年产18万吨水果罐头工厂设计资料.docx
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年产18万吨水果罐头工厂设计资料
沈阳化工大学
本科毕业设计
题目：
年产1.8万吨水果罐头工厂设计
院系：
制药与生物工程学院
专业：
食品科学与工程
班级：
2010-01
学生姓名：
指导教师：
论文提交日期：
年月日
论文答辩日期：
年月日
摘要
设计题目是年产18000吨水果罐头的工厂工艺设计，以新鲜的黄桃、山楂、杏、葡萄和圣女果为主要原料，共生产五种糖水罐头。
分别经预处理、装罐、排气、密封、杀菌冷却、保温和商业无菌检验等罐藏工艺生产水果罐头。
本设计分别从产品生产的工艺流程、物料衡算、能量衡算、设备选型、工艺布置、车间布置、人员编制等多个方面对罐头工厂进行设计。
根据市场需求及不同水果的采收期，完成了年产18000吨水果罐头工厂的产品方案。
班产量分别是糖水黄桃78.26吨、糖水山楂41.14吨、糖水杏36.36吨、糖水葡萄57.1吨和糖水圣女果12吨。
在原辅料需求计算的基础上，对该水果罐头工厂的能耗进行计算，结果显示：
总耗水量为1086.162t,耗汽量为9680kg,总用电负荷为708.3KW。
主要设备有CQX-5000型清洗机、水果去皮机、螺旋预煮机、KGJ-18、24灌装机、连续高压杀菌设备、LH4B1空罐清洗机、JSG-500型可倾式夹层锅。
全厂的劳动定员为119人。
在糖水罐头的工艺步骤中，排气和密封、杀菌和冷却这几道工序是整个流程最关键的步骤，直接影响产品的质量。
关键词：
水果罐头；工艺流程；物料衡算；经济分析；
Abstract
Thetitleofthedesignisaprocessdesignedtoproduce18000tonsofcannedfruitfactory.Inthisfactory,thereare5kindsofproductionofcanned,withfreshpeach,hawthorn,apricot,grapeandCherryTomatoesasmainrawmaterials.Throughthepretreatment,canning,exhaust,sealing,sterilizingandcooling,heatpreservationandcommercialsterilitytestcanningprocessproductcannedfruit.
Thisdesignincludesthedesigntothecanneryfromaspectsofprocess,theproductionofthematerialbalance,energybalance,equipmentselection,processlayout,workshoplayout,personnel,etc..
Accordingtomarketdemandandthedifferentfruitharvesttime,theproductprogramofthecannedfruitproductsofthefactory,whoseannualoutputis18000tons,wascompleted.Theclassproductionwasthat78.26tonsofyellowpeachinsyrup,41.14tonsofhawthorninsyrup,36.36tonsofapricotinsyrup,57.1tonsofgrapesinsyrup,12tonsofcherrytomatoinsyrup.
Onthebasisofthecalculationofrawmaterialsdemand,theenergyconsumptionanalysisofthecannedfruitplantwascalculated.Theresultsshowedthatthetotalwaterconsumptionof1086.162t,steamconsumptionis9680kg,totalelectricalloadis708.3kW.Thetotalwaterconsumptionis1086.162t,thesteamconsumptionperclassproductioncannedis9680kg,thetotalpowerconsumptionisthemainequipmentof708.3KW.CQX-5000typecleaningmachine,fruitpeelingmachine,spiralprecookingmachine,KGJ-18,24fillingmachine,continuoushighpressuresterilizationequipment,LH4B1airtankcleaningmachine,JSG-500typeinclinablesandwichpot.Thefactoryemployeesatotalof119people.
Intheprocessofcanned,exhaustandsealing,sterilizationandcoolingtheprocessisthekeystepofthewholeprocess,directlyaffectsthequalityoftheproducts。
Keywords:
Cannedfruit;Processflow;Materialbalance;Economicanalysis
第一章文献综述
1.1罐头的由来
法国人因为船员在海上长时间吃不到新鲜的蔬菜，发明了一种方法：
把新鲜是蔬菜和水果放到玻璃瓶内，然后用木塞塞住，进行加热，这样最早的罐头就出现了。
1.2罐头的含义和优点
1.2.1罐头的含义
罐头食品是各种密封容器包装的，经过适度的热杀菌后达到的商业无菌，在常温下能较长时间保存的罐藏食品。
将符合要求的原料经处理、分选、修整、烹调（或不经烹调）、装罐（包括马口铁罐、玻璃罐、复合薄膜袋或其他包装材料容器）、密封、杀菌、冷却而制成，具有一定的真空度。
1.2.2罐头的分类
⑴肉类
按加工及调味方法不同，可以分成清蒸类肉罐头、调味类肉罐头、腌制类肉罐头、烟熏类肉罐头、香肠类肉罐头和内脏类肉罐头等。
⑵禽类
按加工及调味方法不同，可以分成白烧类禽罐头、去骨类禽罐头和调味类禽罐头等。
⑶水产类
按加工及调味方法不同，可以分成油浸类水产罐头、调味类水产罐头和清蒸类水产罐头等。
⑷水果类
按加工方法不同，可以分成糖水类水果罐头、糖浆类水果罐头和果酱类水果罐头等
⑸蔬菜类
按加工方法和要求不同，可以分成清渍类蔬菜罐头、醋渍类蔬菜罐头、调味类蔬菜罐头和盐渍（酱渍）蔬菜罐头。
⑹其他类
坚干果类罐头，汤类罐头。
[1]
1.2.3罐头的优点
罐头是方便的食品，可以节省大量时间，罐头材料都是应季新鲜的材料。
罐头具有卫生健康、灭菌彻底、可以常温保存、价格低廉的优点。
罐装食品对水果中营养物质能产生一定影响，具体表现如下：
⑴维生素A
胡萝卜素在罐装食品制作过程中结构稳定，流失很少，研究表明加热更有助于胡萝卜素结构的稳定。
与此同时，在加热或制成罐装食品后，番茄中的谷胱甘肽物质会更有效地预防前列腺癌。
⑵维生素C
虽然在加热过程中，部分维生素C会流失掉，但也只是大量地分解在水溶液中。
而剩余的维生素C在产品的保质期内还会以稳定的形式存在。
⑶钾、钙
钾、钙这两种元素在罐装食品的制作过程中都不会发生变化。
⑷食用纤维
罐装过程不会对食用纤维产生任何影响，相反还能促进其溶解，加强食用纤维结构组织，从而更有利于人体的吸收。
1.3罐头生产工艺的发展
水果罐头的加工和消费在全球分布很广，全世界都有消费罐头的习惯。
水果罐头具有新鲜水果无法比拟的特点；首先，罐头加工采用新鲜水果原料；其次，原料安全和质量有可靠的保证，工厂建有原料基地，水果栽培管理和农药使用都有严格规范要求，原料和产品得到有效的监控管理；第三，水果罐头加工在水果产季完成，加工不添加任何的防腐剂和食品添加剂，一年四季可以品尝到各种水果。
此外，新工艺使水果品质口感更加完美。
建国后，我国的水果罐头加工业得到了飞速的发展，特别是改革开放的20多年里更是取得了巨大的成就。
目前我国的水果罐头加工业已具备了一定的技术水平和较大的生产规模,并且越来越多的水果罐头企业成立。
水果罐头加工业在我国农产品出口贸易中占有重要地位。
国内消费市场正在起步。
来自中国食品工业协会的调查表明，随着人民生活水平的提高，出行和旅游不断增加，食品消费观念和方式发生了改变，许多家庭尝试从厨房中解放出来，减少油烟污染，减轻家务劳动。
罐头食品正以其方便、卫生、耐储存的特点，越来越受到人们的欢迎。
另外，我国罐头消费水平还很低，以人均年消费量计算，美国为90多公斤，西欧为50多公斤，日本为23多公斤，我国仅为1公斤。
可见，国内罐头市场尚未真正发展起来，潜力巨大，所以我国的罐头行业已将未来5年的发展重点指向了国内市场。
中国罐头工业协会的一位负责人称，我国罐头行业已经可以满足国内市场迅速增长的生产能力，全国罐头行业重点生产企业近600家，年生产能力达到了400万吨，上千个品种。
在口味上罐头食品已不再是食品供应紧张时的简单替代品，众企业力把重点放在罐头口味的创新上，提供消费者家里做不出的味道，使罐头食品进入一日三餐，包括素菜、水果、肉食、调料等。
[2]
1.4罐头原料的特点
1.4.1桃
桃是蔷薇科，李属、桃亚属植物，果肉细腻多汁，风味芳香，味道鲜美，营养丰富。
黄肉桃，俗称黄桃，属于桃类的一种。
黄桃的营养十分丰富，据分析，每100g黄桃鲜果肉含蛋白质0.8g，脂肪0.1g，糖7-14g，钙8mg，磷20mg，铁1.2mg，胡萝卜素0.06mg，硫胺素0.01mg，核黄素0.02mg，尼克酸0.7mg。
此外，还有人体不能合成的多种氨基酸，这些营养成分对人体都具有良好的营养保健价值。
大部分黄桃用来加工成罐头使其能在常温下长期存放，食用方便卫生，能较好地保存其天然的色、香、味及营养价值[3]。
1.4.2山楂
山楂,又称红果、山里红,是一种具有较高营养和药用价值的果品。
山楂中含有丰富的碳水化合物、矿物质、微量元素及多种维生素。
其中维生素B2、钙和铁的含量居各种水果之首,维生素C的含量仅次于猕猴桃和红枣,是苹果的17倍。
由于山楂酸度高,不宜大量生食,主要是靠加工[4]。
1.4.3葡萄
葡萄营养比较丰富，含糖量约10%-25%，高者达30%以上，大部分是易被人体吸收的葡萄糖，含热量为204.8kJ/100g，葡萄中还含有较多的Ca、Fe、P等矿物质和维生素、氨基酸，具有补脑、清血、利尿的功效；有健胃、润肺、补肝之功能。
葡萄味道甘甜，是果中佳品。
葡萄除可鲜食外，还可制作葡萄干、葡萄酒、葡萄蜜饯、葡萄罐头等[5]。
1.4.4圣女果
圣女果又称珍珠小番茄，樱桃小番茄，即可蔬菜又可果，果实直径约1-3cm，鲜红碧透，味道甜，无核，口感好，营养价值高且风味独特。
圣女果中含有谷胱甘肽和番茄红素等特殊物质。
可促进人体的生长发育，特别可促进小儿的生长发育，增加人体抵抗力，延缓人的衰老。
另外，番茄红素可保护人体不受香烟和汽车废气中致癌毒素的侵害，并可提高人体的防晒功能。
对于防癌、抗癌，特别是前列腺癌，可以起到有效的治疗和预防。
圣女果中维生素pp的含量居果蔬之首，是保护皮肤，维护胃液正常分泌，促进红细胞的生成，对肝病也有辅助治疗作用，还可以美容，防晒效果好[6]。
1.4.5杏子
杏，又名甜梅杏实，蔷薇科植物杏树的果实。
杏的成熟期一般在6、7月份，是水果淡季的主供品种，但耐贮性差。
鲜食的杏果实含有丰富的营养成分。
第二章设计依据及产品方案
2.1设计依据
本设计为年生产1.8万吨水果罐头工厂设计，原料处理量和所得产品见下表，各产品的构成比例见下表2-1
表2-1水果罐头厂的产品构成
产品
糖水黄桃
糖水杏
糖水山楂
糖水圣女果
糖水葡萄
所占比例
30%
10%
30%
10%
20%
各产品的相关系数见表2-2
表2-2各种产品的相关参数
产品
包装形式
原料定额
固形物含量
糖水黄桃
玻璃罐800g80%
1.09
60%
蒸煮袋1000g20%
糖水杏
玻璃罐800g80%
0.77
55%
蒸煮袋1000g20%
糖水山楂
玻璃罐800g80%
1.125
45%
蒸煮袋1000g20%
糖水圣女果
玻璃罐800g
0.58
55%
糖水葡萄
玻璃罐800g80%
0.76
50%
蒸煮袋1000g20%
2.2产品方案
根据任务书确定为年产1.8万吨水果罐头工厂设计，分别是糖水黄桃、糖水山楂、糖水葡萄、糖水红杏和糖水圣女果。
其中糖水黄桃30%，糖水山楂30%，糖水葡萄20%，糖水杏10%，糖水圣女果10%。
2.2.1班产量的确定
每年按300天工作日计算，每天生产1～2班，设计一个月上班25天，一个月分三旬，上、下旬工作8天，中旬工作9天，其余几天用于放假与设备检修。
设备不均匀系数为0.7-0.8,此设计取k=0.75。
1糖水黄桃班产量的确定
桃子品种选择黄桃，根据其生产季节，安排在8月上旬到10月上旬，按58天进行罐头生产，8月上旬到9月上旬一天两班，其他一天一班，共92班。
糖水黄桃年产量：
18000×30％=5400t
班产量=年产量÷（k×总班数）
糖水黄桃班产量：
5400÷（0.75×92）=78.26t
2糖水山楂班产量的确定
山楂品种选择大山楂，又称方果山楂，根据其生产季节，安排在10月上旬到11月下旬、3月上旬到5月下旬，按125天进行罐头生产，10月上旬到11月下旬一天两班，3月上旬到5月下旬一天一班，共175班。
糖水山楂年产量：
18000×30%=5400t
班产量=年产量÷（k×总班数）
糖水山楂班产量：
5400÷（0.75×175）=41.14t
3糖水葡萄班产量的确定
葡萄品种选择玫瑰香，根据其生产季节，安排在9月中旬到10月下旬按42天进行罐头生产，一天两班，共84班。
糖水葡萄年产量：
18000×20%=3600t
班产量=年产量÷（k×总班数）
糖水葡萄班产量：
3600÷（0.75×84）=57.1t
⑷糖水杏班产量的确定
杏的品种选择大红杏，根据生产季节，安排在6月上旬到7月上旬按33天进行罐头生产，一天两班，共66班。
糖水杏年产量：
18000×10%=1800t
班产量=年产量÷（k×总班数）
糖水杏班产量：
1800÷（0.75×66）=36.36t
⑸糖水圣女果班产量的确定
根据生产季节，安排在7月上旬到2月下旬按天进行罐头生产，一天一班，共200班。
糖水圣女果年产量：
18000×10%=1800t
班产量=年产量÷（k×总班数）
糖水圣女果班产量：
1800÷（0.75×200）=12t
2.3产品方案
将各种产品的产期和班产量汇总，见表2-3。
产品名称
年产量/t
班产量/t
1
月
2
月
3
月
4
月
5
月
6
月
7
月
8
月
9
月
10月
11月
12月
糖水黄桃
5400
78.26
糖水山楂
5400
41.14
糖水葡萄
3600
57.1
糖水杏
1800
36.36
糖水圣女果
1800
12
表2-3年产18000吨水果罐头工厂产品方案
第三章生产工艺流程
3.1糖水黄桃、糖水杏、糖水山楂加工工艺流程
3.1.1生产工艺流程
生产工艺流程如下[8]
选料→清洗→对开、去核、去皮→修整→装罐→加罐液→排气→密封、杀菌→冷却→检验→贮藏→成品。
3.1.2工艺技术要点
⑴原料选择
选用新鲜饱满，肉质较致密，粗纤维少，树胶质少，果形大、果型圆整对称、核小肉厚、无虫害、无腐烂、无机械伤、无畸形的果实。
⑵原料清洗
用毛刷洗净果实表面的桃毛和灰尘等，用清水清洗2-3次，使果实表面洁净，无污物。
⑶去皮、切分、去核
采用手工去皮（山楂无需去皮）、切分、去核。
⑷修整
上述处理后的桃块用不锈钢小刀刮去正反面及核窝处的腐肉残核、残皮，修整斑点及机械伤。
修整时刀口要整齐、平滑、没有毛边，果柄部分没有明显的裂口。
⑸漂洗
将修整好的桃块用清水清洗表面的碎屑果肉，清洗干净后放入盛有清水的不锈钢容器中，桃块全部被水淹没，防止氧化变色。
⑹空罐的准备
原料装罐前，检查空罐的完好情况。
在使用前要进行清洗和消毒，以清除灰尘、微生物、油脂等污物。
清洗时首先用清水浸泡，然后用有毛刷清洗数次，倒置沥干备用。
罐盖也进行同样的处理。
⑺罐液的配制
根据国家对桃罐头开罐后糖液浓度的要求，装罐的糖液质量分数为25%-40%，配制时直接称取一定量符合国家标准的饮用水，在不锈钢锅内加热煮沸，放入一定量的白砂糖搅拌溶解。
白砂糖溶解后加入柠檬酸。
⑻装罐、注液
经处理整理好的桃块迅速装罐，装入的桃块大小、形状基本一致，排列整齐，装入量不超过瓶口上边缘。
罐液趁热（80℃以上）加入，加入时罐内保留一定的顶隙（6±2）mm。
⑼排气
把罐盖轻旋在瓶口上（假封），进行加热，蒸汽逸出时开始计时，排气5min。
⑽密封、杀菌
把罐盖旋紧在瓶口上，放入杀菌锅内，进行杀菌。
⑾冷却
采用水浴分段冷却（80℃-60℃-40℃）。
⑿贮藏
检验好的罐头贮藏在环境清洁、通风良好、避光的场所。
3.2糖水葡萄工艺流程
3.2.1生产工艺流程
生产工艺流程如下：
[9]
选择果穗→剪粒→碱液去皮→酸处理→漂洗→硬化处理→称量装罐→注糖液→排气→密封→杀菌冷却→保温检查、成品
3.2.2工艺技术要点
⑴选择果穗
经无核化栽培技术处理的甜峰果穗,八、九成熟,果粒大小基本一致,剔除霉烂果、病虫果。
⑵剪粒
用剪子将大穗分成小穗,再用剪子从果蒂处剪下,这样果蒂处无伤痕平整.若直接拽粒易出现果蒂处袭痕,果刷拽出的凹陷处,经碱液处理时,腐蚀严重,易使果粒变形
⑶碱液去皮
采用浓度为8%NaOH,碱液与果2-3:
1,保温在90-95℃,经45s至1min处理,将果实捞入筛网筐中,放到清水槽内,轻轻撞动将皮去掉.
⑷酸处理和漂洗
去皮的葡萄放入1-2%的柠檬酸液中浸5-10min,以中和残留果肉上的碱液,然后用清水漂洗一次。
⑸硬化处理
果肉在2%的氯化钙液浸15–20min,可使果肉质地变硬。
最佳方法是采用15-20%蔗糖液中加入2%的氯化钙,对果肉进行抽空处理,采用液温25-30℃,真空度0.08MP,时间5min,可以脱除果肉中的空气,加快硬化速度,减少长时间浸泡带来的营养损失。
⑹装罐
根据开罐浓度要求在14-18%范围,采用胜利瓶果肉装290g,糖液量20g左右,糖水浓度2-25%,按果粒大小分级装罐。
⑺排气和封口
果实装罐后因罐中温度达不到要求,故应排气,要求罐中心温度达70℃以上,维持5min,趁热封口
⑻杀菌和冷却
采用杀菌式5min-15min-10min/90℃冷却。
降温过程越快,对恢复果肉质地的硬度越好。
但考虑玻璃瓶降温温差范围不宜太大,降温应分段迅速冷却至38℃.
⑼保温检查
经25℃保温5昼夜,经敲罐挑选质量合格的成品罐头贴标、打包
3.3糖水圣女果工艺流程
3.3.1生产工艺流程
生产工艺流程去下[10][11]
鲜圣女果→选果→清洗→烫漂→去皮→增硬→漂洗→抽空→装罐→排汽、密封→杀菌、冷却→贴标→检验→包装→入库
3.3.2工艺技术要点
⑴选果
选用中、小型新鲜或者冷藏良好的圣女果。
要求果面光滑无陷痕、颜色鲜艳、果肉厚而紧密、子腔小、风味良好、充分成熟，但是不过熟。
⑵分级
将选好的圣女果倒入清水槽中，洗净，再按大小进行分级。
分级后用小刀挖除蒂梗，不要太深，以免种子外流。
⑶去皮
将选好的圣女果倒入微沸的热水中漂烫1min左右，使皮层松离，再迅速放入冷水中冷却，剥去外皮，并对果实外表进行修整，除去绿色和带有其它斑的部分。
再放入0.5%氯化钙溶液中，浸渍硬化10min左右。
取出后用清水洗净残夜，然后根据质量标准进行分选，果实的横径应小于50mm。
⑷装瓶
分选后装于洗净并且经过杀菌的玻璃容器中。
然后将熟透的圣女果用筛板孔径为1.5集0.5mm的打浆机，打成含可溶性固形物5%-7%的原汁。
取原汁96.5kg，加入浓度为20%的食盐水7kg、砂糖2kg、氯化钙0.1kg，混匀溶解后，升温到90℃以上，然后装于瓶中，酸度不足时，可用柠檬酸将PH值调整在4.5以下。
⑸杀菌
装罐后加盖预封（不封紧），放到热水排气箱中，在85-90℃热水中升温至中心温度达75℃左右，立即封罐。
然后送入杀菌柜，在105℃下杀菌30min。
注意升温时间不宜超过10min，罐容量大的，杀菌时间相应延长。
杀菌后，分别用75℃、55℃和35℃的水在15min内，分段迅速降温至40℃以下，降温过快会引起罐身炸裂。
冷却后取出，揩干水分，抽样检查合格后，贴标入库或出售。
第四章厂址选择及总平面设计
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