10万吨苹果汁生产工厂设计方案.doc

10万吨苹果汁生产工厂设计第一章 绪论1.1全球苹果生产现状和发展趋势1.1.1全球苹果生产现状 据统计世界生产苹果的国家有80多个，年产量超过或接近100万吨的主产国有12个，即中国2050，美国390，土耳其250，意大利221，法国214，波兰210.7，德国142.9俄罗斯140，智利106，阿根廷100，日本91.2巴西82.5（单位：万吨）。这些苹果生产国的产量构成了全球苹果生产力的90%。其中土耳其，俄罗斯，阿根廷和日本的苹果出口量较低（资料来自美国农业部）。 目前世界苹果生产广泛存在生产过剩、低消费量、质量低下、品种不当以及促销不够等问题。中国和欧洲苹果产量占世界的60以上，亚洲和欧洲占世界的80以上，这些国家苹果生产的调整直接影响世界苹果总产量的下降和果品质量的提高。 世界苹果加工以果汁，果酱，果酒和罐头为主，加工用苹果约占总产量的25%，很多发达国家超过50%，甚至75%以上。阿根廷苹果总产的55%用于加工，其中加工原料中的75%用于加工浓缩果汁浓缩果汁是加工业主导产业。近五年来世界生产量约在80万100万吨左右，主要生产过依次是中国，波兰，美国，阿根廷四国，分别占世界苹果汁加工的33%，19%，12%，5%。近几年来，苹果汁生产量持续上涨1。 （1）消费趋势近年来，果蔬汁饮料以其天然、营养丰富、有益健康的产品特质被越来越多的消费者所接受。全球果蔬汁消费市场巨大，尤其是浓缩苹果汁的市场潜力很大，前景广阔。预计2012年我国苹果汁出口整体仍将保持缓慢增长的态势，同时随着国内苹果价格不断上涨，我国苹果汁出口价格也有望继续上扬。中国浓缩苹果汁的贸易量在2012年将继续保持增长。据了解，世界苹果主产地之一的波兰由于今年的雪冻灾害，产量减少一半；由于美国、巴西减产，造成国际市场上冷冻橙汁价格大幅上涨，这将利于扩大苹果汁的替代需求；南美地区的苹果也出现减产情况，供应减少，市场需求增加，导致今年从中国进口的苹果汁的数量和价格都呈现大幅增加的态势2。 （2）品种栽培发展趋势 苹果的种植比例能很好的反映世界苹果的品种结构。对澳大利亚，新西兰，华盛顿州，南非，智利和意大利等地区的苹果苗木销售状况的调查表明，世界不同地区苹果栽植品种区域多元化，帅系和金冠在澳大利亚，新西兰和华盛顿州栽培比例较高，在南非，意大利约占新定植幼树的36%。尽管苹果种植面积呈下降趋势，但由于技术的提高，苹果整体产量呈上升趋势，新的高品质的品种得到广泛栽培，在苹果的产品多样性、质量保证和市场营销方面发挥越来越大的作用。在中国，随着农业结构的调整，苹果栽培面积不断扩大，苹果的过剩已经成为必然3。1.2我国苹果生产和出口现状 我国苹果汁最近几年的情况是：2006 年秋季苹果产量复苏,苹果价格降低,而苹果成本通常占果汁企业总生产成本的70%, 我国是世界苹果生产的第一大国,苹果栽培面积约为225万公顷。我国苹果90%以上是鲜食品种,最主要的加工产品是浓缩此，2007年国内主要苹果汁企业的盈利水平也将随之上升。 以消费量计算,我们预计在今后的5年中,全球苹果汁市场增长将保持在每年6 %, 近年来,纯果汁和果汁类饮料由于具有天然、健康的特性,产销量增长迅速。有关资料显示,1998 年到2010 年,德国、加拿大每年人均消费果汁饮料分别为45.7 公斤 和41 公斤, 法国、英国达到24.7 公斤 和22.7 公斤, 俄罗斯、日本、韩国等国家的消费水平也很高。2004 年,美国、德国、澳大利亚、日本等主要消费国贸易量继续以5%的速度增长。1.3中国苹果汁生产与贸易根据21世纪中国农业发展战略测算,2000年我国鲜苹果需求量1790万吨,2012 年可达2552万吨。目前我国苹果汁人均年消费不足0.1升，计13万吨,如果2012 年达到2 公斤的话,年可消费苹果260万吨,增加20倍。若在其他饮料中加入苹果汁,用量还会增加。发达国家苹果汁等加工消费是产量的30%以上,并且正在开发含有苹果汁的各种饮料,90%的饮料生产厂家将浓缩苹果汁作为饮料生产的基础配料,从而决定了未来苹果浓缩汁的需求将继续上升。据统计,2000年我国苹果汁出口14.2万吨，专家预测2012年我国将出口苹果汁25万吨，近翻一番，加上苹果酒等产品，年可消耗苹果250万吨。综上所述,到2012 年国内苹果汁需求和出口果汁总量最低285万吨,加上鲜果内需和外销及苹果酒等消费,可达3448万吨,其中国内苹果汁消费增加20倍,出口翻一番。而目前在国内苹果产量2500万吨,尽管占世界产量的44%, 但市场缺口仍相当大4。1.3.1我国苹果汁的发展历程 自1970年以来，苹果一直居我国水果产量之首。进入1990年后，我国苹果生产更是进入超常发展时期。2002年全国苹果产量达到2550万吨占国内水果总产量的三分之一，居世界第一位。同时由于国际市场不断拓宽以及受到国际市场价格回升的影响。2004年出口量约占世界贸易总量的一半。苹果汁的生产一直呈上升趋势。1.3.2我国浓缩苹果汁的出口贸易 从1993年的0.49万吨到2002年的29.59万吨，中国浓缩苹果汁出口量增长了60倍，复合增长率为57.46%；预计2012年，中国浓缩苹果汁出口量将比2002年翻两番，达到120万吨左右。20022012年，复合增长率将达到32%。中国的出口量增长速度非常快，高于世界浓缩苹果汁贸易量和消费量的增长速度，显示中国出口量的高速增长是以占领新兴市场和挤占其他国家的市场出口份额来实现的。预计2012年，中国的出口量将达到世界消费量、贸易量的70%，对世界浓缩苹果汁市场具有绝对的影响力。我国苹果汁主要销往美国、日本、荷兰、德国、澳大利亚、加拿大、俄罗斯等地,这7个国家的进口量占中国出口总量的80%以上。对中国浓缩苹果汁生产厂家来说,国外市场基本上可以划分为以日本为代表的高价市场,以美国、加拿大为代表的中价市场和以欧洲为代表的低价市场5。1.4中国浓缩苹果汁的生产展望目前，我国已成为世界浓缩苹果汁的第一大生产国和出口国，图一显示了2001-2011年我国苹果浓缩汁产量。目前全国浓缩苹果汁生产企业已可年转化近600万吨苹果，占苹果总产量的近25，极大地缓解了苹果主产区卖果难的问题，并使我国主要苹果产区的加工用苹果收购价从0.2元公斤，基本稳定在0.5元公斤以上，仅此就可使近百万户的果农受益，为农民年增加收入约l 3亿元。从国内市场来看，目前我国生产浓缩果汁的厂家尚少，而兴建的数百家饮料厂急需大量的浓缩汁原料。中国有十三亿人口，随着经济发展，人民生活水平地为断提高，作为健身饮品的需求量将越来越大。因此，加快加大果汁生产，在国内会经久不衰，立于不败之地。 图1.1近十年来我国苹果汁产量1.4.1加快研制我国自己的苹果汁加工设备 近年来,我国果蔬汁加工的关键设备(如榨机、超滤、蒸发器、罐装机) 基本上是从国外引进的，由于引进成本太高，再加上在原料、市场、加工技术等方面存在一系列问题。因此急需培养一批技术人才进行操作。因此，各部门应加大配合以发展苹果汁生产，争取实现以科学技术带动生产力的发展。 1.4.2浓缩苹果汁的市场 我国苹果汁主要出口到欧美等发达国家。按20042008年出口量排序，前8位出口市场依次是美国、荷兰、俄罗斯联邦、日本、德国、澳大利亚、加拿大和南非(图1.2)。美国是中国最大的苹果汁出口市场，出口量占总出量的40左右；对荷兰、俄罗斯联邦和德国的出口量分别占总出口的10左右：日本是中国苹果汁出口到亚洲的最大市场。也占总出口量的10左右。与欧盟等国家相比，日本、南非为我国苹果汁出口的高价市场代表。表1.1 20042008我国苹果汁出口分国家情况平均出口量（万吨）平均出口额（万美元）出口量所占比例（%）出口额所占比例（%）美国27.8630422.6639.2740.54荷兰7.437662.6410.4710.21俄罗斯联邦7.217228.5010.169.63日本6.968014.309.8110.68德国6.516178.809.188.23澳大利亚3.103159.084.374.21加拿大2.872980.444.043.97南非1.111293.861.561.721.5立题背景与意义1.5.1苹果汁的营养价值及保健作用 食用适量苹果，还有一些医疗作用，苹果润肺、悦心、生津开胃、止渴、解暑除烦、和脾、止泄；还可中和过多的胃酸，促进肾上腺素的分泌。苹果的果实含钠少，含钾量多，是很好的碱性食品，可以利用苹果补钾；钾能加强肌肉的兴奋性，维持心跳规律，对保护心脏有重要意义。苹果含较多的可溶性磷和铁，易于消化和吸收，有益于婴儿发育。苹果(汁)中的黄酮类化合物与多酚化合物结合在一起具有抗癌的作用，苹果汁中的某些成分可以改善呼吸系统的功能。经常食用苹果汁的人，气喘病的发病可能性降低22。23，肺癌的发病可能降低58，而且在烟民中肺气肿(几乎50的吸烟者患有此病)的发病率也明显降低6。苹果汁中含有的锌对治疗慢性前列腺炎有惊人效果，对缺锌症也有良效，且安全方便易被患者接受。最近英国科学家通过研究发现，每日服用0.5 L苹果汁，确实能让人体健康，延年益寿。苹果汁能够帮助增加大脑中一种名叫乙酰胆碱的物质含量，而这种物质主管神经细胞之间的信息传输，在记忆力方面对人体大有帮助，同时这种物质还能够有效地延缓老年痴呆症的发生。1.5.2新技术在苹果汁中的应用（1）膜技术的应用 膜分离技术具有高效，节能，环保，分子级过滤及过滤过程简单，易于控制等特点:能达到冷杀菌的效果:在食品除菌领域显示出了良好的发展前景，目前国内外研究应用较多的膜材料主要是有机膜和陶瓷膜，有机膜具有很多优点。（2）酶技术的应用酶是一种生物活性物质，在农产品加工中主要起到分解作用，由于酶是生物的、无害的，是国外允许添加在浓缩果汁中的添加剂。果汁酶的主要作用是酶解果汁，使其更容易澄清、过滤，形成清汁。果汁酶采取的是复配创新技术，可适应由于季节、气候等原因造成的果品内在质量变化的加工要求。它将果胶酶与淀粉酶、蛋白酶、聚糖酶、纤维酶等进行合理复配，较好地解决单位时间内提高生产效率、缩短反应时间、减缓渗透量下降速度问题。加入明胶能形成明胶-单宁沉淀物，通常0.05-0.1g/L的明胶对果汁的澄清已很充分7。 （3）灭菌技术超高温瞬时灭菌技术逐渐被引入饮料加工工艺中，可以在短时内消灭由于果汁中的耐高温杂菌，此方法具有短时，简洁等优点，以使果汁达到国家要求的卫生许可要求。微波杀菌，高压杀菌，高压脉冲电场杀菌，脉冲强光杀菌，辐射杀菌等技术也经常在苹果汁杀菌中使用。（4）无菌包装目前，随着杀菌工艺技术的不断更新，无菌包装技术也逐渐摆脱传统模式，向着新的杀菌方式发展。如采用高强度紫外线和低浓度过氧化氢相结合的灭菌方法给包装容器灭菌。紫外线杀菌或过氧化氢杀菌单独使用时，其效果受到了一定限制，两者结合使用其杀菌效果惊人。使用浓度低于1%的过氧化氢，加上高强度的紫外线，在常温下产生杀菌效力是两者单独使用时的百倍。由于过氧化氢浓度很低，对于残留的过氧化氢也无须采取措施，避免了传统过氧化氢杀菌需高温、长时间等问题。1.5.3浓缩苹果汁的用途(1)作为生产苹果汁饮料的原料：(2)可以用来加工酿制苹果酒；(3)可以作为其它各种饮料的补充物；(4)食品工业的基础配料；1.6本设计拟定的工作内容（1）.苹果及苹果汁的生产量、销售量、出口量、加工情况、加工现状。 （2）.工厂设计的内容、设计原则、设计方案、厂址选择。 （3）.苹果汁加工工艺流程、工艺论证。 （4）.物料衡算及主要设备选型。 （5）.热量衡算及水、电、汽的估算。 （6）.车间热量交换流程图。 （7）.自来水等管路设计。 （8）.HACCP的原理作用。 （9）.经济效益分析。1.7设计原则1.7.1符合国家规划要求 厂区选在当地规划区内，并尽量少用良田。1.7.2符合生产卫生条件 地理位置要有良好的卫生条件，周围无其他污染大的工厂，厂区有好的地址和交通条件。1.7.3周围有足够的原料来源 厂地周围要有足够的苹果资源，最好选在苹果种植面积大的区域，这样可以节省运输成本。1.8产品方案及产量的确定1.8.1依据 年产量100000吨浓缩果汁。1.8.2要求 苹果属于季节性水果，首先确定季节性产品的生产季节和班次，然后考虑到其产品的经济性。做到产品产量、劳动力、班次、设备生产、水、电、汽基本平衡，达到经济运行的目的。1.9厂址的选择 由于陕西省是苹果的主产省，苹果资源丰富，再者，苹果汁饮料越来越受到人们的青睐，因此，在陕西省西安市南郊建立苹果汁加工厂是很好的选择。选择在陕西省南郊无污染，水源丰富，交通方便的土地上建立苹果汁加工厂。 陕西是苹果的主产地之一，陕西洛川，人称“苹果之乡”。这里出产的苹果，素以色、香、味俱佳著称。它品质优良，果形优美，个大均匀，肉质脆密，含糖量高(高于外地苹果23)，香甜可口，硬度适中，耐贮藏(在土窑洞中可存放至翌年45月)等优点。是很好的苹果汁原料来源。洛川苹果优良品种多达47种，其中尤以红星、红元帅、红冠、红富士、国光、秦冠、黄元帅等最优。在省和国家组织的历届苹果评比中，洛川苹果质量均名列前茅。洛川苹果从1947年至今已有苹果面积50.8万亩,占总耕地面积的71%，到2003年底苹果总产量达30万吨,总收入4.3亿元,农民人均果品收入1800元。计划到20012年，农业人口人均苹果面积4.2亩，年产量达到60万吨，苹果产业收入9亿元，人均苹果收入5000元，占农民收入的80%。 目前已建成各类果品贮藏库3000余座，储藏能力13万吨,其中气调库1座，冷库120座，储量6万吨;果库群280座，土库2342座，储量7万余吨。果汁生产厂2个，鲜果加工转化能力15万吨。果袋生产厂4个，年产量5亿只；果网生产厂7个，年产量5亿只。从事苹果经销的企业和大户320多个，中介经纪人达2000多人，在全国各大中城市设立直销点50多个,在8个周边口岸建有贸易窗口.近几年来,210国道洛川段已自发形成以鲜果批发零售为主的300余户销售长廊 。销售季节有近千名客商云集洛川,200多辆货运车辆在营运洛川苹果。苹果的包装、物资、货运、劳务、信息中心等市场和服务设施健全,销售软环境宽松有序。这为苹果汁的全年生产提供了有力的条件8。第二章 工艺流程及论证2.1工艺流程原料果小提升机机机筛选台果池暂存小提升机机机筛选台毛刷机洗果机大提升机机机大提升机机机破碎破碎压榨压榨灌装灌装预巴氏，冷却2预巴氏，冷却1酶解酶解脱色脱色三效管式浓缩五效管式浓缩成品罐成品罐后巴杀菌，冷却无菌灌装入库 图2.1 浓缩苹果汁工艺流程图2.2工艺论证2.2.1收果与运输 （1）苹果主要从当地收集，收集的苹果要是新鲜的，不能放置太久，这样可以保证苹果的利用率。 （2）苹果的运输环节也很重要，不能因震动而使苹果受损，防止因受损而使细菌侵入污染苹果，尽量缩短路程，节省不必要的经济开支。2.2.2原料验收每年苹果成熟前两个月，采购部与质检部到原料产区调查当年苹果原料的收成情况及农药使用情况，确定采购区域，保证采购区域周围没有化学污染及该区域未使用国家禁止 的农药。确定合格供应方，签订采购合同。生产期间，苹果验收按以下要求进行：(1)必须是合格供应商提供的原料；(2)农药残留检验报告；(3)产品质量主要是腐烂率超标(6)的不收；(4)质检员当场验收，不符合标准的不收；(5)检验期间质检员必须履行自己的职责。2.2.3苹果的挑选去杂 主要过程是挑选出运输过程中破损的苹果，碎石，落叶等残留下的杂质。 对经去杂的合格苹果进行清洗以除去其残留的泥土，落叶，微生物等。去杂过程必须符合食品卫生许可。2.2.4苹果的破碎 破碎粒度控制到1.5cm3cm，通过破碎机将苹果破碎，以备后面进行压榨。在破碎过程中要控制力度，否则在泵送过程中会受到影响，影响泵送的效率。依据苹果收购季节以及品种，破碎颗粒有所不同。在每年新收苹果时，由于苹果成熟度不够，一般控制在lcm2cm之间，可以提高出汁率。到后期由于苹果成熟度增加，压榨时如果颗粒过小，会在表面形成一层胶膜，阻止汁液的渗出，降低出汁率，这时一般控制在2cm3cm之间。2.2.5压榨压榨所采用的是带式压榨机。在压榨过程中果浆分布尽可能的均匀，果浆厚度控制在3cm6cm之间，榨带张力的调节，根据果浆的性质加以调节，以出汁率作为衡量标准。得到苹果汁，将苹果汁调整至可溶性固形物含量为8.0Brix9。Gerard等研究发现，微波处理苹果浆可以提高出汁率，并且能改善苹果汁的营养品质10。2.2.6抗氧化处理 酶促褐变是由于在打浆、取汁等工序过程中，由于果肉组织破碎，酶与底物的细胞区域化被打破，在有氧气的条件下，果蔬中的多酚氧化酶（PPO）催化酚类物质氧化变色所致11。通过破碎压榨后，果汁一直暴露在空气中，由于多酚氧化酶产生的褐变将提高成品的色值，降低品质。此外还会受到一定的细菌污染，因此要进行第一步巴氏杀菌，杀菌的主要目的有三个：(1)灭酶(2)杀菌(3)淀粉糊化。若杀菌不彻底，可造成致病菌残留、微生物腐败。杀菌9512 s后，应立即降温至4955，以方便下一步进行酶解。2.2.7酶解 在这个过程中，加淀粉酶、果胶酶进行酶降解，经检测均为显阴性时，再根据终产品色值要求，在酶解罐中采取加或不加活性炭澄清剂。经过酶降解和澄清后的果汁直接进入超滤循环罐，以备精过滤。要求：酶制剂存放温度在05；酶反应温度4955；从酶解罐进料开始到出料结束，物料停留时间6h(超滤开机时物料除外)。控制时间的目的主要是控制微生物的需要。2.2.8浓缩 本设计根据工厂实际，采用已有的5效板式蒸发器进行浓缩。一般浓缩到原体积的1/6左右，可以控制最终糖度在70Brix。2.2.9巴氏杀菌在灌装前必须进行巴氏杀菌，将在前阶段加工中可能繁殖的微生物杀死，以防止致病菌和微生物的腐败。一般把果汁迅速置于134-140的高温，保持4s左右，然后迅速冷却到15-20，进入灌装阶段。耐热学名酸土环脂芽孢杆菌:即耐热耐酸菌;是一种嗜热嗜酸好氧的杆菌，其芽孢能经受酸性果汁加工中的巴氏杀菌而存活，在适宜的温度下可大量繁殖，引起果汁感官品质劣变，耐热菌超标是浓缩果汁产品最为严重的质量问题之一。因此，国际贸易中对果汁中耐热菌有严格要求，是苹果浓缩汁的必检项目，耐热菌的控制是困扰果汁企业的技术难题。膜分离技术具有高效节能环保分子级过滤及过滤过程简单易于控制等特点，能达到冷杀菌的效果，在食品除菌领域显示出了良好的发展前景。因此，两者应结合使用12。2.2.10无菌灌装 后巴氏杀菌无菌灌装的三个条件：(1)物料的无菌，(2)包装材料的无菌，（3）灌装环境的无菌。采用进口的罐装机进行灌装，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，灌装后的成品直接入库。2.3质量控制2.3.1原料果验收 主要检验农药残留以及重金属，收购原料是否在安全区域，原料采购人员实地核查，确定安全收购区域。2.3.2原料果挑选 腐烂率2，主要拣出霉烂变质果，在拣选后随机抽查一定量的苹果(1kg)，然后按照拣选要求规定削去腐烂点，称重并计算。2.3.3成品质量控制(1)杀菌温度98，时间30s，(2)酶制剂存放温度0.5，酶反应温度49-55，(3)杀菌后的果汁微生物指标：细菌总数TPC10个/mL，大肠菌群3个100mL，酵母霉菌10个mL，致病菌不得检出。2.3.4质量指标 表2.1各项质量指标指标类型指标项目单位指标感官指标 色泽呈棕黄色或棕红色，久置后少许变深。香气即滋味果汁应具有新鲜苹果固有的滋味与香气，无异味。外观形态呈现透明状，无沉淀物，悬浮物。杂质不允许有肉眼可见的杂质卫生指标铅mg/kg0.2铜mg/kg5.0砷mg/kg0.1细菌总数个/ml10大肠菌群个/100ml3致病菌不得检出耐酸耐热菌个/ml1霉菌和酵母菌个/ml10棒曲霉素g/kg40 理化指 标可溶性固形物Brix711总酸0.8PH值3.64.2透光率T625nm%95色值T440nm%55浊度3.0乙醇g/kg3.00果胶实验阴性淀粉实验阴性富马酸mg/kg5热稳定性 稳定 第三章 物料衡算与主要设备选型依据；年产100000t浓缩果汁计，每年实际生产按照6个月计算，每月按照30天计算。依据经验，本榨季一旦开始，便全天24h全部安排生产，考虑期间设备维护、班间工人就餐以及其它影响因素，每天按照18h生产计算。3.1浓缩果汁班产量的确定 日产浓缩果汁量为：100000t180天=555.56t/d 班产浓缩果汁量为：555.563=185.19t3.2原料果的日收购量的确定通过酶解、超滤和脱色得到的澄清果汁经蒸发浓缩，一般浓缩到原来质量的，糖度在65-75左右。在设计按照浓缩到16，浓缩果汁的浓度为70Brix来计算。 因此澄清果汁班产量185.196=1111.14t生产的损耗计算如下：表3.1 生产的损耗一览表 项目 损失量（%）挑选0.5清洗0.2破碎0.2压榨13.2第一次巴氏杀菌，酶解0.4超滤，浓缩0.3第二次巴氏杀菌，冷却，灌装0.2出汁率为：100-0.5-0.2-0.20-13.2-0.4-0.3-0.2=85 所以每天需将1111.14385%=3921.67t新鲜苹果进行生产，即每生产1t苹果汁需要3921.67555.56=7.09t新鲜苹果。3.3设计条件本设计每日工作为3班制，每班实际工作时间为6h，因此平均1h生产浓缩果汁555.5618=30.86t即榨取澄清果汁1111.146=185.19t/h即每小时需要投入生产的苹果3921.6718=217.87t3.4设备选型及论证(1)小提升机小提升机的目的是将水流输送槽送来的苹果提升到拣果台，此段为整个车间的咽喉通道，如果设备停止工作，后段将无果加工。对比进口与国产设备的价格，相差比例不大，因此选用两台意大利TMCI生产的提升机。(2)捡果台从小提升机提升后苹果进入拣果台，进行人工拣果，采用意大利TMCI生产的捡果台，原因同上。(3)大提升机大提升机的作用是将拣选过的苹果提升到洗果机进行清洗，仍然采用意大利TMCI生产的提升机，原因同上。(4)毛刷机、洗果机对苹果进行毛刷清洗，主要去掉黏附的杂物，之后进行水流喷射清洗。分别选用意大利TMCI生产毛刷机和上海神农生产的洗果机。 (5)破碎机将清洗过的苹果进行破碎，根据需要可以调节破碎程度，为保证颗粒均匀度，选用德国BELLMER生产的破碎机，国产设备颗粒均匀度不好，影响出汁率。 (6)带式压榨机对破碎的苹果进行压榨取汁，这一步关系到产品得率，因此选用德国BELLMER生产的带式压榨机，出汁率有保证。(7)国产压榨机在苹果成熟度不够的时候，将压榨过的果渣用等量水混合后再压榨一次，可以提高出汁率。此步作为前道的补充，仅在必要的时候使用，非关键设备，因此采用国产设备，为江苏靖江食品机械厂生产。 (8)罐群整厂的各种储罐较多，国产罐完全可以达到要求。小罐可以由厂家加工后运到厂里，大罐由供应厂家现场制作。 (9)超滤设备原厂已有一台美国高科的超滤机，但生产能力不够，需增加一台国产设备，以达到生产要求。采用部分国产设备可以降低整厂投资。两台设备在使用中可以调剂生产，方便检修和膜的再生。 (10)3效版式蒸发器原厂已有一台瑞典利乐的3效版式蒸发器。继续使用，增加一台意大利TMCI生产的5效管式蒸发器。采用管式蒸发器可以降低单位产品的蒸汽消耗量，比较经济。(11)无菌灌装机采用意大利FBR生产的无菌灌装机，国内尚无同类产品可以替代。另外这个工段关系到产品的安全性和保质期，质量要求高。 为了提高生产效率，设备多采用国外进口设备，现将设备数量及型号列表如下。图3.2 设备一览表 设备名称技术要求生产厂家数量小提升机40t/h意大利TMCI6毛刷级40t/h意大利TMCI3捡果机40t/h意大利TMCI6大提升机40t/h意大利TMCI6洗果机40t/h上海神农3无菌灌装机10t/h意大利FBR6带式压榨机40t/h德国BELLMER6国产压榨机40t/h江苏晋江3灌群温州强力阀门灌装厂80进口超滤设备20t/h美国高科6国产超滤设备20t/h33效板式蒸发机40t/h瑞典利乐35效管蒸发机40t/h意大利TMCI3破碎机40t/h德国BELLMER6锅炉100t/h6制冷机组合计 果汁机设备主要由瑞士布赫HPX系列、韦斯伐利亚的螺旋离心机、福乐伟、贝尔玛姆斯等公司生产，利用美国高科、英国PCR公司的膜管超滤器。蒸发器主要为瑞士的乌式蒸发器，利乐、贝尔杜齐、施密特、阿姆斯的板片式蒸发器。灌装机主要引进意大利生产的无菌灌装机，单效蒸发器则采用阿伐拉伐公司的CT-9离心薄膜蒸发器。近几年来，国内制作的板式、管式蒸发器及带式榨汁机也有很大的进步13。第四章 热量横算4.1整个车间热交换流程图： 图4.1热交换流程图4.2 第一次巴氏杀菌耗能估算在预巴氏杀菌工段，20的物料被加热到95，再利用这些热量去预热进入预巴氏杀菌之前的20的物料，95的物料降温到60。因此相当于计算将20的物料加热到60所消耗的能量。(注：由于苹果汁的焓与水相似，因此后面均按照水的焓计算，均不考虑热损失。)20到60所消耗的热量(Hl、H2、R引用表5.2、5.1的数据)：Q=q(H1-H2)=185190(211.12-83.9)=23.56106kg/hq：物料的质量流量；H1：60时果汁的焓；H2：20时水的焓。消耗的蒸汽量：D=QR=23.561062767.8=8512.17 kg/h4.3蒸发浓缩耗能估算4.3.1三效蒸发器（1）各效蒸发水量 已知原料液处理量为：G=1851902=92595 kg/h 总蒸发水量为:W=92595=77162.5 kg/h 各效蒸发水量之比为:W1:W2:W3=1:1.1:1.2 W1=77162.5=23382.57 kg/hW2=77162.5=25720.83 kg/hW3=77162.5=28059.09 kg/h (2) 缩物料时所需热量及蒸汽消耗量计算a、蒸发水分所需热量：(RI、R2、R3、引用表5-1的数据)Q1= W1R1=23382.572634.1=6.16107 kg/hQ2= W2R2=25720.832622.4=6.75 107kg/hQ3= W3R3=28059.092606.4=7.31107 kg/hb、各效消耗蒸汽量：D1=23295.39 kg/hD2=25625.45 kg/hD3=27875.23 kg/h蒸汽总消耗量D= D1+D2+D3=76796.07 kg/h4.3.2五效蒸发器（1）各效蒸发水量 已知原料液处理量为：G=1851902=92595 kg/h总蒸发水量为:W=92595=77162.5 kg/h各效蒸发水量之比为:W1:W2:W3:W4:W5=1:1.1:1.2:1.3:1.4W1=77162.5=12860.41 kg/hW2=77162.5=14146.46 kg/hW3=77162.5=15432.49 kg/hW4=77162.5=16718.53 kg/hW5=77162.5=18004.57 kg/h(2)浓缩物料时所需热量及蒸汽消耗量计算a、蒸发水分所需热量：但l、R2、R3、R4、R5引用表5-I的数据)Q1=W1R1=12860.412634.1=3.38107 kg/hQ2=W2R2=14146.462622.4=3.71107 kg/hQ3=W3R3=15432.492606.4=4.02107 kg/hQ4=W4R4=16718.532594.0=4.34107 kg/hQ5=W5R5=18004.572578.5=4.64107 kg/hb、各效消耗蒸汽量：D1=3.381072644.3=12782.21kg/hD2=3.711072634.1=14084.51kg/hD3=4.021072622.4=15329.47kg/hD4=4.341072606.4=16651.32kg/hD5=4.641072594.0=17887.43kg/h蒸汽总消耗量D=D1+D2+D3+D4+D5=76734.94kg/h表4.1 不同温度下水蒸气的热焓R（水蒸气）RR1R2R3R4R5R6水蒸气温度164.781.275.066.560.153.545.3热焓kJ/kg2767.82644.32634.12622.42606.42594.02578.5表4.2 不同温度下热水的焓液态水温度（）液态水热焓（kJ/kg）1042.042083.9030125.6940165.7145187.5150209.3055210.1660211.1270292.99水的比热：C水=40187kJ/kg4.4第二次巴氏杀菌耗能估算在后巴氏杀菌工段，经过蒸发浓缩的55的物料被加热到98，再利用这些热量去预热进入后巴氏杀菌之前的55的物料，98的物料降温到70。因此相当于计算将55的物料加热到70所消耗的能量。(注：由于苹果汁的焓与水相似，因此后面均按照水的焓计算，均不考虑热损失。) 55到70所消耗的热量(Hl,H2引用表5.2的数据)：Q=qm(H1-H2)=185190(292.99210.16)= 1.52107kg/hQm物料的质量流量，H1:60时水的焓，H2:20时水的焓消耗的蒸汽量:D=1.521072644.3=5748.21kg/h4.5塔水热交换第一次塔水热交换：20的塔水将60的物料冷却到50，塔水温度升到30。热平衡公式：q物料(H物科l-H物料2)=q塔水(H塔水1-H塔水2)(H1，H2引用表5-2的数据)185190(211.12-209.30)=q塔水(125.69-83.90)q塔水=107048kg/h第二次塔水热交换：20的塔水将70的物料冷却至30，塔水温度升到25。q物料(H物科l-H物料2)=q塔水(H塔水1-H塔水2)(H1，H2引用表5-2的数据)热平衡公式：185190(211.12-209.30)=q塔水(125.69-83.90)q塔水=13.5105 kg/h第五章 劳动组织 5.1组织原则5.1.1劳动力组织原则由于食品工厂定员的多少直接影响到工厂的经济效益，以及工厂一些辅助设施的个数、大小，所以在设计时可参照相仿生产条件的老厂，在编排产品方案时要使用班产量来调动劳动力，使每班所需要工人数一致，在生产高峰期可请用临时工。5.1.2企业组织原则企业实行厂长负责制，各部门负责人直接受厂长负责，并实行三级管理，厂、科、车间及人员编制以组织好生产为原则。5.2车间劳动制度由于苹果是具有季节性的水果，故每年只能在苹果收获的季节生产。本设计暂定每周工作七天(周一周日)，平均年工作日为180天。在正常情况下，果汁车间机械设备大修和保养时间分插入每年生产淡季及停机时间。 表5.1 管理人员列表职务厂长副厂长技术经理销售出纳会计化验员行政人员采购员品控员销售员合计人数13112377761553 工种每班人数 合计前处理 8 24 榨机 8 24 酶解 6 18 超滤 6 18 蒸发 6 18 灌装 6 18 运输 6 18 班长 2 6 合计 144 表5.2 工作人员编制表 表5.3 其余编制：工种每班人数合计锅炉房39配电房39机修间39冷机房39水泵房26车间主任13辅料库26成品库39磅房39合计2363人数合计：260人 第六章 辅助部门6.1生产及辅助车间设施 表6.1 主要建筑和构筑物项目建筑物和构筑物生产车间标准化车间辅助车间机修室、化验室、辅料库、成品库等助动设备配电房、锅炉房、冷冻机组等给水设施水泵房、水井、水塔等全厂建筑办公室、食堂、浴室、厕所、围墙、大门 6.1.1果池收购苹果是浓缩果汁加工的第一步，原料果的好坏将直接影响到果汁的生产。收购的原料果进行预处理后存放在果池里，果池的底部是倾斜的，以便将苹果全部冲进车间。6.1.2品质监控室化验室一般包括化验操作间，精密仪器间，一般品质监控室要包括从原材料开始的各项原料、中间产品、终产品的质量检测、产品的跟踪检测，以及随时随地对产品进行抽检的监控人员和设备，也包括化验室和研发中心。6.1.3仓库浓缩果汁厂的仓库在全厂建筑面积中占有较大的比重，包括：果池、产品库、包材库、设备库等。原材料库要在各种原料的日或周需要和生产储备天数的的基础上留有适当余地。成品库的大小取决于产品的产量和周转期。在建造仓库时，还要充分考虑到各种货物的性质，如温度和湿度的要求、包装规格、堆放方式等。要对各种情况有较确切的估计，满足生产要求。6.1.4机修间浓缩果汁厂机修任务可设厂部机修部门和车间机修部门。车间机修工负责车间的日常运营和维护，如：水、电、车间设备的调试等。6.1.5三废处理浓缩果汁的废水包括三部分；冷却水、生活废水、生产废水。通常冷却水不会受到污染，因此可进行再次利用。生活废水可先与生产废水混合再排放到污水处理厂或直接排放到污水处理厂。生产废水则来自于原料果的预处理，如清洗，还有将果池中的苹果冲进车间用的水，以及设备的清洗废水等。处理原则：一部分不可回收利用的水通到污水处理车间，大部分水可以回收重新利用，用来洗苹果，冲地板，浇花等(本厂区已有污水处理，借用其产能即可)。煤渣：卖给砖厂，作为砖的原料；果渣：可以做饲料，卖给家禽饲料加工厂，或者从中提取果胶，由专门的工厂完成。6.2全厂生活设施(1)办公楼根据工厂规模大小，来确定建造办公楼面积，初步计划将办公室等设在车间二楼。(2)食堂根据同时用餐的最大工人数，设定能同时供260人用餐大小的面积=5020=400m2(3)宿舍根据工人人数核算，设定建造宿舍面积=4025=1000m2(4)医务室采用现代化医疗设备，有常用各类医药，有专医坐诊，能及时治疗一些常见的疾病。(5)浴室浴室配有淋浴器、浴池，淋浴器的个数按照使用总人数的6-9来计算， (取8)则淋浴器的个数=2608=20个：取20个浴室建筑面积按照每个淋浴器5-6m2估算， (取6m2)浴室面积=206=120m2(6)厕所厕所应设在不污染生产且方便的位置，有男厕所和女厕所，男厕所设2-3个，女厕所设4-5个。6.3供电系统6.3.1供电要求和相应措施(1)负荷随季节变化较大，大中型厂易设两台变压器供电，以适应负荷的剧烈变化。(2)用电性质属m类负荷，一般采用单电源供电。(3)某些车间内水、汽多，湿度高，所以供电线路及电器应考虑防潮。(4)为减少电能损耗和改善供电质量，厂内部用电要接近负荷高度集中的地方。 (5)随着机械化水平不断提高，用电设备也会逐年增加，配电设施要有一定发展余地。6.3.2车间配电原则 (1)配电装置的防护性能要适应环境特征。(2)车间内部的动力和照明电源应分开。(3)配电装置应留有一定的备用容量、备用回路。(4)配电装置的保护应互相配合，以保证可靠性和选择性。(5)车间内的启动、控制设备按情况可集中控制或分散控制，当工艺设备许可时优先选择直接启动方式。6.3.3主车间配电洗果、浓缩等场所湿度高，因此电器设备、器材应按湿热带条件选择。车间总配电最好是在一单独的小间内，分配电装置和启动控制设备要能防水汽、防腐蚀，并尽可能集中于车间的某一场所。干线、支干线的截面积根据计算再放大1.2倍。除潮湿场所采用铜芯导线为宜外，其余可用铝芯导线。6.4用水系统6.4.1浓缩果汁厂用水分类(1)清洗设备用水。(2)洗刷地坪用水。(3)冷凝二次蒸汽和真空泵用水。(4)清洗原料果用水。(5)进入产品用水。(6)冷却用水。(7)生活用水。(8)消防用水。6.4.2给水系统和配水系统(1) 自来水给水系统；装接技术简单，初投资费用少，上马快，水质可靠；但水费高，使用费高。 (2)地下水给水系统：水质温和，理化指标变化小，不易受外部污染，水温变化小，进深水源一般不需进行处理即能达到生产和生活用水要求。取水构筑物简单，一次投资费用不大日常费用少；但含多种矿物质，水硬度高，可能含有害物质，如果用水量大，会导致地面下沉。 (3)地面水给水系统：水费便宜，日常费用少；但技术管理复杂，取水构筑物多，需要系统的净水装置，一次性投资大，水温随季节变化，易受环境污染。结合当地情况，采用自来水给水系统和地下水给水系统相结合的方式，降低成本。6.4.3冷却水循环系统制冷、空调降温、蒸发浓缩等需要冷却水，为减少给水消耗，常使用冷却水循环系统，必要时补充。6.4.4排水系统(1)排水采用明沟。明沟宽200m，深200m，坡度为1180mm。明沟终点排水地漏，用铸铁排水管或焊接钢管排至室外。(2)外管道最小覆盖深度：在行车道下，一般不小于0.7m。 第七章 水、电、汽估算7.1用水量的估算7.1.1生产车间用水生产车间用水主要是冲果、洗果、设备清洗以及地坪清洗等。(1)冲果：因为每天需将3921.67t苹果进行生产，而1t苹果需要lt水来冲，这些水部分可以循环利用。冲果用水量为3921.67t，假设有水可以循环，因此需水量w=2614.4td(2)洗果：原料果在预处理阶段要经过清洗，洗果用水量为冲果的，因此洗果用水为W=3921.673=1307.2