日产吨复合型果蔬汁的饮料厂设计方案.docx

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日产吨复合型果蔬汁的饮料厂设计方案

黑龙江东方学院

食品厂课程设计说明书

题目：

日产120吨复合型果蔬汁的饮料厂设计

学生姓名

徐强

学号

09222124

专业

食品科学与工程

班级

2009-1

指导教师

钱镭

学部

食品与环境工程

答辩日期

2018年9月20日

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第1章产品方案及工艺流程论证4

1.1产品方案4

1.2具体产品方案4

1.2.1草莓胡萝卜汁4

1.2.2苹果胡萝卜汁5

1.3车间生产过程设计6

第2章工艺流程8

2.1工艺流程确定8

2.1.1草莓胡萝卜汁的工艺流程8

2.1.2苹果胡萝卜汁的工艺流程9

2.2果蔬汁饮料的配方9

2.2.1草莓胡萝卜汁的最佳配方9

2.2.2苹果胡萝卜汁的最佳配方10

2.3工艺论证10

2.3.1草莓汁的制取10

2.3.2胡萝卜汁的制取11

2.3.3苹果汁的制取11

2.4混合汁的制取11

第3章物料衡算13

3.1草莓胡萝卜汁的物料衡算13

3.1.1果蔬汁的物料衡算13

3.1.2原料的物料衡算13

3.2苹果胡萝卜汁的物料衡算14

3.2.1果蔬汁的物料衡算14

3.2.2原料的物料衡算15

第4章热量衡算17

4.1草莓胡萝卜汁的热量衡算17

4.2苹果胡萝卜汁的热量衡算17

第5章设备选型及辅助部分设计19

5.1选择设备的原则19

5.2设备选型19

5.3设备一览表20

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第1章产品方案及工艺流程论证

1.1产品方案

（1）品种及产量设定

根据配套设备生产能力及市场情况，设计日产复合型果蔬汁120吨。

全年生产方案如下<表2-1）：

表2-1产品的品种及产量设定

名称

年产量

月产量

日产量

草莓胡萝卜汁

12000吨

120吨

40吨

苹果胡萝卜汁

24000吨

240吨

80吨

（2）产品规格及包装设计

根据从优化工艺以及合理探究果蔬汁饮料厂车间配置来看，选择日产量120吨复合型果蔬汁的生产规模，产品的产量设计情况见表2-2，其中一年按10个月计算，每月按30天计算。

表2-2产品的产量及规格设计

名称

规格

日产量

包装形式

备注

草莓胡萝卜汁

500ml

40t

聚酯瓶

原汁含量在25%左右

苹果胡萝卜汁

500ml

80t

聚酯瓶

原汁含量在25%左右

1.2具体产品方案

1.2.1草莓胡萝卜汁

主要采用草莓、胡萝卜两种果蔬经加工成汁液后，混合添加糖、酸等物质调配而成，原汁含量在25%左右。

1.2.1.1产品技术要求

参照中华人民共和国行业标准GB1687-93，制订产品技术要求。

本产品加工中所使用的原辅材料应符合GB10791的规定。

感官要求应符合表28的规定<见表2-3），理化指标应符合29规定<见表2-4），微生物指标应符合表30规定<见表2-5）。

表2-3果品清汁感官要求

工程

指标

色泽

草莓胡萝卜汁呈橘红色，久置后稍许变深

外观形态

呈透明状，无明显沉淀物、悬浮物

香气及滋味

具有新鲜果实固有的滋味与香气，无异味

杂质

不允许有肉眼可见的杂质

表2-4果品清汁理化指标

工程

指标

可溶性固形物<20℃折光计）%

≥10

乙醇g/kg

≤10

吸光度<苹果汁、鸭梨汁）

0.15--0.7

透光率%

≥90.0

果胶

无

淀粉

无

铜<以Cu计）mg/kg

≤5.0

铅<以Pb计）mg/kg

≤0.3

砷<以As计）mg/kg

≤0.3

表2-5果品清汁微生物指标

工程

指标

细菌总数<个/ml）

≤100

大肠菌群<个/100ml）

≤6

致病菌

不得检出

1.2.1.2车间生产方案

产品为草莓胡萝卜复合型果蔬汁，生产车间内，一条草莓汁生产线，一条胡萝卜汁生产线，最后汇总为一条，出来产品草莓胡萝卜汁。

每天工作两班制，每班实际工作8小时，日产量40t，班产量为40/2=20t，每小时产量为20/8=2.5t。

1.2.2苹果胡萝卜汁

主要采用苹果、胡萝卜两种果蔬经加工成汁液后，混合加糖加酸及其他物质调配而成，原汁含量在25%左右。

1.2.2.1产品技术要求

参照中华人民共和国行业标准GB1687-93，制订产品技术要求。

本产品加工中所使用的原辅材料应符合GB10791的规定。

感官要求应符合表28的规定<见表2-6），理化指标应符合29规定<见表2-4），微生物指标应符合表30规定<见表2-5）

表2-6果品清汁感官要求

工程

指标

色泽

苹果胡萝卜汁呈淡琥珀色，久置后稍许变深

外观形态

呈透明状，无明显沉淀物、悬浮物

香气及滋味

具有新鲜果实固有的滋味与香气，无异味

杂质

不允许有肉眼可见的杂质

1.2.2.2车间生产方案

苹果胡萝卜复合型果蔬汁，生产车间内，苹果汁生产线和胡萝卜汁生产线汇总成一条，出来产品苹果胡萝卜汁。

每天两班倒，每班实际工作时间为8小时，日产量80t，班产量为80/2=40t，每小时产量为40/8=5t。

1.3车间生产过程设计

根据果蔬汁生产工艺要求，需以下建筑物或构筑物：

（3）主生产车间：

草莓汁、苹果汁和胡萝卜汁生产线。

（4）原、辅材料库：

存放生产用的辅料及包装材料。

（5）冷库：

存放生产用的草莓、苹果和胡萝卜。

（6）成品库：

存放果蔬汁成品用。

（7）水处理间：

提供果蔬汁生产配料用的净化水。

（8）空压机房：

提供某些设备自动化控制所需的压缩空气及生产过程中的需求。

（9）化验室：

原辅材料的检验及车间成品的理化指标和微生物的检测。

（10）更衣室、卫生间：

供车间工人使用。

（11）锅炉房：

提供生产所需要得蒸汽。

（12）配电室：

提供生产用电。

本设计以我国目前市场的实际状况为基础，按照国内的设计规范和标准以及相关的管理规定，采用最合理、实用的技术进行设计，以节约能源，生产机械化、连续化为前提，采用先进成熟的工艺、配方，吸收果蔬汁生产实践中的先进技术经验，以GMP和HACCP的规范要求为准则，力求技术上先进可靠，布局上合理规范。

第2章工艺流程

2.1工艺流程确定

2.1.1草莓胡萝卜汁的工艺流程

草莓胡萝卜汁的工艺流程如下图2-1

清洗

图2-1草莓胡萝卜汁的工艺流程

2.1.2苹果胡萝卜汁的工艺流程

苹果胡萝卜汁的工艺流程如图2-2

胡萝卜

图2-2苹果胡萝卜汁的工艺流程

2.2果蔬汁饮料的配方

2.2.1草莓胡萝卜汁的最佳配方

草莓胡萝卜汁的配方见表2-7

表2-7草莓胡萝卜汁的配方

成分

所占比例

复合汁

25%<草莓汁与胡萝卜汁质量比为1:

6）

蔗糖

10%

柠檬酸

0.18%

维生素C

0.02%

香精

0.085%

复合稳定剂

0.4%<0.3%CMC-Na和0.1%海藻酸钠）

水

64.32%

2.2.2苹果胡萝卜汁的最佳配方

苹果胡萝卜汁的配方见表2-8

表2-8苹果胡萝卜汁的配方

成分

所占比例

复合汁

25%<苹果汁与胡萝卜汁质量比为4:

3）

蔗糖

8%

柠檬酸

0.15%

苹果酸

0.1%

香精

0.085%

维生素C

0.02%

复合稳定剂

0.15%<0.1%CMC-Na和0.05%黄原胶）

水

66.50%

2.3工艺论证

2.3.1草莓汁的制取

（1）原料挑选：

挑选新鲜、品种良好、成熟度80%以上，风味浓郁，里面呈红色或淡红色的草莓鲜果，去除霉烂果、病虫害果、僵果和死果。

宜采用芳香味浓郁的草莓品种。

（2）清洗处理：

江草莓放入流动水中清洗，去除泥沙等杂质，尽量减少农药残留量和微生物污染，洗净后沥干。

（3）榨汁、酶解和过滤：

将草莓放入热榨汁机中榨汁，获得草莓浓浆，再向其中加入2%的果胶酶，放置2—3小时使果胶酶充分发挥作用后，经过滤后即得草莓原汁[9]。

2.3.2胡萝卜汁的制取

（1）原料拣选：

选择成熟度适中，表皮及果肉成鲜艳红色或橙红色的胡萝卜品种，无病虫害及机械损伤，去除腐烂果。

（2）清洗：

用自来水冲洗干净表皮附着的泥沙。

（3）去皮，破碎：

胡萝卜去皮可以使胡萝卜汁的色泽和风味更佳。

去皮后破碎。

（4）热烫：

将胡萝卜薄片放入温度为90℃的热水中，煮5min后，在冷水中冷却，然后沥干。

（5）榨汁：

将煮过后的胡萝卜薄片放到榨汁机中榨汁<胡萝卜与水的质量比为1：

2），去废渣取其汁。

（6）过滤：

将胡萝卜汁用过滤机过滤得透明橙黄的胡萝卜汁[10]。

2.3.3苹果汁的制取

（1）原料的挑选：

选择风味浓，糖酸含量适当的中晚熟品种，去除腐烂及病虫害果。

（2）清洗：

去除表面的泥沙等杂质，降低农药残留和微生物污染污染。

（3）去皮，破碎：

去皮，切成2mm-3mm厚的薄片。

（4）热烫：

将果片置于95℃热水中热烫3-4min，钝化酶的活性，并使果肉组织软化，以利于榨汁。

（5）榨汁，过滤：

按苹果片：

水=1:

1的比例榨汁，过滤后得苹果汁。

2.4混合汁的制取

混合汁的制取过程步骤如下[11]：

（1）混合：

将草莓汁、苹果汁分别与胡萝卜汁按比例混合。

（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）调配：

调配的目的是依据草莓胡萝卜汁和苹果胡萝卜汁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。

条件为50℃15MPa4-5min。

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）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：

果蔬汁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95℃，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80℃以上。

倒瓶保温20min再冷却至20℃左右。

（8）检验：

去除包装及封口不合格的产品。

（9）装箱入库。

第3章物料衡算

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。

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。

3.1草莓胡萝卜汁的物料衡算

3.1.1果蔬汁的物料衡算

日产量按40吨设计计算：

<1）40t草莓胡萝卜汁成品装入500ml聚酯瓶内

确定瓶数40×106/500＝80000瓶；

<2）检验：

其中有不合格产品，损失0.2%

成品瓶数80000×<1＋0.2%）＝80160瓶；

<3）灌装：

损失0.2%

原瓶数80160×<1＋0.2%）＝80320瓶；

所需饮料80320×0.5＝40160kg；

<4）脱气：

损失0.3%

40160×<1＋0.3%）＝40281kg；

<5）均质：

损失0.3%、

40281×<1＋0.3%）＝40401kg；

<6）混合果蔬汁、水和辅料的混合比例按5：

13：

2

即，果蔬汁的含量40401×25%＝10100kg。

<7）果蔬汁：

草莓汁占1/7，10100×1/7＝1443kg；

胡萝卜汁占6/7，10100×6/7＝8657kg。

3.1.2原料的物料衡算

草莓的用量：

（1）过滤<损失0.3%）：

1443×<1＋0.3%）＝1447kg；

（2）酶解<损失0.3%）：

1447×<1＋0.3%）＝1451kg；

（3）榨汁<损失18%）：

1451×<1＋18%）＝1713kg；

（4）清洗<损失0.2%）：

1713×<1＋0.2%）＝1716kg；

（5）挑选<损失0.5%）：

1716×<1＋0.5%）＝1725kg。

所需草莓质量为1725kg

胡萝卜的用量：

（1）过滤<损失0.3%）：

8657×<1＋0.3%）＝8683kg；

（2）榨汁<损失20%）：

8683×<1＋20%）＝10420kg；

（3）热烫<损失0.5%）：

10420×<1＋0.5%）＝10472kg；

（4）脱皮<损失0.4%）：

10472×<1＋0.4%）＝10514kg；

（5）清洗<损失0.2%）：

10514×<1＋0.2%）＝10535kg。

（6）挑选<损失0.5%）：

10535×<1＋0.5%）＝10587kg

所需胡萝卜质量为10587kg

表4-1日产40吨草莓胡萝卜汁饮料生产物料计算表

工程

每天实际量

草莓消耗量

1725

胡萝卜消耗量

10587

蔗糖

4000

柠檬酸

72

海藻酸钠

40

CMC-Na

120

香料

34

空聚酯瓶消耗量<瓶）

80000

纸箱数<个）

6667

3.2苹果胡萝卜汁的物料衡算

3.2.1果蔬汁的物料衡算

日产量按80吨设计计算：

<1）80t苹果胡萝卜汁成品装入500ml聚酯瓶内

确定瓶数80×106/500＝160000瓶；

<2）检验：

其中有不合格产品，损失0.2%

成品瓶数160000×<1＋0.2%）＝160320瓶；

<3）灌装：

损失0.2%

原瓶数160320×<1＋0.2%）＝160641瓶；

所需饮料160641×0.5＝80320kg；

<4）脱气：

损失0.3%

80320×<1＋0.3%）＝80561kg；

<5）均质：

损失0.3%

80561×<1＋0.3%）＝80803kg；

<6）果蔬汁饮料中原果蔬复合汁含量为25%；

果蔬汁的含量80803×25%＝20201kg；

<7）果蔬汁：

苹果汁占4/7，20201×4/7＝11543kg；

胡萝卜汁占3/7，20201×3/7＝8658kg。

3.2.2原料的物料衡算

苹果的用量：

（1）过滤<损失0.3%）：

11543×<1＋0.3%）＝11578kg；

（2）榨汁<损失15%）：

11578×<1＋15%）＝13314kg；

（3）热烫<损失0.5%）：

10420×<1＋0.5%）＝13381kg；

（4）脱皮<损失0.4%）：

13381×<1＋0.4%）＝13434kg；

（5）清洗<损失0.2%）：

13434×<1＋0.2%）＝13461kg；

（6）挑选<损失0.5%）：

13461×<1＋0.5%）＝13528kg。

所需苹果质量为13528kg

胡萝卜的用量：

（1）过滤：

8658×<1＋0.3%）＝8684kg；

（2）榨汁：

8684×<1＋20%）＝10421kg；

（3）热烫：

10421×<1＋0.5%）＝10473kg；

（4）脱皮：

10473×<1＋0.4%）＝10515kg；

（5）清洗：

10515×<1＋0.2%）＝10536kg。

（6）挑选：

10536×<1＋0.5%）＝10588kg

所需胡萝卜质量为10588kg

表4-2日产80吨苹果胡萝卜汁的生产物料计算表

项目

每班实际量

苹果消耗量

13528

胡萝卜消耗量

10588

蔗糖

6400

柠檬酸

120

苹果酸

80

维生素C

16

黄原胶

40

CMC-Na

80

香料

68

空聚酯瓶消耗量<瓶）

160000

纸箱数<个）

13334

第4章热量衡算

4.1草莓胡萝卜汁的热量衡算

（1）胡萝卜热烫所需要的热量

1：

胡萝卜比热容为3.6kJ/

3.6×10587×（90-20>=2.67×106kJ

（2）杀菌热量

2：

草莓的比热容是3.68kJ/

2=

=46160×（95-50>×（3.68+3.6>/2=7.56×106kJ

（3）冷却放出热量

3：

3=

=46160×<95-20）×（3.68+3.6>/2=1.26×107kJ

（4）总热量：

=

1+

2+

3=2.67×106kJ+7.56×106kJ+1.26×107kJ

=2.28×107kJ

（5）根据经验，在过程中热量损失为15%，故实际热量为：

s=2.28×107kJ×<1+15%）=2.62×107kJ

4.2苹果胡萝卜汁的热量衡算

苹果胡萝卜汁的热量衡算如下列步骤[12]：

（1）苹果热烫所需要的热量

1：

苹果的比热容是3.8kJ/

1=

=3.8×13528×（90-20>=3.60×106kJ

（2）胡萝卜热烫所需要的热量

2：

胡萝卜比热容为3.6kJ/

2=

=3.6×10588×（90-20>=2.67×106kJ

（3）均质搅拌热

3：

3=

=80803×（90-50>×（3.6+3.8>/2=1.20×107kJ

（4）向环境散热

4：

散热量将大幅度降低，约为加热量的15%-20%

（5）杀菌

5：

将果浆从50℃加热到95℃杀菌所需要的热量为：

5=

=80320×（95-50>×（3.8+3.6>/2=1.34×107kJ

（6）冷却放出热量

6：

6=80320×<95-20）×（3.8+3.6>/2=2.23×107kJ。

（7）总热量：

=

1+

2-

3+

5+

6=3.60×106kJ+2.67×106kJ-1.20×107kJ+1.34×107kJ+2.23×107kJ

=3.0×107kJ

（8）根据经验，在过程中热量损失为15%，故实际热量为

s=3.0×107kJ×<1+15%）=3.45×107kJ

第5章设备选型及辅助部分设计

设备选型应符合工艺要求，它的依据是物料衡算。

设备选型的好坏是保证产品质量的关键，体现生产水平的标准，它为动力配电、水、汽用量计算提供依据，对于生产中关键设备除按实际生产能力所需的台数配备外，还应考虑备用设备，若几种产品都需要的共同设备，应按处理量最大的品种所需的台数确定。

一般后道工序设备的生产能力要略大于前道，以防物料积压。

5.1选择设备的原则

从设备的设计选型上，可以反映出所设计工厂的先进性和生产的可靠性。

因此在设备的工艺设计和选型时应考虑如下原则[13]。

（6）满足工艺要求，保证产品的质量和产量。

（7）经济上合理，技术上先进。

（8）投资省，耗材料少。

（9）运行费用低，水电汽消耗少。

（10）操作清洗方便，耐用易维修，备品配件供应可靠，减轻工人劳动强度，实施机械化和自动化方便。

（11）结构紧凑，尽量采用经过实践考验证明确实性能优良的设备。

（12）考虑生产波动与设备平衡，留有一定余量。

（13）考虑设备故障及检修的备用。

5.2设备选型

根据本设计所确定的生产工艺流程，涉及到以下几类设备：

原料清洗设备、原料挑选机械、去皮，破碎设备、榨汁设备、均质设备、脱气设备、加热杀菌设备、灌装设备。

现就其中主要设备的选型说明如下[14][15][16]：

说明：

每天约处理草莓1.7t、苹果13.5t、胡萝卜21.7t，每天实际工作时间两班共16小时，即每小时处理草莓0.1t、苹果0.85t、胡萝卜1.4t。

每小时生产草莓胡萝卜汁2.5t、苹果胡萝卜汁5t。

（1）拣选机

选用KASSJ型号的拣选输送机，人工拣选出病虫害及霉烂果，共需3台。

（2）清洗机

多功能清洗机该机适用于水果和蔬菜。

如草莓、苹果、青菜等清洗。

该设备在气泡、冲浪、提升、喷淋等联合工作下，具有洗洁净高、节能节水、设备稳定可靠等特点。

选用GT5A13A型号的水果清洗机，生产能力为5t/h，共需要3台。

（3）破碎机

选用GFM-FC-5型号的果蔬破碎机，将果蔬破碎成块，以利于榨汁。

工作能力为3t/h。

（4）榨汁机

选用DYJ型号带式榨汁机，能提高果蔬出汁率，达到80-85%。

工作能力为3t/h。

（5）不锈钢袋式过滤机

果汁及果汁饮料不锈钢袋式过滤器：

专门用于汽水、饮料的过滤。

本过滤器是采用袋式过滤，过滤效率高，清洗简单，更换过滤袋可在30秒内完成，方便快捷，省时省工。

工作能力为6t/h，共需3台。

（6）均质机

选用YIDA-JZJ型号的均质机，工作能力为5t/h，能起到防止或减少料液的分层，改善料液外观的作用，使其色泽更鲜艳，香度更浓，口感更醇。

（7）真空脱气机

果蔬汁中都含有一定量的气体，包括果实本身含有的气体和在破碎、榨汁、过滤、搅拌配料、均质作业时混入的气体。

通常通过真空脱气法及时将果蔬汁中这些气体排除，以防止果蔬汁中营养成分继续氧化，减少果肉颗粒与汁液之间的密度差值，减少灌装及杀菌时起泡，从而延长果蔬汁储存期。

型号RXT-50生产能力6t/h。

（8）杀菌设备

选用RSCG01-1型超高温瞬时灭菌机，工作能力为

（9）灌装设备

选用DXGF-24-24-8型号的灌装机，工作能力为8t/h，共需3台。

5.3设备一览表

车间生产设备选用见表6-1

表6-1设备一览表

设备编号

设备名称

规格型号

数量

主要技术参数

备注

E101

拣选机

KASSJ

3

生产能力5t／h

外形尺寸：

4100×1100×1750

功率：

4.75kw

山东文登市农业机械厂

E102

清洗机

GT5A13A5

3

生产能力5t／h

外形尺寸：

4280×1450×1260

功率