年产10000t核桃奶车间工艺设计

四川大学本科毕业论文 年产10000t核桃奶生产车间工艺设计

年产10000t核桃奶生产车间工艺设计

专业：食品科学与工程

学生：徐洋 指导教师：刘学文

摘要：食品生产车间设计作为食品工厂设计的主体内容，具有非常重要的地位。新产品、新工艺、新技术、新设备的使用和开发都离不开食品车间的设计工作。同时整个设计工作必须符合国家标准的相关规定，方能在确保产品安全的基础上生产出色、香、味俱全的优质食品。 核桃乳作为一种常见的植物蛋白饮料，具有营养丰富、绿色健康等特点。核桃乳的生产工艺与豆乳类饮料工艺具有异曲同工之处，本设计主要是在参考豆乳类饮料生产设计工艺的基础上，对核桃乳生产车间布置工艺和车间生产流程进行设计说明，同时对辅助车间和部分厂区设施进行了简要介绍。工艺流程设计主要包括原料配方的确定，生产工艺的选择；在生产工艺的基础上进行物料和热量计算；依据工艺选择和计算的结果，结合实际生产经验选择符合生产规模和工艺要求的设备；将所选设备根据生产流程进行合理的排列布置，完成设备工艺流程图。车间布置设计主要内容包括：根据工艺设计内容确定车间整体构型、车间面积；选定车间土建参数，参考土建和车间构型进行设备布置等。 关键词：黑桃奶 乳饮料 工艺设计 车间布置

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目 录

第二章 生产工艺流程设计 ........................................ 5

2.1产品方案及班产量确定 ................................... 5

2.1.1产品方案要求 ........................................ 5 2.1.2班产量的确定 ........................................ 5

2.2工艺流程的确定 .......................................... 6

2.2.1生产方法 ............................................ 6 2.2.2工艺选择 ............................................ 6 2.2.3.工艺流程 ............................................ 7

2.3工艺生产的要点 .......................................... 7

2.3.1原料预处理 .......................................... 7 2.3.2脱种皮 .............................................. 7 2.3.3浸泡 ................................................ 8 2.3.4磨浆 ................................................ 8 2.3.5过滤 ................................................ 8 2.3.6调配 ................................................ 8 2.3.7均质 ................................................ 8 2.3.8脱气 ................................................ 9 2.3.9加热杀菌与灌装 ...................................... 9 2.3.10密封杀菌及检验 ..................................... 9

2.4原料筛选和水质要求 ..................................... 9 2.5成品的质量指标 ......................................... 10 第三章 物料衡算 ................................................. 11

3.1物料衡算的目的原理 .................................... 11 3.2年产10000t核桃奶班产量确定 .......................... 11 3.3辅助材料计算 ........................................... 13 第四章 设备选型 ................................................. 14

4.1设备选型原则 ........................................... 14 4.2各工段的设备选型 ....................................... 14

4.2.1预处理系统 ......................................... 14 4.2.2磨浆系统 ........................................... 15

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4.2.3配料系统 ........................................... 15 4.2.4灌装系统 ........................................... 17 4.2.5清洗系统 ........................................... 17

附录1:生产设备一览表 .......................................... 20

附录2:车间平面布置图 .......................................... 23 附录3:车间工艺流程图 .......................................... 23 致 谢 ........................................................... 24

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第一章 绪论

1.1核桃产品生产价值

1.1.1核桃的营养价值

核桃又称胡桃，属于胡桃科落叶桥木，核桃同榛子、腰果、扁桃的干果一起被誉为世界四大干果，且核桃位列四大干果之首。世界各地都有核桃生长和种植，中国得核桃产量排在美国之后位列世界第二。在国外，核桃被称为“益智果”，在国核桃内享有“长寿果”之美名，其中最长为人们所提到的当属其健脑功能。核桃仁含有十分丰富的营养素，每100克核桃仁中各种营养素含量大致为：蛋白质15～18克，脂肪60～73克，碳水化合物8～10克。其中含量丰富的主要氨基酸有（以100g计）：谷氨酸3600mg、亮氨酸1260mg、天冬氨酸1656mg、精氨酸2621mg。核桃中含有的矿物质除钙、磷、铁外还有镁、钾、硒等，同时核桃中也含有维生素E、维生素P、咖啡酸和肌醇。核桃中所涵有的脂肪酸主要是花生酸、油酸和亚油酸。 1.1.2核桃的药用价值

核桃具有极高的药用价值。现代医学研究认为，核桃中所含有的磷脂，对人的脑神经有很好的保健养护作用。核桃中的核桃油中含有不饱和脂肪酸，可以防止人体动脉粥硬化。核桃中含有人体不可或缺的锌、锰、铬等微量元素。人在衰老的时候体内的锰、锌等元素含量会不断降低，而镉可以保护心血管，促进胆固醇代谢和葡萄糖利用。核桃仁的镇咳平喘作用十分明显，冬季，对慢性气管炎和哮喘病患者疗效极佳。经常食用核桃，既能健身体，又能抗衰老。有些人往往吃补药，其实每天早晚各吃几枚核桃，实在大有裨益，往往比吃补药还好。 核桃是食疗上品。无论是配药，还是生吃、烧菜或者作糖蘸，都有润燥通便、止咳平喘等功效。核桃的食用方有法很多，将核桃加适量盐进行水煮，喝水吃渣可以治疗肾虚遗精、健忘、健忘、腰痛等症。核桃与芝麻、莲子一起做糖蘸，食用后不仅能补心健脑还能治盗汗。中医对核桃是这样描述的:核桃性温、味甘，具有补血、健胃等作用。 1.1.3核桃的经济价值

核桃在我国分布广泛，进过我国人民多年精心栽培，培育了许多优质的核桃新品种例如阳

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平核桃、陈仓核桃、麻核桃、薄核桃、厚壳核桃等。且有些优质核桃的出油率已达到了75%，通常核桃出仁率在50%左右。

核桃丰富的营养价值和已被大众所广泛接受的保健益脑作用，已经被越来越多的不同国家和地区的人所推崇和接受。现在核桃的加工产品主要有核桃油、核桃乳饮料（核桃露、核桃奶）、核桃营养粉（营养分系列）、核桃休闲小食品（核桃片）等。

1.2全球核桃种植和生产消费状况

1.2.1核桃种植状况

联合国粮油组织给出的数据统计显示，全球核桃种植面积在170万平方米以上，可以年产核桃150万吨，栽培面积较大的几个国家分别是美国、土耳其和中国三国年产量分别为20万吨、17万吨和18万吨。其他国家如德国、匈牙利、印度、法国、意大利等产量在2-4万吨之间。数据显示我国的栽培面积最大约为七十万平米以上，结果树达一亿两千万棵。种植区域主要分布在安徽、浙江、湖南、湖北、广西、云南和贵州等省份。产量最高的省份在陕西、甘肃、河北、云南、山西五省。产量之和占全国产量的70%以上，是我国主要出口核桃的生产基地。 1.2.2核桃生产消费状况

我国虽然年产核桃18万吨以上，同其他自然产物一样人均占有率较低只有0.16kg/年。按照中产量市场销售50%的计算结果为人均消费量只有80g/年。发达国家的人均消费量为美国1500g/年，法国1200g/年，德国1100g/年，英国700g/年，日本100g/年。从以上数据可以看出我国的核桃消费水平和发达国家相比还有很大差距。随着我国经济的迅速发展，综合国力的增强和人民生活水平的提高

核桃的消费量会因为人们保健意识的增强而逐年上升。同时核桃加工产业的不断进步，多元化的核桃产品的开发生产必定会促进核桃消费的上升。

1.3我国核桃贸易现状

我国的核桃仁颜色乳白、分级细致、味香甜，主要出口美国、法国、意大利、印度、土耳其等国。通过对2002年到2005年未去壳核桃进出口量及增长率分析可以了解到，从2002年5月到2004年5月，无论是核桃进口量还是核桃出口量都是呈递减趋势发展，2005年以后进口量开始不断增加同时出口量开始递减，这说明核桃的国内消费市场开始升温。核

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桃消费随着人们生活水平的提高以，健康保健意识增强，以及人们对核桃营养价值的认同，国内核桃及其相关产品的消费市场必将越来越广阔，未来核桃加工深度的提高和产品的多元化必将使我国的核桃产业得到长足进步。

1.4我国核桃加工产品状况及产品开发展望

1.4.1核桃产品加工状况

目前我国的核桃加工大部分属于初级加工或者直接生吃，总的来说核桃加工水品有待进一步发展。核桃加工的方向大致是这样的。由于核桃中提取的核桃油中的不饱和脂肪酸含有量极高大概有90%，所以常将核桃用于核桃油的提取，通常通过压榨和浸出法进行提取；生产核桃乳，由于核桃乳产品的稳定性控制力较差，蛋白质的溶解性和乳化性随着温度和PH变化较大且不易控制，这成为了加工过程的瓶颈。即便如此核桃奶产品由于其丰富的营养性仍然受到了市场的青睐。其次国内核桃奶加工设备落后，加工工艺的机械化程度不高导致产品质量控制出现问题常见的有分层和胀袋，并且生产成本较高；核桃粉生产，以核桃仁混合玉米、大豆等辅助物料加工而成的核桃粉不但营养丰富，食用方便而且口味独特所以特别适于中老年人和儿童食用。常见问题是生产科技含量低，设备工艺落后，并且产品市场没有形成一定规模；除此以为核桃还可用于烹饪和制作糕点，例如核桃片、风味核桃仁和糖裹核桃仁等，制作简单，味道独特深受广大消费者喜爱。 1.4.2核桃产品开发展望

我国核桃栽种面积广，总产量较高，日常的食用方法并不能使核桃的营养价值得到充分利用，这就为我国核桃深加工带来了机遇，经过深度加工的核桃仁附加值高，经济效益好。但是首先要解决的问题就是怎样在传统的加工工艺上进一步完善加工方式，开发新产品实现规模化生产，同时打造品牌。市场经济飞速发展的今天好的产品和好的品牌才是生存和发展的王道。同时我们也不能忽略核桃类休闲小食品的开发，这类产品投资少，但售价低且风味独特，老少皆宜，市场潜力巨大。总之核桃开发的原则是综合利用、促成产业化同时打造品牌，将我国巨大的核桃原料优势转化为经济优势。

1.5核桃乳产品开发思路

被设计的开发思路是通过核桃仁生产核桃乳，根据核桃仁中特有的天然营养成分，本着以开发天然植物蛋白饮料为宗旨，核桃乳生产过程中不添加任何色素、香精和防腐剂，产品

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保持了核桃所含的营养成分保留了其独特功能特性以此设计配方、生产工艺。不仅如此还可在此套工艺设计和设备的基础上，进一步开发出其他以核桃为原料的饮料如核桃露、果汁核桃乳、乳酸菌发酵核桃乳。

1.6本设计拟定的主要内容

本设计主要进行车间工艺布置说明，是以生产车间为主进行的设计，生产工艺流程设计和车间布置是生产工艺设计的主要内容，其中包括工艺计算、车间组成、生产设备及设备布置，主要工作内容如下： ⑴产品方案及生产规模的确定 ⑵工艺流程的比较、选择及确定 ⑶物料衡算 ⑷设备选型及说明

⑸热量衡算，包括蒸汽耗量、冷却水耗量估算 ⑹管径设计及计算 ⑺水电汽耗量估算

⑻劳动定员，车间布置与说明 ⑼辅助部门设计及说明

⑽设计内容小结及附录（包括设备一览表、车间布置图、设备流程图等）

1.7设计依据

⑴生产项目建议书、投产可行性分析报告 ⑵生产项目对环境影响的预估报告 ⑶厂址选择分析报告 ⑷工厂设计纲领、技术支持

⑸对于采用了新技术、新工艺、新设备的生产项目，须附技术鉴定书及经实验研究的技术报告，所有报告及技术资料必须通过审核后方可投资生产。

⑹产品工艺设计依据国家出台的以下相关标准进行设计：《中国食品卫生法》，《大气污染物综合排放标准》（GB16097-1996）二级标准，《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准，《国家水污染物排放标准》，《工业“三废排放”标准》，《生产设备安全设计总则》GB5083-85。

⑺车间设计依据：《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-90），《食品企业通用卫生规范》GBl4881—94，《室外排水设计规范》，《建筑设计防火规范》GB16-87，《建筑防雷设计规范》 。

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第二章 生产工艺流程设计

2.1产品方案及班产量确定

依据：核桃奶年产量10000t，全年的生产时间。 2.1.1产品方案要求

⑴产品方案必须满足产品在产量、经济效益、淡季和旺季的平衡以及原料在综合利用方面的要求。

⑵产品方案满足产品在产量、原料供应、生产班次、和设备生产能力以及耗水、耗电、用汽负荷等方面的平衡。 2.1.2班产量的确定

影响班产量的主要因素，如核桃的生长季节，生产设备的生产能力大小，设备运行是否正常，生产工艺是否合理等，班产量可以使用下面的公式进行计算：

M班?Mk?3t旺?2t中?t淡?

上式中k代表设备不均衡系数，其中t旺，t中，t淡分别代表生产旺季，中间季节，淡季的生产天数。结合实际生产经验，确定生产天数为250天，每天生产2班，通常设备运行稳定故可令k=1,由此可得班产量为20t/班。

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表2-1年产10000t核桃奶生产方案

产 年 品 产 班 产 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 名 量/t 量/t 称 核 桃 1万 20 奶

2.2工艺流程的确定

2.2.1生产方法

核桃奶是以核桃仁为原料，根据核桃中特有的营养成分及其功能特性，以开发天然植物蛋白饮料为宗旨，生产过程中绝不添加任何香精，色素，防腐剂以此保持核桃营养成分。将核桃原料通过破壳、脱皮、磨浆、分离、调配、均质、脱气、灭菌、灌装、二次杀菌、保温冷却、检验、包装等过程进行加工生产。 2.2.2工艺选择 ⑴脱仁衣方法

核桃脱仁衣常采用水浸法和干燥去皮法。干燥法是将核桃仁置于热风干燥箱中高温烘烤（110～120℃），约3小时，最后采用机械脱皮。此种方法相比于水浸法，不足之处在于过高的温度处理核桃仁会影响其中的蛋白质性质，使接下来磨浆过程蛋白质溶出率降低，并且不能很好的处理核桃皮所具有的涩味。使用水浸法脱仁衣，脱皮温度较干燥法低，蛋白质溶出率相对较高，并且水浸法可以起到预煮作用，能很好的去除核桃仁涩味。 ⑵均质脱气顺序

生产中物料脱气可放置与均质前和均质后，本设计将脱气过程放在在均质过程之后是考虑到如果先脱气再进行均质那么有可能在均质的剪切、撞击过程中会有气体产生消减了脱气效果，并可能在灌装过程中仍有泡沫产生。 ⑶杀菌工艺

本设计采用先巴氏杀菌后使用杀菌锅杀菌的生产工艺。虽然饮料生产中经常使用超高温瞬

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时灭菌法杀菌，且效果更好，物料营养损失更少，产品保质期更长。但是UHT灭菌通常使用无菌灌装，而且根据设计依据，生产包装只能采用玻璃瓶进行灌装，所以查阅相关生产资料并结合生产要求决定先采用巴氏杀菌法消灭致病菌，再使用10min-20min-15min/121℃杀菌公式进行杀菌。 2.2.3.工艺流程

原料预处理→脱仁衣→浸泡→磨浆→浆渣分离→调配→均质→脱气→巴式杀菌 →灌装→密封→二次杀菌→冷却→检验包装→成品

2.3工艺生产的要点

2.3.1原料预处理

核桃仁外共有三层保护性外皮，分别是种皮、内果皮和青皮。它们分别由内到外保护着最里层的核桃仁，成熟以后的核桃通过轻轻敲打就能使青皮脱落。首先我们要通过砸仁法取出核桃仁，通常核桃的出任率大约为32%～50%。符合要求的核桃仁质的饱满，色泽呈虎皮色或者是黄白色，半形比较肥大、完整，皮内肉呈白色，我怪味或者虫蛀现象，以此作为指标进行挑选。接下来通过挑选剔除遭受虫蛀的、干瘪的、霉烂的或者黑色变坏的核仁，用清水冲洗核桃仁除掉其表面的泥沙、浮皮及其他杂质异物。 2.3.2脱种皮

核桃仁经过机器脱破壳脱去青皮后，多呈现为凹凸的不规则块状，通常完整的核仁呈球形，有四半种仁合并而成，褶皱不平，凹凸多沟，外表种皮呈棕褐色。但核桃仁脱去种皮后里面是乳白色的子叶。核桃仁 质地较脆，味道比较淡，细嚼会有清香味，但因为其中涩味较重，且富含大量油质，核桃仁的种皮通常会被脱去。通过实验发现种皮中涩味物质的来源主要是单宁一类的物质，单宁是多酚类物质中一种高度聚合的化合物，很容易被氧化，通常情况下可以同金属离子发生反应生成黑色物质。生产过程中为了保持产品色、香、味等独特风味及产品性质的稳定性，生产过程中常采用水浸法或干燥法脱除核桃的仁衣。水浸法是指在80℃～90℃下，把核桃仁装在竹篓中置于3～8%的碱溶液中浸泡大约15～30min（浓度不能过大否则若清洗不干净会影响调配物料的等电点），然后用清水冲洗，摇动竹篓即可去除外皮。通过这种处理后的核桃仁质地较好，且生产稳定性高并可以达到烫漂的目地，并且不会影响核桃具的独特香味，所以本设计决定采用此种方法。

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2.3.3浸泡

将核桃仁按1:2～1:3的比例加清水进行浸泡，是核桃仁吸水膨胀以便于后续进行磨浆工序。浸泡时间通常取8～12h,浸泡期间每隔3～4h小时换水一次，并在在换水时及时清除其中的杂质和异物。 2.3.4磨浆

浸泡后将核桃仁用磨浆机先进行初步磨浆。磨浆过程中物料的加入比例取为1:3～1:5，初磨后的浆液再通过胶体磨进行二次细磨，可重复精磨直到浆液颗粒细度达到生产要求，胶体磨得过程中添加1%的亚硫酸钠溶液护色，防止溶液褐变，待磨成均匀的乳状液时过滤，进行浆渣分离，磨出的浆液细度大约在80～100目间。 2.3.5过滤

过滤可以采用160～200目的筛网进行过滤，使用离心机过滤。主要是为了除去核桃浆液中的粗纤维和浆渣，便于后面加工过程的质量，保证产品品质。 2.3.6调配

按事先计算好的比例加入所需添加剂和各种乳化剂稳定剂等，砂糖在加入时应该先放入化糖锅中加入软水配成70%浓度的糖水，加热升温至95℃搅拌融化然后用单面绒布热过滤备用，并且将混合中的料液的PH调到7.0～9.0，通过搅拌混合均匀,核桃乳原料配方如下:

表2-2 核桃乳辅料组成 辅料名称 砂糖 乳化剂 0.1～0.5 增稠剂 0.1～0.3 纯水 余量计 组成比例（%） 6～8

乳化剂：蔗糖脂肪酸脂和单硬酯酸混合物，添加量0.3%～0.5%。 增稠剂：0.15%～0.18果胶和0.05～0.12卡拉胶配合使用。 2.3.7均质

均质可以使核桃固形物微细化，改变其粒度分布。同时均质可以是不同大小的颗粒均质化使浆液乳化混合均匀分散且不易分层。这极大的改善了稳定性，而且进行过均质的核桃乳口更加感细腻，保存过程中不会有分层和沉淀想象发生。均值原理是液体在高压下由均质

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阀的狭缝喷出，在此过程中核桃乳中含有的蛋白质、脂肪等组分达到了细化效果，并且形成了均匀的分散液相。影响均质效果的三个因素：①均质压力通常采用30~60MPa②均质温度常取45~70℃、③均质次数采用两次均质。 2.3.8脱气

通过脱气可以脱除核桃中的腥味、臭味，并且可以有效的控制灌装过程中产生泡沫。脱去料液中气体的同时也起到了防制料液灌装之前 被污染的作用，脱气真空度取70~80Kpa。 2.3.9加热杀菌与灌装

脱气后进行巴氏杀菌，巴氏杀菌可以保持核桃乳生物活性物质不被破坏，减少蛋白质、维生素的损失，此法所使用的温度较低，所以达不到消灭细菌的程度，但是它可以杀死结核杆菌、痢疾杆菌、布氏杆菌和伤寒杆菌等致病微生物，总体可以使细菌总数减少90％－95％，巴式杀菌温度为85~90℃，杀菌时间15~30s,接着待核桃奶冷却到60~70℃时用250ml玻璃瓶做灌装容器进行热灌装。 2.3.10密封杀菌及检验

灌装密封后的核桃奶再进行二次杀菌，杀菌过程在杀菌釜中进行，杀菌公式为10min-20min-15min/121℃,二次杀菌温度较高可以杀灭致病菌达到延长保质期的目的，杀菌后将核桃乳冷却到37℃左右，保温检验然后包装成为成品。 2.4质量控制

2.4原料筛选和水质要求

①原料中发霉、萎焉和变质的坏果占有率≦2%.②生产用水的水质要求，首先符合GB5749-1985《生活饮用水卫生标准》的规定，其次还应当符合表2-3中软饮料用水的规定。

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表2-3 软饮料水质要求

名称 浊度/度 色度/度 味及臭气 总固形物/（mg/L） 参数 小于2 小于5 名称 参数 小于10 高锰酸钾消耗量/(mg/L) 总酸度（以碳酸钙计）/(mg/L) 小于50 小于0.1 小于100 小于3 无 无味、无臭 游离氯（mg/L） 小于500 细菌总数/(个/mL) 大肠菌群/(个/L) 致病菌 总硬度（以碳酸钙计）/（mg/L） 小于100 铁（以Fe计）/(mg/L) 锰（以Mn计）/(mg/L) 小于0.1 小于0.1

2.5成品的质量指标

⑴感官指标

乳白或略带淡黄色的均匀乳浊液，口感细腻，具有核桃乳特有的色、香、味，无杂质（肉眼观察）。 ⑵理化指标 蛋白质≧0.5% 脂肪≧1.2% ⑶微生物指标 菌落总数≦100cfu/mL 大肠菌群≦3MPN/Ml ⑷重金属指标

砷（以As计）≦0.2mg/L 铅（以Pb计）≦0.3mg/L

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第三章 物料衡算

3.1物料衡算的目的原理

物料衡算是车间设计工作从定性转到定的量的开始。通过物料衡算确定出原料和辅料的用量，接下来的设备选型以及能量衡算需要以此作为选型和进一步计算的依据，并估算劳动人员编制、仓库的面积、物流采购的能力等。物料衡算依据的质量守恒原理，跟据原辅料使用量等于生产过程损耗与出口物料量的总和，以此平衡关系进行计算。

依据年产10000t核桃奶生产计划，考虑到核桃生长季节对生产加工的影响，确定每年生产250天，每天按两班制进行生产，每班生产8h。

3.2年产10000t核桃奶班产量确定

表3-1 核桃奶主要工艺技术经济指标

核桃奶主要工艺技术经济指标及基础数据 指标名称 生产规模 生产天数 班产量 拣选损耗 清洗损耗 脱皮损耗 配料损耗 数据 10000t/年 250 20t 1% 0.5%-1% 8% 0.5% 指标名称 磨浆损耗 过滤损耗 均质损耗 罐装损耗 脱气损耗 离心损耗 检验损耗 数据 2% 1.5% 0.3% 0.6% 0.3% 1.5% 0.3%

核桃奶日产量：10000÷250=40t 核桃奶班产量：40÷2=20t 按1t原料生产进行物料恒算：

⑴1t核桃拣选后所得量=1×（1-1%）=0.99t

⑵1t核桃所得核仁量=0.99×（1-42%）=0.574t（出任率为42%

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⑶脱去种皮得核仁量=0.574×（1-8%）=0.528t(脱皮损耗8%) ⑷清洗过后得核仁量=0.528×（1-0.5%）=0.525t

⑸浸泡后的核仁量计算，将已去皮的核桃仁置于3倍于其重量的20℃水中浸泡8小时，时期从分吸水，去吸水系数为1:1.5计算。浸泡后核桃仁的量=0.525×（1＋1.5）=1.313t ⑹磨浆时以1:4的比例加水，并加入1%的亚硫酸钠进行粗磨和胶体磨后得到浆液量=1.313×（1＋1%＋400%－2%）=6.553t

⑺过滤后所得浆液量=6.553×（1-1.5%）=6.455t ⑻调配计算

①.加入砂糖的量=6.455×7%=0.452t ②加入单硬脂酸的量=6.455×0.01%=0.0006t ③加入蔗糖脂肪酸脂的量=6.455×0.4%=0.026t ④加入果胶的量=6.455×0.17%=0.011t ⑤加入卡拉胶的量=6.455×0.01%=0.0006t 调配后所得液体总量=

6.455t+0.452t+0.0006t+0.026t+0.011t+0.0006t=6.952t ⑼均质后得液量=6.952×（1-0.3%）=6.93t ⑽脱气后得液量=6.93×(1-0.3%)=6.91t ⑾巴式杀菌后的液量=6.91×（1-0.3%）=6.86t ⑿灌装后的液量=6.86×（1-0.6%）=6.84t ⒀二次杀菌后得液量=6.84×（1-0.3%）=6.82t ⒁检验后得液量=6.82×（1-0.3%）=6.80t

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表3-2 物料平衡表(以1t核桃原料计)

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 工艺过程 拣选后所得核桃量 脱壳得核仁 脱皮得核仁量 清洗过后得核仁量 浸泡后的核仁量 磨浆后的浆液量 过滤后所得浆液量 砂糖 单硬脂酸 处理量（t） 序号 0.99 0.574 0.528 0.525 1.313 6.553 6.455 0.452 0.0006 10 11 12 13 14 15 16 17 18 工艺过程 蔗糖脂肪酸脂 果胶 卡拉胶 均质 脱气后得液量 杀菌 灌装 二次杀菌 检测 处理量（t） 0.026 0.011 0.0006 6.93 6.91 6.86 6.84 6.82 6.80

每班消耗核桃量1?206.827得，每班消耗核桃量=2.93t 由

3.3辅助材料计算

每班采用8小时生产制，每天两班，每小时消耗核桃量=2.93÷8=0.37t 每班生产8小时，可得每小时产量=20×1000÷8=2500kg/h

由于产品中含水量极高，故可以将其密度近似看做1kg/L,所以每班每小时产量近似=2500L/h.

使用250mL玻璃瓶进行灌装，可知每小时可灌装量=2500×1000÷250=10000瓶/小时=167瓶/分

则日产量=10000×8×2=160000瓶

玻璃瓶耗用数量=160000×（1＋0.1%）=160160（个）

按每箱装24瓶计算，则每天可生产箱数=160000÷24=6666.67(约为6666箱) 纸箱耗用个数=6667×（1＋0.1%）=6674（个）

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第四章 设备选型

4.1设备选型原则

设备选型基本原则：首先选型应当依据《生产设备安全设计总则》GB5083-85的相关规定，其次所选设备应该满足生产工艺和生产规模的要求，产品质量达标，设备能满足产量要求；年产10000t的核桃奶工厂属于小型工厂，小型厂应尽量选择简单经济的设备，设备原料利用率高，设备能耗少，同时维修要方便；设备应当易、易拆且不易被生产介质腐蚀，设备材料不污染产品并且满足生产卫生的要求；系统控制方面尽量采用自动控制系统以减少人员成本，后续工序处理能力应该等于或大于前道工序的处理能力，所以当最后一道灌装设备处理能力满足生产需要时整个生产线即可足量生产，若要扩大生产规模，只需要简单增加设备数量即可。

4.2各工段设备选型

4.2.1预处理系统 ⑴核桃破壳机

核桃破壳机选用原则首先满足生产能力要求，以每日处理总核桃量为下限，适当提高处理能力，要求破壳机破壳率达到99%以上，且安全、方便、可靠、能耗少、价格合理。核桃处理量=2.93×2=5.68t,平均每小时处理量=5.86÷18=370kg/h。据此选择购买两台由北京意美德通科技发展有限公司生产的核桃破壳机，两台机器同时运转16小时，最多可以生产核桃10t可以满足两天生产要求且该机还具有自动清洗功能。 ⑵不锈钢夹层锅，浸泡罐

作为核桃仁脱皮处理的预处理设备，首先考虑处理量，日处理量计算可知满足每天近六吨的核桃浸泡加热处理，每班生产用核桃仁为1.68t,设加水比例为1：2则选用500夹层锅12个可以满足要求。同时考虑设备材料、质量、价格、构造。由于核桃仁是非流动性原料，所以选用可倾式保温夹层锅。浸泡罐浸泡能力满足每班正常生产的量，且要求夹层锅和浸泡罐材料具有不易腐蚀、耐酸碱，耐高温、卫生、易清洗等特点。选用温州市长宏轻工机械有限公司生产的产品即可满足设计要求。

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4.2.2磨浆系统 ⑴粗磨、胶体磨

作为专业性较强的设备，核桃奶生产中考虑浆液中微粒细度要求能通过160-200目网筛，结合物料平衡中的计算结果和胶体磨生产能力,每班处理3.85t经过浸泡的核桃仁，在机器连续生产的情况下需要达到的处理能力为481.25kg/h,选择一台处理能力达标的机器生产。从乳化细度、经济性考虑，选用沈阳香洋机械厂制造的分立式胶体磨。粗磨选用两台哈尔滨泛亚食品机械有限公司生产的磨浆机同时进行粗磨浆。 ⑵离心过滤机

经过胶体磨精磨后的料液颗粒细度为80～100目，考虑核桃奶粘度，分离机的使用主要为了分离核桃奶中的粗纤维成分，生产处理量需满足481.25kg/h。结合工业生产清洗的方便性，考虑选用过滤离心机，而三足式离心机可以分离亲水性较强、粘度较大、中等细度的纤维状悬浮液体，结合生产经验，决定选用张家港市远洋机械厂生产的三足式离心机。 4.2.3配料系统

（1）配料罐、化糖锅、高位储罐

原则是尽量选择大容量罐体，大容量罐体生产投资节省但同时要考虑车间尺寸。每班调配的核桃奶为20.37吨，容积约为20370L，配料罐尺寸不能超过生产车间设计高度，其次考虑罐体结构、无卫生死角、清洗方便程度、价格等因素决定选用3000L配料罐，要完成20370L配料需要8只配料罐；化糖锅根据工艺选用蒸汽加热的化糖锅，它具有溶糖迅速和可杀菌的特点，根据容量估算选用2000L化糖罐一只；高位罐为灌装之前的缓冲罐，连接巴式杀菌的装置选择2000L的；浸泡罐选择，按浸泡加水比例1:3计算最少需要12000L容量的容器才能完成任务。最后决定购买温州利宏轻工机械有限公司生产的罐体群。 （2）均质机

因为是在灭菌之前进行均质，属于上游均质，所以选用一般均质机即可。选型考虑均质效果，每小时均质能力。通常均质压力越大均质效果越好，乳液混合效果越佳，物料被粉碎的粒度越小，根据实际生产数据，选择均质压力30～45Mpa。核桃奶生产连续性差，每班应均质的核桃奶总量为20.3吨，均质机连续生产则每小时均质机生产能力至少为2.54t/h,所以可以选用3t/h的高压均质机两台，考虑到要进行两次均质，可以将两台均质机串联连接起来进行连续均质。均质效果关系到核桃奶产品质量所以均质质量是决定性因素，其次结合均质机结构、经济性决定选用专业高压均质机，由此选择上海东华高压均质机厂生产的高压均质机。 （3）真空脱气系统

脱气能力满足生产要求，脱气机脱气效果受核桃奶温度、脱气真空度影响较大，所以要求

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脱气机脱气真空度达到90.7-93.3kpa,且保持稳定，料液温度45-75℃.按照后道工序处理能力不能小于前道工序的原则，且经计算脱气机处理能力应该大于2.5t/h，由此可以选用一台4t/h的脱气机进行脱气处理，生产厂家：温州利宏轻工机械有限公司。 （4）巴式杀菌设备

此工艺要求核桃奶杀菌要在85～90℃保持15～30s，杀菌质量关系到产品口感和产品的保质，要求杀菌设备生产能力满足物料平衡要求，杀菌系统的生产能力不小于均质机生产能力，杀菌质量高，设备清洗方便。工艺要求杀菌机生产能力不小于2.5t/h,可以选用一套5t/h的板式换热器进行巴氏杀菌。可选用温州利宏轻工机械有限公司生产的巴式杀菌成套设备，其中主件包括：传热版、平衡桶、热水系统（包括热水器和热水泵）、离心泵、仪表控制箱（包括温度控制、记录仪、电气系统）等。 （5）高温反压杀菌锅 ①杀菌锅生产能力计算

A 杀菌锅操作周期所需时间T, T?t1?t2?t3?t4?t5

式中t1为装锅时间（通常取5min）,t2为升温时间min,t3为恒温时间min,t4为降温时间min,t5为出锅时间（通常取5min），故T=5+10+20+15+5=55min B 每台杀菌锅可装玻瓶数量n,n=Kazd1（瓶）

d2式中K为装载系数常见容器取K=0.55-0.60 C 杀菌篮高度与玻瓶高度比

z锅内杀菌篮数量，d1表示杀菌篮内径m，d2表示玻瓶外径m

0.9552)=5969.6瓶 n=0.6×0.9/0.132×4×(0.05D 每台杀菌过程生产能力G 60nG=(瓶/小时)=60×5969.6÷55=6512.3瓶/h

T一小时内杀菌X瓶需要N个杀菌锅,根据灌装要求计算得出杀菌过处理能力至少为10020瓶/h

N=X/G=10020÷6512.3=1.54台，由此可知至少需要杀菌锅2台。 （6）空气压缩机

①杀菌锅内反压为P2 时所需的空气量V2=V1×P2/P1(m3),式中

V1表示杀菌锅的容积，m3 P1表示大气压力，KPa

P2表示反压冷却时的绝对压力，KPa

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代入数据得V2=7.65×200÷101.3=15.1m3 ②每只杀菌锅再反压时所需储气筒容量设为Q, m3

Q=V2/V3,其中V2表式杀菌锅中当反压为P2时需要的空气量，m3

V3表示在储气筒压力下每立方米空气所提供的常压空气量，m3/m3 有设备参数知储气筒压力0.7MPa，查表得V3=5.1m3 代入数据Q=15.1÷5.1=2.96m3

③空气压缩机每分钟的空气供应量V, m3/min V=(V2×n)/t, 其中V2同上，

t表示冷却过程所需时间，min, n表示杀菌锅数目

代入数据得V=15.1×2÷15=2.02m3/min 4.2.4灌装系统

每班生产成品核桃奶20t,灌装机灌装能力至少为167瓶/分，灌装机、旋盖机、冲瓶机、喷码机，整套设备最好选用同一厂家生产，可以保质生产兼容稳定性及维修方便等优势，设备满足灌装能力，生产的玻璃品满足质量要求，选用青州鲁汇包装设备公司生产的灌装设备。 4.2.5清洗系统 水处理系统、CIP系统

要求设备满足日常生产用水，设备清洗能力要求，选用温州市长宏轻工机械有限公司生产的容量规格为1500×2+2000L的CIP设备系统。

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见附图

见附图

附录2:车间平面布置图

附录3:车间工艺流程图

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致 谢

本论文在撰写过程中得到了导师刘学文教授的悉心指点，在此表示衷心的感谢! 感谢四川大学食品科学与工程所有老师,他们严谨、认真、一丝不苟的治学态度给我们做出了榜样。

感谢给予我帮助的06级食品科学与工程专业的所有同学，是他们在我最困难的时候给我鼓励和支持。

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