火龙果果奶课程设计2.docx
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火龙果果奶课程设计2
第1章、设计资料
一、产品设计简介
火龙果既是美味的水果、而且营养丰富，它富含蛋白质、膳食纤维、维生素B2、B3、维生素C、钙、铁、磷、镁、钾等矿物质及各种酶。
而且火龙果果肉几乎不含果糖和蔗糖。
糖分以葡萄糖为主，易吸收，且其热量低，具有减肥、降低胆固醇、预防便秘、大肠癌等功效。
火龙果的果皮含有丰富的花青素，具有抗氧化降低血压、美容养颜、抗辐射等作用。
随着大众生活水平的不断提高以及消费品位的多元化，味美可口、营养丰富的果酒和果汁饮料越来越受到消费者的喜欢。
果酒及果汁饮料因系绿色天然原料，品种、品味多样化，居家、旅行、酒宴都用得上，市场适应面比较宽。
目前人们要求逐步减少酒精的摄入量，追求天然、含糖量少的有益于健康的果酒及果汁饮料，进一步促进了饮料酒品种结构的改变。
因此果酒及果汁饮料一类功能性饮品等新生代产品更加受到国内外市场的重视。
就果汁饮料而言最大特点不但能解渴，而且含有丰富的维生素、矿物质、微量元素等，具有极高的营养价值、保健功能，同时还因原汁原味更是受到大众消费的喜欢。
根据最新报告已知截止2015年8月份软饮料行业累计产量1.20亿吨。
这就预示着果汁饮料有着良好的市场前景。
对于一般企业来说，关键是开发有特色的果奶饮料，在原材料和技术开发方面能形成企业的核心竞争能力。
由于特色水果受气候、地理位置等条件的限制，种植难于推广，原料产量有限，制约着产品市场的覆盖率，大公司企业不愿参预。
而火龙果广泛分布于我国海南、广东、福建、云南等地，在5℃~9℃的低温中，新鲜摘下的火龙果不经挤压碰撞，保存可超过一个月。
现在国内生产果汁饮料的大型企业已达60余家，有一些企业在果奶饮料行业取得了较好的经营业绩，在中国市场上已经形成了自己的品牌，为该行业的发展起到了领头人的作用。
从分析消费群体看，果奶饮料符合经济发展的规律和人们消费观念的转变。
果奶饮料消费者中女性所占的比例比男性大约多13个百分点；从年龄构成看，15—34岁的消费者占63.6%；从受教育状况和家庭月收入来看，受教育状况和家庭月收入越高，饮用果奶的倾向性越强。
这预示着果奶饮料市场消费趋于成熟，经济的快速发展必然导致消费品的多样化和高品位水果产品的消费。
我国的果奶饮料生产销售均集中在广东、海南、福建、浙江等东南沿海省份，而这些地区不单是最大的生产地区，而且是最大的消费地区。
可见，果汁饮料作为一种天然、低糖的新型健康饮料，也带着强烈的地域色彩。
另外大中城市也是果汁饮料消费的集中区，这主要是由于大中城市的人均收入水平较高所至，以及消费观念趋于理性化的表现。
2、设计参数和质量标准
表1成品饮料配比表
脱脂牛乳
浓缩果汁
蔗糖
水
15%
30%
3%
其他
表2果奶工艺标准表
国家标准
标准类型
原辅料及残留
要求
GB2760-2007
食品添加剂标准
维生素c
≤0.5g/kg
六偏磷酸钠
≤0.5g/kg
三聚磷酸钠
≤1.0g/kg
其他
按生产添加
GB21732-2008
含乳饮料卫生标准
总砷
≤0.2mg/L
铅
≤0.3mg/L
铜
≤5mg/L
菌落总数
≤100cfu/mL
大肠菌群
≤6cfu/mL
霉菌
≤10cfu/mL
酵母
≤10cfu/mL
致病菌
不得检出
第2章、工艺设计与说明
一、工艺流程图
本设计以火龙果，脱脂牛乳为原料进行生产，由于火龙果本身营养丰富，口味清香，并且生产的季节性很强，因此必须采用一套专用于火龙果的处理工艺，以保证生产出的产品风味独特营养全面，现确定工艺如下：
火龙果鲜果料斗刮板输送分配流槽
CS
挑拣整理→汇集→生果挑拣→催熟
劣果.烂果输送
SJZSV90minG
输送→洗果→破碎→果胶酶分解
Z脱脂牛乳
压滤分离二次过滤
浆渣分离加糖
紫外线杀菌后处理混合
芳香物回收
冷却贮存灌装封盖杀菌预热物质调酸调香均质
注：
G--果胶酶SJ—75mg/L高锰酸钾水溶液
CS—催熟剂V—抗氧化剂
Z—助榨剂ZS—自来水
图1火龙果果奶生产工艺流程图
2、工艺流程说明
1.原料处理
（1）原料的选择
未经后熟软化的火龙果鲜果糖度低，单宁含量高，易带来涩味；过熟的软果，糖度也低，酸度高，且果实易受霉菌污染，使醪液挥发性酸升高，总酸也高，只有八成熟的微软果，糖含量高，总酸挥发酸单宁含量低，汁液鲜美清香，风味好。
因此选取八成熟原果，经过人工挑拣以鉴别果品的色泽.重量和体积，把染菌果（烂果）、机械损伤果、落地果、僵果挑选出来，并除去杂物，筛选出均匀一致的鲜果后放置6-7天进行后熟软化处理。
（2）原料的清洗
火龙果的清洗主要目的是去除原果表面的残存农药、污垢和初步的除菌，清洗方法采用75mg/L高锰酸钾喷淋处理3-5分钟，再用清水淋洗3-5分钟，清洗设备可采用洗果机。
（3）原料的破碎
火龙果除果皮之外都可以食用，因此清洗后可以马上进行破碎。
火龙果果实中蛋白质.纤维素和木质素含量均比一般水果高，结构亦比较脆弱。
在破碎鲜果时，若破碎太细，许多细小的纤维素易将滤布孔堵住，造成过滤困难；若果肉破碎得不够细腻，其组织内部汁液因粘性作用，单靠外界的挤压力是难以完全把汁液从果肉的破碎组织中分离出来。
本次设计采用齿笼式破碎机，它的破碎粒度为3-5mm，配有专门的螺旋送料机构，具有结构新颖紧凑，节能生产能力大，使用范围广等特点，物料接触部件均为优质不锈钢制造。
（4）软化酶的添加
在压榨之前加入一定量的果胶酶.软化酶进行加热处理，可以使火龙果中的果胶转化为可利用糖，同时大大降低果汁的粘度，使出汁率提高约20%，减少的成本，并且节约了因压榨堵塞的清洗时间。
软化酶的添加温度为450C，软化酶添加量40mg/L，添加方法是直接加入酶解罐中酶解90min。
（5）SO2的添加
火龙果汁易发生酶促褐变，使产品色泽加深，风味变差，果汁发生酶促反应的原因主要有：
果汁中含有单宁等多酚物质。
加工过程中接触大量氧气（一般在剧烈搅拌时发生）。
含有多酚氧化酶和过氧化酶。
非酶褐变主要是由氨基酸和含羰基的化合物发生反应引起的。
褐变的结果是在果汁中形成黑色素之类的深色物质，致使其色泽变成深褐色，口感变差。
因此在加工过程中添加抗氧化剂以防止氧化。
国内外广泛采用SO2作为抗氧化剂，可有效防止火龙果汁发生褐变，产生氧化异味，还有一定的杀菌效果，可抑制杂菌的生长。
我国食品添加剂标准规定使用SO2时不得超过300mg/L，本设计使用剂量为200mg/L，添加方法为加饱和亚硫酸溶液。
2.制作果汁
本设计采用螺旋连续榨汁机对原材料进行榨汁处理。
3.果汁处理
（1）压榨过滤
火龙果加工的关键工序就是取汁，取汁工艺关系到其下游产品的质量，决定了下游产品的营养成分.香气成分和火龙果特有的高维生素C含量等在最终产品中的再现。
由于火龙果的特性，如其果胶果泥含量极高，营养和香气物质具有极高的热敏性，维生素含量在过滤过程中大量减损等，使得过滤设备的选择成为了水果加工界的技术难题。
本设计采用垂直滤叶型叶滤机，它采用优质不锈钢材料制作，具有操作方便、效率高等优点。
数量1台。
（2）紫外线灭菌
经过二次过滤得到的果汁需进行紫外线灭菌，以对于其中的有害微生物及细菌进行灭杀。
4.果汁浓缩处理
由于设计要求最终果汁糖度为600Bx（白利糖度，糖度测量单位，代表20摄氏度下每100克水溶液中溶解的蔗糖克数。
中华人民共和国国家标准GB9289-88.2.8-4.3折光计，根据光线通过糖液的折射率，测定其中视固溶物含量用0Bx表示），因此需要将果汁进一步进行浓缩使得糖度提高为600Bx。
传统工艺考虑到机械设备的强度和动力耗能的问题，均采用加热蒸发浓缩，虽可以节约生产成本，然而有营养物质的如果糖、蛋白质、有机酸、维生素等均属于热敏性物质，因此此法会对果汁原有的色香味产生较大的破坏。
本设计采用双效降膜真空蒸发器对果汁进行处理，属于低温真空浓缩，虽然价格比传统浓缩装置昂贵，但是它不会对果汁的原有风味产生影响，结构紧凑，操作方便，可连续生产，蒸汽利用效率高，便于调节生产能力，因此综合看来其性价比高于传统浓缩设备。
5.牛乳与果汁调和均质处理
此步骤为整个生产工艺流程的中心所在，将火龙果果汁与脱脂牛奶按标准比例进行调和，并按照国家标准添加食品添加剂，对产品进行调香调味，所有原料用卫生泵送入均质机进行均质，由于火龙果果汁与脱脂乳不存在分层现象，所以均质完成即可，均质完成后将物料打入下一缓冲罐，待杀菌。
6.超高温瞬时灭菌
储存于缓冲罐中的成品饮料送入超高温瞬时灭菌机，选择超高温灭菌的原因是节省场地、实现三无排放、灭菌温度高时间短，能最大程度保持产品的天然风味和减少有益于人体营养成分的损失。
经超高温瞬时灭菌的成品用送入高位储存罐，待入封罐机进行包装。
7.灌装成品
利用无菌封罐机进行成品灌装、封罐一体化完成。
第三章、工艺计算及设备选型
1、物料衡算
年产火龙果果奶20000吨，折火龙果浓缩果汁6000吨（已知净鲜果47000吨，需处理毛鲜果60000吨）。
突击收购，突击生产，设高峰期为80天。
1.原料前处理能力：
12t/h
挑选整理后的杂菌清洗及打浆灭酶能力：
10t/h
榨汁后处理能力：
8t/h浓缩工段：
6t/h挑拣出的次果及烂果：
2t/h
2.猕猴桃鲜果出汁率：
70%糖度：
160Bx密度：
1.042kg/m3成品浓浆糖度：
600Bx
3.酶解：
软化酶添加量40mg/LSO2添加量200mg/L酶解时间90min
4.整体衡算（按年产20000吨果奶，即6000吨浓浆）
生产6000吨浓浆所需的火龙果新鲜果汁：
6000÷60%=10000吨
需要的火龙果质量：
10000÷70%÷47000/60000=14285吨
需高锰酸钾水溶液：
14285÷1.042×0.075=1028吨
加入的软化酶量：
14285÷1.042×40×0.001=548吨
酶解时添加SO2量：
14285÷1.042×200÷1000=2741吨
加入的脱脂牛乳量：
6000÷30%×15%=3000吨
加入的蔗糖量：
6000÷30%×3%=60吨
5.单日物料衡算
单日所需新鲜果汁量由上可知：
10000÷80=125吨
单日所需火龙果质量：
14285÷80=178吨
加入的高锰酸钾量：
1028÷80=12.85吨
加入的软化酶量：
584÷80=7.3吨
酶解时添加SO2量：
2741÷80=34吨
6.设产品成品率：
99.5%，设产品密度：
1.003kg/L。
7.包装
日产250吨，折算成体积
=249252.2L
每瓶550毫升，则日产
=453186瓶
每箱按24瓶计，则装箱数为
=18883箱
成品：
18883×99.5%≈18788箱
表320000吨/年果奶工厂物料衡算表
鲜果汁（吨）
火龙果（吨）
高锰酸钾溶液（吨）
软化酶（吨）
二氧化硫（吨）
脱脂牛乳（吨）
蔗糖（吨）
日耗量
125
178
12.85
7.3
34
375
0.75
年耗量
10000
14285
1028
584
2741
3000
60
二、设备设计与选型
1.刮板提升机
根据物料衡算可知，火龙果的输送能力为：
14285÷80÷24=7.44t/h
因此可选用江苏东台华东粮油机械有限公司的埋刮板输送机，型号GSL16，数量为1台。
技术参数参见表4。
表4埋刮板输送机技术参数
技术参数
机槽宽度（mm）
刮板链条节距（mm）
线速度（m/s）
输送量（m/h）
输送距离（m）
电机功率（kw）
垂直
水平
GSL16
160
100
0.133-0.183
9.22
20
25
2.2-22
2.破碎机
本设备所需的生产能力为：
7.44t/h
因此可采用东方兴企食品工业技术有限公司生产的JP齿笼式破机，采用型号为JP-6，数量1台。
见表5。
表5齿笼式破碎机技术参数
型号
生产能力（T/h）
主轴转速（r/min）
功率（KW）
外型尺寸（mm）
JP-6
7-8
960
7.5/6
710×1060×1800
该机适用于对火龙果、胡萝卜、苹果、梨等果蔬进行破碎，破碎粒度为3~5mm。
该机配有专门的螺旋送料机构，具有结构新颖紧凑，节能生产能力大，使用范围广等特点，物料接触部件均为优质不锈钢制造。
3.螺杆连续榨汁机
螺杆连续榨汁机是一种使用广泛的连续压榨设备，具有结构简单、体积小、出汁率高、操作简单等特点，常用语水果榨汁。
4.压滤机的选型
由设计资料知压滤机的生产能力：
14285÷80÷24=7.44t/h
从酶解罐出来的果汁立刻进入压滤机进行压榨出汁，因此要求压榨机单次处理量大，过滤时间短，故可采用型号为LXDZJ5的垂直滤叶型叶滤机，它用优质不锈钢材料制作，具有操作方便、过滤成本低、效率高等优点。
数量为1台。
如表6所示。
表6压滤机技术参数
规格型号
理论流量（t/h）
过滤面积（m2）
滤片数（张）
阀门口径
工作压力（MPa）
外型尺寸（mm）
LXDZJ5
6-8
5.1
20
Dg32
<0.3MPa
1840×680×800
5.CIP清洗系统的设计
CIP清洗系统承担酶解罐、过滤机、暂存罐、浓缩罐等设备的内部及连接管路、泵的清洗。
本设计CIP清洗系统有5个罐，分别是：
热水、冷水、酸、碱罐和消毒剂罐。
为了输送到各设备，各罐备有高压水泵，一般清洗时先用碱水清洗，再分别用热水、冷水清洗，洗涤完毕后碱水过滤回收到碱液罐。
洗涤泵：
型号：
IH80-50-200流量：
50m3/h扬程：
49mH20
气蚀余量：
2.5m转数：
2900r/min轴功率：
15kw
罐：
直径：
1200mm，高度：
3000mm，容积：
1.5M3
6.选用CJ1.5-2.5型均质机，其生产能力为4.4t/h，需三台。
7.紫外线灭菌机
紫外线灭菌是本生产线纯化饮料的步骤，首前面环节的约束，其生产能力应大于前面设备的生产能力，才能保证流水线的流畅运行，故采用生产能力为5-7t/h的紫外线灭菌机能够满足要求。
可选择ZM-3000型。
其采用高强度、寿命长的ZM型高压紫外线杀菌灯管，整个装置合理，卫生指标完全符合国家含奶饮料标准。
工作效率为5.5t/h。
8.超高温瞬时灭菌机
超高温灭菌是本生产线对成品进行灭菌的步骤，可完全破坏其中生长的微生物和芽孢，根据国家标准GB/T22023-2008采用超高温瞬时灭菌机温度为135~150摄氏度，时间为5秒。
选用BR1-UHT-30型超高温板式灭菌器，生产能力5t/h。
9.洗瓶机
洗瓶机采用XP-24型，其生产能力为2600b/h。
10.无菌封灌装一体机
该型号封罐机内采用负压灌装机GFP-12型。
包含封罐机GFP-12型，其生产能力为3500b/h。
附：
主要设备装置一览
表7设备统计表
序号
设备名称
型号
生产能力
1
刮板提升机
GSL16
7-9t/h
2
破碎打浆机
JP-6
7-8t/h
3
螺杆连续榨汁机
/
7-9t/h
4
压滤机
LXDZJ5
6-8t/h
5
洗涤泵
IH80-50-200
50m3/h
6
均质机
CJ1.5-2.5
4.4t/h
7
紫外线灭菌机
ZM-3000
5.5t/h
8
洗瓶机
XP-24
2600b/h
9
无菌封灌一体机
GFP-12
3500b/h
10
超高温瞬时灭菌机
BR1-UHT-30
5t/h
第四章、设计总结
虽然本生产线果奶饮料营养丰富、口感柔和细腻，但是本生产线还是存在一定的问题，如耗费的成本比较高，且接近于全自动化设备，难以维修与拆洗。
并且此方案耗能比较大，投产短时间内难看到盈利效果。
综上所述，本生产线是一套现代、高科技的食品生产线，有着全自动的设备和全新的生产配方，但尚且需要改进与发展。
本次课程设计给了我一次很大的实操机会，我在完成课程设计的过程中学到了许多新知识、新方法，课程设计是在食品科学与工程系孙立老师的指导下完成的，在此特向孙立老师致谢。
同时在此向关心和帮助我的同学、朋友致以真诚的谢意！
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