年产35000吨复原苹果汁工厂灭菌机的设计课程设计_大学论文

1、食品机械与设备课程设计年产 35000 吨复原苹果汁工厂灭菌机的设计（套管式）系 别：生物与化学工程学院专 业：食品科学与工程说明书1、前言 31.1 复原苹果汁 31.2 综合价值 31.2 市场发展前景 32、产品方案 32.1 产品包装 42.2 产品定位 42.3 消费对象 43、工艺流程及论证 53.1 复原苹果汁工艺流程 53.2 工艺说明 53.3 工艺论证 64、物料与能量衡算 94.1物料衡算 94.2 能量衡算 105、设备选型 106、小结 11、前言苹果汁是一种廉价的改善身体健康的饮品，也是可容和不可溶纤维素的来 源。可溶性纤维是一种防止胆固醇堆积的物质 ，存在于动脉血

2、管壁这可以减少 心脏病和动脉硬化的几率.不溶性纤维可以嵌入肠道，随后和水一起清洁消化道， 促进食物消化苹果汁是一种强大的清洁剂，对身体健康很重要。1.1复原苹果汁果汁通常能够提供该水果拥有的营养成分复原苹果汁就是将浓缩果汁按照 一定比例与水和其他配料勾兑而成的一类可以直接饮用的果汁。苹果汁由于价格便宜，口味较淡，也常常作为一些价格昂贵果汁饮料的基础配料和添加物，国外9 0%的饮料生产厂商将苹果汁用作饮料生产的勾兑和调味。近年来，随着人们健康意识的增强，世界饮料市场中碳酸饮料的增长开始减缓，在欧美一些国家， 碳酸饮料由于其过高的含糖量，已被定为不适合青少年和肥胖人群消费的饮料。 纯果汁和果汁类饮

3、料由其具有天然、 健康的特性，产销量增长迅速，从而决定了 未来对复原苹果汁的需求将继续呈稳中有升势。1.2综合价值新鲜苹果汁能有效为人体补充维生素以及钙、磷、钾、镁等矿物质，可以调 整人体功能协调，增强细胞活力以及肠胃功能，促进消化液分泌、消除疲劳，为 人体提供所需的营养价值。中国果汁行业经历了十余年的高速增长，从生产看，2011年产量达到1920万吨（全球4900万吨），占整个软饮料产量的16.33%。从消费看，近年中国的 人均果饮占有量迅速增长，但与世界发达国家相比仍有较大差距，约为西欧的 1/4、美国的1/3和俄罗斯的1/2，而人均果蔬汁消费量则差距更大，仅为发达市 场的1/10,彰显出

4、巨大增长前景；随着中国国民可支配收入的增长以及中产阶级 的崛起，中国人更有经济实力也更愿意选择健康、天然同时兼具口感的果汁饮品。 从进出口看，西部大开发的战略让中国跃居全球最主要的苹果浓缩汁出口国，而国内市场上，以橙汁为代表的各种小品种果饮进口量呈上升趋势。从果饮行业运营和整合来看，上游原料供应商在稳定国内市场供给、 积极拓宽海外市场的同时 也在寻求下游市场的突破口，而下游的传统饮品巨头也纷纷加速布局， 抢占上游 资源以占领果饮市场的制高点；新品类的开拓和终端销售渠道建设将是各方角逐 的重要舞台。1.3市场发展前景越来越的居民开始居民的饮食方面越良好的保健功效以随着中国城市化进程的加快伴随而来

5、的居民收入的增长, 和已经不满足于温饱，越来越多的人追求小康和富裕的生活。来越地追求安全、营养和保健。果蔬汁饮品以其丰富的营养、及更加安全和环保而受到青睐。中国果汁行业虽然已经取得长足的发展，但与发 达国家仍然有很大的差距，无疑具有巨大的发展潜力。产品方案产品方案可以理解为产品战略，就是学习运用产品组合策略和产品开发策略 规划产品线，谋求理想的利润空间，根据产品生命周期的不同阶段制定适应性战 略。2.1产品包装果蔬汁饮料得到迅速发展， 包装容器也多种多样， 复原苹果汁主要采用的包 装容器有：玻璃容器、金属容器、塑料容器、纸基复合容器、塑料复合薄膜容器 等。玻璃是一种历史悠久的包装材料。 玻璃容

6、器具有造型灵活、 美观、多彩晶莹 的装饰效果；化学稳定性高， 阻隔性好，不透气，易密封，安全无毒；原料丰富， 价格低廉，可回收使用；生产自动化程度高等优点。但玻璃瓶笨重易碎，周转运 输不便。金属容器主要有两片罐和三片罐。 三片罐使用的材料多为马口铁， 两片罐的 材料多为合金。 用于果蔬汁饮料的主要是三片罐。 金属容器有诸多优点： 有优良 的阻隔性能，不仅能阻隔气体， 还可以阻隔光，这一特点使果蔬汁饮料有较长的 货架期；有优良的机械性能，主要表现在耐高温，耐湿度变化，耐压，耐虫害； 不易破损，携带方便；表面装饰性好，可以刺激消费；可以回炉再生循环使用。 但金属罐化学稳定性差，内涂料质量或工艺不过

7、关， 都会使果蔬汁饮料变色变味； 经济性也较差。用于果蔬汁饮料包装的塑料种类主要有： 聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯、 聚偏二氯乙烯等。聚酯（PET）材料由于具有材质轻，无色透明，强度高，表面 光泽度好，有类似玻璃的外观，可塑性强和机械性能好，无毒无味无臭，气密性 好，成型收缩率低，膨胀系数小，材料费用适中等优点，广泛用于果蔬汁饮料的 包装。纸基复合容器的材料为纸与塑料薄膜，或加上铝铂的多层复合软包装材料。 这类材料具有高阻隔性，高强度，良好的热封性，低温保存保鲜性，重量轻，节 省堆放空间，方便流通消费等优点。 但其废弃物处理回收困难， 易造成环境污染。塑料复合薄膜容器的材料为两层以上的种类相

8、同或不同的塑料膜黏合在一 起制成的复合材料，克服了单一材料的缺点，具有高度防潮，隔氧，保香，蔽光 等性能。但其包装废弃物对环境所造成的污染制约着其应用。各种包装都各有特点。 包装不同， 果蔬汁饮料的生产销售过程中要注意的事 项也不一样。 如铁罐的内涂层一定要过关， 否则果蔬汁中的酸性成分和罐体发生 反应，影响产品的颜色和风味，储存过程中也要避免酸性物质与罐接触；PET瓶 要避免在强光下照射，因为光会加速饮料中色素的变化。2.2 产品定位丰富的苹果资源和低廉的劳动力成本使中国苹果汁极具竞争优势。 2004年， 我国苹果总产量达 2400 万吨，占世界苹果产量的一半。作为浓缩苹果汁原料的 苹果，从

9、栽种、管理到采摘均需要大量的劳动力进行技术含量较低的工作， 因此 该行业属于典型的劳动密集型行业。 同时苹果收购成本占浓缩苹果汁完全成本的 70%左右，浓缩果汁加工过程中还需要付出大量的劳动力，人工和原料上特有的 成本优势使我国的浓缩苹果汁在国际市场上具有较强的成本竞争力， 从而导致出 口量的快速增长。世界浓缩苹果汁生产中心向我国转移的趋势将更加明显。2.3 消费对象一般大多数人都可以食用， 特别适宜婴幼儿和中老年人食用。 适宜慢性胃炎、 消化不良、气滞不通患者食用。适宜便秘、慢性腹泻、神经性肠炎患者食用。适 宜高血压、高血脂和肥胖患者食用。适应肥胖人食用，有益于减肥。三、工艺流程及论证1.

10、复原苹果汁工艺流程冷冻浓缩苹果汁解冻稀释复原果汁I过滤I调配（糖度、酸度）均质均脱气杀菌冷却2. 工艺说明（1） 过滤不同的浓缩制作过程及方式，果汁中含有的碎果皮、粗果肉颗粒、 种子的含量也不同。所以在原浓缩汁稀释后采用精滤机对其统一滤制。（2）调配 精滤后的果汁在调配罐中进行天培，调配果汁的糖度、酸度和其 他理化指标，以保证不同批次的果汁品质和成分一致。（3）均质 均质是果汁制造上的特殊操作。调和后果汁应选均质机进行细化处理。可采用高压均质机进行均质处理，其原理是在高压力下， 果汁粒浆受压力而破碎， 重要是通过一个均质阀的作用，使高压的果汁从极端狭小的间隙中通过，然后由于速度降低压力小而膨胀

11、和冲击作用使粒子微细化并均匀的分散在果汁中，高压均质机要求150170kg/cm 2。均质机的均质压力一般压力为 15MPa，均质处理中可使果汁中的细小颗粒进一步破碎，使粒子大小均匀，促进果胶的渗出，使果胶和果汁亲和，保持果汁的均匀浑浊度。（4）脱气 脱气的目的和效能归纳如下：防止维生素 C的损失，防止香味和色泽的变化，防止好气性细菌的繁殖，防止果肉浆和其他悬浮物悬浮在 果汁上部，防止杀菌或装填时发生气泡。脱气的缺点是损失一部分芳香成分。 所以经细化处理后的混合料液，均应进行脱气处理以除去附着在果汁和其他材料 里的以及调配过程中混入饮料中的空气，防止饮料中果汁氧化变质。脱气作业一般采用真空脱气

12、罐。（5）杀菌 经脱气处理后的复原苹果汁用管式换热器进行高温瞬时杀菌，以抑 制细菌的繁殖，提高复原苹果汁的稳定性。（6） 装填 杀完菌后趁热灌装封口，密封罐中心温度控制在70C以上。倒瓶保 温2min再冷却至38C左右。3、工艺论证3.1原料的验收浓缩果汁的验收，选择成熟、健全、优质的苹果原料制造出的优质苹果浓缩汁。3.2调配按比例将已经经过处理的糖浆溶液、浓缩苹果汁、稳定剂溶液混合调配，然后泵入储料罐备用杀菌3.2.1白砂糖的选择和溶解1）白砂糖主要技术指标及卫生指标 GB317及 GB241表一白砂糖主要技术指标及卫生指标指标优级一级理化指标蔗糖分%99.7599.65还原塘分%0.080

13、.15电导灰分%0.050.10干燥失重%0.060.07色值（国际塘色值）80180混浊度，度57不溶于水杂质mg/kg4060砷（以 As为计）mg/kg0.5铅（以Pb为计）mg/kg1.0铜（以Cu为计）mg/kg2.0碳酸法20亚硫酸法50卫生指标大肠杆菌个/100g30致病菌不得检出细菌总数个/g3502）糖的溶解把糖溶解于水中，一般称为原糖浆或单糖浆。必须采用优质砂糖，溶解于一 定量的水中，制成预计浓度的糖液，再经过滤、澄清后供用。其所用水亦必须用 纯良的水，其水质可与装瓶用水相同。溶解方法有冷溶法与热溶法。配制短期内饮用的饮料的糖浆可采用冷溶法； 零散饮料，纯度要求较高，或要求

14、延长贮藏期的饮料，最好采用热溶法。3）糖浆过滤砂糖加水溶解后，必须进行过滤，滤法有自然过滤和加压过滤两种。自然过滤采用锤形厚绒布滤袋，内加纸浆滤层，操作极简单。但滤速流量太 慢，不适用于一般工厂，大部分工厂采用加压滤法。本设计采用水平圆盘式糖浆 过滤机加压过滤。4）将65%勺浓糖浆调配过滤好后放于暂储罐备用。3.2.2稳定剂、柠檬酸、辅料溶解按配方将稳定剂及其他辅料用温水溶解备用、水温为45C。复合稳定剂组成为：海藻酸钠、CMNA黄原胶，用量为1:1:1。1）柠檬酸：执行 GB1978-80标准（1）感官要求柠檬酸为无色半透明晶体或白色颗粒或白色结晶性粉末，无臭、味极酸,易溶于水和乙醇，水溶液

15、显酸性。表二柠檬酸主要技术指标指标名称指标柠檬酸%99.5硫酸盐%0.03草酸盐%0.05钙盐符合规定钡盐符合规定硫酸灰分%0.1重金属%0.0005砷%0.00010.0010.01氯化物%2）生产用水:生产用水执行GB5749_2006标准指标限值1、微生物指标总大肠菌群（MPN/100m或CFU/100mL不得检出耐热大肠菌群（MPN/100m或CFU/100mL不得检出大肠埃希氏菌（MPN/100m或CFU/100mL不得检出菌落总数（CFU/mL1002、毒理指标砷（mg/L）0.01镉（mg/L）0.005铬（六价，mg/L）0.05铅（mg/L）0.01汞（mg/L）0.001硒

16、（mg/L）0.01氰化物（mg/L）0.05氟化物（mg/L）1.0硝酸盐（以N计，mg/L）10地下水源限制时为20三氯甲烷（mg/L）0.06四氯化碳（mg/L）0.002溴酸盐（使用臭氧时，mg/L）0.01甲醛（使用臭氧时，mg/L）0.9亚氯酸盐（使用二氧化氯消毒时，mg/L）0.7表1水质常规指标及限值氯酸盐（使用复合二氧化氯消毒时，mg/L）0.73、感官性状和一般化学指标色度（铂钻色度单位）151浑浊度（NTU散射浊度单位）水源与净水技术条件限制时为3臭和味无异臭、异味肉眼可见物无四、物料与能量衡算企业计划年产复原苹果汁 35000吨，企业计划定制工作日为 350天/年，则

17、每天生产量为100吨/天。4.1物料衡算按照国标GB10782007饮料通则规定复原果汁饮料中含浓缩果汁的量 不低于10%故本企业规定复原果汁中含浓缩果汁 17%根据国标GB2762011食品添加剂使用标准规定果蔬汁饮料中主要添加剂为着色剂、防腐剂、稳定剂、甜味剂、食用香料，其用量遵循GB2762011 食品添加剂使用标准规定，其他添加剂按生产需要适量使用。 故本企业将所 有添加剂的使用规定为2.5kg/吨。4.1.1配料用量：1）总产量=35000t工作日=350d日产量=100t/d2）复合果汁： 含缩果汁17%浓缩果汁年需要量/年：35000 X 17%=5950吨每日需求量：5950-

18、 350=17吨；3）添加剂年需求量 2.5 X 35000=87500kg;每日需求量：87500- 350=250kg4）白砂糖年需求量：35000X 7.5%=2625吨每日需求量：2625- 350=7.5吨5）总加水量：35000-5950-87.5-2625=26337.5 吨每日水的需求量：26337.5 - 350=75.25吨在均质、杀菌、冷却、包装过程中物料微量的损失忽略不计。4.2能量衡算4.2.1生产过程中主要机械工作用电量TW10D8000杀菌机耗电量72KW/h4.2.2用汽量计算本设计中用到蒸汽仅为UH杀菌用到蒸汽。根据设备参数UH杀菌蒸汽消耗量 为720kg/H

19、,设定生蒸汽为140C,蒸汽压力为0.3MP,冷水为20C,根据计算需要 41.13kg,根据工艺每小时需要处理4.8吨苹果汁且漂烫过程用热损失。因此估算 耗用5倍蒸汽量既为205.65kg/h。所以总消耗量为843.39kg/h.但是为保持有25%勺富裕量在设计时可放宽限度 到 1200kg/h。422冷量计算根据工艺需要需建一个500立方容量的冷库，用于储藏一天的原料量，用于生 产的缓冲。因此需要500立方的冷量。设定保存温度为4C。五、设备选型1 设备选型的原则(1) 满足工艺要求，保证产品的质量和产量；(2) 一般大型食品工厂应选用较先进的、机械化程度高的设备，中型厂则看具 体情况，一些主要产品可选用机械化、连续化程度较高的设备，小厂则选用较简单的设备。(3) 所选设备能充分利用原料，损耗少、效率低、体积小、维修方便、劳动强度低、并能一机多用。(4) 所选设备应符合食品卫生要求，易清洗、装拆，与食品接触的材料要不易腐蚀，不致对食品造成污染。(5) 设备结构合理，材料性能可适应各种工作条件(如温度、湿度、压力、酸 碱度等)。(6) 在温度、压力、真空、浓度、