南阳市年产五万吨凉茶厂工艺设计讲解.docx
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南阳市年产五万吨凉茶厂工艺设计讲解
南阳市年产5万吨凉茶厂工艺设计
摘要凉茶，是将药性寒凉和能消解体内热的中草药煎水，作饮料喝，以消除体内暑气或冬日干燥引起的喉咙疼痛等疾病。
本设计是年产5万吨凉茶厂的工艺设计，根据原料的配比，确定生产方案和物料衡算等内容，通过凉茶的生产工艺要求和质量标准，进行凉茶厂的工艺设计。
考虑到南阳的优越地理位置和丰富的中草药资源，将厂址选在南阳市丹江口水库附近。
本工艺设计包括设计说明书和图纸两大部分。
关键词南阳市凉茶工艺设计
1.设计背景
1.1凉茶的功效及分类
所谓凉茶，是将药性寒凉和能消解体内热的中草药煎水，作饮料喝，以消除体内暑气或冬日干燥引起的喉咙疼痛等疾病。
以传统中草药中的具有清热解毒功效的金银花、菊花等为主要原料，按科学的配比、萃取，通过工业化饮料的生产工艺和灌装技术，生产出适合现代人口味的，又能满足人们对健康理念需求的功能饮料—凉茶。
凉茶是汉族特色茶饮，中草药植物性饮料的通称。
广东凉茶是汉族传统凉茶文化的代表。
凉茶是将药性寒凉和能消解人体内热的中草药煎水做饮料喝，以消除夏季人体内的暑气，或治疗冬日干燥引起的喉咙疼痛等疾患。
按照凉茶的不同功效，凉茶可分为四类：
（1）清热解毒茶 主要适合内热，火气重的人。
代表药材有银花、菊花、山枝子、黄岑等。
适饮于春、夏和秋季。
（2）解感茶 主要医治外感风热，四时感冒和流感。
代表药材有当年“非典”时期卖到天价的板蓝根。
饮料型的有“邓老凉茶”等。
此茶四季都适饮。
（3）清热润燥茶 特别提示，此类凉茶尤其适饮于秋季，对于口干，舌燥，咳嗽都有良好的药用功效。
代表药材有沙参玉竹、龙梨叶、冬麦、雪耳等，饮料型的有“邓老凉茶”等。
（4）清热化湿茶 其针对湿热气重，口气大，面色黄赤等人饮用。
代表药材有银花、菊花、棉茵陈、土伏苓等，饮料型的有“邓老凉茶”等。
适饮于夏季。
1.2凉茶的发展现状及趋势
凉茶文化的悠久历史和广泛的民间性、公认的有效性、严格的传承性及巨大的发效应，使其成为世界饮料的一匹“黑马”。
2006年，凉茶销量已超过可口可乐在中国大陆的销量。
2007年产销量达600万吨，销售范围已覆盖全国及美国、加拿大、法国、英国、意大利、德国、澳大利亚、新西兰等近二十个国家。
2010年我国凉茶销售突破2500万吨，超过可口可乐全球销量；其中出口到海外的产品已占到了总量的1/3，美国是最大出口国。
目前，中国人均消费茶饮料仅0.3kg，如果与日本人均年饮用量的20到30公斤计算，我国茶饮料还有50倍以上的成长空间，即使从我国目前人均10公斤的饮料消费量来看，我国茶饮料的市场容量至少为1300万吨，而目前我国茶饮料的实际产量仅为185万吨，尚有1115万吨的市场成长空间。
1.3厂址选择
厂址选择是否得当，直接影响到城乡关系，影响基建速度，投资费用及投资产后生产成本、效益等方面，对于职工的劳动环境，厂区的卫生条件，产品的质量也有一定的影响，所以选厂址是必须认真仔细和慎重。
食品工厂的厂址选择必须遵守国家法律法规，符合国家和地方的长远规划和行政布局、国土开发整治规划、城镇发展规划。
同时从全局出发，正确处理工业与农业、城市与乡村、远期与近期以及协作配合等各种关系，并因地制宜、节约用地、不占或少占耕地及林地。
注意资源合理开发和综合利用；节约能源，节约劳动力；注意环境保护和生态平衡；保护风景和名胜古迹；另外还要做到有利生产、方便生活、便于施工，提供有多个可供选择的方案进行比较和评价。
厂址选择的原则主要是从生产条件投资和经济效果两个方面考虑。
本厂址选在水资源丰富，原料丰富，交通便利的南阳市。
南阳是南水北调中线工程水源地和渠首所在地。
市内河流众多，分属长江、淮河两大水系，长度在百公里以上的河流有10条。
全市主要河流有丹江、唐河、白河、淮河、湍河、刁河、灌河等，水资源总量70.35亿立方米，水储量、亩均水量及人均水量均居全省第一位。
南阳还是中国中药材的主产区之一，药用植物资源丰富，具有种植、加工中草药的自然条件优势和传统习惯，盛产中药材2340种，产量达2.5亿公斤，其中地道名优药材30余种，原料丰富，便于生产。
也是豫陕鄂三省交界处区域性中心城市、中原经济区重要的核心城市，交通发达，方便运输和销售。
2.设计方案
2.1生产规模
生产规模为年产5万吨的凉茶。
2.2产品方案
2.2.1凉茶工艺流程
白砂糖→融化
↓
原料清洗→粉碎萃取→过滤→调配罐→板框过滤→缓冲罐→高速分离过滤→缓冲罐→UHT系统→缓冲罐→灌装封口→连续倒瓶杀菌→喷淋冷却→风干→前检→套标缩标→喷码→检验→成品入库
2.2.2产品方案说明
本方案设计生产的凉茶采用PET塑料瓶装，考虑到凉茶的销量具有明显的季节性，可在旺季5—10月实施三班制，淡季3、4、11、12月实施两班制，1、2月进行设备维护和修整，将产品的生产方案设计如下表2-1。
表2-1年产5万吨凉茶生产方案
产品名称
规格
全年生产天数
PET塑料瓶装凉茶
500mL/瓶
300d
3.方案实施
3.1原料选择
3.1.1原辅材料及要求
原辅材料：
纯净水、仙草、鸡蛋花、布渣叶、菊花、金银花、夏枯草、甘草。
原辅材料要求：
所有工艺用水包括配料用水及相关的管道容器的洗涤用水，须符合GB17327—1998之规定；
白砂糖要求为一级或优级，无味、颜色不超过35RBV，絮凝作用要经过测试，其微生物检测符合相关国家标准；
食品添加剂符合GB2760规定；
中草药的选用符合国家相关规范。
3.2中草药原汁制备
将配方额定的漂洗干净的金银花、野生菊花、蒲公英、桑叶、白茅根（切段）、甘草（切片）放入萃取罐中，加入适量的纯净水，用蒸汽加热到85～90℃。
恒温30min取萃取液过滤后备用。
再往萃取罐中加入第一次萃取时85％的水量，加热到85～90℃，恒温30min取滤液过滤后，与第一次的滤液混合后待用。
3.3操作要点
3.3.1车间环境及卫生管理
由于本饮品配方中含有糖分，因此凉茶的生产对卫生条件的要求相当高。
首先配料车间和灌装车间要按无菌车间的要求建造，直接从事生产的一线员工也要有良好的个人卫生习惯。
生产开始前和结束后都要用热水（85℃以上）冲洗所有的用器具包括管道、贮存容器和灌装机械。
停产超过48小时或连续生产七日时要进行“五步消毒”，生产车间的地面要保持清洁无积水，杜绝污染源。
阻断污染途径，以确保生产的正常进行。
3.3.2化糖
加入适量纯净水，通入蒸汽加热到75℃，将白砂糖投放到锅内溶化，充分搅拌，并通过硅藻土过滤机过滤，完成糖浆的浓度为45°Bx。
3.3.3调配罐
注入额定用水量的60％的纯净水加热到80％，将萃取液和完成糖浆分别加入，同时开启搅拌。
3.3.4板框过滤机
将配料罐内的料液通过过滤级别为0.5～5μm板框过滤器过滤，终极料液应为透明、无味、无肉眼可视物。
3.3.5缓冲罐
把滤液定容到额定的刻度。
3.3.6高速分离机
5890r/min，料液通过该机器时利用高速旋转所产生的离心作用，把不溶于水的杂质一并分离并从料液中排出。
3.3.7瞬时灭菌机
灭菌温度137℃，2～4s。
料液通过灭菌机时可把料液中绝大部分微生物杀死，处于商业无菌状态。
杀菌温度一定要控制好，过高则易使料液产生褐变，过低则影响杀菌的效果，加入适量的-环状糊精可以有效地防止高温杀菌引起的料液颜色变化及香气劣变的产生。
3.3.8PET塑胶瓶空瓶的预处理
聚酯塑料瓶的预处理在凉茶生产中具有举足轻重的地位，因为在本工艺中产品不经过二次灭菌，灌装过程中空瓶灭菌的成败，直接影响产品的质量。
空瓶的预处理消毒剂一般常用二氧化氯或双氧水，也有的采用NLC紫外线杀菌系统，若再辅以抽样杀菌则效果更好。
瓶盖的预处理亦可沿用此法。
3.3.9高位电控恒温罐
本工艺采用高温灌装。
要求料液的灌装温度不低于87℃，考虑到与环境的温差，因此要安装高位电控恒温装置。
3.3.10三合一灌装机
本机集冲瓶、灌装、旋盖三位一体，PLC自动控制。
经过预处理的PET空瓶，通过无菌水冲洗后自动进入灌装封口工序。
3.3.11倒瓶杀菌机
封盖后的半成品（相对于完成了贴标、喷码等工序后的产品而言），迅速通过倒瓶系统，时间为40s左右。
在此期间，瓶内的料液利用自身的余热对瓶盖、瓶口再次杀菌，然后通过输送带进入喷淋冷却装置。
3.3.12喷淋冷却机
该机分段喷淋出的温水、凉水冲洗灌装过程中附着在瓶体上的料液，同时由于喷淋降温引起的温度骤变还能起到再次杀菌的功效。
3.3.13套标缩标机
商标经过套标机后进入缩标机，缩标机分电热和蒸汽加热两种。
收缩的温度可以根据商标的材质（不同的收缩比）作相应的调整，要求收缩后的商标美观、大方、无皱、无污渍。
3.3.14喷码、检验、入库
套标后的产品喷码、检验员检验后，填写合格正，装箱封箱。
3.4质量标准
3.4.1感官要求
具有中草药所必备的特有的色泽、芳香和气味，口感纯正，甜味适中，清澈透明。
允许有少量沉淀，无肉眼可视的外来异物。
3.4.3微生物指标
菌落总数：
≤20cfu/mL；大肠菌群：
≤3MPN/100mL；霉菌、酵母菌：
≤20个/mL；致病菌：
不得检出。
4.结果与结论
4.1物料衡算
4.1.1原辅料计算
班产量=年产量/总班数=100000/（180×3+120×2）=64.1t
灌装损失为0.1%，则灌装前凉茶的量为：
64.1/（1-0.001）=64.16t
UHT系统处理的损耗为0.2%，则处理前的凉茶量为：
64.16/（1-0.002）=64.28t
高速分离过滤的损耗为0.2%，则过滤前的凉茶量为：
64.28/（1-0.002）=64.40t
调配和板框过滤阶段的损耗为0.2%计算，则调配时的产品量为：
64.4/（1-0.002）=64.52t
本方案采用的凉茶配方如下表4-1。
表4-1凉茶配方
白砂糖
仙草
鸡蛋花
布渣叶
菊花
金银花
夏枯草
甘草
纯净水
9%
0.5%
0.5%
0.5%
0.35%
0.3%
0.3%
0.1%
88.45%
表4-2各原料与包装材料的班用量
原材料名称
班用量
年用量
白砂糖
5.8t
4524t
仙草
322kg
251.16t
鸡蛋花
322kg
251.16t
布渣叶
322kg
251.16t
菊花
225kg
175.5t
夏枯草
193kg
150.54t
金银花
193kg
150.54t
甘草
64.5kg
50.31t
纯净水
57.06t
44506.8t
PET塑料瓶
128844（个）
100498320（个）
每班原料用量计算过程如下：
白砂糖：
64.52×0.09=5.80t
仙草：
64.52×0.005=322kg
鸡蛋花：
64.52×0.005=322kg
布渣叶：
64.52×0.005=322kg
菊花：
64.52×0.0035=225kg
金银花：
64.52×0.003=193kg
夏枯草：
64.52×0.003=193kg
甘草：
64.52×0.001=64.5kg
纯净水：
64.52×0.8845=57.06t
4.1.2包装材料计算
每包装凉茶500mL
需要PET塑料瓶为：
64100000/500=128200（个）
装瓶损失约为0.5%，故实际需要瓶子数为：
128200/0.995=128844（个）
则每小时需要的瓶子数为：
128844/8=16106（个）
4.1.3各原料与包装材料的每班用量
由以上计算可得各原料及包装材料的每班用量如下表4-2所示。
4.2设备选型
4.2.1选型依据
（1）根据美一品种单位时间产量的物料平衡情况和设备生产能力来确定所需设备的台数。
（2）几个生产中的关键设备，除了按生产能力所需台数的设备外还应考虑备用台数。
（3）后道工序的生产能力要大于前道，不至于生产能力不足，产品积压。
（4）机械设备应满足工艺要求，保证产品产量和质量。
同时还应选择尽量先进，自动化程度较高的机械。
（5）充分利用原料，能耗少，效率高，体积小，能一机多用，卫生程度较高。
（6）有合理的自动控制系统，控制温度、压力和真空度，时间、速度等工艺参数。
4.2.2主要机械设备一览表
根据生产工艺流程及物料衡算，各主要机械设备详见表4-3。
表4-3各主要机械设备一览表
序号
设备名称
型号
主要技术参数
数量
生产厂家
1
活性炭过滤器
BJF-800GH
4-5t/h
2
海宁正大过滤设备有限公司
2
紫外线饮水灭菌器
ZM-300
3-5t/h
2
北京德纳斯通环保科技有限公司
3
浸提装置
TQ-2.5
2-3t/h
4
沈阳索福尔萃取设备有限公司
4
板框过滤机
厢式XAMY40/850*890UBK
4-7t/h
2
杭州浩洋环境科技有限公司
5
硅藻土过虑机
WK330-Ⅲ
2-4t/h
4
上海双启分离设备有限公司
6
超高温瞬时灭菌机
BR1-UHT-40
4t/h
4
杭州惠合机械设备有限公司
7
均质机
CJ1.5-2.5
2.5t/h
4
上海融合机械设备有限公司
8
三合一热灌装机
CGF系列
5000-24000瓶/h
2
张家港华盛饮料机械有限公司
9
连续倒瓶机
DP系列
5000-20000瓶/h
2
张家港市家源机械有限公司
5.收获与致谢
在这次课程设计中，我不仅知道了凉茶的不同功效，而且了解了凉茶的生产工艺和制作过程，更让我学会了并体验了怎么进行食品工厂的工艺设计，对我们以后的工作和生活会有很大帮助。
我们之所以能够顺利的完成这个课程设计，是由于许多人的帮助和支持。
首先感谢我们的指导老师马雪梅和杨利玲老师，感谢老师对我论文的指导，才使我们的设计顺利进行，在此向老师们表示衷心的感谢。
老师严谨的治学态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使我们终生受益。
另外，感谢校方给我们这次做课程设计的机会，让我们能够把理论和实践结合起来，提高了我们的实际操作能力和独立思考能力。
同时还要感谢和我一起设计的同学对我的帮助。
最后感谢能在百忙之中抽空对此文审阅评改的老师。
6.参考文献
[1]蒋和体.软饮料工艺学[M].北京:
中国农业科学技术出版社,2006.
[2]王长军,边玉栾,梦福祥.塑胶瓶装凉茶饮料生产技术[J].包装与食品机械,2006（3）:
39-41.
[3]许学勤.食品工厂机械与设备[M].北京:
中国轻工业出版社,2008.
[4]汪志铮.茶饮料加工工艺[J].农家致富顾问,2014（3）:
26-27.
[5]技术供给[J].农业工程技术:
农产品加工业,2009（3）:
44-44.
[6]张国农.食品工厂设计与环境保护[M].北京:
中国轻工业出版社:
2013.6
7.附件
南阳市年产10万吨凉茶工艺流程图见附表一。
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