食品工厂课程设计

《食品工厂设计》课程设计11.1冰红茶饮料的市场效应随着现代社会的发展，健康环保已经成为当代食品理念。在众多灌装饮料的发展中，茶饮料以它独特的茶多酚保健功能在市场中占有一席之地。特别是红茶，具有帮助胃肠消化、促近食欲，利尿、消除水肿、强壮心肌、预防蛀牙与食物中毒，降低血糖值与高血压等功能。适合于儿童、老人及心脏病患者饮用。本产品继承了红茶的保健功能同时调配出适当的口感，适应于夏天饮用，有清凉解暑的功效。在市场中具有广大的发展前景。1.2冰红茶饮料的工艺基本流程茶叶→热浸提→冷却→精滤→调配→均质→灌装→包装→杀菌→冷却→检验→成品1.3主要热交换设备的初步选型为使冰红茶的生产效率加快、原汁率高、保证产品原液透明清晰，不含杂质同时考虑生产成本与机械成本，经过比较研究找出适宜的主要加工设备，热交换器则选用板式热交换器。而板式热交换器传热效率高，且热量传热介质循环使用。但通过流速不宜过高。1.4设计中的特殊问题及解决方法1.4.1冰红茶长期贮存后会发生浑浊现象。可以加入澄清剂保持茶饮料的清亮。初步计划使用磷酸作为澄清剂，用量为400—500PPM1.4.2冰红茶茶多酚提取率不足。因为茶多酚大多与咖啡因结合，很难游离出来，故加入一定量的酸，可仿照以上方法。1.4.3冰红茶的苦涩味的去除。因为铁、锰等离子易与茶叶发生反应形成茶乳并产生苦涩味，所以使水软化或使用无离子水。设计计算书2.1产品方案饮料生产规格品种规格(瓶)冰红茶饮料500ml2.1.2工艺流程图原料破碎↓清洗↓水源→除杂→软化→过滤→紫外光线灭菌→加热萃取↓《食品工厂设计》课程设计2成品←二次灭菌←灌装←灭菌←均质←调配←过滤←初滤←冷却↑去杂↑辅料2.1.3产品配方茶汁10000kg柠檬酸0.18%柠檬酸钠0.10%蔗糖4.0%安赛蜜0.011%三氯蔗糖0.003%冰红茶香精0.02%柠檬香精0.01%蜂蜜香精0.01%2.3茶饮料流程说明2.3.1原料破碎与清洗干制红茶中含有少量泥沙、尘土等杂质，先使茶叶破碎为约0.5厘米的长度，然后进行用85℃软化水冲泡10秒钟冲洗以除去杂质。PH为6.0左右。2.3.2除有机质水中包含多种有机质有机物质如蛋白质、有机农药、有机磷等进行过滤，采用物理吸附填装活性炭，适宜温度为常温，PH无要求。2.3.3软化软化是降低水的硬度，使用的是离子交换法是液相中的离子和固相中离子间所进行的的一种可逆性化学反应，当液相中的某些离子较为离子交换固体所喜好时，便会被离子交换固体吸附离子交换法可以将水中离子态杂质（比如盐类）清除得以较彻底。在本工艺中主要用于进一步进化水，出去水中的离子态杂质主要是Mg、Ga、Cl等。2.3.4一次精滤精滤即精密过滤技术又称微过滤，俗称保安过滤，常常用过滤精度为5um的中空纤维，继续净化水质，延长和保护膜的使用寿命。目的是过滤掉水质中的胶体物质或是少部分的微生物。将小于10mm的物质去除。适宜温度为5-55摄氏度适宜压力为4×10^4Pa～7×10^5Pa。2.3.5紫外线灭菌把通过活性碳处理、离子交换和反渗透处理的水进一步用紫外线灭菌，杀灭其中存在的微生物，使其符合国家饮料用水标准。2.3.6加热萃取此步热交换器与带搅拌浸提的装置，目的是使茶叶充分泡发，使茶汁充分融进水中，浸提温度在85-95℃，时间10-15min。浸提后粗滤去茶渣，迅速冷却。2.3.7二次精滤目的是为了是去除浸提后的杂质，使得产品清凉透彻。达到茶饮料生产标准适宜温度为5-55摄氏度适宜压力为4×10^4Pa～7×10^5Pa。《食品工厂设计》课程设计32.3.8调配将茶汁、柠檬酸、柠檬酸钠、蔗糖、赛安蜜、三氯蔗糖、各种香精按最佳比例调配好，充分搅拌使原辅料完全溶解。加入澄清剂与稳定剂并调整PH。均质是是指物料的料液在挤压，强冲击与失压膨胀的三重作用下使物料细化，从而使物料能更均匀的相互混合，从而使整个产品体系更加稳定。均质主要通过均质机来进行的。是食品、乳品、饮料的行业的重要加工设备。进过均质后饮料不至于产生上下分层的情况。2.3.9杀菌为了使茶中的活性酶不至于被破坏杀菌环节采用超高温瞬时杀菌的方案。高温瞬时杀菌，是指加热温度为135-150摄氏度杀菌2—8秒，处理后产品达到商业无菌的杀菌过程。用于各类新鲜多活性的饮品中。采用超高温瞬时杀菌趁热罐装。2.3.10罐装灭菌后的产品必须立即连续的进行灌装。灌装是延长食品保质期及方便食品携带使用的重要步骤，灌装容器有玻璃瓶、聚乙烯塑料瓶、复合塑料袋装、涂复塑料纸盒包装等。包装材料应主要考虑经济、强度、重量、稳定、清洁、方便和美观等诸多因素。经过以上要求，本生产线决定以容积为500ml的塑料瓶做罐装容器。热罐装时料液温度不低于90℃，采用真空罐装，封盖。2.3.11二次杀菌冷却二次灭菌考虑到塑料瓶的耐热性，采用曾其灭菌法，充分保证了残品的微生物指标要求，密封后，饮料采用100％蒸汽灭菌10—15min，冷却至常温。2.4物料衡算2.4.1原料配比指数茶：水=1：1002.4.2车间物料平衡计算要求年产3000t汁，考虑到各工序的物料损耗，故年原料处理量需大于3000t。2.4.3产品配比其中纯净水使用量为Xt红茶茶叶1%柠檬酸或磷酸0.18%,柠檬酸钠0.10%,蔗糖4.0%,安赛蜜0.011%,三氯蔗糖0.003%,冰红茶香精0.02%,《食品工厂设计》课程设计4柠檬香精0.01%,蜂蜜香精0.01%,纯净水94.67%设调配混合冰红茶饮料为Xt，设M1=Xt。2.4.4调配阶段调配阶段的物料损耗损失，按0.2％计，则M2=M1×(1－0.2％)=1000Xkg×99.8％=998Xkg2.4.5脱气、均质、灭菌阶段脱气、均质、灭菌阶段损耗损失，按0.2％计，则M3=M2×(1－0.2％)=998Xkg×99.8％=996Xkg2.4.6灌装阶段灌装阶段的物料损耗损失，按0.1％计，则M4=M3×(1－0.1％)=996Xkg×99.9％=995Xkg2.4.7二次灭菌阶段二次灭菌阶段的物料损耗损失，按0.05％计，则M5=M4×(1－0.05％)=995Xkg×99.95％=994.50Xkg2.4.8成品率冰红茶饮料成品率：lg100050.994XXkg错误!未找到引用源。=99.50％2.4.9包装年产30000t,则日产10t，折算成体积为Lkgkg/003.110000错误!未找到引用源。=9970.09L每瓶500ml，则日产错误!未找到引用源。≈19940瓶，年产约5982000瓶每箱按24瓶计，则装箱数为2419940≈830箱，年产约249250箱2.5物料流线图《食品工厂设计》课程设计5↓↓2.6热量衡算及相关设备选型2.6.1热交换阶段的确定红茶茶叶1%100kg柠檬酸0.18%,18kg柠檬酸钠0.10%,10kg蔗糖4.0%,400kg安赛蜜0.011%,1.1kg三氯蔗糖0.003%,0.3kg冰红茶香精0.02%,2kg柠檬香精0.01%,1kg蜂蜜香精0.01%,1kg纯净水94.67%9467kg总计10000.4kg调配后的混合胡萝卜汁9980.40kg净化混合胡萝卜汁9960.44kg瓶装混合胡萝卜汁9950.48kg19841瓶500ml装成品10000kg19841瓶调配阶段－0.2％脱气、均质、灭菌阶段－0.2％灌装阶段－0.1％二次灭菌阶段－0.05％《食品工厂设计》课程设计6根据传热效率、设备结构、占地面积、设备的适应性、操作安全性、卫生性和热量节约性等诸多方面考虑，本生产线在浸提时使用RB0型板式换热器，UHT超高温瞬时灭菌这一环节决定采用平板式换热设备，最后是蒸汽换热设备。本生产线热阶段包括三个阶段：热浸提时水温由常温变成90摄氏度，保持10—15min后迅速降至25摄氏度；超高温瞬时灭菌从25摄氏度上升至65摄氏度再上升至90摄氏度最后到135摄氏度，在初见降温到25摄氏度的过程；最后高温蒸汽二次杀菌过程。在第二过程中，降温热交换可供你升温热交换热能，传热介质可以循环吸放热，形成一个节能的热循环系统。2.6.2参数基准及参考换热器类型质量（M）：生产线日产10t冰红茶饮料，每天工作8小时，得饮料流量为125kg/h。传热系数（K）：一般的传热系数为5000—9000W/m2kh本实验取8088W/m2kh{}比热容（C）：茶水的比热容小于水约为4.012kJ/kg2.6.3浸提阶段过滤后的纯净水与茶叶浸提从25℃到90℃，传热水由100℃下降到90℃ΔTm=错误!未找到引用源。1065ln1065=24.04℃A=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=1.676m2NTU茶=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=2.703，rA=茶水TT=错误!未找到引用源。=6.5＞1，NTU水=rA×NTU茶=6.5×2.703=17.57，经过校正，Ft=0.97∴A茶=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=1.728m2，选BR2-UHT-3J(N)换热器A=2m2Q=M×C×ΔT=1250×4.012×65＝325975kJ/h2.6.4高温瞬时灭菌阶段《食品工厂设计》课程设计72.6.4.1预热阶段茶汁自65℃预热至90℃，传热介质过热水123℃降至90℃ΔTm=错误!未找到引用源。=28.82℃A=错误!未找到引用源。=82.28808825012.41250错误!未找到引用源。=0.54m2NTU茶=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=0.87，rA=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=1.32＜1，NTU水=rA×NTU果=1.32×0.87=1.15，经校正得∴A=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=0.46m2，选BR1-UHT-1型换热器合适。Q1=M×C×ΔT=1250×4.012×25=125375kJ/h2.6.4.2瞬时杀菌阶段预热后加热至135℃；介质热水从140℃降至123℃；ΔTm=错误!未找到引用源。=14.84℃A=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=1.88m2NTU茶=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=3.03，rA=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=0.38＜1，《食品工厂设计》课程设计8经校正得∴A修=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=1.94m2，选BR1-UHT-2型换热器合适。Q2=M×C×ΔT=1000×4.012×45=225675kJ/h2.6.4.3杀菌初降温阶段经135℃超高温瞬时灭菌的果汁降温至90℃；来自热水罐的80℃加热至95℃ΔTm=错误!未找到引用源。=21.64℃A=错误!未找到引用源。=64.21808845012.41250错误!未找到引用源。=1.29m2NTU茶=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=2.08，rA=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=0.33＜1，经校正得∴A修=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=1.37m2，选BR1-UHT-2型换热器合适。Q3=M×C×ΔT=1250×4.012×45=225675kJl/h2.6.4.4后降温阶段茶汁冷却至常温25℃，待灌装；浸提过滤过后的茶汁20℃果汁预热至65℃ΔTm=错误!未找到引用源。=22.41℃A=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=1.24m2《食品工厂设计》课程设计9NTU茶=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=2.00，rA=错误!未找到引用源。茶水TT=错误!未找到引用源。=0.92＜1，经过校正得，∴A修=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=1.32m2，选BR1-UHT-2型换热器合适。Q4=M×C×ΔT=1250×4.012×65=326015kJ/h2.6.5外加热量计算B、C两段的热水由95℃升温至140℃，所需热量靠外加的0.4Mpa，143℃饱和水蒸气提供QA=M×C×ΔT水=m汽H汽已知H汽=655kacl/kg，∴m汽=错