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年产3000吨浓缩苹果汁工厂设计


课 程 设 计 报 告 书 专 用 纸

目录
1. 前言

1.1 我国浓缩苹果汁产业现状及概况 1.2市场前景分析 1.2市场前景分析

2.工艺流程 2.工艺流程 3.物料衡算 3.物料衡算 4.设备选型 4.设备选型 5.个人小结 5.个人小结

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吨浓缩苹果汁工厂设计 年产 3000 吨浓缩苹果汁工厂设计
1.前言 1.前言
苹果浓缩汁是将成熟的苹果经过拣选 清洗、破碎、压榨、浓缩而成的原料性产 品,并经过饮料生产商再加工才能消费的产品,是世界最主要的苹果加工品。世界上 许多国家,尤其是盛产苹果的欧美等发达国家部有饮用苹果汁的消费)J惯。浓缩苹果 汁由于价格便宜,口味较淡,也常常作为一些价格昂贵果汁饮料的基础配料和添加物 欧美日市场上的l 00%纯果汁、果菜混合汁、蔬菜汁、水果啤酒等,都离不开苹果浓 缩汁这一风味特性温和的基料。国外9 0%的饮料生产厂商将浓缩苹果汁用作饮料生 产的勾兑和调味。近年来,随着人们健康意识的增强,世界饮料市场中碳酸饮料的增 长开始减缓,在欧美~+些国家,碳酸饮料由于其过高的糖含量,已鼓界定为不适合 青少年和肥胖人群消费的饮料。纯果汁和果汁类饮料由其具有天然、健康的特性,产 销量增长迅速。从而决定了未来对苹果浓汁的需求将继续呈稳中有升势。

1.1我国浓缩苹果汁产业现状及概况 1.1我国浓缩苹果汁产业现状及概况
我国浓缩苹果汁生产最早从山东开始。l983年,山东中鲁公司开始进口浓缩苹果 汁的生产加工设备,直到上世纪九十年代中期,浓缩苹果汁的生产加工主要在山东, 年产量不超过2,000吨。从上世纪九十年代中期开始,浓缩苹果汁的生产加工得到了 迅猛的发展,生产加工企业由八十年代集中在山东苹果主产区,发展到陕西、河南、 山西和辽宁等苹果产区。浓缩苹果汁加工企业由八十年代的一家发展到目前的三十五 家,年加工业生产能力从九十年代中期的1600吨猛增至现在的90多万吨。目前我国已 成为世界浓缩苹果汁的第一大生产国和出口国,图一显示2001~2006年我国苹果浓缩 汁产量。目前全国浓缩苹果汁生产企业已可年转化近600万吨苹果,占苹果总产量的 近25%,极大地缓解了苹果主产区卖果难的问题,并使我国主要苹果产区的加工用苹 果收购价从0.2元/公斤,基本稳定在0.5元/公斤以上,仅此就可使近百万户的果 农受益,为农民年增加收入约1 3亿元。从国内市场来看,目前我国生产浓缩果汁的 厂家尚少,而兴建的数百家饮料厂急需大量的浓缩汁原料。中国有十三亿人口,随着 经济发展。人民生活水平地为断提高,作为健身饮品的需求量将越来越大。因之,加 快加大果汁生产,在国内会经久不衰,立于不败之地。 从国际市场来看,果汁饮料 厂更是急缺进口,根据美国农业部对2005年浓缩汁的减产预测:美国需进口17万吨鲜 果汁,德国将进口16万吨鲜果汁。另外,从世界各国果汁消费结构来看,柑、桔、椰、 菠萝等饮品饱和缓慢,而苹果汁、葡萄汁饮品增长特快,其中以苹果汁最猛。在果汁 世界贸易中,1990年西欧各国的进口量是1985年的2倍以上,日本果汁饮料消费尤为 突出;l 980年为1965年的170.4倍;1980年以后每年以50%的速度递增。在我国由 于人民生活水平的提高纯天然果汁饮料的需求也一直在持续增长,同时随着我国加入 WTO和中国一东盟自由贸易区的建立,必将给果汁事业的发展带来光明的前景。

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1.2市场前景分析 1.2市场前景分析
我国浓缩苹果汁生产具有规模大、设备新、技术含量高等优势,但工艺进步也带 来了更加激烈的市场竞争。对浓缩苹果汁的质量要求越来越严格,性能指标越来越细 化,追求高质量及特殊品质的浓缩苹果汁成为市场发展的主要趋势。随着食品工业技 术的进步,新的加工技术如逆流连续萃取技术、超高压灭菌技术、膜分离浓缩技术及 热罐装技术等正逐渐应用于食品行业中,除了能加速提高我国出口产品的品质,还能 增强我国在国际市场上的竞争力。

2.工艺流程 2.工艺流程
工艺流程:原料→洗果→检果→破碎→榨汁→第一次杀菌→澄清→超滤→脱色→浓缩 →第二次杀菌→灌装→成品。

技术要点: 技术要点
(1)果汁制取:果汁制取必须选择成熟、健全、优质的苹果原料,以制造出优质 苹果浓缩汁。 (2)芳香物质回收:将果汁除去混浊物,经热交换器加热后泵入芳香物质回收装 置中,芳香物质随水分蒸发一同逸出。在一般情况下,芳香物质回收时以果汁水分蒸 发量为15%,苹果芳香物质浓缩液的浓度为1:150时为最佳。 苹果芳香物质浓缩液的主要成分是羰基化合物,如乙烯醛和乙醛,在1:150的浓 缩液中,其含量为520~1 500毫克/升,而含酯量仅190~890毫克/升,游离酸含量 仅70~620毫克/升。优质的芳香物质浓缩液的乙醇含量≤2.5%。 (3)澄清:澄清是浓缩前的一个重要的预处理措施。常用的几种苹果汁澄清工艺 为:50℃酶处理,时间1~2小时;在室温(20~25℃)下,果汁存放在大罐中进行冷法 酶处理,处理时间为6~8小时;在无菌的果汁中加入无菌的酶制剂和澄清剂进行酶处 理,2~3天后苹果汁中的果胶会完全溶解。仅分解果胶不进行澄清就开始浓缩。 (4)浓缩:苹果汁浓缩设备的蒸发时间通常为几秒钟或几分钟,蒸发温度通常为 55~60℃,有些浓缩设备的蒸发温度低到30℃。在这样短的时间和这样低的蒸发温度 下,不会产生使产品成分和感官质量出现不利的变化。如果浓缩设备的蒸发时间过长 或蒸发温度过高,苹果浓缩汁会因蔗糖焦化和其他反应产物的出现而变色和变味。羟 甲基糠醛含量可以用来判断苹果浓缩汁的热处理效果。 浓缩的主要方法有真空浓缩、冷冻浓缩、反渗透浓缩。澄清果汁经真空浓缩设备 浓缩到1/5~1/7,糖度65%~68%。因为果胶、糖和酸共存会形成一部分凝胶,所 以混浊果汁浓缩限度为1/4。 (5)灌装与贮存:从浓缩设备中流出的苹果浓缩汁应该迅速冷却到1O℃以下后灌 装。 如果采用低温蒸发浓缩设备进行浓缩, 需要用板式热交换器把浓缩汁加热到80℃, 保温几十秒钟后热灌装,封口后迅速冷却。尽管浓缩汁已能抵制微生物的污染,但是

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为了防止出现质量变化,灌装后的浓缩汁应该在0~4℃下冷藏。

3.物料衡算 3.物料衡算
通过酶解、 超滤和脱色得到的澄清果汁经蒸发浓缩, 一般浓缩到原来质量的1/5~ 1/7,糖度在70%~75%。在设计中浓缩前果汁的糖度为12%,浓缩后果汁的糖度为72%, 通过浓缩前后果汁中糖总量不变来进行物料衡算。 班产量计算 设计为年产量3000t,Q=3000t 一年内1,2,6,7,8为旺季,每天生产班次为3次。11,12月为淡季,每天生产班次 为1次。5,9,10为中季,每天生产班次为2次。3,4两个月停产进行休整和设备检修。 每月工作日为25天,则旺季工作日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—班产量t/d k—设备不均匀系数 k=0.75 班产量确定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小时,则每班产量为6.96/6=1.16吨总糖含量为1.16*0.72=0.8352吨 设原料苹果的每小时处理量为M M(1-0.5%)(1-0.2%)(1-0.2%)(1-13.2%)(1-0.4%)(1-4%)(1-0.3%)×12%=0.8352 解得M=8.49吨 (1)苹果原料处理量为8.49t∕h (2)输送、清洗:取损耗率为0.5%,则输送清洗后产量为 8.49×(1-0.5%)=8.45t∕h (3)检果:取损耗率为0.2%,则挑检后产量为 8.45×(1-0.2%)=8.41∕h (4)破碎:取损耗率为0.2%,则破碎后产量为 8.41×(1-0.2%)=8.39t∕h (5)压榨:取损耗率为13.2%,则压榨后产量为 8.39×(1-13.2%)=7.28t∕h (6)第一次巴氏杀菌、冷却:视为无损耗,产量为7.28t∕h (7)酶解、澄清:取损耗率为0.4%,则酶解澄清后产量为 7.28×(1-0.4%)=7.25t∕h (8)超滤:取损耗率为4%,则超滤后产量为 7.25×(1-4%)=6.96t∕h (9)脱色:取损耗率为0.3%,则脱色后产量为

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6.96×(1-0.3%)=6.94t∕h (10) 真空浓缩:果汁的糖度由12%浓缩至72%,产量为 6.94×12%÷72%=1.16t∕h (11) 第二次杀菌、冷却:视为无损耗,产量为1.16t∕h (12) 无菌罐装:视为无损耗,产量为1.16t∕h 苹果原料 ↓ -0.5% -0.2% -0.2% -13.2% -0% -0.4% -4% -0.3% -0% -0% -0% 输送、清洗 ↓ 检果 ↓ 破碎 ↓ 压榨 ↓ 第一次巴氏杀菌、冷却 ↓ 酶解澄清 ↓ 超滤 ↓ 脱色 ↓ 真空浓缩 ↓ 第二次杀菌、冷却 ↓ 无菌罐装 6.96t∕班 1.16t∕h 6.96t∕班 1.16t∕h 6.96t∕班 1.16t∕h 41.64t∕班 6.94t∕h 41.76t∕班 6.96t∕h 43.50t∕班 7.25t∕h 43.68t∕班 7.28t∕h 43.68t∕班 7.28t∕h 50.34t∕班 8.39t∕h 50.46t∕班 8.41t∕h 50.76t∕班 8.45t∕h 50.94t∕班 8.49t∕h

4.设备选型 4.设备选型
①洗果机
选用温州新孔氏机械有限公司生产的冲浪式洗果机。该设备适用于果蔬原料的清洗。 节能清洗水经过过滤后循环使用;果蔬原料在清洗过程中不停地作任意方向旋转,洗 净度高;循环水将原料冲向出料方向,自带升运机,方便联线

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型号:cxj—10 生产能力:10t/h 功率:5.5kW 外形尺寸:3000*1400*2000mm

②检果机
选用靖江市舜天工业设备制造有限公司生产的GXJ系列滚杠检果机 滚杠材质:SUS304卫生级不锈钢镜面管; 特点:水果旋转,保证检果质量; 生产能力: 10T/h

③破碎机
选用泰州市科威机械有限公司生产的CPS型鼠笼式破碎机 型号:CPS—10 生产能力:6—10t/h 功率:11kW 外形尺寸:900*500*2000mm

④酶解罐
选用杭州科豪机械有限公司生产的不锈钢酶解罐,该公司生产的不锈钢酶解罐为全封 闭立式三层结构,具有加热、冷却和保温、搅拌功能。广泛用于乳品、食品、生物工 程、饮料、果酒、日化等行业的混合、酶解。

⑤超滤设备
超精过滤装置是包括10 组膜堆——各由12 个膜管串联而成,一台循环泵、一台清汁 泵、CIP 兼清汁罐以及连接管路、监控仪表和电控柜,安置于两个底盘上,构成一个相 对独立的单元体。只要技术指标如下表所示。 单个膜管性能 型号 直径×长度 滤膜材料 芯管数×直径 过滤面积 不可溶固形物允许含量 平均工作压力 Super2cor M-180 79 ×3050mm PVDF(聚偏二氟乙烯) 12×7 mm 2.23 m2 ≤40 % ≤0.35 MPa

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循环流量 渗透流量范围 处理温度 膜堆性能(依膜管数增减) 使用膜管数量 过滤面积 进口浊汁流量 进口浊汁压力 出口浊汁压力 清汁滤出流量 果汁回收率 循环泵流量 循环泵扬程 清汁泵流量 清汁泵压头 装机功率 结构材料 10 ×12 个 270 m
2

≤22.7 m / h 60~1 00 L/ m2·h 50~55 ℃

3

约240 m3/ h ≤0. 5 MPa ≤0.15 MPa 18~25 m3/ h 96 %~98 %(不可溶固形物初始含量≤3 % , 且两次过滤) 240 m3/ h 55 m 35 m3/ h 20 m 50 kW 全部为不锈钢SUS304

⑥无菌灌装机
选用北京华睿富德工程科技有限公司生产的单头无菌灌装机本产品可以应用到目前 所有可流动性食品的无菌大包装。采用可编程控制器同时具有触摸屏人机界面监控, 生产过程是采用全自动方式完成,同时操作人员可以通过人机界面有效的监控生产过 程,达到可靠生产,智能控制的要求,实现了无菌灌装的高度可靠性。使用无菌灌装 机包装后的果汁果浆和果酱类产品大大降低了产品的生产成本,减少了仓储的费用, 运输费用,同时满足了国际市场对此类产品的包装要求,符合国际惯例有利于产品的 出口。 技术参数: 生产能力:500L-6000L/H 计量方式:电子秤,电磁流量器,质量流量计(任选其一) 清洗:外界提供清洗设备,自带清洗程序 灌装方式:灌装头升降,或工作台升降 杀菌方式:蒸汽或过热水 重量控制:正负 1%误差

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应用范围:番茄酱,辣椒酱,等各种果酱,苹果浓缩汁,梨浓缩汁,等各种果汁,果 浆等

5.个人小结 5.个人小结
通过本次设计更加了解了浓缩苹果汁的发展现状和前景,并了解了生产工艺流程以及 相关产品工厂的布局设计,相信会对我以后在学习工作中会有很大帮助。

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参考文献
1.《山西果树》第3期(总第129期)2009年5月——中国浓缩苹果汁加工企业面临问 题及发展策略 葛邦国 吴茂玉 3. http://baike.baidu.com/view/1193263.htm?fr=ala0 甘肃省灵台县果业局 2. 2009 NO.1《CHINA FRUIT&VEGETABLE》——我国浓缩苹果汁加工产业和技术发展

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