1、時產2噸濃縮柑橘汁工藝設計食品工程原理課程設計說明書 題目：每小時產2噸濃縮柑橘汁工藝設計 小組成員：學院：食品學院專業：食品科學與工程年級：指導老師：完成日期：i時產2噸濃縮柑橘汁工藝設計目 錄設計方案簡介 31 .設計題目 32 . 操作條件 33 . 設計項目 34 .基本參數 4生產工藝設計以及設備選型 51 .工藝流程 52 .濃縮柑橘汁加工工藝設備選型73 .注意事項 84 .制品質量要求 8物料衡算以及部分管路計算 81 . 物料衡算 82 .管路設計及計算（過濾一貯料罐）.10設計評述 131 .方案特點 132 .心得體會 13附錄 14設計方案簡介本設計欲采用湖南廣柑為原料

2、，生產濃縮柑橘汁飲料。預計每小時生產2噸濃縮柑橘汁，基本工藝流程為：原料一檢果一洗果一壓榨一 酶解一過濾一均質一脫氣一濃縮一脫油一殺菌一罐裝。我們根據此流程來進行計算和設計以及設備選定工作。原料介紹：廣柑，又稱甜橙.常綠小喬木，高23米樹冠中等大，圓頭形或半圓 形。分枝多，無毛，小枝呈扁壓狀的棱角，無刺或稍有刺。葉退化呈單葉狀：葉 柄長0.81.8厘米，葉翼窄，寬23毫米，和葉交結處有顯明的隔痕；葉片橢 圓形，長612厘米，寬35.5厘米，先端漸尖，基部闊楔形，邊緣有不明顯 的波狀鋸齒；革質?；ㄝ啾瓲?，35裂，裂片卵圓形，先端窄尖；花瓣 48, 通常為5,長橢圓形，長達1.5厘米，寬0.7厘米

3、；雄蕊多數，花絲常數簇愈合 著生在花盤上；子房上位，1013室，每室有胚珠48枚，子房近球形?；ㄖ?粗大，常早落。果大，徑長79厘米，圓形至長圓形，果皮淡黃、橙黃或淡血 紅色，較韌滑。油泡平生微突，果肉橙黃色至血紅色，柔軟多汁、有香味。果皮 與果肉不易分離。果心小而充實。種子多、少或無，因品種而異，卵形或長圓形， 多胚，白色。染色體2n=18,也有三倍體、四倍體和六倍體。果實含有大量的糖 和一定量的檸檬酸以及豐富的維生素 C,營養價值較高，色、香、味俱佳，是鮮食 用的優良果品。1 .設計題目濃縮柑橘汁飲料生產工藝及管路設計2 .操作條件常壓：101kPa高度：04m地點：湖南綏寧縣原料：廣柑類

4、別：果汁飲料3 .設計項目(1)設計方案簡介(2)工藝計算：濃縮柑橘汁飲料生產工藝、選型設備及相關管路計算;(3)主要結構尺寸設計；(4)輔助設備選型：離心泵的形式；(5)對本設計進行評述。4 .基本參數柑橘的營養成分列表（每100克可食部分含）“分名稱含 卜成分名稱含量成分名稱含量碳水化合物（克）12.2水分（克）86.9熱量（千卡）52,酸（量克）0蛋白質（克）0.6脂肪（克）0.1“固醇（量克）0膳食纖維（克）2.1胡蘿卜素（微克）0.11鈣（量克）58硫胺素（毫克）0.08核更素（量克）0.03猛（毫克）0.05維生素C（量克）54維生素E（毫克）1.46瞬（量克）15鉀（毫克）182

5、鈉（毫克）0.9粗纖維（克）0.6鎂（毫克）10.8鐵（毫克）0.2尼克酸（量克）0.2鋅（毫克）0銅（毫克）0.06氯（量克）1.0硒（微克）0.98碘（毫克）0單位的選定名稱單位備注質量G千克kg直徑d毫米mm體積V立方米m3重力加速度g米每平方秒m/s29.81 m/S2力/重量W牛頓N質量 x g kg - m/s2表壓p千帕kPa(G)1 kPa=1000帕 Pa1 Pa =1N/ s2=9.81 kg/m - s2 1 kPa=100OX9.81 kg/m - s2絕壓p千帕kPa(A)溫度T攝氏度CTabs開爾義度K即(T+273)時間t小時h分min 秒s對于流體： 質里濡星Q

6、M千克/小時kg/h 千克/秒kg/s體積流量QVqv立方米/小時 m3/h升/秒L/s1 m3/h = 0.2781 L/s1 L/s = 3.6 m3/h對于氣體： 質里濡星QM 體積流星QV千克/小時kg/h立方米/小時 m3/h生產工藝設計以及設備選型1.工藝流程原料一檢果一洗果一壓榨一酶解一過濾一均質一脫氣一濃縮一脫油一殺菌一罐裝(1)工藝流程設計說明根據設計任務書的條件和要求，通過對現有生產現場調查或對現有資料的分析對 比，選定適宜的流程方案和設備類型， 初步確定工藝流程。對給定或選定的工藝 流程、主要設備的型式進行簡要的論述。濃縮柑橘汁飲料生產的方案依據其加工工藝流程進行，分選，

7、清洗，壓榨，過濾,脫氣，然后提取果汁進行真空濃縮，脫油，殺菌，最后罐裝成品。設備的選定、 管路計算等都是在在這一工藝流程下確定的。(2)具體操作要點原料:選取湖南廣柑為原料.湖南廣柑果皮光滑有光澤，肉質致密，香甜可口、細 脆，果汁多，含糖量高，成熟度、硬度適中，耐貯藏，比較新鮮的品種。檢果：腐敗果會給產品帶來腐敗味，也是微生物污染的根源，病蟲害果是苦味的 原因，有時也會使果汁色澤惡化，所以應選擇新鮮良好、汁多、纖維少、充分成 熟的果實，必須剔除病蟲害果和腐敗果。洗果：原料表面會附著塵土、泥沙、殘留農藥、微生物等，在加工前應進行清洗， 原料經過流水輸送至清洗設備中， 在含有0.1%高鈕酸鉀溶液的

8、水中浸泡幾分鐘， 用浮洗機清洗，利用水力輸送方式輸送原果，清洗徹底，潔凈且不傷物料。在輸 送流槽水的沖力作用下，物料隨水流到達下道工序，帶噴淋清洗裝置，使砂石沉 淀到底層排走。噴淋的水用含氯 10-30mg/kg的清洗水噴淋后經清潔水沖洗。再 棄除上個程序挑選過程中漏的的不合格果實，經輸送帶送往榨汁機榨汁。壓榨：柑橘榨汁過程中通常會變味，這是由于白衣層、囊衣、種子的破碎，苦味 成分、果香精油等混入引起的。通常不采用破碎的壓榨方法，而采用逐個榨汁的 方法，這樣就可以避免上述物質大量的混入果汁中?？刹捎寐菪秸ブ瓩C榨汁， 加料后，物料就在螺旋推動力作用下沿軸向出料口移動，由于螺距漸小，螺旋內徑增大

9、，對物料產生預壓力，從而使汁液流出。果汁出汁率受果實的質地、品種 成熟度、榨汁方法等因素的影響，通常出汁率為 40%-50%不同品種的柑橘采用 的壓榨方法也不同。對于湖南廣柑，其出汁率為49%.脫油：此時果汁中還含有過量的香精油，因此需要進行脫油。用離心機分離出香 精油即可完成脫油操作。酶解:果蔬汁中的膠體系統主要是由果膠、淀粉、蛋白質等大分子形成的，添加 果膠酶和淀粉酶分解大分子果膠和淀粉，破壞果膠和淀粉在果蔬汁中形成的穩定 體系，懸浮物質隨著穩定體系的破壞而沉淀， 使果蔬汁得以澄清。生產中經常使 用復合酶，這種酶具有果膠酶、淀粉酶和蛋白酶等多種活性酶。過濾:榨出的果汁中含有果皮的碎片和囊衣

10、、較大塊的果肉等，這些物質不僅影 響果汁的外觀和風味，還有使果汁很快發生變質?；鞚嵝透涕僦诒４嫔Ｒ垣@ 得色澤、風味和香味特性的前提下，除去分散在果汁中的粗大顆粒或懸浮粒。 粗 率可除去這些雜質。一般的榨汁機均附有果汁粗濾設備（濾孔為0.5mm左右），無需另設粗濾機。可根據實際情況將粗濾后的果汁送往硅藻土過濾機（孔徑為 0.3mm）,果汁的質地可由壓力和篩孔大小控制，一般使果肉漿含量為3%-5%0均質：均質是混濁橘子汁制造的特殊工序，通過均質設備，使果汁中所含的懸浮 七粒被破碎，使果膠和果肉均勻的分布在果汁中，防止沉淀、產生合適的口感。 采用14.1-24.52Mpa壓力的高壓均質機。脫氣：

11、柑橘組織中溶有一定的空氣，在加工中經過榨汁均質、以及泵管道的輸送 對將大量的空氣帶進果汁中，生產中需要將這些溶解的空氣除去。 因為脫氣可以 加少或避免柑桔汁的氧化，減少其色澤和風味被破壞以及營養損失，如維生素C的氧化，避免懸浮顆粒的上浮，減少腐蝕，防止灌裝和殺菌時殘產生泡沫，提高 殺菌效果。在生產上一般用真空脫氣，通過真空條件下使柑桔汁在脫氣機中以霧 狀形式噴出，脫出氧氣。為充分脫氣，果汁溫度比真空罐中的溫度高2-3C,熱脫氣的溫度50-70C,脫氣罐內真空度為90.7-93.3KPa。本設計采用真空泵真空 鍋脫氣。濃縮:剛榨出來的果汁的可溶性固形物含量為12%,而濃縮一般使其含量增加到1 0

12、 126080%,因此,擬定濃縮比為5:1。濃縮烝發量 W 10.02 14.696T。0.60殺菌：果蔬汁的殺菌與包裝是產品得以長期保藏的關鍵。果蔬汁中存在著各種微生物，它們會使產品腐敗變質；同時還存在著各種酶，使制品的色澤、風味和體 態發生變化。在進行殺菌時，一方面需要殺滅果蔬汁中有害微生物以達到商業無 菌和鈍化果蔬汁中的酶，同時應考慮產品的質量不要受到太大的影響。 柑橘汁飲 料酸度較大，即PH較低，微生物已受到抑制，因此殺菌時酵母霉菌和無芽抱桿 菌為殺菌對象。在生廠果蔬汁中的殺菌方法廣泛米用，局溫短時殺菌和超圖溫殺 菌。對于PH<3.7的高酸度飲料采用高溫短時殺菌，一般溫度為 95

13、C,殺菌時 間為15-20S。而又t于PH>3.7的柑橘汁飲料，廣泛采用超高溫殺菌的方法，溫度 為120-130C,時間為3.6S。由于柑橘汁飲料PH<3.7,故選擇高溫短時殺菌，殺 菌溫度一般為95C ,15-20So同時為避免果受到長時間的加熱，要控制好果汁的 速度。本設計選擇列管式殺菌機。罐裝：果汁在殺菌后，趁熱進行灌裝，容器多用 PET瓶，灌裝前果汁溫度大于 80 C,然后進行密封，冷卻，冷卻后在頂隙會形成一定的真空度，可以較好的保 持果汁品質。同時冷卻時，要把果汁的溫度迅速的降低到40度以下，防止果汁在高溫下變質。2 .濃縮柑橘汁加工工藝設備選型檢果：BXJ揀選機 型號：

14、WXJ-10生產能力：20t/h功率：1.1外形尺寸：3000X1500X 900洗果：MSJ毛刷清洗機系列型號：MSJ-10生產能力：20t/h功率（KW）: 9.2外形尺寸：3500 X1200X 2000壓榨：螺旋壓榨機（JLY）型號：JLY-10生產能力：10t/h電機功率：11Kw+0.37kw 外型尺寸：3040X 1100X 1650mm脫油：三足式離心機 型號：SG/SGZ800電機功率（kw）: 7.5/11形狀尺寸（長X 寬 X 高）（mm）： 2000 X 1400X 1700酶解：DVN系列單層儲罐 型號：DVN-10 公稱容積（L） : 10000外徑（D） : 20

15、50 過濾：CDEF系列燭式硅藻土過濾機 型號：CDEF-15生產能力（T/h）: 15功率 （Kw）: 4.0 過濾面積（m2）: 6均質：GJ高壓均質機 型號：GJ-5-25額定流量（m3/h）: 5額定壓力（Mpa）: 25進 料口徑（mm）: 50均質出料口徑（mm）: 25高壓泵出料口徑（mm）: ZG3/4電動 機率（kw）: 45外形尺寸（長X寬X高 mm）: 1400X 1250X 1600整體重量（kg）: 1450 脫氣：真空脫氣機 型號：ZT-15處理能力：15000L/H電機總功率：8KW 直徑：2100濃縮：多功能濃縮裝置型號：RSZ-12處理量：612t/h蒸發量：

16、510t/h耗汽比：0.32kg/kg 直徑：3000mm殺菌：管式殺菌機 型號TW10D3000,產能3000 (L/H),功率25 (KW),系統設 計壓力5 (MPa),蒸汽耗量720(kg/h),壓縮空氣耗量12(m3/h),冷卻水耗量25(t/h), 物料殺菌溫度90-125 (C),殺菌時間120-180 (s),進料溫度60-68 (C),出料溫 度0 40 (C),外型尺寸 1100X 2100X 3000(mm)o總高(H): 4450進出口徑：65罐裝：WGJ型無菌大袋灌裝機 型號：WGJ1(單頭)灌裝規格：5 -220L最大灌 裝能力：5000L/H電力：380±

17、; 38V蒸汽耗量：0.5MPa 50kg/h壓縮空氣：0.7MPa 10m3/h 外型尺寸：2m x 2m x 3m(長寬高)注：在某兩設備之間，會有一些貯料罐：DVN系列單層儲罐 型號：DVN-10 公 稱容積(L): 10000 外徑(D) : 20503 .注意事項(1)香精油含量一般保持在0.015%-0.025%,可使柑橘汁具有良好的香氣和風昧。(2)柑桔汁屬熱敏感性果汁，加工和貯藏中易受熱氧化，從而引起果汁風味和 色澤變化。因此，加工中應盡量縮短果汁受熱時間，成品貯存溫度不能過高。(3)由于濃縮以后粘度增大，無法使用離心泵輸送其進入下一級設備，因此，在濃縮一殺菌設備之間選用螺桿泵

18、。(型號：單螺桿泵G-2.0;流量：2t/h;功率:1.10kW；轉速：960rpm)4.制品質量要求果汁呈橙黃色或淡黃色。具有鮮柑桔汁應有的風味，酸甜適口，無異味。汁液均勻混濁，靜置后允許有沉淀，但經搖動后仍呈原有的均勻混濁狀態。 原果汁含量 不低于40%、60%或80%。可溶性固形含量(以折光計)為11%15%。物料衡算以及部分管路計算1.物料衡算根據質量守恒定律，以生產過程或生產單元設備為研究對象， 對其進出口處 進行定量計算，稱為物料衡算。通過物料衡算可以計算原料與產品間的定量轉變 關系，以及計算各種原料的消耗量，各種中間產品、副產品的產量、損耗量及組 成。物料衡算的基礎是物質的質量守

19、恒定律，即進入一個系統的全部物料量必等 于離開系統的全部物料量，再加上過程中的損失量和在系統中的積累量。EG1=£G2+E G3+EG4EG1:輸人物料量總和；E G2 輸出物料量總和12 G3 物料損失量總和；E G4：物料積累量總和當系統內物料積累量為零時，本工藝假定系統內物料積累量為零，上式可以寫成:EG1= G2也 G3本工藝為連續式操作的過程，可以采用單位時間產品數量或原料量為基準進行計 算。物料衡算的結果列成原材料消耗定額及消耗量表，見下表和圖混濁濃縮果汁加工工藝恒算表編號EG1 (t)EG2 (t)EG3 (t)損失率(%)備注1檢果22.7822.320.4622洗果

20、22.3222.320.000.003壓榨22.3210.4911.8353出汁率47%4脫油10.4910.330.161.55過濾10.3310.070.262.56均質10.0710.070.000.007脫氣10.0710.020.050.58濃縮10.022.0047.99879.8濃縮比5:110殺菌2.0042.0040.000.0011罐裝2.002.000.000.0016濃縮柑橘汁物料衡算流程圖2.管路設計及計算(過濾7貯料罐) (1)選管子：qv查取午1100Kg /m310.07t h 1000 Kg t331100 Kg m=0.0036 Pa.s9.155m3. h

21、 0.00254m3, s取 u 1.5m s dqv0.00254 m3 s. 0.785u： 0.785 1.5m s0.0464 m查管徑標準規格選擇mm 管內徑為48mm則實際流量uqd24(2)能量衡算：1.404根據伯努利方程:gziPi2U1wegz2 R2 u2 萬Hf由所設計條件知:PiP2u 0ms由公式：Re 業得Re_ _30.048m 1.404m s 1100Kg m 八2.0590.0036Pa?s104為湍流0.3mm (冷拔無縫鋼管)0.3一 0.0062548查趙思明主編食品工程原理16頁圖1-26摩擦阻力系數與及相對粗糙度關系圖得0.032(3)阻力計算取

22、管長l 5m沿程阻力：hf0.032251.40420.04823.29 J. KgA.局部阻力：1個突縮,1個突擴,2個90標彎,1個截流閥突縮與突擴：八力(0.51),-2管 1.48JKg2個90標彎：hf2(0.7521 40422) 1- 1.48 J. Kg1個截止閥全開:hf32 u 一 6.421.40426.31J. KgB.全程阻力：hfhfhf1hf2hff33.29 1.48 1.48 6.31 12.56J Kg22rP1U1p2U2一由 g4-2wegZ2-萬HfpP2U 0msz 3mWe g z hf 9.8 3 12.56 41.96J KgPeWeqm41.

23、96 2.914122.27W0.12227kW泵的效率取0.67 則泵的軸功率為：P Pe 01223 0.183kW0.67（4）選泵：選BAW系列衛生級離心泵型號：BAW-10-24流量（噸/小時）:10揚程（米）：24電機功率：2.2進出口徑：51/38外形尺寸：515X275X380中心高：2250.5m設計評述1 .方案特點本產品設計主要是設計時產2噸的濃縮柑橘汁飲料生產，主要加工流程有柑橘原 料檢果、洗果、榨汁、過濾、脫油、均質、脫氣、濃縮、殺菌、罐裝等。在工藝 設計的過程中查找了大量最新的文獻，本方案中設計中預期達到生產穩定（設有儲罐），生產環境安全，設備性價 比較高。生產出來

24、的產品在ISO9001H和ISO22000以及HACC的生產管理下，果 汁體系均勻分散穩定，色澤亮麗，酸甜可口，香氣濃郁無異味雜質，同時采用的 合成的食品添加劑少，將是備受歡迎的濃縮果汁飲料。該生產線設備選用經濟，各個設備的功率、生產能力都是根據產量的要求合 理選擇。同時配合柑橘果汁飲料的理化特性合理選擇設備以及加工條件。本生產線能生產出甜酸合適、氣味芳香、色澤柔和的果汁飲料。但是本方案中生產線設 計上可能有不完備的地方，或考慮不周以及缺少實際工廠的生產經驗， 在生產的 工程中考慮經濟因素，生產的簡易性，本設計的某些工序可能可以省略。2 .心得體會到這里，課程設計已經接近尾聲，經過這半個多月的

25、查資料和討論， 我們都 收獲的挺多，并且學會了團結和分工合作。就課程設計本身而言，經過多次的討論和校正，我們終于比較圓滿的完成了 任務。在這中間，我們一起討論，一起找資料，每個人都努力的完成任務。從確 定工藝流程到設備選型，從物料和管路計算到最后的完成設計圖，一步一步我們 都反復的篩選和驗證，并且不斷的詢問老師和同學，最后才做最終的決定。在這 一步步的過程中，我們通過查資料對以前的知識做了一定的復習和鞏固，從中得到了新的理解和體會。而且，因為對各種設備的反復篩選和選擇， 也讓我們對現 在比較先進的機械設備有一定的認識， 同時，由于需要完成設計圖，我們參考前 人的構想和大量的資料，從中學習和吸收

26、了許多別人的經驗， 并對工廠設計和流 水線的排布有了 一定的了解。其次，我們因為討論而聚在一起，使得彼此更加的了解，增加了各自的友誼。 并且因為多次爭論和合作，讓我們明白了團體的意義，也學會了彼此包容和理解。 經過半個多月的合作，我們對彼此有了一些新的了解，能夠更好的了解他人的思 想，并且適時的提出自己觀點。總之，因為這半個月的合作，我們不僅對課本知識有了重新的理解，對果蔬 汁的工業設計有了基礎的認識，也學會了更好的利用手中的其他資料。 同時，因 為討論，我們不僅收獲了精神食糧，還收獲了一份意外的友誼。附錄【參考文獻】1單楊.柑橘加工概論.中國農業出版社.2004.112張裕中.食品加工技術裝備.中國輕工業出版社.200