苹果果汁的复原设计

1、食品机械与设备课程设计日杀菌20吨苹果果汁-板式灭菌机的设计姓 名：陈龙学 号：1201415052系 别：生物与化学工程学院专 业：食品科学与工程班 级：2012010901指导教师：李宏彬 1.前言11.1 工艺设计因由11.2 当今产品现状及发展趋势12.苹果汁生产介绍32.1果汁32.2苹果汁32.4板式杀菌机工作原理43.苹果汁的生产工艺流程及说明43.1 苹果果汁加工工艺流程43.2 工艺说明53.3工艺参数选择63.3.1原料的验收63.3.2调配63.2.1白砂糖的选择和溶解63.2.2稳定剂、柠檬酸、辅料溶解74.物料与能量衡算94.1 物料衡算94.1.1配料用量：94.2

2、能量衡算10整个车间热交换流程图：104.2.1生产过程中主要机械工作用电量114.2.2冷量计算115.设备选型115.1食品机械设备选型的具体原则115.2. 选型126.小结137.参考文献：13 1.前言 苹果汁是一种廉价的改善身体健康的饮品，也是可容和不可溶纤维素的来源。可溶性纤维是一种防止胆固醇堆积的物质, 存在于动脉血管壁. 这可以减少心脏病和动脉硬化的几率. 不溶性纤维可以嵌入肠道，随后和水一起清洁消化道,促进食物消化.苹果汁是一种强大的清洁剂,对身体健康很重要。1.1 工艺设计因由苹果汁可能是大家经常喝的，其功效与作用也是很多的。 从营养学观点来看，苹果汁是一种廉价的改善身体

3、健康的饮品. 用新鲜水果制成的果汁，以完美的味道来改善身体机能的健康，而且补充了营养。苹果也是可容和不可溶纤维素的来源。可溶性纤维是一种防止胆固醇堆积的物质,存在于动脉血管壁. 这可以减少心脏病和动脉硬化的几率. 不溶性纤维可以嵌入肠道，随后和水一起清洁消化道,促进食物消化.苹果汁是一种强大的清洁剂,对身体健康很重要. 此外，苹果浓缩汁还可用于饮料加工、果酒酿制原料、化妆品及各种药品的添加剂，混合果汁、蔬菜汁以及啤酒中勾兑苹果汁日益成为国际市场的消费时尚。专家指出，浓缩苹果汁是一个极具发展潜力的产业。1.2 当今产品现状及发展趋势 尽管苹果最适宜生长在纬度为3243度的暖温带地区，但实际上苹果

4、栽培的维度空间远大于这一范围，由于抗寒品种的培育成功，在北纬45度左右（如俄罗斯苹果产区及乌克兰）甚至50度左右（如波兰、德国等国）的地区皆有大量栽培。2010年苹果产量超过100万t的国家有中国、美国、土耳其、意大利、印度、波兰、法国、伊朗、巴西、智利10个，十国产量约占世界产量的3/4，紧随其后产量超过80万t的是俄罗斯、乌克兰、阿根廷、德国和日本。其中中国产量在世界占比从2001年的34.8%大幅提高到2010年的47.8%，其他主要国家占比只有印度提高1%，其余皆下降。绝对产量中国增加了66%，印度增加了76%，土耳其有小幅增加。 从苹果生产的洲际分布来看，2010年亚洲国家苹果产量占

5、世界总产量的63.9%，其中中国占47.8%，土耳其、印度、伊朗、日本、韩国分别占3.7%、3.1%、2.4%、1.1%、1.1%；欧洲占世界19.7%；亚欧两洲合计占83.6%。北美和整个南半球产量相当，均低于世界的7%。苹果单产基本上可以反映苹果生产的技术水平，亚洲的大部分国家以及非洲国家苹果单产较低，约为欧洲和美洲的1/2，苹果质量较低；而北美和南半球国家总产量相对较低，但单产和果品质量较高。西欧苹果单产较高，质量也较高，东欧的波兰等国苹果质量较低。中国苹果单产远低于法国、意大利等发达国家，2010年约为两国单产的40%，也低于巴西、智利等发展中国家，2010年仅为两国单产的一半。 苹果

6、是我国第一大水果，自20世纪90年代初开始总产量一直处于所有水果之首。我国苹果生产资源和生产条件较好、商品量大、市场前景广阔，在国内外市场有竞争优势。近年来我国苹果生产规模快速扩大，生产效益稳步提高，对果区经济发展、果农增收和出口创汇影响巨大。但不可忽视的是近年来苹果成本也在快速上升。 2010年苹果平均产值达133 215元/hm2，净利润75 480元/hm2，较其他大宗农产品具有显著优势。陕西、山东、河南、河北、山西、辽宁和甘肃是我国苹果主产省份，其苹果产量近10年一直占全国90%左右。农业部对外经济合作中心苹果产业课题组对部分主产省苹果产业调查发现，苹果比较效益高，带动农民增收致富的效

7、果非常显著。随着世界经济发展和人民生活水平的提高，对果品质量和安全性要求越来越高，消费者不像过去那样过分关注外观品质，越来越注重苹果内在的食用品质，他们更喜欢脆、汁多、风味好且新鲜的苹果。因此，当今的苹果生产者越来越重视消费者的要求，对无公害、绿色、有机果品生产越来越重视。对于我国苹果生产而言，未来的发展趋势将受到两个方面因素的影响：一是生产技术进步将是推动苹果生产效益进一步提升的主要驱动力量；二是苹果生产成本将进一步上升，并成为影响苹果生产效益的重要因素。2.苹果汁生产介绍2.1果汁 果汁是以水果为原料经过物理方法如压榨、离心、萃取等得到的汁液产品，一般是指纯果汁或100%果汁。果汁按形态分

8、为澄清果汁和混浊果汁。澄清果汁澄清透明，如苹果汁，而混浊果汁均匀混浊，如橙汁；按果汁含量分为纯果汁和果汁饮料。2.2苹果汁 苹果汁是一种廉价的改善身体健康的饮品，也是可容和不可溶纤维素的来源。可溶性纤维是一种防止胆固醇堆积的物质, 存在于动脉血管壁. 这可以减少心脏病和动脉硬化的几率. 不溶性纤维可以嵌入肠道，随后和水一起清洁消化道,促进食物消化.苹果汁是一种强大的清洁剂,对身体健康很重要。 2.3板式杀菌机的介绍 板式杀菌器成套设备广泛应用于食品行业中，特别地热敏感性物料如牛乳、豆奶、果汁饮料、冰激凌、黄酒、啤酒等液体的杀菌回超高温灭菌尤为适用。产品特点：1. 物料和加热介质均在各自的密封系

9、统中通过非接触性热交换实现加热，确保物料卫生安全;2. 杀菌时间短，可确保物料的营养成份不被破坏;3. 整机全部采用食品级不锈钢材料，确保达到国家对饮料食品设备安全卫生指标要求;4. 传热效果好，热回收率高，耗能少;5. 主要控制元件、阀件及配套件均选用进口件，使用寿命长;6. 采用PLC控制，可对物料各段的加热温度、热水温度、蒸汽流量调节等实行自动控制，并设有物料自动回流系统，确保物料100%达到灭菌效果;7. 结构简单，易于清洗，操作方便，维修费用低。2.4板式杀菌机工作原理 板式热交换器是成套设备的心脏，有许多片周边镶边镶巾有密封垫片的板片，以及中间板、活动压紧板、保温盘管等组成。（见附

10、件1）板片是严格按照流程组合图设计的顺序排列，（见附件2）叠装夹紧组合而成。每两板之间，形成了液体的通道。流入板式热交换器有两种不同的液体：处理的物料（简称物料）：如牛奶等。介质：热水、过热水（在一定压力下，水温大于100而不沸腾的水）、冷却水、冰水等。以上二种不同的液体，分别进入板式热交换器的相邻两个流道，各走各的路，而不允许渗透混合，但可以不断地进行着热量的交换。2.5物料的杀菌过程： 物料是进入平衡缸，经离心式卫生泵送入板式热交换器预热段，达到均质温度后，进入均质机（均质另配）均质（某些物料不需均质的可省去），均质后的物料再次进入板式热交换器杀菌段、保温段、热回收段、冷却段等。杀菌合格的

11、成品物料经回流阀送至下一道工序，若物料未达到杀菌要求，则回流阀自动转换，使物料回流到平衡缸，重新作杀菌处理。3.苹果汁的生产工艺流程及说明3.1 苹果果汁加工工艺流程过滤 解冻稀释复原果汁冷冻浓缩苹果汁 过滤 调配（糖度、酸度） 均质 脱气 入库冷藏冷却装填杀菌 3.2 工艺说明 （1）过滤 由于在浓缩过程中，果汁中含有的碎果皮、粗果肉颗粒、种子的含量也不同。故在原浓缩汁稀释后采用精滤机对其统一滤制。 （2）调配 精滤后的果汁在调配罐中进行调配，调配果汁的糖度、酸度和其他理化指标，以保证不同批次的果汁品质和成分一致。 （3）均质 均质是果汁制造上的特殊操作。调和后果汁应选均质机进行细化处理。可

12、采用高压均质机进行均质处理，其原理是在高压力下，果汁粒浆受压力而破碎，重要是通过一个均质阀的作用，使高压的果汁从极端狭小的间隙中通过，然后由于速度降低压力小而膨胀和冲击作用使粒子微细化并均匀的分散在果汁中，高压均质机要求150170kg/cm2。均质机的均质压力一般压力为15MPa，均质处理中可使果汁中的细小颗粒进一步破碎，使粒子大小均匀，促进果胶的渗出，使果胶和果汁亲和，保持果汁的均匀浑浊度。 （4）脱气 脱气的目的和效能归纳如下：防止维生素C的损失，防止香味和色泽的变化，防止好气性细菌的繁殖，防止果肉浆和其他悬浮物悬浮在果汁上部，防止杀菌或装填时发生气泡。脱气的缺点是损失一部分芳香成分。所

13、以经细化处理后的混合料液，均应进行脱气处理以除去附着在果汁和其他材料里的以及调配过程中混入饮料中的空气，防止饮料中果汁氧化变质。脱气作业一般采用真空脱气罐。 （5）杀菌 经脱气处理后的复原苹果汁用板式式换热器进行高温瞬时杀菌，以抑制细菌的繁殖，提高苹果果汁的稳定性。 （6）装填 杀完菌后趁热灌装封口，密封罐中心温度控制在70以上。倒瓶保温2min再冷却至38左右。 3.3工艺参数选择3.3.1原料的验收 根据众多工厂生产情况可知，制汁苹果要求糖分较高，酸味和涩味适当，香味浓，汁液丰富，酶褐变不明显。应当选择成熟、健全、优质的苹果原料制造出的优质苹果浓缩汁。3.3.2调配 按比例将已经经过处理的

14、糖浆溶液、浓缩苹果汁、稳定剂溶液混合调配，然后泵入储料罐备用杀菌。3.2.1白砂糖的选择和溶解 1) 白砂糖主要技术指标及卫生指标GB317及GB241 表一 白砂糖主要技术指标及卫生指标 指标 优级一级理化指标蔗糖分% 99.7599.65还原塘分% 0.080.15电导灰分% 0.050.10干燥失重% 0.060.07色值（国际塘色值） 80180混浊度，度57不溶于水杂质mg/kg 4060砷（以As为计）mg/kg 0.5铅（以Pb为计）mg/kg 1.0铜（以Cu为计）mg/kg 2.0碳酸法 20亚硫酸法 50卫生指标大肠杆菌个/100g 30致病菌 不得检出细菌总数 个/g 3

15、502）糖的溶解与过滤把糖溶解于水中，一般称为原糖浆或单糖浆。必须采用优质砂糖，溶解于一定量的水中，制成预计浓度的糖液，再经过滤、澄清后供用。其所用水亦必须用纯良的水，其水质可与装瓶用水相同。砂糖加水溶解后，必须进行过滤，采用加压滤法。3)将65%的浓糖浆调配过滤好后放于暂储罐备用。3.2.2稳定剂、柠檬酸、辅料溶解 按配方将稳定剂及其他辅料用温水溶解备用、水温为45。复合稳定剂组成为：海藻酸钠、CMCNA、黄原胶，用量为1:1:1。1)柠檬酸：执行GB1978-80标准（1）感官要求柠檬酸为无色半透明晶体或白色颗粒或白色结晶性粉末,无臭、味极酸,易溶于水和乙醇，水溶液显酸性。 表二 柠檬酸主

16、要技术指标指标名称指标柠檬酸% 99.5硫酸盐% 0.03草酸盐% 0.05钙盐符合规定钡盐符合规定硫酸灰分% 0.1重金属% 0.0005砷% 0.0001铁% 0.001氯化物% 0.012)生产用水：生产用水执行GB5749_2006标准 表1 水质常规指标及限值指 标 限 值1、微生物指标总大肠菌群（MPN/100mL或CFU/100mL）不得检出耐热大肠菌群（MPN/100mL或CFU/100mL）不得检出大肠埃希氏菌（MPN/100mL或CFU/100mL）不得检出菌落总数（CFU/mL）1002、毒理指标砷（mg/L）0.01镉（mg/L）0.005铬（六价，mg/L）0.05铅

17、（mg/L）0.01汞（mg/L）0.001硒（mg/L）0.01氰化物（mg/L）0.05氟化物（mg/L）1.0硝酸盐（以N计，mg/L）10地下水源限制时为20三氯甲烷（mg/L）0.06四氯化碳（mg/L）0.002溴酸盐（使用臭氧时，mg/L）0.01甲醛（使用臭氧时，mg/L）0.9亚氯酸盐（使用二氧化氯消毒时，mg/L）0.7氯酸盐（使用复合二氧化氯消毒时，mg/L）0.73、感官性状和一般化学指标色度（铂钴色度单位）15浑浊度（NTU-散射浊度单位）1水源与净水技术条件限制时为3臭和味无异臭、异味肉眼可见物无4.物料与能量衡算 本次设计要求日杀菌苹果果汁20吨，要求工作时间为2

18、4小时，则每小时生产量为0.83t/h。4.1 物料衡算 根据国家食品标准，规定苹果果汁饮料中含浓缩果汁的量不低于10%。故本次 设计规定复原果汁中含浓缩果汁17%。并将所有添加剂的使用规定为2.5kg/吨。4.1.1配料用量： 根据课程要求，日杀菌20吨苹果果汁。每日按照24小时生产计算，每日3班，每班8小时。 1）总产量=20t工作=24h 每班产量：20/3= 6.67t 每小时产量：20/24=0.83t/h2）复合果汁： 含缩果汁17%。浓缩果汁日需要量：20 × 17%=3.4吨3）添加剂日需求量 2.5×20=50kg;4）白砂糖日需求量：20× 7

19、.5%=1.5吨 5）日加水量：20-3.4-0.05-1.5=15.05吨在均质、杀菌、冷却、包装过程中物料微量的损失忽略不计。4.2能量衡算整个车间热交换流程图：均质65热水（65）冷却低温下调配物料（5）冰水塔水25巴氏杀菌（140，4s） 液料65料液预热（90）无菌灌装 在巴氏杀菌工段，5的物料被加热到65，然后65的物料经板式换热器被加热到90，物料经板式换热器瞬间加热到140，4s。再利用这些热量去预热进入巴氏杀菌之前的65的物料。最后的热杀菌温度降低，使用的是25 冷水即相当于常温水，均不考虑热损失。因此相当于计算将5的物料加热到65所消耗的能量。(注：苹果果汁与水的相似，以下

20、焓变均一水蒸气为标准。)5到65所消耗的热量(Hl、H2、R引用表1.2的数据)：Q=q(H1-H2)=6670×(231.62-40.36)=1.27×106kg/hq：物料的质量流量；H1：65时果汁的焓；H2：25时水的焓。消耗的蒸汽量：D=Q÷R=1.27×106÷2737.8=465.96kg/h 表1不同温度下热水的焓液态水温度（） 液态水热焓（kg/KJ）10 42.0420 83.9025 106.3130 125.6940 165.7150 187.5160 211.1265 231.6270 292.99 表2不同温度下水蒸

21、气的焓R水蒸气RR1R2R3R4R5R6水蒸气温度140.081.275.066.560.153.545.3热焓kg/KJ）2737.82644.32634.12622.42606.42594.02578.54.2.1生产过程中主要机械工作用电量BR16-3-2型版式杀菌机耗电量6KW/h，由于每天要求工作24小时，故杀菌机的耗电量为：24×6=144kw。 4.2.2冷量计算 根据工艺需要需建一个500立方容量的冷库，用于储藏一天的原料量，用于生产的缓冲。因此需要500立方的冷量。设定保存温度为4-5。5.设备选型5.1食品机械设备选型的具体原则实际生产中，进行设备选型时要全面考虑如下五方面具体原则。（1）与生产能力相匹配的原则产品产量是选定加工设备的基本依据；设备的加工能力、规格、型号和动力消耗必须与相应的产量相匹配，并且考虑到停电、机器保养、维修等因素，设备选型应具有一定的储备系数（一般为15%-20%）（2）利于加工设备在生产线上相互配套的原则要充分考虑到各工段、各流程设备的合理配套，保证各设备流量的相互平衡，即同一工艺流