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茶饮料工厂设计规范

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2020年5月29日
文档仅供参考
茶饮料工厂设计
引言:
中国的饮料行业产品一度呈现多元化的发展形势,其中,传统的碳酸饮料保持平稳,茶饮料继续走红,咖啡饮料有所发展,它们将成为中国饮料市场的一道亮丽风景线。同时,消费者口味的多元性、消费方式的多样性,给饮料行业提供了充分的市场空间。经过多年的市场培育,适合东方口味的茶饮料风靡市场。中国的饮料企业应当抓住这个机遇。
本次设计主要是设计一个30000t/年的绿茶饮料厂。在中国,生产果汁的厂家大大小小约有6000家,当前具有一定规模的饮料企业有1000多家,拥有职工20万余人,年销售收入600多亿元,年创利税60多亿元。全国饮料总产量保持持续稳定增长,发展茶饮料是一个非常可行的项目。
设计依据:
如今市场上各种饮料盛行,各种各样的品种琳琅满目,竞争力日益增强,生产一种符合大众消费理念以及追寻消费者消费潮流的产品还是比较具有竞争力的,同时也能够开辟出一块新的市场。本次设计投产建立年产3万吨绿茶饮料加工厂,设计主要以国内饮料生产技术为基础,结合国内外先进生产工艺设备,参考有关文献资料,应用CAD技术,严格按照国家行业标准、GMP、HACCP、QS等要求来完成初步工艺设计以及全厂设计.
指导思想:
以社会主义经济规律的特点为指导思想,将最新的科技成就、先进的工艺流程和最佳的机械设备应用到设计中去。在设计过程中认真考虑技术上的可靠性,生产上的可行性和经济上的合理性,与当地具体情况想结合,达到优质、高产、高效、节能、精巧、耐用、安全的目的。同时,认真贯彻落实科学发展观,坚持走可持续发展道路,在设计的过程当中要充分考虑环保、节能、减排、资源再生利用等各个方面,坚持绿色生产、绿色发展,将低碳环保的生产理念带入设计的每一个环节。
1 厂址选择
1.1厂址选择的一般原则
一个地区的工业布局,设计到这个地方的长远规划。一个食品厂得建设,对当地资源、交通运输、三农发展都有密切的关系。食品工厂的厂址选择是否得当,将直接影响到工厂的基建进度。投资费用、基地建设及建成投产后的生产条件和经济效果。同时,对产品质量和卫生条件,对职工的劳动环境等,都有着密切的关系。
厂址选择时,应按国家方针政策,从生产条件和经济效果等方面考虑,还要考虑有机食品、绿色食品对厂址的一些特殊要求。现分别叙述如下。
厂址选择,首先应符合国家的方针政策
食品工厂的厂址应设在当地的规划区或开发区内,以适应当地远近期规划的统一布局,尽量不占或少占良田,做到节约用地,所需土地可按基建要求分期分批征用。
厂址选择,应从生产条件方面考虑
一般食品工厂的厂址选择
1、根据中国具体情况,食品工厂一般倾向于设在原料产地附近的大中城市的郊区,个别产品为有利于销售也能够设在市区。这不但可获得足够数量和质量新鲜的原料,而且有利于加强工厂对原料基地生产的指导和联系,便于组织辅助材料和包装材料,有利于产品的销售,同时还能够减少运输费用。
2、厂区的标高应高于当地立式最高洪水位,特别是主厂房及仓库的标高更应该高出当地历时最高洪水位。厂区自然排水坡度最好在0.004~0.008之间。
3、 所选厂址,要有可靠的地址条件,应避免将工厂设在流沙、淤泥。土崩断裂层上。对特殊地址如溶洞、湿陷性黄土、孔性土等应尽量避免。在山坡上建厂要避免滑坡、坍方等。在矿藏地区的地表处不应建厂。厂址应有一定的地耐力。建筑冷库的地方,地下水位不能过高。
4 、所选厂址附近应有良好的卫生环境,没有有害气体、放射性源、粉尘和其它扩散性的污染源(包括污水、传染病医院等),特别是在上风向地区的工矿企业,更要注意它们对食品工厂生产有无危害。厂址不应选在受污染河流的下游。还应尽量避免在占墓、文物、风景区和机场附近建厂,并避免高压线、国防专用线穿越厂区。
5、所选厂址面积的大小,应在满足生产要求的基础上,留有适当的空余场地,以考虑工厂进一步发展之用。
绿色食品加工企业的厂址选在
绿色食品对其加工过程的周围环境有较高的要求。绿色食品加工企业的场地其周围不得有废气、污水等污染源,一般要求厂址与公路、铁路有300m以上的距离,并要远离重工业区,如在重工业区内选址,要根据污染情况,设500~1000m的防护林带;如在居民区选址,25m内不得有排放烟(灰)尘和有害气体的企业,50m内不得有垃圾堆或露天厕所,500m内不得有传染病医院;厂址还应根据常年主导风向,选在有污染源的上风向,或选在居民区、饮用水水源的下风向。特别是会排放大量污水、污物的屠宰厂,肉食品加工厂等,要注意远离居民区和风向位置的选择。对绿色食品加工企业本身,其”三废”应得到完全的净化处理。
厂址选择,应从投资和经济效果考虑
1、 所选厂址应有较方便的运输条件(公路、铁路及水路)。若需要新建公路或专用铁路时,应选最短距离为好,这样能够减少投资。
2、 有一定的供电条件,以满足生产需要。在供电距离和容量上应得到供电部门的保证。
3 、所选厂址附近不但要有充分的水源,而且水质也应较好(水质起码必须符合卫生部所颁发的饮用水质标准)。在城市一般采用自来水,均能符合饮用水标准。若采用江、河、湖水,则需要加以处理,若要采用地下水,则需要向当地了解,是否允许开凿深井,必须注意水质,是否符合饮用水要求。水源水质是食品工厂选择厂址的重要条件,特别是饮料厂和酿造厂,对水质要求更高。厂内排除废渣,应就近处理;废水应经处理后,在一定的排放口排放。若能利用废渣、废水做饲料或肥料就更好。
4、 厂址最好选择在居民区附近,这样能够减少宿舍、商店、学校等职工的生活福利设施。
1.2厂址选择的方案
本次设计的厂址将选择在云南,云南是中国茶树的原产地和发源地之一。全国19个产茶省区中,云南茶园种植面积达287.9万亩,居全国第一位。云南全省128个县有99个县生产茶叶,参与种茶、制茶、售茶的人达1300多万。云南茶叶的年产量约8万吨。根据众多茶叶工作者的调查,思茅地区所辖的7个县,有29处野生茶树群落,总面积约7万亩。云南镇沅县九甲乡千家寨的野生古茶树(2700余年),是当前世界上发现的最古老的野生古茶树王。云南有六大古茶山:攸乐茶山、蛮砖茶山、漫撒茶山、莽枝茶山、倚邦茶山、革登茶山。
云南有着悠久的种茶历史,特别是驰名中外的普洱茶。普洱茶的种植历史源远流长。1938年以前,云南只产一种茶,即普洱茶。普洱茶因产于清代普洱府辖区(云南思茅地区和西双版纳州),故名”普洱茶”。 普洱茶是以云南大叶种晒青毛茶为原料,经过后发酵加工而成的散茶和紧压茶。其特点是:叶底褐红,汤色明亮,香气陈香,滋味醇厚。如今云南普洱茶主产区主要分布在北纬25度以南的滇南茶区:包括思茅、西双版纳、红河、文山4个地、州的22个县市。
本次设计中将厂址选择在昆明。昆明是云南的省会,同时也是云南的经济、文化枢纽,此处交通便利,通讯快速,有利于即使获取相应的行业竞争情况。昆明的交通四通八达,从茶叶的原料产地思茅、西双版纳、红河、文山等地运输茶叶到昆明的交通十分便利。同时,成品销往各地也十分便利。昆明是中国市场最靠近东南亚的地方,将厂建在昆明,方便以后打开东南亚市场,为将来的销售市场扩大提供了十分便利的平台,在东盟贸易发展趋势良好的今天,抢占昆明将为以后的发展提供十分有力的条件。昆明在城市规划过程中建有经济开发区,专门为食品工厂的建立提供方便,将厂建在经济开发区,能够省去很多不必要的麻烦,同时更加方便统一规划管理。
2工艺方案的确定
2.1工艺方案

溶糖
原料
双联过滤
调配
离心过滤
自来水
粗滤
粗滤
活性炭过滤
浸提
冷却
软化
中空超滤
紫外灭菌

倒瓶杀菌
喷淋冷却
入库
UHT杀菌
灌装
成品
缩标
套标
喷码
精密过滤
2.2工艺流程及工艺参数
2.2.1、 粗滤
饮料生产对水质的要求一般比较高,本厂使用自来水,经过自己处理后再投入生产。自来水首先经过粗过滤,粗过滤罐是采用多介质过滤。 多介质过滤器,又称机械过滤器,主要作用是去除水中的悬浮物质、固体颗粒。悬浮固体是水中不溶解的非胶态的固体物质,它们在条件适宜时能够沉淀。本厂选用石英砂过滤器。
2.2.2 、活性炭过滤
活性炭过滤器是一种用的水处理净化设备,主要用于除去水中有机物、色度及余氯。装填不同性能的活性碳,可达到不同的处理目的。活性炭的吸附能力以物理吸附为主,降低水的氧化度;除去水中三卤化物(THM)、胶体、余氯、微生物、嗅味及部分金属离子等。
2.2.3 、软化
本厂软化水质所采用的设备是钠离子交换器。钠离子交换器用于去除水中钙离子、镁离子,制取软化水的离子交换器。组成水中硬度的钙、镁离子与软化器中的离子交换树脂进行交换,水中的钙、镁离子被钠离子交换,使水中不易形成碳酸盐垢及硫酸盐垢,从而获得软化水。
2.2.4 、中空超滤
超滤(简称UF):是以压力为推动力,利用超滤膜不同孔径对液体进行分离的物理筛分过程。超滤同反渗透技术类似,是以压力为推动力的膜分离技术。在从反 渗透到电微滤的分离范围的谱图中,居于纳滤(NF)与微滤(MF)之间,截留分子量范围为50-500000道尔顿,相应膜孔径大小的近似值为50—1000A。
2.2.5 、紫外灭菌
经过紫外线对水中微生物进行一定时间的照射,细菌或病毒中维持生命的主要构成成份核蛋白中的核酸分子,因大量吸收紫外线就会发生性变,从而破坏了其生理活性,使其吸收的能量达到致死量,细菌便大量的死亡。 紫外线杀菌效率与其能量有关,一般能量在波长为2537A0—2650A0 光谱范围内的紫外线杀菌效率最高。
2.2.6 、溶糖
在调配之前需要把主要的辅料白砂糖先溶解,本厂的工艺设计采用的热熔糖,溶糖温度是80℃,采用自动溶糖设备,快速生产。
2.2.7 、原料
基本要求: 品质正常、无劣变、无异味,不得含有非茶类夹杂物。 不着色,不添加任何香味物质。
感官指标 :各品名、花色、等级的感官品质必须符合实物标准样茶,对外贸易应符合双方合同规定的成交样茶,应符合本级品质特征要求
各品名、花色、等级的实物标准样为该级产品品质最低界限。实物标准样由国家主管部门参照本标准规定的技术要求换配。
2.2.8、 浸提
茶饮料是以茶叶浸提液或其浓缩汁、速溶茶粉为原料加工而成的液态饮料。浸提是制备茶饮料的首要工序,且是影响茶饮料品质至关重要的工序。
浸提的时候本厂选择常规浸提。
2.2.9 、粗滤
浸提完毕后需要出去茶水中的一些茶渣等,在此处本厂选用的是震动筛网过滤器。
2.2.10 、冷却
茶水浸提完毕需要冷却,这样茶水中的茶乳酪会沉淀析出,再经离心过滤将其去除,以保证茶水色泽清亮。
2.2.11、 精密过滤
在调配完毕后需要经过精密过滤,以去除茶饮料中的杂质,使饮料色泽清亮透明,达到良好的感官要求。本厂选择中空纤维过滤器,过滤精度可达2~10μm。
2.2.12 、UHT杀菌
调配过滤完毕后的茶饮料需经过高温瞬时杀菌。此处本厂选择UHT列管式杀菌机,杀菌工艺条件是129℃,6s。选择高温瞬时杀菌对产品的风味影响较小,营养成分损失也较小。杀菌一开始是预热阶段,茶水先从40℃预热到90℃,然后再升温到129℃,杀菌结束后再冷却到97℃,然后进行灌装。
2.2.13、 倒瓶杀菌
在灌装完毕后,还要对产品进行倒瓶杀菌,以杀灭瓶盖以及瓶口内部的细菌。在杀菌完毕后,茶水的温度高达90℃以上,如此高的温度足以杀灭一些常见的细菌,因此倒瓶杀菌不需要格外加热,只需要利用茶水本身的温度即可。
2.2.14 、喷淋冷却
倒瓶杀菌完毕的产品需要进行喷淋冷却,使其温度达到40℃左右,否则温度太高不利于包装以及运输。

各流程工艺参数总汇
溶糖
80℃
浸提
茶水比1:60,80℃,15min
粗滤
80℃
冷却
冷却到40℃
调配
40℃
UHT杀菌
先预热到90℃,然后加热到129℃,保持6s
灌装
97℃
倒瓶杀菌
95℃
冷却
40℃
3物料衡算
3.1蜂蜜茉莉花茶的物料衡算
产品配方:
蜂蜜茉莉花绿茶:(按1000Kg计) 在产品中所占百分比
茉莉花绿茶萃取液:600Kg 60%
白砂糖:37Kg 3.7%
天然蜂蜜:6Kg 0.6%
VC:0.5Kg 0.05%
D-异抗坏血酸钠:0.1Kg 0.01%
六偏磷酸钠:0.5Kg 0.05%
绿茶香精:0.2Kg 0.02%
蜂蜜香精:0.1Kg 0.01%
茉莉花香精:0.05Kg 0.005%
碳酸氢钠:适量,调节pH
去离子水:Kg 35.555%
产品pH:6.4
按年产计的话每年总共生产1.9万吨,
从调配阶段开始: 损失0.2% 调配 1.94×104t
↓
损失0.2% 精滤 1.937×104t
↓
损失0.2% UHT杀菌 1.933×104t
↓
损失1% 灌装 1.93×104t
↓
损失不计 倒瓶杀菌 1.91×104t
↓
损失0.5% 包装 1.91×104t
↓
成品 1.9×104t
则蜂蜜茉莉花绿茶在调配阶段各种物质添加的量为:
茉莉花绿茶浸提液:1.164×104t
白砂糖:0.07178×104t
天然蜂蜜:0.01164×104t
VC:0.00097×104t
D-异抗坏血酸钠:0.000194×104t
六偏磷酸钠:0.00097×104t
绿茶香精:0.000388×104t
蜂蜜香精:0.000194×104t
茉莉花香精:0.000097×104t
碳酸氢钠:
去离子水:0.69×104t
在调配阶段需要添加的茉莉花绿茶的量为1.164×104t,则浸提阶段也需要浸提1.164×104t
茶叶
↓
浸提
↓
损失0.2% 粗滤 1.173×104t
↓
损失0.2% 冷却 1.17×104t
↓
损失0.2% 离心过滤 1.167×104t
↓
调配 1.164×104t
在浸提阶段茶渣全部都要过滤除去,得到1.173×104t的茶水。根据浸提的工艺,茶水比为1:60,则茶叶的质量为1.173×104÷60=0.01955×104t
约等于0.02×104t
由于干茶叶浸提完毕后大约吸水的质量是自身重量的5倍,则在浸提的时候需要添加水的质量为:0.02×104×5+1.173×104=1.273×104t
约等于1.3×104t
则生产1t蜂蜜茉莉花绿茶饮料大概需要10.5㎏的茉莉花绿茶。
蜂蜜茉莉花绿茶年产所需物料一览表:
干茉莉花绿茶:200t
白砂糖:717.8t
天然蜂蜜:116.4t
VC:9.7t
D-异抗坏血酸钠:01.94t
六偏磷酸钠:9.7t
绿茶香精:3.88t
蜂蜜香精:1.94t
茉莉花香精:0.97t
碳酸氢钠:
去离子水:1.99×104t
3.2冰绿茶的物料衡算
冰绿茶:(按1000Kg计) 占产品的百分比
绿茶浸提液:600Kg 60%
白砂糖:35Kg 3.5%
阿斯巴甜:0.15 Kg 0.015%
安赛蜜:0.15 Kg 0.015%
柠檬酸:1.6Kg 0.16%
VC:0.5Kg 0.05%
D-异抗坏血酸钠:0.1Kg 0.01%
六偏磷酸钠:0.5Kg 0.05%
绿茶香精:0.2Kg 0.02%
柠檬香精:0.5Kg　　　　　　　　　　　　 0.05%
去离子水: 36.13%
按年产计的话每年总共生产1.1万吨,
从调配阶段开始: 损失0.2% 调配 1.13×104t
↓
损失0.2% 精滤 1.124×104t
↓
损失0.2% UHT杀菌 1.122×104t
↓
损失1% 灌装 1.12×104t
↓
损失不计 倒瓶杀菌 1.11×104t
↓
损失0.5% 包装 1.11×104t
↓
成品 1.1×104t
则冰绿茶在调配阶段各种物质添加的量为:
绿茶萃取液:0.678×104t
白砂糖:0.04×104t
阿斯巴甜:0.0001695×104t
安赛蜜:0.0001695×104t
柠檬酸:0.001808×104t
VC:0.000565×104t
D-异抗坏血酸钠:0.000113×104t
六偏磷酸钠:0.000565×104t
绿茶香精:0.000226×104t
蜂蜜香精:0.0003164×104t
柠檬香精:0.000678×104t
去离子水:0.398×104t
在调配阶段需要添加的茉莉花绿茶的量为1.164×104t,则浸提阶段也需要浸提1.164×104t
茶叶
↓
浸提
↓
损失0.2% 粗滤 0.681×104t
↓
损失0.2% 冷却 0.679×104t
↓
损失0.2% 离心过滤 0.679×104t
↓
调配 0.678×104t
在浸提阶段茶渣全部都要过滤除去,得到0.681×104t的茶水。根据浸提的工艺,茶水比为1:60,则茶叶的质量为:0.681×104÷60=0.01135×104
约等于0.0114×104t
由于干茶叶浸提完毕后大约吸水的质量是自身重量的5倍,则在浸提的时候需要添加水的质量为:0.0114×104×5+0.681×104=0.738×104t
约等于0.74×104t
则生产1t蜂蜜茉莉花绿茶饮料大概需要10.4㎏的茉莉花绿茶。
冰绿茶年产所需物料一览表:
干绿茶:114t
白砂糖:400t
阿斯巴甜:1.695t
安赛蜜:1.695t
柠檬酸:18.081t
VC:5.65t
D-异抗坏血酸钠:1.13t
六偏磷酸钠:5.65t
绿茶香精:2.26t
柠檬香精:6.78t
去离子水:1.138×104t
绿茶厂年产所需物料总览表
物品
数量/t
干绿茶
114
干茉莉花绿茶
200
白砂糖
118
天然蜂蜜
117
阿斯巴甜
2
安赛蜜
2
柠檬酸
18.5
VC
15.5
D-异抗坏血酸钠
3.5
六偏磷酸钠
15.5
绿茶香精
6.5
蜂蜜香精
2
柠檬香精
7
茉莉花香精
1
4热量衡算
4.1主要生产流程工艺(包括各项生产工艺条件):
原料
浸提
80℃,15min
粗滤
80℃

冷却
40℃
离心过滤
40℃
调配
40℃
精滤
40℃
UHT杀菌杀菌
129℃,6s,先预热到90℃,杀菌完毕再冷却到97℃
灌装
97℃
倒瓶杀菌
95℃
冷却
40℃
喷码
包装
成品

根据物料衡算计算出具体的班产量:q=
蜂蜜茉莉花绿茶500ml班产量:q==43.7t
蜂蜜茉莉花绿茶1.25L班产量:q==55.2t
冰绿茶500ml班产量:q==47.3t
冰绿茶1.25L班产量:q==55.5t
由于在浸提茶水的时候需要加热的只是浸提部分所需要的水,因此还要格外算出浸提时候水的班产量:
蜂蜜茉莉花绿茶500ml班产量:q==31.62t
蜂蜜茉莉花绿茶1.25L班产量:q==36.52t
冰绿茶500ml班产量:q==30.78t
冰绿茶1.25L班产量:q==35.97t
4.2浸提阶段的热量衡算
在浸提阶段的最大班产量为蜂蜜茉莉绿茶1.25L,由于每班只生产一种产品,因此,在计算的时候以最大班产量来计算,如果蒸汽的供给能够满足最大班产量的产品,则也能够满足其它班产量的产品。则在浸提阶段,最大班产量为36.52t,按每班7.5h来计,则每小时的产量为:
=4.87t/h
在浸提阶段,去离子水与茶叶浸提从25℃上升到80℃,用绝对压力为350KPa的饱和水蒸气为热载体对茶水进行加热。茶水的比热容比水的略小,约为4.012×103J/Kg。
水蒸汽在350KPa压力下的温度为T=138.8℃。
比汽化焓为:
密度为:ρ=1.907㎏/m³。
水蒸汽冷凝为138.8℃的水,此时水的热焓为
i2=CT
其中C=4.2J/(Kg·K)
i2=4.2×(271+138.8)=1729.6 J/Kg。
4.2.1 、热负荷
Q=== 3.0×105W
4.2.2 、平均温度差
==83.3℃
4.2.3 、估算传热面积
以蒸汽为热源加热,热量经过换热器换热面的速率大概为6000~15000[W/㎡·K]在此处K的指取6000[W/㎡·K]
= =0.6㎡
4.2.4、 估算蒸汽的用量
==502.3㎏
蒸汽的密度为ρ=1.907㎏/m³
则蒸汽的体积为: ==263.4 m³
因此,在浸提的时候,能够提供的最大蒸汽量应该为263.4m³
4.3.冷却阶段(冷却浸提过滤完毕的茶水)
过滤完得茶水从80℃冷却到40℃,用25℃的常温水进行冷却,则冷却水从25℃上升到40℃。冷却阶段也是应该满足浸提班产量最大。
4.3.1、 热负荷
Q=== 2.17×105W
4.3.2、 平均温度差
==25.5℃
4.3.3 、估算传热面积
以水为冷却介质,热量经过换热器换热面的速率大概为1000~6000[W/㎡·K],蒸汽的热传递速率大约为水的1.5~2倍,蒸汽的热传导速率K的取值为6000,则在此处水的K值取3000[W/㎡·K]
= =2.84㎡
4.3.4、 估算冷却水的用量
冷却水从25℃上升到40℃,则
=32.5℃,
查表得在此温度下水的热焓为4.174×103J/Kg
==3.47㎏/s
4.4高温瞬时杀菌阶段
在高温瞬时阶段,需要加热杀菌的经过调配以后的茶水,因此,在计算时要满足的是班产量最大的产品,即冰绿茶1.25L,55.5t。每班按7.5h生产算,则每小时的产量为: =7.4t/h
茶水从40℃预热到90℃
4.4.1 、热负荷
Q===4.123×105W
4.4.2、 平均温度差
==78.01℃
4.4.3、 估算传热面积
此处是以蒸汽为热载体,则在此处水的K值取6000[W/㎡·K]
= =0.88㎡
4.4.4 、估算蒸汽的用量
此处用蒸汽加热
==690.3㎏

蒸汽的体积为:==362 m³

则在杀菌预热阶段能提供的最大蒸汽量应达到362m³
茶水从90℃上升到129℃
1 、热负荷
Q=
==3.22×105W
2、 平均温度差
==24.3℃
3 、估算传热面积
此处是以蒸汽为热载体,则在此处水的K值取6000[W/㎡·K]
= =2.21㎡
4 、估算蒸汽的用量
此处用蒸汽加热
==53.9㎏
蒸汽的体积为:
==28.3 m³
因此,在杀菌阶段能够提供的蒸汽用量应达到28.3m³,在这里假设杀菌过程当中当茶水上升到129℃持续6s的过程当中不耗热。
4.5杀菌完毕初降温阶段
茶水从129℃下降到97℃,冷却用水为其它工段冷却用完的水,水温为40℃,则冷却用水从40℃上升到97℃
4.5.1. 热负荷
Q===2.64×105W
4.5.2、平均温度差
==34.4℃
4.5.3、 估算传热面积
以水为冷却介质,则在此处水的K值取3000[W/㎡·K]
= =2.56㎡
4.5.4 、估算冷却水的用量
冷却水从40℃上升到97℃,则
=68.5℃

查表得在此温度下水的热焓为:4.185×103J/Kg
==1.1㎏/s
4.6冷却阶段
灌装完毕的茶水从95℃冷却到40℃,冷却用的水为常温水,冷却水从25℃上升到40℃ 在此处应该满足的班产量最大
4.6.1 、热负荷
Q===4.54×105W
4.6.2、 平均温度差
==30.8℃
4.6.3 、估算传热面积
以水为冷却介质,则水的K值取3000[W/㎡·K]
= =4.9㎡
4.6.4 、估算冷却水的用量
冷却水从25℃上升到40℃,则
=32.5℃,
查表得在此温度下水的热焓为4.174×103J/Kg
==7.25㎏/s
5设备选型
5.1食品GMP对生产设备的要求
<食品卫生通则>对于食品厂中的各项都有明确的指标,本厂在设计的时候严格按照<食品卫生通则>的相关要求来选择设备,其中主要内容包括(摘自<食品卫生通则>):
设备
5.1.1 总体要求
直接与食品接触的设备和容器(不是指一次性容器和包装)的设计与制作应保证在需要时能够进行充分的清理、消毒及养护,以使食品免遭污染。设备和容器应根据其用途,用无毒材料制成,必要时设备还应是耐用的和可移动的或者是可拆装的,以满足养护、清洁、消毒、监控的需要,例如方便对虫害的检查等。
5.1.2 食品控制与监控设备
除上述总体要求之外,在设计用来烹煮、加热处理、冷却、贮存和冷冻食品的设备时,应从食品的安全性和适宜性出发,使设计的设备能够在必要时尽可能迅速达到所要求的温度,并有效地保持这种状态。在设计这类设备时还应使其能对温度进行监控,必要时还需要对温度、空气流动性及其它可能对食品的安全性和适宜性有重要影响的特性进行监控。这些要求的目的是为了保证:
消除有害的或非需要的微生物,或者将其数量减少到安全的范围内,或者对其残余及生长进行有效控制;
在适当时,可对以HACCP为基础的计划中所确定的关键限值进行监控;
能迅速达到有关食品的安全性和适宜性所要求的温度及其它必要条件并能保持这种状态。
5.1.3 废弃物和不可食用物质的容器
盛装废弃物、副产品和不可食用或危险物质的容器应具有特殊的可辨认性,且结构合理,应用不渗漏材料制成。用来装危险物质的容器应当能被识别,而且适当时能够锁上以防止蓄意或偶发性食品污染。
5.2 设备选型的原则
<食品卫生通则>(CAC/RCPI-1989)以及<食品企业通用>规范(GB 14881-1994)中对食品工厂设备选型的规定,是设备选择必须遵循的行业规范。
5.2.1 直接与食品接触的设备和容器(不是指一次性容器和包装)的设计与制作应保证在需要时能够进行充分的清理、消毒及养护,以使食品免遭污染。设备和容器应根据其用途,用无毒的材料制成,必要时还应是耐用的和可移动的或者是可拆装的,以满足养护、清洁、消毒、监控的需要,例如方便虫害的检查等。
5.2.2 除上述总体要求外,在设计用来烹煮、加热处理、冷却、贮存和冷冻食品的设备时,应从食品的安全性和适宜性出发,使设计的这类设备能够在必要时尽可能迅速达到所需要的温度,并有效地保持这种状态。在设计这类设备时还应使其能对温度进行监控,必要时还需要对温度、空气流动性以及其它可能对食品的安全性和适宜性有重要影响的特性进行监控,这些要求的目的是为了保证:①消除有害的或非需要的微生物,或者将其数量减少到安全的范围内,或者对其参与及生长进行有效的控制;②在适当时,能够对以HACCP为基础的计划中所确定的关键限值进行监控;③能迅速达到有关食品的安全性和适宜性所需要的极其它必要的条件,并能保持这种状态。
5.2.3 凡接触食品物料的设备、工具和管道的材质,必须用无毒、无味、抗腐蚀、不吸水、不变形的材料。
5.2.4 设备的设置应根据工艺要求,布局合理。上下工序衔接要紧凑。各种管道、管线尽可能几种走向。冷水管不宜在生产线和设备包装台的上方经过,防止冷凝水滴入食品。其它管线和阀门也不应设计在暴露原料和成品的上方。
5.2.5 安装应符合工艺卫生要求,与屋顶(天花板、墙壁)等应有足够的距离,设备一般应用脚架固定,与地面就有一定的距离。部分应有放水、防尘罩,以便于清洗和消毒。
5.2.6 各类液体输送管道应避免死角或盲端,设排污阀或排污口,便于清洗、消毒,防止堵塞。
5.2.7 在食品工厂生产使用的设备中大致上可分为四个类型:计量和贮存设备、定型专用设备、通用机械设备和非标准专业设备。在具体选择设备时,本厂又再按照一下的原则进行选择:
5.2.7.1 满足工艺要求,保证产品的质量和产量
5.2.7.2 一般大型食品厂应选用较先进的、机械化程度高的设备,中性工厂则视具体条件,一些主要产品可窜用机械化、连续化程度较高的设备,小型工厂则选用较简单的设备,做到经济上合理,技术上先进。
5.2.7.3 所选设备能充分利用原料、能耗少、效率高、体积小、维修方便、劳动强度低,并能一机多用,备品、备件供应方便。
5.2.7.4 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,不会对食品造成污染。
5.2.7.5 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)
5.2.7.6 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,并尽可能采用自动控制方式。
5.3 部分设备选型计算
由产品方案确定,最大的班产量是55.5t/班,最大产量是7.4t/h,因此在设备选型的时候要依据最大班产量去选择。
5.3.1 主要设备
5.3.1.1 浸提罐
浸提的时间为15min,则每小时能够完成3罐,中间扣除放茶叶以及除茶渣的过程。浸提最大班产量为4.87t/h,则每罐的质量为811.6㎏,在生产过程中,浸提的时候浸提的茶叶不可能完全充满浸提罐,因此浸提罐的体积选用 L,选用两个罐子,完全能够满足生产要求。
5.3.1.2 筛网过滤器
筛网过滤器是用来过滤一部分茶渣的,不需要具备储存的功能,因此筛网过滤器选择20目得筛网,大小为Φ800×680。
5.3.1.3 板式换热器
经过粗过滤的茶水需要冷却到40℃,再经过离心过滤以出去其中的茶乳酪,因此需要选用一个换热装置。经过热量衡算得出,在这一工段所需要的冷却水量是3.47㎏/s,因此选用的板式换热器最大流量是4.2㎏/s,设计压力是1.6MPa,工作压力小于1.6MPa,单片有效换热面积是0.1㎡,使用的垫片材料是丁腈,乙丙、F4橡胶等。
5.3.1.4 离心过滤器
离心过滤器是用来出去茶乳酪的,不需要具备存储功能,因此选用的离心过滤器转速为1150r/min,过滤面积为1㎡,有效容积是90L,最大装料量是13.5㎏,分离因素是590。电动机的型号是Y112M-4。
5.3.1.5 调配罐
依据最大班产量7.4t/h,虽然每次调配之后茶饮料不会长时间在调配罐中逗留,但调配罐还是应选用5000L的,选用两个,转速可调。
5.3.1.6 微孔过滤器
调配完毕的茶饮料需要经过微孔过滤,依据最大班产量,则微孔过滤器选择流量为37.5m³/h,工作温度为80℃,工作压力为0.6~1.2MPa,滤芯数量为25支,滤芯尺寸为30英寸,进出口规格为(GB)DN80。
5.3.1.7 UHT瞬时杀菌机
依据最大班产量,UHT瞬时杀菌机的工作能力是8t/h,蒸汽能耗量为608㎏/h,蒸汽压力为2.5bar,管径为DN50 51。UHT瞬时杀菌机的杀菌温度和时间能够自己设定,温度范围为120~150℃,而本厂的杀菌工艺条件是129℃,6s,完全能够满足工艺要求。杀菌机还自带杀菌完毕后的冷却系统,杀菌完毕后的茶水可冷却到97℃再进行灌装。
5.3.1.8 高位桶
经过杀菌的茶饮料打入高位桶后再进行灌装,高位桶只具备存储和提高液面的高度,高位桶放在比地面高出2m的地方。依据最大班产量,高位桶的容积为5000L,选择两个。
5.3.1.9 理瓶机、洗灌封三合一机、倒瓶杀菌机、套标机、缩标机
依据班产量计算,灌装最多的是冰绿茶500ml包装的,每小时可灌装12564瓶,即210b/min,则以上设备的生产能力都需大于210b/min。
理瓶机:工作能力为300 b/min,工位数是18,气源压力是0.7MPa,用气量为0.5m³/min,适用的瓶型为350-1250ml,H=150-290,主电机功率为2.2KW,风机功率为4.42KW。
洗灌封三合一机:生产能力为250 b/min,冲洗、灌装、旋盖头数为50、50、12,适用的瓶型为Φ50-Φ110 H=160-340,灌装的压力为0.2~0.4MPa,冲瓶用水的压力为0.2~0.25MPa。
倒瓶杀菌机:其作用是利用瓶內之溫度,做瓶盖密合后之杀菌,约为30~40s,杀菌时间可依需求而做调整,主要用于饮料经热灌装封盖后,对瓶口、瓶盖未能被高温物料接触到的空隙部分进行杀菌。灌装封盖后的产品,经本机自动翻转动90°将瓶放平,经过物料温度对瓶盖内壁进行杀菌,进入喷淋冷却机,生产能力为1 -15000B/h ,适用范围:塑料瓶、玻璃瓶、屋顶包,杀菌时间 12-40S 链带速度 4.5-25m/min 电机功率 1.5kw
全自动套标机:生产能力为250 b/min,采用西门子PLC和广电全自动自动控制,光、电、气一体化的高新技术,功率为3KW。
缩标机:生产能力为250 b/min,采用远红外加热,功率为3KW。
5.3.1.10 冷却喷淋隧道、喷码机
冷却喷淋隧道:灌装完毕后经过倒瓶杀菌的茶饮料要经过冷却后才能进行包装,温度太高的话工人无法操作。主材SUS304,板材厚2.5mm,主要结构:本产品主要由箱体、传动系统,