年产20万吨果汁饮料厂设计.docx
《年产20万吨果汁饮料厂设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《年产20万吨果汁饮料厂设计.docx（61页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
年产20万吨果汁饮料厂设计
年产20万吨果汁饮料厂设计
年产20万吨果汁饮料厂设计
------主产品为桔汁汽水
系（院）：
食品与生物工程系
专业：
食品加工技术
班级：
食品081
姓名：
罗海文
指导教师：
沈健
完成时间：
2010年12月20日至2011年1月14日
序言……………………………………………………………………………………
1总论………………………………………………………………………
1.1概述……………………………………………………………………...
1.2设计原则及依据…………………………………………………………….
1.3厂址选择……………………………………………………………………
1.4全厂总平面图布置………………………………………………………….
2工艺设计……………………………………………………………………….
2.1产品方案及班产量确定……………………………………………………
2.2产品生产工艺流程设计………………………………………………………………..
2.3物料衡算…………………………………………………………..
2.4生产能力的计算及设备设计选型.…………………………..
2.5重点设备设计…………………………………………………………………
2.6水、汽用量的计算……………………………………………………….
2.7劳动人员安排表………………………………………………………………………
3工厂安全卫生要求………………………………………………………………………
4参考文献………………………………………………………
序言
毕业设计是我们大学三年圆满结束前一次总的考核和测验。
为加强了我们的独立设计的能力、收集资料、分析、参考前人的理论、独立地完成的食品工厂设计项目，提高了自身的综合分析问题、解决问题的能力，为以后走出社会工作打下良好的基础。
本设计应用了三年来所学的基础课程与专业课程，查找了相关的食品专业书籍及网上文献资料，并结合自己在维尔乐饮料厂上班实习的经历，在老师的指导下，经过一个多月的努力独立完成的。
我国饮料工业是改革开放以后发展起来的新兴行业，起步较晚，但近些年来发展十分迅速。
在我国，生产果汁的厂家大大小小约有6000家，目前具有一定规模的饮料企业有1000多家，拥有职工20万余人，年销售收入600多亿元，年创利税60多亿元。
全国饮料总产量保持持续稳定增长，1980年年产不足30万吨，1990年猛增到330万吨，到2000年为1490万吨，20年增长50多倍，平均年增长速度为21.80%。
进入新世纪的2001年达1670万吨，又比2000年增长11.94%，继续保持两位数以上的增长速度，是食品工业中发展最快的行业之一。
结合国外果汁饮料市场的发展规律及中国消费者的消费能力和消费习惯，对未来我国果汁饮料市场的发展做简要分析如下：
（1）纯天然、高果汁含量的果汁饮料将成为必然发展方向
随着消费者的生活水平提高，消费者的消费观念及消费质量也在不断提高，综观国际果汁饮料发展的轨迹来看，纯天然、高果汁含量的果汁饮料将成为必然发展方向。
高果汁含量的果蔬汁饮料含有较丰富的矿物质元素及其他天然营养成分，不含有或较少含有合成的食品添加剂。
品种有：
橙汁、西柚汁、苹果汁、草莓汁、葡萄汁、梨汁、芒果汁、桃汁、杏汁、桔子汁、山楂汁、菠萝汁、番石榴汁、番茄汁、胡萝卜汁等。
果汁的含量多在30—50%及其以上，有的品种的果汁含量则为100%，例如苹果汁、梨汁、桃汁等果汁饮料。
（2）复合果汁及复合果蔬汁必将成为未来发展热点
在品种繁多竞争激烈的果汁饮料市场中，企业想要在未来市场中立足于不败之地，就应当居安思危，多开发新品种。
做到人无我有，人有我新。
近几年来复合型果汁饮料及果蔬汁饮料在发达国家发展较快，在国外市场流行品种较为繁多，市场上常见的有菠萝汁或橙汁等热带果汁与不同蔬菜汁的复合果汁饮料。
例如：
番茄汁与其他多种果蔬的复合汁、橙与胡萝卜汁等蔬菜的复合汁、芹菜汁、甜菜汁、菠菜等蔬菜汁配以食盐、香料和柠檬酸等配制的复合蔬菜汁等产品。
（3）功能型果汁饮料亦将成为未来的热点带有某些对人体功能具有改善作用的果蔬汁饮料亦将成为未来果汁饮料发展的热点。
桔子俗音为桔子，为芸香科植物福桔或朱桔等多种桔类的成熟果实。
种类很多，有八布桔、金钱桔、甜桔、酸桔、宫川、新津桔、尾张桔、黄岩桔、温州桔、四川桔等品种。
果实较小，常为扁圆形，皮色橙红、朱红或橙黄。
若将加工成保健果汁将会受到广大消费者的青睐。
由于自身真正接触的生产实践的机会和情况并不是很多且水平有限，经验不足，因此在设计中难免出现一些不足的地方，恳请指导老师批评指正。
摘要：
本工艺设计说明书是根据设计任务书的内容，经过综合“年产20万吨果汁饮料厂设计（在广泛收集资料整理后，根据目前我国果汁的发展与需求生产新型的果汁饮料为消费者提供更多绿色而且健康的选择。
本设计以经济效益和优先采用先进设备为原则，选取产品的工艺流程和设备，说明书中阐述了桔子汁的加工，对产品方案进行了比较择优选型，对原辅材料进行了介绍，对果汁的工艺流程、物料衡算、工艺操作和各个工序、设备选型作了详细的论述，并利用工艺流程图和物料处理作了直观的说明。
关键词：
桔子汁工艺设计
1.总论
1.1概述：
桔子色彩鲜艳、酸甜可口，是秋冬季常见的美味佳果。
桔子营养也十分丰富，1个桔子就几乎满足人体每天所需的维生素C量。
桔子含有170余种植物化合物和60余种黄酮类化合物，其中的大多数物质均是天然抗氧化剂。
桔子中丰富的营养成分有降血脂、抗动脉粥样硬化等作用，对于预防心血管疾病的发生大有益处。
另外，每天吃一个桔子可以起到防癌的作用。
橘汁中含有一种名为“诺米林”的物质，具有抑制和杀死癌细胞的能力，对胃癌有防治作用。
在加拿大的研究人员进行的一项研究中，16例成年男性和9例成年女性的总胆固醇（TC）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL－C）水平均高于正常，依序每天喝桔子汁1杯（250ml）、2杯、3杯各4周。
结果发现，每天喝桔子汁1杯、2杯、3杯在4周后可使血浆维生素C水平分别提高2.1倍、3.1倍、3.8倍；每天喝桔子汁3杯在4周后可使高密度脂蛋白胆固醇（HDL－C）水平升高21％，叶酸水平升高18％，LDL/HDL比值降低16％。
HDL可清除动脉血管壁内胆固醇，防止动脉粥样硬化。
研究提示每天喝桔子汁750ml可以有效改善高胆固醇血症患者的血脂代谢，有益于心血管健康。
世界卫生组织在《膳食、营养与慢性疾病的预防》这一报告中提出柑橘类水果可有效预防心血管疾病的发生。
柑橘类水果中叶酸有降低血浆同型半胱氨酸的作用，后者可损伤动脉血管，是心血管疾病的危险因素。
柑橘类水果富含钾元素，有助于调节血压、维持正常心律。
维生素C、类胡萝卜素和黄酮类化合物均有抗脂质氧化作用，可阻止动脉粥样硬化的发生和发展。
澳大利亚联邦科学与工业研究组织回顾分析了48项有关柑橘类水果与疾病的研究，发现每天吃一个水果（非柑橘类）可以使发生脑卒中的危险降低4％，而每天吃一个橘桔类水果则可以使发生脑卒中的危险降低19％。
这充分说明柑橘类水果具有非凡的心血管保护效应。
桔子可以常吃，但不要吃得太多，推荐每天吃1－3个桔子。
一次吃得太多容易“上火”，可促发口腔炎或牙周炎，并可能出现皮肤发黄。
1.2设计依据与原则
1.2.1设计依据
根据市场上果汁饮料的盛行，各种各样的品种淋漓满目，生产一种新产品是发展的需要。
自己投产建立年产20万吨果汁汽水加工厂，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。
1.2.2设计原则：
以社会主义经济规律的特点为指导思想，将最新的科技成就先进的工艺流程和最佳的机械设备应用到设计中去。
必须认真考虑，技术上的可靠性，生产上的可行性和经济上的合理性，与当地具体情况想结合，达到优质、高产、高效、节能、精巧、耐用、安全的目的
1.3厂址选择
建立一间工厂首要是厂址的选择。
通过实地勘察，我们决定在临近广州的清远龙山（龙山地皮平坦，交通方便）。
租用地皮建立工厂。
1、项目情况：
建立果基地2000亩。
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的要求建设，建立了年产20万吨的果汁生产车间。
拥有一条多功能生产线，可生产屋顶型纸盒装（1000ml）、玻璃瓶（250ml），建造果汁加工厂、冷库各一个。
公司座落在广东省清远市佛冈县龙山镇，地处广州西北郊，10分钟便可进入京珠高速公路网，距离广州三大交通枢纽（广州新白云机场、广州南沙港、广州火车站）车程均在2小时之内。
毗邻港澳，至香港231公里，至澳门143公里。
公司厂房及附属设施设计规范，符合饮料厂卫生规范，能确保生产高品质的饮料产品。
1.4全厂总平面图布置（另附）
注意要点：
1.4.1．主车道宽8米，车间引道宽4米，
1.4.2．工厂和公路之间有一条2米宽的防护林区，厂内车间、车道旁有绿化花圃
1.4.3．主车间在中央位置，机修车间、配电、仓库等设在其附近，以最短物料传送距离满足生产需要。
1.4.4．污水池、锅炉房布置在夏季主导风向的下风向
1.4.5．办公室、宿舍、饭堂等生活设施分布在一边，基本上与生产区分开。
1.4.6．生产取后留有余地，满足日后发展的需要。
2工艺设计
2.1产品方案及班产量确定
2.1.1产品方案
本厂主要生产桔子汽水。
产品方案如下：
产品名称
年产量
/t
班产量
/t
1月20天
2月20天
3月25天
4月27天
5月24天
6月27天
7月
27
天
8月26天
9月25天
10月24天
11月26天
12月25天
桔子汁
汽水
15万
296.6
混合桔子汁
5万
107.02
注：
表示本月为一班生产表示本月为二班生产
表示本月为三班生产
上面是果汁生产车间的产品方案，产品为桔子汽水和混合桔子果汁汽水，每个品种各有两条生产线。
该生产车间旺季每天工作三班，中季每天工作两班，淡季每天工作一班，每班为8个小时，每个星期工作为六天，元旦放假一天，五一国际劳动节，十一国庆节放假3天，春节放假10天，年生产天数为296天。
产品规格：
产品名称
规格（ml）
桔子汁汽水
500（PET瓶）
混合桔子汽水
250（玻璃瓶）
2.1.2班产量的确定
班产量q=计算公式如下：
q班=
因在本设计中，分旺中淡季，旺季时的班次n为三班，中季时班次n旺为二班,淡季时班次n旺为一班，由于设备不均匀系数取0.75。
可得到：
q班=
在实际生产中由于果汁在管道中流通及灌装过程中会有一定的损耗，据资料显示，该损耗为1%【数据1%来自朱蓓薇《饮料生产工艺与设备选用手册》化学工业出版社北京2003】，且在生产中有时会出现爆瓶、破裂的现象,根据质量控制图原理，产品的合格率取99.7%【数据99.7%来自冯叙桥、赵静《食品质量管理学》中国轻工业出版社北京2005】。
虽然每班为8小时制，但实际上这8小时并非全部用于生产，配料可以在生产之前的环节进行，但清洗设备是在生产后即包括在8小时内，所以实际生产是以7.5小时为计。
本设计按照任务书的要求：
年产20万吨果汁饮料，其中桔子饮料生产15万吨，混合桔子饮料5万吨。
（1）桔子汁
一年旺季工作的总天数为156天，中季工作的总天数为75天，淡季工作的总天数为65天。
即q班==
实际班产量q班=
桔子汁以每瓶为500ml，由于考虑到生产的具体情况，一般以7.5小时计算，设备选取是按四条生产线为准计算：
每小时产量为=t/h
每小时生产的瓶数为N=瓶/h
（2）混合桔子汽水
一年旺季工作的总天数为129天，中季工作的总天数为77天，淡季工作的总天数为90天。
即q班==
实际班产量q班=
混合桔子汽水以每瓶为250ml，由于考虑到生产的具体情况，一般以7.5小时计算，设备选取是按四条生产线为准计算：
每小时产量为=t/h
每小时生产的瓶数为N=瓶/h
2.1.3．班产量的论证
本厂生产的两种果汁产品，都是由纯天然的浓缩果汁加工制成的，这样就避免了因季节性而影响生产，从而保证了生产的连续性。
从产品方案看，两种果汁的生产根据当地季节性的变化安排了不同的班次，广东地区每年11~3月较冷，安排生产的班次相对也少些，而4~10月天气较热，市场对饮料的需求多，安排的班次也多。
可见这种方案是比较合理的。
2.2原辅材料规格要求
2.2.1原料
．桔子
产品质量指标
1）感官指标：
气味：
清香怡人；色泽：
橙黄色；形态：
澄清汁；口味：
酸甜适口，有桔子独特风味。
2421
1.50.2PH4.0
3GB4789.
100/ml3/100ml
2.2.2辅料
1．白砂糖
1
糖的晶粒均匀，晶粒或其水溶液味甜，无异味，干燥松散，洁白,有光泽,无明显黑点.
（2）白砂糖主要技术指标及卫生指标GB317及GB241
表一白砂糖主要技术指标及卫生指标指标
优级
一级
理化指标
蔗糖分%≥
99.75
99.65
还原塘分%≤
0.08
0.15
电导灰分%≤
0.05
0.10
干燥失重%≤
0.06
0.07
色值（国际塘色值）≤
80
180
混浊度，度
5
7
不溶于水杂质mg/kg≤
40
60
砷（以As为计）mg/kg≤
0.5
铅（以Pb为计）mg/kg≤
1.0
铜（以Cu为计）mg/kg≤
2.0
碳酸法≤
20
亚硫酸法≤
50
卫生指标
大肠杆菌个/100g≤
30
致病菌≤
不得检出
细菌总数个/g≤
350
2．柠檬酸
（1）感官要求
柠檬酸为无色半透明晶体或白色颗粒或白色结晶性粉末,无臭、味极酸,易溶于水和乙醇，水溶液显酸性。
表二柠檬酸主要技术指标指标名称
指标
柠檬酸%≥
99.5
硫酸盐%≤
0.03
草酸盐%≤
0.05
钙盐
符合规定
钡盐
符合规定
硫酸灰分%≤
0.1
重金属%≤
0.0005
砷%≤
0.0001
铁%≤
0.001
氯化物%≤
0.01
3．苯甲酸和山犁酸甲的技术指标GB901
表三苯甲酸和山犁酸甲的技术指标名称
苯甲酸
山犁酸甲
总量%≥
99.5
98
熔点≤
121~124
——
含氯化物%≤
0.02
0.018
灼烧残渣%≤
0.1
57~58.5
重金属%≤
0.001
0.002
砷%≤
0.0002
0.003
硫酸%≤
——
0.04
干燥失%重≤
——
1
4.水
水是果汁饮料生产中的重要原料之一，占85—95%。
水质的好坏，直接影响成品的质量。
因此，饮料用水的水质要求除了应符合国家卫生部、国家基本建设委员会颁布的标准代号为GB5749—85《生活饮用水水质卫生标准》见表，还应符合表所列的指标
表四生活饮用水水质卫生标准项目
要求
说明
项目
要求
说明
色
色度不超过15度，并不得呈现其他异色
这些指标过高后不但会给人嫌恶的感觉，也有可能是水中含有物质和某些病毒的标志
阴离子合成洗涤剂
不超过0.3mg/l
过量会使水中产生异臭异味和泡沫，并阻碍净水处理过程
嗅和味
在原水中或者煮沸后饮用时，保证无异臭和异味
氯化物
不超过200mg/l
过量会产生咸味，影响成品口味
混浊度
不超过5度
硫酸盐
不超过250mg/l
过量会引起腹泻
肉眼可见物
无肉眼可见物
——
总硬度
不超过0.3mg/l
——
总铁
不超过0.3mg/l
人体必要的元素过量时会使成品带有铁锈味，并影响成品色泽
PH值
6.5~8.5
——
锰
不超过0.1mg/l
——
细菌总菌（37℃培养24小时）
100ml水中不超过100个
保证水质量卫生安全
铜
不超过0.1mg/l
——
大肠杆菌
1ml水中不超过3个
锌
不超过0.1mg/l
——
游离性余氯
出厂水0.5~1.0mg/管网末梢mg/l
余氯量过高，产生氯臭，影响产品风味。
挥发酚类（以苯酚为计）
不超过0.002mg/l
过量会产生氯酚臭
——
——
——
表五饮用水和饮料用水在指标上的差异指标
饮用水
饮料用水
浊度/度
＜3
＜2
色度/度
＜15
＜5
溶解性总固体/mg/l
＜1000
＜500
总硬度（以CaCO3计）/mg/l
＜450
＜100
铁（以Fe）/mg/l
＜0.3
＜0.1
高锰酸钾消耗量/mg/l
—
＜10
总碱度/mg/l
—
＜50
游离氯/mg/l
≥0.3
＜0.1
致病菌/
—
不得检出
2.3工艺流程设计
2.3.1生产工艺流程
含有桔子饮料的工艺流程图如下：
冷冻浓缩果汁杀菌浓缩果汁纯果汁水
解冻过滤
柠檬酸调和离子交换
香精
其他辅料12—18MPa均质空罐空瓶
脱气洗罐洗净
95~100℃瞬间杀菌检瓶
热罐装预热
密封封盖
液位检查倒置
38℃以下冷却冷却
真空度检查检查
包装贴商标
成品包装
成品
图一果汁生产工艺流程图
2.3.2．操作要点：
（1）原料现在我国的主要桔子产区是湖南;河南;安徽;江苏;浙江;江西;福建;广东;广西等省区，广东省栽培量也甚为丰富，
桔子汁的生产工艺：
桔子→拣选→清洗→热烫→去皮去核→果肉打浆→离心分离→均质→真空浓缩→芒果/桔子混浊浓缩汁→杀菌冷却→无菌大包装→桔子混浊浓缩汁
（2）热糖称量所需的白砂糖和部分处理水，使其浓度为50%，加热到100℃左右，并充分搅拌使之熔化，加入果葡糖浆过滤后抽到冷却缸冷却至30℃以下。
（3）调和调配的目的是依据桔子稀释饮料的具体工艺要求，按各种产品所需的果汁、糖液、酸液、水、添加剂的配比送入调配罐，用搅拌器混合均匀，并立刻分析检验混合料是否符合标准。
如不符合，需及时调整。
（4）均质均质是果汁制造上的特殊操作。
调和后果汁应选均质机进行细化处理。
可采用高压均质机进行均质处理，其原理是在高压力下，果汁粒浆受压力而破碎，重要是通过一个均质阀的作用，使高压的果汁从极端狭小的间隙中通过，然后由于速度降低压力小而膨胀和冲击作用使粒子微细化并均匀的分散在果汁中，高压均质机要求150~170kg/cm2。
均质机的均质压力一般压力为15MPa，均质处理中可使果汁中的细小颗粒进一步破碎，使粒子大小均匀，促进果胶的渗出，使果胶和果汁亲和，保持果汁的均匀浑浊度。
（5）果汁的脱气脱气的目的和效能归纳如下：
①防止维生素C的损失，②防止香味和色泽的变化，③防止好气性细菌的繁殖，④防止果肉浆和其他悬浮物悬浮在果汁上部，⑤防止杀菌或装填时发生气泡。
脱气的缺点是损失一部分芳香成分。
所以经细化处理后的混合料液，均应进行脱气处理以除去附着在果汁和其他材料里的以及调配过程中混入饮料中的空气，防止饮料中果汁氧化变质。
脱气作业一般采用真空脱气罐。
（6）杀菌冷却桔子饮料脱气后均需进行杀菌冷却处理。
本工艺的高温瞬时杀菌是利用板式超高温杀菌机等设备快速加热果汁至100℃，保温30s后迅速热灌装。
（7）包装容器及灌装封口杀完菌后趁热灌装封口，密封罐中心温度控制在70℃以上。
倒瓶保温2min再冷却至38℃左右。
（8）包装入库
2.3.3．辅助工艺流程说明：
1．溶糖工艺
砂糖溶解过滤调糖浆
（1）溶解糖的方法有冷溶法和热溶法，本设计采用热溶法，热溶法的优点有：
1）能杀灭附于糖内的细菌；2）可分离出凝固糖中的杂质；3）溶解速度快，在较短时间内可生产大量糖浆。
热溶法一般采用夹层锅，用蒸汽加热，要求蒸汽压力为0.8~0.9kg/cm2。
温度在80度，糖液煮沸后，保温5min,并去除泡沫。
（夹层锅带搅拌器）
（2）过滤砂糖用水溶解后，必须进行过滤得到澄清透明的糖浆液备用。
本设计采用糖浆过滤器过滤，并使用离心泵加压，要求压力不超过6kg/cm2。
每次过滤完毕，要对过滤器进行清洗。
（3）调糖浆调糖浆是先将糖浆投入带有搅拌器的不锈钢配料缸中，在不断搅拌下，按一定配比将原料逐一加入，其顺序为：
1）原糖浆2）酸溶液3）果汁4）香料5）加水至规定容积。
2．水处理工艺
本系统为反渗透纯化水制备系统，是以本公司自来水作为原水，经过一系列处理后，最终纯化水出水电导率～10μS/CM。
该系统包括：
预处理部分--原水箱、原水增压泵、絮凝剂加药系统、机械过滤器、活性碳吸附器；
反渗透部分--保安过滤器、、高压泵、R/O系统、纯化水箱、清洗系统。
絮凝剂保安过滤器高压泵纯水箱反渗透系统纯水泵次氯酸钠活性碳过滤器砂滤器原水泵原水箱市政自来水
（1）过滤过滤的目的是除去水中悬浮物、胶体等不溶性杂质及一些微生物。
本厂采用砂过滤器，是一种精滤设备，在饮料用水中应用十分广泛。
工作原理：
砂棒过滤器的主要工作部件是砂棒，它是采用细微颗粒的硅藻土和骨灰等物质，成型后在高温下焙烧，使气熔化，可燃性物质变成气体逸散，形成2~4μm的小孔，当具有一定压力的原水进入容器，通过棒上的微小孔隙时，水中存在的有机物、微生物等杂物，即被隔滤在砂棒表面，经过滤后的净水有砂棒内腔流出，完成了过滤过程。
再用碳吸附色素，灰尘等。
（2）软化
饮料用水中比生活用水的硬度要求低得多，因此必须软化水。
水的软化和脱盐的目的是除去水中的可溶性盐——即钙镁离子。
软化水的方法有：
石灰软化法、电渗析法、离子交换法和反渗透法。
本厂使用反渗透系统。
反渗透法是指使用半透膜使纯水透过，而截留无机盐等小分子，使达到饮料用水的标准的方法。
（3）消毒
从消费者的健康角度考虑饮料用水使用前必须进行消毒，水的消毒方法有氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒。
本厂使用第三种。
紫外线消毒速度快，工作效率高、性能稳定、效果好、不改变水的理化指标、不产生有毒物质、且操作简单\管理方便，已成为饮料厂的主要消毒设备。
产生紫外线的设备为紫外灯，紫外线对水杀菌消毒，主要是杀灭
升级会员 