畢業(yè)設計年產3000噸獼猴桃果汁工廠工藝設計

1、本科畢業(yè)設計說明書題 目：年產3000噸獼猴果汁工廠設計院 （部）：市政與環(huán)境工程學院專 業(yè)：生物工程班 級：生物092姓 名：吳世英學 號：2009041150指導教師：張超完成日期：2013年6月錄摘要.IIIAbstract.IV1前言1.1 獼候桃水果的營養(yǎng)價值.11.2 獼猴桃果汁的生產現(xiàn)狀.22 工藝流程論證2.1 生產的工藝流程.32.2 工藝流程說明.42.21 原料處理.72.22果汁處理.103工藝計算及設備選型3.1 基本初據.133.2 物料衡算.143.3熱量衡算.154設備設計與選型4.1 刮板提升機的設計計算.154.2后熟罐的計算.164.3連續(xù)滅菌鍋的設計計算

2、.174.4破醉打漿機的設計計算.184.5酶解罐的相關計算.194.6全廠主要設備一覽表.225 經濟衡算5.1 投資計算.235.2成本計算.235.3年利潤估算.24參考文獻.25致謝.26摘 要本工藝設計說明書是根據設計任務書的內容，經過綜合“年產3000噸獼猴桃果汁工廠設計（在廣泛收集資料整理后，根據目前我國果汁的發(fā)展與需求生產新型的果汁飲料為消費者提供更多綠色而且健康的選擇。本設計以經濟效益和優(yōu)先采用先進設備為原則，選取產品的工藝流程和設備，說明書中闡述了獼猴桃汁的加工，對產品方案進行了比較擇優(yōu)選型，對原輔材料進行了介紹，對果汁的工藝流程、物料衡算、工藝操作和各個工序、設備選型作了

3、詳細的論述，并利用工藝流程圖和物料處理作了直觀的說明。關鍵詞：獼猴桃汁；工藝設計AbstractThe process design specification is based on the design task of the book, after a comprehensive "100,000 tons of fruit juice plant design. After finishing in a wide collection of information, according to the current needs of the development and p

4、roduction of fruit juice drinks new to offer consumers more green and healthy choices. The design of cost-effectiveness and the principle of priority to the use of advanced equipment, select products, processes and equipment, the specification describes the kiwi juice processing, and product solutio

5、ns were compared on merit selection of raw and auxiliary materials were introduced, for juice the process, material balance, process operations and the various processes, equipment selection discussed in detail, and use process flow diagrams and material handling made intuitive instructions.Keywords

6、:kiwi juice；process design第一章前言1.1獼猴桃水果的營養(yǎng)價值：獼猴桃營養(yǎng)豐富，美味可口。果實中含糖量為13%左右，含酸量為2%左右，而且每百克果肉含維生素400毫克，比柑橘高近9倍。特別是鮮果的酸甜適度，清香爽口。稱之為“超級水果”，名副其實。據最近研究顯示，獼猴桃被認為是營養(yǎng)密度最高的水果之一，每天吃兩顆獼猴桃，可大量補充身體中的鈣質等，大大增強人體對食物的吸收力，改善睡眠的品質。獼猴桃中含有的微酸，能夠促進腸胃得臑動，減少腸胃脹氣，明顯改善睡眠狀態(tài)。獼猴桃更是含有有豐富的維生素C，一顆獼猴桃含的維生素C就有87毫克左右，而且果肉中的黑色顆粒部分，含有豐富的維生素

7、E，可以防止發(fā)生黃斑部病變。且獼猴桃屬于低脂低熱量的水果，還有豐富的葉酸、膳食纖維、低鈉高鉀等。獼猴桃中所含有的精氨酸能夠幫助傷口快速愈合，并有治療陽痿的作用。獼猴桃中還含有多種大量的氨基酸，像精氨酸等這種氨基酸可以作為腦部神經的傳導物質、并可促進生長激素的分泌。因此獼猴桃是一種營養(yǎng)價值極高的水果,其可溶性固形物質的含量為14-20%，含有亮氨酸、苯丙氨酸、異亮氨酸、酪氨酸、纈氨酸、丙氨酸等十多種氨基酸，而且還含有豐富的礦物質，每100克果肉含鈣量為27毫克,磷26毫克，鐵1.2毫克，還含有胡蘿卜素和多種維生素等，其中維生素C的含量達100毫克（每百克果肉中）以上，有的品種高達300毫克以上,

8、是柑桔的5-10倍，蘋果等水果的15-30倍，因而在世界上被譽為“水果之王”。由于獼猴桃營養(yǎng)全面、豐富，而且還含有一些人體必不可缺少的重要物質，因此，獼猴桃對保持人體健康,防病治病具有重要的作用。多食用獼猴桃可以預防老年骨質疏松等；抑制膽固醇在動脈內壁的沉積，從而防治動脈硬化;可改善心肌功能,防治心臟病等。在抗癌方面，獼猴桃更是具有抑制腸道內亞硝胺對組織的誘變作用等。一些癌病人食用獼猴桃后,可以減輕厭食和惡病質，還可以減輕病人作X線照射和化療中產生的副作用或毒性反應。多食用獼猴桃,還具有阻止體內產生過多的過氧化物,防止老年斑的形成,延緩人體衰老。因為人們一般早餐很少吃蔬菜和水果，所以早晨喝一杯

9、新鮮的果汁或純果汁應該是一個好習慣，補充身體需要的水分和營養(yǎng)?？上У氖侨藗兂３：纫槐Ｄ蹋瑹o法再喝下別的了。要注意的是，空腹時不要喝酸度較高的果汁，先吃一些主食再喝，以免胃不舒服。不管是鮮果汁、純果汁還是果汁飲料，中餐和晚餐時都盡量少喝。果汁的酸度會直接影響胃腸道的酸度，大量的果汁會沖淡胃消化液的濃度，果汁中的果酸還會與膳食中的某些營養(yǎng)成分結合影響這些營養(yǎng)成分的消化吸收，使人們在吃飯時感到胃部脹滿，吃不下飯，飯后消化不好，肚子不適。除了早餐時外，兩餐之間也適宜喝果汁。 人們喝果汁大多是因為覺得有營養(yǎng)，而且好喝。許多人認為果汁可以代替水果，喝果汁可以補充水果中的營養(yǎng)成分(例如維生素C)

10、，特別是應該給不愛吃水果的孩子多喝一些，甚至完全取代飲用水。但果汁也不能完全代替水果老人和小孩適量少喝點果汁可以助消化、潤腸道，補充膳食中營養(yǎng)成分的不足。成年人如果不能保證合理膳食，通過喝果汁適量補充一些營養(yǎng)，也算是一種不錯的方法。還有些人不愛喝白開水，有香甜味道的果汁能使他們的飲水量增加，保證了身體對水分的需要，的確也是一件好事。果汁中保留有水果中相當一部分營養(yǎng)成分，例如維生素、礦物質、糖分和膳食纖維中的果膠等，口感也優(yōu)于普通白開水。比起水和碳酸類飲料來說，果汁的確有相當?shù)膬?yōu)勢。但是大部分果汁之所以“好喝”，是因為加入了糖、甜味劑、酸味料、香料等成分調味后的結果。果汁的營養(yǎng)和水果有相當大的差

11、距，千萬不要把兩者混為一談，果汁不能完全代替水果。首先，果汁里基本不含水果中的纖維素；第二，搗碎和壓榨的過程使水果中的某些易氧化的維生素被破壞掉了；第三，水果中某種營養(yǎng)成分(例如纖維素)的缺失會對整體營養(yǎng)作用產生不利的影響；第四，在果汁生產的過程中有一些添加物是必然要影響到果汁的營養(yǎng)質量的，像甜味劑、防腐劑、使果汁清亮的凝固劑、防止果汁變色的添加劑等；第五，加熱的滅菌方法也會使水果的營養(yǎng)成分受損。因此，對于能夠食用新鮮水果的人來說，整個的水果永遠是營養(yǎng)學上最好的選擇。  不過還是有幾個誤區(qū)需要說明，誤區(qū)一：喝果汁可以代替吃水果，新鮮的果汁的確是最接近鮮水果的東西了，但喝果汁并不能代替

12、吃水果。當水果壓榨成果汁時，果肉和膜被去除了，在這個過程中，維生素C也會減少；果汁類飲料通常要經過高溫消毒處理，不少營養(yǎng)成分也因此失去。另外，水果中的植物纖維也是有益健康的，但在榨汁時，這些植物纖維也被剔除。誤區(qū)二：果汁類飲料可以代替白開水果汁類飲料中，或多或少會加入添加劑，如大量飲用，會對胃產生不良刺激，還會增加腎臟過濾的負擔。誤區(qū)三：果汁喝得越多越好由于果汁中大量的糖不能為人體吸收利用，而是從腎臟排出，長期過量飲用，可能導致腎臟病變，產生一種稱作“果汁尿”的病癥。另外，過多攝入果糖會引起消化不良和酸中毒現(xiàn)象。誤區(qū)四：藥物和果汁同服。果汁中含有大量維生素C，呈酸性，如將一些不耐酸的或堿性的藥

13、物與果汁同服，不僅會降低藥效，還會引起不良反應。如磺胺藥與果汁同服，會加重腎臟的負擔，對患者健康不利?？偨Y：碳酸飲料與果汁飲料都有各自的優(yōu)點與不足，我們應該合理飲用才有有助于健康。世界上目前消費量最大的前26種水果中，獼猴桃不管是數(shù)量還是種類量，都是最為豐富全面。獼猴桃果實中的維生素C、鎂及微量元素含量最高，獼猴桃由于相對于香蕉及柑桔，更是含有理想的鉀含量而位居榜首。獼猴桃的Vc含量及食用纖維素的含量也達到了優(yōu)秀標準，與此同時，獼猴桃中的Ve及Vk含量被視定為優(yōu)良，獼猴桃果實中脂肪含量低而且無膽固醇。與其它水果不同的是獼猴桃含有比較寬廣的營養(yǎng)成分，大多數(shù)其他水果富含單一、兩種營養(yǎng)成分，但是每個

14、獼猴桃可提供8%DV葉酸，8%DV銅，8%泛酸，6%DV鈣和鮮，4%DV鐵和生素B維6，2%DV磷和Va以及其它維生素和礦物質等。獼猴桃鮮果及其經過深加工后的制成產品，更是深受國內外消費者的青睞，獼猴桃果品中含有的獨特的香氣成份和加工制成品中含有的維生素C的高含量（據測定每升獼猴桃干酒中含有的維生素C達到250至480mg）為最一大特色，比葡萄酒都高出數(shù)十倍。另外根據醫(yī)學研究證明，獼猴桃鮮果及其經過加工后的制成品對人體都是具有良好的保健作用?，F(xiàn)在隨著普通大眾生活質量、水平的不斷提高以及消費品位的多元化，味美可口、營養(yǎng)豐富的果酒和果汁類飲料更是越來越受到消費者的喜歡。果酒及果汁類飲料因為是綠色純

15、天然原料，品種、品味更是多樣化，因此居家、旅行、酒宴都能用得上，市場適應面也比較寬廣。特別是進入了21世紀后，從世界果酒及果汁類飲料市場的前景來看，飲料酒消費方式發(fā)生了很大的改變，特別是發(fā)達國家，越來越要求逐步的減少酒精的攝入量，追求純天然、且含糖量比較少的有益于健康的果酒及果汁類飲料，進一步促進了飲料酒的品種結構的改變1。因此，碳酸飲料和白酒飲料等傳統(tǒng)消費的主流地位受到了極大的挑戰(zhàn)，而果酒及果汁類飲料等一類功能性的飲品等新生代產品則是更加的受到了國內外市場的重視。因此，就果汁飲料而言其最大特點是不但能夠解渴，而且還含有豐富的維生素、礦物質、微量元素等，具有極其高的營養(yǎng)價值、保健功能等，同時還

16、因為是原汁原味更是受到了大眾消費者的喜歡與青睞。因此，開發(fā)獼猴桃等水果類的產品具有非常廣闊的市場應用前景。 1.2獼猴桃果汁的生產現(xiàn)狀：2001年時我國的果汁類飲料總產量達到了130萬噸，人均消費止不到1.30公升，雖然相比于1991年的中國人均消費果汁類飲料0.33公升增長了318%，但與世界人均消費量7公升多相比仍然是相距甚遠，因此，這就預示著果汁類飲料有著非常良好的市場應用前景。而本項目提出的則是發(fā)展獼猴桃果酒果汁飲料，因此，產品從類型上看差異化程度高，開發(fā)果酒及果汁類的飲料產品正好可以避免上述情況的發(fā)生。因此對于一般的企業(yè)來說，關鍵的是開發(fā)出具有特色的果酒和果汁類飲料，在原材料和技術開

17、發(fā)方面能夠形成企業(yè)的核心競爭能力。而且也因為特色水果易受到氣候、季節(jié)、地理位置等條件的限制，種植比較難于推廣，因此原料的產量比較有限，這在很大的程度上制約了產品的市場的覆蓋率，因此這也是大公司大企業(yè)則是不愿參預其中的原因。而且中華獼猴桃水果這一稀有的品種水果類僅僅在我國的長江中游兩岸的幾個省有分布，國外更是沒有我國的這一種特色水果品種（世界上僅新西蘭有一定數(shù)量不同的品種，而且其它國家不同品種的產量也是極其的微少）。但是現(xiàn)在我國國內的生產果汁類飲料的企業(yè)已經達到了60余家，比較好的品牌果汁類飲料有：樂百氏、露露、康師傅、椰風、椰樹、匯源、統(tǒng)一、佳得樂、三得利、茹夢、萊陽梨汁、華邦果汁等等。這一些

18、企業(yè)在果汁類飲料行業(yè)取得了比較好的經營業(yè)績，在中國市場上更是已經形成了自己的品牌，成為國內飲料業(yè)骨干企業(yè)，更是為該行業(yè)的發(fā)展起到了領頭人的作用。從分析消費群體來看，果汁類飲料比較符合經濟發(fā)展的規(guī)律和人們消費觀念的轉變。果汁類飲料消費者中女性所占的比例比男性多出大約13個百分點；從年齡的構成來看，15歲34歲的消費者占其中的63.6%；從受教育的狀況和家庭月收入來看，受教育狀況和家庭的月收入越高，則飲用果汁的傾向性越強。果汁類飲料的主要消費群體還是為年輕女性群體和高學歷高收入的群體，根據調查，高學歷的女性則是更喜歡喝茹夢，而高收入的中年人則是更比較喜歡喝三得利。這就預示著果汁類飲料市場消費在我國

19、已經趨于成熟，經濟的快速發(fā)展必然導致消費品的多樣化和高品位水果產品的消費。因為我國的果汁類飲料生產銷售均集中在廣東、海南、福建、浙江等東南沿海省份，而這些地區(qū)不單是最大的生產地區(qū)，而且也是最大的消費地區(qū)?？梢?，果汁類飲料作為一種純天然、低糖低脂肪的新型健康飲料，也帶有著強烈的地域色彩。另外，大中城市也是果汁類飲料消費的集中區(qū)域，這主要是由于大中城市的人均收入水平較高所致，以及消費的消費觀念更趨于理性化的表現(xiàn)。第二章工藝流程論證2.1獼猴桃生產的工藝流程本設計是以獼猴桃為原料進行的生產，由于獼猴桃本身具有營養(yǎng)豐富，口味清香的特點，并且生產的季節(jié)性很強，因此必須要采用一套專門適用于獼猴桃的處理工藝

20、，現(xiàn)確定的工藝流程如下：獼猴桃鮮果 生果挑揀催熟分配流槽挑揀整理 匯集料斗刮板輸送 洗果 滅菌 破碎 果膠酶分解 壓濾分離超濾澄清納濾和反滲透濃縮二級蒸發(fā)濃縮貯罐暫存后處理注： 催熟的過程中需加入催熟劑乙烯，破碎過程中則需加入抗氧化劑，壓濾分離過程中要加入助榨劑，洗果的過程中則需加入高錳酸鉀以及氧化及自來水進行沖洗。在經過二級蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)出芳香物經回收后加入貯罐中2。2.2工藝流程說明2.2.1原料的處理 a. 原料的選擇未經過后熟軟化的獼猴桃鮮果含有的糖度低，單寧比較含量高，容易易帶來生澀味；過于熟的軟果，糖度也比較低，酸度更高，而且果實容易受到霉菌的污染，容易使醪液的揮發(fā)性酸度升高，導致總

21、酸也升高，因此，只有八成熟的微軟果，糖含量最高，總酸、揮發(fā)酸、單寧的含量比較低，汁液鮮美、味道清香，風味好。因此選取八成熟的原果，經過人工挑揀以鑒別果品的色澤、重量和體積之后，把染菌果（爛果）、機械損傷果、落地果、僵果等挑選出來，并除去雜物，篩選出均勻一致的鮮果后放置6-7天進行后熟軟化等處理。后熟是本設計在原有生產工藝上采取了的改進工藝之一，在添加完一后熟罐之后，獼猴桃的果汁味道更鮮美，效果得到了顯著提升3。b. 后熟階段.確定果實后熟階段果肉硬度是衡量獼猴桃果實后熟階段的最好指標，成熟獼猴桃果實的硬度在7.55.5f之間，后熟過程中，果肉變軟，硬度逐漸下降至0.91.8f，一般認為此時果實

22、已完全后熟達即食狀態(tài)，這是獼猴桃可獲得最佳食用品質的硬度水平。需進一步裝運流通的獼猴桃果實建議硬度不宜低于2.5f，若硬度更低，果實在運輸及裝卸過程中極易受物理損傷。為了確定果實的后熟階段，必須用標準果實硬度計8.0mm探頭在室溫環(huán)境（1225）下測定果肉硬度。 通常情況下，為了加快果實的后熟進程，對冷藏期短于4周或果肉硬度高于3.54.5f的果實，需要使用乙烯進行處理；而貯藏期在4周及以上或果肉硬度小于3.5f的果實，只要調整溫度即可達到最佳的后熟水平。 .乙烯催熟 在20密封環(huán)境中，用10100ppm的乙烯處理6小時，之后通風換氣2小時，最后再次用10100p

23、pm的乙烯處理6小時。為了避免或者減少失水，可在果盤或者中轉箱上覆膜 ，乙烯處理后，依照表1標明的催熟后溫度與軟化速率的關系及獼猴桃的預期消費計劃，將乙烯處理后的果實存放在合適的溫度環(huán)境中。 表1乙烯20oC處理后獼猴桃的軟化速率溫度，oC0.57.520 軟化速度 kf/天0.5-060.9.催熟前的監(jiān)測 擬作催熟處理的果實在到達貯藏場所后，必須抽取至少30個果實測定果肉硬度。成熟果實采摘、裝運時的果肉硬度通常是5.57.5f，待催熟處理的獼猴桃到達目的地時要求硬度在2.35.5f之間，決不能低于1.82.3f，要求到達時果實的溫度能高于10。除非果實要在3天內上架銷售，否則都應將

24、果實存放在低溫條件下（低于7.2）。 為避免運輸、裝卸過程的震動和擠壓給果實造成機械損傷，當包裝內果實的硬度降至1.82.3f或更低時，應將其及時投放零售市場銷售。 到達零售市場后，自果實回溫到2025室溫起，未催熟處理的果實硬度將每天降低1.4f，如果保存在7.20條件下，果實硬度降低速率大約是0.9f/每天（見表1）。當獼猴桃硬度低至0.91.4f并在常溫貨架上開始軟化時，為了延長貨架，可將果實轉至冷庫過夜或啟用低溫貨架。建議果實輪流上架并將最軟果擺在貨架前端。 .控溫后熟若果肉硬度高于2.3f而低于4.5f，通過調整溫度即可觸發(fā)并控制果實后熟。在表1軟化速率

25、的基礎上，根據獼猴桃預期消費計劃設置果實的后熟溫度。c. 原料的清洗獼猴桃的清洗主要的目的是去除原果表面的殘存農藥、污垢和初步的除菌，清洗方法是采用高錳酸鉀溶液噴淋處理3-5分鐘，清洗設備可以采用全自動淋水回轉式滅菌鍋。 d. 原料的破碎獼猴桃除了少量的皮渣之外幾乎都可以食用，因此，清洗后就可以馬上進行破碎。由于獼猴桃果實中的蛋白質、纖維素和木質素等的含量均比一般的水果要高，結構亦比較脆弱。在破碎鮮果的時候，若是破碎的太細，許多細小的纖維素則是容易將濾布孔堵塞住，造成過濾困難；但若是果肉破碎得不夠細膩，其組織內部的汁液因為粘性的作用，單單靠外界的擠壓力是難以完全的把汁液從果肉的破碎組織中徹底分

26、離出來。因此，本次設計采用齒籠式破碎機，它的破碎粒度為3-5mm，并且配有專門的螺旋送料的機構，而且還是具有結構新穎緊湊，功率小、節(jié)能、生產能力大，使用范圍比較廣等諸多特點，物料的接觸部件均是為優(yōu)質的不銹鋼制造4。 e. 果膠酶的添加在果實壓榨之前需要加入一定量的果膠酶和軟化酶進行加熱預處理等步驟，這樣可以使獼猴桃中的大量果膠轉化為可利用的糖，同時又是大大的降低了果汁的粘度，使其出汁率能夠提高約20%，減少了大量的成本，并且節(jié)約了因為壓榨而使機器堵塞的清洗時間。果膠酶的添加溫度是450C左右，果膠酶添加量為40mg/L ，軟化酶的添加量是400 mg/L左右，添加方法則是直接加入酶解罐中酶解，

27、酶解時間為150min。表2幾種常見果汁中果膠酶的用量果汁種類用量果汁種類用量蘋果汁3000-5000葡萄汁2000-3000草莓汁4000-8000醋栗汁4000-6000李汁6000-8000烏飯樹汁4000-6000樹莓汁3000-5000櫻桃汁2000-4000酶解罐是本設計在原有生產工藝上采取了的改進工藝之一，在添加完一酶解罐之后，獼猴桃的出汁率能從原來的60%大大的提高到80%左右，效果得到顯著提升。f. SO2的添加由于獼猴桃果汁容易發(fā)生酶促褐變，導致產品的色澤加深，風味變差，獼猴桃果汁發(fā)生酶促反應的原因主要有以下三條：由于果汁中含有單寧等多酚物質在加工的過程中接觸了大量氧氣（一

28、般在劇烈的攪拌時發(fā)生）處理過程中含有多酚氧化酶和過氧化酶等。非酶褐變主要是由于氨基酸和含羰基的化合物發(fā)生反應時引起的。褐變導致的結果是在果汁中容易形成黑色素之類的深色物質，致使果汁的色澤變成深褐色，口感也相應的變差。因此在加工的過程中需要添加抗氧化劑以防止其氧化?，F(xiàn)在國內外比較廣泛的采用SO2作為抗氧化劑，不僅可以有效的防止獼猴桃果汁發(fā)生褐變，產生氧化異味，而且還具有一定的殺菌效果，更可抑制雜菌的生長。在我國食品添加劑標準規(guī)定，使用SO2的時候量不得超過300 mg/L，因此本設計使用的劑量為200 mg/L，添加的方法為加入飽和的亞硫酸溶液。2.2.2果汁的處理 a. 壓榨過濾獼猴桃果加工的

29、關鍵工序就是取汁，取汁的工藝更是關系到了其下游產品的質量，決定了下游鏈的產品的營養(yǎng)成分、香氣成分和獼猴桃特有的高維生素C含量等。這都在最終得產品中得到再現(xiàn)。由于獼猴桃果的種種特性，如其果膠、果泥的含量極高，營養(yǎng)和香氣類的物質具有極高的熱敏性，維生素含量易在過濾過程中得到大量的減損等，使得過濾設備的選擇成為了水果加工界的技術性難題。本設計在經過對比硅藻土壓濾機和采用其他過濾介質的過濾設備之后，最終發(fā)現(xiàn)硅藻土壓濾機相比于與其他壓濾機，更是具有不易被堵塞，容易清洗清潔，單次的過濾處理量大，過濾的時間簡短等等優(yōu)點，這就解決了獼猴桃汁粘度高不容易壓榨的難點，而且其操作也方便，過濾的成本低、使用效率高，因

30、此是果汁生產廠家的最佳選擇5。獼猴桃壓榨按照不同的方式可以分為許多種。若是按力的方向壓榨可以分為一維壓榨、二維壓榨和多維壓榨；若是按照壓榨壓力、壓榨速度和時間的關系可以分為恒壓壓榨、恒速壓榨和變壓變速壓榨；按照壓榨物料狀態(tài)的不同又可以分為半固態(tài)飽和物料的濾餅壓榨。因此，通常在濾餅內含水率有一定的分布，即靠近過濾介質表面處的含水率最小，而濾液表面處的含水率最大。因此試圖用提高過濾壓來降低濾餅水分這種做法并不見效，因為此時只有靠近過濾介質的濾餅空隙率有所減少，而其他處的空隙率幾乎無太大的變化。但是若對濾餅施行壓榨，則能取得很好的脫水效果。通過壓榨過濾分為過濾階段和壓密階段。過濾階段用于壓榨的物料，

31、可以是一般的料漿、濾餅或者是濕潤飽和的半固體狀固液類混合物。在送入壓榨脫水機的一般料漿，首先要受到過濾，并且在濾室中形成和并逐漸生成濾餅，接著濾餅層受到壓密脫水。因此可以說，一般的濾漿的壓榨過程就是由過濾階段和壓密階段來組成的。由于一般料漿生成的濾餅的含水率，不會因為壓力的增大而有明顯的變化。但是一進入到壓密的階段，料漿的含水率卻會隨著壓力的增加而有明顯的減少。含水率的減少過程，以直到料餅無明顯變形時候才會停止，壓密階段由過濾階段終了過渡到了壓密階段，便會有液體從料餅內被榨出來，最終會達到料餅內各處的含水率均打到相同。b. 超濾澄清由于過濾機的布孔孔徑比較大，因此，此時的果汁中含有大量的酵母和

32、其他混濁物等等雜質，因此有必要再通過進一步的過濾分離來提高果汁的澄清度，再次去除雜質。傳統(tǒng)的工藝是采用動力澄清的分離法進行澄清，此工藝雖然操作簡單而且比較方便，而且澄清劑原料容易得到，可是效果不太好，只是能夠暫時的去除掉果汁里面的部分酵母和渾濁物，在產品長期的陳放期間果汁中的蛋白質、殘淀粉、膠體物質等等會逐漸的聚集沉淀于瓶底或者附著在瓶壁上，嚴重的影響了產品的外觀及形象。因此，在本設計中作者便決定采用超濾澄清的方法對果汁進行分離提取，超濾的過濾精度為微米，可以有效地濾除果汁中的鐵銹、病毒、細菌、霉菌、酵母和果膠等等，并且能夠保留住對人體有益的一些礦物質類元素，所以，經過超濾過的果汁具有比較長的

33、貨架壽命。其果汁的得率大約為96%-98%，而且且加工時間很短（低于2h），可以實現(xiàn)沖洗與反沖洗，使用的壽命相對比較長，所以便采用了超濾法澄清果汁，這樣便可大量的節(jié)省貯藏設備和人力。c. 納濾和反滲透濃縮納濾和反滲透濃縮納濾 ( NF，Nanofiltration)這是一種介于反滲透和超濾之間的力驅動膜的分離過程，納濾膜的孔徑范圍通常在幾個納米左右。再與其他的壓力驅動型膜分離過程相比，出現(xiàn)的比較晚。它的出現(xiàn)可以追溯到70年代末J.E. Cadotte的-3 0 0關于膜的研究，之后，納濾便發(fā)展得很快，膜組器便于80年代的中期商品化。納濾膜大多是從反滲透膜衍化而來的，如CA、CTA膜、芳族聚酰胺

34、復合膜和磺化聚醚砜膜等等。但是與反滲透相比較，其操作時的壓力更低，因此納濾又是被稱作“低壓反滲透”或“疏松反滲透”( Loose RO )。納濾分離的作為一項新型的膜分離技術，技術原理近似于機械篩分。但是，納濾膜本體便帶有電荷性。這是它在很低的壓力下仍然具有比較高脫鹽性能和截留的分子量為數(shù)百的膜也可以脫除無機鹽的重要原因。由于納濾分離愈來愈廣泛地應用于電子、食品和醫(yī)藥等行業(yè)，諸如超純水的制備、果汁的高度濃縮、多肽和氨基酸的分離、抗生素的濃縮與純化、乳清蛋白的濃縮、納濾膜-生化反應器耦合等等實際分離過程中。與超濾或者反滲透相比，納濾的過程相對于單價離子和分子量低于200的有機物截留效果較差，而對

35、二價或多價離子及分子量介于200500之間的有機物便具有較高的脫除率,因此，基于這一特性，納濾過程主要便應用于硬水的軟化、凈化以及相對分子質量在百級的物質的分離、分級和濃縮（如染料、抗生素、多肽、多醣等化工和生物工程產物的分級、濃縮）、脫色和去異味等等。主要用于飲用水中脫除Ca、Mg離子等硬度成分、三鹵甲烷中間體、異味、色度、農藥、合成洗滌劑，可溶性有機物，以及蒸發(fā)殘留物質等等6。反滲透技術是當今最先進和最節(jié)能有效的膜分離技術。其原理就是在高于溶液滲透壓的作用下，依據其他物質不能透過此半透膜而將這些物質和水分離開來。由于反滲透膜的膜孔徑非常?。▋H為10A左右），因此能夠有效地去除掉水中溶解的鹽

36、類、膠體、微生物、有機物等（而且去除率能夠高達97%-98%）。反滲透技術是目前高純水設備中應用最為廣泛的一種脫鹽技術，它的分離對象就是是溶液中的離子范圍和分子量為幾百的有機物；反滲透（RO）、超過濾（UF）、微孔膜過濾（MF）和電滲析（EDI）等等信技術都是屬于膜分離技術傳統(tǒng)工藝為蒸餾法或者是冷凍法濃縮，不但消耗大量的能源，而且還會導致果汁的風味和芳香成分的大量散失，如果將反滲透膜和納濾膜串聯(lián)起來進行果汁濃縮，在操作壓力均為7MPa時可以得到滲透壓為10.2MPa的濃度為40%的濃縮溶液，這樣既可以保證果汁在濃縮的過程中色、香、味的不變，而且又可以節(jié)省大量的能源。采用的高濃度濃縮系統(tǒng)將濃度為

37、10%的葡萄糖溶液濃縮至45%所需的能耗，僅僅為普通蒸餾法的1/8，冷凍法的1/5。d. 二次蒸發(fā)濃縮由于設計的要求最終果汁糖度是為60%，而反滲透濃縮后的果汁糖度卻達不到設計的要求，因此需要將果汁進行進一步濃縮，使得糖度的濃度提高為60%。而且傳統(tǒng)的工藝考慮到機械設備的強度和動力耗能的問題，均采用了加熱蒸發(fā)濃縮，雖然可以大體上節(jié)約生產的成本，然而有的營養(yǎng)物質的如果糖、蛋白質、有機酸、維生素等均是屬于熱敏性的物質，因此此方法會對果汁原有的色、香、味產生較大的破壞7。因此本設計采用了雙效降膜真空蒸發(fā)器對果汁進行處理，這屬于低溫真空濃縮，雖然價格要比傳統(tǒng)的濃縮裝置昂貴，但是它不會對果汁的原有風味產

38、生影響，而且結構緊湊，操作也方便，可連續(xù)生產，蒸汽的利用效率更高，非常便于調節(jié)生產能力，因此，綜合的看來其性價比要高于傳統(tǒng)濃縮設備。第三章工藝計算及設備選型3.1基礎數(shù)據年產獼猴桃濃漿3000噸，折凈鮮果22500噸，即處理毛鮮果27000噸突擊收購，突擊生產，設高峰期為80天原料前處理能力：12t/h挑選整理后的雜菌清洗及打漿滅酶能力：10t/h榨汁后處理能力：8t/h濃縮工段：6t/h挑揀出的次果及爛果：2t/h獼猴桃鮮果出汁率：75% 糖度：100Bx密度：1.042t/M3成品濃漿糖度： 600 Bx 酶解：果膠酶添加量40mg/L 軟化酶添加量400 mg/L SO2添加量200 m

39、g/L 酶解時間150min3.2物料衡算3.21 整體衡算（按年產3000噸濃漿計）當生產3000噸濃漿時所需的獼猴桃新鮮果汁：3000×6÷98%÷98%÷98%=19124.7噸需要的獼猴桃質量為：19124.7÷75%÷7500/9000=30722.4噸需要加入的果膠酶量為；19124.7÷75%÷1.042×40=978.9kg需要加入的高錳酸鉀量為：19124.7÷75%×0.1%=14.3噸需要加入的軟化酶量為；19124.7÷75%×400=573

40、7.4kg酶解時需要添加SO2量為：19124.7÷75%×200=2868.7kg3.22單日物料的衡算單日所需要的新鮮果汁量由以上可得知：19124.7÷80=239.1噸單日所需要的獼猴桃的質量為：239.1÷75%÷7500/9000=384.1噸所需要加入的果膠酶量為；239.1÷75%÷1.042×40=12.2kg所需要加入的高錳酸鉀量為：239.1÷75%×0.1%=318.8kg所需要加入的軟化酶量為； 239.1÷75%×400=127.5kg酶解時所需要

41、添加的SO2量為： 239.1÷75%×200=63.8kg表格 3 3000噸/年果汁工廠的物料衡算表 鮮果汁 獼猴桃 果膠酶 高錳酸鉀 軟化酶 二氧化硫 （噸） （噸） （kg） （kg） （kg） （kg）日耗量 239.1 384.1 12.2 318.8 127,5 63.8年耗量 19124.7 30722.4 978.9 25500 5737.4 2868.73.3熱量衡算3.3.1酶解罐： 加熱至450C時所需要的熱量Q1：獼猴桃比熱大約為3.8kJ/（kg 0C），將果漿從200C加熱到450C是所需要的熱量為： Q1=1.8÷70%×

42、3000×（45-20）×3.8=7.39×105kJ 攪拌熱Q2：Q2=3600×P××48=3600×1.854×0.92×1=6140kJ 向環(huán)境散熱Q3：在酶解罐外面加一層保溫層，則散熱量將會得到大幅度的降低，約為加熱量5%8Q3=7.39×105×5=36950kJ酶解一次所耗用蒸汽量D：采用表壓為0.3MPa的飽和蒸汽，I=2725.3kJ/kg冷凝水的焓為561.47 kJ/kg，蒸汽的熱效率取95%D=Q4÷（）÷95%=121.81kg酶解一次的總

43、耗熱量為Q4 Q4= Q1- Q2+ Q3=7.39×105×1.05-6140=6.7×105 kJ雙效降膜真空蒸發(fā)器：單位時間的蒸發(fā)量：W1=F×（1-X0/X1） F為物料流量，X0為果汁蒸發(fā)前濃度，X1為果汁蒸發(fā)后濃度 W=6.65×（1-0.4/0.6）=2.22t/h蒸發(fā)效率：根據雙效降膜低溫真空蒸發(fā)器的經驗數(shù)據可得知，每蒸發(fā)1kg得水分僅用0.44kg的新蒸汽9。故蒸汽得用量為：W2=W1×0.44=1.65 t/h第四章 設備設計與選型4.1刮板提升機根據物料衡算可得知，獼猴桃的輸送能力為：30722.4÷8

44、0÷24=16.0t/h因此可以選用江蘇東臺華東糧油機械有限公司的埋刮板輸送機，型號為GSL16，數(shù)量為2臺。技術參數(shù)如下表4表格 4 埋刮板輸送機技術參數(shù)技術參數(shù)機槽寬度（mm）刮板鏈條節(jié)距（mm）線速度（m/s）輸送量（m/h）輸送距離（m）電機功率（kw）垂直水平GSL161601009.2220252.2-224.2后熟罐的計算容積計算 后熟罐的單次處理時間及加上CIP清洗系統(tǒng)清洗時間，選7天為一生產周期。 全年生產批次：80×27÷7×24=11.4 圓整后得12，故全年生產批次為12次 故每批次處理量22500÷75%÷1

45、2=2500t/7天 故每小時處理量為2500/7×24=14.8t/h 體積=質量/密度 可知，每批次需要處理的獼猴桃體積為2500÷1.04=2399M3由于處理的獼猴桃量比較大，故設計為三個后熟罐 發(fā)酵罐體積計算；D/H=2/1 2399÷3=799.67M3，V=SH可知 799.67=3.14×（D/2）2×2D D3=381.34 D=7.24M圓整為7.3M H=14.48M圓整為14.5M4.3連續(xù)滅菌鍋 經過挑揀整理后的鮮果在經過催熟之后便通過擋板輸送帶輸送入連續(xù)滅菌槽：19124.7÷75%÷80

46、7;24=13.3t/h因此可以采用東方興企食品工業(yè)技術有限公司的全自動淋水回轉式滅菌鍋，數(shù)量1臺。表格 5 滅菌鍋的技術參數(shù)技術參數(shù) 功率（kw） 外形尺寸（mm） 工作壓力（Mpa） 回轉速度（轉/分）GT7C20H 18 5750×2000×3800其技術特點如下：1、采用臥式結構，設置了專用的小車及導軌，便于小車的推進及拉出；2、采用了優(yōu)質的碳鋼或不銹鋼材料。不銹鋼滅菌釜外表拋光至精致； 3、壓力0.3MPa，溫度142；4、淋水式滅菌釜升溫、保溫、冷卻均采用自動控制,配有循環(huán)泵及裝罐車，回轉式殺菌鍋其回轉速度為1.810.8轉/分10。4.4破碎打漿機本設備所需的

47、生產能力為：19124.7÷75%÷80÷24=13.3t/h 因此可采用東方興企食品工業(yè)技術有限公司生產的JP齒籠式破機，采用型號為JP-6，數(shù)量2臺。表格 6 齒籠式破碎機技術參數(shù)型號 生產能力（T/h） 主軸轉速（r/min） 功率（kw） 外形尺寸（mm）JP-6 6-8 960 7.5/6 710×1060× 1800該機適用于對獼猴桃、胡蘿卜、蘋果、梨等果蔬進行破碎，破碎粒度為35mm。該機配有專門的螺旋送料機構，具有結構新穎緊湊，節(jié)能生產能力大，使用范圍廣等特點，物料接觸部件均為優(yōu)質不銹鋼制造11。4.5酶解罐4.5.1容積計算酶

48、解罐的單次處理時間為150min，加上進出料及CIP清洗時間，選定3小時為一個生產周期。全年生產批次：80×24÷3=640故每批次處理果汁量：19124.7÷75%÷640=39.8噸由于酶解罐內體積變化不大，因此可以有較大的提充系數(shù)，設定為90%故酶解罐所需的總容量為：398÷90%=44.2噸因此選用單罐容積為15M3的酶解罐，數(shù)量為3個采用高徑比為2：1的標準酶解罐，上下均為標準封頭，查表知公稱容積為15M3的酶解罐，其總容積為18.99M3。由于V全=V筒+2×V封=18.99M3，封頭折邊忽略不計以方便計算，則有V全=0.

49、785×2×D3+2× ÷24×D 3 =18.99解得 D=2.18 M 圓整至2.2 M故柱體高H=2D=4.4m驗算全容積V總：V總=0.785×2×2.23+2×÷24×2.23=18.87m3根據發(fā)酵工廠工藝設計概論附表15，可知曲邊高度h1為0.25D=0.25×2.2=0.55m直邊高度h2=50mm故封頭高H封= h1+ h2=425mm冷卻面積的計算：采用豎式列管換熱器，工程計算時K取經驗值4.18×500KJ/（m3h0c），實際測得每1小時傳給冷卻器的最

50、大熱量約為4.18×6000KJ/（m3h）45-4550-60故t1=15 t2=5tm=（t1-t2）/（t1/t2）=9.1酶解罐實際裝液量14.75/3=4.92m3換熱面積F=Q/K×tm=6.488m34.5.2攪拌設計由于獼猴桃原果汁粘度太大，故采用兩檔六彎葉渦輪攪拌器，其中下葉用螺旋漿式攪拌器12。攪拌漿直徑Di=1/3D=0.5m葉寬B=0.2Di=0.2×0.5=0.1m弧長l=0.375Di=0.375×0.5=0.1875m距C1=Di=0.5m C2=2m盤徑di=0.75×Di=0.75×0.5=0.375

51、m葉弦長L=0.25×Di=0.25×0.5=0.125m葉距Y=D=0.5m根據比擬放大法：已知50L罐轉速470r/min，攪拌器直徑112mm則n=470×（112/400）2/3=201.07r/min 取攪拌轉速n=200r/min4.5.3攪拌功率計算果漿粘度大約為，密度為1.042t/m3Rem=D2×n×÷=0.42×（200÷60）×1.042×106÷10=5.55×104>104所以將其視為湍流，Np=4.7攪拌功率P=NP×N3

52、5;DI5×=4.7×（200÷60）3×0.45×1.042=1.854KW電機功率P=×1.01采用三角帶傳動1=0.92，滾動軸承2=0.99，滑動軸承3=0.98端面密封增加的功率為1%故P電=1.854/0.92×0.99×0.98×1.01=2.1Kw4.5.4管道設計出料管由于未經過壓榨的果漿粘度很高，所以出料管的口徑相對比較大一點，以免堵塞，因此可以采用95×40無縫鋼管，其中各種接口均采用衛(wèi)生級蝶閥13。CIP清洗管以清水為基準進行計算，清洗的體積約占罐體的8%，管內流速取3m

53、/s，經泵壓送至頂端往下噴洗，噴洗時間為20min，則d=（47.01×8%÷20÷60÷3÷0.785）0.5=0.036m所以采用50×4.0的無縫鋼管進料管為保持配件的統(tǒng)一，便于更換，進料管可以同出料管，采用95×40無縫鋼管4.5.5壁厚計算酶解罐柱體材料考慮到果汁的PH值較低，因此選用耐酸性較好的1Cr18Ni9Ti不銹鋼，罐的設計壓力取最高壓力的1.05倍，P=0.4MPa 壁厚由S=P×D/（2-P）+C 決定14 不銹鋼許用應力取150MPa，焊縫系數(shù)取0.7 C為壁厚附加量，由鋼板負偏差C1，腐蝕裕量C2，加工減薄量C3三部分組成C1，取C1=0.5mm 酶解罐材料抗腐蝕性能較好，可取C2=0 酶解過程為冷加工，故加工減薄量C3=0S= P×D/（2-P）+C=0.4×150÷（）+0