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20000吨猕猴桃汁生产线设计一.前言猕猴桃既是美味的水果、而且营养丰富，它富含维生素C、维生素B类、碳水化学物、钙、铁、磷、硒等人体所需的营养和矿物质。尤其维生素C含量为其它水果的数倍至数十倍，故有水果之王的美誉，是被人们公认的特色水果。猕猴桃鲜果及其深加工产品，深受国内外消费者的青睐，猕猴桃果品中独特的香气成份和加工制成品中维生素C的高含量（据测定每升猕猴桃干酒中含有的维生素C达到250至480mg）为一大特色，比葡萄酒高出数十倍。另根据医学研究证明，猕猴桃鲜果及加工制品对人体具有良好的保健作用。随着大众生活水平的不断提高以及消费品位的多元化，味美可口、营养丰富的果酒和果汁饮料越来越受到消费者的喜欢。果酒及果汁饮料因系绿色天然原料，品种、品味多样化，居家、旅行、酒宴都用得上，市场适应面比较宽。进入21世纪后，从世界果酒及果汁饮料市场前景看，饮料酒消费方式的改变，特别是发达国家要求逐步减少酒精的摄入量，追求天然、含糖量少的有益于健康的果酒及果汁饮料，进一步促进了饮料酒品种结构的改变。因此碳酸饮料和白酒传统消费的主流地位受到挑战，而果酒及果汁饮料一类功能性饮品等新生代产品更加受到国内外市场的重视。就果汁饮料而言最大特点不但能解渴，而且含有丰富的维生素、矿物质、微量元素等，具有极高的营养价值、保健功能，同时还因原汁原味更是受到大众消费的喜欢。因此开发猕猴桃水果产品具有广阔的市场前景。2001年我国果汁饮料总产量达到130万吨，人均消费不到1.30公升，相比1991年中国人均消费果汁饮料0.33公升增长了318%，与世界人均消费量7公升多相距甚远，这就预示着果汁饮料有着良好的市场前景。而本项目提出的是发展猕猴桃果酒果汁饮料，产品从类型上看差异化程度高，开发果酒及果汁饮料产品正可以避免上述情况的发生。对于一般企业来说，关键是开发有特色的果酒和果汁饮料，在原材料和技术开发方面形成企业的核心竞争能力。因为特色水果受气候、地理位置等条件的限制，种植难于推广，原料产量有限，制约着产品市场的覆盖率，大公司企业不愿参预。中华猕猴桃水果这一种类仅在我国长江中游两岸的几个省有分布，国外更是没有我国的这一种特色水果（世界上仅新西兰有一定数量不同的品种，其它国家不同品种产量极微）。现在国内生产果汁饮料的企业已达60余家，比较好的品牌果汁饮料有：乐百氏、露露、康师傅、椰风、椰树、汇源、统一、佳得乐、三得利、茹梦、莱阳梨汁、华邦果汁等。这一些企业在果汁饮料行业取得了较好的经营业绩，在中国市场上已经形成了自己的品牌，成为饮料业骨干企业，为该行业的发展起到了领头人的作用。从分析消费群体看，果汁饮料符合经济发展的规律和人们消费观念的转变。果汁饮料消费者中女性所占的比例比男性大约多13个百分点；从年龄构成看，15—34岁的消费者占63.6%；从受教育状况和家庭月收入来看，受教育状况和家庭月收入越高，饮用果汁的倾向性越强。果汁饮料的主要消费群体为年轻女性群体和高学历高收入群体，高学历的女性更喜欢喝茹梦，而高收入的中年人更喜欢喝三得利。这预示着果汁饮料市场消费趋于成熟，经济的快速发展必然导致消费品的多样化和高品位水果产品的消费。我国的果汁饮料生产销售均集中在广东、海南、福建、浙江等东南沿海省份，而这些地区不单是最大的生产地区，而且是最大的消费地区。可见，果汁饮料作为一种天然、低糖的新型健康饮料，也带着强烈的地域色彩。另外大中城市也是果汁饮料消费的集中区，这主要是由于大中城市的人均收入水平较高所至，以及消费观念趋于理性化的表现。二.工艺流程论证一．猕猴桃生产工艺流程本设计以猕猴桃为原料进行生产，由于猕猴桃本身营养丰富，口味清香，并且生产的季节性很强，因此必须采用一套专用于猕猴桃的处理工艺，现确定工艺如下：猕猴桃鲜果→→→→料斗→→→→刮板输送→→→→分配流槽→→4.2kg/人min10t/hCS→→挑拣整理→→→→汇集→→→→生果挑拣→→→→催熟→→→劣果.烂果输送SJZSV150minG→输送→→→→洗果→→→→破碎→→→→果胶酶分解→→→→→Z压滤分离→→→→超滤澄清→→→→纳滤和反渗透浓缩→→→→→→浆渣分离二级蒸发浓缩→→→→贮罐暂存→→→→后处理芳香物回收注：G--果胶酶SJ—75mg/L高锰酸钾水溶液CS—催熟剂V—抗氧化剂Z—助榨剂ZS—自来水二．工艺流程说明1原料处理（1）原料的选择未经后熟软化的猕猴桃鲜果糖度低，单宁含量高，易带来涩味；过熟的软果，糖度也低，酸度高，且果实易受霉菌污染，使醪液挥发性酸升高，总酸也高，只有八成熟的微软果，糖含量高，总酸挥发酸单宁含量低，汁液鲜美清香，风味好。因此选取八成熟原果，经过人工挑拣以鉴别果品的色泽.重量和体积，把染菌果（烂果）、机械损伤果、落地果、僵果挑选出来，并除去杂物，筛选出均匀一致的鲜果后放置6-7天进行后熟软化处理。（2）原料的清洗猕猴桃的清洗主要目的是去除原果表面的残存农药、污垢和初步的除菌，清洗方法采用高锰酸钾喷淋处理3-5分钟，清洗设备可采用全自动淋水回转式灭菌锅。（3）原料的破碎猕猴桃除少量皮渣之外几乎都可以食用，因此清洗后可以马上进行破碎。猕猴桃果实中蛋白质.纤维素和木质素含量均比一般水果高，结构亦比较脆弱。在破碎鲜果时，若破碎太细，许多细小的纤维素易将滤布孔堵住，造成过滤困难；若果肉破碎得不够细腻，其组织内部汁液因粘性作用，单靠外界的挤压力是难以完全把汁液从果肉的破碎组织中分离出来。本次设计采用齿笼式破碎机，它的破碎粒度为3-5mm，配有专门的螺旋送料机构，具有结构新颖紧凑，节能生产能力大，使用范围广等特点，物料接触部件均为优质不锈钢制造。（4）果胶酶的添加在压榨之前加入一定量的果胶酶.软化酶进行加热处理，可以使猕猴桃中的果胶转化为可利用糖，同时大大降低果汁的粘度，使出汁率提高约20%，减少的成本，并且节约了因压榨堵塞的清洗时间。果胶酶的添加温度为450C，果胶酶添加量40mg/L，软化酶添加量400mg/L，添加方法是直接加入酶解罐中酶解150min。酶解罐为本设计在原有生产工艺上采取的改进工艺之一，添加一酶解罐之后，猕猴桃的出汁率从原来的60%提高到80%左右，效果显著。（5）SO2的添加猕猴桃汁易发生酶促褐变，使产品色泽加深，风味变差，果汁发生酶促反应的原因主要有：①果汁中含有单宁等多酚物质②加工过程中接触大量氧气（一般在剧烈搅拌时发生）③含有多酚氧化酶和过氧化酶。非酶褐变主要是由氨基酸和含羰基的化合物发生反应引起的。褐变的结果是在果汁中形成黑色素之类的深色物质，致使其色泽变成深褐色，口感变差。因此在加工过程中添加抗氧化剂以防止氧化。国内外广泛采用SO2作为抗氧化剂，可有效防止猕猴桃汁发生褐变，产生氧化异味，还有一定的杀菌效果，可抑制杂菌的生长。我国食品添加剂标准规定使用SO2时不得超过300mg/L，本设计使用剂量为200mg/L，添加方法为加饱和亚硫酸溶液。2果汁处理（1）压榨过滤猕猴桃果加工的关键工序就是取汁，取汁工艺关系到其下游产品的质量，决定了下游产品的营养成分.香气成分和猕猴桃特有的高维生素C含量等在最终产品中的再现。由于猕猴桃果的特性，如其果胶果泥含量极高，营养和香气物质具有极高的热敏性，维生素含量在过滤过程中大量减损等，使得过滤设备的选择成为了水果加工界的技术难题。本设计经过对比硅藻土压滤机和采用其他过滤介质的过滤设备后，发现硅藻土压滤机与其他压滤机相比，具有不易堵塞，容易清洗，单次过滤处理量大，过滤时间短等优点，解决了猕猴桃汁粘度高不易压榨的难点，而且其操作方便，过滤成本低.效率高，是果汁生产厂家的最佳选择。（2）超滤澄清由于过滤机布孔孔径较大，因此此时的果汁含有大量的酵母和其他混浊物等杂质，因此有必要通过进一步的过滤分离来提高果汁的澄清度，去除杂质。传统工艺是采用动力澄清分离法进行澄清，此工艺虽然操作简单方便，澄清剂原料易得，可是效果不好，只能暂时去除果汁里的部分酵母和浑浊物，在产品长期陈放期间果汁中的蛋白质.残淀粉.胶体物质等会逐渐聚集沉淀于瓶底或附着在瓶壁上，严重影响产品的外观。因此在本设计中作者决定采用超滤澄清的方法对果汁进行分离，超滤的过滤精度为0.1-0.001微米，可滤除果汁中的铁锈、病毒、细菌、霉菌、酵母和果胶，并能保留对人体有益的一些矿物元素，所以超滤的果汁具有较长的货架寿命。其果汁得率为96%-98%，且加工时间很短（低于2h），可实现冲洗与反冲洗，使用寿命相对较长，所以采用超滤法澄清果汁可节省贮藏设备和人力。（3）纳滤和反渗透浓缩传统工艺为蒸馏法或冷冻法浓缩，不但消耗大量的能源，还会导致果汁风味和芳香成分的散失，将反渗透膜和纳滤膜串联起来进行果汁浓缩，在操作压力均为7MPa时可以得到渗透压为10.2MPa的浓度为40%的浓缩液，既可以保证果汁在浓缩过程中色.香.味不变，又可以节省大量的能源。采用高浓度浓缩系统将浓度为10%的葡萄糖溶液浓缩至45%所需的能耗，仅为普通蒸馏法的1/8，冷冻法的1/5。（4）二次蒸发浓缩由于设计要求最终果汁糖度为60%，而反渗透浓缩后的果汁糖度达不到设计要求，因此需要将果汁进一步进行浓缩使得糖度提高为60%。传统工艺考虑到机械设备的强度和动力耗能的问题，均采用加热蒸发浓缩，虽可以节约生产成本，然而有营养物质的如果糖.蛋白质.有机酸.维生素等均属于热敏性物质，因此此法会对果汁原有的色香味产生较大的破坏。本设计采用双效降膜真空蒸发器对果汁进行处理，属于低温真空浓缩，虽然价格比传统浓缩装置昂贵，但是它不会对果汁的原有风味产生影响，结构紧凑，操作方便，可连续生产，蒸汽利用效率高，便于调节生产能力，因此综合看来其性价比高于传统浓缩设备。三．工艺计算及设备选型一．基础数据1．年产猕猴桃浓浆20000吨，折净鲜果150000吨，即处理毛鲜果180000吨2．突击收购，突击生产，设高峰期为80天3．原料前处理能力：12t/h挑选整理后的杂菌清洗及打浆灭酶能力：10t/h榨汁后处理能力：8t/h浓缩工段：6t/h挑拣出的次果及烂果：2t/h4．猕猴桃鲜果出汁率：75%糖度：100Bx密度：1.042t/M3成品浓浆糖度：600Bx5．酶解：果胶酶添加量40mg/L软化酶添加量400mg/LSO2添加量200mg/L酶解时间150min二．物料衡算1.整体衡算（按年产20000吨浓浆计）生产20000吨浓浆所需的猕猴桃新鲜果汁：20000×6÷98%÷98%÷98%=127498吨需要的猕猴桃质量：127498÷75%÷7500/9000=2039968吨加入的果胶酶量；127498÷75%÷1.042×40=6526kg加入的高锰酸钾量：127498÷75%×0.1%=170吨加入的软化酶量；127498÷75%×400=68000kg酶解时添加SO2量：127498÷75%×200=34000kg2.单日物料衡算单日所需新鲜果汁量由上可知：127498÷80=1593.8吨单日所需猕猴桃质量：1593.8÷75%÷7500/9000=2550吨加入的果胶酶量；1593.8÷75%÷1.042×40=81.6kg加入的高锰酸钾量：1593.8÷75%×0.1%=2125kg加入的软化酶量；1593.8÷75%×400=850kg酶解时添加SO2量：1593.8÷75%×200=425kg表格120000吨/年果汁工厂物料衡算表鲜果汁（吨）猕猴桃（吨）果胶酶（kg）高锰酸钾（kg）软化酶（kg）二氧化硫（kg）日耗量1593.8255081.62125850425年耗量1277498203996.865261700006800034000三．热量衡算酶解罐：（1）加热至450C所需要的热量Q1：猕猴桃比热约为3.8kJ/（kg0C），将果浆从200C加热到450C所需要的热量为：Q1=1.8÷70%×20000×（45-20）×3.8=48.8×105kJ（2）搅拌热Q2：Q2=3600×P×η×48=3600×1.854×0.92×1=6140kJ（3）向环境散热Q3：在酶解罐外加一保温层，则散热量将大幅度降低，约为加热