獼猴桃果汁廠課程設(shè)計

年4月19日獼猴桃果汁廠課程設(shè)計文檔僅供參考，不當之處，請聯(lián)系改正。0噸獼猴桃汁生產(chǎn)線設(shè)計一.前言獼猴桃既是美味的水果、而且營養(yǎng)豐富，它富含維生素C、維生素B類、碳水化學物、鈣、鐵、磷、硒等人體所需的營養(yǎng)和礦物質(zhì)。特別維生素C含量為其它水果的數(shù)倍至數(shù)十倍，故有水果之王的美譽，是被人們公認的特色水果。獼猴桃鮮果及其深加工產(chǎn)品，深受國內(nèi)外消費者的青睞，獼猴桃果品中獨特的香氣成份和加工制成品中維生素C的高含量（據(jù)測定每升獼猴桃干酒中含有的維生素C達到250至480mg）為一大特色，比葡萄酒高出數(shù)十倍。另根據(jù)醫(yī)學研究證明，獼猴桃鮮果及加工制品對人體具有良好的保健作用。隨著大眾生活水平的不斷提高以及消費品位的多元化，味美可口、營養(yǎng)豐富的果酒和果汁飲料越來越受到消費者的喜歡。果酒及果汁飲料因系綠色天然原料，品種、品味多樣化，居家、旅行、酒宴都用得上，市場適應面比較寬。進入21世紀后，從世界果酒及果汁飲料市場前景看，飲料酒消費方式的改變，特別是發(fā)達國家要求逐步減少酒精的攝入量，追求天然、含糖量少的有益于健康的果酒及果汁飲料，進一步促進了飲料酒品種結(jié)構(gòu)的改變。因此碳酸飲料和白酒傳統(tǒng)消費的主流地位受到挑戰(zhàn)，而果酒及果汁飲料一類功能性飲品等新生代產(chǎn)品更加受到國內(nèi)外市場的重視。就果汁飲料而言最大特點不但能解渴，而且含有豐富的維生素、礦物質(zhì)、微量元素等，具有極高的營養(yǎng)價值、保健功能，同時還因原汁原味更是受到大眾消費的喜歡。因此開發(fā)獼猴桃水果產(chǎn)品具有廣闊的市場前景。中國果汁飲料總產(chǎn)量達到130萬噸，人均消費不到1.30公升，相比1991年中國人均消費果汁飲料0.33公升增長了318%，與世界人均消費量7公升多相距甚遠，這就預示著果汁飲料有著良好的市場前景。而本項目提出的是發(fā)展獼猴桃果酒果汁飲料，產(chǎn)品從類型上看差異化程度高，開發(fā)果酒及果汁飲料產(chǎn)品正能夠避免上述情況的發(fā)生。對于一般企業(yè)來說，關(guān)鍵是開發(fā)有特色的果酒和果汁飲料，在原材料和技術(shù)開發(fā)方面形成企業(yè)的核心競爭能力。因為特色水果受氣候、地理位置等條件的限制，種植難于推廣，原料產(chǎn)量有限，制約著產(chǎn)品市場的覆蓋率，大公司企業(yè)不愿參預。中華獼猴桃水果這一種類僅在中國長江中游兩岸的幾個省有分布，國外更是沒有中國的這一種特色水果（世界上僅新西蘭有一定數(shù)量不同的品種，其它國家不同品種產(chǎn)量極微）?，F(xiàn)在國內(nèi)生產(chǎn)果汁飲料的企業(yè)已達60余家，比較好的品牌果汁飲料有：樂百氏、露露、康師傅、椰風、椰樹、匯源、統(tǒng)一、佳得樂、三得利、茹夢、萊陽梨汁、華邦果汁等。這一些企業(yè)在果汁飲料行業(yè)取得了較好的經(jīng)營業(yè)績，在中國市場上已經(jīng)形成了自己的品牌，成為飲料業(yè)骨干企業(yè)，為該行業(yè)的發(fā)展起到了領(lǐng)頭人的作用。從分析消費群體看，果汁飲料符合經(jīng)濟發(fā)展的規(guī)律和人們消費觀念的轉(zhuǎn)變。果汁飲料消費者中女性所占的比例比男性大約多13個百分點；從年齡構(gòu)成看，15—34歲的消費者占63.6%；從受教育狀況和家庭月收入來看，受教育狀況和家庭月收入越高，飲用果汁的傾向性越強。果汁飲料的主要消費群體為年輕女性群體和高學歷高收入群體，高學歷的女性更喜歡喝茹夢，而高收入的中年人更喜歡喝三得利。這預示著果汁飲料市場消費趨于成熟，經(jīng)濟的快速發(fā)展必然導致消費品的多樣化和高品位水果產(chǎn)品的消費。中國的果汁飲料生產(chǎn)銷售均集中在廣東、海南、福建、浙江等東南沿海省份，而這些地區(qū)不單是最大的生產(chǎn)地區(qū)，而且是最大的消費地區(qū)。可見，果汁飲料作為一種天然、低糖的新型健康飲料，也帶著強烈的地域色彩。另外大中城市也是果汁飲料消費的集中區(qū)，這主要是由于大中城市的人均收入水平較高所至，以及消費觀念趨于理性化的表現(xiàn)。二.工藝流程論證一．獼猴桃生產(chǎn)工藝流程本設(shè)計以獼猴桃為原料進行生產(chǎn)，由于獼猴桃本身營養(yǎng)豐富，口味清香，而且生產(chǎn)的季節(jié)性很強，因此必須采用一套專用于獼猴桃的處理工藝，現(xiàn)確定工藝如下：獼猴桃鮮果→→→→料斗→→→→刮板輸送→→→→分配流槽→→4.2kg/人min10t/hCS→→挑揀整理→→→→匯集→→→→生果挑揀→→→→催熟→→→劣果.爛果輸送SJZSV 150minG→輸送→→→→洗果→→→→破碎→→→→果膠酶分解→→→→→Z壓濾分離→→→→超濾澄清→→→→納濾和反滲透濃縮→→→→→→漿渣分離二級蒸發(fā)濃縮→→→→貯罐暫存→→→→后處理芳香物回收注：G--果膠酶SJ—75mg/L高錳酸鉀水溶液CS—催熟劑V—抗氧化劑Z—助榨劑ZS—自來水二．工藝流程說明1原料處理（1）原料的選擇未經(jīng)后熟軟化的獼猴桃鮮果糖度低，單寧含量高，易帶來澀味；過熟的軟果，糖度也低，酸度高，且果實易受霉菌污染，使醪液揮發(fā)性酸升高，總酸也高，只有八成熟的微軟果，糖含量高，總酸揮發(fā)酸單寧含量低，汁液鮮美清香，風味好。因此選取八成熟原果，經(jīng)過人工挑揀以鑒別果品的色澤.重量和體積，把染菌果（爛果）、機械損傷果、落地果、僵果挑選出來，并除去雜物，篩選出均勻一致的鮮果后放置6-7天進行后熟軟化處理。（2）原料的清洗獼猴桃的清洗主要目的是去除原果表面的殘存農(nóng)藥、污垢和初步的除菌，清洗方法采用高錳酸鉀噴淋處理3-5分鐘，清洗設(shè)備可采用全自動淋水回轉(zhuǎn)式滅菌鍋。（3）原料的破碎獼猴桃除少量皮渣之外幾乎都能夠食用，因此清洗后能夠馬上進行破碎。獼猴桃果實中蛋白質(zhì).纖維素和木質(zhì)素含量均比一般水果高，結(jié)構(gòu)亦比較脆弱。在破碎鮮果時，若破碎太細，許多細小的纖維素易將濾布孔堵住，造成過濾困難；若果肉破碎得不夠細膩，其組織內(nèi)部汁液因粘性作用，單靠外界的擠壓力是難以完全把汁液從果肉的破碎組織中分離出來。本次設(shè)計采用齒籠式破碎機，它的破碎粒度為3-5mm，配有專門的螺旋送料機構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)新穎緊湊，節(jié)能生產(chǎn)能力大，使用范圍廣等特點，物料接觸部件均為優(yōu)質(zhì)不銹鋼制造。（4）果膠酶的添加在壓榨之前加入一定量的果膠酶.軟化酶進行加熱處理，能夠使獼猴桃中的果膠轉(zhuǎn)化為可利用糖，同時大大降低果汁的粘度，使出汁率提高約20%，減少的成本，而且節(jié)約了因壓榨堵塞的清洗時間。果膠酶的添加溫度為450酶解罐為本設(shè)計在原有生產(chǎn)工藝上采取的改進工藝之一，添加一酶解罐之后，獼猴桃的出汁率從原來的60%提高到80%左右，效果顯著。（5）SO2的添加獼猴桃汁易發(fā)生酶促褐變，使產(chǎn)品色澤加深，風味變差，果汁發(fā)生酶促反應的原因主要有：=1\*GB3①果汁中含有單寧等多酚物質(zhì)=2\*GB3②加工過程中接觸大量氧氣（一般在劇烈攪拌時發(fā)生）=3\*GB3③含有多酚氧化酶和過氧化酶。非酶褐變主要是由氨基酸和含羰基的化合物發(fā)生反應引起的。褐變的結(jié)果是在果汁中形成黑色素之類的深色物質(zhì)，致使其色澤變成深褐色，口感變差。因此在加工過程中添加抗氧化劑以防止氧化。國內(nèi)外廣泛采用SO2作為抗氧化劑，可有效防止獼猴桃汁發(fā)生褐變，產(chǎn)生氧化異味，還有一定的殺菌效果，可抑制雜菌的生長。中國食品添加劑標準規(guī)定使用SO2時不得超過300mg/L，本設(shè)計使用劑量為200mg/L，添加方法為加飽和亞硫酸溶液。2果汁處理（1）壓榨過濾獼猴桃果加工的關(guān)鍵工序就是取汁，取汁工藝關(guān)系到其下游產(chǎn)品的質(zhì)量，決定了下游產(chǎn)品的營養(yǎng)成分.香氣成分和獼猴桃特有的高維生素C含量等在最終產(chǎn)品中的再現(xiàn)。由于獼猴桃果的特性，如其果膠果泥含量極高，營養(yǎng)和香氣物質(zhì)具有極高的熱敏性，維生素含量在過濾過程中大量減損等，使得過濾設(shè)備的選擇成為了水果加工界的技術(shù)難題。本設(shè)計經(jīng)過對比硅藻土壓濾機和采用其它過濾介質(zhì)的過濾設(shè)備后，發(fā)現(xiàn)硅藻土壓濾機與其它壓濾機相比，具有不易堵塞，容易清洗，單次過濾處理量大，過濾時間短等優(yōu)點，解決了獼猴桃汁粘度高不易壓榨的難點，而且其操作方便，過濾成本低.效率高，是果汁生產(chǎn)廠家的最佳選擇。（2）超濾澄清由于過濾機布孔孔徑較大，因此此時的果汁含有大量的酵母和其它混濁物等雜質(zhì)，因此有必要經(jīng)過進一步的過濾分離來提高果汁的澄清度，去除雜質(zhì)。傳統(tǒng)工藝是采用動力澄清分離法進行澄清，此工藝雖然操作簡單方便，澄清劑原料易得，可是效果不好，只能暫時去除果汁里的部分酵母和渾濁物，在產(chǎn)品長期陳放期間果汁中的蛋白質(zhì).殘淀粉.膠體物質(zhì)等會逐漸聚集沉淀于瓶底或附著在瓶壁上，嚴重影響產(chǎn)品的外觀。因此在本設(shè)計中作者決定采用超濾澄清的方法對果汁進行分離，超濾的過濾精度為0.1-0.001微米，可濾除果汁中的鐵銹、病毒、細菌、霉菌、酵母和果膠，并能保留對人體有益的一些礦物元素，因此超濾的果汁具有較長的貨架壽命。其果汁得率為96%-98%，且加工時間很短（低于2h），可實現(xiàn)沖洗與反沖洗，使用壽命相對較長，因此采用超濾法澄清果汁可節(jié)省貯藏設(shè)備和人力。（3）納濾和反滲透濃縮傳統(tǒng)工藝為蒸餾法或冷凍法濃縮，不但消耗大量的能源，還會導致果汁風味和芳香成分的散失，將反滲透膜和納濾膜串聯(lián)起來進行果汁濃縮，在操作壓力均為7MPa時能夠得到滲透壓為10.2MPa的濃度為40%的濃縮液，既能夠保證果汁在濃縮過程中色.香.味不變，又能夠節(jié)省大量的能源。采用高濃度濃縮系統(tǒng)將濃度為10%的葡萄糖溶液濃縮至45%所需的能耗，僅為普通蒸餾法的1/8，冷凍法的1/5。（4）二次蒸發(fā)濃縮由于設(shè)計要求最終果汁糖度為60%，而反滲透濃縮后的果汁糖度達不到設(shè)計要求，因此需要將果汁進一步進行濃縮使得糖度提高為60%。傳統(tǒng)工藝考慮到機械設(shè)備的強度和動力耗能的問題，均采用加熱蒸發(fā)濃縮，雖能夠節(jié)約生產(chǎn)成本，然而有營養(yǎng)物質(zhì)的如果糖.蛋白質(zhì).有機酸.維生素等均屬于熱敏性物質(zhì)，因此此法會對果汁原有的色香味產(chǎn)生較大的破壞。本設(shè)計采用雙效降膜真空蒸發(fā)器對果汁進行處理，屬于低溫真空濃縮，雖然價格比傳統(tǒng)濃縮裝置昂貴，可是它不會對果汁的原有風味產(chǎn)生影響，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，可連續(xù)生產(chǎn)，蒸汽利用效率高，便于調(diào)節(jié)生產(chǎn)能力，因此綜合看來其性價比高于傳統(tǒng)濃縮設(shè)備。三．工藝計算及設(shè)備選型一．基礎(chǔ)數(shù)據(jù)年產(chǎn)獼猴桃濃漿0噸，折凈鮮果150000噸，即處理毛鮮果180000噸突擊收購，突擊生產(chǎn)，設(shè)高峰期為80天原料前處理能力：12t/h挑選整理后的雜菌清洗及打漿滅酶能力：10t/h榨汁后處理能力：8t/h濃縮工段：6t/h挑揀出的次果及爛果：2t/h4．獼猴桃鮮果出汁率：75%糖度：100Bx密度：1.042t/M3成品濃漿糖度：600Bx5．酶解：果膠酶添加量40mg/L軟化酶添加量400mg/LSO2添加量200mg/L酶解時間150min二．物料衡算整體衡算（按年產(chǎn)0噸濃漿計）生產(chǎn)0噸濃漿所需的獼猴桃新鮮果汁：0×6÷98%÷98%÷98%=127498噸需要的獼猴桃質(zhì)量：127498÷75%÷7500/9000=2039968噸加入的果膠酶量；127498÷75%÷1.042×40=6526kg加入的高錳酸鉀量：127498÷75%×0.1%=170噸加入的軟化酶量；127498÷75%×400=68000kg酶解時添加SO2量：127498÷75%×200=34000kg單日物料衡算單日所需新鮮果汁量由上可知：127498÷80=1593.8噸單日所需獼猴桃質(zhì)量：1593.8÷75%÷7500/9000=2550噸加入的果膠酶量；1593.8÷75%÷1.042×40=81.6kg加入的高錳酸鉀量：1593.8÷75%×0.1%=2125kg加入的軟化酶量；1593.8÷75%×400=850kg酶解時添加SO2量：1593.8÷75%×200=425kg表格SEQ表格\*ARABIC10噸/年果汁工廠物料衡算表鮮果汁（噸）獼猴桃（噸）果膠酶（kg）高錳酸鉀（kg）軟化酶（kg）二氧化硫（kg）日耗量1593.8255081.62125850425年耗量1277498203996.865261700006800034000三．熱量衡算酶解罐：加熱至450C所需要的熱量Q獼猴桃比熱約為3.8kJ/（kg0C），將果漿從200C加熱到450C所需要的熱量為：Q1=1.8÷70%×0×（45-20）×3.8=48.8×105kJ攪拌熱Q2：Q2=3600×P×η×48=3600×1.854×0.92×1=6140kJ（3）向環(huán)境散熱Q3：在酶解罐外加一保溫層，則散熱量將大幅度降低，約為加熱量的5%（4）酶解一次耗用蒸汽量D：采用表壓為0.3MPa的飽和蒸汽，I=2725.3kJ/kg冷凝水的焓為561.47kJ/kg，蒸汽的熱效率取95%D=Q4÷（2725.3-567.47）÷95%=121.81kg（5）酶解一次總耗熱量Q4Q4=Q1-Q2+Q3=48.8×105×1.05-6140=511800kJ雙效降膜真空蒸發(fā)器：單位時間蒸發(fā)量：W1=F×（1-X0/X1）F為物料流量，X0為果汁蒸發(fā)前濃度，X1為果汁蒸發(fā)后濃度W=4.43×（1-0.4/0.6）=1.48t/h蒸發(fā)效率：根據(jù)雙效降膜低溫真空蒸發(fā)器的經(jīng)驗數(shù)據(jù)可知，每蒸發(fā)1kg水分僅用0.44kg的新蒸汽。故蒸汽用量：W2=W1×0.44=0.65t/h四．設(shè)備設(shè)計與選型刮板提升機根據(jù)物料衡算可知，獼猴桃的輸送能力為：203996.8÷80÷24=106.2t/h因此可選用江蘇東臺華東糧油機械有限公司的埋刮板輸送機，型號GSL16，數(shù)量為1臺。技術(shù)參數(shù)如下：表格SEQ表格\*ARABIC2埋刮板輸送機技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)機槽寬度（mm）刮板鏈條節(jié)距（mm）線速度（m/s）輸送量（m/h）輸送距離（m）電機功率（kw）垂直水平GSL161601000.133-0.1839.2220252.2-222.連續(xù)滅菌鍋經(jīng)過挑揀整理后的鮮果在催熟之后經(jīng)過擋板輸送帶送入連續(xù)滅菌槽：127498÷75%÷80÷24=88.6t/h因此可采用東方興企食品工業(yè)技術(shù)有限公司的全自動淋水回轉(zhuǎn)式滅菌鍋，數(shù)量1臺。表格SEQ表格\*ARABIC3滅菌鍋技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)功率（kw）外形尺寸（mm）工作壓力（MPa）回轉(zhuǎn)速度（轉(zhuǎn)/分）GT7C20H185750××38000.31.8~10.8其技術(shù)特點如下：1、采用臥式結(jié)構(gòu)，設(shè)置專用小車及導軌，便于小車的推進及拉出；

2、采用優(yōu)質(zhì)碳鋼或不銹鋼材料。不銹鋼滅菌釜外表拋光至精致；

3、壓力≤0.3MPa，溫度≤142℃；

4、淋水式滅菌釜升溫、保溫、冷卻均采用自動控制,配有循環(huán)泵及裝罐車，回轉(zhuǎn)式殺菌鍋其回轉(zhuǎn)速度為1.8~10.8轉(zhuǎn)/分。破碎打漿機本設(shè)備所需的生產(chǎn)能力為：127498÷75%÷80÷24=88.6t/h因此可采用東方興企食品工業(yè)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的JP齒籠式破機，采用型號為JP-6，數(shù)量1臺。表格SEQ表格\*ARABIC4齒籠式破碎機技術(shù)參數(shù)型號生產(chǎn)能力（T/h）主軸轉(zhuǎn)速（r/min）功率（KW）外型尺寸（mm）JP-64-69607.5/6710×1060×1800該機適用于對獼猴桃、胡蘿卜、蘋果、梨等果蔬進行破碎，破碎粒度為3~5mm。該機配有專門的螺旋送料機構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)新穎緊湊，節(jié)能生產(chǎn)能力大，使用范圍廣等特點，物料接觸部件均為優(yōu)質(zhì)不銹鋼制造。酶解罐選用單罐容積為5M3的酶解罐，數(shù)量為3個5.壓濾機的選型由設(shè)計資料知壓濾機的生產(chǎn)能力：127498÷75%÷98%÷80÷24=4.61t/h從酶解罐出來的果汁馬上進入壓濾機進行壓榨出汁，因此要求壓榨機單次處理量大，過濾時間短，故可采用型號為LXDZJ5的硅藻土連續(xù)帶渣機，它用優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料制作，采用硅藻土為助濾劑，具有操作方便、過濾成本低、效率高等優(yōu)點。數(shù)量為2臺，其中一臺為備用。表格SEQ表格\*ARABIC5壓濾機技術(shù)參數(shù)規(guī)格型號理論流量T/h）過濾面積（M）濾片數(shù)（張）閥門口徑工作壓力（MPa）外型尺寸（mm）LXDZJ56-85.120Dg32<0.3MPa1840×680×8006.超濾膜的選擇根據(jù)獼猴桃原果汁的密度1.0421t/M3，采用中空纖維超濾膜，由于生產(chǎn)能力為127498÷80÷24=66.4t/h選用UF-5型，其火通量為5m/h，操作壓力MPa，膜材料為PS外壓型，截留率>90%,截留分子量6000-0，外型尺寸：1850×1680×7607.納濾膜的選擇設(shè)計要求納濾及反滲透之后獼猴桃果汁的糖度為400Bx，采用切向流納濾（FSN型），其截留分子量在200～1000的范圍內(nèi)，具體型號：FSN010D14C，泵選用衛(wèi)生級渦流泵，膜殼材料可選304不銹鋼，工作壓力0.5-2.0MPa8.蒸發(fā)濃縮裝置選用標準定型的RP6K7雙效降膜真空蒸發(fā)器（1200kg/h）四套，超能力4%，問題不大（因以上設(shè)計均按收購旺季計算，一般情況下能夠應付），為了提高成品質(zhì)量，采用芳香物回收裝置兩套，把香油全部返回濃漿，使成品能達到原果汁的原始風味9.CIP清洗系統(tǒng)的設(shè)計CIP清洗系統(tǒng)承擔酶解罐、過濾機、暫存罐、濃縮罐等設(shè)備的內(nèi)部及連接管路、泵的清洗。本設(shè)計CIP清洗系統(tǒng)有5個罐，分別是：熱水、冷水、酸、堿罐和消毒劑罐。為了輸送到各設(shè)備，各罐備有高壓水泵，一般清洗時先用堿水清洗，再分別用熱水、冷水清洗，洗滌完畢后堿水過濾回收到堿液罐。洗滌泵：型號：IH80-50-200流量：50m3揚程：49mH20氣蝕余量：2.5m轉(zhuǎn)數(shù)：2900r/min軸功率：15kw罐：直徑：1200mm高度：3000mm容積：1.5M3參考文獻[1]姚玉英.《化工原理（上、下）》，天津科學技術(shù)出版社，1992。[2]高孔榮.《發(fā)酵設(shè)備》，中國輕工業(yè)出版社，1991。[3]吳思芳.《發(fā)酵工廠工藝設(shè)計概論》，中國輕工業(yè)出版社，1995。[4]鄒鎖柱等.《淺談獼猴桃果汁的加工貯存》，釀酒科技，1995年第8期[5]趙光鰲，顧國賢等.《果酒釀造》，中國食品出版社，1987.4[6]朱寶鏞主編.《葡萄酒工業(yè)分析手冊》，輕工業(yè)出版社，1988。[7]陳錦屏.《果品蔬菜加工學》[8]鄒鎖柱等.《提高獼猴桃酒質(zhì)量的研究》，釀酒科技，1995年第2期。[9]楊德興，戴京晶，龐向榮《中華獼猴桃的貯藏和加工》[10]袁學明.《獼猴桃酒、葡萄酒、各種果汁酒、黃酒、動、植物藥酒快速澄清的研究》，釀酒，Vol28No1。[11]大連理工大學化工原理教研室.《化工原理課程設(shè)計》，大連理工大學出版社，1994。[12]Vaillant,F