20T班新鲜橙汁工艺流程设计.docx

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20T班新鲜橙汁工艺流程设计

武汉工业学院

《食品工艺学》课程设计

设计题目：

20T/班橙汁饮料车间工艺流程设计

姓名：

BFRADS

学号：

SADCSAF

院系：

食品科学与工程

专业：

食品质量与安全

指导老师：

胡秋林

2014年06月25日

摘要--------------------------------------------------------------------------3

1前言------------------------------------------------------------------------3总论------------------------------------------------------------------------3

1.1概述-------------------------------------------------------------------3

2工艺设计------------------------------------------------------------------3

2.1主要原辅料计算----------------------------------------------------3

2.2原料规格要求-------------------------------------------------------5

2.3工艺流程设计--------------------------------------------------------7

2.4物料、包装材料衡算-----------------------------------------------11

2.5重点设备设计-------------------------------------------------------11

2.6劳动人员安排表---------------------------------------------------17

3工厂安全卫生要求-------------------------------------------------------17

4设计总结------------------------------------------------------------------18

5参考文献-----------------------------------------------------------------19

6附图------------------------------------------------------------------------20

摘要：

本设计主要内容包括：

前言、橙子作为优良水果的基本原理、流程确定的依据、主要原辅料计算、主要设备原理、结论、参考文献等。

本工艺设计说明书是根据以上内容，以“20T/班橙汁饮料车间工艺流程设计”为目的收集整理资料，根据目前我国果汁的发展与需求生产新型的果汁饮料为消费者提供更多绿色而且健康的选择。

说明书中阐述了橙汁的加工，对产品方案进行了比较择优选型，对原辅材料进行了介绍，对果汁的工艺流程、物料衡算、工艺操作和设备选型作了简单的论述，并利用工艺流程图和物料处理作了直观的说明。

关键词：

橙汁工艺流程设计

前言

饮料业是我国发展最快的行业之一，产值年均增长近20%。

2011年饮料行业产量达到11762.32万吨，同比增长了22%，改革开放30年来增长了500多倍，并超过日本成为第二大饮料生产国。

在我国，生产果汁的厂家大大小小约有6000家，目前具有一定规模的饮料企业有1000多家，拥有职工20万余人，年销售收入600多亿元，年创利税60多亿元。

进入新世纪的2001年达1670万吨，又比2000年增长11.94%，继续保持两位数以上的增长速度，是食品工业中发展最快的行业之一。

结合国外果汁饮料市场的发展规律及中国消费者的消费能力和消费习惯，对未来我国果汁饮料市场的发展做简要分析如下：

（1）纯天然、高果汁含量的果汁饮料将成为必然发展方向

 随着消费者的生活水平提高，消费者的消费观念及消费质量也在不断提高，综观国际果汁饮料发展的轨迹来看，纯天然、高果汁含量的果汁饮料将成为必然发展方向。

高果汁含量的果蔬汁饮料含有较丰富的矿物质元素及其他天然营养成分，不含有或较少含有合成的食品添加剂。

品种有：

橙汁、西柚汁、苹果汁、草莓汁、葡萄汁、梨汁、芒果汁、桃汁、杏汁、桔子汁、山楂汁、菠萝汁、番石榴汁、番茄汁、胡萝卜汁等。

果汁的含量多在30—50%及其以上，有的品种的果汁含量则为100%，例如苹果汁、梨汁、桃汁等果汁饮料。

（2）复合果汁及复合果蔬汁必将成为未来发展热点

在品种繁多竞争激烈的果汁饮料市场中，企业想要在未来市场中立足于不败之地，就应当居安思危，多开发新品种。

做到人无我有，人有我新。

近几年来复合型果汁饮料及果蔬汁饮料在发达国家发展较快，在国外市场流行品种较为繁多，市场上常见的有菠萝汁或橙汁等热带果汁与不同蔬菜汁的复合果汁饮料。

例如：

番茄汁与其他多种果蔬的复合汁、橙与胡萝卜汁等蔬菜的复合汁、芹菜汁、甜菜汁、菠菜等蔬菜汁配以食盐、香料和柠檬酸等配制的复合蔬菜汁等产品。

（3）功能型果汁饮料亦将成为未来的热点带有某些对人体功能具有改善作用的果蔬汁饮料亦将成为未来果汁饮料发展的热点。

1.总论

1.1橙汁的营养价值：

橙子又名“黄果”、“金环”，为芸香科植物香橙的果实，原产于中国东南部，是世界四大名果之一。

橙子分甜橙和酸橙，酸橙又称缸橙，味酸带苦，不宜食用，多用于制取果汁，很少鲜食。

鲜食以甜橙为主。

中国甜橙品种很多。

甜橙果实为球形，上下稍扁平，表面滑泽，来成熟前色青，成熟后变成黄色果肉酸甜适度，汁多，富有香气，是人们喜欢吃的水果之一。

甜橙的可食部分为74％，每100克甜橙肉含热量为197千焦耳，水分87．4克，蛋白质0．8克，脂肪0．2克，膳食纤维0．6克，碳水化合物10．5克，灰分0．5克，胡萝卜素160微克，硫胺素0．05毫克，核黄素0．04毫克，尼克酸0．3毫克，抗坏血酸33毫克，维生素E0．56毫克，钾159毫克，钠1．2毫克，钙20毫克，镁14毫克，铁0．4毫克，锰0．05毫克，锌0．14毫克，铜0．03毫克，磷22毫克，硒0．7微克等，还含橙皮甙、柚皮芸香甙、柚皮甙、柠檬苦素、那可汀、柠檬酸、苹果酸。

果皮含挥发油，有七十多种活性物质，主要为正癸醛、柠檬醛、柠檬烯和辛醇等。

橙子味甘、酸，性凉。

具有生津止渴、开胃下气的功效。

正常人饭后食橙子或饮橙汁，有解油腻、消积食、止渴、醒酒的作用。

橙子营养极为丰富而全面，老幼皆宜。

橙子中含量丰富的维生素C、P，能增加机体抵抗力，增加毛细血管的弹性，降低血中胆固醇。

高血脂症、高血压、动脉硬化者常食橙子有益。

橙子所含纤维素和果胶物质，可促进肠道蠕动，有利于清肠通便，排除体内有害物质。

橙皮性味甘苦而温，止咳化痰功效胜过陈皮，是治疗感冒咳嗽、食欲不振、胸腹胀痛的良药。

橙子几乎已经成为维生素C的代名词。

事实上，它的维生素C含量丰富，能增强人体抵抗力，亦能将脂溶性有害物质排出体外，是名实相符的保安康抗氧化剂。

橙皮又叫黄果皮，除含果肉中的成分外，胡萝卜素含量较多，可作为健胃剂、芳香调味剂。

橙皮还含一定时的橙皮油，对慢性支气管炎有效。

以鲜橙子为原料经过相关车间加工工艺加工得到的果汁饮料，比较新鲜，营养价值高，基本上包含有橙子的主要营养。

2工艺设计

2.1主要原辅料计算

2.1.1主要原辅料计算

表一班产20吨橙汁的物料计算

项目

指标

每班消耗

成品500ml装*100%

成品率99.7%

20.08t

原料消耗量：

浓缩橙汁

损耗率0.7%333.4kg/20t

336kg

辅料消耗量柠檬酸砂糖水

损耗率0.7%152.4kg/20t1795kg/20t17991kg/20t

154kg1808kg

18118kg

2.1.2分析过程

20吨复合橙汁中：

原果汁含量为10％，则浓缩橙汁（6倍）添加量为20000kg／6×10％＝333.4kg;其中可溶性固形物含量为333.4kg×65％＝216.71kg。

橙汁饮料一般糖酸比为13.0～17.0:

1，可溶性固形物含量为10%～15%，含酸0.8%～1.2%。

在果汁中加入1795kg的砂糖、152.4kg的柠檬酸，则成品的糖度为（216kg＋120.58kg＋1795kg）／20000kg＝10.6％、酸度为（6.668kg＋0.834kg＋152.4kg）／20000kg＝0.8％。

糖酸比为13.25％。

 2.1.2.1 成品主要质量指标 

原果汁含量10 %，糖度10.6 %，酸度0.8 %，糖酸比13.25 %

2.2原辅材料规格要求

2.2.1原料

橙子浓缩汁：

产品质量指标

（1）感官指标：

气味：

清香怡人；色泽：

橙黄色；形态：

澄清汁；口味：

酸甜适口，有桔子独特风味。

（2）理化指标：

可溶性固形物含量：

42±1°BX  含糖量14％～16％

可滴定总酸含量：

 1.5％±0.2％ 酸度0.9％～1.0％。

PH：

≤4.0  

（3）微生物指标：

（按国标GB4789.食品卫生检验方法微生物部分执行）    

细菌总数：

≤100个/ml   大肠菌群：

≤3个/100ml   致 病 菌：

不得检出

2.2.2辅料

2.2.2.1

（1）感官要求

糖的晶粒均匀，晶粒或其水溶液味甜，无异味，干燥松散，洁白,有光泽,无明显黑点.

（2）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%≥

99.75

99.65

还原塘分%≤

0.08

0.15

电导灰分%≤

0.05

0.10

干燥失重%≤

0.06

0.07

色值（国际塘色值）≤

80

180

混浊度，度

5

7

不溶于水杂质mg/kg≤

40

60

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≤

350

2.2.2.2．柠檬酸

（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%≤

0.01

2.2.2.3．苯甲酸和山犁酸甲的技术指标GB901

表三苯甲酸和山犁酸甲的技术指标

名称

苯甲酸

山犁酸甲

总量%≥

99.5

98

熔点≤

121~124

——

含氯化物%≤

0.02

0.018

灼烧残渣%≤

0.1

57~58.5

重金属%≤

0.001

0.002

砷%≤

0.0002

0.003

硫酸%≤

——

0.04

干燥失%重≤

——

1

2.2.2.4.水

水是果汁饮料生产中的重要原料之一，占85—95%。

水质的好坏，直接影响成品的质量。

因此，饮料用水的水质要求除了应符合国家卫生部、国家基本建设委员会颁布的标准代号为GB5749—85《生活饮用水水质卫生标准》见表，还应符合表所列的指标

表四生活饮用水水质卫生标准

项目

要求

说明

项目

要求

说明

色

色度不超过15度，并不得呈现其他异色

这些指标过高后不但会给人嫌恶的感觉，也有可能是水中含有物质和某些病毒的标志

阴离子合成洗涤剂

不超过0.3mg/l

过量会使水中产生异臭异味和泡沫，并阻碍净水处理过程

嗅和味

在原水中或者煮沸后饮用时，保证无异臭和异味

氯化物

不超过200mg/l

过量会产生咸味，影响成品口味

混浊度

不超过5度

硫酸盐

不超过250mg/l

过量会引起腹泻

肉眼可见物

无肉眼可见物

——

总硬度

不超过0.3mg/l

——

总铁

不超过0.3mg/l

人体必要的元素过量时会使成品带有铁锈味，并影响成品色泽

PH值

6.5~8.5

——

锰

不超过0.1mg/l

——

细菌总菌（37℃培养24小时）

100ml水中不超过100个

保证水质量卫生安全

铜

不超过0.1mg/l

——

大肠杆菌

1ml水中不超过3个

锌

不超过0.1mg/l

——

游离性余氯

出厂水0.5~1.0mg/管网末梢mg/l

余氯量过高，产生氯臭，影响产品风味。

挥发酚类（以苯酚为计）

不超过0.002mg/l

过量会产生氯酚臭

——

——

——

表五饮用水和饮料用水在指标上的差异

指标

饮用水

饮料用水

浊度/度

＜3

＜2

色度/度

＜15

＜5

溶解性总固体/mg/l

＜1000

＜500

总硬度（以CaCO3计）/mg/l

＜450

＜100

铁（以Fe）/mg/l

＜0.3

＜0.1

高锰酸钾消耗量/mg/l

—

＜10

总碱度/mg/l

—

＜50

游离氯/mg/l

≥0.3

＜0.1

致病菌/

—

不得检出

2.3工艺流程设计

2.3.1生产工艺流程

含有桔子饮料的工艺流程图如下：

杀菌浓缩橙汁

柠檬酸↘↓

砂糖→调和←消毒←软化←过滤←水

其他↗↓

过滤

↓

均质

↓

脱气

↓

瞬时杀菌

↓

热罐装← 检验←空罐

↓

封盖

↓

倒置

↓

冷却

↓

检查

↓

贴标

↓

包装

↓

成品

图一橙汁生产工艺流程图

2.3.2．操作要点：

（1）原料橙子原产中国南部，南方各省均有分布，而以四川、广东、台湾等省栽培较为集中。

桔子汁的生产工艺：

桔子→拣选→清洗→热烫→去皮去核→果肉打浆→离心分离→均质→真空浓缩→芒果/桔子混浊浓缩汁→杀菌冷却→无菌大包装→桔子混浊浓缩汁

（2）热糖称量所需的白砂糖和部分处理水，使其浓度为50%，加热到100℃左右，并充分搅拌使之熔化，加入果葡糖浆过滤后抽到冷却缸冷却至30℃以下。

（3）调和调配的目的是依据桔子稀释饮料的具体工艺要求，按各种产品所需的果汁、糖液、酸液、水、添加剂的配比送入调配罐，用搅拌器混合均匀，并立刻分析检验混合料是否符合标准。

如不符合，需及时调整。

（4）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150~170kg/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。

（5）果汁的脱气脱气的目的和效能归纳如下：

①防止维生素C的损失，②防止香味和色泽的变化，③防止好气性细菌的繁殖，④防止果肉浆和其他悬浮物悬浮在果汁上部，⑤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。

（6）杀菌冷却桔子饮料脱气后均需进行杀菌冷却处理。

本工艺的高温瞬时杀菌是利用板式超高温杀菌机等设备快速加热果汁至100℃，保温30s后迅速热灌装。

（7）包装容器及灌装封口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。

（8）包装入库

2.3.3．辅助工艺流程说明：

1．溶糖工艺

砂糖溶解过滤调糖浆

（1）溶解糖的方法有冷溶法和热溶法，本设计采用热溶法，热溶法的优点有：

1）能杀灭附于糖内的细菌；2）可分离出凝固糖中的杂质；3）溶解速度快，在较短时间内可生产大量糖浆。

热溶法一般采用夹层锅，用蒸汽加热，要求蒸汽压力为0.8~0.9kg/cm2。

温度在80度，糖液煮沸后，保温5min,并去除泡沫。

（夹层锅带搅拌器）

（2）过滤砂糖用水溶解后，必须进行过滤得到澄清透明的糖浆液备用。

本设计采用糖浆过滤器过滤，并使用离心泵加压，要求压力不超过6kg/cm2。

每次过滤完毕，要对过滤器进行清洗。

（3）调糖浆调糖浆是先将糖浆投入带有搅拌器的不锈钢配料缸中，在不断搅拌下，按一定配比将原料逐一加入，其顺序为：

1）原糖浆2）酸溶液3）果汁4）香料5）加水至规定容积。

2．水处理工艺

本系统为反渗透纯化水制备系统，是以本公司自来水作为原水，经过一系列处理后，最终纯化水出水电导率～10μS/CM。

该系统包括：

预处理部分--原水箱、原水增压泵、絮凝剂加药系统、机械过滤器、活性碳吸附器；

反渗透部分--保安过滤器、、高压泵、R/O系统、纯化水箱、清洗系统。

（1）过滤过滤的目的是除去水中悬浮物、胶体等不溶性杂质及一些微生物。

本厂采用砂过滤器，是一种精滤设备，在饮料用水中应用十分广泛。

工作原理：

砂棒过滤器的主要工作部件是砂棒，它是采用细微颗粒的硅藻土和骨灰等物质，成型后在高温下焙烧，使气熔化，可燃性物质变成气体逸散，形成2~4μm的小孔，当具有一定压力的原水进入容器，通过棒上的微小孔隙时，水中存在的有机物、微生物等杂物，即被隔滤在砂棒表面，经过滤后的净水有砂棒内腔流出，完成了过滤过程。

再用碳吸附色素，灰尘等。

（2）软化

饮料用水中比生活用水的硬度要求低得多，因此必须软化水。

水的软化和脱盐的目的是除去水中的可溶性盐——即钙镁离子。

软化水的方法有：

石灰软化法、电渗析法、离子交换法和反渗透法。

本厂使用反渗透系统。

反渗透法是指使用半透膜使纯水透过，而截留无机盐等小分子，使达到饮料用水的标准的方法。

（3）消毒

从消费者的健康角度考虑饮料用水使用前必须进行消毒，水的消毒方法有氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒。

本厂使用第三种。

紫外线消毒速度快，工作效率高、性能稳定、效果好、不改变水的理化指标、不产生有毒物质、且操作简单\管理方便，已成为饮料厂的主要消毒设备。

产生紫外线的设备为紫外灯，紫外线对水杀菌消毒，主要是杀灭水中的细菌的营养细胞，用1支15W紫外灯，在水以5~15L/min流速流过时，可杀灭99.9%的大肠杆菌。

3.瓶子要求

（1）PET饮料瓶外观质量检测要求

序号

项目

要求

1

瓶口部分

瓶口端面平整、螺纹圆滑、无崩缺、溢料毛边＜0.1mm

2

瓶身部分

成型饱满，无杂质，无生料，无气泡，无雾状发白，无冷斑，无脱皮，无明显伤痕，无色瓶表面光滑透明

3

标签图案

参见PVC及OPP标签质量验收标准

4

缩标外观

标签热收缩良好，瓶身无变形；条码能正确读出。

5

贴标外观

标签平整，无明显皱折，无明显起皱，重叠位不超过15mm，上下错位不大于1.5mm；条码能正确读出。

6

瓶底部分

平整，无伤痕或附着物，注塑口不能超过底平面。

7

色瓶颜色外观

表面色泽均匀，强光下目视与标准无明显差异，头光看底色与标准瓶一致。

8

包装外观

外包装整齐清洁，无破损；有明显的标签标识。

（2）玻璃瓶洗瓶工艺

（1）选瓶清洗前必须进行人工选瓶，将玻璃瓶坏瓶选出。

（2）洗瓶洗瓶有四个阶段

第一阶段45℃温水预泡，目的是除残余物及预热，是附在瓶上的脂肪溶解乳化。

第二阶段80℃碱水浸泡，喷洗，目的是去除瓶内污物，达到洗瓶效果，碱水浓度0.8%，浸洗10min，使结垢饿蛋白质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℃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℃温水喷洗，同样洗去残余碱液，使瓶再降温。

常用洗瓶剂为NaOH,或NaOH,与碳酸钠的混合液。

2.4物料、包装材料衡算

2.4.1.物料衡算

物料计算包括该产品的原辅料和包装材料的计算。

通过物料计算，可以确定各种主要物料的采购运输和仓库储存量，并对生产过程中所需的设备和劳动定员的需要量提供计算依据。

物料衡算的依据是质量守恒定律，即进入生产系统的全部物料质量必须满足等于离开该系统经过加工处理后所得。

这样计算出原料和辅料的消耗定额，绘制出原、辅料耗用表和物料平衡图。

并为下一步设备的计算、热量计算、管路设计等提供依据和条件。

还为劳动定员、生产班次、成本核算提供计算依据。

1．橙汁的物料衡算

表八班产20吨橙子汁汽水的物料计算

班产量/t

20

原辅料

配方/Kg

大概比值%

白砂糖

1808

9

浓缩橙子汁

336

1.6

阿巴斯甜

6

0.03

维生素C

4

0.02

柠檬酸钠

6

0.03

柠檬酸

154

0.75

香精

11

0.055

苯甲酸钠

2

0.01

水

17991

80.205

合计

20080

100

2.5设备选型

2.5.1．设备选型的原则

（1）满足工艺要求，保证产品的质量和产量；

（2）一般大型食品工厂应选用较先进的、机械化程度高的设备，中型厂则看具体情况，一些主要产品可选用机械化、连续化程度较高的设备，小厂则选用较简单的设备。

（3）所选设备能充分利用原料，损耗少、效率低、体积小、维修方便、劳动强度低、并能一机多用。

（4）所选设备应符合食品卫生要求，易清洗、装拆，与食品接触的材料要不易腐蚀，不致对食品造成污染。

（5）设备结构合理，材料性能可适应各种工作条件（如温度、湿度、压力、酸碱度等）。

（6）在温度、压力、真空、浓度、时间、速度、流量、液位、计数和程序等方面有合理的控制系统，并尽量采用自动控制方式。

2.5.2．设备选型

说明：

每班定为8小时生产，但实际出发，考虑到生产的不连续性及生产后的清洗工作，也为今后发展留有余地，生产还当选大，以每班处理7.5小时计。

1．调和缸（带搅拌器）有节能、耐腐蚀、生产能力强、清洗方便、结构简单等优点。

要求容积为（混合液密度取ρ=1000kg/m3）

橙子汁：

V=20*1000/1000/2=10m3

考虑到搅拌时溢出，取装满基数为0.75，故其体积为10/0.75=13.3m3

调和缸的选用如下：

公称容积1500L搅拌功率为1.1Kw搅拌转速36r/min

外形尺寸1350×1200×1940mm重量40kg

采用材质为SUS304或316不锈钢，符合GMP生产标准。

供应公司：

杭州圣亚机械阀业有限公司

每条生产线由3个1500L调和缸供应原料，则该设计中应配12个此类调和缸。