年产10万吨果汁饮料厂设计说明书.doc

项目名称：年产10万吨果汁饮料工厂设计2012年10月30日目录前言11工艺流程（柑橘、苹果汁工艺流程）21.1 主干工艺流程21.1.1 原料采集及预处理21.1.2 清洗喷淋31.1.3 去油31.1.4 榨汁31.1.5 过滤31.1.6 调配41.1.7 均质41.1.8 果汁的脱气41.1.9 杀菌41.1.10 包装容器及灌装封口41.1.11 包装入库41.2 辅助工艺流程41.2.1 热榨41.2.2 过滤41.2.3 调糖浆42 物料衡算52.1 配方52.1.1 柑橘汁饮料原料52.1.2 苹果汁原料52.2 生产产量的确定52.3 物料衡算52.3.1 桔汁52.3.2 苹果汁63 水、电、汽系统83.1 水衡算83.1.1 生产用水83.1.2 清洗设备用水83.1.3 生活用水83.1.4 消防用水83.1.5 每天全厂总用水量83.2 汽衡算83.3 供电系统84 设备选型9参考文献10附录10课程设计心得11前言果汁饮料是用新鲜或冷藏水果为原料，经加工制成的制品。果汁饮料也可以细分为果汁、果浆、浓缩果浆、果肉饮料、果汁饮料、果粒果汁饮料、水果饮料浓浆、水果饮料等9种类型，其大都采用打浆工艺将水果或水果的可食部分加工制成未发酵但能发酵的浆液或在浓缩果浆中加入果浆在浓缩时失去的天然水分等量的水，制成的具有原水果果肉的色泽、风味和可溶性固形物含量的制品。 果汁饮料是指从新鲜水果榨汁而成的一种饮料。各种不同水果的果汁含有不同的维生素等营养，而被视为是一种对健康有益的饮料，但其缺乏水果所有的纤维素和过高的糖分有时被视为其缺点。各种常见果汁：橘子汁、桃子汁、苹果汁、柠檬汁 、哈蜜瓜汁 、草莓汁 、木瓜汁等等。因为人们一般早餐很少吃蔬菜和水果，所以早晨喝一杯新鲜的果汁或纯果汁应该是一个好习惯，补充身体需要的水分和营养。人们喝果汁大多是因为觉得有营养，而且好喝。许多人认为果汁可以代替水果，喝果汁可以补充水果中的营养成分(例如维生素C)，特别是应该给不爱吃水果的孩子多喝一些，甚至完全取代饮用水。老人和小孩适量少喝点果汁可以助消化、润肠道，补充膳食中营养成分的不足。成年人如果不能保证合理膳食，通过喝果汁适量补充一些营养，也算是一种不错的方法。还有些人不爱喝白开水，有香甜味道的果汁能使他们的饮水量增加，保证了身体对水分的需要。果汁中保留有水果中相当一部分营养成分，例如维生素、矿物质、糖分和膳食纤维中的果胶等，口感也优于普通白开水。比起水和碳酸饮料来说，果汁的确有相当的优势。中国水果资源丰富，其中，苹果产量是世界第一，柑桔产量世界第三，梨、桃等产量居世界前列。近年来，中国果汁饮料市场呈高速发展态势，果汁市场的迅速崛起与消费者的健康意识增强密不可分，果汁饮料，尤其是纯果汁里富含身体必需的维生素和微量元素，也因此，健康美味成为果汁吸引消费者的主因。2006年112月中国果菜汁及果菜汁饮料制造行业规模以上企业累计实现工业总产值30,808,436千元，比上年同期增长了31.75%；累计实现产品销售收入28,946,470千元，比上年同期增长了30.11%；累计实现利润总额2,145,842千元，比上年同期增长了37.68%。12007年111月，中国果菜汁及果菜汁饮料制造行业规模以上企业累计实现工业总产值39,643,215千元，比上年同期增长了34.45%；累计实现产品销售收入38,091,376千元，比上年同期增长了36.22%；累计实现利润总额2,756,202千元，比上年同期增长了29.40%。中国果汁饮料竞争日趋激烈，市场上存在三股竞争力量：一支是台湾背景的企业统一和康师傅，以包装的创新和口味取胜；一支是包括汇源、娃哈哈等国内知名企业；还有一支是大的跨国公司如可口可乐、百事可乐等。目前市场上集中了娃哈哈、汇源、农夫果园、统一鲜橙多、美汁源、果粒橙、酷儿、露露等众多一线饮料品牌。由于大品牌的激烈竞争，使得外来品牌很难进入果汁饮料市场，同时果汁饮料的价格日益透明化，厂家和经销商的利润在不断变薄。寻找新的利润增长点，成为企业的当务之急。而要想在竞争激烈的果汁市场取得领先地位，适合市场需要的差异化经营则是关键。中国虽人口众多，果汁饮料的消费量却较低，人均年消费量还不到1公斤，是世界平均水平的1/10，发达国家平均水平的1/40。世界人均果汁饮料消费量已达7公斤，如果按世界平均消费量计算，中国果汁饮料的市场容量应为910万吨，这表明，果汁饮料在中国仍有巨大的发展空间。国际市场方面，到2020年，全球果汁及碳酸饮料将增至730亿升。据此推断，未来中国果汁行业的发展空间非常广阔，与此同时也具备了非常好的投资优势。1工艺流程（柑橘、苹果汁工艺流程）苹果原料桔子原料挑选挑选清洗预处理清洗喷淋去油榨汁过滤调配均质脱气灌装密封冷却包装成品水过滤离子交换糖熬制过滤消毒包装材料清洗瞬时杀菌1.1 主干工艺流程1.1.1 原料采集及预处理1.1.1.1 桔子（1） 选择适合的品种，作为加工果汁的品种，必须酸甜可口，色浓，香气浓郁，果汁多，榨汁率高。作为生产果汁饮料的柑橘，要求出汁率达到45%以上。生产果汁的柑橘类的果实出汁率一般在4560%之间，取其出汁率约50%。（2） 选择成熟度适合的果实。采收过早的原料可溶性固形物低，单宁高，糖度低，酸度高。采收过晚的原料，由于呼吸作用的消耗，糖酸含量明显下降，出汁率下降。新鲜、健康、成熟的甜橙糖酸比在6:19:1左右。（3） 要求无腐烂，霉变，病虫害和机械损伤。运输过程中尽量避免挤压和碰撞，否则会引起机械损伤和呼吸伤的发生，使其温度升高，原果质量和出汁率降低。现代企业生产柑橘汁是连续生产的，为保证生产线的连续工作，每天消耗大量的原料，必须建立贮藏系统贮藏柑橘原料，输送原料建立流水槽或流水池。贮藏条件根据种类，成熟度调节贮藏系统的温湿度和气体成分。1.1.1.2 苹果苹果主要从生产地直接收集，应为新鲜的苹果，以免水分蒸发太多、影响原料的利用率。苹果的运输也是一个很重要的环节。运输时必须保持原料的完整性，防止震荡、细菌侵入等造成原料浪费。尽量缩短中途停留的时间，提高运输效率，以免苹果变质。在拣选台上对原料进行挑选，主要拣出霉烂变质果，按照拣选要求规定削去腐烂点，把一些腐败的苹果或腐烂部分去掉，一些杂志通过拣选台被拣出然后称重计算。1.1.2 清洗喷淋1.1.2.1 桔子原料经验收检查合格后，通过流水进行输送，原料在流水中由于与水相互接触，能除去泥沙和附着物，但是过长的流水道，会助长果实的污染，促进某些品种果实的果皮软化。因此，必须尽可能的供给新鲜的流水，使水中含适量的有效氯，经常保持流水槽的清洁。存放的原料污染有泥沙、尘土、农药等，必须洗净。1.1.2.2 苹果清洗时把粘附在原料上的泥土、杂质、粉尘、沙粒等洗掉，去掉残留农药和部分微生物，清洗环节必须符合卫生要求。果槽及周边环境卫生由装卸工负责，每天必须冲洗，并保持全天干净卫生。1.1.3 去油榨汁时，柑橘外皮中的不良风味物质和可溶性物质额会进入果汁中，同时柑橘果汁外皮中的精油，含有易生成称臭味的物质，果皮和果肉囊衣和种子种有柚皮苷柠碱等致苦物质。柑橘汁中精油含量为0.0150.025%，是会产生愉悦的香气和风味，但是超过0.03%是就会有苦麻味，影响产品质量。因此在榨汁前柑橘先输送到锉皮机提取精油，锉磨机轻轻的用研磨刺扎柑橘的外表皮使果皮有流出，同时可用水喷淋，果皮油随之流入锉磨机底座，也可以随着针刺空留下来。本设计选择针刺磨油机。 1.1.4 榨汁1.1.4.1 桔子 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%。1.1.4.2 苹果 压榨所采用的是带式压榨机。在压榨过程中果浆分布尽可能的均匀，果浆厚度控制在36之间，榨带张力的调节，根据果浆的性质加以调节，以出汁率作为衡量标准。1.1.5 过滤 榨出的果汁应立即通过筛滤分离出果肉浆。在果肉浆中氧化酶和果胶酶的含量要比果汁中多，果汁中果肉浆含量过多，在杀菌过程中往往会产生焦。筛滤使用不锈钢的旋转筛或振动筛，滤网以6080目为宜。1.1.6 调配 调配的目的是依据桔子饮料、苹果的具体工艺要求，按各种产品所需的果汁、糖液、酸液、水、添加剂的配比送入调配罐，用搅拌器混合均匀，并立刻分析检验混合料是否符合标准。如不符合需及时调整。1.1.7 均质 均质是果汁制作上的特殊操作。调配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为150MPa，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。21.1.8 果汁的脱气脱气的目的和效能归纳如下：防止维生素C的损失。防止香味和色泽的变化。防止好气性细菌的繁殖。防止果肉浆和其他悬浮物悬浮在果汁上部。防止杀菌或装填时发生气泡。脱气的缺点是损失一部分芳香成分。所以经细化处理后的混合料液，均应进行脱气处理以除去附着在果汁和其他材料里的以及调配过程中混入材料中的空气，防止材料中果汁氧化变质。脱气作业一般采用真空脱气罐。1.1.9 杀菌 冷却后的桔子、苹果饮料脱气后均需进行杀菌冷却处理。本工艺的高温瞬时杀菌是利用板式超高温杀菌机等设备快速加热果汁至100，保温30s迅速热灌装。1.1.10 包装容器及灌装封口 本设计选择纸盒无菌灌装技术，有利于防止光和氧对果汁营养成分的破坏，最大限度的保证果汁的品质。无菌灌装工艺与设备，在自动控制中完成无菌定量灌装，质检人员需要检测灌装和密封情况。1.1.11 包装入库1.2 辅助工艺流程溶糖工艺：糖热榨过滤调糖浆1.2.1 热榨称量所需的白砂糖和部分处理水，使其浓度为50%，加热到100左右，并充分搅拌使之溶化，加入果葡糖浆过滤后抽到冷却缸冷却至30以下1.2.2 过滤 砂糖用水溶解后，必须进行过滤得到澄清透明的糖浆液备用。本设计采用糖浆过滤器过滤，并使用离心泵加压，要求压力不超过6 kg/cm2 ，每次过滤完毕，要对过滤器进行清洗。1.2.3 调糖浆 调糖浆是先将糖浆投入带有搅拌器的不锈钢配料缸中，在不断搅拌下，按一定比例配比将原料逐一加入，其顺序为：原糖浆 酸溶液果汁香料加入水至规定容积。32 物料衡算物料计算包括该产品的原辅料和包装材料的计算。通过物料计算，可以确定各种主要物料的采购运输和仓库储存量，并对生产过程中所需的设备和劳动定员的需要量提供计算依据。物料衡算的依据是质量守恒定律，即进入生产系统的全部物料质量必须满足等于离开该系统经过加工处理后所得。这样计算出原料和辅料的消耗定额，绘制出原、辅料耗用表和物料平衡图。并为下一步设备的计算、热量计算、管路设计等提供依据和条件。还为劳动定员、生产班次、成本核算提供计算依据。2.1 配方2.1.1 柑橘汁饮料原料有柑橘果汁，白砂糖、香精、着色剂、酸味剂和水。桔子汁饮料：5万吨计算。（见表1）表1 柑橘汁饮料配方成分名称添加量/t成分名称添加量/t柑橘汁10000白砂糖2500柠檬酸60果葡糖浆875山梨酸钾5黄原胶30食用香料10维生素C152.1.2 苹果汁原料有苹果汁，白砂糖，柠檬酸，柠檬酸钠，水，山梨酸，山梨酸钾，维生素C，食用色素、增稠剂、香精等其他辅料。苹果汁饮料：按每千升含量计算。（见表2）表2 苹果汁饮料配方成分名称添加量/t含量/%成分名称添加量/t含量/%苹果汁20020柠檬酸1.20.012蔗糖10010维生素C0.230.023海藻酸钠0.80.008苯甲酸钠0.360.036香料水0.80.008水加至1000L2.2 生产产量的确定生产工作日：柑橘，苹果汁饮料在市场上有淡季和旺季。原料的收获旺季在35月，510月为产品销售旺季，为了尽可能充分利用原料，减少产季原来贮藏的费用，并满足市场供求关系。本设计总生产日数为340天，班数=3403=1020班，每瓶饮料为500 ml。理论设计每班产量为 50000102049.02吨/班(分开苹果汁与柑橘汁两条线计算)按设计要求平均班产量取49.02吨/班平均没小时产量计算在本设计中，每班生产工作时间8小时，则有：每小时产量班产量（吨）有效生产时间（小时） 49.02（吨/班）8（小时）6.13（吨/小时） 每小时生产的瓶数N=6.13103/0.5=12260瓶/h2.3 物料衡算2.3.1 桔汁出汁率以50%为准计算，一班产量为基准计算（班产量为49.02吨）（见表3）检验损失0.1%，检验前柑橘汁饮料：49.02/（1-0.1%）=49.07吨灌装损失0.2%，灌装前柑桔汁饮料：49.07/（1-0.2%）=49.17吨脱气损失0.1%，脱气去油前柑桔汁饮料：49.17/（1-0.1%）=49.22吨均质损失0.3%，均质前柑桔汁饮料：49.22/（1-0.3%）=49.37吨表3 各工序的损失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0.12.3.1.1根据配方计算调配时的各种原辅料(见表4)调配时，加入柑桔汁： 49370200/1000=9874 Kg 加入白砂糖 4937050/1000=2468.5 Kg 加入果葡糖浆 4937017.5/1000=863.975 Kg 加入柠檬酸 493701.2/1000=59.244 Kg 加入山梨酸钾 493700.1/1000=4.937 Kg 加入黄原胶 493700.6/1000=29.622 Kg 加入维生素C 49370 0.3/1000=14.811 Kg 加入食用香料 493700.2/1000=9.874 Kg 加入软化水:49370-(9874+2468.5+863.975+59.244 +4.937+29.622 +14.811+9.874 ）=36045.037Kg表4 原辅料用量汇总成分名称添加量/Kg成分名称添加量/Kg柑桔汁9874白砂糖2468.5柠檬酸59.244 果葡糖浆863.975山梨酸钾4.937黄原胶29.622 食用香料14.811 维生素C9.874软化水36045.0372.3.1.2 柑橘原料生产用量计算调配前，柑桔原汁量：49370/（10.2%）=49469.0 Kg粗滤损失2.0%，粗滤前柑橘汁量：49469.0 /(12.0%)=50478.6 Kg榨汁出汁率50%，榨汁前柑橘量：50478.6/（150%）=100957.2 Kg清洗挑选损失0.5%，清洗挑选前柑橘量：100957.2/（10.5%）=101464.5 Kg原料检验损失3.0%，检验前柑橘量：101464.5 /（13%）=104602.6 Kg=104.6 t橘子用量：每班生产49.02 t柑橘汁饮料，需要104.6 t柑橘，一年有1020班生产，年消耗柑橘：104.61020=106692t2.3.2 苹果汁以出汁率为8085%为准计算。一班产量为基准计算（班产量为49.02吨）（见表5）检验损失2%，检验前苹果汁饮料：49.02/（1-2%）=50.02吨灌装损失0.2%，灌装前苹果汁饮料：50.02/（1-0.2%）=51.04 吨脱气损失0.1%，脱气去油前苹果汁饮料：51.04/（1-0.1%）=51.09吨均质损失0.3%，均质前苹果汁饮料：51.09/（1-0.3%）=51.24吨表5 各工序的损失序号指标名称损失率/%序号指标名称损失率/%1原料验收22清洗挑选0.53榨汁204粗滤2.05调配0.26均质0.37脱气0.18灌装0.29检验0.22.3.2.1根据配方计算调配时的各种原辅料(见表6)调配时，加入苹果汁： 51240200/1000=10248 Kg 加入蔗糖： 51240100/1000=5124 Kg 加入柠檬酸： 512401.2/1000=61.488 Kg 加入海藻酸钠： 512400.8/1000=40.992 Kg 加入苯甲酸钠： 512400.36/1000=18.446 Kg 加入维生素C： 512400.23/1000=11.79 Kg 加入香料水： 512400.8/1000=40.99 Kg 加入软化水:51240-(10248 +5124 +61.488 +40.992 +18.446 +11.79 +40.99）=35694.294 Kg表6 原辅料用量汇总成分名称添加量/Kg成分名称添加量/Kg苹果汁10248 蔗糖5124柠檬酸61.488 海藻酸钠40.992苯甲酸钠18.446 维生素C11.79 香料水40.99 软化水35694.294 2.3.2.2 苹果原料生产用量计算调配前，苹果原汁量：51240/（10.2%）=51342.7 Kg粗滤损失2.0%，粗滤前苹果汁量：51342.7 /(12.0%)=52390.5 Kg榨汁出汁率80%，榨汁前苹果量：52390.5 /（120%）=65488.1 Kg清洗挑选损失0.5%，清洗挑选前苹果量：65488.1 /（10.5%）=65619.3 Kg原料检验损失2%，检验前苹果量：65619.3 /（12%）=66958.4 Kg=67.0 t苹果用量：每班生产49.02 t苹果汁饮料，需要67.0 t苹果，一年有1020班生产，年消耗苹果：67.01020=68340 t3 水、电、汽系统3.1 水衡算首要说明：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。3.1.1 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和苹果汁每班生产所用水，再以一日最大班量计算，即W1（66898.61365077.306）3395.9 t3.1.2 清洗设备用水 查软饮料工业手册4可知果蔬汁厂清洗设备用水为58m3/h。由于该设计年产量大，所以选取清洗设备用水为8m3/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=824192t3.1.3 生活用水q 式中q最大小时生活用水量，t/h K小时变化系数 Q用水量指数 N使用人数，人 t使用时间，h 宿舍用水W32452.8t；办公室用水W480.3t 食堂用水W547.92t；生活用水为W6=52.8+0.3+7.92=61.02t3.1.4 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。3.1.5 每天全厂总用水量每天全厂总用水量为 W395.919261.02648.92 t3.2 汽衡算 查软饮料工业手册4可知果蔬汁厂清洗设备用汽为400700kg/t。由于该设计年产量大，所以选取清洗设备用汽为700kg/t，再由班产量的确定可知是工作制为三班制，一日最大用汽量为W=7002416800 kg/t。给水系统一般采用枝状管网，管网上的水压必须保证每个车间及生活用水的需要，并且供水量要充足。为调节用水量和稳定水压，配水系统中宜设水池和水塔。室外给水管线通常采用铸铁埋设敷设，管径的选择应恰到好处，太大了浪费管材，太小了压头损失大，动力消耗增加。为此，管内流速应控制在经济合理的范围内，通常管道的压力降控制在50mH2O/100m。进水管径计算：查轻工过程及设备水流速为13m/s，现取1.5m/s。3.3 供电系统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。4 设备选型主要设备选型见表7。表7 主要设备选型序号设备名称（型号或规格）数量（台）额定产量（t/h）价格（万元/台）1人工操作台（50002000）30.052就地清洗装置（RQJD01-A）152.53活塞式榨汁过滤机（POSR023）11074储水罐（GL-100）11015处理水高位罐（GL-6）10.56一级RO系统装置（SRO-10000）137活性炭过滤器（SAC-1200）1102.38石英过滤器（SDF-1600）1102.49原水罐（GL-100）110110APV均质、脱气、UHT系统（STH6600）11211混合罐（GL-80）351.512调配罐（GL-60）251.513溶糖罐（MRIO-1）451.514康美包无菌灌装机（CFA606-02）155.815喷墨打印机（3TRV）10.1216码垛台20.0217全自动喷淋冷却机（MR1A150）156.518Elopak 灌装机（3TRVS）155.519转弯输送带30.7参考文献1 罗海文 年产20万吨果汁饮料厂设计J广东轻工职业技术学院学报，2011，71：53-572 林文权倪云颖果汁饮料制造M1北京：中国工业出版社，1996：71-733 陆兆新果蔬储藏加工及质量管理技术M1北京：中国轻工业出版社，2004：46-494 杨桂馥软饮料工业手册M3北京：中国轻工业出版社，2002附录附录一 工艺流程图附录二 工厂设计图附录三 车间设计图附录四 车间设计草图附录五 工艺流程草图课程设计心得经过九周的奋战我们的课程设计终于完成了， 在这次课程设计中，我学到得不仅是专业的知识，还有的是如何进行团队的合作，因为任何一个作品都不可能由单独某一个人来完成， 它必然是团队成员的细致分工完成。这次课程设计，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在设计过程中， 我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式， 使自己学到了不少知识， 也经历了不少艰辛， 但收获同样巨大。 在整个设计中我懂得了许多东西，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。 而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的可能不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我们终身受益。 在这种相互协调合作的过程中，口角的斗争在所难免，关键是我们如何的处理遇到的分歧，而不是一味的计较和埋怨。这不仅仅是在类似于这样的协调当中,生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力，面对分歧大家要消除误解，相互理解，增进了解，达到谅解.也许很多问题没有想象中的那么复杂，关键还是看我们的心态，那种处理和解决分歧的心态，因为我们的出发点都是一致的。经过这次课程设计我们学到了很多课本上没有的东西，它对我们今后的生活和工作都有很大的帮助，所以，这次的课程设计不仅仅有汗水和艰辛，更的是苦后的甘甜。11