年產(chǎn)3000噸濃縮蘋果汁工廠設計

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1、課程設計報告書專用紙 I錄 1. 前言 1.1我國濃縮蘋果汁產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及概況 1.2市場前景分析 2. 工藝流程 3. 物料衡算 4. 設備選型 個人小結(jié) 第1頁共9頁 課程設計報告書專用紙 年產(chǎn)3000噸濃縮蘋果汁工廠設計 / 、八— 1. 刖言 蘋果濃縮汁是將成熟的蘋果經(jīng)過揀選 清洗、破碎、壓榨、濃縮而成的原料性產(chǎn) 品，并經(jīng)過飲料生產(chǎn)商再加工才能消費的產(chǎn)品，是世界最主要的蘋果加工品。世界上 許多國家，尤其是盛產(chǎn)蘋果的歐美等發(fā)達國家部有飲用蘋果汁的消費 )J慣。濃縮蘋果 汁由于價格便宜，口味較淡，也常常作為一些價格昂貴果汁飲料的基礎(chǔ)配料和添加物 歐美日

2、市場上的I 00%純果汁、果菜混合汁、蔬菜汁、水果啤酒等，都離不開蘋果濃 縮汁這一風味特性溫和的基料。國外90%的飲料生產(chǎn)廠商將濃縮蘋果汁用作飲料生 產(chǎn)的勾兌和調(diào)味。近年來，隨著人們健康意識的增強，世界飲料市場中碳酸飲料的增 長開始減緩，在歐美?+些國家，碳酸飲料由于其過高的糖含量，已鼓界定為不適合 青少年和肥胖人群消費的飲料。純果汁和果汁類飲料由其具有天然、健康的特性，產(chǎn) 銷量增長迅速。從而決定了未來對蘋果濃汁的需求將繼續(xù)呈穩(wěn)中有升勢。 1.1我國濃縮蘋果汁產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及概況 我國濃縮蘋果汁生產(chǎn)最早從山東開始。I983年，山東中魯公司開始進口濃縮蘋果 汁的生產(chǎn)加工設備，直到上世紀九十年代中期

3、，濃縮蘋果汁的生產(chǎn)加工主要在山東， 年產(chǎn)量不超過2, 000噸。從上世紀九十年代中期開始，濃縮蘋果汁的生產(chǎn)加工得到了 迅猛的發(fā)展，生產(chǎn)加工企業(yè)由八十年代集中在山東蘋果主產(chǎn)區(qū)，發(fā)展到陜西、河南、 山西和遼寧等蘋果產(chǎn)區(qū)。濃縮蘋果汁加工企業(yè)由八十年代的一家發(fā)展到目前的三十五 家，年加工業(yè)生產(chǎn)能力從九十年代中期的1600噸猛增至現(xiàn)在的90多萬噸。目前我國已 成為世界濃縮蘋果汁的第一大生產(chǎn)國和出口國， 圖一顯示2001?2006年我國蘋果濃縮 汁產(chǎn)量。目前全國濃縮蘋果汁生產(chǎn)企業(yè)已可年轉(zhuǎn)化近 600萬噸蘋果，占蘋果總產(chǎn)量的 近25%,極大地緩解了蘋果主產(chǎn)區(qū)賣果難的問題，并使我國主要蘋果產(chǎn)區(qū)的加工用蘋 果

4、收購價從0. 2元/公斤，基本穩(wěn)定在0. 5元/公斤以上，僅此就可使近百萬戶的果 農(nóng)受益，為農(nóng)民年增加收入約13億元。從國內(nèi)市場來看，目前我國生產(chǎn)濃縮果汁的 廠家尚少，而興建的數(shù)百家飲料廠急需大量的濃縮汁原料。中國有十三億人口，隨著 經(jīng)濟發(fā)展。人民生活水平地為斷提高，作為健身飲品的需求量將越來越大。因之，加 快加大果汁生產(chǎn)，在國內(nèi)會經(jīng)久不衰，立于不敗之地。 從國際市場來看，果汁飲料 廠更是急缺進口，根據(jù)美國農(nóng)業(yè)部對2005年濃縮汁的減產(chǎn)預測：美國需進口 17萬噸鮮 果汁，德國將進口 16萬噸鮮果汁。另外，從世界各國果汁消費結(jié)構(gòu)來看，柑、桔、椰、 菠蘿等飲品飽和緩慢，而蘋果汁、葡萄汁飲品增長特

5、快，其中以蘋果汁最猛。在果汁 世界貿(mào)易中，1990年西歐各國的進口量是1985年的2倍以上，日本果汁飲料消費尤為 突出；I 980年為1965年的170. 4倍；1980年以后每年以50%的速度遞增。在我國由 于人民生活水平的提高純天然果汁飲料的需求也一直在持續(xù)增長， 同時隨著我國加入 WT和中國一東盟自由貿(mào)易區(qū)的建立，必將給果汁事業(yè)的發(fā)展帶來光明的前景。 第2頁共9頁 課程設計報告書專用紙 1.2市場前景分析 我國濃縮蘋果汁生產(chǎn)具有規(guī)模大、設備新、技術(shù)含量高等優(yōu)勢，但工藝進步也帶 來了更加激烈的市場競爭。對濃縮蘋果汁的質(zhì)量要求越來越嚴格，性能指標越來越細 化，追求高質(zhì)量及特

6、殊品質(zhì)的濃縮蘋果汁成為市場發(fā)展的主要趨勢。隨著食品工業(yè)技 術(shù)的進步，新的加工技術(shù)如逆流連續(xù)萃取技術(shù)、超高壓滅菌技術(shù)、膜分離濃縮技術(shù)及 熱罐裝技術(shù)等正逐漸應用于食品行業(yè)中，除了能加速提高我國出口產(chǎn)品的品質(zhì)，還能 增強我國在國際市場上的競爭力。 2. 工藝流程 工藝流程：原料一洗果一檢果一破碎一榨汁一第一次殺菌一澄清一超濾一脫色一濃縮 f第二次殺菌f灌裝f成品。 技術(shù)要點： (1) 果汁制取：果汁制取必須選擇成熟、健全、優(yōu)質(zhì)的蘋果原料，以制造出優(yōu)質(zhì) 蘋果濃縮汁。 (2) 芳香物質(zhì)回收：將果汁除去混濁物，經(jīng)熱交換器加熱后泵入芳香物質(zhì)回收裝 置中，芳香物質(zhì)隨水分蒸發(fā)一同逸出。在一般情況下，芳

7、香物質(zhì)回收時以果汁水分蒸 發(fā)量為15%，蘋果芳香物質(zhì)濃縮液的濃度為1:150時為最佳。 蘋果芳香物質(zhì)濃縮液的主要成分是羰基化合物，如乙烯醛和乙醛，在 1:150的濃 縮液中，其含量為520?1 500毫克/升，而含酯量僅190?890毫克/升，游離酸含量 僅70?620毫克/升。優(yōu)質(zhì)的芳香物質(zhì)濃縮液的乙醇含量w 2.5 %。 (3) 澄清：澄清是濃縮前的一個重要的預處理措施。常用的幾種蘋果汁澄清工藝 為：50r酶處理，時間1?2小時；在室溫(20?25C)下，果汁存放在大罐中進行冷法 酶處理，處理時間為6?8小時；在無菌的果汁中加入無菌的酶制劑和澄清劑進行酶處 理，2?3天后蘋果汁中的果膠

8、會完全溶解。僅分解果膠不進行澄清就開始濃縮。 (4) 濃縮：蘋果汁濃縮設備的蒸發(fā)時間通常為幾秒鐘或幾分鐘，蒸發(fā)溫度通常為 55?60C,有些濃縮設備的蒸發(fā)溫度低到30 C。在這樣短的時間和這樣低的蒸發(fā)溫度 下，不會產(chǎn)生使產(chǎn)品成分和感官質(zhì)量出現(xiàn)不利的變化。如果濃縮設備的蒸發(fā)時間過長 或蒸發(fā)溫度過高，蘋果濃縮汁會因蔗糖焦化和其他反應產(chǎn)物的出現(xiàn)而變色和變味。羥 甲基糠醛含量可以用來判斷蘋果濃縮汁的熱處理效果。 濃縮的主要方法有真空濃縮、冷凍濃縮、反滲透濃縮。澄清果汁經(jīng)真空濃縮設備 濃縮到1/5?1/7,糖度65%?68%。因為果膠、糖和酸共存會形成一部分凝膠，所 以混濁果汁濃縮限度為1/4。

9、 (5) 灌裝與貯存：從濃縮設備中流出的蘋果濃縮汁應該迅速冷卻到 1OC以下后灌 裝。如果采用低溫蒸發(fā)濃縮設備進行濃縮，需要用板式熱交換器把濃縮汁加熱到80C， 保溫幾十秒鐘后熱灌裝，封口后迅速冷卻。盡管濃縮汁已能抵制微生物的污染，但是 為了防止出現(xiàn)質(zhì)量變化，灌裝后的濃縮汁應該在 0?4C下冷藏 3. 物料衡算 通過酶解、超濾和脫色得到的澄清果汁經(jīng)蒸發(fā)濃縮， 一般濃縮到原來質(zhì)量的1/5? 1/7,糖度在70%?75%在設計中濃縮前果汁的糖度為12%濃縮后果汁的糖度為72% 通過濃縮前后果汁中糖總量不變來進行物料衡算。 班產(chǎn)量計算 設計為年產(chǎn)量3000t, Q=3000t 一年內(nèi)1,

10、 2, 6, 7, 8為旺季，每天生產(chǎn)班次為3次。11, 12月為淡季，每天生產(chǎn)班次 為1次。5, 9, 10為中季，每天生產(chǎn)班次為2次。3, 4兩個月停產(chǎn)進行休整和設備檢修。 每月工作日為25天，則旺季工作日t1=25*5=125天，淡季工作日t2=25*2=50天，中季 工作日t3=25*3=75天 q班一班產(chǎn)量t/d k —設備不均勻系數(shù)k=0.75 班產(chǎn)量確定 q班=Q/k(3*t1+1*t2+2*t3)=3000/0.75(3*125+1*50+2*75)=6.96t 每班工作6小時，則每班產(chǎn)量為6.96/6=1.16噸總糖含量為1.16*0.72=0.8352噸 設原料蘋

11、果的每小時處理量為M M(1-0.5%)(1-0.2%)(1-0.2%)(1-13.2%)(1-0.4%)(1-4%)(1-0.3%) X 12%=0.8352 解得M=8.49噸 (1)蘋果原料處理量為8.49t / h ⑵輸送、清洗：取損耗率為0.5%,貝U輸送清洗后產(chǎn)量為 8.49 X( 1-0.5%) =8.45t / h ⑶檢果：取損耗率為0.2%，則挑檢后產(chǎn)量為 8.45 X( 1-0.2%) =8.41 / h ⑷破碎：取損耗率為0.2%,則破碎后產(chǎn)量為 8.41 X( 1-0.2%) =8.39t / h ⑸壓榨：取損耗率為13.2%，則壓榨后產(chǎn)量為 8.3

12、9 X( 1-13.2%) =7.28t / h ⑹第一次巴氏殺菌、冷卻：視為無損耗，產(chǎn)量為 7.28t / h (7) 酶解、澄清：取損耗率為0.4%，則酶解澄清后產(chǎn)量為 7.28 X( 1-0.4%) =7.25t / h (8) 超濾：取損耗率為4%則超濾后產(chǎn)量為 7.25 X( 1-4%) =6.96t / h (9) 脫色：取損耗率為0.3%，則脫色后產(chǎn)量為 6.96 X( 1-0.3%) =6.94t / h (10) 真空濃縮：果汁的糖度由12%&縮至72%產(chǎn)量為 6.94 X 12滄 72%=1.16t/ h (11) 第二次殺菌、冷卻：視為無損耗，產(chǎn)量為

13、1.16t / h (12)無菌罐裝：視為無損耗，產(chǎn)量為1.16t / h /班 8.49t / h 蘋果原料 50.94t -0.5% 輸送、清洗 50.76t /班 8.45t / h -0.2% 檢果 50.46t /班 8.41t / h -0.2% 破碎 50.34t /班 8.39t / h -13.2% 壓榨 43.68t /班 7.28t / h -0% 第一次巴氏殺菌、冷卻 43.68t /班 7.28t / h -0.4% 酶解澄清 43.50t /班 7.25t / h -4% 超濾 41.76

14、t /班 6.96t / h -0.3% 脫色 41.64t /班 6.94t / h -0% 真空濃縮 6.96t /班 1.16t / h -0% 第二次殺菌、冷卻 6.96t /班 1.16t / h -0% 無菌罐裝 6.96t /班 1.16t / h 4. 設備選型 ① 洗果機 選用溫州新孔氏機械有限公司生產(chǎn)的沖浪式洗果機。該設備適用于果蔬原料的清洗。 節(jié)能清洗水經(jīng)過過濾后循環(huán)使用；果蔬原料在清洗過程中不停地作任意方向旋轉(zhuǎn)，洗 凈度高；循環(huán)水將原料沖向出料方向，自帶升運機，方便聯(lián)線 型號：cxj —10 生產(chǎn)能力：10t/

15、h 功率：5.5kW 外形尺寸：3000*1400*2000mm ② 檢果機 選用靖江市舜天工業(yè)設備制造有限公司生產(chǎn)的 GXJ系列滾杠檢果機 滾杠材質(zhì)：SUS304衛(wèi)生級不銹鋼鏡面管； 特點：水果旋轉(zhuǎn)，保證檢果質(zhì)量； 生產(chǎn)能力：10T/h ③ 破碎機 選用泰州市科威機械有限公司生產(chǎn)的 CP型鼠籠式破碎機 型號：CPS-10 生產(chǎn)能力：6— 10t/h 功率：11kW 外形尺寸：900*500*2000mm ④ 酶解罐 選用杭州科豪機械有限公司生產(chǎn)的不銹鋼酶解罐， 該公司生產(chǎn)的不銹鋼酶解罐為全封 閉立式三層結(jié)構(gòu)，具有加熱、冷卻和保溫、攪拌功能。廣泛用于乳品、食品、

16、生物工 程、飲料、果酒、日化等行業(yè)的混合、酶解。 ⑤ 超濾設備 超精過濾裝置是包括10組膜堆一一各由12個膜管串聯(lián)而成，一臺循環(huán)泵、一臺清汁 泵、CIP兼清汁罐以及連接管路、監(jiān)控儀表和電控柜，安置于兩個底盤上，構(gòu)成一個相 對獨立的單元體。只要技術(shù)指標如下表所示 單個膜管性能 型號 Super2cor M-180 直徑X長度 79 X 3050mm 濾膜材料 PVDF聚偏二氟乙烯） 芯管數(shù)X直徑 12X 7 mm 過濾面積 2. 23 m2 不可溶固形物允許含量 < 40 % 平均工作壓力 < 0.35 MPa  循環(huán)流量 < 22.7 m3/ h 滲

17、透流量范圍 : 60 ?1 00 L/ m 2 ? h 處理溫度 50 ?55 C 膜堆性能（依膜管數(shù)增減） 使用膜管數(shù)量 10 X 12 個 過濾面積 270 m2 進口濁汁流量 3 約240 m/ h 進口濁汁壓力 < 0. 5 MPa 出口濁汁壓力 < 0.15 MPa 清汁濾出流量 18?25 m3/ h 果汁回收率 96 %?98 %（不可溶固形物初始含量w 3 % , 且兩次過濾） 循環(huán)泵流量 240 m3/ h 循環(huán)泵揚程 55 m 清汁泵流量 35 m3/ h 清汁泵壓頭 20 m 裝機功率 50 kW 結(jié)構(gòu)材料

18、 全部為不銹鋼SUS304 ⑥ 無菌灌裝機 選用北京華睿富德工程科技有限公司生產(chǎn)的單頭無菌灌裝機本產(chǎn)品可以應用到目前 所有可流動性食品的無菌大包裝。采用可編程控制器同時具有觸摸屏人機界面監(jiān)控， 生產(chǎn)過程是采用全自動方式完成，同時操作人員可以通過人機界面有效的監(jiān)控生產(chǎn)過 程，達到可靠生產(chǎn)，智能控制的要求，實現(xiàn)了無菌灌裝的高度可靠性。使用無菌灌裝 機包裝后的果汁果漿和果醬類產(chǎn)品大大降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，減少了倉儲的費用， 運輸費用，同時滿足了國際市場對此類產(chǎn)品的包裝要求，符合國際慣例有利于產(chǎn)品的 出口。 技術(shù)參數(shù)： 生產(chǎn)能力：500L-6000L/H 計量方式：電子秤，電磁流量器，質(zhì)

19、量流量計（任選其一） 清洗：外界提供清洗設備，自帶清洗程序 灌裝方式：灌裝頭升降，或工作臺升降 殺菌方式：蒸汽或過熱水 重量控制：正負1淤差 應用范圍：番茄醬，辣椒醬，等各種果醬，蘋果濃縮汁，梨濃縮汁，等各種果汁，果 漿等 5. 個人小結(jié) 通過本次設計更加了解了濃縮蘋果汁的發(fā)展現(xiàn)狀和前景， 并了解了生產(chǎn)工藝流程以及 相關(guān)產(chǎn)品工廠的布局設計，相信會對我以后在學習工作中會有很大幫助。 第10頁共9頁 課程設計報告書專用紙 參考文獻 1?《山西果樹》第3期（總第129期）2009年5月一一中國濃縮蘋果汁加工企業(yè)面臨問 題及發(fā)展策略 甘肅省靈臺縣果業(yè)局 2. 2009 NO.1《CHINA FRUIT&VEGETA》—一我國濃縮蘋果汁加工產(chǎn)業(yè)和技術(shù)發(fā)展 葛邦國吳茂玉 3. 第11頁共9頁