碳酸饮料课程设计.docx
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碳酸饮料课程设计
目录
第一章设计计算书2
1.1产品方案及制定2
1.1.1碳酸饮料生产规格：
2
1.2工艺流程图2
1.2.1一次灌装工艺流程图3
1.2.2二次灌装工艺流程3
1.3物料衡算4
1.3.1产品配方4
1.3.2物料衡算4
1.3.3包装5
1.4设备选型及计算5
1.4.1水处理设备5
1.4.2杀菌设备6
1.4.3过滤设备7
1.4.4冲、灌、封设备7
1.4.5包装设备8
第二章设计图纸9
第三章、设计说明书10
3.1碳酸饮料的定义及类型10
3.2碳酸饮料的现状10
3.3碳酸饮料的生产质量及标准11
3.4碳酸饮料班产量的确定12
3.5饮料用水的水质要求和处理13
3.5.1原糖浆的制备13
3.5.2糖浆的配合15
3.5.3碳酸化17
3.5.4瓶的预处理18
3.5.5碳酸饮料的质量指标18
第四章、结论21
参考文献22
第一章设计计算书
1.1产品方案及制定
产品方案：
产品方案又称生产纲领，就是食品厂准备全年生产那些品种和各产品的数量、产期、生产班次等的计划安排。
在安排产品方案时，尽量做到“四个满足”和“五个平衡”。
四个满足：
1、满足主要产品产量的要求；
2、满足原料综合利用的要求；
3、满足淡旺季平衡生产的要求；
4、满足经济效益的要求。
五个平衡：
：
1、产品产量与原料供应量的平衡；
2、生产季节性与劳动力的平衡；
3、生产班次的平衡；
4、设备生产能力的平衡；
5、水、电、汽负荷的平衡。
制定：
一种原料生产多种规格的产品时，为便于机械化生产，应力求精简。
但是，为了尽可能的提高原料的利用率和使用价值，或为了满足消费者的需求，往往有必要将一种原料生产成几种规格的产品（即进行产品品种搭配）。
1.1.1碳酸饮料生产规格：
品种
规格
碳酸饮料
330ml
600ml
1.2工艺流程图
1.2.1一次灌装工艺流程图
1.2.2二次灌装工艺流程
1.3物料衡算
1.3.1产品配方
1、配料顺序：
糖浆→苯甲酸钠→甜味剂→柠檬酸→果汁→乳化剂→香精→色素→定容剂所需量
2、主要配方：
水、CO2、香精、白砂糖、糖精、柠檬酸、甜蜜素、磷酸、焦糖色、苯甲酸钠。
1.3.2物料衡算
1、本设计为50000t的碳酸饮料
2、本设计为年350天
3、调配阶段的物料损失按0.2%计，则M2=M1×（1-0.2%）=50275990.5kg×99.8%=50175438.5kg
4、脱气、均质、灭菌阶段损耗损失/按0.2%计，则M3=M2×（1-0.2%）=50175438.5kg×99.8%=50075087.6kg
5、灌装阶段的物料损耗损失按0.1%计，则M4=M3×（1-0.1%）=50075087.6kg×99.9%=50025012.5kg
6、二次灭菌阶段的物料损耗损失，按0.05%计，则M5=M4×（1-0.05%）=50025012.5kg×99.95%=50000000kg
因此，每日原料处理聊应是50286045.7kg。
1.3.3包装
年产50000t，则体积为
=39525691.7L
每瓶330ml，则日产34
2214瓶
每箱按24瓶计，则装箱数为
14259箱
每瓶600ml，则日产18
8218瓶
每箱按12瓶计，则装箱数为
15685箱
1.4设备选型及计算
1.4.1水处理设备
1、水过滤设备
水的过滤采用活性炭过滤器，活性炭具有吸附作用，还有一定的除浊作用，活性炭过滤器的主要结构和布置形式与砂石过滤器相似。
因此，活性炭吸附也称为活性炭过滤。
活性炭过滤主要用于水中有机杂质和水中分子状的胶体微小颗粒杂质，也可用于脱氯等。
2、水软化处理设备
软化采用反渗透设备，反渗透是目前应用规模最大、技术相对最成熟的膜技术，其应用在整个膜分离领域中约占一半，是膜技术发展的一个最大的突破。
反渗透是通过反渗透膜把溶液中的溶剂分离出来。
反渗透的应用从海水淡化、硬水软化等发展到维生素、抗菌素、激素等的浓缩，细菌、病毒的分离以及果汁、牛乳、咖啡的浓缩等许多方面，应用极广。
反渗透设备优点是连续运行，产品水质稳定；无须用酸碱再生；不会因再生而停机；节省了反冲和清洗用水；以高产率产生超纯水（产率可以高达95％）；再生污水不需水处理设施；运行及维修成本低；安装简单、费用低廉。
反渗透设施生产纯水的关键有两个：
一是一个有选择性的膜，我们称之为半透膜，二是一定的压力。
简单的说，反渗透半透膜上有众多的孔，这些孔的大小与水分子的大小相当，由于细菌、病毒、大部分有机污染物和水合离子均比水分子大得多，因此不能透过反渗透半透膜而与反渗透膜的水相分离。
在水中众多杂质中，溶解性盐类是最难清除的。
因此，经常根据除盐率的高低来确定反渗透的净水效果，反渗透除盐率的高低主要决定于反渗透半透膜的选择性。
目前，较高选择性的反渗透膜元件除盐率可以高达99.7％。
反渗透分离的进行，必须先在膜-溶液界面形成优先吸附层，优先吸附的程度取决于溶液的化学性质和膜表面的化学性质，只要选择合适的膜材料，并简单地改变膜表面的微孔结构和操作条件，反渗透技术就可适用于任何分离度的溶质分离。
3、水杀菌消毒设备
紫外线灭菌是本生产线纯化饮料用水的步骤，前面环节的结束，其生产能力应大于前面设备的生产能力，才能保证流水线的畅通运行，故采用生产能力为5-12t/h的紫外线饮用水灭菌机能够满足要求。
可选择ZM-5000型。
其采用高强度、寿命长的ZM型高压紫外线杀菌灯管，整个装置合理，水质卫生指标完全符合国家生活饮用水标准。
工作效率12t/h。
1.4.2杀菌设备
使用电磁波的物理杀菌设备该类杀菌设备是使用微波、远红外线、紫外线等物理辐射进行加热杀菌的，是一种有开发前途的杀菌设备。
冲瓶机CP-12型冲瓶机是引进、消化、吸收国内外先进技术为基础，自行创新设计而成的一种具有国内先进水平的回转式冲瓶机。
本机适用于瓶装饮料、矿泉水、可乐等料液的灌装生产，对塑料瓶进行清洗。
该机主要有如下特点：
（1）本机是清洗各种规格塑料瓶的专用设备；
（2）设备结构紧凑，控制系统完善，操作和维修简便；（3）清洗工艺合理，采用喷淋式原理冲洗瓶内外，并自动滤干瓶内残留水，清洗后空瓶符合卫生要求；（4）变换瓶形，只需更换星轮及导板就可实现，操作简单方便。
1.4.3过滤设备
本设备适用于浓度50%以下，粘度较底，含渣量较少的液体做密闭过滤以达到提纯，灭菌，澄清等要求。
本机应用加压密闭过滤，滤液损耗小，过滤质量好，效率高。
过滤部分由九成滤板组成，过滤面积大，流通量大；且可根据被过滤溶液之不有同生产工艺（初滤、半精滤、精滤）要求，更换不同滤膜、及根据用户生产流量之大小可适用当减小或增加滤板层数，使之适合生产之需要，因此本机具有一机多用，适用范围广之特点。
滤板采用平面螺纹网状形，结构先进，不变形，容易清洗，能有效的增长滤膜的使用寿命，从而降低生产成本，本机配备不锈钢输液泵，其配用电机小，耗电省。
机座下装有胶轮，操作方便，移动灵活，可供移动使用。
本机过滤面积大，流量大，适用范围大，所以在饮料等行业有广泛用途。
技术参数：
型号
项目
DL-150
DL-200
DL-300
DL-400
滤板直径（mm）
150
200
300
400
层数
10
10
10
10
流量（T/h）
1.5
3.0
5.0
8.0
功率（Kw）
0.75
1.1
1.5
2.2
外型尺寸（mm）
600
650
650
700
500
500
500
600
800
900
1050
1200
1.4.4冲、灌、封设备
采用CYG24-24-8冲灌封一体机用途及特点：
本系列设备集洗、灌、封为一体，适用于各种饮料的热灌装生产。
采用先进的微负压重力式灌装原理，灌装快、稳、准，设有完善的物料回流系统，也可以实现回流时独立空气，不与物料接触，减少物料二次污染及氧化。
本机能满足95度以下热灌装技术要求,灌装阀及物料进出管路无卫生死角，同时配有ＣＩＰ自清洗接口，封盖前设有对瓶口无发霉现象.采用磁力扭矩式拧盖头、实现抓盖、拧盖功能。
拧盖力矩无级可调，具有恒力矩旋封塑盖功能。
整机采用人机界面触摸屏控制、ＰＬＣ电脑程序控制、变频器控制等先进技术。
具有供盖系统自动控制，灌装温度自动检测、物科高温报警、低温停机并自动回流、无瓶不加盖、缺瓶等待、缺盖停机等功能。
1.4.5包装设备
产品型号：
YCBS25整机重量：
2500KG产品规格：
L13840mm×W1100mm×H2100mm特点：
专为瓶装饮品的高速度包装要求设计制造。
可编程控制器（PLC）控制，可实现自动化工作流程。
恒温式封切刀，表面喷涂特氟龙，切口平整、牢固。
触摸屏操作，界面友好，便于人机交流及操控。
无底托包装，可适合不同瓶径及不同组合的包装。
国内中速度热收缩膜包装机领域的最佳首选机型。
操作简单、维修方便。
技术参数：
整机外型尺寸
L13840mm×W1100mm×H2100mm
热收缩通道尺寸
L2400mm×W650mm×H450mm
最大成包尺寸
L600mm×W400mm×H350mm
包装速度
15-20Pcs/minute
输送带宽度
550mm
封切时间/温度
0.5-1s180oC-260oC
工作电源/功率
三相五线380V30KW
工作气压
0.6-0.8Mpa
用气量
0.6m3/minute
第二章设计图纸
第三章、设计说明书
3.1碳酸饮料的定义及类型
碳酸饮料是在一定条件下充入二氧化碳气的制品，是软饮料（非酒精饮料）的一种。
它的主要成分为糖、色素、甜味剂、酸味剂、香料及碳酸水等，一般不含维生素，也不含矿物质。
按照我国软饮料的分类标准，碳酸饮料（汽水）分为：
果汁型碳酸饮料、果味型碳酸饮料、可乐型碳酸饮料和其他型碳酸饮料。
1、果汁型：
原果汁含量不低于2.5%的碳酸饮料，它除了具有相应水果所特有的色、香、味之外，还含有一定的营养，有利于身体健康。
如橘汁汽水、柠檬汽水等。
2、果味型：
以食用香精为主要赋予香剂，以食用着色剂着色，原果汁含量低于2.5%的碳酸饮料，赋予一定的水果香型和色泽。
如橘子汽水、菠萝汽水等。
3、可乐型：
特指含有焦糖色、可乐香精或类似可乐果和水果香型的辛香、果香混合剂的碳酸饮料。
香气协调柔和，味感纯正、爽口，有清凉、刹口感，由于味道独特，含有咖啡因的产品同时具有提神作用，人们对这类产品往往有自己的偏爱，尤其可口可乐、百事可乐、非常可乐等知名品牌产品引导了消费方向。
4、其他型：
除上述三种类型以外的碳酸饮料，如苏打水、盐汽水以及含有非果实的植物提取或非果实的食用香精的碳酸饮料。
如茶汁汽水等。
3.2碳酸饮料的现状
2009年受益于国家扩大内需政策的影响，我国软饮料行业保持了较高的发展速度，前11个月，各类软饮料生产7453万吨，预计全年产量能达到8100万吨，实现25%以上的增长，然而，随着居民消费结构的变化，市场对各种饮料的需求也发生着结构性改变，其中，作为软饮料中的份额“老大”，碳酸饮料生产上也出现了改变，虽然表面上碳酸饮料的市场容量比较平稳，但是占整个饮料大市场的百分比是逐年下滑的。
今年前11个月，碳酸饮料累计生产1154.5万吨，同比增长11.3%，比软饮料总体平均增长率低了近14个百分点。
碳酸饮料在整个饮料生产中的占比也由5年前的23%下降到今年的15%，份额下降了近10个百分点，各类新型饮料品种大行其道，特别是新型果汁饮料、茶饮料对碳酸饮料的传统市场冲击较大。
碳酸饮料未来5年在中国市场的衰退已经无可挽回了，各类生产企业为了适应市场变化，在经营上也出现了一系列调整，可口可乐大力推出了自己的新型果汁饮料；百事可乐又裁员又换标，目的当然很明显，想借此抢占可口可乐的市场分额。
未来几年的可乐大战，必定是精彩非凡，可惜国产品牌娃哈哈的非常可乐近几年悄无声息，新品咖啡可乐也没有抢到多少份额。
从品牌格局上看，可乐市场三足鼎立的局面目前不会改变，而且各自市场份额在未来5年也不会发生大的变化，基本都同质化了，对手的招数也都互相比较了解了。
总体是：
可口可乐和百事可乐下不了乡，非常可乐进不了城。
像崂山可乐等地方品牌短时间难成大气候。
天府可乐如果能够顺利收回品牌所有权，由中粮之类的超大型国企来运营，有点希望成为地方强势品牌。
雪碧比拼七喜，芬达对阵美年达，未来5年也都是维持目前的品牌格局。
3.3碳酸饮料的生产质量及标准
GB191包装储运图示标志
GB4544塑料瓶
GB4789.1～4789.28食品卫生检验方法微生物学部分
GB6543瓦楞纸箱
GB10344碳酸饮料标签标准
GB4987—91碳酸饮料质量标准
质量特征：
（1）产品色泽与品名相符，果汁，果味汽水具有新鲜水果近似的色泽或习惯承认的颜色，可乐型汽水应有焦糖色泽，同一产品色泽一致，无变色现象。
（2）香气与滋味
具有本品应有的香气，柔和协调，酸甜适口，有清凉感，不得有异味。
（3）外观形态
澄清透明，无沉淀。
3.4碳酸饮料班产量的确定
班产量是食品工厂工艺设计中最主要的计算基准，班产量的大小直接影响到设备的配套、车间的布置和占地面积、公用设施和辅助设施的规格、大小及劳动力的定员等。
班产量的制约因素主要有原料的供应情况和市场销售情况、配套设备的生产能力及运行情况、延长生产期的条件（冷库及半成品加工措施）、产品品种的搭配以及工厂的自动化程度。
月份
天数
（天/月）
班产量
（班/吨）
班次
日产量
（吨）
月产量
（吨）
可乐型
（吨）
1月
21
125
2
250
5251
5251
2月
15
125
1
125
1875
1875
3月
22
125
1
125
2750
2750
4月
22
125
2
250
5501
5501
5月
19
125
2
250
4750
4750
6月
22
125
2
250
5501
5501
7月
22
125
2
250
5501
5501
8月
22
125
2
250
5501
5501
9月
22
125
2
250
5501
5501
10月
19
125
1
125
2375
2375
11月
22
125
1
125
2750
2750
12月
22
125
1
125
2750
2750
由上表可知，每年实际工作日按250天计算，符合国家规定。
每月按4周计算，除去周末8天，实际工作日为22天，由于2月份有春节，则生产15天，1月放元旦一天，则生产21天，5月和10月因也有法定节假日故生产19天。
碳酸饮料在夏季和春节期间销量较好，故每天生产2班。
其余几个月为淡季，每天生产1班。
3.5饮料用水的水质要求和处理
水是饮料生产中的重要原料之一，水质的好坏，直接影响成品的质量。
因此，饮用水的处理非常重要。
（1）天然水源中的杂质，按其微粒分散的程度，大致可分为三类：
悬浮物、胶体、溶解物质，见表3-2。
表3-2天然水源中杂质的分类和处理方法
杂质微粒/mm
10
10
10
10
10
10
10
1 10
分类
真溶液
胶体
悬浮物
特征
透明
光照下浑浊
浑浊
肉眼可见
识别
电子显微镜
超显微镜
普通显微镜
常用处理
方法
离子交换
自然沉降、过滤
混凝、澄清、过滤
（2）饮用水的水质要求
饮料用水首先必须符合我国生活饮用水卫生标准（GB5749）,见表3-3。
3.5.1原糖浆的制备
（1）糖的溶解
把糖溶解于水中，一般称为原糖浆或单糖浆。
必须采用优质砂糖，溶解于一定量的水中，制成预计浓度的糖液，再经过滤、澄清后供用。
其所用水亦必须用纯良的水，其水质可与装瓶用水相同。
溶解方法有冷溶法与热溶法。
配制短期内饮用的饮料的糖浆可采用冷溶法；零散饮料，纯度要求较高，或要求延长贮藏期的饮料，最好采用热溶法。
表3-3生活用水卫生标准
项目
标准
感官性状和
一般化学指标
色
浊度
臭和味
肉眼可见物
PH
总硬度（以碳酸钙计）mg/L
铁/（mg/L）
锰/（mg/L）
铜/（mg/L）
锌/（mg/L）
挥发酚类（以苯酚计）mg/L
阴离子合成洗涤（mg/L）
硫酸盐/（mg/L）
氯化物/（mg/L）
溶解性总固体/（mg/L）
色度不超过15度，并不呈现其它异色
不超过3度，特殊情况不超过5度
不得有异臭、异味
不得含有
6.5～8.5
＜450
＜0.3
＜0.1
＜1.0
＜1.0
＜0.002
＜0.3
＜250
＜250
＜1000
毒理学指标
氟化物/（mg/L）
氰化物/（mg/L）
砷/（mg/L）
硒/（mg/L）
汞/（mg/L）
镉/（mg/L）
铬（六价）/（mg/L）
铅/（mg/L）
银/（mg/L）
硝酸盐（以氮计）/（mg/L）
氯仿/（μg/L）
四氯化碳/（μg/L）
滴滴涕/（μg/l）
六六六/（μg/L）
＜1.0
＜0.05
＜0.05
＜0.01
＜0.001
＜0.01
＜0.05
＜0.05
＜0.05
＜20
＜60
＜3
＜1
＜5
细菌学指标
细菌总数/（个/mL）
总大肠菌群/（个/L）
游离余氯
＜100
＜3
在与水接触30min反应不低于0.3mg/L.集中
式给水除出厂水应符合上述要求外，管网末梢
水不应低于0.05mg/L
放射性指标
总α放射性/（Bq/L）
总β放射性/（Bq/L）
＜0.1
＜1
（2）糖浆过滤
砂糖加水溶解后，必须进行过滤，滤法有自然过滤和加压过滤两种。
自然过滤采用锤形厚绒布滤袋，内加纸浆滤层，操作极简单。
但滤速流量太慢，不适用于一般工厂，大部分工厂采用加压滤法。
加压过滤采用不锈钢板框压缩设备，每块滤板上配有细帆布，糖液经溶化后，加纸浆为助滤剂，用泵加压通过滤板，反复通过，先形成滤层，去除杂质得到澄清透明的糖浆备用。
助滤剂是用造纸原料经粉碎成浆状，于糖溶化后加入，其加入量为每1m2过滤面积，约用1Kg纸浆原料。
用离心泵加压，其压力不超过117.6kPa（1.2kgf/cm2）。
一般操作压力在58.8kPa（0.6kgf/cm2）左右。
如采用2.5m2的过滤面积的过滤设备，65°Bx浓度的糖浆流量为2.5t/h。
如果压力超过117.6kPa及流量降低时，应停止操作，重新更换新的纸浆及滤布。
该操作必须在规定卫生条件下进行。
更换下来的纸浆经清洗、干燥后可重复使用。
如果生产中采用质量较差的砂糖，则会导致饮料产生絮凝物、沉淀物，以致产生异味等，还会使装瓶时出现大量泡沫，影响生产速度。
因此较差的砂糖必须采用活性炭的净化处理。
处理方法为：
将糖用活性炭加入热糖浆中，添加时用搅拌器不断搅拌。
活性炭用量须视糖及活性炭的质量而定，一般用量为糖的质量0.5%～1%之间。
活性炭与糖溶液接触15min，温度保持在80℃.为了避免活性炭堵塞过滤器面层，在通过过滤器前加一些助滤剂（如硅藻土），用量为糖质量的0.1%。
过滤时活性炭和助滤剂吸附在过滤面层，糖浆反复通过过滤器，达到过滤出来的糖液纯净透明为度。
过滤设备也采用不锈钢板框压滤器。
3.5.2糖浆的配合
原糖浆（加甜味剂）→加防腐剂→加酸味剂→果汁→香精→色素→水（碳酸水）
（1）防腐剂
防腐剂的作用，是防止食品生产中受到细菌的污染而造成腐坏，但要首先保证产品生产过程的卫生，才能期待防腐剂所产生的效果。
饮料中常用的防腐剂是苯甲酸钠，配制浓度为25%，即一份苯甲酸钠加三分温水溶解成溶液，经过滤，贮存于清洁容器中备用。
在软饮料中使用量低于0.1%。
（2）酸
酸被使用于饮料中，以产生酸味，调整糖的甜味，并突出或补充相关联的香味。
1、柠檬酸
由于它是柑橘水果的一种天然组成部分，因此适用于橘子味碳酸饮料。
工厂一般常用50%的柠檬酸溶液。
2、酒石酸
酒石酸是从葡萄酒生产的副产品中取得的，它比柠檬酸要酸一些，主要用来制备葡萄香味饮料。
和柠檬酸用法相同，也溶化成50%的溶液。
3、磷酸
由于磷酸的浓度高，价格便宜，所以它是最经济的酸化剂。
使用于碳酸饮料时，25%碳酸溶液差不多相等于50%柠檬酸溶液。
主要用于可乐型饮料中。
4、乳酸
乳酸由乳糖所制得，是无色浓稠溶液，味较温和。
一般使用量与柠檬酸相同。
（3）甜味剂（糖精钠）
糖精钠为无色呈结晶体，因系钠盐，故易容于水。
它的甜度通常与其质量的300～500倍蔗糖相等。
我国规定最大的使用量为成品的0.015%。
（4）果汁
许多水果汁被广泛用于碳酸饮料中，使用最广的要属柑橘类的汁。
果汁可分澄清和浑浊的。
现柑橘类果汁都用浑浊状的，在加工果汁时必须将榨出的果汁立即进行瞬时巴氏杀菌，以破坏其中果胶酶的活性。
以
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