年产2万吨苹果汁工厂规划设计实验说明指导书.doc

年产2万吨苹果汁工厂设计实验阐明书
1 绪论
1.1果汁饮料综述
果汁饮料是以水果为原料通过物理办法如压榨、离心、萃取等得到汁液产品。果汁饮料可以细分为果汁、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可食某些加工制成未发酵但能发酵浆液或在浓缩果浆中加入果浆在浓缩时失去天然水分等量水，制成具备原水果果肉色泽、风味和可溶性固形物含量制品。果汁中具有较高营养价值，重要涉及碳水化合物、葡萄糖、果糖等易于被人体吸取物质和维生素。某些果汁中有机酸也对人体正常生理活动起着重要作用，如柠檬酸能提高人体对钙吸取能力。因而果汁除了能补充人体需要水分，起到消暑解渴作用外，对人体尚有着一定营养意义。
1.2国内外果汁饮料发展状况
据权威部门记录，国外发达国家果汁人均年消费量约20升，发展中华人民共和国家人均年消费量约为10.8升，与其她国家相比，国内人均果汁占有量却只有1升，差距十分明显。当前全球果汁市场重要集中在美国、德国、日本等国家，同步俄罗斯、南非、中华人民共和国等发展中华人民共和国家市s场已经启动，将成为将来果汁市场需求新增长点，果汁成为畅销产品受到全球消费者青睐和追捧。调查表白，随着人们生活水平提高，生活方式变化，人们更加关注健康，果汁饮料以补充维生素、低糖健康形象浮现，自然吸引了众人目光。近年来国内果汁饮料迅速发展，果汁饮料更是备受欢迎。当前，国内果汁加工业仍以生产带肉果汁为主，近10近年来，国内有些加工公司耗费大量资金引进国外浓缩果汁生产设备，生产浓缩果汁以供出口。但由于设备投资昂贵，只有少数工厂效益较好。运用国产设备生产具备中华人民共和国特色澄清果汁，在国内外具备辽阔市场。随着果品产量大幅度提高，大力发展果汁加工工业，对于稳定果品生产发展，增进农业产业化进程，满足人民消费需求等方面，具备重要意义。
1.3苹果汁饮料营养价值和市场前景
苹果中具有“苹果酚”不但可以抑制黑色素、酵素产生，还可以抑制血压上升，防止高血压，抑制过敏反映，有一定抗敏作用；苹果中具有“果胶”是一种水溶性食物纤维可以减少肠内不良细菌数量，协助有益细菌繁殖；苹果中具有丰富维生素C，是心血管保护神、心脏病患者健康元素。同步维生素C可以有效抑制皮肤黑色素和形成，协助消除皮肤色斑，增长血红素，延缓皮肤衰老，具备美容养颜功能；苹果中所含多糖、钾离子、果胶、酒石酸等，可以中和酸性体液中酸根，减少体液中酸性，缓和疲劳；苹果中具有大量黄酮类化合物，研究表白可以减少癌症发病率有效物质。
国内水果资源丰富，其中苹果产量是世界第一。近年来，中华人民共和国果汁饮料市场呈高速发展态势，果汁市场迅速崛起与消费者健康意识增强密不可分，果汁饮料，特别是纯果汁里富含身体必须维生素和微量元素，也因而，健康美味成为果汁吸引消费者主因。在水果饮料中，苹果汁饮料以其丰富营养价值和爽快口感得到广大消费者青睐。但是在当前国内市场中苹果汁饮料品牌单一，只有“七喜”和“汇源”等几家公司；苹果汁饮料规模化大生产并没有全面推广。加大苹果汁饮料生产不但可以使果农增收致富，也可以提高公司经济效益，推动国内食品行业发展。
2工厂设计
2.1设计根据 设计重要以国内果汁饮料生产技术为基本，结合国内外先进生产工艺设备，参照关于文献资料，完毕年产2万吨苹果汁饮料工厂设计。
2.2设计原则 以接近原料产地，交通运送便利为重要设计根据，将果汁厂建在河南省灵宝市经济开发区。工厂占地1万平方米，厂房建筑面积2800多平方米，总投资近1000万元，按照绿色食品和GMP、HACCP规定建设，建立拥有两条多功能果汁生产线可实现年产2万吨果汁生产车间。
2.3 全厂总平面图（另附） ：按照节约用地，合理布局原则和规定进行 进行规划布置。
2.3.1．主车道宽8米，车间引道宽4米， 
2.3.2．某些建筑旁、公路和车道旁有绿化花带。 
2.3.3．生产车间在工厂中央位置，机修车间、配电、仓库等设在其附近。 
2.3.4．污水池、锅炉房布置在夏季主导风向下风向。
2.3.5．宿舍、饭堂和浴室等生活设施分布在一边，基本上与生产区别开。
2.4.6．生产区后留有余地，满足日后发展壮大需要。
表2-1 工厂布局图
建筑
占地面积/M2
建筑
占地面积/M2
办公大楼
500
锅炉房
180
研发大楼
300
供水房
120
员工宿舍

停车场
500
浴室
400
运动场
500
配电房
75
门卫室
60
超市
500
仓库
1000
医务室
200
冷库
500
开发预留地
1000
生产车间
4000
建筑面积共计 11835
2.4工厂职位设立、工作人员安排
表2-2人员安排表
工作部门
人数
厂长办公室
3
财务科
3
经营部
8
人事部
6
技术部
12
保卫处
18
生产车间
180
化验室
5
研发室
6
机修
6
锅炉房
6
配电房
6
水解决
6
仓管
30
伙食
30
其她
15
人数共计 340个

3.工艺设计
3.1产品配方及生产安排
3.1.2产品配方
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、香精等其她辅料。苹果汁饮料：按每千升含量计算。
表3-1 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
200
20
柠檬酸
1.2
0.012
蔗糖
100
10
维生素C
0.23
0.023
海藻酸钠
08
0.008
苯甲酸钠
0.36
0.036
香料水
0.8
0.008
水
加至1000L

3.1.2生产安排
3.1.2.1生产时间安排
由于苹果原料生产具备很强季节性，果汁消费也有较强季节性。原料收获旺季在前一年7-11月份，3-5月份为生产旺季，5-10月为产品销售旺季。为了尽量充分运用原料，减少产季原料腐烂损失，同步也减少本来贮藏费用，并满足市场供求关系。本设计拟定每年3-5月为生产旺季，每天生产3班；6-8月为生产中季，每天生产2班，9-11月为生产淡季，每天生产1班。

表3-2全年生产安排表
月份
1
2
3
4
5
6
7

8
9
10
11
12
每天班数
0
0
3
3
3
2
2
2
1
1
1
0
总生产日数为275天
班数=92×3+92×2+91×1=276+184+91=551班
3.1.2.2平均产量计数
理论设计每班产量为　　0÷551≈36.3吨/班
按设计规定平均班产量取40吨/班 平均每小时产量计算 在本设计中，每班生产工作时间为8个小时,则有：
每小时产量=班产量（吨）÷有效生产时间（小时）＝40( 吨 / 班) ÷ 8（小时）＝5（吨/小时）
本设计预测划年产量为:　预测年产量＝40×551=22040吨，比理论设计产量高出9.26%。符合设计规定。
3.2工艺流程
原料验收——拣选——清洗——榨汁——过滤——调配——均质——脱气——高温灭菌——无菌灌装——字符喷码 ——检查装箱——成品储藏
3.3工艺条件论证
3.3.1原料验收 公司收购原料苹果必要是来自公司指定原料产地，保证苹果是天然无公害，无农药残留，可以得到有关部门安全认证苹果。苹果验收按如下规定进行： 
A必要是合格供应商提供原料，对原料生长状况要大体理解 B符合农药残留检查报告 
C产品质量符合规定，腐烂率超标6%）不收 D质检员当场验收
3.3.2拣选 规定苹果无腐烂，霉变，病虫害和机械损伤，选取新鲜、成熟度好原料。
3.3.3清洗 在洗果台上通过毛刷及水流喷淋进行苹果清洗。
3.3.4榨汁 运用机械外力进行榨汁，普通用带式压榨机。在压榨过程中果浆分布尽量均匀，果浆厚度控制在3cm-6cm之间，榨带张力调节，依照果浆性质加以调节，以出汁率作为衡量原则。
3.3.5过滤 普通状况下，榨出果汁中具有果皮碎片和嚢衣、粗过果浆，为除去这些杂物，必要进行粗滤，对于混浊型果汁在保存色粒以及获得色泽风味和香味前提下分散在果汁中粗大颗粒或悬浮颗粒。
3.3.6调配 依照产品质量规定，按比例加入苹果浆、水、糖、酸味剂及稳定剂等。苹果汁饮料原果浆含量为20% ，糖度12%～15%，酸度0.20%～0.25%（以柠檬酸计）。一种典型苹果汁饮料，含苹果浆20%，糖度15%，pH值为3.5。
3.3.7均质 为使果汁中细小颗粒进一步破碎，使粒子大小均匀，增进果胶渗出，使果胶和果汁亲和，保持果汁均匀浑浊度，要进行均质解决。本设计拟定果汁均质条件为:压力15MPa,温度68℃。
3.3.8脱气 在加工中通过榨汁均质、以及泵管道输送会将大量空气带进果汁中，生产中需要将这些溶解空气除去。脱气可以加少或避免柑桔汁氧化，减少其色泽和风味被破坏以及营养损失。
3.3.9高温灭菌 杀菌是果汁生产核心工艺。若杀菌不彻底，果汁微生物指标超标，影响产品保质期:若杀菌时间过长，会破坏果汁营养成分，并且影响果汁口感和风味。故选取科学杀菌工艺也是保证果汁品质重要条件。本设计采用高温短时杀菌法，即:135℃，3S，最大限度地保证果汁营养成分不受损失。
3.3.10无菌灌装 无菌灌装三个条件：（1）物料无菌（2）包装材料无菌（3）灌装环境无菌。采用灌装机进行灌装，灌装前先将灌装口喷射高温蒸汽，杀死也许存在微生物，再开始灌装，灌装后成品直接入库保存。
3.3.11字符喷码 规定生产日期和批次号喷码定位精确，字体清晰。
3.3.12检查装箱 在装箱过程中，发现封口异常、不严渗漏、生产日期、字体不清、吸管脱落等不合格产品应及时挑出。合格品装箱，规定封箱胶带黏贴整洁、牢固，装箱数量精确无误。
3.3.13 成品储藏 包装好产品在常温下进行储藏，如果需要可在冷库中存储代售。
4物料衡算
4.1物料损失
前面已计算出： 班数为551班，班产量取40吨/班，每小时产量5吨。苹果出汁率以50%为准计算，一班产量为基准计算（班产量为40吨）
4-1表各工序损失见下表
序号
指标名称
损失率/%
序号
指标名称
损失率/
1
原料验收
3.0
2
清洗挑选
0.5
3
榨汁
50
4
过滤
2.0
5
调配
0.2
6
均质
0.3
7
脱气
0.1
8
无菌灌装
0.2
原料苹果量=40/(1-0.001)/(1-0.002)/(1-0.001)/(1-0.003)/(1-0.02)/(1-0.5)/(1-0.005)/(1-0.03)=84.75吨/班
则：全年消耗84.75*551=46697.25吨
清洗检果：取损耗率为0.5%，则挑检后产量为  84.75*（1-0.5%）=84.33吨/班
榨汁： 取损耗率为50%，则压榨后产量为 84.33*（1-50%）=42.17吨/班
过滤： 取损耗率为2%，则过滤后产量为 42.17*（1-2%）=41.33吨/班
调配： 取损耗率为0.2%，则调配后产量为 41.33*（1-0.2%）=41.25吨/班
均质脱气：取损耗率为0.5%，则均质脱气后产量为 41.25*（1-0.5%）=41.04吨/班
无菌灌装：取损耗率为0.2%，则无菌灌装后产量为 41.04*（1-0.2%）=40.96吨/班
全年果汁实际产量为40.96*551=22568.96吨
4.2苹果汁饮料生产物料计算
表4-2苹果汁饮料生产物料计算
成分
含量/%
质量/吨
蔗糖
10
2256.896
海藻酸钠
0.008
1.8055168
香料
0.008
1.8055168
柠檬酸
0.012
2.7082752
维生素C
0.023
5.1908608
苯甲酸钠
0.036
8.1248256
水
69.913
15778.637
5设备选型
5.1设备选型原则
（1）满足工艺规定，保证产品质量和产量； 
（2）普通大型食品工厂应选用较先进、机械化限度高设备，中型厂则看详细状况，一
些重要产品可选用机械化、持续化限度较高设备，小厂则选用较简朴设备。 
（3） 所选设备能充分运用原料，损耗少、效率低、体积小、维修以便、劳动强度低、并能一机多用。
（4）所选设备应符合食品卫生规定，易清洗、装拆，与食品接触材料要不易腐蚀，不致
对食品导致污染。 
（5） 设备构造合理，材料性能可适应各种工作条件（如温度、湿度、压力、酸碱度等）。 
（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
控制系统，并尽量采用自动控制方式。
5.2设备选取
5-1表设备选取
序号
名称
型号
台数
外形尺寸mm
生能力t/h
功率KW
1
滚杠选果机
GXJ-5
1
4000*850*900
4-6
0.55
2
冲浪式洗果机
CXJ-2
1
2540*1140*1800
5
5.1
3
毛刷洗果机
MSJ型

MSJ-10 10 1.5 4500*1200*1000
10
1.5
4
苹果磨油机
MYJ
1
3500*1000*

1.5
5
板式提高机
BSJ-5
1
宽度300-1200
20K/h
0.75
6
碗式榨汁机
飞翔

1780*1150*2500
400个/分
15
7
单螺杆泵
G35-2
1

4.0
8
圆振筛
振动筛
1

依照物料特性不定
0.25-3.7
9
不锈钢饮料泵
BAW-150
5
536*326*406
5
1.5
10
溶糖罐
RT-1000
1
2875*1465*2570
1000L/H
4.75
11
调配罐

1
可按需要定做

12
高压均质机
QGJJ-4/25
1
1605*1200*1585
4
30
13
真空脱气机
YD-TQJ-10
1
1600×1700×3250
10000L/H
6
14
列管式杀菌机
YR-6
1
4060×615×1250
6
6
15
双层保温不锈钢储罐
DVN-10

Φ1780*（h）3250
5000L

16
RXGF冲瓶灌装旋盖三合一机组
RXGF14-12-8
1
2200*1500*2650
8000瓶/H
4
17
自动理瓶机
LP14
1
3010*2260*2230
15000瓶/H
2.3
18
LP饮料喷淋冷却隧道
PL-H
1
2100*850*200
18000瓶/h（可按生产能力调节）
29
19
全自动收缩膜套标机
JX-250B
1
*1200*1500
60米/分
3
20
自动装箱机
ZB系列
1
6700*2140*3100（一次三箱）
12-40箱/分
29
6水、电、汽衡算
6.1全年水消耗量
6.1.1生产用水 
由所给设计任务书规定及物料衡算可知，该厂生产用水是混合果汁生产所用水。
全年果汁实际产量为22568.96吨，水占69.913%，因此全年生产消耗生产用水=22568.96*69.913%=15778.637吨
6.1.2清洗设备用水
查《软饮料工业手册》 【杨桂馥  中华人民共和国轻工业出版社  北京  .3】可知果蔬汁厂清洗设备用水为5～8m3/h.。由于该设计年产量大，因此选用清洗设备用水为8m3/h，一天一次，一次一种小时。因此一日最大清洗用水量 W2’=8×1＝8吨，因此全年清洗消耗水W2=8*275=2200吨。
6.1.3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W3＝×24＝52.8t
办公室用水W4＝×8＝0.3t
食堂用水W5＝×4＝7.92t
因此一天生活用水为W3 ’=52.8+0.3+7.92=61.02t
因此一年生活用水消耗量W3=61.02*275=16780.5吨
6.1.4全年预测耗水量=W1+W2+W3=15778.637+2200+16780.5=34759.137吨
6.2全年电量消耗
食品厂用电性质属三类负荷，普通采用单电源供电，但由于停电也许导致 大量物料变质，故供电不稳定地区又有条件时，应采用双电源供电，或自备发电机组。为了减少电能损耗和改进供电质量，厂内变压所应接近负荷高度集中部门。全年电量消耗是由生产用电、生活用电和工作用电等共同构成，可以依照用电机器功率算出全年需要耗电量。
6.3全年蒸汽消耗
查《软饮料工业手册》 【杨桂馥 中华人民共和国轻工业出版社 北京 .3】可知果蔬汁厂清洗设备用汽为400～700kg/t.。由于该设计年产量大，因此选用清洗设备用汽为700kg/t。由上面计算可知，实际年产果汁量为22568.96吨，因此全年消耗蒸汽量=0.7*22568.96=15798.272吨

7结语
通过本课题研究，对一种葡萄汁生产厂进行厂址选取、生产方案设计、工艺设计、辅助设施设计等等设计办法，综合应用所学基本理论、基本知识和基本技能，锻炼自己理论联系实际和对知识应用能力。通过这一次工厂设计，为此后知识应用打好基本。
8 参照文献
1 张仲欣等主编.食品工艺学.远方出版社，
2 杨桂馥，罗愉编，当代饮料生产技术，天津科学技术出版社，1997年
3 王如福主编.食品工程设计.北京：中华人民共和国轻工业出版社，. 
4.杨芙莲主编.食品工厂设计基本.北京：机械工业出版社，. 
5.王颉主编.食品工厂设计与环保.北京：化学工业出版社，. [
6.武华主编.工程制图.北京机械工业出版社，. 
7 无锡轻工大学，中华人民共和国轻工业上海设计院编，中华人民共和国轻工业出版社，1990年
8 食品卫生学，中华人民共和国轻工业出版社，1991年　　　　　　　　　　
9 中华人民共和国食品工业原则汇编，饮料卷.中华人民共和国原则出版社，1997年
10 无锡轻工业学院，天津轻工业学院编.食品工厂机械与设备 中华人民共和国轻工业出版社，1993
11 蒋迪清，唐伟强编，食品通用机械与设备.华南理工大学出版社，1996年
12 张德姜，王怀义，刘绍叶主编.化工工艺管道安装设计手册.第一篇 设计与计算 1992
13 俞国光，黄裕麟主编.食品工厂设计基本.轻工业出版社，1990年
14 Csiktusnadi C A K1 Optimisation of the microwave2assisted extraction of pigments from paprika powders [J ]1 J