食品工程原理课程设计--葡萄汁双效浓缩工艺装置的设计

食品工程原理课程设计葡萄汁双效浓缩工艺装置的设计任务书姓名：邱志成、唐学成、张翀、台瑞瑞、李明所属学院：生命科学学院专业：食品科学与工程班级：17-2班指导老师：杨保求日期：2015.12.21-2015.12.25塔里木大学食品工程原理课程设计—葡萄汁双效浓缩工艺装置的设计任务书1/20目录前言................................................................21.设计概论与设计方案...............................................31.1设计名称.....................................................31.2设计条件.....................................................31.3设计任务.....................................................32.厂址选择的简要说明...............................................33.总平面设计的简要说明.............................................44.工艺设计的思路及内容的说明.......................................44.1生产工艺流程.................................................44.2设备选择.....................................................54.2.1设备的选择要求............................................54.2.2设备的选取范围............................................54.3设计内容.....................................................54.4工艺流水线设计简图...........................................64.5双效降膜式蒸发器的设计计算...................................74.5.1双效降膜式蒸发器工作原理图................................74.5.2各效蒸发量与完成液浓度估计................................74.5.3估算二次蒸汽压强及溶液沸点................................84.5.4估算各效温度差损失........................................84.5.5加热蒸汽消耗量及各效蒸发量...............................104.5.6蒸发器传热面积的计算.....................................104.5.7分配有效温度差...........................................114.5.8各种温度差损失...........................................114.5.9重算加热蒸汽消耗量及各效蒸发量...........................124.5.10重算传热面积...........................................134.5.11加热管的选择...........................................134.5.12复核总传热系数.........................................134.6设计计算结果列表............................................165.辅助部门设计的简要说明..........................................166.结论............................................................177.参考文献........................................................188.人员说明........................................................19食品工程原理课程设计—葡萄汁双效浓缩工艺装置的设计任务书2/20前言《2010-2015年中国果汁市场投资分析及前景预测报告》显示，受金融危机影响，浓缩果汁全球市场需求锐减，导致09年下半年我国浓缩苹果汁的出口价格一直在低位彷徨，甚至一度跌到600美元/吨，2010年以来，出口价格逐渐上扬，上半年浓缩苹果汁的出口均价约为858美元/吨。中投顾问食品行业研究员指出，长期来看，我国浓缩果汁行业未来前景看好。首先，日益增长的国内果汁饮料市场进一步推动了浓缩果汁的国内需求。数据显示，5年内我国果汁产量增长了2倍有余，从635万吨增加到1448万吨。虽然我国浓缩果汁市场存在内需不足等问题，但在下游果汁饮料行业迅速发展的市场推动下及浓缩果汁企业不断创新的基础上，我国浓缩果汁行业发展前景仍然乐观。其次，随着全球经济的回暖复苏，国外客户回补库存需求增加，我国浓缩果汁行业正呈现回暖趋势。我国是全球最大的浓缩果汁出口国，主要出口美国、日本及欧盟，出口量占全球总量的60%以上，伴随着出口市场的稳定，我国浓缩果汁下半年发展前景仍然看好。我国浓缩果汁的发展仍然存在许多问题，如国内需求不足，出口主动权孱弱，日益严重的产能过剩等现象，但随着国内果汁饮料市场的拓展及国外市场需求的回暖，我国浓缩果汁行业发展前景仍然被看好。目前我国浓缩果汁企业之间仍然存在不少恶性竞争，这就要求加强我国浓缩果汁行业的出口话语权。浓缩果汁是在水果榨成原汁后再采用低温真空浓缩的方法，蒸发掉一部分水份做成的，在配制100%果汁时须在浓缩果汁原料中还原进去果汁在浓缩过程中失去的天然水份等量的水制成。浓缩果汁含有大量的膳食纤维。水果纤维素是植物细胞壁的主要构成成份，它不是一种营养素，但在人体摄入后，它即吸水膨胀，吸附食物中的有害成份，刺激肠胃蠕动，帮助消化，加快体内排泄，缩短有害物质在体内留置的时间，最终达到预防肠胃疾病的目的，对于预防消化道癌症有积极的意义。纤维素又被营养学家称为继蛋白质、碳水化合物、脂肪、无机盐、维生素和微量元素六大营养素之后的第七营养素。具有原水果果肉的色泽、风味和可溶性固形物含量的制品。而葡萄的用途很广，除酿造不同类型的葡萄酒外，还大量用于以鲜食，加工成葡萄干，葡萄汁，葡萄罐头等。以葡萄为原料制成的葡萄汁营养丰富、芳香怡人、色彩艳丽、酸甜可口，深受人们的喜爱。而且还具有保健作用。葡萄汁因具有生理活性成分物质多，酚类化合物和类黄酮的抗氧化作用而受到人们关注。而新疆具有世界品质最好的葡萄，而且是中国葡萄产量最的多的地方。当地的葡萄汁的浓缩不仅可以解决当地农户因葡萄过多无法以良好的价格销售问题，还可以提高当地经济水平的发展，开拓市场。本设计将采用双效浓缩工艺装置的设计来对葡萄汁进行浓缩，已达到生产目的和要求。食品工程原理课程设计—葡萄汁双效浓缩工艺装置的设计任务书3/201.设计概论与设计方案1.1设计名称葡萄汁双效浓缩工艺装置的设计1.2设计条件1)处理物料量：2000㎏/h2)生产要求：每日10000kg（10吨）3)物料温度：25℃4)原料固形物含量：14.0%5)浓缩液固形物含量：68.0%6)原料最高许可温度：78℃7)物料平均比热为4180J/(kg·℃)（略浓缩热）8)加热蒸汽压：标准大气压101.33KPa9)冷凝器的绝压：20KPa10)加热蒸汽液在饱和温度下排除（忽略热损失）。1.3设计任务1)设计一套双效蒸发系统（满足上述工艺要求并包括料液输送系统，蒸发系统，冷凝水分离排除系统及真空系统）；2)提交设计说明书一份如下（包括目录、设计计算任务书，设计方案的确定、各系统的设计计算及设备的选择、简略的技术经济分析、参考文献资料等）；3)工艺布置简图一幅（后附）；4)小组成员的分工安排（后附）。2.厂址选择的简要说明本设计工厂建在新疆吐鲁番市附件，选择厂址附近无污染源，水源充足，交通畅通的一块土地。因为吐鲁番的葡萄沟坐落于吐鲁番市东北，吐鲁番市位于天山东部博格达山南麓,吐鲁番盆地中心,市区距乌鲁木齐市184公里。市域南北长约262公里,东西狭窄不规则,最宽处约90公里。隶属于吐鲁番市吐鲁番县城东北15公里的葡萄乡，距城市中心10公里，海拔300米，交通便利。葡萄沟内，溪流环绕，水质纯净。1994年沟里种植葡萄315.6公顷，生产鲜葡萄8601吨。这里主要种植无核白葡萄，还有马奶子、红葡萄、喀什哈尔、日加干、琐琐等13个品种。其果实呈球形、卵形、椭园形等，有的葡萄晶莹如珍珠，有的鲜艳似玛脑，而有的绿若翡翠。那五光十色、翠绿欲滴的鲜葡萄，令人垂涎不止。尤其是这里生产的无核白葡萄、皮薄、肉嫩、多汁、味美，营养丰富，素有“珍珠”美称，其含糖量高达20食品工程原理课程设计—葡萄汁双效浓缩工艺装置的设计任务书4/20－24%，超过美国加利福尼亚州的葡萄，居世界之冠。用无核白鲜葡萄晾制的葡萄干，含糖量高达60%，被人们视为葡萄中的珍品。4月底就有葡萄熟了，到了8月，葡萄就满大街都有卖的！这里的葡萄都特别甜糖份含量特别高，这是由于吐鲁番的独特气候所导致的，这里的葡萄更是其他地区的葡萄所不可比拟的。所以，作为浓缩葡萄汁的原料具有得天独厚的优势。厂房建设要求通风效果好，墙壁房顶材料耐潮耐腐蚀等特性，冬天采暖方便，厂房电力使用方便，尽可能拉建备用电网，以防止突然停电发生。厂房安全措施一定要到位，安全是生产的前提。3.总平面设计的简要说明世界发达国家果汁人均年消费量约20升，发展中国家人均年消费量约为10.8升。据估算，西欧和日本、南韩等国的果汁消费量在近几年将以每年10%的速度上升，与其他国家相比，我国人均果汁的占有量却只有1升，与我国果产品的增长极不适应。所以，随着果品产量的大幅度提高，大力发展果汁加工工业，对于稳定果品生产的发展，促进农业的产业化进程，满足人民的消费需求等方面，具有重要的意义。所以说浓缩果汁在国内外具有广阔的市场。本设计通过厂房的设备选定和最初的生产要求和目的选定相关的的各种泵、筛选清洗设备、输送设备、破碎设备、压榨设备、离心设备、降膜式蒸发器、冷凝器、加热装置、灭菌设备、清洗装置、相关尺寸无缝不锈钢管道等，然后通过具体计算的结果和经济预算等选定最为合适的配套设备用于生产，以达到最初的生产目的和要求。4.工艺设计的思路及内容的说明4.1生产工艺流程葡萄原料清洗破碎（加入护色剂）灭酶冷却果胶酶处理压榨加澄清剂离心过滤蒸发浓缩调配灌装杀菌低温保藏销售食品工程原理课程设计—葡萄汁双效浓缩工艺装置的设计任务书5/204.2设备选择4.2.1设备的选择要求1)高效节能，符合生产要求，生产率高；2)便于设备维护和喷淋洗净；3)水果在提升中尽量不被破碎以防引起污染，影响产品质量，但适当的碰撞和摩擦有利于清除表皮污物、农药残留以及残次果中腐烂变质部分；4)便于扩大生产；5)结构简单、噪音小、成本低、占地面积小。4.2.2设备的选取范围各种类型型号的泵、筛选清洗设备、输送设备、破碎设备、压榨设备、离心设备、降膜式蒸发器、冷凝器、加热装置、灭菌设备、清洗装置、相关尺寸无缝不锈钢管道等。4.3设计内容主要通过双效蒸发系统以每小时2000Kg的流量将质量分数为14%的葡萄汁浓缩到68%，原料在第一效的沸点下加入，加热蒸汽压为标准大气压，冷凝器为20KPa。期间各加热蒸汽冷凝