年产3000吨猕猴桃果汁工厂设计

本科毕业设计说明书

题目：年产3000吨猕猴果汁

工厂设计

院（部）：市政与环境工程学院

专业：生物工程

班级：生物092

姓名：吴世英

学号：2009041150

指导教师：张超

完成日期：2013年6月

山东建筑大学毕业论文

目录

摘要..............................................................................................................................................III Abstract.....................................................................................................................................IV 1前言

1.1 猕候桃水果的营养价值………………………………………………………….………..错误！未定义书签。

1.2 猕猴桃果汁的生产现状 (2)

2 工艺流程论证

2.1 生产的工艺流程…………………………………………………………………………...错误！未定义书签。

2.2 工艺流程说明……………………………………………………………………………...错误！未定义书签。

2.21 原料处理 (7)

2.22 果汁处理 (10)

3工艺计算及设备选型

3.1 基本初据 (13)

3.2 物料衡算 (14)

3.3热量衡算 (15)

4设备设计与选型

4.1 刮板提升机的设计计算 (15)

4.2后熟罐的计算 (16)

4.3连续灭菌锅的设计计算 (17)

4.4 破醉打浆机的设计计算 (18)

4.5酶解罐的相关计算 (19)

4.6全厂主要设备一览表 (22)

5 经济衡算

5.1 投资计算 (23)

I

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5.2成本计算 (23)

5.3年利润估算 (24)

参考文献 (25)

II

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致谢 (26)

II

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摘要

本工艺设计说明书是根据设计任务书的内容，经过综合“年产3000吨猕猴桃果汁工厂设计（在广泛收集资料整理后，根据目前我国果汁的发展与需求生产新型的果汁饮料为消费者提供更多绿色而且健康的选择。本设计以经济效益和优先采用先进设备为原则，选取产品的工艺流程和设备，说明书中阐述了猕猴桃汁的加工，对产品方案进行了比较择优选型，对原辅材料进行了介绍，对果汁的工艺流程、物料衡算、工艺操作和各个工序、设备选型作了详细的论述，并利用工艺流程图和物料处理作了直观的说明。

关键词：猕猴桃汁；工艺设计

III

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Abstract

The 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 production 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 solutions 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:kiwi juice；process design

IV

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第一章前言

1.1猕猴桃水果的营养价值：

猕猴桃营养丰富，美味可口。果实中含糖量为13%左右，含酸量为2%左右，而且每百克果肉含维生素400毫克，比柑橘高近9倍。特别是鲜果的酸甜适度，清香爽口。称之为“超级水果”，名副其实。

据最近研究显示，猕猴桃被认为是营养密度最高的水果之一，每天吃两颗猕猴桃，可大量补充身体中的钙质等，大大增强人体对食物的吸收力，改善睡眠的品质。猕猴桃中含有的微酸，能够促进肠胃得臑动，减少肠胃胀气，明显改善睡眠状态。猕猴桃更是含有有丰富的维生素C，一颗猕猴桃含的维生素C就有87毫克左右，而且果肉中的黑色颗粒部分，含有丰富的维生素E，可以防止发生黄斑部病变。且猕猴桃属于低脂低热量的水果，还有丰富的叶酸、膳食纤维、低钠高钾等。猕猴桃中所含有的精氨酸能够帮助伤口快速愈合，并有治疗阳痿的作用。猕猴桃中还含有多种大量的氨基酸，像精氨酸等这种氨基酸可以作为脑部神经的传导物质、并可促进生长激素的分泌。因此猕猴桃是一种营养价值极高的水果,其可溶性固形物质的含量为14-20%，含有亮氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、酪氨酸、缬氨酸、丙氨酸等十多种氨基酸，而且还含有丰富的矿物质，每100克果肉含钙量为27毫克,磷26毫克，铁1.2毫克，还含有胡萝卜素和多种维生素等，其中维生素C的含量达100毫克（每百克果肉中）以上，有的品种高达300毫克以上,是柑桔的5--10倍，苹果等水果的15--30倍，因而在世界上被誉为“水果之王”。由于猕猴桃营养全面、丰富，而且还含有一些人体必不可缺少的重要物质，因此，猕猴桃对保持人体健康,防病治病具有重要的作用。多食用猕猴桃可以预防老年骨质疏松等；抑制胆固醇在动脉内壁的沉积，从而防治动脉硬化;可改善心肌功能,防治心脏病等。在抗癌方面，猕猴桃更是具有抑制肠道内亚硝胺对组织的诱变作用等。一些癌病人食用猕猴桃后,可以减轻厌食和恶病质，还可以减轻病人作X 线照射和化疗中产生的副作用或毒性反应。多食用猕猴桃,还具有阻止体内产生过多的过氧化物,防止老年斑的形成,延缓人体衰老。

因为人们一般早餐很少吃蔬菜和水果，所以早晨喝一杯新鲜的果汁或纯果汁应该是一个好习惯，补充身体需要的水分和营养。可惜的是人们常常喝一杯牛奶，无法再喝下别的了。要注意的是，空腹时不要喝酸度较高的果汁，先吃一些主食再喝，以免胃不舒服。不管是鲜果汁、纯果汁还是果汁饮料，中餐和晚餐时都尽量少喝。果汁的酸度会直接影响胃肠道的酸度，大量的果汁会冲淡胃消化液的浓度，果汁中的果酸还会与膳食中的某些营养

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成分结合影响这些营养成分的消化吸收，使人们在吃饭时感到胃部胀满，吃不下饭，饭后消化不好，肚子不适。除了早餐时外，两餐之间也适宜喝果汁。人们喝果汁大多是因为觉得有营养，而且好喝。许多人认为果汁可以代替水果，喝果汁可以补充水果中的营养成分(例如维生素C)，特别是应该给不爱吃水果的孩子多喝一些，甚至完全取代饮用水。但果汁也不能完全代替水果老人和小孩适量少喝点果汁可以助消化、润肠道，补充膳食中营养成分的不足。成年人如果不能保证合理膳食，通过喝果汁适量补充一些营养，也算是一种不错的方法。还有些人不爱喝白开水，有香甜味道的果汁能使他们的饮水量增加，保证了身体对水分的需要，的确也是一件好事。果汁中保留有水果中相当一部分营养成分，例如维生素、矿物质、糖分和膳食纤维中的果胶等，口感也优于普通白开水。比起水和碳酸类饮料来说，果汁的确有相当的优势。但是大部分果汁之所以“好喝”，是因为加入了糖、甜味剂、酸味料、香料等成分调味后的结果。果汁的营养和水果有相当大的差距，千万不要把两者混为一谈，果汁不能完全代替水果。首先，果汁里基本不含水果中的纤维素；第二，捣碎和压榨的过程使水果中的某些易氧化的维生素被破坏掉了；第三，水果中某种营养成分(例如纤维素)的缺失会对整体营养作用产生不利的影响；第四，在果汁生产的过程中有一些添加物是必然要影响到果汁的营养质量的，像甜味剂、防腐剂、使果汁清亮的凝固剂、防止果汁变色的添加剂等；第五，加热的灭菌方法也会使水果的营养成分受损。因此，对于能够食用新鲜水果的人来说，整个的水果永远是营养学上最好的选择。

不过还是有几个误区需要说明，误区一：喝果汁可以代替吃水果，新鲜的果汁的确是最接近鲜水果的东西了，但喝果汁并不能代替吃水果。当水果压榨成果汁时，果肉和膜被去除了，在这个过程中，维生素C也会减少；果汁类饮料通常要经过高温消毒处理，不少营养成分也因此失去。另外，水果中的植物纤维也是有益健康的，但在榨汁时，这些植物纤维也被剔除。误区二：果汁类饮料可以代替白开水果汁类饮料中，或多或少会加入添加剂，如大量饮用，会对胃产生不良刺激，还会增加肾脏过滤的负担。误区三：果汁喝得越多越好由于果汁中大量的糖不能为人体吸收利用，而是从肾脏排出，长期过量饮用，可能导致肾脏病变，产生一种称作“果汁尿”的病症。另外，过多摄入果糖会引起消化不良和酸中毒现象。误区四：药物和果汁同服。果汁中含有大量维生素C，呈酸性，如将一些不耐酸的或碱性的药物与果汁同服，不仅会降低药效，还会引起不良反应。如磺胺药与果汁同服，会加重肾脏的负担，对患者健康不利。总结：碳酸饮料与果汁饮料都有各自的优点与不足，我们应该合理饮用才有有助于健康。

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世界上目前消费量最大的前26种水果中，猕猴桃不管是数量还是种类量，都是最为丰富全面。猕猴桃果实中的维生素C、镁及微量元素含量最高，猕猴桃由于相对于香蕉及柑桔，更是含有理想的钾含量而位居榜首。猕猴桃的Vc含量及食用纤维素的含量也达到了优秀标准，与此同时，猕猴桃中的Ve及Vk含量被视定为优良，猕猴桃果实中脂肪含量低而且无胆固醇。与其它水果不同的是猕猴桃含有比较宽广的营养成分，大多数其他水果富含单一、两种营养成分，但是每个猕猴桃可提供8%DV叶酸，8%DV铜，8%泛酸，6%DV钙和鲜，4%DV铁和生素B维6，2%DV磷和Va以及其它维生素和矿物质等。

猕猴桃鲜果及其经过深加工后的制成产品，更是深受国内外消费者的青睐，猕猴桃果品中含有的独特的香气成份和加工制成品中含有的维生素C的高含量（据测定每升猕猴桃干酒中含有的维生素C达到250至480mg）为最一大特色，比葡萄酒都高出数十倍。另外根据医学研究证明，猕猴桃鲜果及其经过加工后的制成品对人体都是具有良好的保健作用。现在随着普通大众生活质量、水平的不断提高以及消费品位的多元化，味美可口、营养丰富的果酒和果汁类饮料更是越来越受到消费者的喜欢。果酒及果汁类饮料因为是绿色纯天然原料，品种、品味更是多样化，因此居家、旅行、酒宴都能用得上，市场适应面也比较宽广。特别是进入了21世纪后，从世界果酒及果汁类饮料市场的前景来看，饮料酒消费方式发生了很大的改变，特别是发达国家，越来越要求逐步的减少酒精的摄入量，追求纯天然、且含糖量比较少的有益于健康的果酒及果汁类饮料，进一步促进了饮料酒的品种结构的改变[1]。因此，碳酸饮料和白酒饮料等传统消费的主流地位受到了极大的挑战，而果酒及果汁类饮料等一类功能性的饮品等新生代产品则是更加的受到了国内外市场的重视。因此，就果汁饮料而言其最大特点是不但能够解渴，而且还含有丰富的维生素、矿物质、微量元素等，具有极其高的营养价值、保健功能等，同时还因为是原汁原味更是受到了大众消费者的喜欢与青睐。因此，开发猕猴桃等水果类的产品具有非常广阔的市场应用前景。

1.2猕猴桃果汁的生产现状：

2001年时我国的果汁类饮料总产量达到了130万吨，人均消费止不到1.30公升，虽然相比于1991年的中国人均消费果汁类饮料0.33公升增长了318%，但与世界人均消费量7公升多相比仍然是相距甚远，因此，这就预示着果汁类饮料有着非常良好的市场应用前景。而本项目提出的则是发展猕猴桃果酒果汁饮料，因此，产品从类型上看差异化程度高，开发果酒及果汁类的饮料产品正好可以避免上述情况的发生。因此对于一般的企业来说，关键的是开发出具有特色的果酒和果汁类饮料，在原材料和技术开发方面能够形成企业的核心竞争能力。而且也因为特色水果易受到气候、季节、地理位置等条件的限制，种植比较难于

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推广，因此原料的产量比较有限，这在很大的程度上制约了产品的市场的覆盖率，因此这也是大公司大企业则是不愿参预其中的原因。而且中华猕猴桃水果这一稀有的品种水果类仅仅在我国的长江中游两岸的几个省有分布，国外更是没有我国的这一种特色水果品种（世界上仅新西兰有一定数量不同的品种，而且其它国家不同品种的产量也是极其的微少）。

但是现在我国国内的生产果汁类饮料的企业已经达到了60余家，比较好的品牌果汁类饮料有：乐百氏、露露、康师傅、椰风、椰树、汇源、统一、佳得乐、三得利、茹梦、莱阳梨汁、华邦果汁等等。这一些企业在果汁类饮料行业取得了比较好的经营业绩，在中国市场上更是已经形成了自己的品牌，成为国内饮料业骨干企业，更是为该行业的发展起到了领头人的作用。从分析消费群体来看，果汁类饮料比较符合经济发展的规律和人们消费观念的转变。果汁类饮料消费者中女性所占的比例比男性多出大约13个百分点；从年龄的构成来看，15岁—34岁的消费者占其中的63.6%；从受教育的状况和家庭月收入来看，受教育状况和家庭的月收入越高，则饮用果汁的倾向性越强。果汁类饮料的主要消费群体还是为年轻女性群体和高学历高收入的群体，根据调查，高学历的女性则是更喜欢喝茹梦，而高收入的中年人则是更比较喜欢喝三得利。这就预示着果汁类饮料市场消费在我国已经趋于成熟，经济的快速发展必然导致消费品的多样化和高品位水果产品的消费。因为我国的果汁类饮料生产销售均集中在广东、海南、福建、浙江等东南沿海省份，而这些地区不单是最大的生产地区，而且也是最大的消费地区。可见，果汁类饮料作为一种纯天然、低糖低脂肪的新型健康饮料，也带有着强烈的地域色彩。另外，大中城市也是果汁类饮料消费的集中区域，这主要是由于大中城市的人均收入水平较高所致，以及消费的消费观念更趋于理性化的表现。

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第二章 工艺流程论证

2.1猕猴桃生产的工艺流程

本设计是以猕猴桃为原料进行的生产，由于猕猴桃本身具有营养丰富，口味清香的特点，并且生产的季节性很强，因此必须要采用一套专门适用于猕猴桃的处理工艺，现确定的工艺流程如下：

注： 催熟的过程中需加入催熟剂乙烯，破碎过程中则需加入抗氧化剂，压滤分离过程

中要加入助榨剂，洗果的过程中则需加入高锰酸钾以及氧化及自来水进行冲洗。在经过二级蒸发浓缩蒸发出芳香物经回收后加入贮罐中[2]。

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2.2工艺流程说明

2.2.1 原料的处理

a. 原料的选择

未经过后熟软化的猕猴桃鲜果含有的糖度低，单宁比较含量高，容易易带来生涩味；过于熟的软果，糖度也比较低，酸度更高，而且果实容易受到霉菌的污染，容易使醪液的挥发性酸度升高，导致总酸也升高，因此，只有八成熟的微软果，糖含量最高，总酸、挥发酸、单宁的含量比较低，汁液鲜美、味道清香，风味好。因此选取八成熟的原果，经过人工挑拣以鉴别果品的色泽、重量和体积之后，把染菌果（烂果）、机械损伤果、落地果、僵果等挑选出来，并除去杂物，筛选出均匀一致的鲜果后放置6-7天进行后熟软化等处理。

后熟是本设计在原有生产工艺上采取了的改进工艺之一，在添加完一后熟罐之后，猕猴桃的果汁味道更鲜美，效果得到了显著提升[3]。

b. 后熟阶段

①.确定果实后熟阶段

果肉硬度是衡量猕猴桃果实后熟阶段的最好指标，成熟猕猴桃果实的硬度在7.5～5.5㎏f之间，后熟过程中，果肉变软，硬度逐渐下降至0.9～1.8㎏f，一般认为此时果实已完全后熟达即食状态，这是猕猴桃可获得最佳食用品质的硬度水平。需进一步装运流通的猕猴桃果实建议硬度不宜低于2.5㎏f，若硬度更低，果实在运输及装卸过程中极易受物理损伤。为了确定果实的后熟阶段，必须用标准果实硬度计8.0mm探头在室温环境（12～25℃）下测定果肉硬度。通常情况下，为了加快果实的后熟进程，对冷藏期短于4周或果肉硬度高于3.5～4.5㎏f的果实，需要使用乙烯进行处理；而贮藏期在4周及以上或果肉硬度小于3.5㎏f的果实，只要调整温度即可达到最佳的后熟水平。

②.乙烯催熟

在20℃密封环境中，用10～100ppm的乙烯处理6小时，之后通风换气2小时，最后再次用10～100ppm的乙烯处理6小时。为了避免或者减少失水，可在果盘或者中转箱上覆膜，乙烯处理后，依照表1标明的催熟后温度与软化速率的关系及猕猴桃的预期消费计划，将乙烯处理后的果实存放在合适的温度环境中。

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温度，o C 0.5 7.5 20

软化速度

kf/天0.5-0．6 0.9 1.5-1.7

③.催熟前的监测

拟作催熟处理的果实在到达贮藏场所后，必须抽取至少30个果实测定果肉硬度。成熟果实采摘、装运时的果肉硬度通常是5.5～7.5㎏f，待催熟处理的猕猴桃到达目的地时要求硬度在2.3～5.5㎏f之间，决不能低于1.8～2.3㎏f，要求到达时果实的温度能高于10℃。除非果实要在3天内上架销售，否则都应将果实存放在低温条件下（低于7.2℃）。为避免运输、装卸过程的震动和挤压给果实造成机械损伤，当包装内果实的硬度降至 1.8～2.3㎏f或更低时，应将其及时投放零售市场销售。到达零售市场后，自果实回温到20～25℃室温起，未催熟处理的果实硬度将每天降低1.4㎏f，如果保存在7.2～0℃条件下，果实硬度降低速率大约是0.9㎏f/每天（见表1）。当猕猴桃硬度低至0.9～1.4㎏f并在常温货架上开始软化时，为了延长货架，可将果实转至冷库过夜或启用低温货架。建议果实轮流上架并将最软果摆在货架前端。

④.控温后熟

若果肉硬度高于2.3㎏f而低于4.5㎏f，通过调整温度即可触发并控制果实后熟。在表1软化速率的基础上，根据猕猴桃预期消费计划设置果实的后熟温度。

c. 原料的清洗

猕猴桃的清洗主要的目的是去除原果表面的残存农药、污垢和初步的除菌，清洗方法是采用高锰酸钾溶液喷淋处理3-5分钟，清洗设备可以采用全自动淋水回转式灭菌锅。

d. 原料的破碎

猕猴桃除了少量的皮渣之外几乎都可以食用，因此，清洗后就可以马上进行破碎。由于猕猴桃果实中的蛋白质、纤维素和木质素等的含量均比一般的水果要高，结构亦比较脆弱。在破碎鲜果的时候，若是破碎的太细，许多细小的纤维素则是容易将滤布孔堵塞住，造成过滤困难；但若是果肉破碎得不够细腻，其组织内部的汁液因为粘性的作用，单单靠外界的挤压力是难以完全的把汁液从果肉的破碎组织中彻底分离出来。因此，本次设计采

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用齿笼式破碎机，它的破碎粒度为3-5mm，并且配有专门的螺旋送料的机构，而且还是具有结构新颖紧凑，功率小、节能、生产能力大，使用范围比较广等诸多特点，物料的接触部件均是为优质的不锈钢制造[4]。

e. 果胶酶的添加

在果实压榨之前需要加入一定量的果胶酶和软化酶进行加热预处理等步骤，这样可以使猕猴桃中的大量果胶转化为可利用的糖，同时又是大大的降低了果汁的粘度，使其出汁率能够提高约20%，减少了大量的成本，并且节约了因为压榨而使机器堵塞的清洗时间。果胶酶的添加温度是450C左右，果胶酶添加量为40mg/L ，软化酶的添加量是400 mg/L 左右，添加方法则是直接加入酶解罐中酶解，酶解时间为150min。

表2几种常见果汁中果胶酶的用量

果汁种类用量果汁种类用量

苹果汁3000-5000 葡萄汁2000-3000 草莓汁4000-8000 醋栗汁4000-6000

李汁6000-8000 乌饭树汁4000-6000 树莓汁3000-5000 樱桃汁2000-4000

酶解罐是本设计在原有生产工艺上采取了的改进工艺之一，在添加完一酶解罐之后，猕猴桃的出汁率能从原来的60%大大的提高到80%左右，效果得到显著提升。

f. SO2的添加

由于猕猴桃果汁容易发生酶促褐变，导致产品的色泽加深，风味变差，猕猴桃果汁发生酶促反应的原因主要有以下三条：

①由于果汁中含有单宁等多酚物质

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②在加工的过程中接触了大量氧气（一般在剧烈的搅拌时发生）

③处理过程中含有多酚氧化酶和过氧化酶等。

非酶褐变主要是由于氨基酸和含羰基的化合物发生反应时引起的。褐变导致的结果是在果汁中容易形成黑色素之类的深色物质，致使果汁的色泽变成深褐色，口感也相应的变差。因此在加工的过程中需要添加抗氧化剂以防止其氧化。现在国内外比较广泛的采用SO2作为抗氧化剂，不仅可以有效的防止猕猴桃果汁发生褐变，产生氧化异味，而且还具有一定的杀菌效果，更可抑制杂菌的生长。在我国食品添加剂标准规定，使用SO2的时候量不得超过300 mg/L，因此本设计使用的剂量为200 mg/L，添加的方法为加入饱和的亚硫酸溶液。

2.2.2 果汁的处理

a. 压榨过滤

猕猴桃果加工的关键工序就是取汁，取汁的工艺更是关系到了其下游产品的质量，决定了下游链的产品的营养成分、香气成分和猕猴桃特有的高维生素C含量等。这都在最终得产品中得到再现。由于猕猴桃果的种种特性，如其果胶、果泥的含量极高，营养和香气类的物质具有极高的热敏性，维生素含量易在过滤过程中得到大量的减损等，使得过滤设备的选择成为了水果加工界的技术性难题。本设计在经过对比硅藻土压滤机和采用其他过滤介质的过滤设备之后，最终发现硅藻土压滤机相比于与其他压滤机，更是具有不易被堵塞，容易清洗清洁，单次的过滤处理量大，过滤的时间简短等等优点，这就解决了猕猴桃汁粘度高不容易压榨的难点，而且其操作也方便，过滤的成本低、使用效率高，因此是果汁生产厂家的最佳选择[5]。

猕猴桃压榨按照不同的方式可以分为许多种。若是按力的方向压榨可以分为一维压榨、二维压榨和多维压榨；若是按照压榨压力、压榨速度和时间的关系可以分为恒压压榨、恒速压榨和变压变速压榨；按照压榨物料状态的不同又可以分为半固态饱和物料的滤饼压榨。因此，通常在滤饼内含水率有一定的分布，即靠近过滤介质表面处的含水率最小，而滤液表面处的含水率最大。因此试图用提高过滤压来降低滤饼水分这种做法并不见效，因为此时只有靠近过滤介质的滤饼空隙率有所减少，而其他处的空隙率几乎无太大的变化。但是若对滤饼施行压榨，则能取得很好的脱水效果。通过压榨过滤分为过滤阶段和压密阶段。

①过滤阶段

用于压榨的物料，可以是一般的料浆、滤饼或者是湿润饱和的半固体状固液类混合物。在送入压榨脱水机的一般料浆，首先要受到过滤，并且在滤室中形成和并逐渐生成滤饼，接

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着滤饼层受到压密脱水。因此可以说，一般的滤浆的压榨过程就是由过滤阶段和压密阶段来组成的。由于一般料浆生成的滤饼的含水率，不会因为压力的增大而有明显的变化。但是一进入到压密的阶段，料浆的含水率却会随着压力的增加而有明显的减少。含水率的减少过程，以直到料饼无明显变形时候才会停止，

②压密阶段

由过滤阶段终了过渡到了压密阶段，便会有液体从料饼内被榨出来，最终会达到料饼内各处的含水率均打到相同。

b. 超滤澄清

由于过滤机的布孔孔径比较大，因此，此时的果汁中含有大量的酵母和其他混浊物等等杂质，因此有必要再通过进一步的过滤分离来提高果汁的澄清度，再次去除杂质。传统的工艺是采用动力澄清的分离法进行澄清，此工艺虽然操作简单而且比较方便，而且澄清剂原料容易得到，可是效果不太好，只是能够暂时的去除掉果汁里面的部分酵母和浑浊物，在产品长期的陈放期间果汁中的蛋白质、残淀粉、胶体物质等等会逐渐的聚集沉淀于瓶底或者附着在瓶壁上，严重的影响了产品的外观及形象。因此，在本设计中作者便决定采用超滤澄清的方法对果汁进行分离提取，超滤的过滤精度为0.1-0.001微米，可以有效地滤除果汁中的铁锈、病毒、细菌、霉菌、酵母和果胶等等，并且能够保留住对人体有益的一些矿物质类元素，所以，经过超滤过的果汁具有比较长的货架寿命。其果汁的得率大约为96%-98%，而且且加工时间很短（低于2h），可以实现冲洗与反冲洗，使用的寿命相对比较长，所以便采用了超滤法澄清果汁，这样便可大量的节省贮藏设备和人力。

c. 纳滤和反渗透浓缩

纳滤和反渗透浓缩纳滤( NF，Nanofiltration)这是一种介于反渗透和超滤之间的力驱动膜的分离过程，纳滤膜的孔径范围通常在几个纳米左右。再与其他的压力驱动型膜分离过程相比，出现的比较晚。它的出现可以追溯到70年代末J.E. Cadotte的ＮＳ-3 0 0关于膜的研究，之后，纳滤便发展得很快，膜组器便于80年代的中期商品化。纳滤膜大多是从反渗透膜衍化而来的，如CA、CTA膜、芳族聚酰胺复合膜和磺化聚醚砜膜等等。但是与反渗透相比较，其操作时的压力更低，因此纳滤又是被称作“低压反渗透”或“疏松反渗透”( Loose RO )。纳滤分离的作为一项新型的膜分离技术，技术原理近似于机械筛分。但是，纳滤膜本体便带有电荷性。这是它在很低的压力下仍然具有比较高脱盐性能和截留的分子量为数百的膜也可以脱除无机盐的重要原因。

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由于纳滤分离愈来愈广泛地应用于电子、食品和医药等行业，诸如超纯水的制备、果汁的高度浓缩、多肽和氨基酸的分离、抗生素的浓缩与纯化、乳清蛋白的浓缩、纳滤膜-生化反应器耦合等等实际分离过程中。与超滤或者反渗透相比，纳滤的过程相对于单价离子和分子量低于200的有机物截留效果较差，而对二价或多价离子及分子量介于200～500之间的有机物便具有较高的脱除率,因此，基于这一特性，纳滤过程主要便应用于硬水的软化、净化以及相对分子质量在百级的物质的分离、分级和浓缩（如染料、抗生素、多肽、多醣等化工和生物工程产物的分级、浓缩）、脱色和去异味等等。主要用于饮用水中脱除Ca、Mg离子等硬度成分、三卤甲烷中间体、异味、色度、农药、合成洗涤剂，可溶性有机物，以及蒸发残留物质等等[6]。

反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。其原理就是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过此半透膜而将这些物质和水分离开来。由于反渗透膜的膜孔径非常小（仅为10A左右），因此能够有效地去除掉水中溶解的盐类、胶体、微生物、有机物等（而且去除率能够高达97%-98%）。反渗透技术是目前高纯水设备中应用最为广泛的一种脱盐技术，它的分离对象就是是溶液中的离子范围和分子量为几百的有机物；反渗透（RO）、超过滤（UF）、微孔膜过滤（MF）和电渗析（EDI）等等信技术都是属于膜分离技术

传统工艺为蒸馏法或者是冷冻法浓缩，不但消耗大量的能源，而且还会导致果汁的风味和芳香成分的大量散失，如果将反渗透膜和纳滤膜串联起来进行果汁浓缩，在操作压力均为7MPa时可以得到渗透压为10.2MPa的浓度为40%的浓缩溶液，这样既可以保证果汁在浓缩的过程中色、香、味的不变，而且又可以节省大量的能源。采用的高浓度浓缩系统将浓度为10%的葡萄糖溶液浓缩至45%所需的能耗，仅仅为普通蒸馏法的1/8，冷冻法的1/5。

d. 二次蒸发浓缩

由于设计的要求最终果汁糖度是为60%，而反渗透浓缩后的果汁糖度却达不到设计的要求，因此需要将果汁进行进一步浓缩，使得糖度的浓度提高为60%。而且传统的工艺考虑到机械设备的强度和动力耗能的问题，均采用了加热蒸发浓缩，虽然可以大体上节约生产的成本，然而有的营养物质的如果糖、蛋白质、有机酸、维生素等均是属于热敏性的物质，因此此方法会对果汁原有的色、香、味产生较大的破坏[7]。因此本设计采用了双效降膜真空蒸发器对果汁进行处理，这属于低温真空浓缩，虽然价格要比传统的浓缩装置昂贵，但是它不会对果汁的原有风味产生影响，而且结构紧凑，操作也方便，可连续生产，蒸汽的利用效率更高，非常便于调节生产能力，因此，综合的看来其性价比要高于传统浓缩设备。

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第三章工艺计算及设备选型

3.1基础数据

年产猕猴桃浓浆3000吨，折净鲜果22500吨，即处理毛鲜果27000吨

突击收购，突击生产，设高峰期为80天

原料前处理能力：12t/h

挑选整理后的杂菌清洗及打浆灭酶能力：10t/h

榨汁后处理能力：8t/h

浓缩工段：6t/h

挑拣出的次果及烂果：2t/h

猕猴桃鲜果出汁率：75% 糖度：100Bx密度：1.042t/M3

成品浓浆糖度：600 Bx

酶解：果胶酶添加量40mg/L 软化酶添加量400 mg/L SO2添加量200 mg/L 酶解时间150min

3.2物料衡算

3.21 整体衡算（按年产3000吨浓浆计）

当生产3000吨浓浆时所需的猕猴桃新鲜果汁：

3000×6÷98%÷98%÷98%=19124.7吨

需要的猕猴桃质量为：

19124.7÷75%÷7500/9000=30722.4吨

需要加入的果胶酶量为；

19124.7÷75%÷1.042×40=978.9kg

需要加入的高锰酸钾量为：

19124.7÷75%×0.1%=14.3吨

需要加入的软化酶量为；

19124.7÷75%×400=5737.4kg

酶解时需要添加SO2量为：

19124.7÷75%×200=2868.7kg

3.22单日物料的衡算

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单日所需要的新鲜果汁量由以上可得知：

19124.7÷80=239.1 吨

单日所需要的猕猴桃的质量为：

239.1÷75%÷7500/9000=384.1吨

所需要加入的果胶酶量为；

239.1÷75%÷1.042×40=12.2kg

所需要加入的高锰酸钾量为：

239.1÷75%×0.1%=318.8kg

所需要加入的软化酶量为；

239.1÷75%×400=127.5kg

酶解时所需要添加的SO2量为：

239.1÷75%×200=63.8kg

表格3 3000吨/年果汁工厂的物料衡算表

鲜果汁猕猴桃果胶酶高锰酸钾软化酶二氧化硫

（吨）（吨）（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 2868.7

3.3热量衡算

3.3.1酶解罐：

加热至450C时所需要的热量Q1：

猕猴桃比热大约为3.8kJ/（kg 0C），将果浆从200C加热到450C是所需要的热量为：Q1=1.8÷70%×3000×（45-20）×3.8=7.39×105kJ

搅拌热Q2：

Q2=3600×P×η×48=3600×1.854×0.92×1=6140kJ

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向环境散热Q3：

在酶解罐外面加一层保温层，则散热量将会得到大幅度的降低，约为加热量5%[8] Q3=7.39×105×5％=36950kJ

酶解一次所耗用蒸汽量D：

采用表压为0.3MPa的饱和蒸汽，I=2725.3kJ/kg

冷凝水的焓为561.47 kJ/kg，蒸汽的热效率取95%

D=Q4÷（2725.3-567.47）÷95%=121.81kg

酶解一次的总耗热量为Q4

Q4= Q1- Q2+ Q3=7.39×105×1.05-6140=6.7×105 kJ

双效降膜真空蒸发器：

单位时间的蒸发量：W1=F×（1-X0/X1）

F为物料流量，X0为果汁蒸发前浓度，X1为果汁蒸发后浓度

W=6.65×（1-0.4/0.6）=2.22t/h

蒸发效率：根据双效降膜低温真空蒸发器的经验数据可得知，每蒸发1kg得水分仅用0.44kg的新蒸汽[9]。

故蒸汽得用量为：W2=W1×0.44=1.65 t/h

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第四章 设备设计与选型

4.1刮板提升机

根据物料衡算可得知，猕猴桃的输送能力为：

30722.4÷80÷24=16.0t/h

因此可以选用江苏东台华东粮油机械有限公司的埋刮板输送机，型号为GSL16，数量为2台。技术参数如下表4

表格 4 埋刮板输送机技术参数

技术参数 机槽宽度（mm ） 刮板链条节距（mm ） 线速度（m/s ） 输送量

（m/h ）

输送距离（m ） 电机功率（kw ） 垂直 水平 GSL16 160 100

0.133-0.183 9.22 20 25 2.2-22 4.2后熟罐的计算

容积计算

后熟罐的单次处理时间及加上CIP 清洗系统清洗时间，选7天为一生产周期。 全年生产批次：80×27÷7×24=11.4

圆整后得12，故全年生产批次为12次

故每批次处理量22500÷75%÷12=2500t/7天

故每小时处理量为2500/7×24=14.8t/h

体积=质量/密度 可知，每批次需要处理的猕猴桃体积为2500÷1.04=2399M 3 由于处理的猕猴桃量比较大，故设计为三个后熟罐

发酵罐体积计算；D/H=2/1

2399÷3=799.67M 3，V=SH 可知

799.67=3.14×（D/2）2×2D

D 3=381.34 D=7.24M 圆整为7.3M H=14.48M 圆整为14.5M

4.3连续灭菌锅

经过挑拣整理后的鲜果在经过催熟之后便通过挡板输送带输送入连续灭菌槽：

19124.7÷75%÷80÷24=13.3t/h

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