甘肃省天水地区年产100吨浓缩苹果汁厂拟建项目建议书.docx
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甘肃省天水地区年产100吨浓缩苹果汁厂拟建项目建议书
食品厂设计课程设计项目建议书
项目名称：
甘肃省天水地区年产100吨浓缩苹果汁厂拟建项目建议书
学院：
食品科学与工程学院
班级：
08生物工程班
组员姓名：
陈政嘉【2008111004】
张立新【2008111058】
张凯【2008111057】
李夏妮【2008111019】
王统平【2008111041】
指导老师:
盛文军
时间：
2011-6-28
目录
前言……………………………………….1
现状与前景……………………………….1
厂址的选择及规划……………………….3
工艺流程………………………………….5
物料衡算………………………………….7
设备选型…………………………………17
用水及用电………………………............19
全厂生活设施………………....................21
卫生…………………………....................21
前言
苹果浓缩汁是将成熟的苹果经过拣选清洗、破碎、压榨、浓缩而成的原料性产品，并经过饮料生产商再加工才能消费的产品，是世界最主要的苹果加工品。
世界上许多国家，尤其是盛产苹果的欧美等发达国家部有饮用苹果汁的消费）J惯。
浓缩苹果汁由于价格便宜，口味较淡，也常常作为一些价格昂贵果汁饮料的基础配料和添加物欧美日市场上的l00％纯果汁、果菜混合汁、蔬菜汁、水果啤酒等，都离不开苹果浓缩汁这一风味特性温和的基料。
国外90％的饮料生产厂商将浓缩苹果汁用作饮料生产的勾兑和调味。
近年来，随着人们健康意识的增强，世界饮料市场中碳酸饮料的增长开始减缓，在欧美一些国家，碳酸饮料由于其过高的糖含量，已鼓界定为不适合青少年和肥胖人群消费的饮料。
纯果汁和果汁类饮料由其具有天然、健康的特性，产销量增长迅速。
从而决定了未来对苹果浓汁的需求将继续呈稳中有升势.
第一章现状与前景
1我国浓缩苹果汁产业现状及概况
我国浓缩苹果汁生产最早从山东开始。
l983年，山东中鲁公司开始进口浓缩苹果汁的生产加工设备，直到上世纪九十年代中期，浓缩苹果汁的生产加工主要在山东，年产量不超过2，000吨。
从上世纪九十年代中期开始，浓缩苹果汁的生产加工得到了迅猛的发展，生产加工企业由八十年代集中在山东苹果主产区，发展到陕西、河南、山西和辽宁等苹果产区。
浓缩苹果汁加工企业由八十年代的一家发展到目前的三十五家，年加工业生产能力从九十年代中期的1600吨猛增至现在的90多万吨。
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，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13亿元。
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。
因之，加快加大果汁生产，在国内会经久不衰，立于不败之地。
从国际市场来看，果汁饮料厂更是急缺进口，根据美国农业部对2005年浓缩汁的减产预测：
美国需进口17万吨鲜果汁，德国将进口16万吨鲜果汁。
另外，从世界各国果汁消费结构来看，柑、桔、椰、菠萝等饮品饱和缓慢，而苹果汁、葡萄汁饮品增长特快，其中以苹果汁最猛。
在果汁世界贸易中，1990年西欧各国的进口量是1985年的2倍以上，日本果汁饮料消费尤为突出；l980年为1965年的170．4倍；1980年以后每年以50％的速度递增。
在我国由于人民生活水平的提高纯天然果汁饮料的需求也一直在持续增长，同时随着我国加入WTO和中国一东盟自由贸易区的建立，必将给果汁事业的发展带来光明的前景。
2中国浓缩苹果汁的发展历程
由于中国特有的资源优势为基础，浓缩苹果汁近年来发展迅速，生产规模快速扩张，生产能力由20世纪80年代中期的年产不足1600t,猛增至2004年的90万t。
浓缩苹果汁生产企业通过引进国外先进的果品加工生产线，采用先进的加工技术，如高温短时杀菌技术、无菌包装技术等，产品质量显著提高。
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。
近年来在全国果品普遍出现卖“难”的形势下，中国浓缩苹果汁加工业效益却逐步攀升，特别是2001年以后，浓缩苹果汁生产和贸易取得了长足的进步，成为水果产业中的佼佼者。
3市场前景分析
我国浓缩苹果汁生产具有规模大、设备新、技术含量高等优势，但工艺进步也带来了更加激烈的市场竞争。
对浓缩苹果汁的质量要求越来越严格，性能指标越来越细化，追求高质量及特殊品质的浓缩苹果汁成为市场发展的主要趋势。
随着食品工业技术的进步，新的加工技术如逆流连续萃取技术、超高压灭菌技术、膜分离浓缩技术及热罐装技术等正逐渐应用于食品行业中，除了能加速提高我国出口产品的品质，还能增强我国在国际市场上的竞争力。
目前，我国生产的浓缩苹果汁85%以上出口，而且出口量增长较快。
1995年出口量为1.7744万t;1999年出日量为9.8698万t;2000年出口量为14.2315万t;2004年40万t;2005年70万t，出口的国家相应为1995年15个、1999年33个、2000年44个和2001年1-6月41个，主要国家有:
美国、日本、欧洲及澳大利亚，出口到这些地区国家的量占出口总量的60%。
浓缩苹果汁在国内的销售也呈上升趋势.
浓缩苹果汁生产中遇到的最大问题是反倾销。
由于我国浓缩苹果汁供大于求以出口为主，为了摊销企业运转费，部分企业不得不以低价出口，这是招致反倾销的根本原因，当然也有选择第三国不当而导致的不公平。
美国已对我国产品征收反倾销税，而其它既是生产国又是进口国的国家也极有可能对我国征收反倾销税。
美国、澳大利亚、德国、俄罗斯联邦均是苹果主产国，也是加工比例较高的国家。
4苹果及苹果汁的营养价值与医疗保健作用
“一天一个苹果，疾病远离我”是西方广为流传的一句谚语。
越来越多的事实表明苹果及其加工产品如苹果汁、苹果酒的确含丰富的营养物质，具有重要的营养价值和医疗保健作用。
食品所提供的热量是由卡表示的，一个适度大小的苹果可以提供80卡左右的热量，就此而言，苹果汁的热值并不高，但苹果汁的营养生理意义在于它的营养成分能够迅速的被人体吸收.苹果汁中可溶性固形物绝大部分溶解于水，只有少部分溶解于有机酸和矿物质中。
苹果汁中的碳水化合物主要由糖构成，糖的主要成分是葡萄糖和果糖，这两种糖是很容易被人吸收的单糖，在人体内会迅速溶解，被肠胃吸收后进人血液
中.因此，从营养学观点来看，苹果汁对人体非常有利。
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、解署除烦、和脾、止泄;还可中和过多的胃酸，促进肾上腺素的分泌。
肝炎、肾炎患者宜多吃苹果，甚至可实行苹果日，即一日不吃其他食物，只进食5^-6个苹果。
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。
第二章厂址的选择及规划
2.1厂址选择原则
符合国家的方针政策。
符合当地政府规划，节约用地。
生产条件方面标准。
厂区的标高应高于当地历史最高水位，自然排水坡度最好在0.004—0.008之间；所选厂址要有可靠的地质条件；厂区附近应有良好的卫生环境避免各种污染源；厂址面积要满足生产的要求，并有发展余地和留有适当空余场地。
投资和经济效果方面，要做到方便运输，保证供水供电等。
所征地块费用合理，由于国家政策倾斜，使得生产的经济成本较为理想。
2.2厂区规划
2.2.1工厂车间平面设计的原则及说明
方便生产，符合生产车间程序，避免原料，半成品及成品的交叉污染。
1）符合工厂设计对风向和光照要求。
2）利用现有的条件，合理配电，配水，减少能源损耗，降低成本。
3）充分考虑全厂二期工程及消防便道。
4）厂房按生产工艺流程及所要求的洁净级别进行合理布局，并考虑厂房与邻近厂房进行的各项生产操作不相互防碍。
5）按生产工艺和卫生，质量要求。
划分洁净级别，分为原料辅料区，生活区，生产区，尽量缩短距离，避免物料的往返运输。
6）洁净厂房的设计和安排符合GBJ73的要求。
7）厂房满足生产加工保健食品对空气净化的需要。
采用10万级洁净厂房，安装具有过滤装置的响应的净化空调装置。
8）厂房，设备布局与工艺流程三者衔接合理，建筑结构完善，满足生产工艺和质量，卫生的要求。
中间产品，待包装品的贮存间与生产要求相适应。
9）厂房温度及相对湿度与生产工艺要求相适应。
10）厂房之间，厂房与通道之间有缓冲设施，设置与洁净级别相应的人流和物流通道。
11）厂房安装的下水道，洗手及其它卫生清洁设施不对产品的生产带来污染。
12）备料室与生产工艺要求的洁净级别一致。
13）厂房的空气净化设施，设备定期维修，检修过程采用适应措施。
不对产品的生产造成污染。
14）具有与喷雾相应的专用设备。
15）与原料，中间产品直接接触的生产用工具，设备符合产品质量和卫生要求的材质。
16）办公楼紧靠车间，方便管理。
17）厂区道路宽敞，两旁种有树和草坪。
18）充分考虑消防要求，各主要建筑物和易燃物附近设有消防设施。
19）设计排水沟位于经常排污，排水设备的下面，保证车间排水排污要求。
20）设备与设备，设备与墙之间留出适当空隙，保证操作方便，维修与清洗方便。
21）车间入口处设有更衣室，消毒间，缓冲间等，工人须更衣消毒后进入车间，保证车间卫生，且工人须穿特定工作服，鞋等。
[1]
2.2.2厂区总体布局
生产车间：
位于全厂中心地带。
辅助车间；（包括原料库，成品库，机修车间）：
分布于生产车间周围。
动力设施：
（锅炉房，变电室等）：
接近负荷中心，锅炉房设在远离生产车间的方向。
生活辅助设施；（办公楼，食堂等）：
位于生产车间与动力设施之间，办公楼与生产车间连通。
厂区交通绿化：
道路宽敞，可将人流物流充分分隔，避免交叉污染；厂区周围有绿化带，防风阻沙，美化厂区。
第三章工艺流程
原料验收果库暂存水流输送拣选清洗破碎榨汁粗滤灭酶灭菌酶解超滤树脂脱色蒸发浓缩UHT灭菌无菌灌装浓缩苹果汁
一收果与运输
（1）苹果主要从当地收集，收集的苹果不能是已放很久的，以免水分蒸发太多，影响原料利用率。
（2）苹果的运输也是一个很重要的环节，运输不当往往会造成很大的损失。
在运输时必须注意防止震荡，保持原料的完整性，以免细菌侵入，造成原料不能生产。
缩短途中时间，按路程计算时间，尽量缩短中途停留时间，以免苹果变质。
二原料的验收
每年4-5月份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）农残检验报告:
（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
三苹果的预处理
1拣选
在拣选台上对苹果进行拣选，把一些腐败的苹果或腐烂部分去除掉，一些杂质通过拣选台被拣出。
以免下一步进行破碎时这些杂物进入苹果汁。
2清洗
在洗果机上通过毛刷及水流喷淋进行苹果的清洗，通过破碎前的提升机进行清洗。
3破碎
破碎粒度控制到1.5cm-3cm，通过破碎机将苹果破碎，以备后面进行压榨。
在破碎的过程中要控制力度，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1cm-2cm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2cm-3cm之间。
4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3cm-6cm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·如果霭要可以在一次压榨后的果渣加等量水浸溃后再进行二次压榨，可提高果汁出汁率，但在后期由于成熟度较高，增加的出汁率已无经济性可言，就取消这一步操作。
5第一次巴氏杀菌
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95℃12s后，应立即降温至49-550C，以方便下一步进行酶解。
6阵解
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0-5'C;酶反应温度49-550C;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.
7超滤
超滤开机时要求浊度为0.1-0.6NTU时，方可向下一工序送料。
每半个小时要对渗透液做有无杂质感官检测。
在超滤渗透液流量不能满足生产需要时，应按规定程序清洗，清洗前须加水稀释循环罐果汁，过滤至糖度低于2.00BX时，超滤方可排空。
超滤膜一般选用聚枫膜，截留分子量一般为30000dalton.
8树脂脱色
脱色的需要根据产品的色值来决定。
超滤后清汁由清汁罐泵入树脂柱，经过树脂的吸附作用进行脱色处理，根据脱色后清汁的检测指标，确定是否需要更换树脂柱再进行生产。
一般选用大孔吸附树脂HPD200L用于浓缩苹果汁的生产。
大孔吸附树脂能使果汁保持原有新鲜的滋味和香气。
9浓缩
本设计根据工厂实际，采用已有的3效板式蒸发器和新增一台5效管式蒸发器进行浓缩。
实践表明，采用5效管式蒸发器相比3效板式蒸发器有更好的经济性，单位产品所需蒸汽量可以节约15%左右。
清汁进入蒸发器进行蒸发浓缩，一般浓缩到原体积的1/6左右，可以控制最终糖度在70土1Brix.
11第二次巴氏杀菌
在灌装前必需经过巴氏杀菌，这是HACCP计划第三个CCP点，使在前段加工中可能繁殖的微生物杀死，以防止致病菌残留和微生物腐败。
此CCP点控制要求是杀菌后的果汁微生物指标:
细菌总数T.P.C-<10个/mL，大肠菌群-<3加100mL，酵母/霉菌-<10个//mL,致病菌不得检出。
在巴氏杀菌过程中要注意控制温度和保持时间，一般把果汁迅速置于97^98℃的高温，保持30s左右，然后迅速冷却到15'C-200C，进入灌装工段。
12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191.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。
第四章物料衡算
4.1物料衡算
根据生产规模而设计全年工作180天，每天三班，每班8小时。
根据年产100t规模，则每小时产量要达到。
1．班产量的确定
日产浓缩汁量为：
100
180
0.56t/d
班产浓缩汁量为：
0.56÷3=0.187t/班
在设计按照浓缩到1/6来计算：
每班澄清苹果汁生产量=浓缩倍数
班产浓缩汁量=1.122t/班
出汁率为70%，则班耗新鲜苹果：
1.122/70%=1.6t
年耗新鲜苹果：
100
6/70%=857.14t
即每生产1t浓缩汁需耗苹果8.57t，则每小时耗苹果=0.0275
6/70%=0.24t
生产的损耗量如表所示：
生产损耗一览表
项目
损失量（％）
压榨（去渣）
粗滤
果胶酶处理
蝶离
超滤
灭菌
罐装
30
10
10
1
20
1
1
一年总苹果原料量：
100
6/70%=857.14t
一年总Vc用量：
857.14×0.01×0.05=0.4286t
每天苹果原料量：
857.14÷180=4.8t
每天Vc用量:
4.8×0.01×0.05=0.0024t
每天果胶酶用量:
4.8×0.7×0.9×0.9×0.15%=0.0041t
每天的瓶子用量：
4.8×1000000÷300÷0.99=16161（瓶）
每天包装箱数：
16161÷16=1010（箱）
4.2真空浓缩设备工艺衡算与选型
目前，蒸发浓缩工艺是一种最主要的果汁浓缩工艺。
其实质是通过加热沸腾使水分从果汁中分离出来。
真空浓缩的优点是：
料液沸点低；浓缩速度快；能用低压蒸汽为热源；利于保持食品营养成分；能耗小。
为确定真空浓缩设备型号，对浓缩装置蒸发室进行工艺衡算，根据工厂实习所得数据，苹果汁在进入浓缩设备之前，温度大约为20℃。
注：
进料量F=0.28÷8=0.035t/h=35Kg/h；
流体相关物理参数
项目
苹果汁料液
进口温度/℃
20
进料量/kg/h
35
进料浓度
0.2
出料浓度
0.7
4.2.1水分蒸发量W的计算
苹果汁凝缩比不是很高，可试用双效蒸发器，为便于计算和安装，假设蒸发室传热面积相同。
（4.2.1.1）
数据代入式4.2.1.1，得：
W=35×（1-0.2／0.7）
=25
二效完成液量L2=F-W
=35-25
=10
假定每效蒸发量相同：
W1=W÷2
=25÷2=12.5Kg/h
对一、二效进行总物料衡算：
（4.2.1.2）
数据代入式4.2.1.2，得：
L1=35-12.5=17.5
一、二效进行溶质物料衡算：
（4.2.1.3）
数据代入式4.2.1.3，得：
X1=（35×0.2）÷25=0.28
4.2.2加热蒸汽蒸发量D的计算
4.2.2.1总传热系数K的计算
由于处理量较大，本设备换热器采用
的无缝钢管，导热系数λ=45W/m·k。
流体相关物理参数
20%苹果汁料液
污垢热阻/（m2·k/kw）
1.2×10-3
密度/（kg﹒m-3）
1280
热导率/（W/m·k）
0.42
粘度/（Pa﹒s）
2.2×10-3
管外传热系数/（W﹒m-2﹒K-1）
6800
Pr
210
1.一效总传热系数K1:
计算管内对流传热系数
令管内料液流速为15m/s
（4.2.2.1）
数据代入式4.2.2.1，得：
Re>10000，
（4.2.2.2）
数据代入式4.2.2.2，得：
又因为：
（4.2.2.3）
式中：
d1=90mm；d2=100mm；dm=95mm。
数据代入式4.2.2.3，得：
2.二效总传热系数：
流体相关物理参数
31%苹果汁料液
污垢热阻/（m2·k/kw）
1.26×10-3
密度/（kg﹒m-3）
1370
热导率/（W/m·k）
0.48
粘度/（Pa﹒s）
2.2×10-3
管外传热系数/（W﹒m-2﹒K-1）
5200
Pr
240
流速/（m/s）
12
计算管内对流传热系数
则
Re<10000，
（4.2.2.4）
将数据代入4.2.2.4，得：
式，（4.2.2.5）
将数据代入4.2.2.5，得：
4.2.2.3双效的沸点升高计算
令：
一效蒸汽压力为2.100×105pa，其饱和温度T1s=120℃
二效蒸汽压力为0.20×105pa，其饱和温度为T2s=54℃
且沸点升高Δ′认为与压力无关
并按
计算（4.2.2.6）
将数据代入4.2.2.6，得：
℃
℃
总有效温差
℃
估计各效蒸发器的有效温度差:
℃
℃
由于进入第一效的物料是低于沸点的冷料，为了提高原料的温度，需要加入更多热量。
所以调整各效有效温度差，即提高Δt1同时降低Δt2。
令Δt1=27℃，Δt2=30℃
4.2.2.4计算各效中溶液的沸点
1.一效溶液的沸点
（4.2.2.7）
将数据代入4.2.2.7，得：
Δ′1=1.18℃，所以进入二效加热室蒸汽的饱和温度
2.二效溶液的沸点
=1.68
得出双效蒸发器的温度分布如下:
第一效第二效冷凝器
120℃91.82℃60.14℃
93℃61.82℃
4.2.2.5加热蒸发量D的计算
首先计算每一效中溶液的比热，忽略浓缩热效应。
按照
计算
进料F：
C0=4.32-2.1×0.2=3.9kJ/kg·k
第一效溶液L1：
C1=4.32-2.1×0.31=3.67kJ/kg·k
第二效溶液L2：
C2=4.32-2.1×0.7=2.85kJ/kg·k
以0℃为基准，各蒸汽流的焓计算如下：
第一效：
t1=T1=120℃
T2s=91.82℃
Δ′1=1.18℃
T1s=120℃
二次蒸汽焓H1=H2s+蒸汽过热1.18℃的焓（4.2.2.8）
将数据代入4.2.2.8，得：
H1=2510+1.18×1.6
=2512KJ/kg
H1s-h1s=2600-480
=1800KJ/kg
第二效：
t2=T2=61.82℃
Δ′2=4.10℃
T3s=60.14℃
焓衡算中所用蒸汽和苹果汁流量如下：
W1=F-L1；W2=L1-L2；
以0℃作为焓的基准，对每一效进行焓衡算：
1.对第一效：
（4.2.2.9）
2.对第二效：
（4.2.2.10）
将已知数据代入，联立式4.2.2.9和式4.2.2.10，求得：
1800D-2171L1=28670（4.2.2.11）
4023L1-2057L2=-7407.83（4.2.2.12）
L2=10kg/h（4.2.2.13）
由4.2.2.11、4.2.2.12、4.2.2.13三式，得：
D=19.87kg/h
L1=3.27kg/h
与初始值比较接近，故假设成立。
4.2.3传热面积F的计算
（4.2.3.1）
将数据代入4.2.3.1，得：
Q1=19.87×1800
=35772.92W
（4.2.3.2）
将数据代入4.2.3.2，得：
Q2=12.5×2057
=25712.5W
传热面积A1=Q1=0.92
K1Δt1
传热面积A2=Q2=0.77
K2Δt2
求得的面积相差较大，需对有效温度差进行校正。
平均传热面积A=A1×Δt1+A2×Δt2
∑Δt
=0.92×27+0.77×30
60.72
=0.79m2
对有效温差进行校正
Δt′1=A1Δt1=31.44
A
Δt′1=A2Δt2=29.24
A
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