课程设计_橙汁.doc

食品工程原理课程设计说明书

题 目：日产量72吨浓缩橙汁的初步设计
年 级： 200*级
学 院： **学院
专 业： **************班
指导老师: ***
成 员： ***

目录
第一章 前言
1.1 选题的意义……………………………………………4
1.2 立题的意义……………………………………………4
1.3厂址的选择……………………………………………4
第二章 设计方案简介
2.1 选题……………………………………………………5
2.2 设计拟定工作内容……………………………………5
第三章 工艺设计
3.1工艺流程图……………………………………………6
3.2工艺操作要求…………………………………………7
第四章 设计计算
4.1 物料衡算………………………………………………8
4.1.1 各流程物料衡算…………………………………8
4.1.2 调配衡算…………………………………………9
4.1.3 设备选型…………………………………………10
4.2 管路设计计算及泵的选型
4.2.1选管………………………………………………11
4.2.2选泵………………………………………………11
第五章 设计评述……………………………………………13
第六章 参考文献……………………………………………14

第一章 前言
1 . 1选题的意义
橙子是世界上栽培最广、经济价值最高的橙子类水果，成熟后变成黄色果肉酸甜适度，汁多，富有香气，是生产饮料的重要原料。橙子营养丰富，含有丰富的维生素C、钙、磷、钾、β-胡萝卜素、柠檬酸、皮甙以及醛、醇、烯等物质，常常食用可以强化免疫系统，抑制肿瘤细胞生长，明显减少胆结石的发生，增强毛细管韧性，减少人体体内的胆固醇吸收，降低血脂，深受人们喜爱。由于橙子出汁率高，有良好的风味，营养丰富，经过加工可制成酸甜可口的橙子饮料，既可以保留其大部分的营养成分和风味物质，又可以增加其附加价值，为农民的创收提供帮助。
1 . 2立题的意义
作为食品专业的学生，通过本次果蔬汁加工工艺学设计，我们已初步通过学习掌握果汁加工原料的质构与加工特性、果汁加工工艺、果汁加工设备、果汁在加工生产过程中常见的质量问题、果汁加工中物料衡算及管路设计等相关基本知识。参考果蔬汁现代生产加工相关文献，我们设计日产72吨橙子生产线，在设计过程中选择橙汁加工中合理的工艺流程，选择合适的加工设备，为实际生产加工橙子提供一定的用途。
1 . 3厂址的选择
橙汁工厂的选择一般倾向于设在原材料产地附近，厂址在城市外围，原材料产地附近的郊区，有利于销售，便于辅助材料和包装材料的获得，同时还可以减少运输费用。

第二章 设计方案简介

2.1选题
本设计选择浓缩橙汁的初步工艺设计，日产72吨浓缩橙汁，一天安排两班生产，每班12小时，每班产36吨，每小时生产3吨橙汁
2.2设计拟定的工作内容
本设计拟定的工作内容包括初步生产工艺流程的设计，具体流程操作要求、物料衡算、设备选型、相关设计计算其包括管路计算及泵的计算以及设备平面布置图等。
( 1 ) 浓缩橙汁的工艺流程及操作要求:查找一般浓缩橙汁生产流程，根据现在技术发展现状，设计一条先进生产流程。
( 2 )浓缩橙汁物料衡算：以橙子及成品的指标为依据进行物料衡算，衡算的数据作为设备选型及能源配备的基础数据依据。
( 3 )主要设备选型：根据每个流程具体要求，选择其工艺要求选择合适处理量的设备，其主要包括选果机、榨汁机、均质机、脱气机、浓缩设备、杀菌设备等的选型。
( 4 )相关计算: 在物料处理过程中，根据其生产量，设定适合流量及处理量，计算选择适合管道，设计其管路以及根据能量衡算计算选择合合适的泵。
( 5 )设备平面布置图：根据工艺流程及选择的相应的设备等，计算生产线长度，选择合适比例，符合工厂建设要求，在图纸上画出其设备平面布置图。

第三章 工艺设计
3.1工艺流程图

原料检验

↓

选果

↓

清洗

↓
除油

↓
榨汁

↓
过滤、离心

↓
脱气

↓
调配

↓
均质

↓
浓缩

↓
杀菌

↓
冷却

↓
容器清洗、杀菌
无菌灌装

→

↓
冻库贮存

3.2工艺操作要求
1、原料检验：原料进厂后按制汁质量要求进行原料验收，弃除病果害、未成熟果、枯果、过熟果和机械损伤果等不合格的果实。
2、选果：筛选出直径大于30毫米的橙子，弃去小于30毫米的果。
3、清洗：在洗果机上通过毛刷及水流喷进行橙子的清洗,去除残留的农药和部分微生物、灰尘、碎叶等，清洗环节必须符合食品卫生要求。
4、除油：在榨汁前橙子先输送到锉皮机提取精油，锉磨机轻轻的用研磨刺扎橙子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。
5、榨汁：采用全果榨汁机通过上下两个榨杯挤压橙子，果汁和部分果肉纤维通过中间的欲虑管流出，果皮和籽渣由两个通道分开，皮油也有单独通道。
6、过滤、离心：榨出的果汁中含有果皮的碎片和囊衣、粗的过果浆，为除去这些杂物，必须进行粗滤，经粗虑的果汁立即送往用离心分离方法分离果汁中的细小颗粒。
7、脱气：采用真空脱气法脱去果汁中的空气，防止果汁氧化。
8、调配：根据生产消费的需要，调整果汁的口感风味，可添加蔗糖，维生素，柠檬酸等。
9、均质：采用均质使果汁内容物进一步破碎细化，大小更为均匀，同时使产品质量更为稳定，常用高压均质机进行均质。
10、浓缩：本设计采用真空浓缩法，一般浓缩到原质量的1/4，可以把原果汁糖度由12.25 Brix经浓缩后控制最终糖度在49土0.5 Brix。
11、杀菌：在进行杀菌时，一方面杀灭果蔬汁中有害微生物以达到商业无菌和钝化果蔬汁中的酶，同时尽量保证产品的质量不要受到太大的影响。
12、冷却：将浓缩果汁通过板式换热器冷却至5℃以下。
13、无菌灌装：利用无菌灌装机自带无菌室，和外界隔离的条件下，利用机械手完成自动开盖、灌装、计量、关盖等过程。
14、冻库贮存：为了保持品质和延长保质期，产品因保持在-18℃以下。
第四章 设计计算
4.1物料衡算
4.1.1各流程物料衡算
项目
损失率（%）
处理后量（日产量t）
原料检验
2
502.45
选果
6.2
471.30
清洗
0.2
470.36
除油
0.2
469.42
榨汁(除皮)
43.5
265.22
过滤、离心
0.8
264.42
脱气
0.3
262.31
调配
-10.339
289.43
均质
0.3
288.56
浓缩
75
72.14
杀菌
0
72.14
冷却
0
72.14
无菌灌装
0.2
72
冻库贮存
0
72

注:损失量指相对与上一步总量百分比。

4.1.2调配衡算
成分名称
添加量（%）
成分名称
添加量/kg
蔗糖
10
海藻酸钠
0.08
苯甲酸钠
0.036
维生素C
0.023
香料水
0.08
柠檬酸
0.12
总添加量
10.339
注：添加百分含量指相对于上一步脱气后总产量添加。

无菌灌装后：72t
冷却后：72/(1-0.2%)=72.14t
杀菌后：72.14t
浓缩后：72.14t
均质后：72.14/(1-75%)=288.56
调配后：288.56/(1-0.3%)=289.43t
脱气后：289.43/(1+10.339%)=262.31t
过滤、离心后：289.43/(1-0.8%)=264.42t
榨汁后：264.42/(1-0.3%)=265.22t
除油后：265.22/(1-43.5%)=469.42t
清洗后：469.42/(1-0.2%)=470.36t
选果后：470.36/(1-0.2%)=471.30t
原料验收后：471.30/(1-6.2%)=502.54t
日消耗原料：502.54/(1-2%)=512.80t
所以计算所得原料量512.80t
因此，取生产72t澄清浓缩橙汁需要原料果橙约520t
4.1.3、设备选型：
序号
名称
型号
外形尺寸mm
处理能力t/h
功率KW
台数
生产厂家
1
带式输送机

输送长度2.5米,输送高度1米
126000个/h
10
1
石家庄市九顺包装制品有限公司
2
滚杠选果机
GXJ-5
2000*2500*900
20
0.55
1
江苏科威机械有限公司
3
毛刷洗果机
MSJ型
MSJ-10 10 1.5 4500*1200*1000
20
1.5
1
宁波瑞翔食品机械有限公司
4
橙橘磨油机
MYJ
3500*1000*2000
20
1.5
1
江苏科威机械有限公司
5
全果榨汁机

1700*1080*2520
20
15
1
沃迪科技开发有限公司
6
卧式螺旋卸料过滤离心机
LWL630*500
1600*210*1450
6

2
温州市龙湾永兴建南过滤器材厂
7
真空脱气机
YD-TQJ-10
1600×1700×3250
12
6
1
杭州亿大科技有限、公司
8
调配罐
DH5000
d=1000
h=2000
12

1
杭州亿安机械设备有限公司
9
高压均质机
QGJJ-4/25
1605*1200*1585
12
30
1
温州市强光轻工机械有限公司
10
双效降膜式真空浓缩设备
AJZ-30
5000*4000*1200
12
175
1
天元实业有限公司
11
列管式杀菌机
YR-6
4060*615*1250
3
6
1
上海嘉迪机械有限公司
12
板式换热器
BR 0.05
1800*600*1360
1.5

2
苏州工业园区太平洋板式换热器有限公司
13
无菌大袋灌装机
TW8E8OOOD
3700*2000*2500
3
1
1
上海嘉迪机械有限公司
14
不锈钢饮料泵
BAW-150
536*326*406
20
1.5
1
杭州亿安机械有限公司
15
提升机
Dts-50-80
输送长度2米,输送高度0.5米

10
1
安徽恒强机械公司
16
双层保温不锈钢储罐
DVN-10
Φ1200*（h）1800
2000L

6
浙江明辰机械有限公司
4.2管路设计计算及泵的选型
取从榨汁机后的储存槽到储存罐一段计算
4.2.1 选管
由上面物料衡算的的步骤可得：榨汁机每天榨汁量为265.22吨，即11050千克/小时。
取u = 0.8 m/s 则

根据：GB/T8162-1999 , 选择的无缝钢管
实际流速
4.2.2选泵
条件说明：要求输送的橙汁汁密度1100Kg/m3，黏度3.6Mpa.s,管内流量为10.05 m3/s,即0.00279m3/s。欲将橙汁由榨汁机后的储存槽处输送至储存罐中，其中直管长度为1.5m，储存罐高度为1.8m，取垂直管路长为1.5m，泵两边各有一个阀门，进口处有一个90°的标准弯头，一个入管口。
根据《食品工程原理》列出柏努利方程如下：
所以：泵的功率为：
根据：
由Re=<4000
λ=64/Re =0.039
沿程阻力:

查《食品工程原理》P51 表1-3 得：90°标准弯头当量长度与管径之比le/d=35，截止阀全开le/d=320，入口管le/d=50

由以上计算得：

取
J/Kg
扬程：
所需输送功率
qm=3.07kg/s
P= Weqm =17.396×3.07w= 53.41w
根据泵的功率和扬程选择的离心泵为型号：ISG-50-125 离心泵
其参数为：
流量： 15
扬程： 5m
转速： 1450/min
电动机功率： 0.27kw
效率： 64%
根据以上方法，计算余下管路，所得结果为：
榨汁机—浓缩机之间的管径选择的无缝钢管，其中连接过滤离心机的支管管径选择的无缝钢管；
浓缩机—无菌罐转机之间的管径选择的无缝钢管，其中连接换热器的支管管径选择的无缝钢管;
所选泵的型号为：ISG-50-125 离心泵。

第五章 设计评述

本次浓缩橙汁工艺流程的设计有如下优点：
1、 采用了现今较为先进的设备，提高产量，节省人力与资源，
2、 产汁率较高，产品天然绿色健康，质量安全有保障。
3、 选取优良橙子作为原料，使产品质量得到。

第六章 参考文献

1、 赵思明、林向东等.食品工程原理[M].北京：科学出版社，2009.
2、 薛效贤，薛芹.新型饮料加工工艺及配方[M].北京：科学出版社，1998.
3、 仇农学等.现代果汁加工技术与设备[M].北京：化学工艺出版社，2006.
4、 叶兴乾等.柑橘加工与综合利用[M].北京：中国轻工业出版社，2005.
5、 唐波.年产10000吨浓缩橙汁工厂工艺设计[Ｄ]．成都：四川理工学院，2009.
6、 彭娟.年产2000吨天然橙汁工厂设计[Ｄ]．山东：淮海工学院，2010.

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