食品工程原理.docx
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食品工程原理
食品工程原理课程设计说明书
题目：
橙汁工艺的初步设计
年级：
2012级
学院：
食品学院
专业：
食品科学与工程3班
指导老师:
林向东
成员：
傅世虓20120801310081
龚松20120801310082
熊盛超20120801310104
龙成东20120801310093
吴凯歌20120801310103
刘仕吉20120801310099
第一章前言
1.1选题的意义………………………………………………3
1.2立题的意义………………………………………………3
第2章设计方案简介
2.1产品方案及班产量的确定………………………………3
2.2设计拟定的工作内容……………………………………4
第3章工艺设计
3.1工艺流程设计……………………………………………4
3.2橙汁工艺流程简介…………………………………………5
第四章设计计算
4.1物料衡算……………………………………………………6
4.2调配衡算……………………………………………………6
4.3管路衡算……………………………………………………6
4.3.1选管…………………………………………………6
4.3.2选泵…………………………………………………7
4.3.3设备选型………………………………………………9
第五章设计方案自评
5.1方案特点……………………………………………………11
5.2自我评价……………………………………………………11
5.3参考文献……………………………………………………11
5.4参考网站……………………………………………………12
第一章前言
1.1选题的意义
橙子是世界上栽培最广，经济价值较高的水果，橙子营养丰富，含有丰富的钙、磷、钾、胡萝卜素、维生素c、醇、烯等物质。
常常使用可以增强免疫系统抑制肿瘤细胞生长，明显减少胆结石的发生，增强毛细血管的韧性，降低血脂，深受人们喜爱。
橙子出汁率高，有良好风味，经加工后可保留其大部分营养成分和风味物质。
1.2立题意义
橙汁是以橙子为原料经过榨汁机压榨得到的果汁饮料。
国内饮料企业对进口橙汁的依赖程度很高，75%的原料来自国外，部分品牌60%鲜橙汁是从巴西进口的。
巴西是中国进口橙汁的第一大国，其他的橙汁进口国主要有以色列、美国等。
数据显示，2011年，中国是巴西橙汁的第四大进出口国。
当前我国对天然、营养丰富的橙汁消费需求每年以20%以上的速度增长，市场潜力巨大，而国际市场上的浓缩橙汁价格已从每吨1500美元飙升至2500-3000美元。
果汁是以水果为原料经过物理方法如压榨、离心、萃取等得到的汁液产品，一般是指纯果汁或100%果汁。
随着我国消费者消费意识升级和购买能力的提高，近几年来，果汁消费逐年增长，几乎以年平均14.5%的速度快速增长着，发展至今，果汁饮料已成为人们生活中必备的饮品之一。
而作为相对售价较高的浓缩果汁，它在饮料行业中所占数量并不大，主要被认为是许多国家的一种补品饮料。
我国是浓缩果汁的生产大国，水果年产量在9000万吨左右,约占世界水果总产量的15%。
而且,中国已经是成为仅次于美国的世界第二大饮料生产国,其中果汁类饮料保持了每年超过100万吨的增长速度。
第二章设计方案简介
2.1产品方案及班产量的确定
柑橙大概是秋季原料多而且便宜根据柑橙的旺季来生产减小成本，取旺季产量确定生产能力为年产量为9000t浓缩柑橙汁饮料，即时产量4t.一天两班，一班5小时，一个月工作30天，从柑橙旺季10月份开始至次年3月共加工6个月。
产品的各原辅佐料配及各阶段损失率参考经验数据。
2.2设计拟定的工作内容
本设计的拟定内容包括初步生产工艺流程的设计，具体流程的操作要求，物料衡算，设备选型，相关设计计算，及管路计算，泵的计算。
以及设备平面图。
（1）工艺流程设计：
查找一般橙汁的生产流程，根据现代技术，设计一条合理化的生茶线路。
（2）主要设备选型：
根据每个流程的具体要求选择合理的设备主要选择包括选果机、榨汁机、均质机、脱气机、杀菌设备等。
（3）相关计算：
根据数据及产量设计相应的管道管路以及合理的泵的选择。
（4）画平面图：
根据工艺流程及设备，按照一定的比列按生产线画出平面设计图。
第三章工艺设计
3.1工艺流程设计
原料选果洗果
9.0t损失6.8%8.390t损失0.2%8.373t损失0.2%
过滤离心损失0.5%榨汁损失45%除油
损失4.573t4.596t8.356t
0.3%脱气增加10%调配损失0.3%均质损失
4.559t5.015t5.000t
灌装损失0%杀菌0%
5.000t5.000t
3.2橙汁工艺流程简介
原料处理
选果剔除病虫害果、腐败果、未熟果和过熟果。
筛选出较大的的橙子，弃去较小的橙子。
直径大概30毫米左右。
洗果选果后的原料，水洗后，放在1%氢氧化钠和0.1%~0.2%的洗涤剂混合液中，浸泡10分钟。
洗涤液的温度越高，洗涤效果愈好，但温度过高时苹果容易软化，会导致榨汁时的障碍，因此，洗涤液的温度宜控制在40摄氏度以下。
浸泡洗涤液后用水洗。
充分吸取果实表面的洗涤液。
再经选果，切除病虫部位和腐败部位。
除油在榨汁前橙子先输送到锉皮机提取精油，锉磨机轻轻的用研磨刺扎橙子的外表皮是果皮有流出，同时可用水喷淋，果皮油随之流入锉磨机底部，也可以随着针刺空留下来。
榨汁采用全果榨汁机通过上下两个榨杯挤压橙子，果汁和部分果肉纤维通过中间的欲虑管流出果皮和籽油由两个通道分开，皮油也有单独通道。
过滤离心榨出的果汁中含有果皮碎片和囊衣、粗的过果浆，为除去这些杂物，必须进行粗滤，经粗滤的果汁立即送往离心分离方法分离果汁中的细小颗粒。
脱气采用真空脱气法脱去果汁中的空气，防止果汁氧化。
调配根据生产消费的需要，调整果汁的口感风味，可添加蔗糖维生素柠檬酸等。
均质采用均质使果汁内容物进一步碎细化，大小更均匀，同时使品质更加稳定，常用高压均质机进行均质。
杀菌在进行杀菌时，一方面杀灭果蔬汁中有微生物以达到商业无菌和钝化果蔬汁中的酶，同时尽量保证产品的质量不要受到太大的影响。
无菌灌装利用无菌灌装机自带无菌室，和外界隔离的条件下，利用机械手完成自动开盖、灌装、计量、关盖等过程。
第四章设计计算
4.1物料衡算
物料衡算以物质的质量守恒定律为基础，榨汁率以45%计算
根据流程图中各步骤的物料损失进行物料衡算
计算每小时所需的原料量如下：
装罐前：
5.000÷100%=5.000t
杀菌前：
5.000÷100%=5.000t
均质前：
5.000÷（1-0.5%）=5.015t
调配前：
5.015÷（1+10%）=4.559t
脱气前：
4.559÷（1-0.3%）=4.573t
过滤离心前：
4.573÷（1-0.5%）=4.596t
榨汁前：
4.596÷（1-45%）=8.356t
除油前：
8.356÷（1-0.2%）=8.373t
洗果前：
8.373÷（1-0.2%）=8.390t
选果前：
8.390÷（1-6.8%）=9.0t
所以满足所需产量原料的每小时原料量为9.0t。
4.2调配衡算
成分名称
添加量%
成分名称
添加量%
蔗糖
9.6
海藻酸钠
0.10
苯甲酸钠
0.04
维生素c
0.025
香料水
0.08
柠檬酸
0.155
总添加量
10
注：
添加百分含量指相对于上一步脱气后总产量的添加
4.3管路衡算
4.3.1选管
调配后管道的计算
取流速：
u=1m/s流体密度：
ρ=1100kg/m³流体粘度：
μ=3.6×10-3pa•s
则体积流量：
qv=5010/1100=4.559m³/h
管径：
根据国家标准无缝钢管的标准可选φ42×4mm的管
则实际流速：
4.3.2选泵：
条件说明：
要求输送的橙汁密度为1100kg/m³，黏度为3.6×10-3pa•s，管内流量为4.559m³/h，把消毒后的橙汁到灌装的管道，所需直管长度2.1m，贮存罐高度为1.3m，泵前有一个阀门以及一个90°标准弯头，出口处有一个90°标准弯头。
根据《食品工程原理》列出伯努利方程如下
所以泵的功率为：
根据
，对于进口段有
其中
D=42-2×4=34mm
则
查表得λ=0.031
进口段的局部阻力，全开阀
，90°的标准弯头
，进口阻力系数ζ=0.5所以
出口段局部阻力：
90°标准弯头
出口阻力系数ζ=1.0所以
所以总阻力
由伯努利方程得
又因为P2=P1u1=u2
所以扬程：
选泵：
qm=4559kg/h=1.393kg/s
功率：
Pe=Weqm=18.466×1.393＝0.0257kw
P=0.0257/0.7=0.0367kw
所以经选择的泵的型号为
型号
流量t/h
扬程m
转速r/min
电动机功率kw
IS50-32-125A
5.6
4
1450
0.55
4.3.3设备的选型：
检果机的选型
名称
型号
功率（KW）
外形尺寸（mm）
工作能力
台数
检果机
GT5C12A-7
1.5
4280*1450*1260
7t/h
1
洗果机的选型
名称
型号
功率（KW）
外形尺寸（mm）
工作能力
台数
洗果机
QXJ-5
3.15
4200*1140*1600
4-8t/h
1
除油机的选型
名称
型号
功率KW
外形尺寸
工作能力
台数
磨橘油机
GT5D1
9.5
4810*2007*2032
5t/h
1
榨汁机的选型
名称
型号
功率（KW）
外形尺寸（mm）
工作能力
台数
榨汁机
YZQP-10000
7.5
1900*650*2300
5t/h
1
过滤离心机的选型
名称
型号
功率（KW）
外形尺寸（mm）
工作能力
台数
过滤离心机
LLW320
7.5
1350*1050*1000
5m³/h
1
脱气机的选型
名称
型号
功率（KW）
外形尺寸（mm）
工作能力
台数
脱气机
ZT-10
8
1600*1700*3250
10000L/h
1
调配罐的选型
名称
型号
功率（KW）
外形尺寸（mm）
工作能力
台数
调配罐
PYG-2000
0.25Mpa
1500*3350
2000L
2
均质机的选型
名称
型号
功率（KW）
外形尺寸（mm）
工作能力
台数
均质机
KLZT-10
8
1600*1700*3250
1000L/h
1
杀菌机的选型
名称
型号
功率（KW）
外形尺寸（mm）
工作能力
台数
列管杀菌机
TW10D5000
40
1200*2400*3000
5000L/h
1
灌装机的选型
名称
型号
功率（KW）
外形尺寸（mm）
工作能力
台数
灌装机
JF-6
1.5
1500*550*1900
180罐/min
1
储存罐的选型
名称
型号
功率（KW）
外形尺寸（mm）
工作能力
台数
储存罐
CC-4000
1260*3450
4000L/h
1
第五章设计方案自评
5.1方案特点
本产品设计设计主要是设计时产5t的橙汁饮料生产，主要流程有选果、洗果、除油、去皮榨汁、过滤离心、脱气、调配、均质、杀菌、灌装等。
我们采用先进的工艺流程设备生产方便快捷，产量稳定，比之传统工艺更为完善，生产出来的果汁体系均匀，色泽亮丽，保证了橙汁的风味，酸甜可口，香气清新，添加剂少，是基本纯天然的果汁饮料。
5.2自我评价
作为食品专业的学生，这次的课程设计让我们大家都感触颇深，刚开始拿到任务的时候大家都无从下手，但是我们经过分工讨论商量分配任务，查找资料，询问老师，上网搜索等弄出初步的计划，然后在老师讲解下得到启发改正修改设计方案，每个人通过努力完成任务，从确定工艺流程到最后的画图结束一步步经过筛选认证，并且不断请教老师同学，搜寻资料，过程中不知流了多少汗，不知画了擦，擦了画多少图，到最终完工的时候大家却都激动地笑了。
在这一步步的过程中，我们对课本知识有了进一步的巩固提高，更加重要的是我们的团队合作能力的提高和我们彼此间情谊的增加。
而且对于我们这个专业的机械设备有了一定的认识，并对工厂的一些流水线有了一定的了解。
在这大半个月的合作中我们会争吵会欢笑，彼此增加了了解，不仅对课本知识有了新的理解与巩固，也对工厂果汁加工工艺设计有了初步认识，而且我们组员间彼此也建立了深厚的友谊。
5.3参考文献:
[1]赵思明、林向东.食品工程原理[M].北京：
科学出版社，2009
[2]何东平.食品工厂设计[M].北京：
中国轻工业出版社，2009
[3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，2006
[4]曾庆孝.GMP与现代食品工厂设计[M].北京:
化学工业出版社，2006.
[5]单杨.柑橘加工概论.[M]中国农业出版社。
2004.11
[6]邓舜扬.新型饮料生产工艺与配方.[M]北京.中国轻工业出版社.2000.8
5.4参考网站：
中国知网：
中国食品产业网：
食品论坛：
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