高效低浓汁型苹果分离装置的设计

高效低浓汁型苹果分离装置的设计

该生产线是在吸收来自外国设备的后制造的第二条生产线。此条生产线中几个关键单机性能指标居国内领先。榨汁机采用带式压榨,出汁率为72%以上;过滤设备采用世界先进的超精过滤技术来取代传统的澄清剂,机械分离和过滤工艺过程;浓缩装置采用三效降膜蒸发器,采用闪蒸新技术,产量大,浓缩效率高。本套设备彻底解决了果汁后浑浊沉淀,色泽变化和浓缩倍数不高的技术难题。1浓汁产量及清汁率处理原果能力30t/h年处理能力6万吨(平均每天生产20h,每年100天计)浓汁产量≥3660kg/h(鲜果,糖度≥12度白利糖度)清汁产量≥20000kg/h2浊汁的浓缩除灰投料→洗果→提升→洗果→粉碎→压榨→灭酶→过滤→浓缩→灭菌→罐装原料果经配果(各品种的苹果搭配投料,以保证一定的苹果风味)后,送入进料池中,苹果漂浮于水面,随流水通过流槽输送到斗式提升机,在此过程中得到初洗,将其中夹带的泥土、树叶、草屑之类杂质分离。斗式提升机将苹果送入洗果机前部的水箱,进行第二次清洗。在洗果机尾部,喷淋头对苹果再次进行淋洗,同时用铝管输送带将苹果送至检果机。工人在检果机两侧对果子进行分捡,将腐烂或有毛病的果子部分切去或整个挑出,合格的果子则经升运机送入粉碎机的进料斗中。粉碎机将水果切割成3～5mm见方的颗粒状果泥,以便于榨取果汁,颗粒过大或过小均会降低出汁率。果泥收集于粉碎机底部的果泥罐中,由螺杆泵打至榨汁机的进料斗。果泥被夹在带式榨机上、下带之间,经一系列直径由大变小的挤压辊后,果汁由带子的微孔中流出,经收集后送至振动筛进行初滤。滤出的残渣尚含部分果肉,再用一台小螺杆泵送回榨机再次压榨。夹于榨带中的果渣则在榨汁机的尾部排出,经传送带或螺旋输送机送到厂房外处理。为防止榨带的微孔被果泥堵塞,榨带在返回途中用高压水从背面进行冲洗。振动筛滤出的果汁汇集于收集槽内,再用离心泵打入灭酶进料罐。此时的果汁(原汁)含有较多的容易引起果汁混浊的各种物质——细胞碎块及各种细小的固体颗粒,如果胶、淀粉、蛋白质、多糖及多酚物质、金属离子等,称之为浊汁。苹果粉碎后,从细胞中逸出的氧化酶如酚氧化酶、抗坏血酸氧化酶和过氧化酶等,会促进果汁的“褐变”反应,使果汁颜色变深而降低质量。灭酶装置的作用就是在对果汁进一步加工以前用高温将各种氧化酶分解,从而防止褐变。浊汁从灭酶进料罐流入灭酶装置的物料罐,再用螺杆泵抽吸、经双联滤第二次过滤后压入板式灭酶换热器。浊汁在其内被加热至85～95℃,并在该温度下保持20～30s,使酶充分分解,然后被冷却至70～75℃后经螺杆泵压入一效蒸发器。生产清汁时,则直接经板式二次换热器冷却至50～55℃后进入酶解脱胶罐。由于果汁有热敏性,即在高温下易失去原有风味,因而其浓缩过程必需在低温下进行。三效蒸发器的工作原理就是造成真空条件,使果汁中的水分在低于100℃的温度下沸腾蒸发,最后获得浓缩果汁。浊汁进入一效蒸发器上部的列管式换热器,沿加热管内壁形成很薄的薄膜向下流动,同时被管外的蒸汽加热至约82℃,在进入下部分离室时,浊汁中的水分在真空环境中经“闪蒸”作用而蒸发,果汁中所含的香精由于沸点低而同时全部蒸发出去。生成的二次蒸汽,经主分离器利用离心力分离掉夹带的果汁后,进入二效蒸发器的列管式换热器中作为加热热源。浓缩果汁则落入底部,经循环泵打入蒸发器进口作再次循环,一部分则被离心泵抽出送入板式二次换加热器,经冷却至50～55℃后进入酶解脱胶罐。一效蒸发器约蒸发掉果汁中三分之一的水分。为了获得清澈透明的果汁,并保证在一定的储存期内果汁不变浑浊,生产线中采用了目前世界上最先进的过滤技术——超精薄膜过滤技术,来过滤掉前述的不可溶固体颗粒及果胶、淀粉等类物质。为了保护超滤膜不被损坏并保持其高效过滤效果,果汁在进入超滤前必须将容易粘附于超滤膜上而不易清洗掉的果胶、淀粉类物质进行分解,使其成为易于滤除的絮状物,酶解脱胶罐就是为此而设。三个脱胶罐循环使用,浊汁灌满前一罐后,转入下一罐。脱胶罐灌满后加入酶制剂(果胶酶及淀粉酶的水溶液或干粉混合物),用搅拌器搅拌均匀,保持温度为45～55℃,然后静置60～90min。在此过程中,高分子物质如果胶、淀粉等得到酶解并凝聚成絮状沉淀物。脱胶后的果汁用倒罐泵倒入循环罐中,脱胶罐用水清洗后作下一轮使用。超精过滤装置的主要附件是120个分成十组串接的M180超滤膜管,它只允许分子量小于20000～30000的物质透过。浊汁用循环泵打入其内,透明清晰的清汁通过芯管壁渗出,汇集后流入CIP罐中,再用泵送入清汁罐。被阻留的大分子物质随其余浊汁一起回到循环罐中。随着不断的循环,渗出的清汁越来越多,剩余的浊汁越来越浓,当不可溶固形物的浓度达到40%时,停止过滤(如继续过滤,效率会降低且损坏膜管;为了提高出汁率,可加水稀释至5°Bx后再次过滤),循环罐内最后的残渣排放掉。生产清汁时,由泵从清汁罐中抽出,直接送到清汁灌装设备消毒灌装,整个生产过程即可完成。生产浓汁时,清汁由泵经二次加热器预热至60～65℃后打入二效蒸发器。二效蒸发器工作的过程类似一效,清汁成薄膜状沿换热管内壁流下,被来自一效主分离器的二次蒸汽加热至约62℃,然后在下部分离室“闪蒸”蒸发。生成的二次蒸汽,经二效主分离器分离掉夹带的果汁后进入三效蒸发器作为热源。浓缩果汁则汇集于二效蒸发器底部作再循环,部分被抽出送到三效蒸发器。三效蒸发器的过程类似一、二效。不同的是“闪蒸”蒸发的温度为42℃,生成的二次蒸汽不再被利用,而是排入真空冷却塔冷凝成水,来自二效的加热蒸汽冷凝成水后亦排入真空塔。浓缩汁达到70～72°Bx后由螺杆泵抽出送入两个浓汁罐中储存,以便定时灌装。浓缩汁在灌装前在瞬时灭菌机内进行杀菌,然后送入高位储罐,再经无菌灌装机灌入250L的无菌塑料袋内,然后装入铁桶内成为最终产品。3设备主要介绍3.1材料2.1结构材料榨汁机含包括循环水箱在内的高压循环水系统、气囊用压缩空气系统、振动筛、果汁收集箱,以及自控仪表和电控柜。型号WDZJ—A生产能力8～10t/h出汁率≥72%榨汁带宽×长1500×14200榨汁带运行速度2～10m/s气囊工作压力≤0.5MPa高压水泵压力2MPa循环水泵压力0.24MPa外形尺寸4300×2200×2480整机重量5400kg结构材料SUS3043.2膜管的独立使能超精过滤装置是包括10组膜堆——各由12个膜管串联而成,一台循环泵、一台清汁泵、CIP兼清汁罐以及连接管路、监控仪表和电控柜,安置于两个底盘上,构成一个相对独立的单元体。3.2.1vdf聚偏二氟乙烯芯管数型号Super-corM-180直径×长度ϕ79×3050滤膜材料PVDF(聚偏二氟乙烯)芯管数×直径ϕ12.7mm过滤面积2.23m2不可溶固形物允许含量≤40%平均工作压力≤0.35MPa循环流量≤22.7m3/h渗透流量范围60～100L/m2·h处理温度50～55℃3.2.2清汁泵使用膜管数量10×12个过滤面积270m2进口浊汁流量约240m3/h进口浊汁压力≤0.5MPa出口浊汁压力≤0.15MPa清汁滤出流量18～25m3/h果汁回收率96%～98%(不可溶固形物初始含量≤3%,且两次过滤)循环泵流量240m3/h循环泵扬程55m清汁泵流量35m3/h清汁泵压头20m装机功率50kW结构材料全部为不锈钢SUS3043.3蒸发系统三效降膜蒸发装置包括一、二、三效蒸发器及各自的主分离器、真空冷却塔和其循环泵、进出料泵、真空泵以及真空度、液位、温度、流量、糖度监测、自控系统和电控柜。一效蒸发器功能为预蒸发水分,二效蒸发器继续蒸发,三效蒸发器将果汁蒸发至最终产品所需的浓度要求。蒸发管材料为不锈钢SUS316(OCr17Ni12Mo2),其余与果汁接触的设备材料均为不锈钢SUS304(OCr18Ni9)。各效蒸发器的高度为12m,支承在6m高的平台上,在10m高度还设有一个钢操作平台。4质量保证4.1感觉指标清澈透