、铅、铜、锌、锡、铁等按GB/T5009各对应项规定的方法测定。2.4.4微生物指标的检测菌落总数、大肠菌群、霉菌、酵母、致病菌按GB/T4789.21规定的方法检验。2.4.5检验规则1、批次的确定由生产企业的质量管理部门按照相应的规则确定产品的批次。一般来说，同一班次、同一台灌装机灌装的同一品种产品为同一批。2、 出厂检验每批产品出厂时，应对感官要求、可溶性固形物、大肠菌群等项进行检验。产品由生产厂检验部门按产品质量标准检查，经检查合格签发合格证后方可出厂。3、 型式检验除果汁含量、二氧化碳含量和出厂检验项目外，所有项目为型式检验项目，果汁含量、二氧化碳含量指标为不定期检验项目。型式检验每半年进行一次，或当出现下列情况之一时进行检验。原料、工艺、设备发生较大变化时；长期停产后重新恢复生产时；出厂检验与正常生产有较大差别时；国家质量监督检验机构提出要求时。 4、判定规则 除微生物指标外，检验项目如不符合以上要求时，对不合格产品从该批次产品中加倍抽样检验。复验结果仍有一项不合格，判定该批产品为不合格品。微生物指标不符合要求时，判定该批产品为不合格品，不得复检。 如供需双方对产品质量发生异议时，经双方协商或委托仲裁单位进行复验。2.4.6标志、包装、运输和贮存 1、标志 标签应符合GB7718、GB13432的规定。产品销售标志必须按GB7718执行。产品名称的命名必须按GB10789执行。包装标志必须标明产品名称、厂名、产地、商标、生产日期、批号、规格、质量以及“小心轻放”、“防潮”、“防晒”等贮运符号，标志要与内容物相符。 2、包装 用于软饮料包装的塑料容器的合成材料应无毒、无异味，不与内容物起任何反应，应符合GB84、GB85的要求；塑料包装容器能耐一定的温差，对氧气有较好的隔绝作用，并有一定的机械强度，密封性能良好；容器表面光滑、有良好的印刷性能。纸箱必须牢固，捆扎结实，正常运输中不得松散；纸箱外面必须有符合包装标准规定的包装标志，包括厂名、品名、瓶数、每瓶ml数、生产日期等；纸箱大小与所装的内容物相配合，上下有衬垫，瓶装纸箱内应有瓦楞纸衬隔。箱子应用封箱胶带封固。3、 运输运输工具必须清洁、卫生，搬运时应轻拿轻放，严禁摔撞。产品运输应避免日晒、雨淋，不得与有毒、有异味、易挥发、易腐蚀的物品混装运输。4、 贮存产品应保藏在阴凉通风处，不得露天堆放，不得日晒、雨淋或接近热源，冬天防止结冻。对每种产品必须规定保质期或保存期，在保质期内不得有发酵、变质等现象。第3章 产品方案编制及说明3.1产品方案编制的原则23产品方案又称生产纲领。它实际上就是食品工厂准备全年生产哪些品种和各产品的数量、产量、生产班次等的计划安排。在制定产品方案时，首先根据设计任务书和调查研究的资料来确定主要产品的品种、规格、产量、生产季节和生产班次，对受季节性影响的产品，优先安排。其次是用调节性的产品来调节生产上的忙闲不匀现象。另外，还应尽可能利用原材料进行综合利用及加工半成品贮存，待到淡季时再进行加工。在安排产品方案时，应尽量做到“四个满足”和“五个平衡”。 “四个满足”是： （1）满足主要产品产量的要求； （2）满足原料综合利用的要求； （3）满足淡旺季平衡生产的要求； （4）满足经济效益的要求。 “五个平衡”是： （1）产品产量与原料供应量应平衡； （2）生产季节性与劳动力应平衡； （3）生产班次要平衡； （4）设备生产能力要平衡； （5）水、电、汽负荷要平衡。3.2产品方案编制具体考虑的因素 （1）根据设计说明书和调查研究的资料来确定产品的品种、规格、产量、生产季节和生产旺季。（2）充分利用厂房、设备，从经济效益出发，根据市场的需求合理安排生产，满足市场需求。（3）时时关注市场动态，根据市场和消费者的喜好更换产品。（4）进行新产品的开发，时机成熟时进行试产试销。3.3产品配方 表3-1 产品配方名称百分含量杨桃原汁3.5%二氧化碳3倍容积白砂糖4.5%阿斯巴甜0.025%柠檬酸0.13%苯甲酸钠0.02%靛蓝0.002%柠檬黄0.001%杨桃香精0.1%3.4产品方案及班产量的确定 班产量的大小直接影响到设备的配套、车间的总和面积、公用设施和辅助设施的大小，以及劳动力的定员等。决定班产量的因素主要有：原料供应量的多少，配套设备的生产能力，每天生产班次等。本设计结合自身实际情况，杨桃碳酸饮料（果汁型）每月生产22天，生产班次为2月、6月、7月、8月为一天3班，1月停机维修，其余7个月为一天2班，班产量为20000/22*(7*2+4*3)=35吨/班。原汁由于受原料的限制，其生产时间定为2月、6月、8月、10月（注：广西大果甜杨桃一号每年开花4次，2月、6月、8月、10月果实成熟），班次都为一天2班。生产的杨桃原汁一部分立即用于生产杨桃碳酸饮料（果汁型），无需贮藏，另外一大部分贮存，用于无杨桃原料的时候生产杨桃碳酸饮料（果汁型），剩余时也可销售给其他厂家。每班工作8小时，考虑到上班前后对设备和生产车间的清洗、打扫、消毒，则实际工作时间约为每班7小时，实际生产可根据市场需求及生产旺季的高峰期随时进行调整。 表3-2 班产量的确定产品名称年产量（吨）班产量（吨）1月2月3月4月5月