食品工厂设计.docx

1、食品工厂设计课程设计说明书 设计名称：年产2万吨苹果汁饮料生产线设计（澄清型） 学 院 ： 专 业 ： 班 级 ： 学 号 ： 姓 名 ： 指导老师 ： 完成日期 ： 一、设计意义苹果汁是由新鲜苹果经挑选和洗净、榨汁等方法制得的汁液。苹果汁实质上是整个苹果各部或局部细胞中液泡的汁液，其中含有丰富的多种维生素、矿物质、糖类、脂肪等，构成大脑所必须的营养成分。此外，苹果汁还有降血脂、降血压、预防癌症、强化骨骼、维持人体酸碱平衡的功效，深得人们的喜爱，素有“液体水果” 之称。苹果因其原料的特点，比较适合加工成清澈透明的澄清汁。我国是世界第一大苹果和苹果汁生产国，苹果汁出口占据世界贸易量一半以上。近年

2、来，我国苹果汁行业获得了跨越式的发展：苹果汁产能迅速提高，出口量超过世界贸易量的一半，苹果汁生产设施水平世界第一。并且随着人们生活水平的提高和健康意识的增强，对苹果汁的需求不断扩大，目前世界苹果汁需求量年增10%以上。抓住当前的有利时机，扩大苹果汁生产，对于行业发展，农民增收都有重要的意义。故本设计综合饮料工艺学、食品工厂设计、食品机械设备、食品包装学等专业知识，设计出一条技术先进、投资合理、运行稳定有效的年产2万吨的苹果汁（澄清型）饮料生产线。二、工艺流程 本设计在传统果汁加工工艺的基础上，将一些先进的加工技术应用于果汁加工中，使果汁加工工艺更科学、更先进、更合理，生产的果汁品质更好。工艺流

3、程如下所示：三、工艺论述及工艺要点3.1原料验收苹果在贮藏中，由于水分蒸发而减少了重量，而且由于代谢作用，糖和酸消耗，硬度下降，鲜度下降，榨汁率下降，果汁质量也恶化。因此，在生产前必须认真选择，以保证质量。对于苹果的选择有如下要点：生产苹果汁用的苹果原料，主要是富有苹果风味，糖分较高，酸度适当，香味浓郁，果汁丰富，取汁容易，酶褐变不甚明显等。苹果中以红玉和国光为榨汁的优良品种。原料苹果要健全完好，果实以成熟为宜；未成熟的果有生果味，果汁偏酸偏涩，且少甜味，浓度也较低；过熟果缺少风味，果汁品质低劣，压榨、澄清和过滤比较困难，出汁率低，不符果汁加工要求。作为制汁的苹果，最好是专用品种，稳定的原料来

4、源，以保证果汁质量的稳定。有些苹果品种单独制汁不一定能取得满意的结果，但与其他品种适当配合，便可制得优质的果汁。3.2 原料预处理3.2.1 初步清洗苹果在采收后表面常附有灰尘，碎叶等杂物，必须进行初步清洗，初步清洗有两个过程，水流输送清洗和提升机喷淋清洗。在清洗时把粘附在原料上的泥土、杂质、粉尘、沙粒等洗掉，去除残留的农药和部分微生物，清洗环节必须符合国家软饮料原辅材料的要求（GB10791-89）。3.2.2 拣选原料中有时混入病虫害果和腐败果，也有贮藏中的腐败果。腐败果会给产品带来腐败味，也是微生物污染的根源，病虫害果也是苦味和色泽恶化的原因。因此，在拣选台人工对苹果进行拣选，把一些腐败

5、的苹果或腐烂部分去除掉，以及拣出一些杂质，以免下一步进行破碎时这些杂物进入苹果汁。3.2.3 剥皮去心对于带果肉果汁用的果肉酱，为防止果皮中的红色素的溶出和避免夹杂物的混入，一般采用苹果剥皮取心机进行剥皮去心。3.2.4 浸泡、清洗拣选后，将果实放在1%氢氧化钠和0.1%0.2%的洗涤剂混合液中，浸泡十分钟。同时，洗涤液的温度控制在40以下，温度过高苹果容易软化，会导致榨汁时的障碍。然后，在洗果机上通过毛刷及水流喷淋进行苹果的清洗，通过破碎前的提升机进行清洗。3.3榨汁3.3.1 破碎榨汁前先行破碎可以提高出汁率，但破碎粒度要适中，要利于压榨过程中果酱内部产生排汁通道。否则，破碎过度，易造成压

6、榨时外层果汁很快榨出，形成一层厚皮，使内层果汁流出困难，反而造成出汁率下降，榨汁时间延长，混浊物含量增大，使下一步澄清工作负荷增大。破碎粒度一般控制到1.5-3cm1。本设计选用锤式粉碎机进行破碎工序。锤式粉碎机速度快，苹果受捶打击而粉碎，并从底部排出。破碎粒子的大小，可由底部孔板的孔径大小来调节。生产混浊苹果汁时，苹果中的多酚物质由于多酚酶的作用，易产生褐变。为了防止褐变，破碎时添加抗坏血酸。1t苹果原料，添加1kg的510%的抗坏血酸溶液，用定量泵注入到破碎机中去，为了使抗坏血酸溶液保持一定的浓度，必须通过计量输送机构来控制苹果原料的供应量2。3.3.2 榨汁 果蔬的取汁工序是果蔬汁加工中

7、的一道非常重要的工序，取汁的方式是影响出汁率的一个重要因素，也影响果蔬汁产品的品质和生产效率。根据原料和产品形式的不同，取汁方式差异很大，主要有压榨法、浸提法、离心法和打浆法等。苹果取汁普遍采用压榨法提汁，在苹果汁生产中为了提高出汁率，有时也采用浸提法提取工艺。本设计采用压榨法进行取汁处理。在果汁压榨过程中，将果浆置于两个表面（平面和螺旋面）之间，对其施加压力使果汁释出，释出的果汁再通过果浆内部排汁通道和支撑面的网孔流向自由表面。果汁生产要求榨汁出汁率尽可能高、榨出的汁液内的空气和果肉颗粒少褐变和营养素损伤少，生产率高。综合考虑本设计选用连续作业的带式榨汁机。3.3.3 筛滤 榨出的果汁中，应

8、立即通过筛滤分离出果肉浆。因为，在果肉浆中，氧化酶和果胶酶的含量要比果汁中多。果汁中果肉浆含量过多，在杀菌时，往往会产生焦糊。采用压榨法取汁后设置独立的操作单元进行筛滤，所用设备为各种类型的筛滤机，本设计采用振动筛。3.4 灭酶当新鲜苹果经过破碎或压榨成汁后，得到的产品很容易发生酶促褐变，从而导致产品的外观、风味和营养价值劣变,严重影响商品价值。引起褐变的酶主要是多酚氧化酶（PPO），这种酶反应需要4个因素才能进行,即氧、多酚氧化酶、底物、铜离子。因此，要进行酶的钝化。热处理是现代浓缩果汁加工中抑制酶促褐变经济、 有效的措施。最常用的方法是高温瞬时灭酶。一般在 80 经 1020分钟 ,100

9、 下需要 28min能钝化PPO。因此 ,在浓缩果汁加工中 ,灭酶的温度最好控制在 9095 ,时间 1530s ,可有效防止果汁发生酶促褐变 ,提高果汁的色值和品质3。3.5 离心分离 澄清果汁在用酶解和超滤之前，应先分离去沉淀物，这样可以提高酶解的作用效果，澄清后的果汁容易过滤。离心分离可能造成24%左右果汁的损失。3.6 酶解 混浊是澄清果汁的一种非需宜性的现象，严重影响果汁的感官品质，进一步影响其销售。因此，控制混浊是生产澄清果汁必须解决的问题。苹果汁的混浊物或沉淀主要是由包括淀粉、果胶、蛋白质、酚类、阿拉伯聚糖等造成的。4蛋白质、酚类物质一般依据过滤、热氧聚合、超滤等手段去除，但一些

10、小分子的酚类、蛋白等易通过超滤膜，在果汁贮藏过程中酚类物质自身氧化或聚合，或与蛋白质相互作用，造成果汁主要后混浊。在实际生产上，一般采用酶解技术，如加入果胶酶、淀粉酶、阿拉伯聚糖酶等水解这些大分子物质，控制混浊。本设计酶解的工艺条件为:果胶酶用量 0.04 g/L，酶解时间 2.77 h，酶解温度 47.55。3.7 超滤传统的加工方法是 ,对破碎后的水果进行酶处理、脱胶，然后反复过滤。这不仅需要消耗大量的硅藻土作为助滤剂 ，而且有时还要加澄清剂以进一步澄清，同时，这些方法效率低，不可靠。超滤是一种膜分离方法，其基本机理是利用膜孔的选择性筛分作用，在压力的驱动下，溶液中的微粒、悬浮物、胶体和高

11、聚物等大分子物质同溶剂和小分子溶质分开。超滤技术应用于果蔬汁澄清，无需使用硅藻土和澄清剂，耗能也较少，可节约费用，而且分离过程中无相变，使清汁具有更好的稳定性和均匀性 ，能保持色香味6。3.8 调配 果汁型饮料的原料用果汁，另外为改进风味，增加营养以及改善色泽等，常在果蔬汁中加入糖、酸、维生素C和其他添加剂进行调配和混合。果蔬汁中的糖酸比是决定其口感和风味的主要因素，一般糖酸比值为13-15。糖含量调整到8%-14%为宜，可溶性固形物达到15%17%，总酸度要达到0.4%0.8%。 调配前需制备好糖浆，其次调整糖酸比，将所用的果汁和其他添加剂放入调配罐搅拌混合，计算需用糖浆量，计量后将所用糖浆

12、放入调配罐中，加水至每批配料的规定量，进一步搅拌混合。 3.9 脱气 原料苹果本身含有氧气，在原料的输送、榨汁、筛滤、调配等工序中常会混入大量的空气。苹果汁中的氧气不仅破环维生素C，还与苹果汁中的各种成分反应引起氧化褐变，为此，在杀菌前必须进行脱气。本设计采用真空脱气，通过真空泵创造一定的真空条件使果蔬汁在脱气机中以雾状形式（扩大表面积）喷出，脱除氧气。真空锅内温度一般控制在40-50，真空度约为91.3-94.8Kpa。3.10 杀菌 果汁的杀菌工艺不仅影响产品的保藏性，而且影响产品的质量。杀菌的方法有热杀菌和冷杀菌两大类。热杀菌因可靠简便，在现代果蔬汁加工中是应用最普遍的杀菌方法。 果蔬汁

13、的PH值大于4.5还是小于4.5，是决定果蔬汁采用巴氏杀菌工艺或高温工艺的关键。高酸的果蔬汁可采用高温短时巴氏杀菌工艺，杀菌条件为（932）保持1030s；而高温杀菌多用于低酸性蔬菜汁的杀菌。因为苹果汁的PH4.5，为酸性食品，杀菌可采用巴氏杀菌工艺，杀菌后趁热灌装。73.11 灌装本设计采用热灌装机灌装果汁。1）装灌过程中应防止空气混入果汁，并尽量减少包装容器的顶隙。2）灌装速度要快，尽量缩短杀菌到冷却的时间，防止果汁品质下降。3）采用无菌灌装，灌装前先将灌装口喷射高温蒸汽，杀死可能存在的微生物，再开始灌装。设计中采用PET瓶作为盛装容器，由于PET瓶来源广泛，价格便宜，作为包装容器技术成熟

14、，因此选用可降低成本。灌装后立即封口, 封口结束后把瓶子倒置5min,以保证旋盖的杀菌。检查是否漏气之后进行逐步冷却。3.12 喷淋冷却、风干 本设计采用冷却隧道三级冷却，第一级冷却水温度50；第二级为常温自来水；第三级为410冰水。使果汁在20min内降至30一下，以保证果汁的营养成分不受长时间的高温影响破坏。3.13 贴标、检验装箱冷却风干后，用贴标机进行贴标。并采用灯捡台进行成品检验，三面封闭，灯源在检验透明板下，保证适度的光照条件,检验各瓶情况，发现是否有异形瓶、瓶子渗漏、旋盖不严、瓶内有肉眼可见杂质、液位不足、内容物色泽变异等情况，一旦发现应及时剔除，保证苹果汁饮料的出厂质量。四、配

15、方及物料计算4.1 配方 用于加工的水必须符合饮料用水标准。苹果汁饮料的原料用苹果原汁或浓缩汁，使用的食品添加剂有甜味剂、酸味剂、防腐剂以及着色剂和香料等。查阅相关文献本设计的配方如下(以1000Kg苹果汁饮料来计)。成分名称添加量/Kg含量%成分名称添加量/Kg含量%苹果汁20020蔗糖808柠檬酸1.20.12甜蜜素0.30.03香精10.1维生素C0.50.05焦糖色素0.80.08苯甲酸钠0.20.02水加至总量为1000Kg4.2 生产产量确定： (1)生产工作日：综合分析苹果汁饮料生产和销售情况以及节假日等因素，本设计确定工作日为300 天/年；(2)生产班次确定： 苹果汁饮料是比

16、较明显的季节性产品，生产有淡旺季。每天生产班次为13班，淡季一班，中季两班，旺季三班。综合分析苹果汁饮料的生产和销售情况，设计中确定八小时为一班，淡季为60天，中季120天，旺季为120天。则 (其中K为设备不均匀系数，一般K=0.70.8，这里取K=0.72.) 4.3 各生产工序的损失序号指标名称损失率/ %序号指标名称损失率/ %1原料验收2.06酶解、超滤22洗果、拣果1.07调配13破碎、榨汁188脱气0.14筛滤29灌装0.25离心分离210管道损失0.14.4 物料衡算（以班产量计） A 0.1%的管道损失前的饮料量为：42087.54/(1-0.1%)=42129.67kg B

17、 0.2%的灌装损失前的饮料量为：42129.67/(1-0.2%)=42214.10kg C 0.1%的脱气损失前的饮料量为：42214.10/(1-0.1%)=42256.36kg D 调配前各原辅料的加入量分别为如下： 加入苹果汁： 42256.3620% = 8451.27 kg加入蔗糖： 42256.368% = 3380.51 kg 加入柠檬酸： 42256.360.12% = 50.71 kg 加入甜蜜素： 42256.360.03% = 12.68 kg 加入苹果香精： 42256.360.1% = 42.26 kg 加入维生素C： 42256.360.05%= 21.13 k

18、g 加入焦糖色素： 42256.360.08% = 33.81 kg 加入苯甲酸钠： 42256.360.02% = 8.45 kg 加入水量：42256.36-(8451.27+3380.51+50.71+12.68+42.26+21.13+33.81+8.45)=30255.54 kg 原辅料用量汇总表成分名称添加量/Kg成分名称添加量/Kg苹果汁8451.27蔗糖3380.51柠檬酸50.71甜蜜素12.68苹果香精42.26维生素C21.13焦糖色素33.81苯甲酸钠8.45水30255.54E 、原料的实际使用量计算：1%调配损失前的果汁量为： 8451.27/(1-1.0%)=85

19、36.64kg2%酶解、超滤损失前的果汁量为：8536.64/(1-2.0%)=8710.85 kg2%离心分离损失前苹果汁量为： 8710.85/(1-2.0%)=8888.63 kg2%筛滤损失前的苹果汁量为： 8888.63/(1-2.0%)=9070.03 kg18%破碎、榨汁损失前苹果量为： 9070.03/(1-18%)=11061.00 kg1%洗果、拣果损失前苹果量为： 11061.00/(1-1.0%)=11172.74 kg2%原料验收损失前苹果量为： 11172.74/(1-2.0%)=11400.75 kgF、灌装用瓶及装箱用箱量的确定：本设计生产线的灌装用瓶选用热灌专

20、用PET瓶，每瓶约装500ml（约500g）饮料。由灌装前饮料量为42214.10kg，所以需要的PET瓶数为：42214.101000/500=84428瓶（取整）瓦楞纸箱消耗量为：84428165277个（取整）项目原料每小时消耗量/kg每班（8h）消耗量/kg每天(24h)消耗量/kg每年消耗量/kg苹果/kg1425.09411400.7534202.2510260675苹果汁/kg1056.4098451.2725353.817606143蔗糖/kg422.56383380.5110141.533042459柠檬酸/kg6.3387550.71152.1345639苹果香精/kg5.

21、282542.26126.7838034焦糖色素/kg4.2262533.81101.4330429甜蜜素/kg1.58512.6838.0411412苯甲酸钠/kg1.056258.4525.357605维生素C/kg2.6412521.1363.3919017纯净水/kg3781.94330255.5490766.6227229986空PET瓶/个10553.58442825328475985200瓦楞纸箱/个659.6255277158314749300原料用量汇总表五、设备选型表序号名称型号台数外形尺寸mm生产能力T/h功率KW重量Kg厂家1GXJ 滚杠选果机GXJ-313000700

22、9001-30.371000江苏科威机械有限公司2WTJ型链板式提升机WTJ型2宽300-1200最大12t/h0.55江苏科威机械有限公司3MQT 苹果清洗机MQT400012900x840x900mm24460山东诸城市大洋食品机械厂4锤式破碎机CPS-511200 x1200 x 1800511上海嘉迪机械有限公司5苹果去皮机1按需按需按需宁波亿鸿食品机械有限公司6带式榨汁机DYJ-31400018002505333500上海嘉迪机械有限公司7振动筛分过滤机(旋振筛)XZS6001有效筛面直540mm 0.55新乡市宏达振动设备有限责任公司8板式灭菌机UHT型21800160020002

23、4.1910上海嘉迪机械有限公司9三足离心机SSW型12000154098027.5650威龙机械设备制造有限公司10酶解罐1容积2000L2.2温州东顶机械制造有限公司11中空纤维超滤机TC-401291012301875406.7c:aboutus张家港市鑫茂饮料机械有限公司12不锈钢储罐218002500容积5000L1杭州科豪机械有限公司13调配罐HT-TPG 1按需36-120n/m（搅拌速度）0.55-4400武汉昊特流体设备有限公司14 TQ 真空脱气器 TQ-5 1250015002200 54300江苏科威机械有限公司15理瓶机12300*1500*140010000瓶/h1

24、.2650陶氏机械16果汁热灌装设备RXGF 32-32-8 127802080270012000-15000瓶/h3.54200江苏美星饮料机械有限公司17立式贴标装箱机YT-900116001100130012000-15000瓶瓶/h0.18200上海余特包装机械制造有限公司18喷淋冷却杀风干机LF-200170001500187012000-15000瓶瓶/h9.552700温州来福机械制造有限公司19螺杆泵7郑州玉祥包装机械有限公司六、方案特点说明本次设计的是年产2万吨苹果汁饮料（澄清型）生产线， 设计特点鲜明，主要有以下几点：1）采用了酶解+膜分离技术，较好的去除引起苹果汁沉淀和混

25、浊的物质和对营养成分的保留，超滤明显地改善了苹果汁的感官品质，提高了苹果汁的澄清度，从而使苹果汁的货架期延长，稳定性提高。2）设计配方中加入了的添加剂，如柠檬酸、苯甲酸钠等，严格按照GB2760-2011食品添加剂使用卫生标准中的规定添加剂使用量，在保证口感最佳的同时其用量均控制在尽量低且合理的范围内。3）生产过程中坚持无菌操作，各个密闭步骤的器械连接均保持密封状态，保证不受外界污染物侵染。生产用水、原料浆液均通过密封的管道输送，不与外界接触。七、参考文献1吴彩娥，王国栋.鲜苹果制取浓缩苹果汁工艺及探讨J.食品工业科技，1996(06)：11-152邵长富，赵晋府.软饮料工艺学M.第一版.北京

26、：轻工业出版社，1987：1-2563李佩艳，仇农学.浓缩苹果汁酶促褐变及其控制.河南科技大学学报(农学版)，2004(1)：33-364綦菁华,蔡同一,倪元颖,章金英.酶解对苹果汁混浊的影响.食品科学,2003年09期 5李华,李敏,岳田利.苹果汁酶解工艺参数对感官品质与香气构成的影响.农业机械学报 ,2010年 10期6占东升,吴卫华.超滤在苹果汁澄清中的应用.北京农业工程大学学报,1992年 01期7蒲彪，胡小松.饮料工艺学（第2版）.北京:中国农业大学出版社，20098何东平.食品工厂设计.北京:中国轻工业出版社，20099张裕中.食品加工技术装备（第二版）.北京:中国轻工业出版社，200710邓舜扬.新型饮料生产工艺与配方.北京:中国轻工业出版社，200011张国治.软饮料加工机械.北京：化学工业出版社，200612GB 2760-2007.食品添加剂使用卫生标准S.