食品工程原理-课程设计-橙汁

食品工程原理-课程设计-橙汁摘要：本课程设计围绕橙汁生产展开。通过对橙汁生产过程中原料预处理、榨汁、过滤、浓缩等环节的分析与设计，运用食品工程原理的相关知识，确定了各环节的工艺参数和设备选型。旨在实现高效、优质的橙汁生产，提高橙汁的出汁率和品质，同时满足工业化生产的要求。

一、引言橙汁富含维生素C等营养成分，深受消费者喜爱。随着市场需求的不断增长，实现橙汁的工业化高效生产具有重要意义。食品工程原理在橙汁生产过程中起着关键的指导作用，通过合理设计生产工艺和选择设备，能够提高生产效率、降低成本并保证产品质量。

二、原料分析（一）原料特性选用新鲜橙子作为原料，橙子果实大小适中，果皮光滑，色泽鲜艳。其果肉多汁，含有丰富的果胶、纤维素等成分。

（二）成分分析1.水分：约占果实重量的85%90%。2.糖分：主要为蔗糖、葡萄糖和果糖，含量在8%12%左右。3.果酸：如柠檬酸、苹果酸等，赋予橙汁酸味，含量约为0.8%1.4%。4.果胶：含量约为0.6%1.2%，对果汁的澄清和稳定性有影响。5.纤维素：存在于果肉和果皮中，影响榨汁过程和果汁的过滤性能。

三、工艺流程设计（一）总体工艺流程原料预处理→榨汁→过滤→浓缩→杀菌→灌装

（二）各环节详细流程1.原料预处理清洗：采用喷淋式清洗机，用流动的清水冲洗橙子表面的污垢和杂质。水温控制在2030℃，清洗时间为510分钟。去皮去核：通过机械去皮机去除橙子的外皮，去皮率要求达到95%以上。然后采用去核设备去除果核，保证果汁中果核含量低于0.1%。破碎：将去皮去核后的果肉进行破碎处理，使细胞破碎，释放出果汁。破碎粒度控制在25mm，以利于后续榨汁。2.榨汁榨汁方法选择：选用螺旋压榨机进行榨汁。螺旋压榨机利用螺旋轴的推进作用，将物料中的汁液挤出。工艺参数：进料速度控制在5080kg/h，压榨压力为510MPa，出汁率可达到60%70%。3.过滤粗滤：采用振动筛进行粗滤，去除较大的果肉颗粒和杂质。筛网孔径为0.51mm，过滤后的果汁中大于该孔径的颗粒含量低于1%。精滤：通过板框压滤机进行精滤，进一步去除细小的果肉纤维和胶体物质。过滤压力为0.51MPa，过滤后的果汁澄清度达到98%以上。4.浓缩浓缩方法选择：采用多效降膜蒸发器进行浓缩。多效降膜蒸发器利用多效蒸发原理，提高蒸发效率，降低能耗。工艺参数：进料温度为5060℃，蒸发温度控制在6070℃，浓缩倍数为46倍。浓缩后的橙汁固形物含量达到40%60%。5.杀菌杀菌方法选择：采用高温瞬时杀菌（HTST），在9095℃下保持1030秒，既能有效杀灭微生物，又能较好地保持橙汁的营养成分和风味。6.灌装灌装方式：采用无菌灌装技术，将杀菌后的浓缩橙汁在无菌环境下灌装到包装容器中。包装容器选用玻璃瓶或塑料瓶，灌装后密封保存。

四、设备选型（一）原料预处理设备1.喷淋式清洗机：型号[具体型号]，处理能力[X]kg/h，满足生产规模需求。2.机械去皮机：型号[具体型号]，去皮率高，操作稳定。3.去核设备：型号[具体型号]，去核效果好，能有效去除果核。4.破碎机：型号[具体型号]，破碎粒度均匀，生产能力[X]kg/h。

（二）榨汁设备螺旋压榨机：型号[具体型号]，出汁率高，运行可靠，适应连续生产。

（三）过滤设备1.振动筛：型号[具体型号]，粗滤效果好，筛网更换方便。2.板框压滤机：型号[具体型号]，精滤精度高，过滤面积满足生产要求。

（四）浓缩设备多效降膜蒸发器：型号[具体型号]，蒸发效率高，能耗低，能实现多效浓缩。

（五）杀菌设备高温瞬时杀菌机：型号[具体型号]，能准确控制杀菌温度和时间，保证杀菌效果。

（六）灌装设备无菌灌装机：型号[具体型号]，适用于不同包装容器的无菌灌装。

五、工艺计算（一）物料衡算1.以每小时处理1000kg橙子为例，计算各环节物料流量。原料预处理后，可得到果肉量约为800kg（考虑去皮去核等损耗）。榨汁后，得到鲜橙汁量约为560kg（出汁率70%）。经过过滤，去除部分杂质后，过滤后果汁量约为550kg。浓缩后，浓缩橙汁量约为110kg（浓缩倍数5倍）。2.计算各环节物料组成变化原料中固形物含量约为10%，即100kg。经过各环节处理，浓缩橙汁中固形物含量达到50%，符合工艺要求。

（二）热量衡算1.计算各设备的热量消耗和热量传递清洗机：清洗用水升温所需热量可根据水的比热容和流量计算。假设水温从20℃升至30℃，水的比热容为4.2kJ/(kg·℃)，流量为2000kg/h，则热量消耗为2000×4.2×(3020)=84000kJ/h。蒸发器：计算蒸发水分所需热量，根据水的蒸发潜热和蒸发量。假设蒸发温度为65℃，水的蒸发潜热为2356kJ/kg，每小时蒸发水分量为440kg，则热量消耗为440×2356=1036640kJ/h。同时考虑加热蒸汽的冷凝热等损失，总热量需求更高。

（三）设备尺寸计算1.根据设备生产能力和工艺要求，计算各设备的主要尺寸螺旋压榨机：根据进料速度和压榨压力等参数，确定螺旋轴直径、长度等尺寸，以保证物料在机内的停留时间和压榨效果。多效降膜蒸发器：根据蒸发量和传热系数等，计算加热管管径、长度和蒸发器的筒体直径等尺寸，确保蒸发效率。

六、质量控制（一）感官指标1.色泽：具有新鲜橙子的自然色泽，无明显变色。2.香气：具有浓郁的橙子香气，无异味。3.滋味：酸甜适口，无苦涩等不良味道。

（二）理化指标1.固形物含量：浓缩橙汁固形物含量符合设定要求，如40%60%。2.酸度：控制在一定范围内，以保证口感适宜，如柠檬酸含量0.8%1.2%。3.糖度：根据产品定位，保持合适的糖度，如12%16%。

（三）微生物指标1.细菌总数：符合食品卫生标准，如每毫升不超过[X]个。2.大肠杆菌：不得检出。3.致病菌：不得检出。

通过严格的原料验收、生产过程监控和成品检验等措施，确保产品质量符合标准。

七、成本核算（一）原料成本每千克橙子价格为[X]元，每小时处理1000kg橙子，则原料成本为1000×[X]=[X]元/h。

（二）能耗成本1.清洗机：每小时用电[X]度，电费单价[X]元/度，能耗成本为[X]×[X]=[X]元/h。2.蒸发器：每小时蒸汽用量[X]kg，蒸汽价格[X]元/kg，能耗成本为[X]×[X]=[X]元/h。3.其他设备：综合计算其他设备能耗成本为[X]元/h。总能耗成本约为[X]元/h。

（三）设备折旧成本根据设备购置价格和使用寿命，计算设备折旧成本。如设备总投资为[X]元，使用寿命10年，则每年折旧成本为[X]/10=[X]元，每小时折旧成本为[X]/8000（每年按8000小时生产计）=[X]元/h。

（四）人工成本操作人员[X]人，每人每小时工资[X]元，则人工成本为[X]×[X]=[X]元/h。

（五）总成本总成本=原料成本+能耗成本+设备折旧成本+人工成本=[X]元/h。

通过成本核算，分析成本构成，寻找降低成本的途径，如优化工艺提高原料利用率、合理调度设备降低能耗等。

八、结论本课程设计通过对橙汁生产工艺流程的设计、设备选型、工艺计算、质量控制和成本核算等方面的工作，实现了橙汁的工业化生产设计。运用食品工程原理知识，确定了合理