工艺技术时产吨浓缩柑橘汁加工工艺设计0001

1、时产2吨浓缩柑橘汁工艺设计食品工程原理课程设计说明书题目：每小时产2吨浓缩柑橘汁工艺设计 小组成员：学院：食品学院专业：食品科学与工程年级：指导老师：完成日期：i时产2吨浓缩柑橘汁工艺设计目 录设计方案简介 31. 设计题目 32. 操作条件 33. 设计项目 34. 基本参数 4生产工艺设计以及设备选型 51. 工艺流程 52. 浓缩柑橘汁加工工艺设备选型73. 注意事项 84. 制品质量要求 8物料衡算以及部分管路计算 81. 物料衡算 82. 管路设计及计算（过滤-贮料罐）.10设计评述 131. 方案特点 132. 心得体会 13附录 14设计方案简介本设计欲采用湖南广柑为原料，生产浓

2、缩柑橘汁饮料。预计每小时生产2吨浓缩柑橘汁，基本工艺流程为：原料一检果一洗果一压榨一 酶解一过滤一均质一脱气一浓缩一脱油一杀菌一罐装。我们根据此流程来进行计算和设计以及设备选定工作。原料介绍：广柑，又称甜橙常绿小乔木，高23米树冠中等大，圆头形或半圆 形。分枝多，无毛，小枝呈扁压状的棱角，无刺或稍有刺。叶退化呈单叶状：叶 柄长0.81.8厘米，叶翼窄，宽23毫米，和叶交结处有显明的隔痕；叶片椭 圆形，长612厘米，宽35.5厘米，先端渐尖，基部阔楔形，边缘有不明显 的波状锯齿；革质。花萼杯状，35裂，裂片卵圆形，先端窄尖；花瓣 48, 通常为5,长椭圆形，长达1.5厘米，宽0.7厘米；雄蕊多数

3、，花丝常数簇愈合 着生在花盘上；子房上位，1013室，每室有胚珠48枚，子房近球形。花柱 粗大，常早落。果大，径长79厘米，圆形至长圆形，果皮淡黄、橙黄或淡血 红色，较韧滑。油泡平生微突，果肉橙黄色至血红色，柔软多汁、有香味。果皮 与果肉不易分离。果心小而充实。种子多、少或无，因品种而异，卵形或长圆形， 多胚，白色。染色体2n=18，也有三倍体、四倍体和六倍体。果实含有大量的糖 和一定量的柠檬酸以及丰富的维生素 C,营养价值较高，色、香、味俱佳，是鲜食 用的优良果品。1. 设计题目浓缩柑橘汁饮料生产工艺及管路设计2. 操作条件常压：101kPa高度：04m地点：湖南绥宁县原料：广柑类别：果汁饮

4、料3. 设计项目(1) 设计方案简介(2) 工艺计算：浓缩柑橘汁饮料生产工艺、选型设备及相关管路计算；(3) 主要结构尺寸设计；(4) 辅助设备选型：离心泵的形式；(5) 对本设计进行评述。4. 基本参数柑橘的营养成分列表（每100克可食部分含）成分名称含量成分名称含量成分名称含量碳水化合物（克）12.2水分（克）86.9热量（千卡）52烟酸（毫克）0蛋白质（克）0.6脂肪（克）0.1胆固醇（毫克）0膳食纤维（克）2.1胡萝卜素（微克）0.11钙（毫克）58硫胺素（毫克）0.08核黄素（毫克）0.03锰（毫克）0.05维生素C（毫克）54维生素E（毫克）1.46磷（毫克）15钾（毫克）182钠

5、（毫克）0.9粗纤维（克）0.6镁（毫克）10.8铁（毫克）0.2尼克酸（毫克）0.2锌（毫克）0铜（毫克）0.06氯（毫克）1.0硒（微克）0.98碘（毫克）0单位的选定名称单位备注质量G千克kg直径d毫米 mm体积V立方米m3重力加速度g米每平方秒m/s29.81 m/S2力/重量W牛顿N质量 x g kg m/s2表压p千帕kPa(G)1 kPa=1000帕 Pa1 Pa =1N/ s2=9.81 kg/ m s2 1 kPa=1000x 9.81 kg/ m s2绝压p千帕kPa(A)温度T摄氏度CTabs开尔文度K即(T+273)时间t小时h 分min秒s对于流体： 质量流量Q千克/

6、小时kg/h 千克/秒kg/s体积流量Qqv立方米/小时m/h升/秒L/s1 m3/h = 0.2781 L/s1 L/s = 3.6 m3/h对于气体： 质量流量Q 体积流量Q千克/小时kg/h立方米/小时m/h生产工艺设计以及设备选型1工艺流程原料一检果一洗果一压榨一酶解一过滤一均质一脱气一浓缩一脱油一杀菌一罐 装(1) 工艺流程设计说明根据设计任务书的条件和要求，通过对现有生产现场调查或对现有资料的分析对 比，选定适宜的流程方案和设备类型， 初步确定工艺流程。对给定或选定的工艺 流程、主要设备的型式进行简要的论述。浓缩柑橘汁饮料生产的方案依据其加工工艺流程进行， 分选，清洗，压榨，过滤,

7、 脱气，然后提取果汁进行真空浓缩，脱油，杀菌，最后罐装成品。设备的选定、 管路计算等都是在在这一工艺流程下确定的。(2) 具体操作要点 原料:选取湖南广柑为原料湖南广柑果皮光滑有光泽，肉质致密，香甜可口、细 脆，果汁多，含糖量高，成熟度、硬度适中，耐贮藏，比较新鲜的品种。检果：腐败果会给产品带来腐败味，也是微生物污染的根源，病虫害果是苦味的 原因，有时也会使果汁色泽恶化，所以应选择新鲜良好、汁多、纤维少、充分成 熟的果实，必须剔除病虫害果和腐败果。洗果：原料表面会附着尘土、泥沙、残留农药、微生物等，在加工前应进行清洗， 原料经过流水输送至清洗设备中， 在含有0.1%高锰酸钾溶液的水中浸泡几分钟

8、， 用浮洗机清洗，利用水力输送方式输送原果，清洗彻底，洁净且不伤物料。在输 送流槽水的冲力作用下，物料随水流到达下道工序，带喷淋清洗装置，使砂石沉 淀到底层排走。喷淋的水用含氯 10-30mg/kg的清洗水喷淋后经清洁水冲洗。再 弃除上个程序挑选过程中漏的的不合格果实，经输送带送往榨汁机榨汁。压榨：柑橘榨汁过程中通常会变味，这是由于白衣层、囊衣、种子的破碎，苦味 成分、果香精油等混入引起的。通常不采用破碎的压榨方法，而采用逐个榨汁的 方法，这样就可以避免上述物质大量的混入果汁中。可采用螺旋式榨汁机榨汁， 加料后，物料就在螺旋推动力作用下沿轴向出料口移动，由于螺距渐小，螺旋内径增大，对物料产生预

9、压力，从而使汁液流出。果汁出汁率受果实的质地、品种 成熟度、榨汁方法等因素的影响，通常出汁率为 40%-50%不同品种的柑橘采用 的压榨方法也不同。对于湖南广柑，其出汁率为49%.脱油：此时果汁中还含有过量的香精油，因此需要进行脱油。用离心机分离出香 精油即可完成脱油操作。酶解:果蔬汁中的胶体系统主要是由果胶、淀粉、蛋白质等大分子形成的，添加 果胶酶和淀粉酶分解大分子果胶和淀粉，破坏果胶和淀粉在果蔬汁中形成的稳定 体系，悬浮物质随着稳定体系的破坏而沉淀，使果蔬汁得以澄清。生产中经常使用复合酶，这种酶具有果胶酶、淀粉酶和蛋白酶等多种活性酶。过滤:榨出的果汁中含有果皮的碎片和囊衣、较大块的果肉等，

10、这些物质不仅影 响果汁的外观和风味，还有使果汁很快发生变质。混浊型柑橘汁在保存色粒以获 得色泽、风味和香味特性的前提下，除去分散在果汁中的粗大颗粒或悬浮粒。粗率可除去这些杂质。一般的榨汁机均附有果汁粗滤设备（滤孔为0.5mm左右），无需另设粗滤机。可根据实际情况将粗滤后的果汁送往硅藻土过滤机（孔径为 0.3mm），果汁的质地可由压力和筛孔大小控制，一般使果肉浆含量为 3%-5%。均质：均质是混浊橘子汁制造的特殊工序，通过均质设备，使果汁中所含的悬浮 颗粒被破碎，使果胶和果肉均匀的分布在果汁中，防止沉淀、产生合适的口感。采用14.1-24.52Mpa压力的高压均质机。脱气：柑橘组织中溶有一定的空

11、气，在加工中经过榨汁均质、以及泵管道的输送 对将大量的空气带进果汁中，生产中需要将这些溶解的空气除去。 因为脱气可以 加少或避免柑桔汁的氧化，减少其色泽和风味被破坏以及营养损失，如维生素C的氧化，避免悬浮颗粒的上浮，减少腐蚀，防止灌装和杀菌时残产生泡沫，提高 杀菌效果。在生产上一般用真空脱气，通过真空条件下使柑桔汁在脱气机中以雾 状形式喷出，脱出氧气。为充分脱气，果汁温度比真空罐中的温度高2-3C，热脱气的温度50-70E，脱气罐内真空度为90.7-93.3KPa。本设计采用真空泵真空 锅脱气。浓缩:刚榨出来的果汁的可溶性固形物含量为12%,而浓缩一般使其含量增加到1 0 12 6080%,因

12、此拟定浓缩比为5:1。浓缩蒸发量 W10.02 14.696T。0.60杀菌：果蔬汁的杀菌与包装是产品得以长期保藏的关键。果蔬汁中存在着各种微生物，它们会使产品腐败变质；同时还存在着各种酶，使制品的色泽、风味和体 态发生变化。在进行杀菌时，一方面需要杀灭果蔬汁中有害微生物以达到商业无 菌和钝化果蔬汁中的酶，同时应考虑产品的质量不要受到太大的影响。柑橘汁饮料酸度较大，即PH较低，微生物已受到抑制，因此杀菌时酵母霉菌和无芽抱杆 菌为杀菌对象。在生产果蔬汁中的杀菌方法广泛米用，咼温短时杀菌和超咼温杀 菌。对于PH<3.7的高酸度饮料采用高温短时杀菌，一般温度为95E，杀菌时间为15-20S。而

13、对于PH>3.7的柑橘汁饮料，广泛采用超高温杀菌的方法，温度 为120-130C，时间为3.6S。由于柑橘汁饮料PH<3.7，故选择高温短时杀菌，杀 菌温度一般为95C,15-20S。同时为避免果受到长时间的加热，要控制好果汁的 速度。本设计选择列管式杀菌机。罐装：果汁在杀菌后，趁热进行灌装，容器多用 PET瓶，灌装前果汁温度大于 80C,然后进行密封，冷却，冷却后在顶隙会形成一定的真空度，可以较好的保 持果汁品质。同时冷却时，要把果汁的温度迅速的降低到40度以下，防止果汁在咼温下变质。2.浓缩柑橘汁加工工艺设备选型检果：BXJ拣选机 型号：WXJ-10生产能力：20t/h功率：1

14、.1外形尺寸：3000 X1500X 900洗果：MSJ毛刷清洗机系列 型号：MSJ-10生产能力：20t/h功率(KW )： 9.2 外形尺寸：3500 X 1200X 2000压榨：螺旋压榨机(JLY)型号：JLY-10生产能力:10t/h电机功率：11Kw+0.37kw 外型尺寸:3040X 1100X 1650mm脱油：三足式离心机 型号：SG/SGZ800电机功率(kw) : 7.5/11形状尺寸(长X 宽 X 高)(mm):2000 X 1400X 1700酶解：DVN系列单层储罐 型号：DVN-10 公称容积(L) : 10000外径(D): 2050 过滤：CDEF系列烛式硅藻

15、土过滤机 型号：CDEF-15生产能力(T/h): 15功率 (Kw) : 4.0 过滤面积(m2): 6均质：GJ高压均质机 型号：GJ-5-25额定流量(m3/h): 5额定压力(Mpa): 25进 料口径(mm): 50均质出料口径(mm): 25高压泵出料口径(mm): ZG3/4电动 机率(kw): 45外形尺寸(长X宽X高 mm): 1400X 1250X 1600整体重量(kg): 1450 脱气：真空脱气机 型号：ZT-15处理能力：15000L/H电机总功率：8KW 直径：2100浓缩：多功能浓缩装置型号：RSZ-12处理量：612t/h蒸发量：510t/h耗汽比：0.32k

16、g/kg 直径：3000mm杀菌：管式杀菌机 型号TW10D3000，产能3000 (L/H)，功率25 (KW)，系统设 计压力5 (MPa)，蒸汽耗量720(kg/h)，压缩空气耗量12(m3/h)，冷却水耗量25(t/h), 物料杀菌温度90-125C)，杀菌时间120-180 (s)，进料温度60-68C),出料温 度w 40 (C)，外型尺寸 1100X 2100X 3000(mm)。总高(H): 4450进出口径：65罐装：WGJ型无菌大袋灌装机 型号：WGJ1(单头)灌装规格：5 -220L最大灌 装能力：5000L/H电力：380± 38V蒸汽耗量：0.5MPa 50

17、kg/h压缩空气：0.7MPa 10m3/h 外型尺寸：2m X 2m X 3m(长宽高)注：在某两设备之间，会有一些贮料罐：DVN系列单层储罐 型号：DVN-10 公 称容积(L): 10000 外径(D): 20503注意事项(1) 香精油含量一般保持在0.015%-0.025%,可使柑橘汁具有良好的香气和风 味。(2) 柑桔汁属热敏感性果汁，加工和贮藏中易受热氧化，从而引起果汁风味和 色泽变化。因此，加工中应尽量缩短果汁受热时间，成品贮存温度不能过高。(3) 由于浓缩以后粘度增大，无法使用离心泵输送其进入下一级设备，因此， 在浓缩-杀菌设备之间选用螺杆泵。(型号：单螺杆泵G2.0;流量：

18、2t/h;功率： 1.10kW;转速：960rpm)4.制品质量要求果汁呈橙黄色或淡黄色。具有鲜柑桔汁应有的风味，酸甜适口，无异味。汁液均 匀混浊，静置后允许有沉淀，但经摇动后仍呈原有的均匀混浊状态。 原果汁含量 不低于40%、60%或80%。可溶性固形含量(以折光计)为11%15%。物料衡算以及部分管路计算1物料衡算根据质量守恒定律，以生产过程或生产单元设备为研究对象， 对其进出口处 进行定量计算，称为物料衡算。通过物料衡算可以计算原料与产品间的定量转变 关系，以及计算各种原料的消耗量，各种中间产品、畐9产品的产量、损耗量及组 成。物料衡算的基础是物质的质量守恒定律，即进入一个系统的全部物料

19、量必等 于离开系统的全部物料量，再加上过程中的损失量和在系统中的积累量刀 G1=B G24E G3hE G4刀G1:输人物料量总和；刀G2 输出物料量总和刀G3 物料损失量总和；刀G4:物料积累量总和当系统内物料积累量为零时，本工艺假定系统内物料积累量为零，上式可以写成:刀 G1=E G2hE G3本工艺为连续式操作的过程，可以采用单位时间产品数量或原料量为基准进行计 算。物料衡算的结果列成原材料消耗定额及消耗量表，见下表和图混浊浓缩果汁加工工艺恒算表编号工艺刀 G1 (t)刀 G2 (t)刀 G3 (t)损失率(%)备注1检果22.7822.320.4622洗果22.3222.320.000

20、.003压榨22.3210.4911.8353出汁率47%4脱油10.4910.330.161.55过滤10.3310.070.262.56均质10.0710.070.000.007脱气10.0710.020.050.58浓缩10.022.0047.99879.8浓缩比5:110杀菌2.0042.0040.000.0011罐装2.002.000.000.0017浓缩柑橘汁物料衡算流程图罐装2t损失0.2%杀菌2.004t损失：0%2管路设计及计算(过滤-贮料罐)(1) 选管子：qv查取 p=1100Kg /m310.07t h 1000 Kg t31100 Kg m尸0.0036 Pa.s9.

21、155m3. h 0.00254m3. sqv0.00254 m3 s取 u 1.5m s d' 0.785u 0.785 1.5ms0.0464 m查管径标准规格选择mm 管内径为48mmqv-d24(2)能量衡算：则实际流量u1.404根据伯努利方程:gZi2U12U22Hf由所设计条件知:PiP2u 0m s由公式：Re巴得Re3°.°48m 匸404 1100心 m 2.0590.0036Pa?s104为湍流0.3mm (冷拔无缝钢管)0.30.0062548查赵思明主编食品工程原理16页图1-26摩擦阻力系数与及相对粗糙度关系图得0.032(3)阻力计算取

22、管长I 5m沿程阻力：hf0.03251.40420.04823.29 J KgA.局部阻力：1个突缩,突缩与突扩：hf11个突扩,222个90标弯,1个截流阀(0.51)21.404221.48J Kg2个90标弯：hf2(0.7521 40422)号土 1.48 J Kg1个截止阀全开:hf32u6.421.4046.31 J KgB.全程阻力:hfhfhff1hf?hff33.29 1.48 1.48 6.31 12.56J Kg由 gz Pl2U12WP2 g勺2U22HfP 4u0msz3mg zhf9.83 12.5641.96J KgFe We qm 41.96 2.914122

23、.27W0.12227kW泵的效率取0.67则泵的轴功率为：F Pe 01223 0.183kW0.67（4）选泵：选BAW系列卫生级离心泵型号：BAW-10-24流量（吨/小时）：10 扬程（米）：24电机功率：2.2进出口径：51/38外形尺寸：515 X 275 X 380中心高：2250.5m设计评述1方案特点本产品设计主要是设计时产2吨的浓缩柑橘汁饮料生产，主要加工流程有柑橘原 料检果、洗果、榨汁、过滤、脱油、均质、脱气、浓缩、杀菌、罐装等。在工艺 设计的过程中查找了大量最新的文献，本方案中设计中预期达到生产稳定（设有储罐），生产环境安全，设备性价 比较高。生产出来的产品在IS090

24、01H和IS022000以及HACC的生产管理下，果 汁体系均匀分散稳定，色泽亮丽，酸甜可口，香气浓郁无异味杂质，同时采用的 合成的食品添加剂少，将是备受欢迎的浓缩果汁饮料。该生产线设备选用经济，各个设备的功率、生产能力都是根据产量的要求合理选择。同时配合柑橘果汁饮料的理化特性合理选择设备以及加工条件。本生产线能生产出甜酸合适、气味芳香、色泽柔和的果汁饮料。但是本方案中生产线设 计上可能有不完备的地方，或考虑不周以及缺少实际工厂的生产经验， 在生产的 工程中考虑经济因素，生产的简易性，本设计的某些工序可能可以省略。2心得体会到这里，课程设计已经接近尾声，经过这半个多月的查资料和讨论， 我们都

25、收获的挺多，并且学会了团结和分工合作。就课程设计本身而言，经过多次的讨论和校正，我们终于比较圆满的完成了 任务。在这中间，我们一起讨论，一起找资料，每个人都努力的完成任务。从确 定工艺流程到设备选型，从物料和管路计算到最后的完成设计图，一步一步我们 都反复的筛选和验证，并且不断的询问老师和同学，最后才做最终的决定。在这 一步步的过程中，我们通过查资料对以前的知识做了一定的复习和巩固，从中得到了新的理解和体会。而且，因为对各种设备的反复筛选和选择， 也让我们对现 在比较先进的机械设备有一定的认识， 同时，由于需要完成设计图，我们参考前 人的构想和大量的资料，从中学习和吸收了许多别人的经验， 并对

26、工厂设计和流 水线的排布有了一定的了解。其次，我们因为讨论而聚在一起，使得彼此更加的了解，增加了各自的友谊。 并且因为多次争论和合作，让我们明白了团体的意义，也学会了彼此包容和理解。 经过半个多月的合作，我们对彼此有了一些新的了解，能够更好的了解他人的思 想，并且适时的提出自己观点。总之，因为这半个月的合作，我们不仅对课本知识有了重新的理解，对果蔬汁的工业设计有了基础的认识，也学会了更好的利用手中的其他资料。同时，因为讨论，我们不仅收获了精神食粮，还收获了一份意外的友谊。附录【参考文献】1 单杨柑橘加工概论中国农业出版社.2004.112 张裕中.食品加工技术装备.中国轻工业出版社.2007.43 张宝善，王军.果品加工技术.中国轻工业出版社