年产5万吨菠萝澄清汁饮料生产线设计.doc

设计意义果汁是人类饮料中最有营养价值的天然营养饮料，世界水果汁加工量占水果产量的46%，发达国家巴西、美国的果汁加工量达70%以上，而我国则不足5%。专家推荐“人平均每天需要饮用250mL的果汁，如以10%计算消耗。市场需要果汁1200万吨，是我国目前水果汁生产量的400倍，需求量巨大。菠萝，凤梨属, 原产南美洲巴西和巴拉圭, 在热带和亚热带地区均有分布。菠萝最早由印第安人传至中南美洲和西印度群岛, 自哥伦布从瓜德罗普岛带至西班牙之后, 在世界各地推广, 覆盖全球70 多个国家和地区.菠萝味甘、微酸，性微寒，有清热解暑、生津止渴、利小便的功效，可用于伤暑、身热烦渴、腹中痞闷、消化不良、小便不利、头昏眼花等症。而且在果汁中，还含有一种跟胃液相类似的酵素，可以分解蛋白，帮助消化。但是菠萝季节性强，收获期较为集中，鲜果含水量高，呼吸强度大，在贮藏，运输过程容易腐烂变质，而将鲜果加工成菠萝汁是有效的解决途径之一。工艺流程原料拣选 白砂糖 自来水 洗涤 溶解 石英砂过滤 切端去皮 过滤 活性炭过滤 破碎 冷却 离子交换 榨汁 调配 简单糖浆 微孔过滤 灭酶 处理后水 过滤 澄清 脱气 杀菌 灌装 清洗 喷淋 预泡 冷却 封口 贴标、包装、成品操作要点原料选择适宜的品种为粤脆，果实的出汁率、口感、色泽、果汁体态等加工性能等指标相对较优，在贮藏过程中果汁色泽保持相对较好，是果汁加工的适合原料。且有稳定的原料来源，以保证质量稳定。在挑选时，要求菠萝果实新鲜，无腐败、病虫，成熟度达8-10成即可；以肉质柔软多汁，纤维含量少，酸甜适宜为最佳。洗涤将附着于菠萝表面的沙土，尘埃，和残留的污染物清洗干净。如果表皮有农药残留，则用0.5%-1%的稀盐酸或者0.1%-0.2%的洗涤剂浸洗，再用清水强力喷淋冲洗。通过清洗，将菠萝原料携带的微生物降低到2.5%-5.0%。选用冲浪清洗选果机，菠萝原料通过浸泡，冲浪，提升，喷淋，选果等工序完成清洗步骤。切端、去皮因果皮中含有较多的菠萝蛋白酶和单宁物质，处理不当，会影响产品质量，所以要把果皮去除，采用手工操作；切端厚度1225mm,切端，去皮率为25%。破碎破碎过程应该避免物料与空气接触，以防止果肉的褐变，所以果肉破碎时可加入护色剂如微生物或者柠檬酸等。本设计采用柠檬酸，每吨菠萝原料添加5%的柠檬酸1Kg。一边破碎一边向已经破碎好的物料中喷洒柠檬酸。破碎的设备采用：齿板式破碎机。破碎力度为100Mpa。榨汁用螺旋榨汁机榨汁，重复多榨2次，第一次榨汁后的果渣，可以再多加点水重压一次，以提高出汁率。出汁率大概为60%左右。灭酶菠萝汁在加工过程中会发生褐变，这种颜色的改变不仅会影响果汁的外观，风味，而且会造成营养物质的损失，比如氨基酸，赖氨酸等。采用加热灭酶的方法，本设计采用的是列管式灭酶器。温度为85度，时间3-5分钟。 过滤果浆中氧化酶和果胶酶的含量比在果汁中的多，并且在杀菌时容易产生焦糊。用筛网为120目的卧式离心过滤机过滤，以除去全部悬浮物和容易产生沉淀的胶粒。调配过滤后的果汁流到调配罐中，主要是糖和酸的调整。根据产品要求的糖度、酸度和其他理化指标，将水、原果汁、糖、柠檬酸、维生素C等在调配罐中调和，并添加适量香料，但成分调节必须符合有关食品法规。各原辅料的混合顺序为：糖水苯甲酸钠、山梨酸钾柠檬酸原果汁日落黄加水定容。水处理工艺果汁饮料生产用水要求极为严格，因此必须对不符合软饮料用水要求的水质进行改良，以除去水中细小悬浮物、胶体物质以及一些溶解的盐类物质等。本设计采用以河水制得的自来水作为水源，其水质特点是水质好且稳定，符合生活饮用水标准；水处理设备简单，容易处理，一次性投资小；使用使要注意控制Cl、Fe含量及碱度、微生物的量。其处理过程如下：石英砂过滤多介质过滤主要用于除去水中的悬浮杂质。采用多介质压力过滤器，滤层底部的配水系统采用小阻力配水系统的滤头，滤头上铺有直径为1-2mm的卵石层大约100mm厚。中层是无烟煤滤层，粒径范围为0.8-1.8mm.厚度在400-500mm。下层则为石英砂滤层，粒径在0.5-1.2mm范围内，厚度也是400-500mm内。按卵石、无烟煤、石英砂的顺序从上到下放置，由颗粒小到大的顺序依次排列，其滤速在8-10m/h。当含有悬浮物的水由进水管进入池中，经过滤层时，水中的悬浮物和胶体等被截留于滤料表面和内层空隙中，过滤水由配水系统收集，再由池下部的滤后水管排出，水得到澄清。随着过滤过程的进行，滤料层内的孔隙逐渐被堵塞，从而失去过滤作用，这是需要反冲洗，恢复过滤能力。活性炭过滤活性炭过滤的目的是为了去除水中的部分有机物（多为有机的胶体和溶解性有机高分子杂质）、色度、臭味和余氯，也可以作为离子交换的预处理工序。用氯处理过的水会损害饮料的风味，必须用活性炭脱氯，这在工艺用水系统中去除对管道腐蚀影响很大的氯离子作用也非常明显。活性炭是含碳物质制成的多孔性物质，利用表层或内部的无数微细孔（平均孔径在0.002-0.002m）吸附水中的有机物，同时活性炭表面在活化的过程中，表面非结晶的部位上会形成一些含氧官能团，这些官能团使活性炭具有催化氧化和化学吸附的能力，可以去除一部分金属离子，从而使水得到净化。活性炭颗粒越小，过滤面积就越大。所以，粉末状的活性炭总面积最大，吸附效果最佳，但粉末状的活性炭很容易随水流入水族箱中，难以控制。颗粒状的活性炭因颗粒成形不易流动，水中有机物等杂质在活性炭过滤层中也不易阻塞，其吸附能力强，携带更换方便。所以净水用的活性炭一般为黑色不定形颗粒状，颗粒不超过1.5mm以上：国家标准里面规定活性炭的颗粒要在20 -40目，换算过来就是颗粒在0.42-0.85mm左右，那些颗粒在1.5mm以上的活性炭，没有颗粒小的效果好。一般来说，颗粒越小的活性炭，比表面积越大，也就是吸附效果越好，但是颗粒越小，损耗也会越大，粉尘也会越大，为了降低成本，使用颗粒在0.75mm的活性炭。采用固定床式活性炭压力过滤器，其构造类似快滤池，当活性炭吸附污染物达到饱和时，把过滤器中失效的活性炭全部取出，更换新的或再生的炭。离子交换本设计选用全自动软化水设备对水进行软化。通过离子交换原理，除去水中钙、镁等离子，使水质软化。离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过离子扩散来实现的。推动离子交换的动力是离子间的浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲合能力。微孔过滤微孔过滤按滤膜结构可分为深层过滤，表面过滤和膜过滤。这里采用膜过滤，过滤介质很薄，厚度在0.22-10m之间。呈极有规则的高聚物结构，固体颗粒被介质借助筛分作用截留在膜的表面。工作是水从管外壁经微孔进入管内，可以滤除水中大部分微细杂质和细菌。本设计采用的是微孔滤膜过滤器，由滤芯和滤器外壳组成。滤芯采用树脂材料，多做成平板式滤膜，其膜厚度大约为150m。生产中采用孔径为0.45m的微孔薄膜过滤器，是为了除去经上述处理后的纯化水中残留的细小颗粒，此外在混合离子交换柱后，用它可滤除树脂碎片或细菌等杂质。使出水达到饮料用水要求。经过水处理后水质可以达到我国“生活饮用水卫生标准GB57 49-06及软饮料生产用水标准”的要求。糖浆的制备溶糖边搅拌边把白砂糖逐步加入到热水中溶解，然后加热杀菌、过滤、冷却。该方法的优点在于溶糖速度快，可杀菌，能量消耗相对比较小；避免了蒸汽加热时糖在锅壁上粘结，采用85热水，保持该温度时间为10分钟，减少了蒸汽给操作带来的麻烦。过滤粗过滤采用板框过滤机，其中用滤布做过滤介质，除去糖液中的悬浮物和大颗粒杂质，减轻了后续工序（精滤）的负担；糖液在39的较低温度下过滤，可避免产生絮凝物，但温度不能太低，否则黏度上升影响过滤效率；精滤机采用专用的滤纸过滤，精度可在5um以下，过滤出来的糖液无色透明。冷却将过滤好的糖液进行冷却，冷却至20。将其贮存在缓冲罐中，待后续的调配使用。澄清菠萝果汁中还有引起果汁浑浊，沉淀的果胶，蛋白质等物质，可加入果胶酶对果汁进行澄清，最佳工艺条件温度25度，酶用量为80mg/kg,时间为60min,可使透光率达到92.5%。脱气；采用真空脱气法 ，因菠萝汁在加工过程中与空气接触，增加了气体含量，只有出去果汁中氧，才能防止或减轻菠萝汁中的色素、维生素C、香气成分和其它物质的氧化，防止品质降低。真空脱气的压力640-870Kpa。杀菌：果蔬汁中存在着各种酶，使制品的色泽、风味和体态发生变化；同时还存在着各种微生物，它们会使产品腐败变质。杀菌的目的在于杀灭有害微生物以达到商业无菌，杀菌时应注意控制杀菌的温度和时间，温度过高、时间过长会导致食品品质的下降，尤其是对食品的颜色及风味影响较大；温度过低或时间不够，又达不到杀菌的目的，也会影响产品品质。本设计采用热处理（85，5 min）条件下均可达商业无菌。热处理对鲜榨菠萝汁的影响主要在于：造成其轻微褐变；使果汁中微小颗粒聚集、沉淀并出现明显分层；破坏了其天然的香气和滋味，产生了明显的蒸煮味；余香、余味减弱。罐装：澄清菠萝汁饮料通常采用热灌装工艺。灌装容器为玻璃瓶。采用自动液体罐装机进行灌装。罐装温度为大于80度。玻璃瓶洗瓶工艺选瓶 清洗前必须进行人工选瓶，将玻璃坏瓶选出。洗瓶 洗瓶有四个阶段第一阶段 45度温水预泡，目的是除去残余物以及预热，使附在瓶上的脂肪溶解乳化第二阶段 80度碱水浸泡，喷洗，目的是去除瓶内的污物，达到洗瓶的效果，碱水浓度为0.8%，浸洗10min,使结构蛋白质和脂肪在高温长时间的碱液接触下得到充分溶解。第三阶段 55度温水喷洗，目的是洗去碱液并使瓶子初步降温，喷淋水压力为115kg/cm第四阶段 55度温水喷洗，同样吸取残余碱液，使瓶再降温。常用洗瓶剂为氢氧化钠或者氢氧化钠和碳酸钠的混合液。菠萝汁饮料的质量标准冷却向密封后的瓶子喷射冷水，冷却至38度，采用逐级降温的方式，先用50度左右的水喷淋数分钟，再用冷水喷淋，以免热的瓶子炸裂，水冷却后果汁容积缩小，包装容器内可形成一定的真空度，有益于菠萝汁的贮藏。检验饮料热灌装封口后，需要经灯检检验各瓶情况。产品特点为：色泽淡黄，艳丽，透明度好。发现有异形瓶、瓶子渗漏、瓶内有肉眼可见杂质、液位不符合要求、内容物浑浊、色泽变异等情况应及时剔除，以保证出产果汁饮料的质量。感官指标项目指标色泽呈淡蓝色香气及滋味具有菠萝固体的香气与滋味，无异味外观形态呈澄清透明状，无沉淀物，无悬浮物杂质不允许有肉眼可见杂质理化指标项目指标总砷（As）/(mg/L)0.2铅（Pb）/(mg/L)0.05铜(Cu)/ (mg/L)5锌(Zn)/ (mg/L)5铁(Fe)/ (mg/L)15锡（Sn）/(mg/L)200铁、铜、锌总和/(mg/L)20二氧化硫残留量（SO2）/(mg/Kg)10展青霉素/(ug/L)50微生物指标项目指标菌落总数100大肠菌群3致病菌不得检出酵母菌20霉菌20 贴标、包装、成品成品要进行贴标签，加盖生产日期、班次批号。标签要求端正，瓶身干净，无粘物，瓶盖无锈。装箱打包，放入合格证，入库储存。本设计采用RGTB100全自动贴标机，产品检验合格后经贴标机贴标后包装即成成品. 食品工厂工艺设计制定产品方案根据充分的市场调研和分析，结合饮料消费市场的实际情况，我们生产的菠萝饮料主要为易拉罐装，玻璃瓶装，还有塑料瓶装。本设计采用玻璃瓶罐装。同时，根据市场的需求以及生产能力，成产量也相应的变化。班产量的确定年产量（Q）根据市场需求，年产量为5万吨。生产班制饮料分为淡，汪季。淡季一班制，旺季三班制。工作日菠萝一般热带一年可两次收获菠萝，有冬春菠萝和夏季菠萝之分。冬春菠萝在4、5月份成熟，夏季菠萝在7月份左右才可收获。4，5，7是菠萝成产的旺季，工作日为75天，其余为淡季，工作日为200天，剩下的日子是节假日和设备检修日。则全年生产的天数为：t=t汪+t淡=75+200=275平均日产量（q）每个工作日实际产量受各种影响不完全相同，平均日产量等于班产量与生产班次以及设备平均系数的乘积，即：q=q汪nk=156.8830.75=352.9q=q淡nk=156.8810.75=117.6其中，q 平均日产量，t/d Q 汪班产量，t/d k设备不均匀系数，k取0.75 n 成产班次，旺季n=3,淡季n=1班产量的q班：班产量q班计算公式如下：q班=Q/k(3 t汪+t淡)其中q班班产量，t/d Q 年产量，t t汪,t淡工作日（旺季，淡季），d k 设备不均匀系数，k=0.7-0.8因此，菠萝汁的班产量计算过程q班=Q/k(3 t汪+t淡) =50000/0.75(375200) =50000/318.7 =156.88(t/班)生产配方及物料计算 主要配方： 菠萝果汁饮料的原料主要有水，菠萝果汁原料和食品添加剂等。查阅相关资料，本设计的配方如下（以1000kg菠萝果汁饮料来计算）本设计产品配方见表1 表1 配料表项目百分量/%用量/ Kg项目百分量/%用量/ Kg鲜菠萝果汁20.00200山梨酸钾0.050.5抗坏血酸0.050.5苯甲酸钠0.050.5柠檬酸0.101日落黄0.010.2白砂糖7.0070菠萝香精0.020.3加纯水至1000L各生产工序的损失 工序损耗率表工序名称工序损耗率（%）原料拣选1.7清洗0.1切端，去皮20.5破碎9.8榨汁25.7灭酶1.3过滤4.7调配0.3脱气0.1杀菌0.1灌装0.1检验0.1 根据上表，计算出菠萝原果汁菠萝原料的利用率：（1-1.7%）（1-0.1%）（1-20.5%）（1-9.8%）（1-1.3%）（1-25.7%）（1-4.7%）（1-0.3%）（1-0.1%）（1-0.1%）（1-0.1%）（1-0.1%）=48.8%调配工艺后，原辅料的利用率：（1-0.3%）（1-0.1%）（1-0.1%）（1-0.1%）（1-0.1%）=99.3%物料衡算按班产量计，则可得到：(1).在检验过程中损失0.1%,检验前共有菠萝果156880/(1-0.1%)=157037kg，(2).在灌装时损失0.1%，则灌装前共有菠萝果汁157037/(1-0.1%)=157194kg，（3）在杀菌时损失0.1%，则在杀菌前共有菠萝汁157194/(1-0.1%)=157351kg， (4).在脱气时损失0.1%，则在脱气前共有菠萝汁157351/(1-0.1%)=157509kg， (5).在调配时损失0，3%，则在调配前共有菠萝汁157509/(1-0.3%)=157982kg，(6).根据配方计算出调配时各原辅料用量，则有在调配时加入20%原菠萝汁： 15798220%=315964kg加入抗坏血酸0.05%： 1579820.05%=78.99kg加入柠檬酸0.10%： 1579820.10%=157.982kg加入白砂糖7.0%： 1579827.0%=11058kg加入山梨酸钾0.05%： 1579820.05%=78.99kg加入苯甲酸钠0.05% 1579820.05%=78.99kg加入日落黄0.01% 1579820.01%=15.79kg加入菠萝香精0.02% 1579820.02%=31.59kg饮料用水的用量：157982-(31596+78.99+157.982+11058+78.99+78.99+15.79+31.59)=114886kg按班产量计算，原辅料的用量汇总表名称用量/（Kg）名称用量/（Kg）原菠萝汁31596山梨酸钾78.99抗坏血酸78.99苯甲酸钠78.99柠檬酸157.982日落黄15.79白砂糖11058菠萝香精31.59饮料加入水114886饮料总重157982菠萝原料生产用量计算在过滤时损失4.7%, 则在过滤前共有菠萝汁157982/(1-4.7%)=165774kg，在灭酶时损失1.3%，则在灭酶前共有菠萝165774/(1-1.3%)=167957kg在榨汁时损失25.7%，则在榨汁前共有菠萝167957/(1-25.7%)=226053kg，在破碎时损失9.8%，则在破碎前共有菠萝226053/(1-9.8%)=250613 kg在切端，去皮时损失20.5%，在切端去皮前共有菠萝250613/(1-20.5%)=315238 kg在清洗时损失0.1%，则在清洗前共有菠萝315238/(1-0.1%)=315553 kg在原料挑选时损失1.7%，则在进厂菠萝315553/(1-0.1%)=315868 kg计算灌装用瓶及装箱用箱量：本次设计生产线的灌装用瓶选用热灌玻璃瓶，每瓶约装500ml（约 500g）饮料。由上检验前菠萝汁汁量为157037kg (设苹果汁密度为1g/ml)则玻璃瓶消耗量为：1570371000/500=314074瓶。检验损失0.1%则合格瓶数为：31047(1-0.1%)=313759.9瓶，取整之后313760塑料箱消耗量为（以24瓶装满一箱计算）：31376024 13073.3个，取整之后13074个。计算日出厂苹果汁饮料的瓶数及箱数出厂瓶数为3140743=942222（瓶/日）出厂箱数为130743=399222（箱/日）计算结果汇总 表4 班产量156880kg菠萝汁饮料生产物料计算表项 目每小时实际量（kg）每班（8h）实际（kg）旺季(24h)实际量(kg)75d淡季（8h）实际量（kg)200d每年（275d）实际量（t）菠萝消耗量39483.5315868947604315868134243菠萝汁量3949.531596947883159613428抗坏血酸9.8778.99236.9778.9933.57柠檬酸19.74157.982473.946157.98267.14白砂糖1382.31105833174110584699.65山梨酸钾9.8778.99236.9778.9933.57苯甲酸钠9.8778.99236.9778.9933.57日落黄1.97315.7947.3715.796.7菠萝香精3.9531.5994.7731.5913.42饮料加入水14360.7511488634465811488648826.55玻璃瓶（瓶）39259.253140749422131407469881塑料箱（个）499033992221017666399222156169设备选型设备编号设备名称设备型号工序生产能力/t/h外形尺寸（长宽高）/mm功率/kw数量/台重量/kg厂家1型双线高效机械选果机XGJ-JL原料拣选15000个/小时92002100120013 11200kg山东龙口凯祥有限公司2PLF、FP单排齿板式直联型强力分级破碎机2PLF50140破碎1803204340*1770*106075110111300郑州市泰达矿山机械有限公司3螺杆泵I-1B2.56.5扬程60m吸程3m32上海冠丰泵业制造有限公司4不锈钢列管式灭酶器MM-4灭酶4234561512501靖江市新银冶金设备制造有限公司5螺旋榨汁机JZZJ-2榨汁2155045012503.52上海嘉迪机械有限公司6离心泵65FB-28Z14扬程32m吸程4m46东莞市冠星水泵有限公司7卧式离心过滤机LWL400过滤310150013501250301张家港市诚嘉机械有限公司8原果汁暂存罐SCW-600061800300011550上海新锐赌化工机械有限公司设备编号设备名称设备型号工序生产能力/t/h外形尺寸（长宽高）/mm功率/kw数量/台重量/kg价格/万元/台厂家9调配罐JBW-10000调配516002000323张家港市饮料机械有限公司10真空脱气机ZT-3脱气3118580031406.2245030上海锐派机械有限公司11不锈钢列管式灭酶器MM-4灭酶4234561512501靖江市新银冶金设备制造有限公司12玻璃瓶灌装机TGM-S65灌装5000-10000瓶/h3600280031500.13500075佛山市南海区谭工机械厂13连续喷淋式冷却机JB-2000冷却20000瓶/h178802250173510.61540012上海金奔实业有限公司14打码机YM-98打码120次/分320 27035