年产两万吨草莓汁工厂设计

11.引言1.1果汁的营养价值果汁中含有较高的营养价值，主要包括碳水化合物、葡萄糖、果糖等易于被人体吸收的物质和维生素。一些果蔬汁中的有机酸也对人体正常生理活动起着重要作用，如柠檬酸能提高人体对钙的吸收能力。因而果蔬汁除了能补充人体需要的水分，起到消暑解渴的作用外，对人体还有着一定的营养意义。1.2国内外果汁生产与市场2004年6月、7月、8月，中国饮料工业协会举办了涉及全国饮料行业发展的三次研讨会：《2004中国茶饮料和植物饮料发展研讨会》、《2004中国功能饮料/运动饮料发展论坛》、《2004中国果汁饮料发展研讨会》。这三次饮料行业会议比较权威地分析和预测了中国饮料大市场的现状和发展趋势。与会者一致认为，2004年及随后的2005年，中国饮料市场的主流产品和最有发展潜力的品种是：果汁饮料、茶饮料和功能饮料。按照销售总量，果汁饮料在其中的排列顺序居第一。目前，我国果汁工业尚处于发展阶段，无论在产量上还是在产品结构上，都与市物需求存在一定的差距，我国饮料工业自80年代初开始发展，以17%的年增长率增长，产量由1980年的28.8万吨增加到1994年的637万吨。1995年产量突破700万吨，1999年已完全突破900万吨，但我国果汁饮料类(包括原果汁、果汁饮料、带肉果汁饮料)的总产量仅有100多万吨，其中大部分是含果汁10%的果味饮料，而果汁(100%原汁)和果汁饮料含果汁（10%以上)仅占25%左右。国际市场上，发达国家市场需求是以原果汁饮料为主，发展中国家是以果味饮料为主。据对全国几个大城市的调查显示，有3.8%的居民每周饮用4至6次，有30%的居民每周饮用1-3次，而美国人均年果汁饮料消费量为45公斤，德国46公斤，亚洲一些国家为19-20公斤，而我国人均年果汁饮料消费量还不到1.2公斤这说明果汁饮料市场发展潜力巨大，前景十分广阔。据世界银行统计，1990年饮料人均消费量发达国家为34.2升/年，属成熟的理性消费阶段发展中国家10.5升/年，而中国只有4升/年。按照轻工总会规划到2000年我国饮料总产量达到1000万吨，而实际消费需求可达到1300-150。万吨，至少有400-500万吨饮料市场缺口可供占领。其中果汁饮料消费保持快速的增长势头，在我国众多品牌的果汁饮料中。还缺少国际化的品牌,果汁饮料的发展落后于国家经济增长的人民生活水平提带的步伐，开发名优果汁饮料势在必行。21.3草莓汁饮料的营养价值与市场前景草莓果实营养十分丰富。据测定,草莓浆果每100克中含糖4.5～12g,有机酸0.6～1.6g,果酸1.1～1.7g，无机盐0.6g，粗纤维1.4g以上，维生素C50～120mg，磷41mg、铁1.1mg、钙32mg、钠4.2mg、铁1.8mg、锰0.49mg、锌0.14mg、铜0.04mg、硒0.70mg,还有丰富的维生素A、维生素B、胡萝卜素、核黄素、硫胺素等多种营养成分［1］。随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，消费观念逐步改变，在科学的饮食结构中，饮料占据了重要的位置。从饮料市场消费趋势来看，世界饮料消费呈上升趋势，平均每年4.3%的比例上升，中国更是以17%的比例上升，从饮料消费结构来看，以往占统治地位的碳酸饮料消费量逐年大幅下降，人们更加崇尚天然、健康型饮料。于是果汁饮料稳步增长，人均消费量逐年递增。而草莓饮料在市场上生产的很少，但营业价值高，因此市场潜在的需求很大。32.工艺设计2.1全年生产安排2.1.1产品方案确定的年产量大于计划生产产量的依据本设计是要求年产2万吨的草莓饮料,而一般设计方案时的年产量要比要求高出一些,因为在生产过程中可能会出现灌装、密封、包装不好等现象，这样就会导致产品不必要的损失。而按照这样的预算所生产的最终产量才能达到或接近设计的要求。2.1.2生产时间安排由于草莓原料生产具有很强的季节性，果汁消费也有较强的季节性。原料的收获旺季在3-5月，5-10月为产品销售旺季。为了尽可能充分利用原料，减少产季原料的腐烂损失，同时也减少原来贮藏的费用，并满足市场供求关系。本设计确定每年3-5月为生产旺季，每天生产3班；6-8月为生产中季，每天生产2班，9-11月为生产淡季，每天生产1班。总生产日数为275天班数=92×3+92×2+91×1=276+184+91=551班表2-1一年生产安排表加工班数（天）月份123456789101112零班一班两班三班合计551(班)2.1.3平均产量计数理论设计每班产量为20000÷551≈36.3吨/班按设计要求平均班产量取40吨/班平均每小时产量计算在本设计中，每班生产工作时间为8个小时,则有：每小时产量=班产量（吨）÷有效生产时间（小时）＝40(吨/班)÷8（小时）＝5（吨/小时）4本设计的预计划年产量为:设计年产量＝40×551=22160吨，比理论设计产量高出11%。符合设计要求。设备选型按每小时5吨加工量为基础。2.1.4产品规格产品含草莓原汁20%，分别以250mL和1000mL纸盒包装。两种规格的产量分配如表2-2。表2-2二万吨草莓汁饮料项目产品方案名称规格产量(吨)包装方式草莓汁250ml/包1000m1/包1000010000纸盒包装本设计选择纸盒无菌罐装技术，它有设备自动化程度高，产品质量好,物质损耗少，产品包装精细严密，外观设计新颖，饮用方便等优点。纸盒包装还具有无污染，易回收，有利于环境保护的特点。纸盒包装有利于防止光和氧对果汁营养成分的破坏，最大限度的保证果汁的品质。52.2生产工艺2.2.1工艺流程图水处理辅料溶解洗果压榨过滤调配均质脱气高温杀菌无菌装罐字符喷码贴吸管检验装箱成品62.2.2工艺设计和说明2.2.2.1原辅料采购标准及产品标准原料的来源及质量草莓原浆主要向符合行业生产标准的正规企业采购，要求草莓原浆色泽良好，味纯正，产品标识与产品质量相符。草莓原浆主要指标：百利糖度:≥12.0(0BX)；颜色∶原色；总酸∶0.30-1.20(%)；细菌总数∶≤100(个/ml)；糖酸比∶≥10.0；大肠肝菌∶3(个/ml)；PH值∶3.2-4.2；致病菌∶不得检出[2]。辅料质量要求白砂糖：应符合GB317.1中优级品或一级品和GB13104的规定。柠檬酸：应符合GB1987的规定。水：应符合GB/T10791中4.1条的规定。山梨酸：应符合GB1905－1980的规定。柠檬酸：应符合GB1987-86的规定。柠檬酸钠：应符合GB6782-86的规定。山梨酸钾：应符合GB13736－1992的规定。维生素C(抗坏血酸)：应符合GB14754－1993的规定。食用色素、增稠剂、香精等其他辅料：应符合GB/T10791的规定。2.2.2.2洗涤和摘果柄、萼叶:在流动的水槽内洗涤,洗去泥沙和叶片之类的粘附物。洗净后用0.103%的高锰酸钾溶液消毒1min,然后再用流水冲洗2～3次,摘除果柄和萼片后再淋洗一次。2.2.2.3榨果汁:榨汁可有各种压榨机,也可用离心甩干机和不锈钢搅肉机来破碎草莓。草莓破碎后,放到滤布袋内,在离心甩干机内离心,由出水口收集果汁,把3次压榨出的汁混合在一起,出汁率可达75%。2.2.2.4果汁过滤:榨出的草莓汁,为防止升温变质,常添加0.05%的苯甲酸钠作防腐剂。常温下草莓汁在密闭的容器中放置3～4d即可澄清,低温澄清速度更快。可用孔径0.3～1mm刮板过滤机或内衬0.18mm孔径的绢布的离心机细滤澄清。过滤的速度随着滤面上沉积层的加厚而减慢。所以过滤桶可采用加压或减压方法,使滤面上下有压力差,以加快过滤速度。72.2.2.5水处理果汁饮料用水水质是保证果汁口感、风味、稳定性及保质期的重要条件。桐据国标GB5749-85确保饮料用水水质要求见表2-3表2-3水质要求标准指标要求水污染指数(SDI)≤4饮料用水电导率≤20us铁≤0.05ppm锰≤0.02ppm二氧化硅≤40ppm总硬度≤20DH暂时硬度≤3D细菌总数≤1000个/ml致病菌不得检出2.2.2.6辅料溶解采用冷溶法，一般提前4小时溶解，辅料与水比例一般为1:30,按实际配方用量慢慢撒入搅拌的水中，待溶解充分后用泵直接泵入调配缸，并用少量的纯水把管道内冲干净。热溶法会使辅料溶解不完全，胶体稳定性受到破坏。2.2.2.7调配根据产品的质量要求，按比例加入草莓浆、水、糖、酸味剂及稳定剂等。草莓汁饮料原果浆含量为20%，糖度12%～15%，酸度0.20%～0.25%（以柠檬酸计）。一种典型的草莓汁饮料，含草莓浆20%，糖度15%，pH值为3.5。2.2.2.8均质均质是保证果汁稳定性和口感的关键工艺，压力和温度是均质工艺的重要参数，本设计确定果汁均质条件为:压力10MPa,温度68℃;2.2.2.9预热、脱气果汁和果肉微粒表面经常存在有一定量的Ｏ2,它会使果汁中Vc受破坏，香气和色泽恶化，而且在灌装时易产生泡沫，导致灌装量不稳定，所以需要脱气处理。在脱气前要把果汁预热到65-68℃,使温度接近真空条件下的沸点保证果汁有效脱气。本设计采用真空8薄膜脱气法，脱气温度为65-68℃脱气真空度为60Kpa。2.2.2.10杀菌杀菌是果汁生产的关键工艺。若杀菌不彻底，果汁的微生物指标超标，影响产品的保质期:若杀菌时间过长，会破坏果汁的营养成分，而且影响果汁的口感和风味。故选择科学的杀菌工艺也是保证果汁品质的重要条件。本设计采用高温短时杀菌法，即:135℃，3S，最大限度地保证果汁的营养成份不受损失。2.2.2.11灌装无菌灌装:无菌灌装工艺与设备，在自动控制中完成无菌定量灌装，质检人员需要检测灌装量和密封情况。2.2.2.12字符喷码要求生产日期和批次号喷码定位准确，字体清晰。2.2.2.13贴吸管无菌包装果汁250ml和1000m1两种规格需要粘贴吸管，要求吸管定位准确，粘结牢固。2.2.2.14检验装箱发现封口异常、不严渗漏、生产日期、字体不清、吸管脱落等不合格产品及时挑出，合格品装箱，要求封箱胶带黏贴整齐、牢固，装箱数量准确无误。2.2.2.15成品贮藏常温贮藏。92.3果汁饮料成品质量标准根据相关国家标准和产品的具体要求，成品质量标准见表。表2-5感官要求滋味、气味透明蚀度杂质草莓汁具有草莓应有的滋味香气透明清亮无肉眼可见杂表2-6理化指标项目指标可溶性固形物(20℃，折光计法)%总酸(以柠檬酸计)%砷(以As计)mg/kg铅(以Pb计)mg/kg铜(以Cu计)mg/kg≥12.0≥0.3≤0.5≤1.0≤10.0表2-7微生物指标项目指标菌落总数1个/1ml大肠杆菌3个/100ml致病菌不得检出2.4果蔬汁常见的质量问题2.4.1变色果汁在加工中发生的变色多为酶褐变，在贮藏期间发生的变色多为非酶褐变。为了避免变色，可以采用以下措施：尽快用高温杀死酶活性；添加有机酸或维生素C抑制酶褐变；充分脱氧；避免接触铜铁用具等；对于非酶褐变防止过度的热力杀菌和尽可能避免过长的受热时间；控制pH在3.3以下；使制品贮藏在较低的温度下，如10℃或更低的温度。另外贮藏中要避光。102.4.2浑浊和沉淀澄清果汁要求汁液透明，浑浊果汁要求有均匀的浑浊度，但在贮藏过程中常发生果汁的浑浊和沉淀。这是因为澄清的果汁的澄清处理中澄清剂用量不当或处理时间不够，是果胶或淀粉分解不完全等造成了后浑浊；而浑浊果蔬汁有是一个果胶、蛋白质等亲水胶体物质组成的胶体系统，其pH、离子强度，尤其是保护胶体稳定性物质的种类与用量不同等，都会对浑浊果蔬汁的稳定性产生影响。因此对于澄清果汁应严格澄清处理的操作，必须澄清效果满意后方可进行过滤；而浑浊果蔬汁为多相不稳定体系，可以从减小固体颗粒与果蔬汁体系的密度差及增大果蔬汁黏度等方法增加浑浊果蔬汁的稳定性来考虑。所以一方面要掌握好均质处理的压力和时间条件，另一方面要配合使用好稳定剂（如黄原胶、海藻酸钠、明胶、CMC等）的种类和用量。金属离子螯合剂往往也是浑浊果蔬汁稳定剂不可缺少的成分。2.4.3微生物引起的败坏微生物的侵染和繁殖引起的败坏可表现为变味（馊味、酸味、臭味、酒精味和霉味），也可以引起长霉、浑浊和发酵。防止办法：采用