桔子汁饮料课程设计

1、湖南农业大学食品科技学院课 程 设 计说明书课程设计名称： 桔子汁饮料的生产车间工艺设计 班 级： 2009级食品科学与工程3班 姓 名： x x x 学 号： 2009xxxxxxxx 2011年 12 月 18 日 目 录一、前言 5（一） 概述 5（二） 设计原则及依据 5二、工艺设计 5（一） 产品方案 6（二） 生产工艺流程设计 6（三） 工艺操作要点 7（四）辅助生产工艺操作要求 9三、物料衡算（一）生产产量的确定 10（二）原辅材料的计算 10四、设备设计选型 13（一）设备选型原则 13（二）设备选型 13（三）辅助工艺设备选型 17五、水电气衡算 19（一）水衡算 19 （二

2、）电衡算 19（三）蒸汽衡算 19（四）进水管径计算 20六、结束语 20七、 参考文献 20附:课程任务设计书课程设计任务书1、 设计条件（1） 操作方式：连续生产（2） 生产能力： 年产12万吨桔子汁饮料，每瓶容量为500mL；每班为8小时制。（3） 生产量根据柑橘的生产季节分为旺季、中季和淡季。（4） 产品的各原辅料配比参照经验数据。2、 设计任务（1） 确定桔子汁的生产情况，画出加工流程图；（2） 进行物料衡算，算出各原辅料所需量；（3） 计算系统中主要泵的功率，并进行选择；（4） 选择加工中所需要的生产设备。3、 设计成果（1） 设计说明书一份；（2） 设计图纸一张生产工艺流程图4、

3、设计时间：一周一、前言（一） 概述柑橘是世界上栽培最广、经济价值最高的水果，成熟后变成黄色果实。果肉酸甜适度，汁多，富有香气，是生产饮料的重要原料。柑橘营养丰富，含有丰富的维生素C、钙、磷、钾、-胡萝卜素、柠檬酸、皮甙以及醛、醇、烯等物质，常常食用可以强化免疫系统，抑制肿瘤细胞生长。另外，它还有增强毛细管韧性，减少人体体内的胆固醇吸收，降低血脂的功能。随着我国国民经济的持续发展、人们的经济水平提高和健康意识的增强，人们对果汁饮料的品质要求也在逐渐提高。由于柑橘出汁率高，有良好的风味，营养丰富，经过加工可制成酸甜可口的柑橘饮料，既可以保留其大部分的营养成分和风味物质，又可以增加其附加价值，所以逐

4、渐受到人们的青睐。纵观国际果汁行业的发展，在世界发达国家果汁的消费量呈快速增长的趋势。2003年，德国人均果汁消费量为47升。国外发达国家果汁人均量约20升，发展中国家人均消费量约10.8升。据估算，西欧和日本、南韩等国的果汁消费量在近几年将以每年10%的速度上升，与其他国家相比，我国人均果汁的占有量却只有1升，与我国果产品的产量极不相符合。所以，随着果品产量的大幅度提高，大力发展果汁加工工业，对于稳定果品生产的发展，促进农业的产业化进程，也能够满足人们日益增长的消费需要等方面具有重要的作用。（二） 设计原则及依据根据我国目前桔子汁饮料工业发展状况和市场经济形势出发，生产满足消费者需求的产品。

5、本设计是建立年产12万吨的桔子汁饮料工厂，设计认真贯彻食品工业的各项指标，以生产向机械化、自动化、连续化方向发展。在工艺技术上力求合理、可靠、先进、规范、灵活。本设计参考行业内的文献资料，结鉴国内外先进的生产技术，积极吸取相关厂家的优秀经验，做到生产工艺、技术、配置合理，以达到优质、高效、节能、精巧、耐用、安全的目的。二、工艺设计（一）产品方案1、设计要求：一条年产12万吨桔子汁饮料生产线设计2、桔子汁饮料原料有柑橘果汁，白砂糖、香精、着色剂、酸味剂和水。原辅料各配比如下表1（按1000kg计）：成分名称添加量/kg成分名称添加量/kg柑橘汁200白砂糖50柠檬酸1.2果葡糖浆17.5山梨酸钾

6、0.1黄原胶0.6食用香料0.2维生素C0.3（二）生产工艺流程设计（见图一） 图一 生产工艺流程设计（三）工艺操作要点1、原料选择 原料的选择是果汁生产过程中的重要环节，原料的好坏直接影响到最终产品的质量。原料进厂后，要对材料进行挑选，弃除病虫害、机械损伤、未成熟果、过熟果等不符合加工要求的果实。 柑橘在原料上的要求如下：（1） 原料应具有良好的风味和芳香，色泽稳定、酸度适中、出汁率高、在储藏和加工过程中仍能保持原有的风味和口感。（2） 原料新鲜，无烂果、无农药残留。2、原料清洗 原料表面会附着尘土、泥沙、残留农药、微生物等，因此在进行加工前应进行清洗，原料经过流水运输到清洗设备中时，在含有

7、0.1%高锰酸钾溶液中浸泡几分钟，用冲浪式洗果机进行清洗。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，物流随水流到达下道工序，带喷淋清洗装置，使沙石沉淀到底层排走。喷淋的水用含氯1030mg/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下的不合格果实，经输送带送到榨汁机处榨汁。3、榨汁 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，而采取逐个榨汁的方法，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，物料就在螺旋的推动作用下，沿轴向出料口移动。由于螺距

8、渐小，螺旋内径增大，对物料产生预压力，从而使汁液流出。 果汁出汁率受果实的质地、品种成熟度、榨汁方法等因素的印象，通常出汁率为4050%。不同品种的柑橘采用的压榨方法也不同。 几种柑橘出汁率（表2）柑橘品种榨汁方法出汁率（对原料汁）湖南黄皮柑螺旋榨汁法42四川红柑螺旋榨汁法50湖南广柑螺旋榨汁法47四川广柑螺旋榨汁法/切半榨汁法46温州蜜柑螺旋榨汁法58雪柑打浆机榨汁法524、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，这些物质不仅影响果汁的外观和风味，也能使果汁很快发生变质。一般的榨汁机均附有果汁送往果汁粗滤设备（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

9、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，一般使果浆含量为3%5%。5、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/cm2。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。6、脱油和脱气 此时果汁中还含

10、有过量的香精油，需要经过脱油机进行脱油。现在生产上是采用类似小型真空浓缩蒸发器进行脱油。将果汁喷入真空度为9093KPa的蒸发器中，并加热到51，香精油被蒸发，随蒸汽而被冷凝，3%6%的水分也会被蒸发掉。冷凝液通过离心机分离出香精油，留在下层的水回到果汁中。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。脱油过程中已经排除了空气，因此无需额外脱气。7、调配 柑橘汁加工过程中原有的香气、色泽、糖酸都会发生变化，要实现产品的标准化，使不同批次的产品风味都保持一致性，需要通过添加香精、糖、酸来弥补。8、杀菌 柑橘汁的杀菌影响产品的保藏性和质量，柑橘汁的PH值很低，一般以

11、酵母、霉菌和无芽孢杆菌为杀菌对象。另外由于果汁本身存在果胶酶，在生产的过程中也是要其钝化，以免影响果汁的质地。9、灌装、密封 果汁饮料的瓶装灌装，一般都是采用热灌装。柑橘汁经过热杀菌后，不进行冷却趁热灌装，一般采用装汁机热灌装（中心温度控制在70以上，若采用真空灌装，温度可低些）。顶隙一般为0.8cm左右。灌装前包装容器需经过清洗消毒，灌装后立即密封。10、冷却 向密封后的瓶子喷射冷水，冷却至38，采用逐级降温的方式，先用50左右的水喷淋数分钟，再用冷水喷淋，以免热的瓶子炸裂。水冷却后果汁容积缩小，包装容器内可形成一定的真空度，有利于柑橘汁的贮藏。11、检验 饮料热灌装封口后，经灯经验各瓶情况

12、，发现有异型瓶、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应及时剔除。保证出产果汁饮料的质量。12、贴标、包装、成品 成品要进行贴标签，加盖生产日期、班次批号。标签要求端正，瓶身干净、无粘物，瓶盖无锈。装箱打包、放入合格证，入库储存。（四）辅助生产工艺操作要求（1）PET饮料瓶外观质量检测要求（表3）序号项目要求1瓶口部分瓶口端面平整、螺纹圆滑、无崩缺、溢料毛边0.1mm2瓶身部分成型饱满，无杂质，无生料，无气泡，无雾状发白，无冷斑，无脱皮，无明显伤痕，无色瓶表面光滑透明3标签图案参见PVC及OPP标签质量验收标准4缩标外观标签热收缩良好，瓶身无变形；条码能正确读出

13、。5贴标外观标签平整，无明显皱折，无明显起皱，重叠位不超过15mm，上下错位不大于1.5mm；条码能正确读出。6瓶底部分平整，无伤痕或附着物，注塑口不能超过底平面。7色瓶颜色外观表面色泽均匀，强光下目视与标准无明显差异，头光看底色与标准瓶一致。8包装外观外包装整齐清洁，无破损；有明显的标签标识。（2）玻璃瓶洗瓶工艺 选瓶 清洗前必须进行人工选瓶，将玻璃瓶坏瓶选出。 洗瓶 洗瓶有四个阶段第一阶段 45温水预泡，目的是除残余物及预热，是附在瓶上的脂肪溶解乳化。第二阶段 80碱水浸泡，喷洗，目的是去除瓶内污物，达到洗瓶效果，碱水浓度0.8%，浸洗10min，使结垢饿蛋白质脂肪在高温长时间的碱液接触下

14、得到充分溶解。第三阶段 55温水喷洗，目的是洗去碱液并使瓶子初步降温，喷淋水压力为115kg/cm第四阶段 55温水喷洗，同样洗去残余碱液，使瓶再降温。常用洗瓶剂为NaOH,或 NaOH,与碳酸钠的混合液。三、物料衡算（一）生产产量的确定（1） 生产工作日：桔子汁饮料在市场上有淡季和旺季，炎热天气的夏天明显是旺季，综合各种因素分析确定生产工作日为300天（2） 生产班次的确定：结合柑橘原料的成熟的月份有6-8个月和淡旺季分析，每天生产班次可分为1-3班，旺季3班，中季2班，淡季1班(每班8小时制)，旺季200天，中季50天，淡季50天。（3） 班产量计算：班产量 = q班=（K为设备不均匀系数

15、，一般K=0.7-0.8，本设计取0.75）即q班 = 12000/0.75(3×200+2×50+50)= =21.33t（二）原辅材料的计算1、 柑桔汁（甜橙）出汁率以50%为准计算，一班产量为基准计算（班产量为21.33吨）。2、 各工序的损失见下表（表4）：序号指标名称损失率/%序号指标名称损失率/%1原料验收3.02清洗挑选0.53榨汁504粗滤2.05调配0.26均质0.37脱气0.18灌装0.29检验0.1备注：以上数据均出自朱蓓薇 饮料生产工艺与设备选用手册.化学工业出版社.北京.20033、各工序损失计算（按班产量计算）（1）检验损失0.1%，检验前柑橘汁

16、饮料：21.33/（1-0.1%）=21.351吨（2）灌装损失0.2%，灌装前柑桔汁饮料：21.351/（1-0.02%）=21.355吨（3）脱气损失0.1%，脱气去油前柑桔汁饮料：21.355/（1-0.1%）=21.376吨（4）均质损失0.3% ，均质前柑桔汁饮料：21.376/（1-0.3%）=21.44吨4、根据配方计算调配时的各种原辅料调配时，加入柑桔汁 21.44×103×(200/1000）=4288 Kg 加入白色砂糖 21.44×103×(50/1000)=1072 Kg 加入果葡糖浆 21.44×103×(1

17、7.5/1000)=375.2 Kg 加入柠檬酸 21.44×103×(1.2/1000)=25.728 Kg 加入山梨酸钾 21.44×103×(0.1/100O)=2.144 Kg 加入黄原胶 21.44×103×(0.6/1000)=12.864 Kg 加入维生素C 21.44×103×(0.3/1000)=6.432 Kg 加入食用香料 21.44×103×(0.2/1000)=4.288 Kg 加入软化水： 21440-(4288 + 1072 + 375.2 + 25.728 + 2

18、.144 + 12.864 + 6.432 + 4.288）=15653.344 Kg 原辅料用量汇总表（表5）成分名称添加量/Kg成分名称添加量/Kg柑桔汁4288白砂糖1072柠檬酸25.728果葡糖浆375.2山梨酸钾2.144黄原胶12.864食用香料4.288维生素C6.432软化水15653.3445、柑橘原料生产用量计算：(1) 调配前，柑桔原汁量：4288/（1-0.2%）=4296.59 Kg(2) 粗滤损失2.0%，粗滤前柑橘汁量：4296.59/(1-2.0%)=4384.28 Kg(3) 榨汁出汁率50%，榨汁前柑橘量：4384.28/（1-50%）=8768.56 K

19、g(4) 清洗挑选损失0.5%，清洗挑选钱柑橘量：8768.56/（1-0.5%）=8812.62 Kg(5) 原料检验损失3.0%，检验前柑橘量：8812.62/（1-3%）=9085.18 Kg6、灌装瓶用量和装箱用箱量：(每瓶500g，每箱12瓶)（1）检验前柑桔汁饮料量：21.351t（设柑橘汁饮料密度为1.05g/ml)PET瓶消耗量 ：19.07/500=42702个(2) 检验损失0.1%，则合格瓶数量：42702（1-0.1%）=42745个(3) 瓦楞纸箱消耗量：42745/12=3563个7、物料计算汇总表（表6）：每小时消耗量每班消耗量旺季1天消耗量中季1天消耗量淡季1天

20、消耗量每年消耗量柑橘/Kg1135.659085.1827255.5418170.369085.186813885柑桔汁/ Kg537.074296.5912889.778593.184296.593222443白砂糖/ Kg1341072321621441072804000果葡糖浆/ Kg46.9375.21125.6750.4375.2281400柠檬酸/ Kg3.21625.72877.18451.45625.72819296山梨酸钾/Kg0.2682.1446.4324.2882.1441608黄原胶/ Kg1.60812.86438.59225.72812.8649648食用香料/

21、Kg0.5364.28812.8648.5764.2883216维生素C/Kg0.8046.43219.29612.8646.4324824纯净水/ Kg1956.6715653.3446960.0331306.6915653.3411740008空PRT/个534442745128235854904274532058750瓦楞纸箱/ 个446356310689712635632672250四、设备设计选型（一）设备选型原则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

22、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、时间、速度、流量、液位、计数和程序等方面有合理的控制系统，并尽量采用自动控制方式。（二） 设备选型（按每班为8小时生产计，共2条生产线）1选果机该设备用于分拣剔除不合格的原果。根据生产能力2666.25kg/h,选用上海沃迪科技有限公司生产的检果机设备。 该设备技术参数如下表（表7）：项目技术

23、指标型号TW3A5生产能力5th配用功率0.55kw外形尺寸4200mm×1480mm×1200mm2、冲浪式洗果机冲浪式洗果机具有清洗净高、节能节水、设备稳定可靠等特点。根据生产能力2666.25kg/h,选用靖江食品机械制造公司生产的冲浪式洗果机设备。该设备技术参数如下表（表8）：项目技术指标型号CXJ生产能力5th配用功率2.75kw外形尺寸2500mm×900mm×1600mm3、榨汁机该榨汁机应用于柑橘、橙子、柠檬和柚，原果大小在直径6cm8cm。根据生产能力2666.25kg/h.产品按250g/个来计算。则每分钟处理量为2666250/25

24、0/60=178个水果/分钟，选用上海沃迪有限公司生产的柑橘榨汁机。该机械谁国内首台柑橘全果榨汁机，专利的设计有效的保障该设备的高出汁率，在完美分离果汁、果肉与精油的同时，该设备运行成本低、操作简单、维修简单。该设备技术参数如下表（表9）：项目技术指标型号TWE40-4处理能力375个/min配用功率7.5kw外形尺寸1700mm×1080mm×2520mm产量3000Kg/h原果大小直径60mm至80mm最佳耗水量1000L/h4、高压均质机高压均质机的压力为150-170kg/cm2，处理要求 = （班产量）÷（生产周期×班生产线）= 21.33t

25、÷（8×2）= 1.333t/h =1300L/h，所以选用廊坊正瑞机械有限公司的高压均质机。该设备技术参数如下表（表10）：项目技术指标型号JJ-1.5/25流量1500L/h最大压力25MPa额定压力20MPa电机功率11Kw外形尺寸1030 mm×745 mm×990 mm每条生产线配一台高压均质机，共2台。5、缓冲罐生产过程中，在杀菌工序后，在灌装前，需用一个缓冲罐，其作用是能对物料的贮存和冷却，使料液到达灌装机的温度适当，不需要采用换热器，能节省能量，这类产品一般无固定的产品，厂家需要时一般自行设计自行定造，本设计根据物料的需求量，保证满足生产

26、能力的前提下，定造的缓冲罐为不锈钢制造，容量4000 L/h。每条生产线配一台缓冲罐，共2台。6、普通式套管式杀菌机桔子汁处理要求 = 21.33t ÷ （8×2）= 1.333t/h故选用上海沃迪科技有限公司的普通式套管式杀菌机。该设备技术参数如下表（表11）：项目技术指标型号TW10D3000产能3000L/h系统设计压力5 MPa蒸汽耗量750（Kg/h）外形尺寸1100 mm×2100 mm×3000 mm每条生产线配一台普通式套管式杀菌机，共2台7、灌装机由班产量和物料计算结果可知，桔子汁的生产能力为5344瓶/h，所以选用生产能力为50002

27、8000瓶/小时的灌装机。该设备技术参数如下表（表12） 品名全自动多功能PET瓶热灌装机(CRS系列)原产地广州产品型号CRS系列产品品牌名称CRS系列产品说明CRS系列多功能全自动热灌装机: 继承常温灌装特点，增加热灌装所需必须配置。 重力微负压灌装，充填速度快，避免瓶内空气污染 回流控制设计，确保灌装产品的温度始终满足灌装要求。储液罐及灌装阀采用无死角圆滑设计。产量:5000-28000瓶/小时(另灌装速度可调)每条生产线配一台灌装机，则共2台。8、喷淋杀菌冷却机（表13）主要用途与适用范围：本设备采用循环热水喷淋杀菌，温水预冷，冷水冷却的三段式处理或多段式处理，杀菌及冷却时间根据用户需

28、求变频调速，自动控制高度自动化。应用于各种瓶装、罐装饮料，果蔬罐头等食品的常压巴式杀菌，也可用于 PET 瓶灌装茶饮料的冷却和含气饮料的温瓶。主要技术参数型 号MR1A150生产能力80-150 C/min最高杀菌温度<100输送带线速度110-553 mm/min循环水量45/h蒸汽主管压力0.4 MPa外型尺寸8800×2214×1985 mm设备重量4000 kg（三）辅助工艺设备选型1、贮水缸（自制） 水流量的为= 班产量/生产周期 = 21.33t ÷8 = 2.67 t/h，水要求在3小时内处理完，所以输水泵的水流量为w=mq=3×2.

29、678.01t/h8.01m3/h（m为混合比系数，一般为35，取m3）容量为装10000吨水，则其体积可建成25×25×16m32、输水泵水处理量为8.01m3/h，考虑压头损失为3mH2O, 故扬程要求为H=163 19mH2O。离心泵选型如下表（表14）：项目技术指标型号IS5032125流量12.5 m3/h扬程20 m转速2900 r/min电机功率2.2Kw3、水处理用泵水处理要求为8.01 m3/h，设备安置高度为1.5m，设压头损失为8 mH2O, 故扬程要求为9.5m。泵选型参数如下表（表15）：项目技术指标型号2B19B流量10 m3/h扬程13m转速2

30、900 r/min效率51%允许吸上真空度8.1m叶轮直径106mm净重36Kg 全厂设备一览表（表16）序号名称型号台数外形尺寸mm生产能力t/h功率KW生产厂家1检果机TW3A514200×1480×120050.55上海沃迪科技有限公司2冲浪式洗果机CXJ12540×114×180052.75靖江食品机械制造公司3板式提升机BSJ-51宽度300-12000.75江苏靖江艾莉特食品有限公司4柑橘榨汁机TWE40-411700×1080×2520375个/分7.5上海沃迪科技有限公司5单螺杆泵G35-214.0杭州亿安机械有限公司

31、6圆振筛振动筛1根据物料特性不定信箱市未来振动设备有限公司7不锈钢饮料泵BAW-1502536×326×40651.5杭州亿安机械有限公司8缓冲罐2可按需要定做4000L/h9调配罐2可按需要定做杭州亿安机械设备有限公司10过滤器SC-ZL0100SL2250W上海益水环抱设备有限公司11贮水缸（自制）125m×25m×16m容量为10000吨12输水泵IS5032125212.5 m3/h2.2Kw13水处理用泵2B19B210 m3/h14高压均质机QGJJ-4/2521605×1200×15851500L/h11廊坊正瑞机械有限

32、公司15普通式套管式杀菌机TW10D300021100 ×2100 ×30003000L/h6上海沃迪科技有限公司16喷淋杀菌冷却机MR1A150280-150 C/min17全自动多功能PET瓶热灌装机CRS系列25000-28000瓶/小时广州五、水电气衡算（一）水衡算1、首要说明：衡算以“日”为计算基准。全厂用水量包括生产用水、清洗设备用水、生活用水、消防用水。2、生产用水由所给设计任务书的要求及物料衡算可知，该厂的生产用水是桔子汁每班生产所用水，再以一日最大班量计算，即 W115653.34×346960Kg2清洗设备用水 查软饮料工业手册 （杨桂馥 中国

33、轻工业出版社 北京 2002.3），可知果蔬汁厂清洗设备用水为58m3/h.。由于该设计年产量较大，所以选取清洗设备用水为7m3/h.，再由班产量的确定可知是工作制为三班制，一日最大用水量为 W2=7×24168 m33. 消防用水食品厂的室外消防用水量为1075L/s,室内消防用水量以2股×2.5 L/s计。由于食品厂的生产用水量一般都较大，在计算全厂总用水时，可不计消防用水量，在发生火警时，可调整生产和生活用水加以解决。（二）电衡算供电系统应以动力和照明共同启用时所需功率来设计全厂的供电量。供电电压的低压为380/200V三相四线制，高压为10KV。供电系统要符合国家电力部门的规程，安全可靠、经济节约、运行方便。（三）蒸汽衡算查软饮料工业手册（杨桂馥 中国轻工业出版社 北京