工艺技术时产吨浓缩柑橘汁加工工艺设计.docx
《工艺技术时产吨浓缩柑橘汁加工工艺设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工艺技术时产吨浓缩柑橘汁加工工艺设计.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
工艺技术时产吨浓缩柑橘汁加工工艺设计
食品工程原理
课程设计说明书
题目：
每小时产2吨浓缩柑橘汁工艺设计
小组成员：
学院：
食品学院
专业：
食品科学与工程
年级：
指导老师：
完成日期：
设计方案简介
本设计欲采用湖南广柑为原料,生产浓缩柑橘汁饮料。
预计每小时生产2吨浓缩柑橘汁，基本工艺流程为：
原料→检果→洗果→压榨→酶解→过滤→均质→脱气→浓缩→脱油→杀菌→罐装。
我们根据此流程来进行计算和设计以及设备选定工作。
原料介绍：
广柑,又称甜橙.常绿小乔木，高2～3米树冠中等大，圆头形或半圆形。
分枝多，无毛，小枝呈扁压状的棱角，无刺或稍有刺。
叶退化呈单叶状：
叶柄长0.8～1.8厘米，叶翼窄，宽2～3毫米，和叶交结处有显明的隔痕；叶片椭圆形，长6～12厘米，宽3～5.5厘米，先端渐尖，基部阔楔形，边缘有不明显的波状锯齿；革质。
花萼杯状，3～5裂，裂片卵圆形，先端窄尖；花瓣4～8，通常为5，长椭圆形，长达1.5厘米，宽0.7厘米；雄蕊多数，花丝常数簇愈合着生在花盘上；子房上位，10～13室，每室有胚珠4～8枚，子房近球形。
花柱粗大，常早落。
果大，径长7～9厘米，圆形至长圆形，果皮淡黄、橙黄或淡血红色，较韧滑。
油泡平生微突，果肉橙黄色至血红色，柔软多汁、有香味。
果皮与果肉不易分离。
果心小而充实。
种子多、少或无，因品种而异，卵形或长圆形，多胚，白色。
染色体2n=18，也有三倍体、四倍体和六倍体。
果实含有大量的糖和一定量的柠檬酸以及丰富的维生素C,营养价值较高,色、香、味俱佳,是鲜食用的优良果品。
1.设计题目
浓缩柑橘汁饮料生产工艺及管路设计
2.操作条件
常压：
101kPa
高度：
0～4m
地点：
湖南绥宁县
原料：
广柑
类别：
果汁饮料
3.设计项目
（1）设计方案简介
（2）工艺计算：
浓缩柑橘汁饮料生产工艺、选型设备及相关管路计算；
（3）主要结构尺寸设计；
（4）辅助设备选型：
离心泵的形式；
（5）对本设计进行评述。
4.基本参数
柑橘的营养成分列表（每100克可食部分含）
成分名称
含量
成分名称
含量
成分名称
含量
碳水化合物（克）
12.2
水分（克）
86.9
热量（千卡）
52
烟酸（毫克）
0
蛋白质（克）
0.6
脂肪（克）
0.1
胆固醇（毫克）
0
膳食纤维（克）
2.1
胡萝卜素（微克）
0.11
钙（毫克）
58
硫胺素（毫克）
0.08
核黄素（毫克）
0.03
锰（毫克）
0.05
维生素C（毫克）
54
维生素E（毫克）
1.46
磷（毫克）
15
钾（毫克）
182
钠（毫克）
0.9
粗纤维（克）
0.6
镁（毫克）
10.8
铁（毫克）
0.2
尼克酸（毫克）
0.2
锌（毫克）
0
铜（毫克）
0.06
氯（毫克）
1.0
硒（微克）
0.98
碘（毫克）
0
单位的选定
名称
单位
备注
质量G
千克kg
直径d
毫米mm
体积V
立方米m3
重力加速度g
米每平方秒m/s2
9.81m/s2
力/重量W
牛顿N
质量×gkg·m/s2
表压p
千帕kPa（G）
1kPa=1000帕Pa
1Pa=1N/s2
=9.81kg／m·s2 1kPa=1000×9.81kg／m·s2
绝压p
千帕kPa（A）
温度T
摄氏度℃
TABS
开尔文度K
即（T+273）
时间t
小时h
分min
秒s
对于流体：
质量流量QM
千克/小时kg/h
千克/秒kg/s
体积流量QV
qV
立方米/小时m3/h
升/秒L/s
1m3/h=0.2781L/s
1L/s=3.6m3/h
对于气体：
质量流量QM
体积流量QV
千克/小时kg/h
立方米/小时m3/h
生产工艺设计以及设备选型
1.工艺流程
原料→检果→洗果→压榨→酶解→过滤→均质→脱气→浓缩→脱油→杀菌→罐装
（1）工艺流程设计说明
根据设计任务书的条件和要求，通过对现有生产现场调查或对现有资料的分析对比，选定适宜的流程方案和设备类型，初步确定工艺流程。
对给定或选定的工艺流程、主要设备的型式进行简要的论述。
浓缩柑橘汁饮料生产的方案依据其加工工艺流程进行，分选，清洗，压榨，过滤，脱气，然后提取果汁进行真空浓缩，脱油，杀菌，最后罐装成品。
设备的选定、管路计算等都是在在这一工艺流程下确定的。
（2）具体操作要点
原料:
选取湖南广柑为原料.湖南广柑果皮光滑有光泽，肉质致密，香甜可口、细脆，果汁多，含糖量高，成熟度、硬度适中，耐贮藏，比较新鲜的品种。
检果:
腐败果会给产品带来腐败味，也是微生物污染的根源，病虫害果是苦味的原因，有时也会使果汁色泽恶化，所以应选择新鲜良好、汁多、纤维少、充分成熟的果实，必须剔除病虫害果和腐败果。
洗果:
原料表面会附着尘土、泥沙、残留农药、微生物等，在加工前应进行清洗，原料经过流水输送至清洗设备中，在含有0.1%高锰酸钾溶液的水中浸泡几分钟，用浮洗机清洗，利用水力输送方式输送原果，清洗彻底，洁净且不伤物料。
在输送流槽水的冲力作用下，物料随水流到达下道工序，带喷淋清洗装置，使砂石沉淀到底层排走。
喷淋的水用含氯10-30mg/kg的清洗水喷淋后经清洁水冲洗。
再弃除上个程序挑选过程中漏的的不合格果实，经输送带送往榨汁机榨汁。
压榨：
柑橘榨汁过程中通常会变味，这是由于白衣层、囊衣、种子的破碎，苦味成分、果香精油等混入引起的。
通常不采用破碎的压榨方法，而采用逐个榨汁的方法，这样就可以避免上述物质大量的混入果汁中。
可采用螺旋式榨汁机榨汁，加料后，物料就在螺旋推动力作用下沿轴向出料口移动，由于螺距渐小，螺旋内径增大，对物料产生预压力，从而使汁液流出。
果汁出汁率受果实的质地、品种成熟度、榨汁方法等因素的影响，通常出汁率为40%-50%。
不同品种的柑橘采用的压榨方法也不同。
对于湖南广柑,其出汁率为49%.
脱油:
此时果汁中还含有过量的香精油，因此需要进行脱油。
用离心机分离出香精油即可完成脱油操作。
酶解:
果蔬汁中的胶体系统主要是由果胶、淀粉、蛋白质等大分子形成的，添加果胶酶和淀粉酶分解大分子果胶和淀粉，破坏果胶和淀粉在果蔬汁中形成的稳定体系，悬浮物质随着稳定体系的破坏而沉淀，使果蔬汁得以澄清。
生产中经常使用复合酶，这种酶具有果胶酶、淀粉酶和蛋白酶等多种活性酶。
。
过滤:
榨出的果汁中含有果皮的碎片和囊衣、较大块的果肉等，这些物质不仅影响果汁的外观和风味，还有使果汁很快发生变质。
混浊型柑橘汁在保存色粒以获得色泽、风味和香味特性的前提下，除去分散在果汁中的粗大颗粒或悬浮粒。
粗率可除去这些杂质。
一般的榨汁机均附有果汁粗滤设备（滤孔为0.5mm左右），无需另设粗滤机。
可根据实际情况将粗滤后的果汁送往硅藻土过滤机（孔径为0.3mm），果汁的质地可由压力和筛孔大小控制，一般使果肉浆含量为3%-5%。
均质:
均质是混浊橘子汁制造的特殊工序，通过均质设备，使果汁中所含的悬浮颗粒被破碎，使果胶和果肉均匀的分布在果汁中，防止沉淀、产生合适的口感。
采用14.1-24.52Mpa压力的高压均质机。
脱气:
柑橘组织中溶有一定的空气，在加工中经过榨汁均质、以及泵管道的输送对将大量的空气带进果汁中，生产中需要将这些溶解的空气除去。
因为脱气可以加少或避免柑桔汁的氧化，减少其色泽和风味被破坏以及营养损失，如维生素C的氧化，避免悬浮颗粒的上浮，减少腐蚀，防止灌装和杀菌时残产生泡沫，提高杀菌效果。
在生产上一般用真空脱气，通过真空条件下使柑桔汁在脱气机中以雾状形式喷出，脱出氧气。
为充分脱气，果汁温度比真空罐中的温度高2-3℃，热脱气的温度50-70℃，脱气罐内真空度为90.7-93.3KPa。
本设计采用真空泵真空锅脱气。
浓缩:
刚榨出来的果汁的可溶性固形物含量为12%,而浓缩一般使其含量增加到60~80%,因此,拟定浓缩比为5:
1。
浓缩蒸发量
。
杀菌：
果蔬汁的杀菌与包装是产品得以长期保藏的关键。
果蔬汁中存在着各种微生物，它们会使产品腐败变质；同时还存在着各种酶，使制品的色泽、风味和体态发生变化。
在进行杀菌时，一方面需要杀灭果蔬汁中有害微生物以达到商业无菌和钝化果蔬汁中的酶，同时应考虑产品的质量不要受到太大的影响。
柑橘汁饮料酸度较大，即PH较低，微生物已受到抑制，因此杀菌时酵母霉菌和无芽孢杆菌为杀菌对象。
在生产果蔬汁中的杀菌方法广泛采用，高温短时杀菌和超高温杀菌。
。
对于PH<3.7的高酸度饮料采用高温短时杀菌，一般温度为95℃，杀菌时间为15-20S。
而对于PH>3.7的柑橘汁饮料，广泛采用超高温杀菌的方法，温度为120-130℃，时间为3.6S。
由于柑橘汁饮料PH<3.7，故选择高温短时杀菌，杀菌温度一般为95℃,15-20S。
同时为避免果受到长时间的加热，要控制好果汁的速度。
本设计选择列管式杀菌机。
罐装：
果汁在杀菌后，趁热进行灌装，容器多用PET瓶，灌装前果汁温度大于80℃，然后进行密封，冷却，冷却后在顶隙会形成一定的真空度，可以较好的保持果汁品质。
同时冷却时，要把果汁的温度迅速的降低到40度以下，防止果汁在高温下变质。
2.浓缩柑橘汁加工工艺设备选型
检果：
BXJ拣选机型号：
WXJ-10生产能力：
20t/h功率：
1.1外形尺寸：
3000×1500×900
洗果：
MSJ毛刷清洗机系列型号：
MSJ-10生产能力：
20t/h功率（KW）：
9.2外形尺寸：
3500×1200×2000
压榨：
螺旋压榨机（JLY）型号：
JLY-10生产能力:
10t/h电机功率:
11Kw+0.37kw外型尺寸:
3040×1100×1650mm
脱油：
三足式离心机型号：
SG/SGZ800电机功率（kw）：
7.5/11形状尺寸（长×宽×高）（mm）：
2000×1400×1700
酶解：
DVN系列单层储罐型号：
DVN-10公称容积（L）：
10000外径（D）：
2050
过滤：
CDEF系列烛式硅藻土过滤机型号：
CDEF-15生产能力（T/h）：
15功率（Kw）：
4.0过滤面积（m2）：
6
均质：
GJ高压均质机型号：
GJ-5-25额定流量（m3/h）：
5额定压力（Mpa）：
25进料口径（mm）：
50均质出料口径（mm）：
25高压泵出料口径（mm）：
ZG3/4″电动机率（kw）：
45外形尺寸（长×宽×高mm）：
1400×1250×1600整体重量（kg）：
1450
脱气：
真空脱气机型号：
ZT-15处理能力：
15000L/H电机总功率：
8KW直径：
2100
浓缩：
多功能浓缩装置型号：
RSZ-12处理量：
6~12t/h蒸发量：
5~10t/h耗汽比：
0.32kg/kg直径：
3000mm
杀菌：
管式杀菌机型号TW10D3000，产能3000（L/H），功率25（KW），系统设计压力5（MPa），蒸汽耗量720（kg/h），压缩空气耗量12（m3/h），冷却水耗量25（t/h），物料杀菌温度90-125（℃），杀菌时间120-180（s），进料温度60-68（℃），出料温度≤40（℃），外型尺寸1100×2100×3000（mm）。
总高（H）：
4450进出口径：
65
罐装：
WGJ型无菌大袋灌装机型号：
WGJ1（单头）灌装规格：
5-220L最大灌装能力：
5000L/H电力：
380±38V蒸汽耗量：
0.5MPa50kg/h压缩空气：
0.7MPa10m3/h外型尺寸：
2m×2m×3m（长宽高）
注：
在某两设备之间，会有一些贮料罐：
DVN系列单层储罐型号：
DVN-10公称容积（L）：
10000外径（D）：
2050
3.注意事项
（1）香精油含量一般保持在0.015%-0.025%,可使柑橘汁具有良好的香气和风味。
（2）柑桔汁属热敏感性果汁，加工和贮藏中易受热氧化，从而引起果汁风味和色泽变化。
因此，加工中应尽量缩短果汁受热时间，成品贮存温度不能过高。
（3）由于浓缩以后粘度增大，无法使用离心泵输送其进入下一级设备，因此，在浓缩→杀菌设备之间选用螺杆泵。
（型号：
单螺杆泵G—2.0；流量：
2t/h;功率：
1.10kW；转速：
960rpm）
4.制品质量要求
果汁呈橙黄色或淡黄色。
具有鲜柑桔汁应有的风味，酸甜适口，无异味。
汁液均匀混浊，静置后允许有沉淀，但经摇动后仍呈原有的均匀混浊状态。
原果汁含量不低于40％、60％或80％。
可溶性固形含量（以折光计）为11％～15％。
物料衡算以及部分管路计算
1.物料衡算
根据质量守恒定律，以生产过程或生产单元设备为研究对象，对其进出口处进行定量计算，称为物料衡算。
通过物料衡算可以计算原料与产品间的定量转变关系，以及计算各种原料的消耗量，各种中间产品、副产品的产量、损耗量及组成。
物料衡算的基础是物质的质量守恒定律，即进入一个系统的全部物料量必等于离开系统的全部物料量，再加上过程中的损失量和在系统中的积累量。
∑G1=∑G2+∑G3+∑G4
∑G1：
——输人物料量总和；∑G2：
——输出物料量总和
∑G3：
——物料损失量总和；∑G4：
——物料积累量总和
当系统内物料积累量为零时，本工艺假定系统内物料积累量为零，上式可以写成：
∑G1=∑G2+∑G3
本工艺为连续式操作的过程，可以采用单位时间产品数量或原料量为基准进行计算。
物料衡算的结果列成原材料消耗定额及消耗量表，见下表和图
混浊浓缩果汁加工工艺恒算表
编号
工艺
∑G1（t）
∑G2（t）
∑G3（t）
损失率（%）
备注
1
检果
22.78
22.32
0.46
2
2
洗果
22.32
22.32
0.00
0.00
3
压榨
22.32
10.49
11.83
53
出汁率47%
4
脱油
10.49
10.33
0.16
1.5
5
过滤
10.33
10.07
0.26
2.5
6
均质
10.07
10.07
0.00
0.00
7
脱气
10.07
10.02
0.05
0.5
8
浓缩
10.02
2.004
7.998
79.8
浓缩比5:
1
10
杀菌
2.004
2.004
0.00
0.00
11
罐装
2.00
2.00
0.00
0.00
浓缩柑橘汁物料衡算流程图
2.管路设计及计算（过滤→贮料罐）
（1）选管子：
查取ρ=1100Kg/m3μ=0.0036Pa.s
取
查管径标准规格选择
管内径为
则实际流量
（2）能量衡算：
根据伯努利方程：
由所设计条件知：
由公式：
得
为湍流
（冷拔无缝钢管）
查赵思明主编《食品工程原理》第16页图1-26摩擦阻力系数与
及相对粗糙度关系图得
（3）阻力计算
取管长
沿程阻力：
A.局部阻力：
1个突缩，1个突扩，2个90标弯，1个截流阀
突缩与突扩：
2个90标弯：
1个截止阀全开：
B.全程阻力：
由
泵的效率取0.67
则泵的轴功率为：
（4）选泵：
选BAW系列卫生级离心泵
型号：
BAW-10-24
流量（吨/小时）：
10
扬程（米）：
24
电机功率：
2.2
进出口径：
51/38
外形尺寸：
515×275×380
中心高：
225
0
0.5m
设计评述
1.方案特点
本产品设计主要是设计时产2吨的浓缩柑橘汁饮料生产，主要加工流程有柑橘原料检果、洗果、榨汁、过滤、脱油、均质、脱气、浓缩、杀菌、罐装等。
在工艺设计的过程中查找了大量最新的文献，
本方案中设计中预期达到生产稳定（设有储罐），生产环境安全，设备性价比较高。
生产出来的产品在ISO9001H和ISO22000以及HACCP的生产管理下，果汁体系均匀分散稳定，色泽亮丽，酸甜可口，香气浓郁无异味杂质，同时采用的合成的食品添加剂少，将是备受欢迎的浓缩果汁饮料。
该生产线设备选用经济，各个设备的功率、生产能力都是根据产量的要求合理选择。
同时配合柑橘果汁饮料的理化特性合理选择设备以及加工条件。
本生产线能生产出甜酸合适、气味芳香、色泽柔和的果汁饮料。
但是本方案中生产线设计上可能有不完备的地方，或考虑不周以及缺少实际工厂的生产经验，在生产的工程中考虑经济因素，生产的简易性，本设计的某些工序可能可以省略。
2.心得体会
到这里，课程设计已经接近尾声，经过这半个多月的查资料和讨论，我们都收获的挺多，并且学会了团结和分工合作。
就课程设计本身而言，经过多次的讨论和校正，我们终于比较圆满的完成了任务。
在这中间，我们一起讨论，一起找资料，每个人都努力的完成任务。
从确定工艺流程到设备选型，从物料和管路计算到最后的完成设计图，一步一步我们都反复的筛选和验证，并且不断的询问老师和同学，最后才做最终的决定。
在这一步步的过程中，我们通过查资料对以前的知识做了一定的复习和巩固，从中得到了新的理解和体会。
而且，因为对各种设备的反复筛选和选择，也让我们对现在比较先进的机械设备有一定的认识，同时，由于需要完成设计图，我们参考前人的构想和大量的资料，从中学习和吸收了许多别人的经验，并对工厂设计和流水线的排布有了一定的了解。
其次，我们因为讨论而聚在一起，使得彼此更加的了解，增加了各自的友谊。
并且因为多次争论和合作，让我们明白了团体的意义，也学会了彼此包容和理解。
经过半个多月的合作，我们对彼此有了一些新的了解，能够更好的了解他人的思想，并且适时的提出自己观点。
总之，因为这半个月的合作，我们不仅对课本知识有了重新的理解，对果蔬汁的工业设计有了基础的认识，也学会了更好的利用手中的其他资料。
同时，因为讨论，我们不仅收获了精神食粮，还收获了一份意外的友谊。
附录
【参考文献】
[1]单杨.柑橘加工概论.中国农业出版社.2004.11
[2]张裕中.食品加工技术装备.中国轻工业出版社.2007.4
[3]张宝善，王军.果品加工技术.中国轻工业出版社，2000.9；
[4]薛效贤.新型饮料加工及配方.科学技术文献出版社，1998；
[5]李基洪.软饮料生产工艺与配方.广东科技出版社，2004；
[6]商训生.果品蔬菜贮藏加工问答.中国农业出版社.1995.3
[7]何东平.食品工厂设计.中国轻工业出版社.2009.5
[8]何铭新，钱可强.机械制图.高等教育出版社.2004.1
[9]蔡希林.AutoCAD实用教程.清华大学出版社.2006.2
[10]肖旭霖.食品机械与设备.科学出版社.2006.7
[11]轻工业部上海轻工业设计院.食品工厂设计基础.中国轻工业出版社，1992；
[12]胡文忠.生鲜食品厂建厂指南.化学工业出版社.2010.7
[13]赵思明主编.食品工程原理.北京；科学出版社，2009
[14]邵长富赵晋府主编.软饮料工艺学.北京；中国轻工业出版社，2009.1
[15]汪远信主编.机械设计基础.北京；高等教育出版社，2002.7
[16]唐克中朱同钧主编.画图几何及工程制图.北京；机械工业出版社，2002.8
[17]任金泉主编.机械设计课程设计.西安；西安交通大学出版社，2002.12
[18]吴宗泽主编.机械设计实用手册.北京；高等教育出版社，2003.11
[19]匡国柱史启才主编.化工单元过程及设备课程设计.北京；化学工业出版社.2001.10
[20]蒋迪清唐伟强主编.食品通用机械与设备.广州:
华南理工大学出版社,1996.2
[21]朱蓓薇主编.饮料生产工艺与设备选用手册.北京.化学工业出版社，2002.11
[22]无锡轻工业学院轻工业部上海轻工业设计院主编.食品工厂设计基础.北京.中国轻工业出版社，1992.05
[23]邓舜扬主编.新型饮料生产工艺与配方.北京.中国轻工业出版社.2000.8
[24]崔建云主编.食品加工机械与设备.北京.中国轻工业出版社.2009.7
[25]娄爱娟吴志泉吴叙美主编.化工设计.广州.华南理工大学出版社.2002.8
【符号说明】
λ：
阻力系数
ξ：
局部阻力系数
μ：
粘度
ρ：
流体密度
ε：
管壁绝对粗糙度
：
阻力
：
管路长度
：
管路直径
升级会员 