年加工0吨西瓜汁厂工艺设计毕业设计论文.docx

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年加工0吨西瓜汁厂工艺设计毕业设计论文

学科分类号082701　

本科生毕业设计

题目：

年加工20000吨西瓜汁厂工艺设计

：

Theannualprocessing20000tonsofwatermelon

juiceplantprocessdesign

学生姓名：

学　　号：

系　　别：

　　生命科学系　　

专　　业：

　食品科学与工程　

指导教师：

　　教授　

起止日期：

　2014.5——2015.5　

2015年5月10日

怀化学院本科毕业论文（设计、创作）诚信声明

作者郑重声明：

所呈交的本科毕业论文（设计、创作），是在指导老师的指导下，独立进行研究所取得的成果，成果不存在知识产权争议。

除文中已经注明引用的内容外，论文（设计、创作）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的成果。

对论文（设计、创作）的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确的方式标明。

本声明的法律结果由作者承担。

本科毕业论文（设计、创作）作者签名：

年月日

目录

摘要1

关键词1

Abstract1

Keywords2

第1章　绪论3

1.1选题的背景及目的3

1.2西瓜饮料的发展现状3

1.3设计依据和范围4

1.3.1设计依据4

1.3.2一般设计4

1.3.3重要设计4

第2章西瓜饮料厂的生产工艺设计5

2.1班产量的确定5

2.2　工艺流程设计5

2.2.1工艺流程的选择5

2.2.2工艺论证5

第3章工艺计算8

3.1　西瓜汁饮料配方8

3.2原辅材料的计算8

3.3水衡算9

第4章设备选型与电衡算10

4.1设备选择10

4.2电衡算14

第5章　厂址的选择15

第6章三废处理16

6.1废水处理16

6.2废气处理16

6.3废渣处理17

第7章经济技术分析18

7.1投资估算18

7.1.1固定资产投资估算18

7.1.2流动资金估算18

7.1.3总投资估算19

7.2年产值估算19

7.3年成本估算19

7.4年毛利核算21

7.5年利税估算21

7.6年纯利核算21

7.7投资回收期估算21

7.8社会效益估算21

第8章　　结论23

参考文献23

致谢24

年加工20000吨西瓜汁厂工艺设计

摘　要

本设计题目为年加工20000吨西瓜汁厂工艺设计中主要考虑了西瓜饮料的加工技术、厂址的选择和经济效益。

本设计的重点部分是工艺计算、设备选型和经济核算。

依据本厂的生产实际需求，对工厂的物料、水、电等进行了确定和分析，并初步设计了工厂平面图、车间平面图、和生产流程图。

在工艺计算中进行了各个工段用水、用电的计算。

设备的选择则综合考虑所选工艺、原料特点、确定所用设备。

年产20000吨西瓜饮料厂需要投资329.83万,年收益为1826.46万,回收期为0.18年。

关键词

西瓜饮料厂；工艺；设计；设备选型

DesignofPlantProcessofAnnualprocessing20000tons

WatermelonJuice

Abstract

Topicofthispaperfocusesonthedesignofabeveragefactorywithannualoutput20000tonswatermelonwhichtakesthedesignofthewatermelonprocessingtechnology,siteselectionandeconomicbenefitasmainconsideration.

Thekeypartofthisdesignistheprocessdesign,equipmentselectionandeconomicaccounting.Material,water,electricityandotherweredeterminedandanalyzedonthebasisofactualproductionneedsofthisfactoryandafterwhichthepreliminarydesignoftheworkshoplayout,productionflowchartandkeyequipmentweredesigned.Duringthecalculationofeachsection,waterandpowerinprocesswereconsidered.Theselectionofequipmentdeterminedbytheprocessandrawmaterialfeatures.

Thisbeveragefactoryrequirestotalinvestment3298300CNY,annualincomeis18264600CNYandthepay-offperiodis0.18year.

Keywords

Citrus beveragefactory; technology;design;equipmentselection

第1章　绪论

西瓜是自古以来被受喜爱的解暑佳品，是我国炎热夏季最主要的水果[1]，但其收获期短且环境高温高湿，难以保鲜[2]。

并且不耐储运，山东省是产西瓜大省，每年有大量西瓜在产区及运输、销售环节中发生腐烂。

因此，西瓜的深加工成为必然趋势，将西瓜从普通的水果开发为保健食品具有极大的社会价值和经济效益。

1.1选题的背景及目的

西瓜（Watermelon）属营养丰富、色泽鲜艳的浆果类水果，并具有诱人的色香味。

每100g西瓜瓤中含水分达94%，碳水化合物4g，粗纤维0.3g，灰分0.2g，维生素C0.17mg，尼克酸0.2mg，另外还含有果胶物质和少量苷类（配糖类）[3]。

从营养价值角度来看，西瓜在夏令水果中占有相当重要的地位。

西瓜果实内含有的葡萄糖、蔗糖、果糖、维生素A、B、C、果胶物质,可吸收的矿物质等是人体正常生理所必需的物质,因此食用西瓜对人体健康有益、近代医学认为:

西瓜中的配糖体有降血压的作用,所含的少量盐类对于肾脏炎有显著疗效,还有一种蛋白酶（胨化酶）能把不溶性蛋白质转化为可溶性蛋白质,故对高血压、肾脏炎、浮肿、糖尿病、黄疸、膀胱炎等疾病有辅助疗效。

丰富的营养物质使西瓜不仅具有清热、益气、解毒、利尿的作用，而且具有软化血管、降低胆固醇、降血压、降血脂、调节肠道微生态环境等保健作用。

从西瓜的营养价值和消暑解渴作用来看,西瓜在夏令水果中占有相当重要的地位，是人们夏季必需的消暑水果。

西瓜皮属于中药的一种，西瓜皮含有丰富的维生素、叶酸、粗蛋白质、粗纤维，以及钾、磷、钙、镁、铁、钠等矿物质。

《全国中草药汇编》记载，西瓜具有清热解暑、泄热除烦、利尿等功效，用于暑热烦渴、小便短赤、咽喉肿痛、口舌生疮、浮肿等症状[4]。

西瓜含水丰富，在90%以上[5]，十分适合制作果汁。

1.2西瓜饮料的发展现状

近年来，由于市场上的西瓜饮料较少，所以西瓜饮料具有广阔的市场。

目前，国内西瓜主要是作为一种季节水果和一些小吃的辅料。

因其低廉的成本和舒适的口感，易被商家和消费者所接受。

因此，对西瓜及相关衍生食品的开发研究已成为近年来的热点[1]。

西瓜作为一种大众消费品，价格低廉、营养丰富。

但由于其季节性太强，阻碍了其营养成分被广泛应用的道路。

因此，应把西瓜的保鲜和深加工作为研究的主题，使西瓜不再是一种季节性的水果，而成为人们日常生活中一种重要营养保健品。

西瓜的研究有着广阔的市场前景。

1.3设计依据和范围

1.3.1设计依据

本设计根据怀化学院生命科学系下达的要求结合实际情况进行设计。

本次设计过程中的主要参考资料：

《软饮料工艺学》、《软饮料加工机械》、《化工原理》及国内外期刊等多种有关资料作为理论基础，并充分利用了学校图书馆的现有资料进行设计。

本设计以西瓜汁饮料的生产设计为主要任务。

本设计分为一般设计和主要设计

1.3.2一般设计

包括设计思想的确定，饮料的发展现状和营养价值。

以及工艺流程的选择和论证

1.3.3重要设计

包括产品的物料衡算，水、汽的衡算，设备的选型和论证，以及厂址的选择。

本设计共完成三张图纸的绘制:

年加工20000吨西瓜的饮料厂平面图A1、生产工艺流程图A2、生产车间平面图A3。

第2章西瓜饮料厂的生产工艺设计

2.1班产量的确定

根据设计要求，拟建厂为年加工20000吨西瓜饮料的产量，主要原料为怀化西瓜，生产期分为旺、淡两季，每天生产班次为:

淡季一班，旺季二班，夏季6，7，8月是生产旺季，工作日为90天;1，2，3，4，5，9，10，11，12为淡季，工作日为100天;余下175天为节假日和设备检修日。

预期设定的新建的西瓜饮料厂生产能力:

年生产加工量Q=20000t

全年生产加工天数:

T=t（旺）+t（淡）=90+100=190d

班产量q（班）=Q/k（2t（旺）+t（淡）=95.24t/班

（K为设备不均匀系数，一般K=0.7-0.8，本设计取0.75）

2.2　工艺流程设计

西瓜饮料的生产工艺流程如下：

糖，酸，稳定剂，维生素C，盐

↓

西瓜原料的选择→清洗消毒→取瓤→去籽→打浆→过滤→均质→调配→过胶体磨→均质→真空脱气→瞬时杀菌→无菌灌装→成品

2.2.1工艺流程的选择

流程1:

西瓜原料的选择→清洗消毒→取瓤→去籽→打浆→过滤→均质→调配→过胶体磨→均质→真空脱气→瞬时杀菌→无菌灌装→成品

流程2:

原料选择→清洗→取肉→切块→打浆→调配→均质→脱气→灌装→旋盖→杀菌→冷却→成品

流程3:

选瓜清洗,消毒→冲洗→去皮,切块→破碎→取籽,打浆→粗滤→调PH→脱气→灭酶→冷却→精滤→杀菌→冷却→灌装→成品

由于本设计的目的是做西瓜浑汁饮料，所以选择第一种工艺流程。

2.2.2工艺论证

（1）原料选择

选择充份成熟、瓤细汁多、色泽纯红、无病虫害、无腐烂现象的新鲜西瓜。

（2）清洗消毒

原料西瓜首先进行清洗,再用低浓度高锰酸钾溶液消毒,或用专用消毒剂消毒后,最后用无菌水冲洗干净，避免其影响果汁质量。

（3）均质

优质的西瓜汁饮料,组织形态应均匀细腻,肉质颗粒直径微小,而肉质颗粒直径与均质次数有关。

因此,均质次数直接影响到成品的组织状态。

由经验可知,两次均质的效果较好。

若均质次数在3次或3次以上时,料液中带进太多的空气,泡沫多,一方面增加了脱气的难度,导致产品风味劣变,色素氧化褪色,缩短保存期[6];另一方面使工艺时间延长。

因此,均质次数以两次为宜。

（4）调配

西瓜汁均质后,在不断搅拌的情况下加入一定量的甜味料、酸味剂、抗氧化剂及稳定剂的溶液,最后加入天然香精香料。

白砂糖是饮料甜味的主体来源；蛋白糖（APM）,安全性高,配伍性极好,味质极佳,并具有增味、矫味等独特功能,蛋白糖的味道与蔗糖十分近似,而且甜味的持续时间长,饮后回味甘饴爽口。

以上２种甜味料联合应用,甜味协调平衡,使饮料的品质和风味得到提高和改进,并可平抑异味,降低成本。

白砂糖及蛋白糖的用量分别为4%、0.045%,甜度较为适中。

酸味剂是饮料的重要辅料，对饮料还具有防腐的作用。

西瓜中的酸主要是柠檬酸和苹果酸。

用柠檬酸和苹果酸进行调配，合并使用，酸感既丰盈又柔和，使西瓜汁风味更突出，还可掩蔽后味中的异味。

对西瓜原汁含量60%～70%的西瓜汁饮料而言，柠檬酸、苹果酸用量分别为0.03%和0.03%时，酸味较为适中。

西瓜汁饮料中含有一定量的果肉，在加工及贮藏中，这部分果肉会逐渐下沉，导致饮料沉淀分层的现象产生。

为防止这种现象的产生，一方面在加工工艺上采取一定的措施，另一方面需要在饮料中添加一定量的稳定剂。

稳定剂的加入量，既要保证饮料不分层，又要不影响饮料的爽口性。

西瓜汁饮料生产以选用黄原胶作为稳定剂较为适宜。

西瓜汁饮料的红色为番茄红素所体现。

番茄红素属脂溶性色素，几乎不溶于水，对热较稳定，但极易氧化褐变。

氧气、脂防氧化酶、过氧化酶的存在易引起氧化变色，尤其是在低pH值时，褐变现象尤为明显[7]。

另外，西瓜汁中含一定量的过氧化酶，而且在加工过程中不可避免地带进大量空气，因此,极易引起番茄红素的氧化降解。

生产中应尽可能采取措施予以控制。

经研究可知，0.07%的海藻酸钠的使用效果最好。

无论采用何种方法调配，在进入下一道工序前都要抽样检验，测定其糖度、酸度，并比照色泽。

分析检验后，根据结果进行适当调配，使之符合产品标准，力求产品一致化。

糖浆调配顺序：

盐水→防腐剂→甜味剂→酸味剂→果汁→稳定剂→色素→香精→维生素C→加水定容。

（5）脱气

采用真空度为0.075MPa，能有效防止果汁氧化，延长果汁储存期。

（6）杀菌

采用的一次杀菌为高温瞬时杀菌（120℃，3s）。

虽然保质期随杀菌时间的增加而增加，但如用两次杀菌，随着杀菌时间的增加，成品的感官特性逐渐变差，色泽逐渐变淡，煮熟味逐渐变浓，滋味亦渐渐变淡。

综合各种因素，采用一次高温瞬时杀菌（120℃，3s）较为适宜。

第3章工艺计算

3.1　西瓜汁饮料配方

设计要求：

一条年加工20000吨西瓜汁厂工艺设计

表3.1原辅料各配比如下（按1000kg计）：

材料

用量

材料

用量

西瓜原汁

200

柠檬酸

0.6

白砂糖

50

苹果酸

0.6

维生素C

0.1

果葡糖浆

17.5

食盐

0.1

黄原胶

0.28

海藻酸钠

0.14

西瓜香精

0.1

防腐剂

0.1

3.2原辅材料的计算

（1）若西瓜出汁率以50%为准计算，一班产量为基准计算（班产量为95.24吨）

（2）各工序的损失见下表

表3.1各工序的损失情况

序号

指标名称

损失率/%

序号

指标名称

损失率/%

1

原料验收

3.0

2

清洗挑选

0.5

3

榨汁

50

4

粗滤

2.0

5

调配

0.2

6

均质

0.3

7

脱气

0.1

8

灌装

0.3

9

检验

0.1

检验损失0.1%，检验前西瓜汁饮料：

95.24/（1-0.1%）=95.34吨

灌装损失0.2%，灌装前西瓜汁饮料：

95.34/（1-0.2%）=95.53吨

脱气损失0.1%，脱气去油前西瓜汁饮料：

95.53/（1-0.1%）=95.63吨

均质损失0.3%，均质前西瓜汁饮料：

95.63（1-0.3%）=95.92吨

（1）根据配方计算调配时的各种原辅料

调配时，加入西瓜汁95920*200/1000=19184Kg

加入白砂糖95920*50/1000=4796Kg

加入维生素C95920*0.1/1000=9.59Kg

加入食盐95920*0.1/1000=9.59Kg

加入海藻酸钠95920*0.14/1000=13.43Kg

加入防腐剂95920*0.1/1000=9.59Kg

加入柠檬酸95920*0.6/1000=57.55Kg

加入苹果酸95920*0.6/1000=57.55Kg

加入果葡糖浆95920*17.5/1000=1678.6Kg

加入黄原胶95920*0.28/1000=26.86Kg

加入食用西瓜香精95920*0.1/1000=9.59Kg

加入软化水：

95920-（19184+4796+9.59+9.59+13.43+9.59+57.55+57.55+1678.6+26.86+9.59）

=70086.83Kg

表3原辅料用量汇总

成分名称

添加量/Kg

成分名称

添加量/Kg

西瓜汁

19184

白砂糖

4796

柠檬酸

57.55

果葡糖浆

1678.6

防腐剂

9.59

黄原胶

26.86

食盐

9.59

维生素C

9.59

食用西瓜香精

9.59

苹果酸

57.55

海藻酸钠

13.43

软化水

70086.83

（4）西瓜原料生产用量计算：

调配前，西瓜原汁量：

19184/（1-0.2%）=19222.44Kg

粗滤损失2.0%，粗滤前西瓜汁量：

19222.44/（1-2.0%）=19614.73Kg

榨汁出汁率50%，榨汁前西瓜量：

19614.73/（1-50%）=98073.65Kg

清洗挑选损失0.5%，清洗挑选前西瓜量：

98073.65/（1-0.5%）=98566.48Kg

原料检验损失3.0%，检验前西瓜量：

98566.48/（1-3%）=101614.93Kg

3.3水衡算

以班为计算基准,一年190天，280班

所以每年消耗用水为：

①清洗西瓜用水约（1:

1）

W1=101614.93*280=28452180.4kg=28452.18吨

②清洗设备用水

饮料厂清洗设备用水约5-8立方米/小时取为6立方米/小时

故W2=6*24*190=27360m3=27360吨

③每年生产用水

W3=70086.83*280=19624312.4kg=19624.31吨

故1年总用水量W总=28452.18+27360+19624.31=75436.49吨

第4章设备选型与电衡算

4.1设备选择

（1）滚杠选果机的选择

①设备计算

已知：

班处理西瓜95.24吨，每班时间为8h。

则：

每小时得处理95.24/8=11.91吨

②滚杠选果机的选择

因江苏科威机械有限公司生产的GXJ-20型滚杠选果机，每小时可选果15-20吨。

故仅需1台即可。

（2）冲浪式洗果机的选择

①设备计算

已知：

班处理西瓜95.24吨，而选果时损失3%，

故经过选果后95.24*（1-3%）=92.38吨，

则：

每小时得处理92.38/8=11.55吨

②滚杠选果机的选择

因杭州亿天轻工机械有限公司生产的CXJ-2的冲浪式洗果机，每小时可洗果5吨，故需3台。

（3）毛刷洗果机的选择

①设备计算

已知：

每小时得处理92.38/8=11.55吨

②毛刷洗果机的选择

因宁波瑞翔食品机械有限公司生产的MSJ-5型，每小时可洗果5吨。

故需3台。

（4）板式提升机的选择

①设备计算

已知：

每小时得处理92.38/8=11.55吨

②板式提升机的选择

因江苏靖江艾莉特食品有限公司生产的BSJ-10型，每小时可加工6吨。

故需要2台。

（5）碗式榨汁机的选择

①设备计算

已知：

每小时得处理92.38/8=11.55吨

②碗式榨汁机的选择

因扬州福尔喜果蔬汁机械有限公司生产的飞翔168-4，每小时可榨汁5吨。

故需要3台。

（6）高压均质机的选择

①设备计算

已知：

因为榨汁过程要损失50%,

故;每小时得处理11.55*50%=5.75吨

②高压均质机的选择

因扬州福尔喜果蔬汁机械有限公司生产的QGJJ-4/25，每小时可均质4.0吨。

故需要2台。

（7）自动理瓶机的选择

①设备计算

已知：

因为粗滤要损失2%,

故;每小时得处理5.75*（1-2%）=5.64吨,一瓶按500ml计算,折合瓶数,约5.64*1000/0.5=11280瓶.

②自动理瓶机的选择

因张家港佳顺机械制造有限公司生产的LP14型理瓶机，每小时可理瓶机15000瓶/h。

故需要1台。

（8）食品饮料纯净水设备

①设备计算

已知：

班生产西瓜汁饮料需要加入的软化水的量为70086.83Kg，

则每小时需要的软化水的量为70086.83/8=8760.85Kg

②食品饮料纯净水设备的选择

因淮北纳洁尔设备厂生产的纯净水设备HK-3000型，生产能力为5t/h，根据本厂生产规模、又由于清洗以及生活用水可以直接用自来水厂的水、故计算后采用2台。

表4.1年加工20000吨西瓜的饮料厂设备选择一览

序号

名称

型号

主要技术参数

数量

厂家

造价

1

滚杠选果机

GXJ-20

生产能力：

15-20t/h

尺寸：

8000*1400*900

功率：

1.1KW

单价：

0.6万

1

江苏科威机械有限公司

0.6万

2

冲浪式洗果机

CXJ-2

生产能力：

4-5t/h

尺寸：

2540*1140*1800

功率：

5.1KW

单价：

2万

3

杭州亿天轻工机械有限公司

6万

3

毛刷洗果机

MSJ-5

生产能力：

3-5t/h

尺寸：

4000*1000*1000

功率：

1.1KW

单价：

0.8

3

宁波瑞翔食品机械有限公司

2.4万

4

板式提升机

BSJ-10

生产能力：

3-6t/h

尺寸：

400*500*1200

功率：

1.1KW

单价：

1万

2

宁波瑞翔食品机械有限公司

2万

5

碗式榨汁机

飞翔168-4

生产能力：

4-5t/h

尺寸：

1780*1150*2500

功率：

15KW

单价：

0.5万

3

扬州福尔喜果蔬汁机械有限公司

1.5万

6

高压均质机

QGJJ-4/25

生产能力：

3-4t/h

尺寸：

1605*1200*15

功率：

30KW

单价：

0.2万

4

扬州福尔喜果蔬汁机械有限公司

0.8万

7

自动理瓶机

LP14

生产能力：

15000瓶/h

尺寸：

3010*2260*2230

功率：

2.3KW

单价：

1万

1

张家港佳顺机械制造有限公司

1万

8

调配罐

FK-37

生产能力：

3-4t/h

尺寸：

Φ12000*8000

功率：

0.7KW

单价：

0.45万

2

瑞安市盛鑫机械厂

0.9万

9

真空脱气机

YD-TQJ-10

生产能力：

4t/h

尺寸：

1600*1700*3250

功率：

30KW

单价：

0.8万

2

杭州亿大科技有限公司

1.6万

10

超高温瞬时杀菌设备

RP6L-20

生产能力：

3-5t/h

尺寸：

4060*615*1250

功率：

3.5KW

单价：

2万

2

上海嘉迪机械有限公司

4万

11

纯净水设备

HK-3000

生产能力：

5t/h

尺寸：

2800*1000*1650

功率：

7.5KW

单价：

3.2万

2

淮北纳洁尔设备厂

6.4万

12

贮存罐

MQX-20

生产能力：

4t

尺寸：

Φ12000*7500

功率：

0.6KW

单价：

0.4万

2

江苏美型饮料机械有限公司

0.8万

13

RXGF冲瓶灌装旋盖三合一机组

RXGF14-12-8

生产能力：

8000瓶/h

尺寸：

2200*1500*2650

功率：

4KW

单价：

0.4万

2

张家港亿利机械有限公司

0.8万

14

喷码机

EC-JET300

生产能力：

6.25m/s

尺寸：

550*450*230

功率：

0.12KW

单价：

0.35万

2

青岛华诺捷商贸有限公司

0.7万

15

自动装箱机

ZB系列

生产能力：

12-40箱/分

尺寸：

6700*2140