吨番茄汁的生产工艺模板.docx

海 南 大 学

食品工程原理课程设计说明书

题目：班产量56吨混浊浓缩番茄汁工艺设计
学号：
姓名：
年级：级
学院： 材料和化工学院
专业：生物工程工程
指导老师：
完成日期：6月

目录
一、任务书综述 2
二、设计方案介绍 4
三、工艺设计 4
1、基础参数 4
2、操作条件 5
3、工艺步骤 5
4、操作关键点说明 5
5、注意事项 6
6、品质要求 6
四、计算 7
1、物料衡算 7
2、管路计算和设备选择 8
五、参考文件 11

一、任务书综述
番茄果实圆整、酸甜多汁。其可食用营养物质丰富，含有碳水化合物、有机酸、蛋白质、维生素C、维生素A等多个营养物质，干物质含量通常在5%～8%之间，糖和有机酸含量较大是果实美味关键原因。另外，番茄中多种矿物质占其干重6%。据医学分析，成人天天食两个番茄就能够满足人体生理一天所需维生素和矿物质。番茄中番茄红素是一个天然抗氧化剂，含有独特抗氧化能力，能消除自由基，抑制突变，降低核酸损伤，还能阻止癌变进程，堪称番茄中蕴藏“黄金”。科学研究表明，食用番茄有多个好处：1、有利于消化；2、提升免疫力；3、预防心血管疾病；4、促进上皮生长；5、抗癌防癌；6、减肥等。
。番茄汁加工对大家生活有着很现实意义。番茄加工成汁后食用简便能省去大家繁琐家务劳动。番茄有清热生津，健胃消食之功效，适适用于热病口渴，食欲不振，是夏天防暑降温佳品。加工成番茄以后外出便于携带和食用，是夏季良好饮品。而且，和新鲜番茄相比，番茄汁能够长久贮存，经久不坏，随去随用。最优异贮藏保鲜技术，番茄贮藏期也不过70～80天。而加工成番茄汁后贮藏期可延长1～2年。这么更有利于调整蔬菜淡旺季供给，有利于长途远销。所以一个良好加工工艺不仅能尽可能保持其营养成份，还有改善风味、增加色、香、味品质良好作用，能促进大家食欲。加工过程中关键任务是增加番茄汁风味、预防食品腐败、延长贮藏期。
此次工艺采取原料品种是屯河8号番茄，屯河8号是利用美国引进加工番茄品种分离选育自交系N-375 和N-47 配制早熟加工番茄一代杂种。～ 年在海南选配组合， 年进行品种比较试验， 年进行生产试验， 年开始大面积推广，关键作为早熟品种搭配种植，是现在育苗移栽主栽品种。 年3 月经过新疆维吾尔自治区品种审定委员会审定，命名为屯河8 号。现在累计
推广面积达55 000 hm2。
品种特征特征：屯河8 号是加工番茄专用一代杂种，从播种至始收需94 d（天）左右，属早熟品种。叶深绿色，叶片有缺刻；果实长圆形，鲜红色，着色均匀一致。平均单果质量85 g，可溶性固形物含量5.4 %，番茄红素含量136mg·kg-1，果实抗裂耐压耐贮运，抗逆性强，综合抗病性强于对照87-5。每667 m2 产量6 000～7 000 kg。可作为早熟育苗移栽或直播品种栽培。

二、设计方案介绍
番茄汁含有番茄特有颜色和愉悦风味, 含有番茄汁最价值成份, 是一个良好开胃饮料和保健饮料。番茄汁加工时要注意破碎方法对番茄汁粘度影响，预防产品分层不稳定现象，和口感改良及最好配方参数确实定。粘稠度是番茄汁一个关键质量指标,适度粘稠番茄汁除可避免或减轻分层现象。本设计采取原料为屯河8号番茄，属早熟杂交品种，叶深绿色，叶片有缺刻；果实长圆形，鲜红色，着色均匀一致。平均单果质量85 g，可溶性固形物含量5 %～8%，番茄红素含量136mg·kg-1，果实抗裂耐压耐贮运，抗逆性强，综合抗病性。设计中选择了适宜配方，在压榨前预热以改良口感；经过物料衡算确保生产可行性；进行计算并选择适宜设备型号确保生产顺利进行，用低成本取得发明高利润。
三、工艺设计
1、基础参数
班产量（8小时）：56吨
原料品种：番茄河屯8号
压榨出汁率：50%～60%
可溶固形物含量：5%～8%
浓缩后可溶固形物含量：10%～16％
2、操作条件
常压：101KPa
高度：1～4m
物料：番茄河屯8号
类别：浓缩果汁
3、工艺步骤
新鲜番茄→挑选→清洗→修整→破碎→预热→打浆精巧（去皮、去籽）→取汁→配料→脱气均质→浓缩→灌装→杀菌→成品
加工机器

系统配置
番茄汁生产线关键包含五个部分：新鲜番茄接收，清洗和分拣系统；破碎打浆系统；浓缩系统；杀菌系统；无菌灌装系统。新鲜番茄经过清洗、提升、分检、破碎打浆、浓缩杀菌，无菌灌装后成为桶装番茄酱成品。
型号
设备
数量
TW2A-3
低位提升机
1
TW3C-3
洗果机
1
TW1B-3
检果机
1
TW2A-3
高位提升机
1
TW4A-5
水果破碎机
1
TW6A-300
储罐
1
GS40-1C399
螺杆泵
1
TW10B-3
预热器
1
TW5A-4
双道打浆机
1
TW6A-1500
储罐
1
TW15B-2100
双效浓缩系统
1
TW6A-1000
储罐
1
GS35-1C
螺杆泵
1
TW10D-0.5
套管杀菌机
1
TW8FS
无菌大袋灌装机
1

技术特点
新鲜番茄处理量（吨/天）
60
蒸发形式
双效真空浓缩
耗水量（吨/小时）
7.1
功率（KW）
83.8
蒸汽耗量（吨/小时）
1.665
压缩空气耗量（吨/小时）
66.2
冷却水耗量（吨/小时）
125
注：
• 加工生产线“是指从卸载新鲜西红柿，直到蒸发器包含无包装。
• “双效浓缩”是指经过两次真空浓缩。
• “水需要”考虑到冷却塔单位应使用从蒸发器冷却下来冷凝水。

系统说明
　番茄汁产线关键包含受料槽、清洗机、检果台、破碎机、预热机、打浆机、蒸发器、存放罐、杀菌机及无菌灌装设备等。
系统特点
*在加工过程中不需要储料池及产品保留点。
*连续无间断循环工艺步骤。
*高产量，高收益，工业化单线生产能力从60吨/天到1500吨/天，最大生产能力可达吨/天。
*一条产线能够同时处理高粘稠度和低粘稠度物料。
*最终产品无脱水收缩现象及黑斑。
*成品质量优良，色泽鲜美。。
*蒸发器终端较低温度可使成品保持较低热应力。
*成品可确保最高产量和最小浪费。
*无产品遗留物流入冷却塔。
*完好水循环体系，最低消耗。
*多套杀菌及无菌灌装方案。
*半成品保留在无菌环境中，可被再加工。
技术特点
工作能力
由60吨/天到吨/天
产品
　1 2/ 1 4°番茄汁
　1 6/ 1 8°番茄汁
　2 2/ 2 4°番茄汁
　2 8/ 3 0°番茄汁
　3 6/ 3 8°番茄汁
上果系统
利用链斗式和刮板式提升机，将原果从底位提升输送到下一个生产阶段。适适用于各类水果提升输送

技术参数
型号
产能(吨/小时)
功率(千瓦)
材质
TW3A5
5
1.1
SUS304 S.S
TW3A10
10
1.5
TW3A15
15
2.2

果蔬破碎机
锤片式破碎机、鼠笼式破碎机，用于果蔬类如苹果、梨、猕猴桃、番茄、胡萝卜等破碎。

技术参数
型号
FVC-05
FVC-10
处理量 (t/h)
5
10
功率（ KW）
3.7
5.5
外形尺寸 (mm)
1100X750*1200
1350*1100*1450

预热灭酶器

列管式预热灭酶机用于对经破碎物料立即巴氏杀菌并灭酶护色，软化物料 。

技术参数
额定处理能力(kg/h)
4000
端盖管板结构
循环列管
换热面积(m2)
3.5~4.0
进料
常温
出口温度
80~85 ℃可调
蒸汽耗量(kg/h)
300~500
外形尺寸(mm)
1700*500*1400

超滤系统
超滤技术应用在果汁加工过程中己占有主导地位。超滤膜设备须有自动控制部分，关键是压力、温度、动力、自清洗和过浓度保护。
超滤膜设备处理后果汁比传统 加工化学成份更靠近原果汁，传统工艺加工苹果清汁成份因使用澄清剂和硅藻土，钙、镁离子含量显著超出超滤果汁。可适适用于苹果汁、梨汁、草莓汁、桃汁、 桑葚汁、胡萝卜汁、番茄汁、波箩汁、葡萄汁等澄清;橙汁脱苦、澄清，蔬菜抽提汁澄清、浓缩，葡萄酒澄清，葡萄酒糟回收，茶饮料浓缩等。
逆流外循环蒸发器
强制外循环式果酱浓缩设备用于对番茄酱、草莓酱、桃酱、芒果酱等热敏性高粘度物料真空浓缩，每小时蒸发水量1000KG、KG、4000KG、1KG、0KG，由本企业整合意大利技术独立制造。

技术参数
型号
TW15B
TW15B5000
TW15C1
TWC15C24000
循环
次数
1效
2效
1效
2效
1效
2效
3效
1效
2效
3效
蒸发量
(/lh)

5000
1
24000
真空度
(kpa)
73.0-80.0
89.0-93.0
73.0-80.0
88.0
47.0
74.0
88.0
47.0
74.0
88.0
蒸发
温度
(℃)
67.0-73.0
40.0-46.0
67.0-73.0
40.0-46.0
82.0
65.0
48.0
82.0
65.0
48.0
加热
温度
(℃)
105
68
105
68
110
82
65
110
82
65
成品
浓度
(%)
28/30
28/30
28/30
28/30
热泵蒸
气压力
(mpa)
0.12
0.12
0.15
0.15
蒸汽
耗量
(kg/h)
≦1300
≦2600
≦3950
≦7850
冷却水
耗量
(t/h)
≦55
≦123
≦148
≦260
功率
(kw)
42
91
296
460
外型
尺寸
(mm)
5500*5000
*8600
6000*5500
*8800
1200*6000
*13000

管式杀菌机
设备介绍
套管式杀菌机以蒸汽、热水、冷水作为传热介质，尤其适合中低黏度物料杀菌。该机加热器部分采取三层套管结构：热交换介质在 1 和 3 中流动，物料在 2 中反向流动。为检修方便其中 2 可拆下，可在各部分中加静态混和器以加强热交换效果。

高浓高压套管式杀菌机：适适用于浓缩番茄酱、杏酱、胡萝卜泥等产品加热杀菌和冷却，触摸屏操作，全自动控制并带自清洗和逆向清洗系统。

一般型套管式杀菌机：关键用于果蔬原浆、原汁、浓缩汁等流动性相对很好产品加热杀菌和冷却，触摸屏操作，全自动控制并带自清洗系统。

技术参数
型号
TW10D1000
TW10D3000
TW10D5000
TW10D8000
产能(L/H)
1000
3000
5000
8000
功率(KW)
15
25
40
72
系统设计压力(MPa)
4
5
10
16
蒸汽耗量(kg/h)
250
750
1300

压缩空气耗量(m3/h)
12
12
12
12
冷却水耗量(t/h)
15
25
45
70
物料杀菌温度(℃)
90-125
90-125
90-125
90-125
杀菌时间(s)
120-180
120-180
120-180
120-180
进料温度(℃)
60-68
60-68
60-68
60-68
出料温度(℃)
≤40
≤40
≤40
≤40
外型尺寸(mm)
9500X2100
*3000
1100X2100
*3000
1200X2400
*3000
1300X2500
*3000

无菌大袋灌装机
无菌灌装机自带无菌室，在和外界隔离条件下，利用机械手自动完成开盖、灌装、计量、关盖等过程，所以无任何污染，尤其适合水果原汁、果酱、蔬菜汁、饮料原浆、制药等行业无菌充填灌装。

技术参数

型号
TW8E3000S(单头)
TW8E8000D(双头)
产能(L/H)
1000-3000
4000-8000
功率(kw)
1
1
蒸汽耗(0.1mpa)(kg/h)
20
40
压缩空气耗量(8kg/cm2)
20
40
最大称重量程(kg)

称重误差
±1%
±1%
外型尺寸(mm)
2500**2500
3700**2500

CIP自动清洗系统
产品说明：
就地清洗简称CIP，又称清洗定位或定位清洗（cleaning in place）。就地清洗是指不用拆开或移动装置，即采取高温、高浓度洗净液，对设备装置加以强力作用，把和食品接触面洗净方法。
CIP清洗装置作为即不分解生产设备 , 又可用简单操作方法安全自动清洗系统，几乎被引进到全部食品，饮料及制药等工厂。 CIP清洗装置不仅能清洗机器，而且还能控制微生物清洗方法。
CIP清洗装置其有以下优点：
1、能使生产计划合理化及提升生产能力。
2、和手洗相比较，不仅没有因作业者之差异而影响清洗效果，还能提升其产品质量。
3、能预防清洗作业中危险，节省劳动力。
4、可节省清洗剂、蒸汽、水及生产成本。
5、能增加机器部件使用年限。

单回路、双回路、三回路成套 CIP 中心站，分有全自动、半自动和手动三种方法可供选择。
全自动CIP中心站除能设定各阶段清洗时间外，还能设定清洗温度、清洗液浓度及在清洗液浓度不足时自动进行添加功效，能经过触摸屏选择适应清洗次序，清洗次序设有全套次序、碱次序及热水次序多个，设备依据PLC对CIP步骤进行自动控制，同时能自动控制CIP回程泵开启和关闭。

CIP系列控制方法
型号
控制方法
加热方法
清洗程序
浓液添加方法
酸碱浓度
结构形式
TWCIPA1 -LP1-I
电器控制
双重加热
任意设定
自动
检测，显示自动控制
分体式
TWCIPA1 -LP2-I
电器控制
双重加热
任意设定
自动
检测，显示自动控制
分体式
TWCIPA1 -LP1-II
PLC控制
双重加热
任意设定
自动
检测，显示自动控制
分体式
TWCIPA1 -LP2-II
PLC控制
双重加热
任意设定
自动
检测，显示自动控制
分体式
TWCIPA1 -LT1
手动
双重加热
人工控制
手动
人工检测调整
分体式
TWCIPA2 -LT1-I
手动
循环加热
人工控制
手动
人工检测调整
连体式
TWCIPA2-LT1-II
手动
循环加热
人工控制
手动
人工检测调整
板块式

4、操作关键点说明
选料：挑选成熟适度、完整、无病害、无腐烂、圆润饱满、色泽鲜艳、香味浓新鲜番茄，其可溶性固形物大于5%，甜度、酸度较高易于破碎。洗净，出去果柄、斑点及青绿部分备用。
去籽：用番茄去籽机将准备好番茄去籽
预热：将破碎去籽番茄快速加热到75℃左右，杀死附在番茄上微生物，并破坏果胶酶。
打浆：用三道打浆机打浆取得汁液
配料：将番茄原汁和盐、砂糖、柠檬酸、增稠剂等配料混匀，配料约占料液40%，其中砂糖1%、精盐0.5%.
脱气、均质：将番茄汁喷入真空脱气机，脱气3～5分钟，然后用高压均质机在100～150千克力/平方厘米压力下均质。
装罐：加热到85℃热装入消过毒罐内，并趁热封罐，罐中心温度应在70℃左右。
杀菌、冷却：封罐后再分水中杀菌，然后再冷水中冷却到38℃左右即为成品
5、注意事项
1、压榨前预热对番茄汁粘度和口感有很大影响，同时也影响到出汁率。查阅相关资料，当预热温度为65℃左右时，产品口感不佳，预热到85℃因为粘度偏高，造成出汁率低，所以榨汁前快速升温到75℃对其口感和出汁率有很大好处
2、压榨是选择适宜型号压榨机，以确保产品色泽均一、稳定，不出现沉淀现象。
3、经脱气后果汁, 不能再进人空气, 所以必需用密封泵, 向罐送料时要从罐底进, 而不是从罐顶进。
6、品质要求
（1） 感官指标：呈粉红色，同一瓶汁液色泽均一；含有新鲜番茄汁应有滋味和气味，无异味；汁液均匀浑浊，在要求保留期内无分层、沉淀、结块等现象。
（2） 理化指标：可溶性固形物15%左右；总糖9%；酸度0.45%。
（3） 微生物指标：总菌数300个/mL；致病菌不得检出。
四、计算
1、物料衡算
物质质量守恒定律是物料衡算基础，即进入系统物料总量等于离开系统物料总量加上过程中损失量和系统积累量。
∑G=∑G1+∑G2+∑G3
∑G：进入系统物料总量
∑G1：离开系统物料总量
∑G2:损失量
∑G3:系统积累量
本工艺假定系统中积累量为零，则上式能够写成:
∑G=∑G1+∑G2
本工艺为连续性操作，可采取单位时间内原料量为基准进行计算。
计划处理番茄12t,依据配方加入调配料为料液40%。
∑G：新鲜番茄12t，加入料液约6t。
∑G1：输出料液计划为7t。
∑G2：在去皮去籽工艺中损失原料约为22%（2.64t）；打浆损失约3%（0.28t）;加入配料为料液40%（约6t）；脱气均质过程损失3%（0.42t）;浓缩（2倍）降低7.3t;管道运输过程中损失约为0.32t。
整理以上数据，基础符合物质质量守恒定律，说明该设计在生产中含有可行性。

2、管路计算和设备选择
Ⅰ段（压榨机—粗虑）管路计算及泵选型
选管
U=1.5 m/s

依据《食品工程原理》P645，选管子 . 实际流速

阻力计算

(含有轻度腐蚀无缝钢管)
依据《食品工程原理》P31 图1－5－5 查得：
沿程阻力:

局部阻力:

（依据《食品工程原理》P51图1－5－7查得）
标准截止阀1／2开:
90度方形弯头:
（依据《食品工程原理》P33表1－5－3查得）
突缩:
突增:

能量衡算：
由柏努利方程：
选泵入口面这1－1，选分离机入口为2－2，
在面1-1和面2-2之间列柏努利方程：

W
扬程：
选泵
依据《食品工程原理》P646，选IS型单级单吸离心泵
型号：IS50－32－125
其参数为：
流量：9m3/h
转速：1450r/min
轴功率: 0.17kw
电动机功率：0.55kw
效率：55%

Ⅱ段（脱气机—均质机）管路计算及泵选型同Ⅰ段
五、参考文件

［1］ 李光普.番茄食用加工技术.天津.天津科技翻译出版社..3
［2］ 赵思明.食品工程原理.北京.科学出版社.
［3］ 张德权，艾启俊.蔬菜深加工新技术.北京.化学化工出版社，.12
［4］ 张宝善，王军.果品加工技术.北京.中国轻工业出版社，.9
［5］ 刘静波.果品加工技术.长春.吉林科学技术出版社，.11
［6］ 赵晋府.食品工艺学.北京.中国轻工业出版社，1999.11
［7］ 李勇.调味料加工技术.北京.化学工业出版社，.2
［8］ 吴锦铸.蔬菜加工.广州.广东科技出版社，.1
［9］ 乔旭光.果品实用加工技术.北京.金盾出版社，.1
［10］ 严泽湘.野菜野果食品加工技术和工艺配方.北京.科学技术文件出版社，.1
［11］ 卢晓黎.食品科学和工程专业试验及工厂实习指导书.北京.化学轻工业出版社，.7
［12］ 叶兴乾.果品蔬菜加工工艺学.北京.中国农业出版社，.7