年产5000吨午餐肉罐头工厂设计毕业论文.docx

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年产5000吨午餐肉罐头工厂设计毕业论文

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摘要

午餐肉罐头因其携带方便、易保存、可速食同时含有丰富的营养物质等优点深受消费者的喜爱。

午餐肉罐头是经过解冻、腌制、斩拌、真空搅拌、装罐、杀菌等工序加工而成的肉糜罐头食品。

在午餐肉罐头的生产过程中，关键就在于食品的原辅料配比，减少亚硝酸盐的量，从而使午餐肉罐头更加健康、美味。

提高午餐肉罐头的风味优势。

通过设计合理的工艺流程、车间布局，完成年产5000吨午餐肉罐头的目标。

通过计算物料衡算、设备选型与成本估算，在满足生产目标产量的同时，最大限度的减少能量消耗与污染。

关键词：

午餐肉罐头；亚硝酸盐；工厂设计

Annualoutputof5000tonsofporkluncheonmeatcanplantdesign

Abstract

Theporkluncheonmeatcanispopularamongconsumersbecauseofitsadvantagesofconvenientcarrying,long-stempreservationandrichnutrition.Porkluncheonmeatcanisprocessedthroughtheprocessofthawing,curig,cuttingandmixing,vacuummixing,canfilling,sterilizationandsoon.

Duringtheproductionofporkluncheonmeatcan,thekeyistheratioofrawmaterials.Andreducetheamountofnitrite,makingtheporkluncheonmeatcanmorehealthandtastegood.Thiswillimprovethetasteofthecan.Throughthereasonabledesignoftheprocessflow,workshoplayout,achievetheannualoutput5000tonsofcannedluncheonmeattarget.Bycalculatingthematerial,thechoiceofequipmentandcostestimation.Tominimizeenergyconsumptionandpollutionwhilemeetingproductiontargets.

Keywords:

Porkluncheonmeatcan;Nitrite;Plantdesign

1前言

1.1午餐肉罐头的概述

午餐肉罐头是一种罐装的肉糜制品。

通常可直接食用，风味独特，大部分是猪肉、牛肉制品。

午餐肉罐头因其携带方便、易保存、可速食等优点深受消费者的喜爱。

午餐肉罐头也是我国主要的出口食品之一。

午餐肉罐头内含的营养物质，比如蛋白质、碳水化合物、烟酸、脂肪等都是十分丰富的，同时罐头中还有钠、钾等多种矿物质。

可满足消费者的日常需求。

1.2午餐肉罐头的研究现状

1.2.1罐头制品杀菌技术的研究现状

对于速食品罐头而言，杀菌技术是制作罐头食品的重要的一步，因为杀菌技术会影响到罐头食品的保质期及风味。

目前世界各国都对食品杀菌技术有所研究，特别是对罐头食品的杀菌技术的研究。

现在主要的杀菌技术有热杀菌包括微波杀菌法、含气调理杀菌法、欧姆杀菌法等，冷杀菌包括脉冲强光杀菌法、紫外线杀菌法、超高压杀菌法等。

其中热杀菌是最常用也是最有效的杀菌方法，比较适用于肉制品罐头、水产罐头等。

而冷杀菌因为可以较好的保存食物原本的风味、色泽成分，所以近几年对于冷杀菌的研究越来越受到研究者的重视。

对于热杀菌法，苗清霞[1]在研究火腿午餐肉罐头工艺中，采用热杀菌对罐头进行杀菌，其得出的杀菌技术为罐头密封后应立即加热杀菌并冷却，在121℃加热15~55min，并反压冷却至0.15MPa，30min后使压力慢慢降至零。

米顺利等[2]人研究肉制品榄钱牡蛎罐头的工艺方法，探究最佳工艺中杀菌技术为在25℃，0.05~0.06MPa条件下腌制入味大约60min，在高温条件下200℃烘烤约5min，再对罐头真空包装，在85±1℃热水下煮烫约20min灭菌。

经检验后，用这个方法开封后的罐头，都没有异味和腐败，各项指标都符合国家标准。

对于午餐肉罐头的杀菌，主要是控制生产过程中产生的微生物，比如沙门氏菌、大肠杆菌等，且不同罐型的采取的杀菌工艺不同。

师敏[3]对午餐肉罐头的杀菌工艺研究，主要是根据美F=12D的要求，针对961罐型总结出杀菌的关键限值。

排气温度≥108℃、排气时间≥8分钟、恒温温度≥121℃、恒温时间≥75分钟。

传统的杀菌工艺加热时间长，食物本身的口感和营养易改变，可以将射频杀菌技术运用至罐头食品中，射频杀菌具有可以快速杀菌、均匀加热等优点。

侯全等[4]通过研究射频杀菌这种技术，改变极板间距、大小、温度等条件，通过对这种技术的杀菌效果的研究，得出结论使用水浴辅助射频杀菌技术更佳，这种方法可以改善罐头的质量。

1.2.2肉类解冻方法的研究现状

午餐肉罐头主要使用的是猪肉，目前冷冻运输是一种方便有效的一种运输方式，可以延长肉类的储存时间。

肉类的解冻是午餐肉罐头的加工的重要一步，解冻的方法不同对于肉类的色泽、风味、口感、加工都有很大的区别，所以选择合适的解冻方法有利于午餐肉罐头的加工。

目前对于肉类的解冻方法有很多，比如静水解冻、热水解冻、微波解冻、超高压解冻和低温解冻等。

章杰等[5]对解冻方式的不同，对于冷冻猪肉的影响进行了具体研究，主要研究了空气、冷水、热水、微波、超高压低温解冻六种方法对其营养价值的影响，通过对猪肉中所含的水含量、灰分、脂肪含量、蛋白质、脂肪酸、氨基酸等方面进行了对比研究，得出结论超高压解冻和微波解冻能使猪肉保留更好的营养价值。

邱澄宇等[6]对微波解冻与午餐肉罐头的生产进行了研究，得出与传统解冻方法相比，微波解冻能更好的提高午餐肉罐头的持水性，使午餐肉罐头的口感，弹性都更好。

微波解冻不止会使午餐肉罐头肉汁更美味，而且还能提高午餐肉罐头的口感和味道。

且微波解冻减少了肉与空气的接触，可以防止猪肉产生异味与氧化变色。

近年来不止使用传统的解冻方法，对于解冻也有新型工艺的出现。

比如射频波解冻法，郭洁玉[7]用射频解冻对冷冻肉品质的影响进行了研究，通过实验得出最佳射频解冻条件为：

极板间距15~24cm，肉厚度在10cm内；如果当冷冻猪肉的厚度大于10cm时，解冻时间3min左右为最好，这是可以得出间歇解冻这种方法最好。

1.2.3午餐肉罐头中脂肪含量的研究现状

对于午餐肉罐头来说，开封时肉制品上会有一层白色薄薄的脂肪层，也称为油脂析出，对火腿、午餐肉罐头等肉制品来说，都有可能产生油脂析出。

油脂析出有一方面就是肉制品所含的脂肪含量过高，导致油脂析出。

所以对于午餐肉罐头来说，测定脂肪含量是必要的。

采用国家制定的标准检验方法GB5009.6-2016《食品中脂肪的测定》，测定午餐肉罐头中得脂肪的具体含量，其中测定脂肪含量有许多方法，大多采用比如索氏提取法、酸水解法、盖勃法等方法，采用这些方法可以对脂肪的含量进行细致检测。

苏晓燕[8]等人采用了索氏提取法与酸水解法进行比较午餐肉脂肪含量，其中索氏提取法主要是利用脂肪易溶于有机溶剂得到游离态脂肪含量，酸水解法是用强酸是结合态脂肪游离出来从而测的脂肪含量。

通过其研究表明，索氏提取法提取脂肪含量小于酸水解法。

索氏提取法方法稳定，准确度较高，但是与酸水解法比较易造成误差。

因此使用酸水解法更快捷准确，更适用于午餐肉罐头的脂肪含量测定。

虽然索氏提取法、酸水解法等都可以快捷、准确的检测出食品中的脂肪含量，但是受到人为因素、操作繁琐等原因，不易大批次测定脂肪含量。

在传统的的方法上，经研究超声波提取法可更简单便捷且大批次测定食品的脂肪含量。

彭爱红[9]采用超声波提取法检测午餐肉罐头中的脂肪含量，测定结果受到超声波水层深度、消化时间、超声时间、乙醚、乙醚-石油醚等用量的影响，采用了L16（45）正交实验法测定了各因素的最佳条件，通过实验结果表明在测定中采用深度为40mL的超声波水层、消化时间约为2min、超声时间3min、采用乙醚30mL与乙醚-石油醚混合液10mL混合时为最佳用量。

采用超声波提取法对于测定午餐肉脂肪含量具有快捷、方便、可大批同时测定的优点。

1.2.4午餐肉罐头中食品添加剂的研究现状

对于罐头类食品来讲，食品添加剂是重要的成分之一。

食品添加剂在满足国家设定的含量之内可以少量加入，以调节食品的色泽风味、防止腐败变质、增加食品的保质期。

当然满足国家要求食品添加剂在定量范围内对身体没有伤害。

一般午餐肉罐头中会添加亚硝酸钠、红曲红、异抗坏血酸等，过量的亚硝酸钠会致癌。

张兴松[10]对午餐肉罐头的工艺进行了优化研究，使用红曲红、异抗坏血酸钠、维生素C、柠檬酸代替亚硝酸钠的使用。

其主要根据不同物质的添加量来进行一系列的单因素实验和正交实验，通过实验可以知道最好的方案为，添加0.010%含量的红曲红，0.015%含量的维生素C，添加量为0.020%的异抗坏血酸钠，以及柠檬酸的添加含量为0.07%。

此时实验的无亚硝酸钠的午餐肉罐头口感最佳。

雷激[11]等人主要对柠檬膳食纤维对午餐肉中亚硝酸钠残留量的影响进行研究。

通过研究柠檬膳食纤维在午餐肉中的应用，确定了它的抗氧化能力和最佳添加量。

通过感官角度决定不同添加量的柠檬膳食纤维对午餐肉的影响，确定了其最佳添加量为0.5%-1.0%，此时的午餐肉罐头口感风味最佳。

同时柠檬膳食纤维可以实现抗氧化功能，减少午餐肉罐头中亚硝酸盐的残留，可以考虑加入工业生产当中。

1.3设计思路及方案

1.3.1本设计的目的和意义

本设计在传统午餐肉罐头生产的基础上，通过优化生产工艺，制作口感风味色泽更佳的罐头。

午餐肉罐头主要原料为猪肉、淀粉、香辛料等，同时罐头是肉质比较细腻、口味十分鲜美、口感鲜嫩的一种罐装速食食品。

1.3.2本设计应达到的生产要求

工厂需达到的生产能力：

年产5000吨午餐肉罐头

工艺具体要求：

先将猪肉解冻后再对其腌制，再加入淀粉、香辛料、冰屑、亚硝酸钠，采用高温高压的方式生产午餐肉罐头

工艺质量安全要求：

食品安全国家标准《罐头》GB7098-2015

食品安全国家标准《食品添加剂使用标准》GB2760-2014

食品安全国家标准《肉和肉制品经营卫生规范》GB20799-2016

食品安全国家标准《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006

1.3.3本设计应解决的主要问题

（1）在生产午餐肉罐头时，确定猪肉和配料最合适的添加比例。

（2）在制作和生产过程中，确定猪肉的解冻和杀菌装罐方法，特别是金属物的检测、真空度的检测等工艺因素，并且最大限度防止午餐肉出现油脂析出等其他问题

（3）根据工厂的目标产量，对物料进行衡算以及设备的选型，对工厂车间合理布局，最大限度地减少能耗消耗和生产中的污染。

2工艺流程设计

2.1确定工艺流程

午餐肉罐头的工艺流程：

将猪肉预处理分为肥瘦肉与净瘦肉，后将肥瘦肉与净瘦肉分别解冻切块，再进行腌制按照73.5%猪肉、17.6%冰屑、7.3%玉米淀粉、1.5%混合盐、0.08%香辛料和0.02%D-异抗坏血酸钠。

入味后，对肥瘦肉与净瘦肉分别进行绞肉和斩拌，再对其经过真空搅拌、装罐、真空密封、杀菌、擦罐、检验等流程。

2.2工艺流程图

图2.1午餐肉罐头的工艺流程图

2.3工艺流程详述

2.3.1原料预处理

首先需选择具备“两证两章”的原材料猪肉，原材料冷冻猪肉及应有颁发的合格证书并加盖公章，此证明由监督食品卫生的机构颁发，同时还得有合格的定屠宰厂的检验合格证书并加盖章。

如采用质量不好或者屠宰之前吃过特殊药物的猪仔，对午餐肉的肉质和风味会造成影响。

并对猪肉进行金属检测，防止生产过程中混入金属物质。

之后低温条件下将毛去除干净，内脏骨骼应全部剔除，包括碎骨、软骨、血管、内脏、淋巴等。

之后再区分出精瘦肉与肥瘦肉，将两种肉分开放入冷藏库储存。

保持温度稳定，有利于解冻后猪肉的口感与风味。

2.3.2解冻切条

将冷藏的猪肉分别挂在解冻架上，保持一定的距离大概5cm左右，解冻条件随季节改变。

解冻室的温度控制在15~20℃，相对湿度≥85%，解冻时间在10~16h，解冻时用饮用水喷洒1至2次。

夏季可以使用冷气冷却，风速在2m/s所以，水蒸气不能喷在猪肉表面，防止水在猪肉表面冻结，影响猪肉的保水性。

冬季可用适当的温水喷洒。

解冻好的净瘦肉和肥瘦肉切成3~5cm的小条，控制猪肉温度＜13℃，之后进行腌制。

2.3.3腌制

混合盐比例按照每100kg：

精盐96kg，亚硝酸盐0.5kg，硝酸盐2kg，白砂糖1.5kg。

将以上调料拌匀，分别将解冻的净瘦肉和肥瘦肉充分腌制。

每100kg肉中加入2kg的混合盐，在搅拌机中充分地拌匀。

保证腌制温度保持在0~4℃，腌制时间在72h左右。

在低温条件下，加入盐、亚硝酸盐、硝酸盐可以提高肉的保水性、色泽与抑制微生物的活性。

2.3.4斩拌

将腌制好的净瘦肉与肥瘦肉分开的进行斩拌。

对腌好得净瘦肉和肥肉斩拌时，因为斩切时刀速旋转速度很快速，导致猪肉温度会升高因为斩刀肉之间的迅速摩擦会产热，同时淀粉吸水也会放出热量。

所以在斩拌过程中应加入冰屑，使猪肉温度降度保持猪肉的品质良好，防止高温带来的微生物繁殖。

将净瘦肉与肥瘦肉按1:

1的比例，每100kg猪肉中加入24kg冰屑，10kg玉米淀粉，0.1kg香辛料，0.02kg的D-异抗坏血酸钠。

先将精瘦肉与调料斩拌2~3min，再加入肥肉与瘦肉和起来再斩拌大约1min。

2.3.5真空搅拌

真空搅拌机中将肉沫放入加以搅拌，保证搅拌过程中真空度在0.053~0.080MPa下搅拌3~4min。

这种方法的目的是为的是缩小体积，减少肉中间的空气，以便减少猪肉出现“假胖”效果，同时保证肌红蛋白并不会被氧化，这种方法使肉弹牙美味。

真空搅拌后的肉糜应在20min内进行灌装。

2.3.6装罐

首先要先将空罐进行处理，先将空罐倒置，后进行清洗，再用82℃的流动的热水杀菌12s以上，热水不重复使用。

再将肉糜//装罐，肉糜温度不能超过13℃。

2.3.7真空密封

装罐后应使用抹平机，密封前需要先将罐头抹平，再将罐头使用真空的密封机密封，真空至0.020~0.067MPa。

再将密封的罐头进行检查，将无密封、真空度不足等不合格的罐头剔除，再进行下一步。

2.3.8杀菌冷却擦罐

将真空密封过的罐头立刻进行杀菌，不得超过30min。

午餐肉罐头的杀菌工艺在121℃下杀菌15~55min，排气时间≥8min，排气温度≥108℃。

后将午餐肉罐头通过真空反压冷却水冷却法，首先应该关闭蒸汽阀同时应开压缩空气至0.15MPa，之后打开冷水阀并保证其中压力稳定，30min后再将压缩空气阀和冷水阀一同关闭，使得罐内压力慢慢将至零，温度应慢慢冷却至37℃左右。

同时需要将罐头外的污水渍、油污渍、肉糜都清洗干净，保证罐头外观干净。

2.3.9保温检验

防止细菌繁殖罐头变质，应先将所有午餐肉罐头都放入保温室，再将午餐肉罐头进行检验。

除去密封杀菌不完整、含有金属异物、质量不足等不合格罐头。

保温室温度应在37℃±1℃。

2.3.10成品

经过检验后合格的午餐肉罐头，冷风降低罐头温度，喷印生产日期，装箱封箱后的成品入库。

3物料衡算

3.1物料衡算的条件

3.1.1产品配方设计

表3.1午餐肉罐头的配料表

原辅料名称

用量/g

百分比/%

猪肉

249.9

73.5

水/冰屑

59.84

17.6

白砂糖

0.0765

0.0225

玉米淀粉

24.82

7.3

精盐

4.896

1.44

硝酸盐

0.102

0.03

亚硝酸盐

0.0255

0.0075

D-异抗坏血酸

0.068

0.02

香辛料

0.272

0.08

3.1.2生产班次安排

罐头易储藏，为一年四季都可食用的食品，销售旺季10-12、1-3月，午餐肉罐头在冬天10-12月、春天1至3月气温低、猪肉易保存。

综合法定节假日、设备清洗等多种因素进行综合分析，最终可以基本确定生产期总共为290天。

10-3月旺季共140天分三班，4-9月为淡季共150天分两班。

全年工作量T=T旺+T淡=140+150=290天

余下75天为法定节假日，清洗设备，基础设施检修日等

班产量公式为q班=Q/κ（3t旺+2t淡）

年产量Q=5000t；t旺=140天；t淡=150天；κ一般为0.7~0.8，取0.75

q班=5000t÷0.75（3×140+2×150）=9.2593t/班

每班为8小时，最后两小时为设备清洗与检查。

3.2物料衡算

每批罐头各工序收率如下表

表3.3午餐肉罐头每批各工序收率

收率/%

预处理挑选

解冻

腌制

斩拌

真空搅拌

装罐

真空密封

杀菌

擦罐

检验

装箱

原辅料

95%

98%

99.7%

99.5%

99.7%

99.7%

99.7%

99.7%

99.7%

99.7%

99.7%

马口铁罐

99.7%

99.7%

99.7%

99.7%

99.7%

99.7%

罐头盖

99.7%

99.7%

99.7%

99.7%

99.7%

纸箱

99.7%

3.2.1主辅材料消耗

每班原辅料的总收率=斩拌×真空搅拌×装罐×真空密封×杀菌×擦罐×检验×装箱

=0.995×0.997×0.997×0.997×0.997×0.997×0.997×0.997

=0.974

原辅料班需求量=理论班需求量/每班原辅料的总收率=9.2593/0.974=9.5065t

每班罐头数理论量=每班需求产量/每罐罐头重量=9.2593×103/0.34=27234罐

根据午餐肉罐头的配方和原辅材料的综收率确定罐头生产所需物料量：

1、各原辅料实际班需求量：

猪肉班需求量=每班罐头数理论量×每罐猪肉含量/原辅料总收率

=27234×249.9/0.974/0.95/0.98/0.997/106=7.5280t

精盐班需求量=每班罐头数理论量×每罐精盐含量/原辅料总收率

=27234×4.896/0.974/0.95/0.98/0.997/106=0.1475t

硝酸盐班需求量=每班罐头数理论量×每罐硝酸盐含量/原辅料总收率

=27234×0.102/0.974/0.95/0.98/0.997/106=0.003073t

亚硝酸盐班需求量=每班罐数理论量×每罐亚硝酸盐含量/原辅料总收率

=27234×0.0255/0.974/0.95/0.98/0.997/106=0.0007682t

白砂糖班需求量=每班罐数理论量×每罐白砂糖含量/原辅料总收率

=27234×0.0765/0.974/0.95/0.98/0.997/106=0.002305t

冰屑班需求量=每班罐数理论量×每罐冰屑含量/原辅料总收率

=27234×59.84/0.974/106=1.6732t

玉米淀粉班需求量=每班罐数理论量×每罐玉米淀粉含量/原辅料总收率

=27234×24.82/0.974/106=0.6940t

D-异抗坏血酸班需求量=每班罐数理论量×每罐D-异抗坏血酸含量/原辅料总收率

=27234×0.068/0.974/106=0.001902t

香辛料班需求量=每班罐数理论量×每罐香辛料含量/原辅料总收率

=27234×0.272/0.974/106=0.007606t

2、各原辅料实际年需求量

（1）冷冻猪肉年需求量=冷冻猪肉班需求量×总班数

=7.5280×（3×140+2×150）=5420.16t

（2）精盐年需求量=精盐班需求量×总班数

=0.1475×（3×140+2×150）=106.2t

（3）硝酸盐年需求量=硝酸盐班需求量×总班数

=0.003073×（3×140+2×150）=2.2126t

（4）亚硝酸盐年需求量=亚硝酸盐班需求量×总班数

=0.0007682×（3×140+2×150）=0.5532t

（5）白砂糖年需求量=白砂糖班需求量×总班数

=0.002305×（3×140+2×150）=1.6596t

（6）冰屑年需求量=冰屑班需求量×总班数

=1.6732×（3×140+2×150）=1204.704t

（7）玉米淀粉年需求量=玉米淀粉班需求量×总班数

=0.6940×（3×140+2×150）=499.68t

（8）D-异抗坏血酸年需求量=D-异抗坏血酸酶班需求量×总班数

=0.001902×（3×140+2×150）=1.3695t

（9）香辛料年需求量=香辛料班需求量×总班数

=0.007606×（3×140+2×150）=5.4764t

3.2.2包装材料物料衡算

1、内包装材料衡算

本设计生产的罐头为340g罐状午餐肉，所以采用340g马口铁罐头。

一个马口铁罐配一个罐头盖。

q班=9.2593t/班

1罐=340g

罐头理论班需求量=9.2593×106/340=27234罐

罐头总收率=装罐×真空密封×杀菌×检验×装箱

=0.997×0.997×0.997×0.997×0.997=0.9851

罐头实际上每班需求量=罐头每班理论上需求量/罐头总收率

=27234/0.9851=27646罐

罐头实际上每年需求量=罐头每班实际的需求量×总班数

=27646×（3×140+2×150）=19905120罐

罐头盖实际年需求量=罐头盖实际年需求量=19905120个

2、外包装材料衡算

市场上的午餐肉罐头主要是散装和箱装。

需要纸箱（426mm×300mm×94mm）

由纸箱规格可以得出一个纸箱可以装24罐340g午餐肉罐头。

纸箱包装班理论需求量=罐头实际班需求量/24=27646/24=1152个

纸箱包装班实际需求量=纸箱每班理论的需求量/纸箱收率=1152/0.997=1156个

纸箱每年需求量=纸箱每班实际需求量×总班数=1156×（3×140+2×150）=832320个

3.2.3物料衡算总图

4生产设计选型

4.1设备选型原则

生产时的设备选择主要根据两方面而定，第一要符合工艺的具体要求，第二则是物料衡算。

设备选型决定方方面面，最重要的是产品质量，同时在计算时可以提供依据，比如配电、用水、用汽等。

同时应关注结构是否合理在选型时，可以满足工艺的基本要求；能耗少效率高；材料性能可靠，同时需要操作和维修方便；设备应配备有合理的控制系统，选择设备时应尽量使用自动控制的方式；同时设备应该符合卫生条件，易清洗，不易腐烂，对食品无污染。

4.2解冻机

在午餐肉罐头的制作中，需要对冷冻肉进行解冻，传统方法无法抑制细菌繁殖，采用低温保湿方法，降低了肉的水分流失，提高了肉的新鲜度。

根据物料衡算，每班需要猪肉7.5280t，每班所需要的解冻时间为1h，所以选择生产能力为3000kg/h的解冻机共3台，同时选择可以自动调节解冻温度与湿度，肥瘦肉解冻结束之后，便会自动进入对事物的保鲜模式，以保证原材料的新鲜程度。

主要技术指标为表4.1所示：

表4.1解冻机