年产10000吨浓缩苹果汁工厂设计.docx
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年产10000吨浓缩苹果汁工厂设计
年产10000吨浓缩苹果汁工厂设计
一项目论证………………………………………………………………………2
1产品来源…………………………………………………………………………2
2产品特点…………………………………………………………………………2
3市场状况…………………………………………………………………………3
4厂址选择…………………………………………………………………………3
二样品方案与班产量…………………………………………………………4
1班产量…………………………………………………………………………4
2样品方案………………………………………………………………………4
三工艺流程及论证…………………………………………………………5
1工艺流程………………………………………………………………………5
2工艺论证………………………………………………………………………5
四物料衡算………………………………………………………………………6
五设备选型及论证……………………………………………………………11
六辅助生产设施的设计………………………………………………………14
七厂房总平面设计……………………………………………………………16
八结论……………………………………………………………………………16
参考文献………………………………………………………………………17
一、项目论证
1.产品来源
浓缩苹果汁主要以苹果为原料，今年来我国苹果在陕西的种植面积已处在上升趋势，计划把生产浓缩苹果汁的企业建立在陕西的洛川，人称洛川为“苹果之乡”，这里产的苹果以色、香、味俱佳著称，它的品质优良、果形优美、色泽艳丽、肉质脆密、含糖量高、香甜可口、硬度适中、耐储藏（采取合理的方法一般可以存放到翌年的5~6月份）等优点。
用于生产浓缩噢果汁的原料苹果必须具备含有较高的含糖量，而洛川的苹果恰能满足这一要求。
原料苹果的指标∕100g
名称
单位／g
糖类
15
蛋白质
脂肪
粗纤维
钾
110×10－3
钙
×10－3
磷
11×10－3
铁
×10－3
2.产品特点
“一天一个苹果，疾病远离我”是西方广为流传的一句谚语，越来越多的事实表明了苹果及加工产品如苹果汁、苹果酒的营养价值的确很高，苹果汁的营养价值在于它的营养成分能够迅速被人体吸收。
苹果汁还有一些医疗作用，苹果润肺、悦心、生津开胃、止渴、解暑除烦、止泻等作用。
苹果含较多的可溶性磷和铁，易于消化和吸收，有益于婴儿发育。
随着科学研究的不断深入，人们对苹果汁的认识较以往更加全面深刻，其保健作用主要表现在以下几方面：
①苹果汁中的生物活性物质
研究表明苹果汁中的黄酮类化合物与多酚化合物结合在一起具有抗癌的作用，该混合物能抑制人体内癌细胞的生长与扩散，从而起到了一定的抗癌作用。
最近，美国的临床实验表明苹果及苹果汁可以预防心脏病，苹果汁可以降低呼吸系统疾病的作用已有大量科学研究已证实，苹果汁中的某些成分可以改善呼吸系统的功能。
经常食用苹果汁的人与不食用或很少食用苹果汁的人相比，气喘病的发病可能性降低22%~23%，肺癌的发病率可能降低58%。
②苹果汁对人类健康的益处
苹果汁不仅可以止渴，而且风味极佳、可以提供丰富的营养物质，对儿童生长发育无任何副作用，其中维生素C有利于铁离子的吸收，苹果是水果中的“主粮”，尽管今年来水果市场繁荣，各种洋水果、热带水果色彩缤纷，但苹果仍然是我国食用最多的果品。
浓缩苹果汁的营养成分表
项目
每份（250mL）
营养素参考值（%）
能量
666kJ
8
蛋白质
4.8g
8
脂肪
4.3g
7
碳水化合物
25.0g
8
钠
75mg
4
3.市场状况
由于中国特有的资源优势为基础，浓缩苹果汁近年来发展迅速，生产规模快速扩张，生产能力也有猛增。
我国的人口众多，随着生活水平的提高，我国对浓缩苹果汁的需求也处在上升的趋势，由于我国人口主要集中在东南部，所以将浓缩苹果汁的市场主要放在我国南方，苹果汁具有很多的功能，可以作为生产苹果汁饮料的原料，可以用来加工酿制苹果酒，可以作为其它各种饮料的补充物，还可以作为食品工业的基础配料，由于浓缩苹果汁具有以上的功能作用，从而大大扩大了市场对浓缩苹果汁的需求。
4.厂址选择
洛川是陕西西安的一个县级城市，自古以来以“苹果之乡”著称，这里昼夜温差大，苹果的含糖量高，有利于浓缩苹果汁的制造；洛川对于乡镇来说，还是较发达的，交通运输便利，由于浓缩果汁的保质期一般在12个月左右，无需太关注交通运输方面；该城市一般都采用自来水，均能符合企业生产用水要求；劳动力方面，由于城市人口密集，应该把食品厂建在离城市不远的郊区，一方面可以有较多的劳动力，另一方面可以减少企业污染对居民的影响，同时在郊区，建厂经费也可以大大减少。
洛川位于我国西部，自古以来我国人口集中在东南部，东南部较西部发展速度快，把食品厂建在西部，还可以加快西部的发展。
综上述的观点，浓缩苹果汁食品厂建立在洛川是可行的。
二、产品方案及班产量的确定
1.班产量确定
1年产量：
Q=10000t
2生产班制：
淡季2班制，旺季3班制（这样有利于劳动力平衡，设备充分利用，成品正常销售，便于生产管理，经济效益提高）
3工作日：
苹果的成熟季节在秋季，所以定8、9、10、11、12、1月份为旺季，工作日（t旺）为130d，2、3、4月份为淡季，工作日（t淡）为75d，5、6、7月份为设备检修日（一方面由于这几月份苹果原料难以储藏，苹果的含糖量大大减少，生产的苹果汁质量也会相应的减少：
另一方面接下来的8、9、10、11、12、1月份为企业的旺季，对设备的要求度高，以便产品能更好地连续生产），余下的63d为节假日（其中工作日一周只有单休日，国庆只有三天休息日），则全年浓缩苹果汁生产天数为：
t=t旺+t淡=130+75=205d
④班产量q班:
班产量q班计算公式如下：
q班=Q∕k（3t旺+2t淡）
式中q班——班产量，t
Q——年产量，t
k——设备不均匀系数，k=~
计算：
q班=10000∕（3×130+2×75）=（t／班）
2.产品方案
浓缩苹果汁产品方案表
产品名称
年
产
量
（t）
班
产
量
（t）
1
月
2
月
3
月
4
月
5
月
6
月
7
月
8
月
9
月
10
月
11
月
12
月
浓缩苹果汁
1×104
三、工艺流程及论证
1.工艺流程：
原料验收——挑选——清洗——破粹——榨汁——过滤——灭酶——蒸发——酶解——超滤——灭菌——无菌灌装——浓缩苹果汁
2.工艺论证
⒈原料验收
企业首先要确定采购区域，保证采购区域周围没有化学污染及该苹果区域未使用国家禁止的农药，苹果成熟期前，应派相关部门对原料苹果进行定期检查其质量的好坏。
生产过程中，苹果验收按以下要求进行：
A必须是合格供应商提供的原料，对原料的生长情况要大致了解
B符合农药残留检验报告
C产品质量符合要求，腐烂率超标（6%）的不收
D质检员当场验收
⒉挑选
拣选的目的是剔除霉烂的、带病虫害的、破损的和未成熟的苹果以及混杂于其中的异物，有利于降低农药残留，减少微生物的污染及保持苹果汁的正常风味，在拣选台上完成工作。
⒊清洗
在洗果台上通过毛刷及水流喷淋进行苹果的清洗。
⒋破碎
榨汁前必须进行破碎，破碎粒度要适当，要有利于压榨过程的果浆内部形成果汁排汁通道。
综合很多方面因素，将破碎粒度控制在~3cm，通过破碎机将苹果破碎，以备后面的压榨程序
⒌榨汁
压榨机采用的是带式压榨机。
在压榨过程中果浆尽量分布均匀，
果浆厚度控制在3~6cm之间，如果需要，还可以进行二次压榨，具体方法为在第一次压榨后的果渣中加入等量的水浸渍后进行第二次压榨，可提高果汁的出汁率。
⒍过滤
采用双联过滤器，由两台不锈钢过滤器并联而成，具有结构新颖合理、密封性好、流通能力强、操作简便等诸多优点，应用范围广泛、适应性强的多用途过滤设备，能准确地保证过滤精度，并能快捷地更换滤袋，过滤基本无物料消耗，使得操作成本降低。
⒎灭酶
采用板式灭酶换热器，使酶失活，防止果汁产生褐变，提高果汁的商品价值。
⒏蒸发
过滤后的果汁需要浓缩，以便有利于储藏和运输。
浓缩通常是以蒸发方式进行，该企业采用三效外循环式真空蒸发器方法进行浓缩，该蒸发器可以蒸发浓度较高、粘度较大的溶液，且具有传热效率高，受热时间短的特点，管道清洗较为方便。
这种方式浓缩法可以大大减少浓缩的损耗。
清汁进入蒸发器浓缩，浓酸至原体积的1／6左右，可以控制最终含糖量在56%~58%之间。
⒐成分调节
主要是糖和酸的调整，洛川苹果的含糖量在%，含酸量在%，成品苹果汁的含糖量要求在56%，糖酸比为13：
1~15:
1（该设计采用14:
1），若产品不符合糖酸比要求，则应向苹果汁中加入糖和酸以改善苹果汁的风味。
⒒酶解
在这个过程中，加淀粉酶、果胶酶进行酶降解，经检测均为显阴性时，再根据终产品色值要求，在酶解罐中采取加或不加活性炭澄清剂。
经过酶降解和澄清后的果汁直接进入超滤装置中，以备精过滤。
⒓超滤
超滤开机时要求浊度为~时，方可向下一工序运料。
每个小时要对渗透做有无杂质感官检测。
在超滤渗透流量不能满足生产需要时，应按规定程序清洗，清洗前须加水稀释果汁，过滤至糖度低于时，超滤方可排空。
⒔灭菌
采用瞬时高温灭菌机，对浓缩苹果汁进行灭菌，使产品达到无菌要求，从而达到延长浓缩苹果汁的保存期。
⒕无菌灌装
无菌灌装的三个条件：
（1）物料的无菌
（2）包装材料的无菌（3）灌装环境的无菌。
采用灌装机进行灌装，灌装前先将灌装口喷射高温蒸汽，杀死可能存在的微生物，再开始灌装，灌装后的成品直接入库保存。
四、物料衡算
本设计要求每班产量为24690kg，根据所查资料，苹果采收时的损失率为%，苹果原料的工艺损耗率为%，挑选损失为%，清洗损失为%，破粹损失为%，压榨损失为%，过滤损失为%，灭酶损失为%，浓缩时洛川苹果的含糖量从%提升至56%（一般浓缩到原来体积的1／6），酶解损失为%，超滤损失为%，灭菌损失为%，灌装损失为%。
洛川苹果含酸量在%，一般要求果汁成品糖酸比在13:
1~15:
1之间。
苹果原料损耗率
果皮
子核
坏肉
碎块
果蒂梗
损耗率%
5
3
由于浓缩前后总糖含量不变（设原料苹果量为X）：
X（%）（%）（%）（%）（%）（%）（%）（%）%=24690÷（1-0.4%）÷（%）÷（%）÷（%）×56%
得X=
（1）苹果原料量为X=122901.94kg
（2）采收时的损失率为%，则采收后产量为
×（%）=119337.79kg
（3）苹果原料的工艺损耗率为%，则原料处理后产量为
×（%）=103704.54kg
（4）原料挑选损失为%，则挑选后产量为
×（%）=103186.02kg
（5）原料清洗损失为%，则清洗后产量为
×（%）=102979.65kg
（6）原料破粹损失为%，则破粹后产量为
×（%）=102773.69kg
（7）原料压榨损失为%，则压榨后产量为
×（%）=89207.56kg
（8）过滤损失为%，则杀菌后产量为
×（%）=87958.65kg
（9）灭酶损失为%，则灭酶后产量为
×（%）=87254.98kg
（9）蒸发浓缩时洛川苹果的含糖量从%提升至56%，产量为
×%÷56%=25241.62kg
（10）糖酸比调节
调配前果汁：
糖总量×56%=
酸总量×%=506.08kg
经浓缩后进行酶解、超滤灭菌，损耗率为%、%、%，则杀菌后浓缩汁产量为×（1-0.4%）×（%）×（1-0.55%）=
此时，糖度=÷=%
酸度=÷=%
糖酸比=%÷%=
一般成品果汁的糖酸比在13：
1~15：
1之间，浓缩汁糖度在56%~58%之间，酸度在1%~%之间。
有以上计算过程可知，浓缩苹果汁的糖度符合要求，但糖酸比不再要求范围之内，因此糖酸比需要进行调整，设糖酸比为13：
1，糖度在56%，加入糖akg，酸bkg,
+a）／+a+b）=56%
+a）／+b）=13
得a=
b=585.81kg
调整后：
糖总量：
+=
糖添加量：
／=%
酸总量：
+=1091.89kg
酸添加量：
／=%
糖酸比调整后浓缩汁总量为++=
（11）灌装损失为%，最终所得浓缩苹果汁产量为
×（%）=25334.71kg
（12）检验计算
-24690）÷24690=%
由于误差较大，得进一步重新倒退计算
计算过程如下：
由于浓缩苹果汁产量为24690kg，则
（1）灌装损失为%，则灌装前浓缩汁产量为
24690÷（%）=24702.35kg
（2）杀菌损失为%，则杀菌前浓缩汁产量为
÷（%）=24838.96kg
（3）超滤损失为%，则超滤前浓缩汁产量为
÷（%）=25140.65kg
（4）酶解损失为%，则酶解前浓缩汁产量为
÷（%）=25241.62kg
（5）由上述计算过程可知，糖酸比调整过程糖的添加量为%，酸的添加量为%，则糖酸比调整前浓缩汁产量为
÷（1+%+%）=24599.57kg
（6）浓缩由糖含量为%浓缩到56%，则浓缩前果汁产量（根据浓缩前后糖含量不变）为
×56%÷%=85035.55kg
蒸发水分含量：
灭酶损失为%，则灭酶前产量为
÷（%）=85721.32kg
（8）过滤损失为%，则过滤前产量为
÷（%）=86938.46kg
（6）原料压榨损失为%，则压榨前产量为
÷（%）=100159.51kg
（7）原料破粹损失为%，则破粹前产量为
÷（%）=100360.24kg
（8）原料清洗损失为%，则清洗前产量为
÷（%）=100561.36kg
（9）原料挑选损失为%，则挑选前产量为
÷（%）=101066.69kg
（10）苹果原料的工艺损耗率为%，则原料处理前产量为
÷（%）=116302.29kg
（11）采收时的损失率为%，则采收前产量为
÷（%）=119775.79kg
每班产量苹果汁的物料衡算图
原料苹果㎏
％
采收处理㎏
％
拣选㎏
％
清洗㎏
％
破碎㎏
％
压榨㎏
％
过滤㎏
％
灭酶85721.32kg
%
浓缩㎏
%水分蒸发量为60435.99kg
糖酸比调整㎏
+％（糖）+%（酸）
59.04kg583.01kg
酶解㎏
%
超滤25140.65kg
%
灭菌
％
灌装24702.35kg
％
成品24690kg
五、设备选型及论证
该设计每班实行8小时，
（1）拣选机
拣选机生产能力÷8=h
拣选机技术参数
型 号
生产能力T/h
功率KW
外形尺寸mm
GXJ-10
10～15
6000×1000×900
由于GXJ-10生产能力在10~15t/h，所以选用一台该设备即可满足生产要求。
（2）清洗机
清洗机生产能力÷8=
清洗机技术参数
型号
生产能力T/h
配用功率KW
外形尺寸mm
LXJ-20
20
4500×1400×2000
由于LXJ-20生产能力在20t/h，所以选用一台该设备即可满足生产要求。
（3）破碎机
破碎能力为÷8=12545.03kg
技术参数
型号
CPS-20
生产能力（t/h）
20
配用功率（kw）
22
外型尺寸（mm）
2000x2000x1800
（4）压榨机
生产能力÷8=h
带式榨汁机-技术参数
型号
处理能力t/h
主机功率Kw
进料口高度mm
主机外形尺寸mm
设备重量Kg
DYJ-20
20
5400×3380×2505
6500
根据上表的技术参数可知，选用一台该设备即可满足生产要求。
（5）贮罐
贮存能力÷8=h
贮罐的技术参数
型号
容积L
设备重量Kg
外型尺寸mm
容器类别
ZG-6000
6000
1550
ø1800×3000
常压
ZG-10000
10000
2650
ø2000×3900
根据上表的技术参数，选用ZG-10000和ZG-6000各一台即可满足生产要求。
（6）双联过滤器
过滤流量为÷8=10867.31kg/h
双联过滤器技术参数
型号
YIAN
规格m2
流量t/h
10
外形mm
1520×550×1200
根据过滤流量，选用两台YIAN
（7）列管式预热灭酶机
生产能力÷8=10715.17kg/h
列管式预热灭酶机——技术参数
处理能力kg/h
板片尺寸mm
蒸汽耗量kg/h
换热面积m2
4000
1700×500×1400
300~500
~4
所以选用三台以上列管式预热灭酶机即可满足生产要求。
（8）浓缩设备
蒸发水分量=÷8=h
浓缩设备技术参数
型号
蒸发量（KgH2O/h）
耗气量（Kg/h）
外形尺寸（L×W×H）m
循环耗水量（T/h）
蒸发温度℃
蒸汽压力（Mpa）
浓缩比重
SJN3-8000
8800
2200
9××5
40
95~98
~
~
根据水分蒸发量，对照上表，选择一台SJN3-8000浓缩设备即可满足生产要求。
（9）酶解罐
酶解能力÷8=
酶解罐——技术参数
容积L
换热面积m2
搅拌功率kw
内罐体直径mm
5000
1800
由于果汁的密度与水很相近，且比水的密度稍大，所以选用一台上述酶解罐即可满足生产要求。
（10）超滤装置
超滤能力为÷8=3142.58kg/h
超滤装置——技术参数
型号
膜面积（m2）
透过液量（l/h）
进料量（m3/h）
尺寸（mm）
SUF-100
5
100
由于果汁的密度与水很相近，且比水的密度稍大，所以的果汁体积略大于3142L，选用一台SUF-100即可满足生产要求。
（11）高温瞬时杀菌机
÷8=3104.87kg
高温瞬时杀菌机——技术参数
型号
产量L/h
灭菌温度℃
电机功率kw
保持时间s
耗气量kg/h
外形尺寸
UHT-4
3500-4000
115~135
4
4-6
1750×1350×2000
由于果汁的密度与水很相近，且比水的密度稍大，根据图表的产量，选用一台UHT-4即可满足生产要求。
（12）灌装机（定每瓶为500ml）
÷8=3087.79kg/h
果汁密度为p=ml
V=m/p=×103/=×106ml
瓶数=×106/500=瓶
灌装机技术参数
型号
生产能力（500ml）（b/h）
瓶子尺寸（mm）
适合盖子
冲瓶水压力（Mpa）
压缩机压力（Kg/h）
气源压力（Mpa）
耗气量（m3/min）
总功率（KW）
外形尺寸（mm）
KN18-18-6
5000-6000
瓶径φ50-φ100；高度150-320
塑料螺旋盖
1600
2480×1960×2250
根据计算出瓶子数，对照上表的技术参数，选用一台KN18-18-6的灌装机即可满足生产需要。
六、工厂辅助生产设施的设计
1.办公楼
办公楼建筑面积可按下式估算：
A=GK1A1/K2+B（m2）
式中A——办公楼建筑面积，m2；
G——全厂职工总人数；
K1——全厂办公人数比，一般取8%~12%；
A1——每个办公人员使用面积，一般为5~7m2/人；
K2——建筑系数，65%~69%；
B——辅助用房面积（m2），根据需要决定。
经过初步估算本厂总人数为200人，估算出办公楼面积为20×15=300m2。
2.食堂
食堂设置在厂区大门附近。
主要由餐厅和厨房两部分组成，其建筑面积可由下式计算：
A=NA1/K（m2）
式中A——食堂建筑面积，m2；
N——座位数；
A1——每座位使用面积；
K——建筑系数，82%~89%。
根据最大班人数为100人，这座位数应设置45个，每个座位使用面积为1m2,估算下来食堂总面积为8×10=80m2。
3.浴室
浴室淋浴器的数量按各浴室使用最大班人数的6%~9%计，浴室建筑面积按每个淋浴器5~6m2，该工厂最大班人数为100人，经估算浴室面积大概为5×6=30m2。
4.厕所
厕所便池蹲位数量应按最大班人数计，男每40~50人设一个，女每30~40人设一个，厕所建筑面积按每蹲位~3m2计。
初步估算厕所面积定为4×4=16m2。
5.门卫
门卫是看护工厂进出车辆和人口流动情况，将门卫定为6×5=30m2。
6.停车场
停车场是为了方便上班员工停放车辆，将停车场面积设为20×10=200m2。
7.锅炉房
由于洛川长年基本刮东北和西南风，应将锅炉房设置在厂房的西北或东南方向，该设计把锅炉房设置在西北方向，面积为15×9=145m2。
8.生产车间
根据车间的设备大小和更衣室、包装区、办公室等主要场所的计算，生产车间面积为42×27=1134m2。
9.仓库
成品仓库的大小，取决于产品的日产量及周转期，此外，仓库的大小还和货物的堆放形式有关。
一般存放时间为一周，初步估算面积为40×25=1000m2。
10.原料库
由于生产浓缩苹果汁需要很多原料苹果，所以仓库面积相对于较大，估算为30×40=1200m2。
11.包装材料库
根据包装材料的多少，把包装材料库面积设为5×40=200m2。
七、厂房总平面设计
厂房长——130m，宽——110m
厂房设备及其尺寸
序号
名称
尺寸（m）
序号
名称
尺寸（m）
1
门卫
6×5
10
包装材料库
40×5
2
停车场
20×10
11
仓库
40×25
3
升级会员 