年产1500吨澄清浓缩苹果汁工厂设计

1、年产1500吨澄清浓缩苹果汁工厂设计1工程论证1.1设计可行性我国是世界水果生产第一大国，不管是从种植规模还是产量都居世界领先地 位。除此以外，我国水果在品种资源，本钱价格和市场区位也具有明显的比拟优 势。因此，大力开展果品深加工，对于调整农业产品构造，提高农产品加工转化 能力和附加值，增强我国农产品的国际竞争力，促进农村经济与社会的可持续开 展，具有十分重要的战略意义。果品加工业的开展已成为事关我国农业全局和长 远可持续开展的战略制高点。1.2设计原料需求制作果汁的苹果要求较高的酸度，高糖高酸最为理想，且出汁率要高，单宁 含量要低。我国用于果汁加工用鲜食品种主要有红富士，冠，黄元帅，国光等。

2、本设计选用黄元帅苹果，原因为黄元帅是目前，等地区果汁厂的制汁原料。 各生产苹果的国家栽培黄元帅的比重都很大，是世界各国开展最多的品种之一。 我国各苹果产地均有栽培。本设计原料预定来源主要为环渤海地区的苹果种植区，其他周边的苹果原料 也可充当原料来源。依托陇海与京沪铁路的便捷运输，原料可较为方便的运达， 同时铁路运输的费用也较低廉。黄元帅果实圆锥形，顶部有5条隆起，果面有不明显的10个棱，平均重200g 左右，大着可达300g以上。果肉淡黄色，肉质致密，脆，多汁，酸甜适口，香 气浓郁，储藏到11月以后，风味最正确。可溶性固形物含量 15%，品质好。原料局部化学成分见表1表1原料局部化学成分工程指

3、标转化糖/%7.35 11.62蔗糖/%0.27 2.90总糖/%8.62 14.61果胶含量/%1.00 1.80有机酸含量/%0.03（柠檬酸）0.02苹果酸天然pH值3.0 0 5.00蛋白质含量/%0.10 0.30单宁含量（平均值）/%0.10014 / 121.3设计产品档次本设计的产品为澄清苹果汁，流程工艺中采用现代超滤别离技术，确保果汁 更加的澄清，口感更加细滑。并且在营养方面尽量使苹果的原营养不发生太大的 破坏，力保产品具有营养。产品的消费地先以市周边省份为主，北至，西至，南至，等地。产品的运输 以公路为主，以大型超市和批发为主的产品销售方式。本设计的市场定位为中低消费人群为

4、主，力争做到属于寻常百姓人家家宴， 客请的主要果汁产品。表2果汁中各种糖酸含量/（g/100mL果汁）匚程含量蔗糖0.82土 0.13葡萄糖0.14± 0.43果糖5.31 ± 0.14山梨糖醇0.20± 0.04苹果酸0.518± 32柠檬酸未检出酒石酸未检出1.4建厂地址本设计厂址选择在市。市地处中纬度欧亚大陆东缘，属于暖温带大陆性季风 气候。太阳辐射的季节性变化显著，地面的上下气压活动频繁，四季清楚，寒暑 悬殊，雨量集中于夏秋季节。干湿期明显，夏冬季长，春秋季短。夏季经常到达 34度。市总的气候特点为：年平均气温偏高，春温夏热秋凉冬冷，雨量分布不均

5、， 四季多风。市作为亚欧大陆东桥头堡，拥有良好的交通运输。我国的苹果产地集中于环 渤海湾，西北黄土高原，黄河故道和西南冷凉高地等四大产地。所以拥有交通优势。且是一个极具开展潜力的城市，工商业较兴旺，市场前景广阔，投资环境较 为优越。2产品方案和班产量确实定2.1年产量Q = Q旺+ Q淡+ Q中 式中Q旺一-旺季产量，tQ淡一-淡季产量,tQ中一-中季产量,t本设计的产量定位为旺季980吨，淡季为130吨，中季为390吨，所以本设计年产 量定为1500吨。2.2生产班制一年1, 2, 6, 7，8为旺季，每天生产班次为3次。11，12月为淡季，每天 生产班次为1次。5，9, 10为中季，每天生

6、产班次为2次。3, 4两个月停产进展休 整和设备检修。2.3工作日和班产量5,7,8,12月工作日为23天, 6,9,11月工作日为22天, 1,2,10月工作日为20天， 那么旺季工作日t1 = 20+ 20 + 22 + 23+ 23= 108天，淡季工作日t2= 22 + 23= 45 天，中季工作日t3= 23+ 22 + 20= 65天，那么全年生产天数为：t = t + t2+13=108+ 45 + 65= 218天q班=Q/k( 3X t1 + 1 X t2+ 2X t3)= 1500/0.75( 3X 108+ 1 X45 + 2X 65)= 4.00t/班式中k设备不均匀系

7、数，k= 0.75表3市年产1500吨澄清浓缩苹果汁厂产品方案产 品 名 称年产量t班产量t1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月苹 果 清 汁15004.003工艺流程3.1现代工艺流程工艺流程：原料卜洗果检果V破碎：榨汁二第一次杀菌-澄清卩超滤下脱色 浓缩T第二次杀菌一灌装T 成品。技术要点：(1) 原料预处理：果汁制取必须选择成熟、健全、优质的苹果原料，以 制造出优质苹果浓缩汁。(2) 破碎：榨汁前先行破碎可以提高出汁率，特别是皮，肉致密的果实更需 要破碎，但破碎的颗粒度要适当，要有利于压榨过程中在果浆部形成果汁的排汁 通道。粒度过大，导致出汁率低，降低经济效益；破碎过度

8、，易造成压榨时外层 果汁很快榨出，形成一层厚皮，使层果汁流出困难，也会造成出汁率下降，另外 制造澄清果汁时，会造成果汁中果肉含量增加，澄清作业负荷加大。(3) 榨汁：压榨是通过挤压力将液相从液固两相混合物中别离出来的一种单元操作。对水果榨汁而言，这里所说的液相即含有果肉的果汁， 液固两相混合物 即经破碎的果浆。在果汁压榨过程中，将果汁置于两个外表之间，对其施加压力 使果汁释出，释出的果汁在通过果浆部排出通道和支撑外表的网孔流向自由外 表。榨汁操作过程主要表现为果浆中固体颗粒的集聚和半集聚过程，也涉及液体从固体中的别离过程。(4) 酶解：酶解是浓缩前的一个重要的预处理措施。常用的几种苹果汁澄清工

9、艺为：50°C酶处理，时间12小时；在室温(2025°C)下，果汁存放在大罐中 进展冷法酶处理，处理时间为68小时；在无菌的果汁中参加无菌的酶制剂和澄 清剂进展酶处理，23天后苹果汁中的果胶会完全溶解。 仅分解果胶不进展澄清 就开场浓缩。5超滤：超滤是介于微滤和纳滤之间的一种摸过程，膜孔径在 0.05um-1 nm,能够截留相对分子质量为500以上的大分子，胶粒和微粒，所用压 差为0.1-0.5Mpa与发渗透类似，超滤的推动力也是压差力，在溶液侧加压而使溶 剂透过膜。与反渗透不同的是，在超滤过程中中小分子溶质与溶剂一起通过超滤 膜，大分子物质或胶体微粒被膜截留，从而实现原料

10、液分子物质和胶体微粒与溶 质和小分子的别离。(6) 浓缩：苹果汁浓缩设备的蒸发时间通常为几秒钟或几分钟，蒸发温 度通常为5560C，有些浓缩设备的蒸发温度低到30C。在这样短的时间和这样 低的蒸发温度下，不会产生使产品成分和感官质量出现不利的变化。如果浓缩设备的蒸发时间过长或蒸发温度过高，苹果浓缩汁会因蔗糖焦化和其他反响产物的 出现而变色和变味。羟甲基糠醛含量可以用来判断苹果浓缩汁的热处理效果。浓缩的主要方法有真空浓缩、冷冻浓缩、反渗透浓缩。澄清果汁经真空浓缩 设备浓缩到1/51/7,糖度65%68%。因为果胶、糖和酸共存会形成一局部 凝胶，所以混浊果汁浓缩限度为1/4。7杀菌：果汁杀菌的目的

11、是杀死果汁中的致病菌，产毒菌，腐败菌，并 破坏果汁中的酶使果汁在储藏期不变质。 但是热力杀菌时必须注意尽可能保存果 汁的品质和营养价值，最好还能做到有利于改善果汁品质。(8)灌装与贮存：从浓缩设备中流出的苹果浓缩汁应该迅速冷却到10C以下后灌装。如果采用低温蒸发浓缩设备进展浓缩，需要用板式热交换器把浓缩汁加 热到80C,保温几十秒钟后热灌装，封口后迅速冷却。尽管浓缩汁已能抵抗微生 物的污染，但是为了防止出现质量变化，灌装后的浓缩汁应该在04C下冷藏。9芳香物质回收：将果汁除去混浊物，经热交换器加热后泵入芳香物质 回收装置中，芳香物质随水分蒸发一同逸出。在一般情况下，芳香物质回收时以 果汁水分蒸

12、发量为15%，苹果芳香物质浓缩液的浓度为1:150时为最正确。苹果芳香物质浓缩液的主要成分是羰基化合物，如乙烯醛和乙醛，在 1:150 的浓缩液中，其含量为5201 500毫克/升，而含酯量仅190890毫克/升，游 离酸含量仅70620毫克/升。优质的芳香物质浓缩液的乙醇含量w 2.5%。4.物料衡算通过酶解、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 1/51/7,糖度在70%75%。在设计中浓缩前果汁的糖度为12%，浓缩后果汁的 糖度为72%,通过浓缩前后果汁中糖总量不变来进展物料衡算。4.1糖酸比计算每班工作8小时，那么每小时产量为4.00/8=0.50吨 原料苹果按表1

13、中的数据得：总糖含量为12%，酸含量为0.05% 果汁中按表2得：总糖为6.5%,苹果酸为0.5%原料苹果糖酸比为12%/0.05%=240苹果汁中糖酸比为6.5%/0.5%=13设浓缩之前的产量为a，那么(ax 0.12)/(aX 0.0005+x)=13式中x参加的酸量算得参加的酸的量为x=0.89%a t/h所以(a+ x)/6=0.50,得 ax (1 + 0.89%)=3.0加酸前的产量 a=3.000/ 1+0.89%=2.974t/h参加的酸的量为0.89%X 2.974=0.0265吨/小时。每班参加0.0265X 8=0.212吨苹果酸4.2物料衡算总糖含量为0.50X 0.

14、72=0.360吨设原料苹果的每小时处理量为MM(1-0.5%)(1-0.2%)(1-0.2%)(1-13.2%)(1-0.4%)(1-4%)(1-0.3%)(1+0.89%)12%=0.360 得 M=3.626吨苹果原料处理量为3.626 t/ h输送、清洗：取损耗率为0.5%，那么输送清洗后产量为3.626X： 1-0.5%=3.608 t/ h(3)检果：取损耗率为0.2%,那么挑检后产量为3.608X 1-0.2%=3.601 t/ h破碎：取损耗率为0.2%,那么破碎后产量为3.601 X： 1-0.2%=3.594 t/ h压榨：取损耗率为13.2%,那么压榨后产量为3.594X

15、： 1-13.2%=3.120 t/ h 第一次巴氏杀菌、冷却：视为无损耗，产量为3.120 t/h(7) 酶解、澄清：取损耗率为0.4%，那么酶解澄清后产量为3.120X： 1-0.4%=3.107 t/ h(8) 超滤：取损耗率为4%,那么超滤后产量为3.107X： 1-4%=2.983 t/ h(9) 脱色：取损耗率为0.3%,那么脱色后产量为2.983X： 1-0.3%=2.974 t/ h加苹果酸量为0.89%，加酸后产量为2.974X： 1+0.89%=3.000 t/h(10) 真空浓缩：果汁的糖度由12%浓缩至72%,产量为3.000X 12%十 72%=0.500 t/ h蒸

16、发水分 2.500 t/h(11) 第二次杀菌、冷却：视为无损耗，产量为 0.500 t/ h(12) 无菌罐装，视为无损耗，产量为0.500 t/h28.864 t/班28.808 t/班28.752 t/班J输送、清洗 -0.5%J检果-0.2%J破碎-0.2%J压榨-13.2%苹果原料29.008 t/班24.960 t/班J第一次巴氏杀菌、冷却-0%24.960 t/班J酶解澄清 -0.4%24.856 t / 班J超滤 -4%23.864 t / 班J脱色 -0.3%参加0.212吨苹果酸24.000 t / 班一J真空浓缩减少20吨水4.000 t / 班J第二次杀菌、冷却-0%4

17、.000 t / 班J无菌罐装 -0%4.000 t /班班产4.00吨澄清浓缩苹果汁物料衡算图5设备选型5.1洗果机选用科威机械生产的冲浪式洗果机。该设备适用于果蔬原料的清洗。节能 清洗水经过过滤后循环使用；果蔬原料在清洗过程中不停地作任意方向旋转， 净度高；循环水将原料冲向出料方向，自带升运机，方便联线 .设计洗果产量为3.608t/h，选择的机械产能至少比产量大出 20%,所以设备产能至少为3.608 /0.8=4.510t/h。型号：CXJ-5生产能力：5t/h功率：4.75kw外形尺寸（mm）: 3000x 1100X 1800数量：1台5.2检果机选用科威机械生产的滚杠检果机，该设

18、备适用于球形或长圆形果蔬的选果挑 选。设计检果产量为3.601t/h，选择的机械产能至少比产量大出 20%,所以设备产能至少为3.601/0.8=4.501t/h。型号：GXJ-10生产能力：8-10t/h功率：0.75KW外形尺寸(mm)： 6000x 1000X 900mm数量：1台5.3破碎机选用科威机械生产的CPS型鼠笼式破碎机，物料进入料斗，经过破碎工作室，物 料在离心力作用下，随转子上刮板旋转，由于定子上置有刀排，物料在此过程中 得到破碎，到达一定粒度，从定子上的腰形或圆形出料孔出料。设计破碎产量为3.594t/h，选择的机械产能至少比产量大出 20%,所以设备产能至少为3.594

19、/0.8=4.492t/h。型号：CPS-10生产能力：6 10t/h功率：11kW外形尺寸(mm)： 900X 500x2000mm数量：1台5.4压榨机选用科威机械的带式榨汁机，设备采用多级折向棍加压和多级气动辊加压， 压榨力大，出汁率高。同时还具有节能、自动化程度高、自动进出料，连续工作、 通用性强、压滤充分，滤饼含水滤低、操作维修方便等特点，是一种高出汁率榨 汁设备。设计压榨产量为3.120t/h，选择的机械产能至少比产量大出 20%，所以设备产能至少为3.120/0.8=3.90t/h。型号：DYJ-5生产能力：5-8t/h 主机功率：3kW 冲洗泵功率：15kw回流泵功率：3kw外

20、形尺寸：4000X 2000 X 2505mm数量：1台5.5酶解罐选用科威机械生产的不锈钢酶解罐，采用SUS304 SUS316材料制作，该公司生产的不锈钢酶解罐为全封闭立式三层构造，具有加热、冷却和保温、搅拌功能。数量：1台5.6超滤设备选用国乐机械制造生产的中空纤维超滤机组。设计超滤产量为2.983t/h，选择的机械产能至少比产量大出20%,所以设备产能至少为2.983/0.8=3.729t/h。型号：UF-5净水能力：5t/h管径：DN50mm数量：1台5.7三效外循环真空蒸发器选用科威机械生产的SJN3三效外循环真空蒸发器，本设备采用列管式循环外 加热工作原理，物料受热时间短、蒸发速

21、度快、浓缩比重大、有效物料原效。设计蒸发水量为2.5t/h，选择的机械产能至少比产量大出20%,所以设备产能至少为2.5/0.8=3.125t/h。型号：SJN3-3300蒸发量：3300kg/h耗气量：1100kg/h循环耗水量：15t/h外形尺寸(mm)： 7800x 2000X 4300数量：1台5.8杀菌机第一次巴氏杀菌选用科威机械生产的SJ型管式杀菌机设计第一次巴氏杀菌产量为3.120t/h，选择的机械产能至少比产量大出20%,所以设备产能至少为3.120/0.8=3.900t/h。型号：SJ-4生产能力：4t/h蒸汽压力Mps： 0.08-0.096出料温度°C：60-9

22、5外形尺寸mm： 2345 x 615X 1250mm数量：1台第二次超高温瞬时杀菌机选用科威机械生产的UHT型超高温瞬时杀菌机。设计超高温杀菌产量为0.5t/h，选择的机械产能至少比产量大出20%,所以设备产能至少为0.5心8=0.625t/h。型号：UHT-型生产能力：700-1000L杀菌温度C： 115-135蒸汽压力MpsJ : <0.78蒸汽耗量：0.15kg/h泵用功率：1.5kw数量：1台5.9无菌灌装机选用科威机械生产的单头无菌灌装机，提供多种平安保障措施位置控制，计量 控制，温度控制，防止机械损伤，保证产品质量设计灌装产量为0.5t/h，选择的机械产能至少比产量大出

23、20%,所以设备产能至少为0.5心8=0.625t/h。型号：DWG-6包装能力：1-3t/h占地面积mm： 800 X 1800数量：1台5.10卫生泵选用科威机械生产的卫生泵，该泵是引进先进技术生产的WSB型卫生级不锈钢离心泵，符合3A标准，而构造方面，接触面都是标准的SUS304或 SUS316L不锈钢等材料。型号：SWB流量：1-400 m3/h功率：1.5kw数量：7台6辅助设施6.1研发中心 面积为24X 24平方，在生产区，由中心实验室和化验室组成。6.2原料仓库原辅料仓库的大小，决定于各种原辅料的日需要量和生产贮备天数。根据公式：V= Wt式中 V仓库容量，tW单位时间天的货物

24、量，tt存放时间，d根据上述物料衡算得 V= 90 X 4 = 360t仓库容量确定以后，仓库的建筑面积按下式计算：A=V/d K= V/dp式中 A仓库面积，m2d单位面积堆放量，t / m2K面积有效利用系数，一般取 K= 0.70dp 单位面积的平均堆放量V库容量，t根据资料得A= 360/0.35= 1030m2,设计的原料仓库为33 X 33= 1089 m2,为不 时之需。6.3成品仓库成品仓库的大小，决定于产品的日产量和周转期。根据上述公式 V= Wt式中 V仓库容量，tW单位时间天的货物量，tt存放时间，d根据上述物料衡算得 V= 12 X 30= 360t仓库容量确定以后，仓库的建筑面积按下式计算：A=V/d K= V/dp式中 A仓库面积