椰汁饮料生产工艺设计.docx
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椰汁饮料生产工艺设计
椰汁饮料生产工艺设计
1总论
1.1设计依据
根据天津科技大学科研处与温州天恩保健食品有限公司签订的合作意向，设计一个坐落热带年产30001的椰汁加工厂。
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和设备，参考有关文献资料，应用CAD技术，完成初步工艺设计。
1.2设计范围
制定产品方案，设计工艺，进行物料平衡，设备选型，水电汽平衡，劳动力平衡，设定企业管理组织架构进行经济效果预测，绘制产品工艺流程图、设备布局图、车间管路图和全厂平而图。
1.3厂址评价
本设计中椰汁加工厂座落在热带。
热带地区气候炎热，阳光充沛，适合椰树生长，这为该厂提供了充足的原料一，避免了长途运输原材料。
厂区内有良好的卫生环境，达到了食品生产的卫生条件。
厂址靠近电源，减少了输电距离，从而减少因线路过长而增加投资费用。
水源充足，水源符合生活饮用水卫生的要求。
交通方便，减少了运输费用。
厂区有较好的自然环境和可靠的地质条件，自然的排水坡度大致为0.09-0.OS，附近无有害气体、烟雾、灰沙和其他危及食品安全卫生的因素。
工厂附近劳动力丰富，原料易得，气候对饮料销售有利。
另外厂区内还留有一定的发展余地。
1.4生产方法的评价
本设计中的椰汁是由椰子的白果肉经榨汁调配而制成的天然营养饮料。
所采用的方法提高了椰子汁在半成品加工中和成品保存期中的物理稳定性，能保持椰子汁的天然香气及天然营养成份。
具体方一法是:
选择成熟的椰子，剥掉外面的椰衣，去除硬壳，除去椰子白果肉表层的黑皮得到新鲜的白果肉，然后经过磨浆、过滤、胶磨等一系列步骤处理成鲜椰子乳液，向乳液中加入蔗糖、乳化剂、稳定剂经乳化混合后，在一定的温度下均质，以提高椰汁的稳定性，然后加热脱气，最后杀菌灌装即可得到理想的天然椰子汁。
本工艺方案通过选用合适的乳化剂和稳定剂、适宜的均质和杀菌等工艺条件，实现了椰汁在储存期内的物态稳定性。
1.5产品市场的预测
蛋白饮料近几年在我国迅速发展，原因之一是消费者对一饮料的需要己经从单纯的满足消暑解渴的碳酸饮料逐步转向营养、保健、功能的饮料。
这是软饮料发展之必然。
椰汁蛋白质含量高，对于改善我人民膳食中蛋白质不足的现状具有非常重要的意义。
椰汁营养丰富，营养素组成合理，其特殊的色香味均适合中国的广大消费者，是一种物美价廉的营养性饮料，，因其原料丰富，工艺日臻成熟而进入工业化生产。
随着人们白我保健意识的提高，果汁逐渐成为人们钟爱的饮品。
随着经济日益发展，人们的日常饮品将逐渐由碳酸饮料转而被天然果汁所取代。
同时，椰子汁将以健身运动饮料进入市场，运动员饮用，有助于恢复体能、补充体内矿物质。
椰汁国内市场看好。
椰汁经北京医科大学临床试验和母「究证明，具有降低血.脂水平，预防心血管疾病的保健作用，经美国食品药物管理局（FDA）认可的检验证实，该产品不含胆固醉，符合国际食品安全标准和美国食品安全标准和美国食品新规定。
所以椰汁的国际市场也看好。
2工艺设计
2.1原材料
单甘酷、蔗糖脂肪酸酯、吐温-80
椰肉:
总水量=l:
10
复合乳化剂:
蔗糖酯0.1%,单片酚0.25%,吐温-800.11%
复合稳定剂:
羧甲基纤维素钠0.03%蛋白酸钠0.25%
成品糖度:
9.0%
2.2产品方案
主要产品为天然椰子汁。
其包装形式主要为三片罐（250m1,型号为5133#）和PET.瓶（1L）。
全年均衡生产，每月前20天生产三片罐包装的产品，后10天生产PET瓶包装的产品。
三片罐（5133#）包装的椰汁产品。
大约占一总产量的2/3左右。
全年工作日不少于250天，每天工作8h,每天的生产班次为1班。
年产3000t，则日产也即班产量为3000/250=12t/班。
2.3生产工艺
（一）椰子去壳、果肉破碎
椰子要选用新成熟的椰子果，用自来水将椰子外壳表皮附着的泥沙和杂物冲洗干净，人工用刀砍去椰子的外壳，用椰肉刨机将椰肉刨出，加入足够的符合饮料生产的处理水，送入磨浆机进行破碎。
特别注意的是加水量应一次加足，量不可太少，以免影响原料‘提取率，一般控制在配料水量的50-70%。
破碎成疏松的状态时出汁最佳，这是粗磨。
经离心过滤机过滤后再用胶体磨细磨，使其组织内蛋自质及油脂充分析出，以利于提高原料利用率。
经过粗、细磨后的浆体中应有90%以上的固形物可通过150目。
（二）配料乳化剂和稳定剂中加入约为5倍重量的水，在65-750C,2800r/min下搅
拌4-Smin，得到稳定的乳化剂液和稳定剂液。
将已调好浆液浓度的椰汁及适量的砂糖、乳化剂、稳定剂按顺序放入带有搅拌器的不绣钢调配罐中进行调配。
（三）均质
均质的目的是使椰汁中的不同粒度、不同密度的颗粒进一步破碎并使之均匀，增加椰汁的亲和力，适当增加产品的勃度，抑制出现分层、沉淀现象，使椰汁保持均一稳定。
压力和温度是影响均质效果的极为重要的参数，均质大多采用高压均质机，主要依靠巨大的压力差，使脂肪粒受到剪切、高速撞击而破碎，成为更细小的脂肪粒，增加了脂肪球的表面积，从
而增加了蛋自质在脂肪球表面的吸附量，使脂肪球比重增大，上浮力变小，并使固体微粒分布变窄增加了乳化效果。
71
（四）脱气
在该工艺中，脱气在均质之后。
这是其不同于常规植物蛋自饮工艺之一，目的主要是为了脱去均质中混入的空气。
（五）罐装与杀菌
对于三片罐包装的产品:
用泵将经均质、脱气后的椰汁输送至定量罐装机，将椰汁定量灌入三片罐瓶中，经传送带送至压盖机进行压盖密封瓶口。
然后将然后将椰汁送入杀菌锅中进行加压高温灭菌。
对于UHT产品:
经均质、脱气后的椰汁直接进入UHT生产线，其杀菌条件为：
137℃,4-5S。
2.4物料衡算
A、B、C组为按照椰果外形从大到小划分的组。
己知年产3000t，每年按250个工作日，可确定日产12t，每日1班，即班产12t。
（1）原料·椰子
原料·椰肉中蛋白质含量为5.5，脂肪含量为31.57，而成品椰汁中蛋白质含量应不低于0.5，以成品率为99.7%计，按照此标准计算:
每日消耗椰肉量为:
12×0.5/5.5%l99.7%=1.094t;
再由原料数据表可计算椰肉与原料椰子之间的数据关系，计算如下:
设每得1t椰肉需椰Yt，结合上面提供的实验数据表，可计算如下:
Ya11010/480=2.104;Ya21190/480=2.479;Ya31165/480=2.427;
Yb1=2.418;Yb21120/450=2.489;Yb31090/425=2.565;
Yc19251360=2.569;Yc2925/360=2.556;Yc31010/370=2.730
则平均值Y=2.483t
所以:
每日消耗原料椰1.099X2.984t,即2.705t
取多次试验平均值，椰肉损耗为15.5%.
所以:
实际需椰肉量为:
1.091/（1-15.5%）=1.295t
实际原料椰消耗量为:
1.295X2.482=3.2I4t
因采用每日1班生产，所以，每班耗用椰肉1.295t,原料椰子3.214to
（2）各种辅料:
由工艺配方知，各辅料用量为:
乳化剂蔗糖配0.100/},单甘酯0.25%，吐温-800.11%,稳定剂CMC-NAO0.03%,
酪蛋白酸钠0.25%，蔗糖9%。
计算其班产所需量:
蔗糖1210.997X90l0X1000=1083.25kg
蔗糖酯I2/0.997X1.0%oX1000=12.036kg
单甘酯12/0.997X2.5%oX1000=30.090kg
吐温一801210.997X1.1%。
X1000=13.240kg
CMC-NA12/0.997X0.3%oX1000=3.611kg
酪蛋白酸钠12/0.997X2.5%oX1000=30.090kg
计算结果见表5-20表5-2班产12t椰汁物料计算
2.5设备计算
由表5—2知:
每日处理椰汁量为3.214t;椰肉量为1.295t;
因每天工作8h,可作以下需要能力估算:
（1）椰肉刨机1295kg/8h=162kg/h
（2）磨浆机1295kg/8h=162kg/h
（3）卧式离心过滤机12036kg/8h=1505kg/h
（4）胶体磨12036kg/8h=1505kg/h
（5）均质机12036kg/8h=1505kg/h
（h）脱气机12036kg/8h=1505kg/h
（7）高温瞬时杀菌机12036kg/8h=1505kg/h
（8）灌装机48542罐/8h=6068罐/h=102罐/min
12136瓶/8h=1517瓶/h=26瓶/min。
:
（9）封罐机98542罐/8h=6068罐/h=102罐/min
（10）压盖机48542罐/8h=6068罐/h=102罐/min
（11）贴标机48542罐/8h=6068罐/h=102罐/min
1136瓶/8h=1517瓶/h=26瓶/min
（12）装箱机2023只/8h=253只/h759只/8h=95只/h
（1）椰肉刨机20个刨头同时运作每个刨头生产能力为9kg/h
（2）胶体磨规格型号:
JM80-2A;物料处理细度:
2-50（um），单循环或多循环:
产量:
1-5t/h;电机功率:
1.5kw;安装尺寸:
290X300X540;总重:
52kg;
（3）磨浆机规格型号:
DM-Z160CL3III;安装尺寸:
590X414X920;生产能力:
200kg/h;电源:
300/420v:
功率:
1.7kw;
（4）卧式离心过滤机规格型号:
L.WI_320;转鼓直径:
320mm;转鼓转速:
2700r/min;分离因数:
1302;主电机型号:
Y132M-9;主电机转速:
2700r/min;功率:
7.5kw;外形尺寸:
940X1165X950;
（5）化糖罐规格型号:
600L;安装尺寸:
950X900;
（6）双联过滤器规格型号:
ZRP-HI;过滤面积:
0.15m2:
过滤温度:
<100℃;使用压力:
0.2MPa;进口管径:
fai32mm，出口管径:
fai32mm外型尺寸:
1000X300X1000;
（7）配料罐规格型号:
ClPG1000;容积:
1000L;罐内压力:
<0.25MPa;夹套内压力:
<0.3M1'a;夹套内温度:
<1430C;外型尺fai1200X2160;
（8）均质机规格型号:
SLS2000-40/45;额定流量Q:
2000L/h:
最大工作压力36MPa;、电源:
30kw;重量:
1800kg;外型尺寸:
1300X900X1500;
（9）储罐容量:
10001,;外型尺寸:
1200X1300;
（10）真空脱气机规格型号:
LH8B1;生产能力:
1.5-2.5t/h;真空度:
0.054-0.082M1'r;容积:
（）.4m';容积内径:
中620;总重:
350k};;电机功率:
6.2kw;外型尺寸5X1100X2625;
（11）列管式超高温杀菌机生产能力:
2000L/h;物料进口温度:
50C;超高温灭菌温度:
135-1410C:
冷却水进口温度:
20-250C;冰水进口温度:
20C;蒸汽压力及耗量:
0.8MPa,I15kg/h;压缩空气压力及耗量:
>0.7MPa,50L/min;设备总功率:
3.75kw;一设备净重:
2000kg;外型尺寸:
3580X1760X2470;
（12）低真空灌装机规格型号:
GCP-10:
灌注头数:
12;适用瓶高:
140-320mm;适用瓶径:
中60-100mm;整机功率:
2.25kw;外型尺寸:
1000X985X1660mm;
（13）易拉罐封口机规格型号:
GT7B12;生产能力:
40-120罐lmin:
功率:
4.5kw;
（14）立式杀菌锅规格型号规格型号:
ZGL-700;有效容积:
0.4m2;外型尺寸:
1630X1230;最大工作压力:
0.25MPa;最高工作温度:
125℃;
（15）贴标机规格型号规格型号:
TLG-A;标范围:
中20mm-中1OOmm;生产能力:
80-200瓶/min;标签规格，卷筒芯内径:
中76tnm;标签卷最大外径:
中300mm;标签宽度:
20-200mm;电源:
220伏;外型尺寸:
1820X1100X1500:
机器重量:
200kg;
（16）自动装箱包装机规格型号:
AC-12;包装速度:
10箱/min;包装产品尺寸:
320X200X200;外型尺寸:
6000X2700X2000:
重量:
2500kg;
（17）连续喷淋式冷却机外型尺寸:
3;100X920X1030:
处理能力:
2t/h:
功率:
0.75kw;冷却温度:
30-600C;冷却时间:
5一15min
（18）回转式洗瓶机规格尺寸:
LH4B17;生产能力:
60-120瓶/min;冲洗头数:
16;冲洗时间:
2.6-1.3秒;瓶口直径:
27-44mm;瓶身直径:
50-89mm;设备重量:
1500kg;电机功率:
1.lkw;外型尺寸:
2050X1295X1610;
（19）自动洗瓶机规格型号:
（iT7D2-1;用途:
用于金属空罐热冷水清洗;生产能力:
240罐/min;使用范围:
罐内径D=50-70mm,罐外高H=30-180mm;外型尺寸:
1960X680X880:
设备重量:
380;
（20）CIP就地清洗机规格型号:
H,IQ-3000;'I}产能力:
30t/h;总功率:
2.20kw;清洗液:
酸，碱;800kg;外型尺寸:
;1200X1600X2600;
（21）}次瓶机规格型号:
PC曰E1;生产能力:
1000-1500个/h;制品直径:
20-120mm:
制品高度:
302}0111111;动作气压:
0.BMPa;吹瓶气压:
1.6MPa;制品容积:
20-1000m1;容模厚度:
140-200mm;开模厚度:
140-200mm;开模行程:
165mm;锁模力:
30t;机器重量:
0.65t;外形尺寸:
1500X600X1700;
（22）砂棒过滤器规格型号:
GL-3000;生产能力:
3.0t/h;孔径0.16-0.41um;
重量:
300kg;外形尺寸:
320X320X820
（23）活性碳过滤器：
规格型号:
HHX一05:
直径:
500mm;H1,:
1800mm;H2.:
1400mm;
滤料层高:
1000mm;最大输出量:
1.6-2m3/h,工作温度:
5-95℃;工作压力:
0.35MPa:
（24）精密过滤器型号:
.JMG-3;处理能力:
2t/h;工作温度:
5-30℃;;工作压力:
0.4MPa;外形尺寸:
中300X750
（25）储水罐、规格型号:
HTG—1.5材料：
SVS304;储水量:
1.5t:
外型尺寸:
中1100X2220
2.6劳动力平衡
劳动力分配见表5-30
2.，水电汽平衡（以班产量计算）t327
采用能耗估算法，果蔬汁饮料的能耗为:
水耗量:
5-8m3/t
汽耗量:
400-700kglt
电耗量:
20-SOkw/h
生产车间每班耗水量:
8X12=96t
生产车间每班耗汽量:
600X12=7200kg
生产车间每班耗电量:
40X8=320kw
生活用水量一最大班人数X70/1000/3m3/h=100X70/1000/3X8=19t
锅炉用水量=1.2X1.5X锅炉蒸发量X8=
照明电:
白天采用自然采光，只在采光不足或夜班时才用电。
车间用电按照规定为6w/m2，故车间用电4800X6=29kw
全厂日用水量=工艺用水十锅炉用水+生活用水=96+15+19=130t
全厂日用汽量=7200kg
全厂日用电量=工艺用电十照明电=320十29=350kw
选用锅炉为:
规格型号:
LSS0.7-1.0Y9（Q）;额定蒸发量:
1000kg/h;工作压力;0.7MPa;热效率:
90%;燃油消耗量:
65.4kg/h;水压实验压力:
1.1MPa;进水口:
32;烟道口:
中309/420;蒸汽出口:
50;安全阀:
40X2;安装尺寸:
1650X1650X262（0;设备重量:
2180kg。
3公用系统
3.1给排水系统
清洗用水采用自来水。
贮水设施有防污染措施，贮水设备定期清洗、消毒。
生产用水为经活性炭过滤器处理的自来水。
锅炉用水为经钠离子交换器处理的自来水。
3.2供汽系统
只提供生产用蒸汽。
锅炉燃料用煤油。
3.3供电系统
工厂附近建有变电站。
3.4采暖通风系统
该厂地处热带，不用采暖设施。
生产车间配有中央空调。
在生产车间配有通风机。
在溶糖间安装排气系统。
4.厂区建筑73
4.1全厂用地计算
全厂长250m,宽190m,共占地80亩。
4.2厂区各建筑物面积的计算及厂区建筑面积一览表
本设计房高6米，厂区建筑面积见表5-40
表5-4建筑物面积表
┌────┬────┬──────┬────┬───┬────┐
│建筑物│面积/m-│建筑物│面积/m-│建筑物│面积/m`│
├────┼────┼──────┼────┼───┼────┤
│全厂│53200│成品库│327│更衣室│36│
├────┼────┼──────┼────┼───┼────┤
│车间│4200│化验室│20│浴室│25│
├────┼────┼──────┼────┼───┼────┤
│办公室│143│中，自试验室│40│厕所│15│
├────┼────┼──────┼────┼───┼────┤
│原料，库│298│食堂│44│锅炉房│50│
└────┴────┴──────┴────┴───┴────┘
（一）生产车间
生产车间面积计算:
28X50+14X50=2100m-
（二）预处理车间
面积计算:
14X100=1400m-
（三）办公楼
办公楼建筑面积估算:
F=GXK,1XA/K2+B
F一办公室建筑面积，m}
G一全厂职工总人数100人
K1一全厂办公人数比，10%
K2一建筑系数，65%
A_每个办公人员使用的面积6m2/人
B一辅助用房面积
F=100X10%X6/65%+50=92.3+50=143m2
（四）仓库
贮存原料的仓库通风良好、干燥、清洁，并具有防蝇、防鼠设施;地面用水泥铺砌，库内经常清扫（洗）、消毒。
库内原料按不同品种离墙、离地分类堆放，并标明入库日期、先进先用。
仓库面积估算:
F=F1+F2=（W×T）/（DxK）+F2
F一仓库的建筑而积，m-2
F1一仓库库房的面积，m-2
F2:
一仓库的辅助用房的建筑面积，50m2
W-单位时间（d）的物料量，原料椰3214t，成品椰汁12t
T一存放时间（d）原料椰存放10d，成品椰汁存放15d
D一单位库房可堆放的物料净重，原料椰子取200Kg/m2，成品椰汁取1Kg/m2
K一库房面积利用系数，0.65
原料仓库与包装材料仓库面积为:
F=（3214X10）/（200X0.65）+50=298m}
成品仓库面积为:
F=（12X15）/（1X0.65）+50=327m-
（五）食堂
食堂座位数:
N=MX0.85/（CXK）
N一座位数
M一全厂最大班人数，60
C一进餐批数，2
K-座位轮换系数，1.2
N=60X0.85/（2X1.2）=22
食堂建筑面积:
F=NX（D.1+D2）/K
F一食堂建筑面积
N一座位数
D1_侮座餐厅使用面积，1m-2
D2:
一侮座厨房及其他面积，0.70m2K-建筑系数，850%
F=22X（1+0.70）/0.85=44m2
（六）更衣室
为适）立卫生要求，该工厂的更衣室设在生产车间人员进出口处。
更衣室内应设个人单独使用的三层更衣柜，衣柜尺寸500X400X1800mm，以分别存放衣物鞋帽等，更衣室使用面积按固定工总人数每人0.6m2计。
则更衣室面积计算:
60X0.6=36m-2
（七）浴室
浴室淋浴器的数量按各浴室使用最大班人数的6%-9%，该设计规定为7%计，浴室建筑面积按每个淋浴器6m-2计。
则浴室面积计算:
60X7%X6=25m-2'
（八）厕所
为了利于生产工人的卫生，厕所设在车间内入口内侧。
厕所设施的卫生标准应符合《出口食品厂、库最低卫且:
要求》。
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30-35人设一个。
厕所建筑面积按3平方米/蹲位估算。
则厕所面积计算:
（2十3）x3=15m2
4.3厂房结构及材料
（一）地面
车间地面采用瓷砖，排水坡度2:
1000，排水沟间距为7ma
（二）内墙面
转角处设计成圆弧形，墙裙采用白瓷砖贴面，高度为1.7m，墙面采用白水泥砂浆粉刷。
（三）通风降温设施
车间净高6m，车间跨度14m，通风降温措施采用吊板引流，由于本车间蒸汽量较大，还配备了抽风机。
（四）建筑结构
屋面处理、楼板及大梁外形平整，楼板采用预制装配式结构。
（五）建筑型式
T型
本工l一采用框架结构，梁、柱、屋架、基础均采川钢筋棍凝土
4.4厂房的特殊要求
厂房与设施按工艺流程合理布局，便于卫生管理和清洗、消毒。
厂房与设
施结构合理、坚固、完善;经常维修保养，保持良好状态。
厂房内有防蚊蝇、防鼠、防烟雾、防灰尘等设施。
}}J
地面、楼面能防水、防腐蚀、防渗漏、防滑、无毒、易冲洗、消毒，并有0.2%的排水坡度和良好的排水系统。
排水沟为圆弧式的明沟。
墙壁能防霉、防潮、防水、无毒，易冲洗、消毒o墙裙砌工.sm匕}色瓷砖，顶角、墙角、地角呈弧形，便于清洗。
天花板能防潮、防霖、防水、防灰，易洁洗，表面涂层牢固。
门、窗严密，采用不锈钢制作。
窗和其他洞口安装易于清洗、更换的纱窗。
窗台下斜45度。
车间进[]处女装不川手开关的水龙头，按每10人一个安装。
洗手池下水管安装反水弯并引进排水管中，废水不得外溢，洗手处有清洗、消毒剂和干手设施。
车间进口处设有与通道等宽，长1.5m、深20cm的鞋靴消毒池。
车间内设有设备和工器具的清洗、消毒设施，选用易清洗、防腐蚀、无毒的材料制作，并配有充足的水源。
车间内安装通风设备，以保持车间内空气对流。
在有大量蒸汽的加热工段，配备足够能力的排风设备，通风「!
安装易于清洗、更换的耐腐蚀网罩，进气口距地面2n:
以上，并远离污染源和排气门。
儿接触饮料的设备、工器具和容器，采用无毒、无异味、易清洗的材料制作，表面光滑，无凹坑、缝隙。
禁n=使用竹木1.器具和容器。
固定设备的安装位置便于清洗、消毒。
厕所有冲水装置、不用手开关的洗手设施和供洗一手用的清洗剂，并在醒目处设“便后洗手”的招牌;地面平整，采用便于清洗、消毒的建材铺砌，墙裙砌白色瓷砖，门、窗有
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