年产1500吨澄清浓缩苹果汁工厂设计

年产1500吨澄清浓缩苹果汁工厂设计1项目论证1.1设计可行性我国是世界水果生产第一大国，不管是从种植规模还是产量都居世界领先地位。除此以外，我国水果在品种资源，成本价格和市场区位也具有明显的比较优势。因此，大力发展果品深加工，对于调整农业产品结构，提高农产品加工转化能力和附加值，增强我国农产品的国际竞争力，促进农村经济与社会的可持续发展，具有十分重要的战略意义。果品加工业的发展已成为事关我国农业全局和长远可持续发展的战略制高点。1.2设计原料需求制作果汁的苹果要求较高的酸度，高糖高酸最为理想，且出汁率要高，单宁含量要低。我国用于果汁加工用鲜食品种主要有红富士，秦冠，黄元帅，国光等。本设计选用黄元帅苹果，原因为黄元帅是目前山东，辽宁等地区果汁厂的制汁原料。各生产苹果的国家栽培黄元帅的比重都很大，是世界各国发展最多的品种之一。我国各苹果产地均有栽培。本设计原料预定来源主要为环渤海地区的苹果种植区，其他周边的苹果原料也可充当原料来源。依托陇海与京沪铁路的便捷运输，原料可较为方便的运达，同时铁路运输的费用也较低廉。黄元帅果实圆锥形，顶部有5条隆起，果面有不明显的10个棱，平均重200g左右，大着可达300g以上。果肉淡黄色，肉质致密，脆，多汁，酸甜适口，香气浓郁，储藏到11月以后，风味最佳。可溶性固形物含量15%，品质好。原料部分化学成分见表1表1原料部分化学成分项目指标转化糖/%7.35～11.62蔗糖/%0.27～2.90总糖/%8.62～14.61果胶含量/%1.00～1.80有机酸含量/%0.03(柠檬酸)0.02（苹果酸）天然pH值3.00～5.00蛋白质含量/%0.10～0.30单宁含量(平均值)/%0.1001.3设计产品档次本设计的产品为澄清苹果汁，流程工艺中采用现代超滤分离技术，确保果汁更加的澄清，口感更加细滑。并且在营养方面尽量使苹果的原营养不发生太大的破坏，力保产品具有营养。产品的消费地先以连云港市周边省份为主，北至山东，西至安徽，南至上海，浙江等地。产品的运输以公路为主，以大型超市和批发为主的产品销售方式。本设计的市场定位为中低消费人群为主，力争做到属于寻常百姓人家家宴，客请的主要果汁产品。表2果汁中各种糖酸含量/(g/100mL果汁)项目含量蔗糖0.82±0.13葡萄糖0.14±0.43果糖5.31±0.14山梨糖醇0.20±0.04苹果酸0.518±32柠檬酸未检出酒石酸未检出1.4建厂地址本设计厂址选择在连云港市。连云港市地处中纬度欧亚大陆东缘，属于暖温带大陆性季风气候。太阳辐射的季节性变化显著，地面的高低气压活动频繁，四季分明，寒暑悬殊，雨量集中于夏秋季节。干湿期明显，夏冬季长，春秋季短。夏季经常达到34度。连云港市总的气候特点为：年平均气温偏高，春温夏热秋凉冬冷，雨量分布不均，四季多风。连云港市作为亚欧大陆东桥头堡，拥有良好的交通运输。我国的苹果产地集中于环渤海湾，西北黄土高原，黄河故道和西南冷凉高地等四大产地。所以拥有交通优势。且连云港是一个极具发展潜力的城市，工商业较发达，市场前景广阔，投资环境较为优越。2产品方案和班产量的确定2.1年产量Q＝Q旺＋Q淡＋Q中式中Q旺———旺季产量，tQ淡———淡季产量,tQ中———中季产量,t本设计的产量定位为旺季980吨，淡季为130吨，中季为390吨，所以本设计年产量定为1500吨。2.2生产班制一年内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。2.3工作日和班产量5,7,8,12月工作日为23天，6,9,11月工作日为22天，1,2,10月工作日为20天，则旺季工作日t1＝20＋20＋22＋23＋23＝108天，淡季工作日t2＝22＋23＝45天，中季工作日t3＝23＋22＋20＝65天，则全年生产天数为：t＝t1＋t2＋t3=108＋45＋65＝218天q班＝Q／k﹙3×t1＋1×t2＋2×t3﹚＝1500／0.75﹙3×108＋1×45＋2×65﹚＝4.00（t/班）式中k—设备不均匀系数，k＝0.75表3连云港市年产1500吨澄清浓缩苹果汁厂产品方案产品名称年产量t班产量t1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月苹果清汁15004.003工艺流程3.1现代工艺流程工艺流程：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：(1)原料预处理：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)破碎：榨汁前先行破碎可以提高出汁率，特别是皮，肉致密的果实更需要破碎，但破碎的颗粒度要适当，要有利于压榨过程中在果浆内部形成果汁的排汁通道。粒度过大，导致出汁率低，降低经济效益；破碎过度，易造成压榨时外层果汁很快榨出，形成一层厚皮，使内层果汁流出困难，也会造成出汁率下降，另外制造澄清果汁时，会造成果汁中果肉含量增加，澄清作业负荷加大。(3)榨汁：压榨是通过挤压力将液相从液固两相混合物中分离出来的一种单元操作。对水果榨汁而言，这里所说的液相即含有果肉的果汁，液固两相混合物即经破碎的果浆。在果汁压榨过程中，将果汁置于两个表面之间，对其施加压力使果汁释出，释出的果汁在通过果浆内部排出通道和支撑表面的网孔流向自由表面。榨汁操作过程主要表现为果浆中固体颗粒的集聚和半集聚过程，也涉及液体从固体中的分离过程。(4)酶解：酶解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。（5）超滤：超滤是介于微滤和纳滤之间的一种摸过程，膜孔径在0.05um-1nm，能够截留相对分子质量为500以上的大分子，胶粒和微粒，所用压差为0.1-0.5Mpa与发渗透类似，超滤的推动力也是压差力，在溶液侧加压而使溶剂透过膜。与反渗透不同的是，在超滤过程中中小分子溶质与溶剂一起通过超滤膜，大分子物质或胶体微粒被膜截留，从而实现原料液中大分子物质和胶体微粒与溶质和小分子的分离。(6)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。（7）杀菌：果汁杀菌的目的是杀死果汁中的致病菌，产毒菌，腐败菌，并破坏果汁中的酶使果汁在储藏期内不变质。但是热力杀菌时必须注意尽可能保存果汁的品质和营养价值，最好还能做到有利于改善果汁品质。(8)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。（9）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520～1500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％。4.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。4.1糖酸比计算每班工作8小时，则每小时产量为4.00/8=0.50吨原料苹果按表1中的数据得：总糖含量为12%，酸含量为0.05%果汁中按表2得：总糖为6.5%，苹果酸为0.5%原料苹果糖酸比为12%/0.05%=240苹果汁中糖酸比为6.5%/0.5%=13设浓缩之前的产量为a，则(a×0.12)/(a×0.0005+x)=13式中x——加入的酸量算得加入的酸的量为x=0.89%at/h所以(a＋x)/6=0.50,得a×(1＋0.89%)=3.0加酸前的产量a=3.000/（1+0.89%）=2.974t/h加入的酸的量为0.89%×2.974=0.0265吨/小时。每班加入0.0265×8=0.212吨苹果酸4.2物料衡算总糖含量为0.50×0.72=0.360吨设原料苹果的每小时处理量为MM(1-0.5%)(1-0.2%)(1-0.2%)(1-13.2%)(1-0.4%)(1-4%)(1-0.3%)(1+0.89%)12%=0.360解得M=3.626吨(1)苹果原料处理量为3.626t∕h(2)输送、清洗：取损耗率为0.5%，则输送清洗后产量为3.626×（1-0.5%）=3.608t∕h(3)检果：取损耗率为0.2%，则挑检后产量为3.608×（1-0.2%）=3.601t∕h(4)破碎：取损耗率为0.2%，则破碎后产量为3.601×（1-0.2%）=3.594t∕h(5)压榨：取损耗率为13.2%，则压榨后产量为3.594×（1-13.2%）=3.120t∕h(6)第一次巴氏杀菌、冷却：视为无损耗，产量为3.120t∕h(7)酶解、澄清：取损耗率为0.4%，则酶解澄清后产量为3.120×（1-0.4%）=3.107t∕h(8)超滤：取损耗率为4%，则超滤后产量为3.107×（1-4%）=2.983t∕h(9)脱色：取损耗率为0.3%，则脱色后产量为2.983×（1-0.3%）=2.974t∕h加苹果酸量为0.89%，加酸后产量为2.974×（1+0.89%）=3.000t/h(10)真空浓缩：果汁的糖度由12%浓缩至72%，产量为3.000×12%÷72%=0.500t∕h蒸发水分2.500t/h(11)第二次杀菌、冷却：视为无损耗，产量为0.500t∕h(12)无菌罐装，视为无损耗，产量为0.500t/h苹果原料29.008t∕班↓输送、清洗-0.5%28.864t∕班↓检果-0.2%28.808t∕班↓破碎-0.2%28.752t∕班↓压榨-13.2%24.960t∕班↓第一次巴氏杀菌、冷却-0%24.960t∕班↓酶解澄清-0.4%24.856t∕班↓超滤-4%23.864t∕班↓脱色-0.3%加入0.212吨苹果酸24.000t∕班↓真空浓缩减少20吨水4.000t∕班↓第二次杀菌、冷却-0%4.000t∕班↓无菌罐装-0%4.000t∕班班产4.00吨澄清浓缩苹果汁物料衡算图5.设备选型5.1洗果机选用江苏科威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.设计洗果产量为3.608t/h，选择的机械产能至少比产量大出20%，所以设备产能至少为3.608/0.8=4.510t/h。型号：CXJ-5生产能力：5t/h功率：4.75kw外形尺寸(mm)：3000×1100×1800数量：1台5.2检果机选用江苏科威机械有限公司生产的滚杠检果机，该设备适用于球形或长圆形果蔬的选果挑选。设计检果产量为3.601t/h，选择的机械产能至少比产量大出20%，所以设备产能至少为3.601/0.8=4.501t/