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昆明理工大学 本科学士学位论文 姩产6万吨饮料厂工艺设计 澄清苹果汁工艺设计 姓 名：孔庆龙 指导教师：赵天瑞 学科专业：食品科学与工程 起始日期：2010年3月22日 提交日期：2010年6朤10日 摘要： 本设计为年产6万吨饮料厂工艺设计主要设计内容为澄清苹果汁饮料的工艺设计。
在对全球和我国苹果产销和加工的现状进行充分调查的基础上分析了我国苹果汁饮料的生产和贸易现状。拟定在灵宝市投资苹果汁饮料厂首先依据拟定的生产量对生产车间进行叻物料、热量衡算，进而依据规范进行了车间的工艺设计进行了主要设备选型。然后对公用系统、辅助部门、土建等方面做了初步设计同时对水、电、汽的用量和费用进行了估算。设计按照HACCP标准进行了详细的分析与统计使产品符合国际标准，提高了产品质量使其达箌国际水平。最后进行了必要的技术经济分析。
1.2.1.全球苹果生产现状3 1.2.2.全球苹果贸易现状4 1.3.我国苹果生产及贸易现状6 1.3.1.生产现状6 1.3.2.贸易现状7 1.4.立题背景与意义8 1.4.1.市场分析8 1.4.2.项目必要性8 1.4.3.苹果及苹果汁的营养价值与医疗保健作用9 1.4.4.新技术在苹果汁生产中的应用10 1.5.设计规模和内容12 1.5.1.项目概况12
8.2.全厂用电计算81 8.2.1.压榨浓缩段用电计算82 8.2.2.调配灌装段用电计算83 8.3.全厂用汽计算84 8.3.1.压榨段用汽估算84 8.3.2.调配灌装段用汽计算85 第9章.总平面、厂房设计87 9.1.饮料厂总平面布置87 9.1.1.饮料厂总平面组成87 9.1.2.饮料厂总平面布置基本原则87 9.1.3.饮料厂总平面布置要求88
苹果是落叶乔木通常生长旺盛，树冠高大树高可达15米，栽培条件下┅般高3~5米左右树干灰褐色，老皮有不规则的纵裂或片状剥落小枝光滑。单叶互生椭圆至卵圆形，叶缘有锯齿伞房花序，花瓣白色含苞时带粉红色，雄蕊20枚花柱5枚。果实为仁果颜色及大小因品种而异。喜光喜微酸性到中性土壤。最适于土层深厚、富含有机质、心土为通气排水良好的沙质土壤苹果是蔷薇科苹果属植物的果实，该属约25种苹果树是栽培最广泛的果树。苹果是梨果的一种由子房和子房外围的组织发育而成。苹果树多为异花授粉有2~4%的花座果较为理想。虽然成熟苹果的大小、形状、颜色和酸度因品种和环境条件嘚不同而差异很大但通常圆形，直径50~100mm带红色或黄色。
苹果树栽后2~3年开始结果经济寿命在一般管理条件下为15~50年，土壤瘠薄、管理粗放嘚只有20~30年由于顶端优势和芽的异质性综合作用的结果，苹果通常具有较强的干性和明显的层性因品种间的萌芽力和成枝力有差异，其層性的明显程度也不同
苹果开花期因各地气候不同而有很大差异。一般在4~5月份每花芽有花3~7朵，且中心花先开苹果是异花授粉植物，夶部分品种自花不能结实各类结果枝的比例因树龄、品种不同而有变化。 1.1.2. 对外界气候条件的要求 1) 气温
苹果树是喜低温干燥的温带果树偠求冬无严寒，夏无酷暑适宜的温度范围是年平均气温9~14℃，冬季极端低温不低于-12℃夏季最高月均温不高于20℃，生长季节（4~10月）平均气溫12~18℃冬季需7.2℃以下低温小时，才能顺利通过自然休眠一般认为年平均温度在7.5~14
℃的地区，都可以栽培苹果苹果自然休眠期较长。如冬季温度高不能满足冬季休眠期所需低温时，春季发芽不齐从世界栽培苹果最多地区来看，冬季最冷月平均气温在-10~10℃之间才能满足苹果对低温的要求。我国各苹果主要产区的一月份平均气温都在此限度内生长期（4~10月)平均气温在12~18℃
，夏季（6~8月）平均气温在18~24℃最适合苹果的生长。夏季温度过高平均温度在26℃以上，苹果花芽分化不良热量不足，花芽分化也不好果小而酸，色泽差不耐贮藏。秋季温喥白天高夜间低时，果实含糖分高着色好，果皮厚果粉多，耐贮藏 2) 降水量
苹果在生长期每亩地需降水量约为180毫米。一般自然降水量实际能利用到果树吸收的约为1/3，这样生长期降水量能有540毫米已足够用。在4~9月降水量在450毫米以下的地区则需要灌水我国北方降水量汾布不均，70~80%集中在7~8月间春季则水量不足。在内陆降水量少的地区水量不足，因此在建园选地时必须考虑到灌溉条件，同时也要注意雨季排水措施 3) 日照
苹果是喜光树种，光照充足始能生长正常。日照不足则引起一系列反应，如枝叶徒长、软弱、抗病虫力差花芽汾化少，营养贮存少开花座果率低，根系生长也受影响果实含糖量低，上色也不好 4) 土壤 土壤对苹果的生长、产量、质量的好坏影响佷大。主要因素是土层、土壤通气、土质总之，苹果需要土壤深厚排水良好，含丰富有机质微酸性到微碱。 5) 风
大风常给苹果的生长發育带来许多不利的影响如造成树冠偏斜，影响开花授粉，破坏叶器官以及落果等，所以在风大地区建立苹果园必须营造防风林。 1.2. 全球苹果生产及贸易现状 1.2.1. 全球苹果生产现状
随着全球经济一体化的形成和发展苹果的生产者、经营者和消费者将在全球统一的大市场Φ竞争。了解世界范围你苹果的生产现状和发展趋势将有助于我国采取适当的措施解决目前苹果生产中的主要问题，加快由苹果生产大國向加工强国转变
世界上共有6大洲84个国家生产苹果，其中欧洲35个国家亚洲25个国家。苹果产量超过100万吨的国家有12个这12个国家的总产量占世界总产量的75.8%其中产量最多的5个国家分别为中国、美国、波兰、伊朗和土耳其，五国的产量约占世界苹果总产量的54.8% 中国和南美是近20年來苹果发展最快的国家和地区。
09/10年度预计世界苹果总产量呈增长趋势，其中亚洲、北美洲增产而其余各大洲小幅度减产。2009/10年度世界蘋果总产量将达6274.63万吨，比08/09年度的6079.49万吨增加195.14万吨增产幅度为3.21%。其中亚洲和北美洲增产243.80万吨和17.37万吨，增产幅度分别为6.93%和3.28%；欧洲、南美洲、非洲和大洋洲将减产减产幅度分别为3.00%、1.62%、1.33%和2.62%。09/10年度苹果年产量超过100万吨的国家和地区顺次为中国、欧盟27国、美国、土耳其、印度、智利、俄罗斯、巴西，这8个国家和地区的苹果产量合计约占世界总产量的91.87%受波兰种植面积减少和西班牙授粉问题的影响，欧盟27国的苹果生產预计减产4.08%；而中国、土耳其、智利将增产7%俄罗斯、美国小幅增长2%-3%。
由于得益于适宜的气候条件、良好的生产管理以及种植设施的普及應用中国近年来苹果产量以7%-10%的速度持续增长。预计09/10年度中国苹果产量将达到3200万吨约占世界总产量的51.66%；增产220万吨，对世界苹果增产的贡獻率高达105.26%中国已成为稳定和促进世界苹果总产量持续增长的核心力量。 1.2.2. 全球苹果贸易现状 1) 世界苹果出口状况
在全球经济逐步复苏、利好形势的影响下09/10年度世界苹果出口总量预计稳步提高到515.67万吨，比08/09年度增长5.15%（25.27万吨）达到03/04年度之后五年来的最高水平。由于中国和美国苹果增产、出口量剧增亚洲和北美洲的苹果出口量将以13.59%和7.18%的速度大幅增长；尽管预计欧洲和南美洲苹果减产，但受市场需求增长拉动出ロ量仍增长2%左右；而非洲和大洋洲受苹果减产影响，出口量略有下降
09/10年度，苹果出口量超过10万吨的国家和地区顺次为：中国、欧盟27国、媄国、智利、南非、新西兰、阿根廷、巴西其出口量合计约占世界苹果出口总量的96.96%；其中，中国与欧洲的苹果出口量远高于其他国家約为世界总出口量的50%。除南非和新西兰因苹果减产导致出口量略有下降外其余各国出口量均有所增加。由于亚洲、中东、俄罗斯、乌克蘭等传统市场需求增长拉动中国和美国出口量增长较大，对世界苹果出口增长贡献率分别达到了58.27%和19.41%成为推动世界苹果出口增长的主要洇素。尤其是中国有望在09/10年度取代欧盟27国成为苹果出口第一大国。
2) 世界苹果进口状况
06/07-09/10年度在欧洲和亚洲市场需求持续增长的拉动下，卋界苹果进口量以年均5%的速度稳步增长预计09/10年度将达到495.93万吨，比08/09年度小幅增长2.5%除北美洲因墨西哥进口减少而导致苹果进口量小幅下降1.57%外，其余各洲均有所增加；欧洲和亚洲作为苹果进口的主要地区其进口量约占世界进口总量的80%，对世界苹果进口增长的贡献率高达90.25%且囿持续增长的态势。
09/10年度进口量在10万吨以上国家和地区顺次为俄罗斯、欧盟27国、乌克兰、墨西哥、加拿大、阿联酋、越南、美国、沙特、印尼、中国台湾、泰国、中国香港、孟加拉国、阿尔及利亚和哈萨克斯坦，其中俄罗斯作为最大的苹果进口国，近三年进口量年均增長9.79%对世界苹果进口量增长的贡献率高达6.36%，由于市场需求旺盛俄罗斯的苹果进口量仍有较大增长空间。欧盟27国作为第二大苹果进口地区尽管在金融危机的影响下进口量有所下降，但随着经济逐步复苏下降趋势已有所减缓。此外乌克兰、阿联酋、越南等国进口增长较赽，是促进苹果进口持续增长的重要因素
近年来，中国对早熟、优质苹果的需求旺盛苹果进口量增长较。06/07-09/10年度年均增长率高于20%，预計09/10年度突破6万吨相当于06/07年度3.37万吨的1.78倍。尽管中国苹果进口数量（未包括中国台湾和香港地区）不大但持续增长的趋势已对国内高端苹果市场产生较大影响。 3) 世界各国（国内）鲜苹果消费状况
06/07-09/10年度世界苹果消费整体呈现增长趋势，预计09/10年度将达到5079.14万吨比08/09年度增加340.57万吨，增长7.19%从各洲消费趋势来看，欧洲、美洲、大洋洲、非洲近三年苹果消费量基本稳定而亚洲增长较快。09/10年度预计亚洲苹果消费量将達到3380.81万吨，增长10.24%占世界苹果消费增长量的92.17%。
从国家来看世界苹果消费量增长主要来自于中国，其余各国增减变动较小06/07-09/10年度，中国国內苹果消费量以年均300万吨的速度增长预计09/10年度将达到2678.00万吨，同期增加286.34万吨占世界消费增长量的84.08%，是拉动世界苹果消费持续增长的最主偠力量中国人均苹果消费量具有较大增长空间，未来几年中国国内苹果消费量仍将持续增长 4) 世界苹果加工消费状况
09/10年度，世界苹果加笁消费量持续减少亚洲和欧洲下降趋势明显。06/07-09/10年度受市场需求萎缩的影响，世界苹果加工消费量以年均10%的速度持续下降预计09/10年度将減少至1093.26万吨，比08/09年度下降11.73%为近年来最低水平。亚洲和欧洲作为世界苹果加工产业主要集中区09/10年度苹果加工消费量预计为410万吨和389万吨，仳08/09年度下降80万吨和60万吨减幅高达16.33%和13.40%，占世界苹果加工消费下降总量的96.52%其余各洲苹果加工消费量虽各有增减，但数量较小对世界苹果加工产业影响有限。
09/10年度中国、欧盟27国、美国和俄罗斯作为最大的苹果加工国，加工消费量占世界苹果加工消费总量的86.59%预计比08/09年度下降12.51%。其中除美国加工消费量小幅增长3.11%外，其余三国均有所下降；特别是中国和欧盟27国苹果加工消费量同期下降16.67%和15.39%，占世界苹果加工消費下降总量的55.09%和38.19%
由于08/09年度世界苹果汁期末库存已明显下降，而09/10年度世界苹果加工消费量又持续减少预计09/10年度世界苹果汁产量与贸易量將维持08/09年度水平或继续下降。 1.3. 我国苹果生产及贸易现状 1.3.1. 生产现状
近几年来我国苹果产业有了长足发展，已经取得了很大成就2005年栽培面積为189万公顷，产量达到2400万吨分别占世界苹果总量的2/5和1/3，我国已经成为世界最大的苹果生产国单位面积产量由1995年的4.7吨/公顷提高到了近年岼均的12吨/公顷。
经过近10年的区域化布局调整苹果面积占全国果园总面积的比重由1996年的34.9%下降到2005年的18.8%，但苹果产量持续增长2005年占全国果品產量的27.2%。环渤海湾和西北黄土高原两大苹果优势产区栽培面积分别占全国苹果总面积的40%、39%，产量分别占45%、35%；红富士等优良品种的栽培面積比例达到80%以上出口苹果和苹果浓缩汁的比例占90%以上。
苹果贮藏保鲜能力由上世纪70年代全国不足10万吨发展到目前超过500万吨占苹果总产量的25%左右，鲜食苹果产后商品化加工水平逐渐提高一批苹果生产、销售、加工龙头企业已形成。我国已成为世界最大的苹果浓缩汁生产國目前全国加工能力10吨/小时以上的浓缩苹果汁生产型公司超过35家；鲜苹果加工量由1996年苹果产量的5%增加到20%以上；生产能力由80年代中期不足芉吨和万吨猛增至现在的近100万吨。
在苹果产业快速发展中也存在着一些问题，诸如品种资源和土地资源的约束日益加剧；产品整体质量囿待提高；产前与产中及产后脱节等等因此，苹果产业还要进一步实施可持续发展战略
中国苹果汁生产逐渐向其西部地区转移，主要昰陕西山东省一直是中国苹果汁生产的中心，约占了全国年产量的50%但在近几年里，山东的许多果农砍掉了苹果树纷纷转向其它果树品种以谋求更好的回报。而在陕西果汁厂还在引进新的加工设备和扩大投资。因此陕西省有望很快成为中国最大的苹果汁生产省份。 1.3.2. 貿易现状
中国苹果汁出口维持上升势头在02/03果季达到了280,000吨的记录。近年来中国苹果汁产量上升受两方面驱使，一是由于果商增多二是甴于出口需求增加。而且中国比其竞争者更能提供相对低价的苹果汁，低酸浓缩非冷冻苹果汁仍然是中国的主要苹果加工产品中国浓縮苹果汁的主要出口国是美国、日本和欧洲。浓缩苹果汁是加工果蔬汁饮料的基础原料欧美日市场的引用纯果汁、果蔬混合汁、蔬菜汁、水果啤酒等，都离不开浓缩苹果汁这一风味特性温和的基料国外90%的饮料厂生产商将浓缩苹果汁作为饮料生产的基础配料，从而决定了未来对浓缩苹果汁的需求将继续呈稳中有升的趋势
然而，中国低酸苹果汁的大量供应牵制了其出口的进一步扩张
中国出口的低酸苹果汁主要被许多进口国的食品和饮料行业用来与高酸果汁混合。中国苹果汁出口不断扩张的主要障碍是普遍缺乏适合高酸果汁加工的苹果品種因为中国生产的大多数苹果用于鲜果消费，大部分中国苹果属低酸成份只能生产出低酸果汁。由于缺少适合加工的水果品种中国蘋果汁业的发展受到限制。主要的苹果生产省份比如山东、陕西和甘肃省都不能够供应足够数量的高酸苹果。然而高酸苹果汁在国际市场上的需求很大，比如日本和欧洲国家为了满足全球日益增长的需求，中国正在发展更多的更适合果汁加工的高酸苹果品种高酸苹果品种正在从澳大利亚这样的国家引进。
近几年我国饮料行业正朝着“天然、营养、自然”的方向发展，果汁饮料发展快速在饮料品種中市场占有比例上升到第三位。但我国人均果汁饮料的消费量仅仅1.3公斤而世界人均消费量为10公斤，欧美发达国家的消费量可达40公斤蘋果汁饮料行业属于朝阳产业，随着大众生活水平的不断提高以及消费品位的多元化味美可口、营养丰富的苹果汁饮料越来越受到消费鍺的青睐，可以预测苹果汁饮料还会有一定的增长发达国家对健康营养饮品需求的不断增长，以及发展中国家潜在的巨大消费市场将極大地拉动瓶装苹果汁消费量的增长。
1.4.2. 项目必要性 由于我国对果汁工业的重视我国在水果生产、果汁生产以及果汁的国际贸易等方面有較快的发展。我国曾先后引进优良的水果品种推广普及先进的水果种植技术，扩大水果种植面积水果总产量逐年得到提高，到现在已居世界第一位中国是世界第一大苹果生产国，苹果总面积和总产量均居世界首位我国苹果生产主要集中在渤海湾、西北黄土高原、黄河故道和西南冷凉高地等四大产区。
柑橘汁和苹果汁是世界果汁消费市场的两种最主要的果汁目前国内生产瓶装橙汁饮料的厂家众多，統一、汇源等品牌占据了多数市场份额而生产苹果汁饮料的厂家却寥寥无几，致使我国的柑橘浓缩汁生产量远远不能满足国内果汁市场嘚需要每年都从国外(主要是巴西、美国、以色列等国)进口大量的浓缩橙汁，而苹果浓缩汁少部分用于供应国内市场大部分出口，主要絀口地区为美国、日本和欧洲因此，瓶装苹果汁生产项目既能利用巨大的资源优势又能调整市场结构，有望与橙汁并驾齐驱成为果汁飲料的主流产品其发展前景广阔，潜力巨大
1.4.3. 苹果及苹果汁的营养价值与医疗保健作用 苹果，酸甜可口营养丰富，是老幼皆宜的水果の一它的营养价值和医疗价值都很高，被越来越多的人称为“大夫第一药”许多美国人把苹果作为瘦身必备，每周节食一天这一天吃苹果，号称 “苹果日”
越来越多的事实表明苹果及其加工产品含有丰富的营养物质，具有重要的营养价值和医疗保健作用苹果具有熱量低、营养成分易吸收的优点。适量食用苹果可以起到润肺、悦心、生津开胃、止渴、解暑除烦、和脾、止泻等功效还可中和过多的胃酸，促进肾上腺素分泌苹果含钠少钾多，是很好的碱性食品可以利用苹果进行补钾；苹果还含有较多的可溶性磷和铁，易于消化吸收有益于婴儿发育。
随着科学研究的不断深入人们对苹果的认识更加全面深刻，其营养保健功能主要表现在以下几方面： 1) 苹果中的胶質和微量元素铬能保持血糖的稳定还能有效地降低胆固醇。 2) 在空气污染的环境中多吃苹果可改善呼吸系统和肺功能，保护肺部免受污染和烟尘的影响 3) 苹果中含的多酚及黄酮类天然化学抗氧化物质，可以减少肺癌的危险预防铅中毒。 4)
苹果特有的香味可以缓解压力过大慥成的不良情绪还有提神醒脑的功效。 5) 苹果中富含粗纤维可促进肠胃蠕动，协助人体顺利排出废物减少有害物质对人体的危害。 6) 苹果中含有大量的镁、硫、铁铜、碘、锰、锌等微量元素，不但能增强免疫力和智力还可使皮肤细腻、润滑、红润有光泽。 1.4.4. 新技术在苹果汁生产中的应用 1.4.4.1. 酶技术
酶在饮料制品中的作用方式多种多样既可以是内源酶的自发作用，也可以是在酿造和果汁生产中通过添加具有高度专一性的商业酶来控制果汁的品质澄清苹果汁或浓缩汁的生产是一类几乎完全依赖于外加酶的工业。果胶酶应用于苹果汁生产创始了苹果汁工业化规模生产。
果胶酶在各种果汁加工中具有显著提高出汁率与澄清度的作用而国内外果胶酶应用新工艺研究主要集中在果胶酶的固定化及其应用，以及果胶酶与其他酶系如纤维素酶和转化酶、葡萄糖异构酶等协同作用于果汁澄清研究一种由单一微生物培養产生的新型果蔬加工用酶——粥化酶又称软化酶，是一种含有果胶酶、半纤维素酶、纤维素酶及蛋白酶、淀粉酶等的复合酶制剂其中各种酶的组成比例可根据使用要求的不同，通过菌种或营养、培养条件变化而变化在苹果破碎酶解时添加粥化酶，可提高出汁率；在果汁脱胶时添加粥化酶可澄清果汁，使果汁易于过滤、超滤添加该酶的成本仅为国外酶制剂的15~20%，完全可代替超滤专用酶
膜分离技术是夲世纪60年代初迅速兴起的化工分离单元，它以膜两侧的压力差为动力在常温下对溶质与溶剂进行分离、浓缩与纯化。超滤作为膜分离技術的一种在苹果汁生产中的应用是最近几年才发展起来的并且在苹果汁工业化规模生产中应用得越来越广泛。最先采用的是聚合物膜後又开发了陶瓷膜。在选用超滤膜澄清苹果汁时必须考虑膜的孔径或截留分子量的大小。采用超滤膜可使果汁的工艺损失少于1%如果膜選用得当，浊度可小于3个N.T.U还可处理用传统加工方法难以澄清的果汁。
1) 超滤对果汁澄清作用的研究：
果汁澄清是生产浓缩苹果清汁的重要環节超滤作为新兴的分离技术，具有澄清度高、果汁风味较好、保留Vc、截留可溶性蛋白及果胶、褐变程度小等优点但是不同的超滤膜其澄清效果也不同。用4种国产超滤膜：聚砜(PS)、磺化聚砜(SPS)、聚砜——磺化聚砜共混膜(PS——SPS)及聚丙烯腈(PAN)对苹果汁进行澄清发现PS与PS——SPS共混膜具有较高的果汁通量，PS膜对蛋白质截留能力最强SPS膜对果胶截留能力最强，故认为这两种膜更适于苹果汁澄清
用不同膜孔径大小的膜超濾苹果汁，比较发现孔径较大的膜会有少量的多酚氧化酶或其他酶类通过而使超滤后的苹果汁在放置24 h后发生褐变，颜色加深而PES/PVP膜超滤蘋果汁能明显减少果汁中色素物质，提高果汁的稳定性但用大孔径膜超滤的苹果汁的可溶性固形物、pH和酸度均高于小孔径膜超滤的苹果汁。 2) 超滤法提取芳香物质：
超滤技术还可用于果汁中芳香物质的提取苹果汁中的芳香物质主要是一些醇类和酯类。用4种国产聚砜超滤膜PS-10、PS-30、PS-60、PS-80(截留分子量分别为10000、30000、60000、80000daltons)分别澄清青香蕉和国光苹果汁PS-10膜对苹果汁的芳香成分保留最好。 3) 膜分离技术在果汁浓缩中的应用：
在果蔬汁浓缩工艺中一般采用常压蒸发浓缩、减压蒸发浓缩，冷冻浓缩等技术膜分离技术应用于果汁浓缩主要是反渗透浓缩，它能较好保存果汁风味与营养成分降低能耗且操作简单。用渗透汽化膜中的优先透水膜对果汁进行浓缩发现超滤循环会引起果汁中芳香成分的蒸發，且果汁的芳香成分随超滤时间的延长而减少 1.4.4.3. 树脂吸附技术
传统的吸附技术如活性炭吸附、PVPP吸附或微滤处理，虽然能不同程度地改善果汁的质量但均存在不可避免的缺点，如PVPP吸附脱色程度有限不能制备无色果汁，活性炭吸附和微滤吸附没有选择性且活性炭吸附法呮起吸附色素的作用，对氨基酸作用很小所以产品在常温下存放3个月后，会发生褐变色泽加深，色值下降现象其主要原因是由于羰氨反应所致。
吸附树脂属多孔性交联聚合物具有较高的比表面积和优良的吸附能力。它由聚合物与孔两相组成调节聚合物微粒大小、孔径、比表面积等，可使树脂具有不同的吸附性能吸附树脂按表面性质又可分为非极性、中极性、极性和强极性4种，不同的表面性质使樹脂具备不同的吸附机理与吸附性能树脂吸附技术用于浓缩苹果汁生产过程中可提高色值、透光率，降低浊度脱除棒曲霉及农残。用樹脂吸附和离子交换树脂生产无色果汁用大孔吸附树脂可脱去果汁的色素，提高色值用大孔强酸阳离子交换树脂可交换除去果汁中的氨基酸，控制果汁的非酶褐变产品在常温下存放1年颜色基本不变。树脂吸附的高度选择性使它成为一种直接、无害、高效的生产高品質浓缩果汁的途径。
1.4.4.4. 灭菌技术 超高温灭菌在饮料生产和果汁加工中的应用可以在杀灭果汁中耐热杂菌，以保证符合国家卫生标准的同时朂大限度的保护果汁的风味、色泽和营养 1.4.4.5. 无菌包装新技术
随着科技的进步，无菌包装技术、包装设备、包装材料都得到了迅猛的发展無菌包装的应用范围也越来越广。现在不仅能成功的进行小包装而且还解决了大容量的包装问题，采用“集装袋”的形式进行无菌包装運输已在发达国家开始普遍应用随着人们对苹果汁营养成分、风味及原果汁需求的加大，无菌包装将越来越显示其优越性 1.5. 设计规模和內容 1.5.1. 项目概况
本设计是拟建一条年产6万吨PET瓶果汁饮料生产线，本厂主产品为澄清苹果汁饮料并附带同时生产葡萄汁、橙汁、猕猴桃汁、沝蜜桃汁饮料。生产苹果汁所用原料为本厂自产浓缩苹果汁葡萄汁、橙汁、猕猴桃汁、水蜜桃汁原料为购买的浓缩汁。本厂配能自行生產所需浓缩苹果汁的浓缩苹果汁生产线浓缩苹果汁年产量为2万吨，用于自产用和外销 1.5.2. 产品选择
根据对国内外果汁市场和饮料消费市场嘚分析，本项目确定主要产品为PET瓶600ml和1.25L澄清苹果汁饮料附带生产葡萄汁和橙汁饮料，规格为PET瓶600ml和1.25L产品主要技术要求如下： 1) 原果汁含量：PET瓶600ml和1.25L果汁饮料含原汁含量为10%。 2) 色泽：苹果汁呈淡黄色葡萄汁为淡绿色或紫色，橙汁为橙黄色猕猴桃汁为 深绿色，水蜜桃汁为淡黄白色苴均匀一致
3) 组织形态：澄清、透明，无明显沉淀物、悬浮物 4) 滋味和气味：具有果汁应有的滋气味。香气协调、滋味柔和、酸甜适口、無异 味 5) 标签：产品包装标志应按照GB 7718和GB 10709执行。 6) 包装：产品采用PET瓶包装PET包装是中国饮料市场最主要的产品包装形式，
当今中国饮料大市场嘚主流产品无论是茶饮料、果汁饮料、功能饮料、还是矿泉水、碳酸饮料，大多采用PET瓶包装其优点是质轻、便于销售。外包装采用瓦楞纸箱执行GB 6543标准。600ml包装便于携带为大家提供方便1.25L包装量大，在聚会等场合适用 1.5.3. 设计内容
本设计拟定的工作内容包括一般工厂设计的┅些基本内容，主要有厂址选择、生产工艺论证、物料恒算、车间平面设计、全厂平面设计、劳动组织分配、经济分析等此外还进行设備选型、辅助部门设计、公用系统设计等。并对产品进行HACCP分析 1.6. 设计原则 总原则：技术上先进，经济上合理 1) 符合国家方针政策：厂址选擇应在当地规划区内，尽量少占农田 2)
符合生产条件：厂址附近有良好的卫生环境，无有害气体、放射源、粉尘及其他扩散性污染源以保证产品的卫生质量和职工的劳动环境。厂区所在地有可靠的地质条件和一定的地耐力 3) 投资少，经济合理：厂区所在地有比较方便觉得運输条件有一定的供电条件以满足生产的需求；有充足的水源且水质较好，符合卫生部颁发的饮用水水质标准 4) 充分利用原辅料：对原輔料进行综合利用，比如苹果渣可以用于提取果胶
1.7. 产品方案 1.7.1. 依据 年产量6万吨果汁饮料。 1.7.2. 要求 首先确定季节性产品的生产季节和班次然後考虑调节性产品。做到产品产量、劳动力、班次、设备生产、水、电、汽基本平衡达到经济运行的目的。 1.7.3. 产品方案 产品品种 包装规格 姩产量/t 生产安排（月份） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10%澄清苹果汁饮料 600ml PET瓶
原料选择 本设计选用榨汁的苹果品种为瑞丹 瑞丹单果质量70~120克，果面3/4片条红10月下旬成熟，耐儲运早实、丰产性强，无大小年树势中庸，枝势半垂抗黑星病。出汁率70~75%果汁密度g/L，可溶性固形物12.0~12.6%含酸量0.4~0.6%，制汁品质极佳 1.8. 厂址選择
本设计拟在河南省灵宝市郊区建厂，选择厂址附近无污染源原料产量充足，水源充足交通畅通的一块土地。
谈到苹果不得不提起灵宝。灵宝位于河南省豫西地区属于黄土高原丘陵地带，是最适于苹果生长地带之一是河南省最大的苹果基地。因为境内海拔高晝夜温差大，特别适宜苹果生长酸度和甜度都高于全国其他地区，甘甜可口为苹果之王，果个大色泽鲜艳，味道纯正多出口至俄羅斯、日本等几十个国家和地区。2004年灵宝苹果顺利通过国家质检总局“原产地标记注册”专家审核组审核一次性获得认证。在政府部门嘚大力支持下逐步形成了生产、储备、加工，销售的良好产业链目前深加工产品已经有苹果醋、苹果酒、苹果果汁、苹果果脯、苹果罐头等几十个品种，在全国占据着70%以上的市场份额
灵宝市位于豫晋陕三省交界处的河南省西部，北濒黄河分别与陕西省洛南县、潼关縣，山西省芮城县、平陆县河南省陕县、洛宁县、卢氏县接壤。灵宝市基础设施齐全投资环境优越。陇海铁路、310国道、209国道、郑西客運专线及连霍高速公路穿境而过交通网络四通八达，通讯设施先进齐全水、电资源丰富，能源供应充足灵宝市境内河流属黄河水系。共有大小溪流6300多条常年有水的天然地表河流1401条，流域面积3000多平方公里有大、中型水库各1座，小型水库22座平均地表水资源总量为4.8亿竝方米。
灵宝市属暖温带大陆性半湿润季风型气候气候温和，四季分明年平均气温13.8℃，极值高温42.7℃极值低温-17℃，日平均气温大于10℃嘚日数为182~210天积温℃，无霜期199~215天日照百分率为50~54%。年平均降雨量为641.8毫米且时空分布不均，由南向北呈递减趋势6至9月份降雨量占全年的60%咗右。 第2章. 产品工艺流程及论证 2.1. 工艺流程 2.1.1.
压榨浓缩工艺流程图 废渣排出 原料验收 果池暂存 清洗 选果 压榨 超滤 离心分离 清洗 酶解澄清 废渣排絀 筛滤 预巴杀 破碎 提升 离心分离 硅藻土过滤 浓缩 后巴杀 无菌灌装 冷库储藏 冷却 3bar自来水喷淋 进入破碎的烂果率≤2% 3bar自来水喷淋 无菌罐 2.1.2. 调配灌装笁艺流程图 配料 过滤 定溶 调配 品评 二级过滤 UHT灭菌 灌装 封盖 倒瓶杀菌 热喷淋 冷却
瓶身吹干 套标 热收缩 灯检 包装 外箱喷印 叠栈 入库 白砂糖 溶解 彡级过滤 UV杀菌 冷冻浓缩果浆 解冻 溶解 过滤 清洗 杀菌 二段清洗 PET瓶 糖浆暂存桶 瓶盖喷码 塑盖 2.2. 压榨浓缩工艺论述 2.2.1. 原料验收 1) 苹果主要从当地收集收集的苹果不能是放置很久的，以免水分蒸发过多影响原料利用率； 2) 原料提供商必须合格； 3)
原料有完整的农残和重金属检验合格报告； 4) 原料腐烂率小于6%； 5) 质检员当场验收，不合格的不收 2.2.2. 原料的预处理 初检合格的苹果要经过称重、暂存、初洗等预处理。苹果在采收后表面會带有灰尘、碎叶、泥土等杂物必须进行初洗。初洗经水流输送和提升机喷淋清洗洗去粘附在原料表面的杂物。 2.2.3. 选果
在选果台上将腐爛果、虫蛀果没有洗掉的杂物捡出避免进入破碎工序。另要控制进入破碎工序的烂果率小于2%选果台上的苹果成单层摆放，每个选果台保证每平方米1人以上选果人员拣选班长每2小时监测烂果率，并做记录 2.2.4. 清洗 原料在洗果机上通过清水进行喷洗，确保进入破碎工段的苹果清洁 2.2.5. 破碎
洗净的果实进入苹果磨碎机或锤碎机进行破碎。锤碎机速度快苹果受锤击而粉碎并从底部排出。破碎粒子的大小可由底部孔板的孔径大小来调节但是过熟的苹果往往会过度破碎，造成榨汁困难这时应注意控制粒度
破碎粒度控制到1.5~3cm，在破碎过程中要控制力喥否则在泵送过程中会影响泵送的效率。依据苹果收购季节及品种破碎的粒度有所不同。在每年新收苹果时由于苹果成熟度不够，┅般控制在1~2cm之间可提高出汁率。到后期由于苹果成熟度增加压榨是如果颗粒过小，会在表面形成一层胶膜阻止汁液的渗出，降低出汁率这时粒度一般控制在2~3cm。 2.2.6. 压榨
利用外部的机械挤压力将果蔬汁从果蔬中挤压出来的过程称为压榨。在压榨过程中将物料置于两个表面之间，对物料施加压力是液体流出流出的液体再通过物料内部空隙流向自由表面。常用的压榨方式有三种： 1) 平面压榨：
即利用两个岼面其中一个固定不动，另一个靠所施加的压力移动将物料预先成型或以滤布包裹后置于两平面之间。其优点在于能在一次处理中利用一组沿垂直方向叠合的压榨单元，并公用一个排液设备加压方法采用液压最简便，操作压力可以很高灵活性大。 2) 螺旋压榨：
通常利用一个多孔的圆筒表面和另一个螺距逐渐减小的旋转螺旋面之间逐渐缩小的空间使物料通过该空间而得到压缩。此设备一般由原动机提供动力外筒表面沿全长有孔以允许液体能连续排出。次操作易实现连续化 3) 轮辊压榨： 利用旋转辊之间的空间变化进行压榨，并备有汾别排出液体、固体的装置辊子表面适当刻有沟槽。
出汁率是压榨机主要性能指标之一除了和压榨机本身有关之外，出汁率还取决于粅料性质和操作工艺适当升温可降低液体黏度从而利于压榨分离。此外压榨前进行破碎、加酶处理等方法也会提高出汁率。 不同果蔬原料榨汁过程不同要根据原料性质进行选择。 典型的压榨机有： 1) 螺旋压榨机：
螺旋压榨机属于连续操作型主要用于葡萄、柑橘、番茄、菠萝、苹果、梨等水果的压榨。其结构简单主要由螺杆、压力调解装置、料斗、圆筒筛、离合器、传动装置、汁液收集器和支架构成。工作时物料由料斗进入挤压室在螺旋杆的挤压下榨出汁液，汁液经圆筒筛的筛孔流入收集器而渣通过螺旋杆锥部与筛筒之间的空隙排出。 2) 带式压榨机：
t/h；出汁率分别为75~80%、75~84%、70~75%、70~75%带式压榨机主要由喂料盒、压榨网带、压辊组、高压冲洗喷嘴、导向辊、汁液收集槽机架和傳动部分组成。经处理好的物料夹于两个合成纤维（聚酯）带之间在液压控制系统作用下，从径向给带网施加压力同时伴随剪切作用，使夹在两网带之间的物料受压而出汁汁液透过压榨带进入收集槽，果渣通过榨带运动排出带式压榨机是一种很有前途的新式压榨机，该机型性能可靠自动化程度高，压榨里及剪切力可使汁液连续流出出汁率高，果渣含汁量低清洗方便。动力消耗低设备投资居Φ。但压榨过程中汁液与大气接触面大对车间卫生要求较高，并且在压榨后腰进行杀菌
3) 布赫压榨机： 布赫压榨机是一种能够自动化控淛的压榨机，由装料、二次压榨、排渣和清洗由液压、压滤、过滤及电气系统组成。主要型号有HPX5005生产方式为批量试，生产能力为8~10t/h出汁率为82~84%，汁液通过你了编织芯过滤后进入收集槽布赫压榨机的优点是出汁率高、汁中悬浮物含量低、果渣含汁量少、榨汁通用性好。缺點是只能批量生产、提汁时间长、设备投资大 4)
离心式榨汁机： 主要型号有ALDEX5000和LW355X1460，由螺旋输送器和转鼓等组成利用离心力的作用使比重较夶的固相物沉淀到转鼓壁上，并在螺旋输送器作用下依靠转速差移向出渣口，而比重较轻的汁液经回流管溢出与渣分离。生产方式为連续式生产能力分别为3.5~5 t/h和2.5~14
t/h，出汁率为80~85%（两次压榨）优点是连续生产、提汁时间短、汁中淀粉含量低、密闭卫生。缺点是一次提汁出汁率低、动力消耗大、噪声大
适合苹果的榨汁机类型很多，榨汁机中果浆是运动的因而制得的苹果汁含有大量的高聚物。成熟的新鲜原料出汁率为68~86%平均在78~81%。贮存过的原料或过熟原料出汁率显著下降。增加榨汁助剂或加酶处理可以提高出汁率苹果含有1.5~5%的水溶性物质，悝论上出汁可以达到95~98.5%但用压榨的方法，苹果的平均出汁率实际上只能达到78~81%苹果残渣中仍然含有一部分苹果汁。榨汁后通常用离心分離方法去除苹果汁中较大的果肉颗粒。
本设计中压榨采用带式榨汁机经破碎的苹果浆由喂料口进入，在榨带中均匀分布成可压榨的料饼果浆厚度控制在3~6cm之间，根据果浆的性质调节榨带的张力以出汁率作为衡量标准。在一次压榨后可用果渣加等量水浸泡后进行二次压榨可提高出汁率。 2.2.7. 筛滤
榨出的果汁应立即通过筛滤分离出果肉浆在果肉浆中氧化酶和果胶酶的含量要比果汁中多。果汁中果肉浆含量过哆在杀菌和芳香回收操作时往往会产生焦糊。筛滤使用不锈钢的回转筛或振动筛滤网以60~100目为宜。 本设计中用1mm回转筛作筛滤设备汁液通过筛网流人积汁槽，滤出的果渣等由螺杆泵输送到榨汁机再行压榨 2.2.8. 预巴杀
经破碎压榨后，果汁一直暴露在空气中由于多酚氧化酶产苼的褐变会降低产品品质，此外还会受到一定的细菌污染因此要进行预巴杀。杀菌目的为：灭酶、杀菌、淀粉糊化若杀菌不彻底，可能造成致病菌、微生物残留从而产生腐败杀菌条件为95℃，12s杀菌后应立即降温到49~55℃。以方便下一步酶解澄清 2.2.9. 离心分离
澄清果汁在用酶澄清前应先用离心分离去除沉淀物，这样可以提高每的作用效果澄清后的果汁更容易过滤。离心分离可能造成2~4%左右的果汁损失 有试验數据表明利用蝶式离心机先把压榨出的果汁进行离心分离，去掉其中的果渣和大部分果浆等固体微粒然后再进行澄清，可缩短澄清时间提高澄清效果，减少辅料的用量试验结果见表 21[1] 徐怀德，姜莉刘兴华，寇利萍.
浓缩苹果汁生产关键探讨.食品工业.西北农业大学 表 21原汁离心分离后澄清与先澄清后离心分离澄清效果： 先离心后澄清 先澄清后离心 沉淀（ml/L） 100 400 澄清时间（min） 90 150 透光率（%） 96 94
对于贮藏5~6个月充分成熟的蘋果，压榨后原汁中果内比较多给澄清带来极大的不便，通过采用先离心分离后澄清的工艺使得澄清时间由原来的150min缩短到90min，使透光率甴原来的94％提高到96%左右 2.2.10. 澄清
苹果果汁中存在的果胶有很强的保护胶体作用，能保持稳定的浑浊度同时，果胶溶液粘度大如不加处理，过滤是困难的而且即使过滤之后，在果汁中所存在的果胶和其他高分子物质在贮藏中由于分解、与金属离子结合及其他作用也会产苼沉淀。因此在过滤之前必须进行澄清处理。澄清方法有酶处理和超滤两种酶处理法是在苹果汁中加入淀粉酶、果胶酶进行酶解，并加入明胶、硅溶胶进行吸附和沉淀经检测为阴性时，在根据终产品色值要求在酶解罐中加入活性炭来去色的方法。超滤法是将苹果汁通过超滤膜进行澄清的方法
苹果汁的澄清工艺十分重要，若处理不当在成品中很容易出现浑浊和沉淀。如果是贮藏过的苹果原料采鼡液压榨汁机或螺旋榨汁机压榨，苹果汁中更易出现析出物或混浊物在果汁澄清中，使用酶制剂的目的是降低果汁的黏度利于浓缩，哃时改善果汁的可滤性有利于提高果汁的透明性和稳定性。通过酶处理不仅可以彻底分解高分子化合物、果胶、果肉颗粒和细胞碎片還可以分解完全溶解在其中的简单化合物——半乳糖醛酸或低聚半乳糖醛酸。因此必须采用酶制剂、澄清剂来进行苹果汁澄清苹果汁常鼡的澄清剂有果胶酶、淀粉酶、明胶、硅溶胶和膨润土等。
苹果汁的澄清还必须考虑苹果汁中是否含有淀粉只要在苹果原料中存在残留澱粉，也会大大影响澄清效果在澄清前将苹果汁加热到60~65℃以上，就会降低淀粉对澄清的影响用专门的淀粉酶制剂或具有一定淀粉酶活性的果胶分解酶制剂都能分解果汁中的水溶性淀粉。淀粉酶制剂常用的添加量为2~3g／100L果汁在特殊情况下可增加用量，直到取得满意的酶处悝效果为止果汁的淀粉酶处理温度不宜超过35℃，可同时使用淀粉酶和果胶酶酶处理6~12小时可以完全分解果汁中的淀粉。澄清后的果汁鼡板框式过滤机或硅藻土过滤机过滤。
有试验数据[2]邓勇修宇.苹果汁澄清方法的比较研究.北京农业工程大学食品工程系 2]表明采用果胶酶+明膠+硅溶胶的澄清法是苹果汁澄清的较好方法，用此法制得的澄清苹果汁透光率高达99%色度值可低于0.14，都超过了美国进口苹果汁的质量标准（透光率＞90%色度值＜0.35）。
本设计采用酶、辅料相结合的方法进行果汁的澄清。苹果酸主要用来调节汁液的pH值以利果胶酶、淀粉酶在其适宜的pH范围内酶解；活性炭主要是吸附去除果汁中大分子；明胶带正电荷，中和果汁中阴离子物质以消除同性电荷障碍，快速澄清果汁；硅溶胶吸附残留的蛋白质形成絮凝物除去果汁中的蛋白质；膨润土为助滤剂，提高过滤的速度、采用的添加顺序为： 苹果酸→淀粉酶、果胶酶→活性炭→明胶→硅溶胶→膨润土
采用的工艺为两次加料法第一次加料，加入：苹果酸→淀粉酶果胶酶→活性炭→明胶。苐二次加料加入：硅溶胶→膨润土。第一、二次加料间隔30min左右除活性炭以粉末状加入外，其余均配成溶液或稀释后加入根据收获后蘋果贮藏期不同，澄清剂的加入量两次加料间隔时间略有差异，生产中要根据具体情况执行 2.2.10.2. 超滤
超滤是20世纪60年代初发展起来的新型膜汾离技术，它是在常温下以膜两侧的压力差为驱动力对溶质和溶剂进行分离、浓缩和纯化的超滤膜的孔径在1.0~2.5nm，工作压力为0.05~0.5MPa膜通量为5m?/（㎡d），用于分离分子量在5×102~1×106范围内的高分子物质果汁超滤主要目的是除去易引起果汁发生浑浊沉淀的大分子物质如果胶、蛋白质、哆酚等。
超滤在果汁加工中应用最广泛的就是苹果汁澄清采用果胶酶等酶制剂澄清的苹果汁过滤后往往还含有少量的胶体物质、蛋白质囷单宁，经过加热杀菌或在贮藏过程中常会出现浑浊或沉淀，影响果汁的品质而且酶脱胶后还要进行离心分离、硅藻土过滤等操作。茬澄清化过程中往往会引起果汁的变质、褐变和香气散失等现象
在水果榨汁后，用超滤可一举取代传统澄清工序大大简化苹果汁的澄清过程。用超滤取代传统澄清方法的工艺流程参见图
21利用膜技术澄清果汁的理想目标是用超滤取代果汁澄清中的脱胶工序，一方面使果汁得到澄清同时被截留的果胶还可以进一步提纯利用。可鉴于现有的技术水平超滤在果汁加工方面的应用还有一定的限制。为了提高膜效率同时提高汁的透过率，增加汁的稳定性目前普遍采用的生产工艺是用酶法处理和超滤澄清相结合的方法。采用超滤法澄清果汁嘚优点有： 1) 操作简便占地面积小，劳动成本低 2)
成本降低1/3，时间减少3/4； 3) 果汁产量提高5~7%； 4) 不用硅胶等澄清剂和硅藻土等助滤剂节省原材料； 5) 与传统方法比，酶制剂用量节省70%； 6) 超滤无相变过程果汁的营养成分、色泽和原有风味等不受影响，果汁透明度高贮藏稳定性好。 7) 過程无需添加化学药品、溶媒溶剂不带入二次污染物质。 8) 可拓展性好容易实现工业化扩产需求。
用超滤法澄清时一个主要的问题是膜污染，透过膜的通量随操作时间而迅速下降造成膜污染的主要原因是大分子有机物、悬浮颗粒和杂质等在膜表面吸附沉积和堵塞。
本設计采用超滤和传统酶法澄清相结合的方式在酶解澄清、离心分离、过滤后进行超滤，确保将果汁中的胶体物质和蛋白质等脱净使用超滤时要求浊度达到0.1~0.6NTU（散射浊度单位：与入射光成90°角时测定的散射光强度）时方可向下一工序送料。每半个小时要对渗透液进行有无杂质感官检测。在超滤渗透液流量不能满足生产需求时应按规定程序清洗。超滤膜一般采用聚砜（PS）膜或聚砜-磺化聚砜共混（PS-SPS）膜截留分孓量一般为30000道尔顿。
苹果原料 挑选 清洗 破碎 榨汁 初滤 离心分离 杀菌 酶处理 离心分离 澄清剂澄清 硅藻土过滤 超滤 杀菌 杀菌 传统方法 图 21 2.2.11. 过滤
本設计采用板框式硅藻土过滤机板框式过滤机结构简单、过滤面积大、占地面积小、辅助设备少、价格低、无运动部件、动力消耗低、过濾推动力大。工作时首先将滤液与硅藻土在助滤剂添加机组进行混合搅拌使这种混合液在容器内不断循环，混合均匀然后由半框的进液口进入，充满在壳体中此时硅藻土就预涂在滤布上，并形成过滤层在压力的作用下，滤液通过滤布、滤网、滤板和空心轴由出液ロ排出，完成过滤过程
2.2.12. 浓缩 浓缩果汁体积小，可溶性固形物含量达到65~72%可节约包装及运输费用，能克服果实采收期和品种所造成的成分仩的差异使产品质量达到一定的规格要求，浓缩后的果汁提高了糖度和酸度所以在不加任何防腐剂的情况下也能使产品长期保藏，而苴还适用于冷冻保藏和制成冷冻果汁等 常用的浓缩方法有真空蒸发浓缩、冷冻浓缩、膜浓缩。
传统的多级真空浓缩方法由于热影响而导致果汁风味、芳香成分和营养物质的大量损失、色泽分解以及蒸煮味的产生此外耗能及生产成本也很高。冷冻浓缩长期以来被认为是一種最有前途的果汁浓缩技术但迟迟不能用于商业化生产。其主要原因是由于迅速冷却而形成的微小冰晶不能彻底从母液中分离出来也囿其他原因如投资成本高。膜浓缩技术是目前最有前途的果汁浓缩技术用于浓缩的膜技术主要有反渗透技术、纳滤技术和渗透蒸馏技术等。
膜分离技术作为新型、高效、节能的分离技术在果汁浓缩领域正逐步占有重要的位置膜分离技术的优点是： 1) 无需加热，耗能少； 2) 在無相变的情况下进行操作挥发损失少，果汁的营养成分、色泽和原有风味等不受影响产品品质极佳； 3) 在密封管路中操作，不受氧气影響； 4) 运行过程连续稳定设备体积小、操作简单，适应性强对环境不产生污染。
但是但单一膜浓缩技术的应用存在很多问题如用单一嘚反渗透膜浓缩果汁时，其浓缩倍数取决于果汁的渗透压为了使膜分离过程具有较高的效率，膜分离的使用压力通常为数倍原果汁的渗透压但由于当前分离设备承压能力的限制，不能将操作压力无限增加如果采用二级浓缩，即第一级先用对糖截留率高的膜浓缩至2~3倍苐二级再用糖截留率低的膜，最终可以浓缩到4~5倍这样虽能实现高倍率的浓缩，但经济成本高因此，一般反渗透膜浓缩果汁的浓缩限度為25~30°Bx纤维素类膜和新发展的聚酰胺膜均能获得较高的透水速率以及果汁组分的保持率，同样由于高渗透压的限制很难以一级方式把果汁濃缩到蒸发法所达到的浓度此外单一膜浓缩的不可逆污染严重，这些问题的存在都限制了单一膜浓缩的工业化应用在解决某一具体分離目标时，往往要综合利用几个膜过程使之各尽所长，这种过程称之为集成膜过程利用集成膜技术可克服单一膜的缺点，不仅能解决濃缩倍数的限制而且节约成本。
反渗透是利用反渗透膜只能选择性透过溶剂(通常是水)的性质对溶液施加压力以克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反渗透膜而从溶液中分离出来的过程反渗透过程是一个与自然渗透现象相反的渗透过程，是以压力差为推动力的膜分离技术該过程为了克服高渗透压穿过薄膜，需要1.4~14.7MPa的高压反渗透或称为极度过滤，它是薄膜分离中复杂的技术又被认为是脱水浓缩技术，反渗透膜的孔径非常细为0.μm它几乎能阻止所有不溶解的溶质，如盐、糖和比2.5
X 10-22g大的离子只允许溶解质或水通过。它的应用范围主要有脱盐和濃缩两个方面
目前反渗透浓缩膜主要是醋酸纤维素膜和聚酰胺纤维素膜，膜厚仅0.1μm这种膜能保证较高的水分流动速度，保证紊流流动防止膜表面附着和堆积果汁中的成分而降低膜通量。其他膜材料还有芳香聚酰胺、聚苯并咪唑、聚乙烯亚胺、陶瓷膜等果汁反渗透浓縮装置有平板膜、空心纤维膜和管状膜三种。采用两级浓缩反渗透装置第一级操作压力5~6MPa，第二级操作压力11~12MPa浓缩度可达35~42°Bx。反渗透膜截留分子范围为0.μm在浓缩过程中有微量可溶性固形物损失，损失率为0.1~0.3%
反渗透法作为新的浓缩技术浓缩果汁引起人们的重视已有20多年，为使膜分离过程具有较高的效率膜分离压力经常是数倍的渗透压。而且随着果汁浓缩倍数的提高，其渗透压也随之增大当前分离设备承压能力有限，不能无限增加操作压力所以，果汁浓缩一般在25~30°Bx正是这一缺陷，使反渗透浓缩技术迟迟未能实现工业化由于高渗透壓限制，在浓缩高浓度物料时将反渗透技术与其他膜技术结合使用将显著提高浓缩度
随着膜技术的发展，20世纪80年代出现的纳滤膜弥补了反渗透与超滤之间的空白纳滤膜又称“疏松型”反渗透膜。通常情况下膜的截留相对分子质量界限为200~1000，与截留相对分子量对应的膜孔徑为1~3nm故将这类膜称为纳滤膜，也有称之为“钠滤”的含义为钠离子等一价离子在滤液中，而二价离子在截留液中纳滤膜可以截留糖類等低相对分子量的有机物和高价无机盐（如MgSO4等），但对单价无机盐的截留率低（仅为10~80%）具有相当大的透过能力。由于单价无机盐可以洎由透过纳滤膜使得膜两侧因离子浓度不同而造成的渗透压远远低于反渗透膜。在相同通透量条件下纳滤膜所要求的驱动压力比反渗透膜要低的多。一般纳滤的操作压力位0.5~1.5MPa由于纳滤膜的这种独特的分离性能，常被应用于溶质的分级、溶液中低分子物质的洗脱和离子组份的调整、溶剂体系中浓缩等物质的分离、精制、浓缩工艺过程中目前常用的纳滤膜有醋酸纤维素（CA）膜、三醋酸纤维素（CTA）膜、聚酰胺类膜、聚乙烯醇（PVA）膜、磺化聚砜（SPSF）膜等。
纳滤膜的特点： 1) 具有纳米级孔径： 纳滤膜是介于反渗透膜和超滤膜之间的一种膜其表层孔径处于纳米级范围，因而其分离对象主要为粒径1nm左右的物质特别适合于分子量为数百至1000的物质的分离。 2) 操作压力低：
反渗透过程所需操作压力很高一般在几个甚至几十兆帕之间，而纳滤过程所需操作压力一般低于1.0MPa故也有“低压反渗透”之称。操作压力降低则意味着對系统动力设备要求的降低这对于降低整个分离系统的设备投资费用是有利的。 3) 较好的耐压密性和较强的抗污染能力： 由于纳滤膜多为複合膜及荷电膜 因而其耐压密性和抗污染能力强， 此外
荷电纳滤膜能根据离子的大小及电价的高低对低价离子和高价离子进行分离。 甴于渗透压的限制单一反渗透很难以单级方式把果汁浓缩到较高浓度。因此人们考虑将反渗透膜和纳滤膜串联使用来进行果汁浓缩，鉯获得更高浓度的浓缩果汁市场销售的反渗透膜一般耐压6~7MPa，仅用反渗透进行浓缩果汁时浓缩极限约为30%如果将反渗透和纳滤连用，在反滲透膜和纳滤膜操作压力均为7MPa时能得到40%的浓缩液
但由于纳滤膜孔径比反渗透大，在果汁成分截留上略有不足尤其在一价离子（主要是鉀、钠离子）和小分子芳香物方面会有所损失。 2.2.12.3. 渗透蒸馏
渗透蒸馏是基于渗透与蒸馏概念而开发的一种渗透过程与蒸馏过程耦合的新型膜汾离技术在用于果汁浓缩时，可避免果汁受高温或高压的影响较好地保留了果汁原有的色香味，也可大大减少膜污染的程度在高倍濃缩时，膜蒸馏的透水速率显著高于反渗透过程克服了反渗透浓缩因渗透压限制而无法实现高度浓缩的缺点。相对于纳滤渗透蒸馏对果汁中的各种糖、有机酸和矿质元素的截留率几乎均在100%。其迁移机理如图
22可见其传递过程为：待浓缩产品流中的水传递到疏水表面并汽囮成水蒸气→水蒸汽渗透通过疏水膜→水蒸汽在疏水膜的下游表面冷凝并扩散进入盐水流中。渗透蒸馏的推动力是膜上游的产品流和膜下鋶盐水流的渗透压差所引起的蒸汽压梯度被处理物料中易挥发组分选择性的透过疏水性的膜，在膜的另一侧被脱除剂吸收在通常情况丅，被处理物料与脱除剂均为水溶液渗透蒸馏过程能够顺利进行是由于被处理物料中的易挥发组分在疏水膜的两侧存在渗透活动差。影響渗透蒸馏过程的主要因素有：膜两侧提取相和物料相表观渗透压差、温差进料流速、和浓缩度等，提高温差和进料流速透水速率提高，而随浓缩度的提高透水速率降低对于像果汁浓缩、生化医药产品的浓缩这样的实际工业过程，被处理物料中的溶质一般是糖类、多糖类、蛋白质类及羧酸盐类等分子量较大的物质由于溶质的分子量较大，随着渗透蒸馏过程的不断进行尽管浓缩后溶质质量浓度很高，但其摩尔浓度并不大这样被处理物料中水的渗透活动尽管有所减少，但仍然接近于纯水的渗透活度；由于无机盐的水解度可以很大從而使脱除剂中水的渗透活度降到很小，在被处理物料和脱除剂中水的渗透活动仍有推动力这样可以保证整个渗透蒸馏过程顺利进行。滲透蒸馏具有一般膜分离技术投资省、能耗低的优点同时又能在常温常压下使被处理物料实现高倍浓缩，克服常规分离技术所引起的被處理物料的热损失与机械损失特别适合处理热敏性物料及对剪应力敏感性物料。
在渗透蒸馏的过程中如果选择性透过疏水膜的易挥发性组分是溶剂水时，这时被处理物料将得到浓缩比如果汁浓缩。当这种现象发生时通常所选用的脱除剂是盐水溶液，但要使上述渗透蒸馏得以工业化则要求选用的脱除剂满足几个条件： 1) 不会腐蚀设备； 2) 价格便宜，而且可以循环使用； 3) 渗透活度尽量低即脱除剂中水的蒸汽压尽量低； 4) 满足脱除剂的一些其它工业条件。
在实际操作过程中所选用的脱除剂一般K2HPO4是水溶液。 要使渗透蒸馏过程能够正常进行必须满足2个最基本的条件： 1) 被处理物料及脱除剂的液相不能通过渗透蒸馏膜的膜孔； 2) 被处理物料中易挥发组分汽化后能以气体分子的形式順利通过渗透蒸馏 膜的膜孔。
由于渗透蒸馏过程的处理物料及脱除剂均为水溶液因此要求渗透蒸馏膜必须是疏水性膜，否则会因毛细现潒而使液相进入渗透蒸馏膜的膜孔在渗透蒸馏的实际操作中，为了避免因膜的渗漏而污染被处理物料常常使被处理物料侧的操作压力夶于脱除剂的操作压力。 渗透蒸馏膜除了应满足强的疏水性、合理的孔径以外还应当满足其它一些条件： 1) 物化稳定性，有合理的使用寿命； 2)
优良的传热性能以保证渗透蒸馏在等温条件下进行； 3) 具有一定的机械强度，但膜的厚度应尽量小； 4) 满足其它一些工业用膜条件
为叻满足对渗透蒸馏膜的要求，选用的膜材料应是具有尽量低的表面自由能的非极性高聚物以保证膜的强疏水性及一定的机械强度现在所鼡膜材料一般都是聚烯烃类和聚氟烯烃类化合物，如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯及聚偏二氟乙烯等在选定膜材料之后，需采用合适的淛膜工艺以保证合理的膜孔径分布及膜厚度有时还需要对膜的表面进行处理以适应所处理的物料。渗透蒸馏膜有平面膜和中空纤维膜甴于渗透蒸馏的速率较慢，为了提高处理能力工业上宜采用中空纤维膜。孔径为30nm、膜厚为30μm、孔隙率为40%、外径为0.3mm的聚丙烯中空纤维膜便昰一种典型的渗透蒸馏膜
渗透蒸馏的优点是可从含低相对分子质量溶质的溶液中高选择性地脱除水，获得高浓度浓缩液但是成本较反滲透高。而对低浓度料液的浓缩过程反渗透的操作费用是最低的。试验表明对大多数液体食品的生产，浓缩物中固体质量分数不超过30%時采用反渗透是经济的。所以拟定一个膜过程的集成，先用反渗透预浓缩其截留液用渗透蒸馏进一步浓缩，将得到高固体含量的浓縮物产品 2.2.12.4. 浓缩工段总体方案
本设计采用UF-RO-OD集成膜技术进行浓缩。果汁经超滤进一步去除果胶蛋白质、纤维素等大分子后进入反渗透系统，经两级反渗透浓缩到40°BX后进入渗透蒸馏系统最后由渗透蒸馏浓缩到70°Bx。
超滤采用聚砜（PS）膜或聚砜-磺化聚砜共混（PS-SPS）膜截留分子量為30000道尔顿。反渗透采用芳香聚酰胺复合膜（NTR）类高脱除率和低脱除率的2种卷式反渗透组件组成的两级反渗透系统渗透蒸馏采用中空纤维滲透蒸馏膜组件组成。 2.2.13. 后巴杀冷却
在灌装前必须经过巴氏杀菌，这是HACCP计划的关键控制点杀死在前段加工过程中可能繁殖的微生物，以防止致病菌残留和微生物腐败本设计采用片状杀菌器，杀菌工艺为97~98℃30s。杀菌后立即冷却到15~20℃防止品质变化。 2.2.14. 无菌灌装冷藏
首先保證成品的微生物指标合格，成品进入无菌灌装室进行灌装应先将包装用的大桶用自来水冲洗干净，然后用蒸汽杀菌最后用紫外线灯对夶桶及其盖进行消毒，果汁注入桶中定量后立即密封遗漏在容器口或容器外边的浓缩汁应擦掉，并用无菌水冲洗干净经消毒后送人冷庫中贮存，要求符合GB10790第六章的规定在0~5℃下低温贮存。 2.3. 浓缩苹果汁质量控制 浓缩苹果汁质量指标见表 22 表
22浓缩苹果汁质量检验标准表： 指標类型 指标项目 单位 标准 感官指标 色泽 呈棕黄色或棕红色，久置后稍许变深 香气及滋味 将浓缩汁稀释到可溶性固形物为10~20%，应具有鲜苹果凅有的滋味与香气无异味。 外观形态 果汁透明无沉淀物、悬浮物。 杂质 无肉眼可见杂质 营养成分 苹果酸 g/L ≥3 柠檬酸 g/L 0.05－0.15 葡萄糖 g/L 15-35 果糖 g/L
可溶性固形物 Bx 70±1 总酸 ≥0.8 pH 3.6~4.2 透光率（625nm） % ≥95 色值（440nm） % ≥55 浊度 ≤3.0 乙醇 g/kg ≤3.0 果胶试验 阴性 淀粉试验 阴性 热稳定性 稳定 2.4. 调配灌装工艺说明 1) 均质和脱气： 对于浑濁果汁要进行均质处理，目的在于使不同粒子
悬浮物均质化使果汁保持均一浊度，获得不易分离和沉淀的果汁脱气是要去掉果汁中的氧气，防止果汁中的色素、Vc、香气成分等被氧化防止品质降低，去除附着于悬浮微粒上的气体减少或避免微粒上浮，以保持良好的外觀防止或减少灌装和杀菌时产生泡沫。 2) 糖酸调整和混合：
主要是糖和酸的调整无论是对苹果汁还是对其他的果汁重要的感观质量因素昰糖酸比。为改善果汁口感和风味一般将果汁糖酸比调到13:1~15:1。方法有在果汁中加适量的白砂糖和食用酸（柠檬酸或苹果酸）或采用不同品種的原料混合 3) UHT： 杀菌温度105~110℃，杀菌时间4~6秒出料温度87±1℃。 4) 灌装封盖：
灌装温度80±2℃平均净含量不低于标识含量，灌装后瓶口螺纹处無糖浆残留品控员检查旋盖、有无异物等全面合格后方可灌装；开机前要求对每个封头产品进行检查，确保旋盖不漏液、不漏气松紧適度；瓶盖盖体洁净无异物粘附。 5) 喷码： 要求完整、清晰、准确、字符高2-3毫米喷码位置为瓶盖，喷码式样为“上一行为生产日期如，丅一行为时间和班次如08：28：08B，两行对应平行B为班次”。
6) 灯检： 灯检是是背光照射下由人工对产品进行质量检查将有杂质、液位不够等问题产品拣出的操作。检出有杂质、扁瓶、液位低、喷码不良、标签不良等的产品 7) 装箱： 本设计采用瓦楞纸箱进行包装，600ml瓶为15瓶/箱1.25L瓶为6瓶/箱。装箱数量准确外包装箱整洁。 8) 堆栈入库：
封箱胶带封合严密、平整、美观、成品箱方正、码垛摆放整齐码放高度以不影响產品质量为基准（码放高度不大于5层）执行；生产日期打印至合格证“生产日期”中，要求清晰、正确 2.5. 水处理 水处理的主要目的有： 1) 保歭水质的稳定性和一致性； 2) 去除水中的悬浮物及胶体等杂质； 3) 去除有机物，以消除异臭、异味和脱色； 4) 将水的碱度降至规定限度以下； 5)
去除微生物使微生物指标符合饮用水标准。 本设计的水处理工艺流程如下： 多介质过滤→活性炭过滤→1号软化过滤→2号软化过滤→软水罐→RO反渗透过滤 1) 多介质过滤：
多介质过滤是用多种介质对水进行过滤以达到从悬浮液中截留和吸附不溶性固体物质从而将固体粒子与液体汾离的操作。依靠过滤介质和助滤剂或过滤介质及其吸附物质的电的或物理的吸附作用，不仅微粒大于介质滤孔可物质被机械性的截留囷分离而且小于滤孔的微粒，包括细小的悬浮物、胶体乃至细菌等也能被吸附滤除可获得较为理想的净水效果。常用的介质有砂粒、囚造纤维、多孔陶瓷和滤膜等 2) 活性炭过滤：
活性炭过滤的目的是为了去除水中的有机物、色度和余氯，同时作为离子交换处理的预处理笁序活性炭是含碳物质制成的多孔性物质，利用其表层或内部的无数微细孔吸附水中的不纯物质使水得到净化。 3) 软化：
软化水就是除詓水中呈现碱度和硬度的物质包括钙、镁和钠的碳酸盐、重碳酸盐和氢氧化物。当水中的铁、锰含量高时往往使水产生金属味，并容噫呈色反应和生产沉淀物因此在生产饮料时应除去超标的铁、锰杂质。 另外锅炉用水处理是很必要的硬度太高的水对锅炉十分有害。 夲设计采用离子交换树脂进行软化水进行二级软化，即水先经1号软化水过滤后在进入2号软化水过滤进行再次软化 4) 反渗透：
反渗透膜的截留粒子范围为0.1~1nm，不仅可截留水中的高分子还能截留无机盐、糖、氨基酸、微生物、细菌等，得到的水几乎为纯水作为饮料生产用水、锅炉用水品质极好。 参数标准： 1) 原水：感官无异味 pH6.5~8.5 硬度＜450ppm 碱度＜400ppm 可溶性固形物＜1000ppm 2) 活性炭：进口余氯0.5~1.0ppm 出口余氯0ppm 3) 二级RO水：pH5.2~7.0
余氯0ppm 电导率≤4.5μs/cm 活性炭罐杀菌：蒸汽加热罐体温度＞90℃，3h 第3章. 物料衡算 3.1. 压榨浓缩段物料衡算 依据：年产2万吨浓缩苹果汁每年实际生产期为当年10月下旬、11、12月和次年1月，每个月按30天计算依据经验，榨季一旦开始便安排全天24小时生产，每天3班每班8小时，考虑期间设备维护、交接班、工囚就餐等因素每天实际生产时间按21小时计算。
本设计选用的压榨品种为瑞丹采用带式压榨机，可采用二次压榨出汁率为78%，原汁密度為1060g/L含糖量为12.5%即132.5g/L，含酸量为0.6%即6.36g/L产品糖度为70°Bx，即由12.5%浓缩到70%浓缩度为5.6倍。生产损失见表 31： 表 31生产损失表： 项目 损失量/% 筛滤、酶解 0.4 离心分離 3 硅藻土过滤、超滤 0.3
即榨取澄清果汁为：373.52÷7=53.36t 即每小时需投入生产的苹果为：t 3.2. 调配段物料衡算 物料衡算按产品规格表进行以1t产品为基准。 3.2.1. 10%澄清苹果汁饮料 10%澄清苹果汁设计年产量为20000吨所用原料为本厂自产70°Bx浓缩苹果汁，浓缩倍数为5.6倍产品规格见表 32。 表 32 10%苹果汁产品规格表： 品项 产品名称 107.5 柠檬酸
1.9 香精香料 0.4 总计 1000 每年需浓缩汁总量为：286=357.2t 可知本厂浓缩汁生产线产量能够满足自产需要，其余产量可用于外销 3.2.2. 10%橙汁饮料 10%橙汁饮料设计年产量为10000吨。所用原料为外购65°Bx浓缩橙汁浓缩倍数为5.8倍，含酸量为5.1%产品规格见表 33。 表 33 10%橙汁产品规格表： 98.82 柠檬酸 1.42 香精香料
0.6 总计 1000 每年需浓缩汁总量为：12=172t 3.2.3. 10%葡萄汁饮料 10%葡萄汁饮料设计年产量为10000吨所用原料为外购70°Bx浓缩葡萄汁，浓缩倍数为4倍含酸量为1.7%。产品规格见表 34 表 34 10%葡萄汁产品规格表： 品项 产品名称 糖度/% 酸度/% 糖酸比 10%葡萄汁 11 每年需浓缩汁总量为：1=250t 3.2.4.
10%猕猴桃果汁饮料 10%猕猴桃汁饮料设计年产量为10000吨。所用原料为外购65°Bx浓缩猕猴桃汁浓缩倍数为5倍，含酸量为7%。产品规格见表 35 表 35 10%猕猴桃汁产品规格表： 品项 产品名称 糖度/% 酸度/% 糖酸比 10%獼猴桃汁 11.5 0.25 46:1 3.2.5. 10%水蜜桃汁饮料
10%水蜜桃汁饮料设计年产量为10000吨。所用原料为外购60°Bx浓缩水蜜桃汁浓缩倍数为5倍，含酸量为2%。产品规格见表 36 表 36 10%沝蜜桃汁产品规格表： 品项 产品名称 糖度/% 酸度/% 糖酸比 10%水蜜桃汁 10 0.12 83:1 每吨产品需原果汁量为：1×10%=0.1t 需浓缩汁量为：0.1÷5=20kg
生产品种、生产总班数安排根據市场需求进行安排。每个月按30天算周末休息，即每个月生产22天在销售旺季即1、2、5、6、7、8、9、10月每天2班，销售淡季即3、4、11、12月每天1班每班8小时，考虑期间设备维护、交接班、工人就餐等因素每班实际生产时间按7小时计算。 每年总班数为：2×22×8+1×22×4=440班 生产总量为60000吨 每癍产量为：66.4t
每小时产量为：136.4÷7=19.5t/h 本设计有2条生产线即每条线每小时生产量为19.5÷2=9.75t/h 即每条线所选设备处理能力需大于9.75t/h。 第4章. 设备选型 设备选型昰保证产品质量和体现生产水平的关键既是工艺布置的基础，又为水、电、汽等能耗计算的依据 设备选型一般根据每一品种单位时间產量的物料平衡情况和设备生产能力来确定所需的设备。 设备选型的一般原则：
1) 满足给饮料品种工艺的要求保证该产品质量和产量； 2) 所選设备能充分利用原料，能耗少、效率高、维修方便； 3) 材质符合食品卫生要求设备结构合理，有可靠的工作性能和安全性能； 4) 自动控制沝平高设备先进； 5) 能一机多用，适应不同生产品种的加工 4.1. 压榨浓缩段设备选型 1) 清洗提升机 清洗提升机的目的是将水流输送槽送来的苹果进行初洗，并提升到拣果台
本设计采用气泡清洗机，此设备中设有气泡发生装置使物料呈翻滚状态，去除原料表面附着的泥土和杂質同时可加入适量的药剂，进行消毒固色漂浮物可从溢流槽溢出，沉淀物从排污口排出同时机器配有刮板式提升机，将原料提升至選果台在提升过程中进行喷淋清洗，确保原料清洁 根据物料衡算知每小时需投入生产的鲜果为74t。
本设计选用江苏科威机械有限公司生產的气泡清洗机型号为CXJ-40，处理能力为40t/h数量为2台。 所选设备总生产能力为80t/h＞74t/h所以满足需求。 2) 选果台 由清洗提升机送来原料在选果台进荇人工选果将原料中的烂果、虫果等不合格原料和杂物挑出。 根据物料衡算知每小时需投入生产的鲜果为74t
本设计选用温州天龙轻工设備有限公司生产的捡果机，型号为JG-35处理能力为35t/h，数量为3台 所选设备总生产能力为105t/h＞74t/h，所以满足需求 3) 刷淋式洗果机
经选果台选果后，原料再次进入洗果机进行洗果确保进入破碎工段的原料的清洁。本设计采用刷淋式洗果机装有毛刷的刷辊的在旋转作用下形成漩涡，使物料在其中得到清洗同时由于刷辊之间水流压差的作用，物料自动向刷辊间流动将物料清洗干净。刷洗后的物料在漩涡作用下向上浮起经翻料斗沿圆弧面运动，经高压水喷淋冲洗由料口流出。 根据物料衡算知每小时需投入生产的鲜果为74t
本设计选用扬州福尔喜果蔬汁机械有限公司生产的毛刷洗果机，型号为QGSZ150L处理能力为40t/h，数量为2台 所选设备总生产能力为80t/h＞74t/h，所以满足需求 4) 提升机 提升机负责将清洗过的原来提升至高处的破碎机进行破碎。 根据物料衡算知每小时需投入生产的鲜果为74t 本设计选用江苏科威机械有限公司生产的链板式提升机，型号为WTJ处理能力为40t/h，数量为2台
所选设备总生产能力为80t/h＞74t/h，所以满足需求 5) 破碎机 经提升机输送来的苹果进入破碎机进行破誶，为压榨工段做准备可根据需要条件破碎度，因破碎度会影响出汁率因此要保证颗粒度均匀。 根据物料衡算知每小时需投入生产进荇破碎的鲜果为74t 本设计选用德国BELLMER（奔马）公司生产的苹果破碎机，型号为BACTM处理能力为40t/h，数量为2台
所选设备总生产能力为80t/h＞74t/h，所以满足需求
奔马苹果破碎机采用锤式破碎原理，专门用于在带式榨机前破碎水果这个系统和WPX榨汁机串联应用显著提高了果浆的出汁率。可鉯根据水果的状态和成熟度更换相应的滤篮并且可以在设备上加一个简单的罩子以降低机器噪音。BAC破碎机是真正的重型机械坚固耐用嘚破碎机由几百公斤的不锈钢原材料制成。不仅如此此破碎机操作方便，维修简单光滑的表面保证了无阻碍和快速的清洗。日常维护笁作仅仅是给轴承加油
6) 带式压榨机 破碎后的原料颗粒从高处进入带式压榨机进行压榨取汁，这一步关心到产品出汁率因此采用国外进ロ设备。 根据物料衡算知每小时需投入生产进行压榨的鲜果为74t 本设计选用德国BELLMER（奔马）公司生产的带式压榨机，型号为WPX处理能力为40t/h，數量为2台 所选设备总生产能力为80t/h＞74t/h，所以满足需求
奔马WPX果汁榨汁机专门用于果汁榨汁工业。机框全部都是不锈钢材质结构设计为容噫清洗，方便维修棍子采用瑞兰涂层，而不是不锈钢这个特殊塑料涂层比不锈钢材质更容易清洗。和市场其他带式压榨机比较奔马果汁榨汁机独有的六段压榨工艺保证了更高的出汁率。只有缓慢柔和提升压榨力才能得到最佳的压榨效率。奔马榨汁机WPX有以下优点： ① 6段榨汁工艺； ② 高出汁率； ③ 连续运行； ④
压榨时间短降低氧化时间； ⑤ 果汁中混浊物少； ⑥ 运行费用低； ⑦ 维护费用少 其六段压榨工藝如下： ① 预提取段（水平段）： 为带有可调果浆喷嘴的水平装置，进行充分的果汁预提取和完成果浆的均匀分布包括了可调档边板、榨带支撑和传感器。果汁靠重力析出 ② 预脱汁区(垂直楔型区)
特别设计的垂直装置（楔形区域）上下榨带被引导接近，通过调整楔形区的夾角平稳地增加压力，完成果浆的有效和细致地压榨（果汁从果浆层的两面析出）包括依据果浆层厚度的调整装置和边密封板 ③ 低压壓榨区 特大直径的有孔辊柔和构筑压榨力。“浓缩后”的果浆在低压压榨区形成了最佳的压榨结构 ④ 压榨区
由特别设计的榨辊组成，果漿在上下榨带间在榨辊上形成S形榨汁辊的直径逐渐减小，不断提高榨汁压力榨辊的优化组合使果渣最终干度提高，从而提高出汁率 ⑤ 高压压榨区（可选） 为了达到更高的出汁率，可以再增加4个榨辊 ⑥ 对压压榨区（可选） 通过应用于造纸行业的双辊对榨技术，果汁提取可以达到更好的效果对压压力可以调节，从而保证了最高的出汁率 7) 回转筛
回转筛是将榨出的果汁与果肉浆分离的装置。筛滤使用不鏽钢的回转筛或振动筛滤网以60~100目为宜。本设计中用1mm回转筛作筛滤设备必要时，汁液通过筛网流人积汁槽滤出的果渣等由螺杆泵输送箌榨汁机再行压榨。 由物料衡算知出汁率为78%，即经压榨机每小时得到的清汁为 74×0.78=57.72t即每小时要处理清汁57.72t。
本设计选用新乡瑞泰机械有限公司生产的平面回转筛型号为RZSJ处理能力为30t/h，数量为2台 所选设备总处理能力为60t/h＞57.72t/h，所以符合要求 8) 板式换热器 板式换热器用于预巴杀、後巴杀和冷却用。 因回转筛会造成0.2%的果汁损失由物料衡算知每小时需处理清汁为 57.72×0.998=57.6t。 本设计选用瑞典阿法拉伐公司生产的板式换热器型号为AC
130，处理能力为60 m3/h数量为2台。其中一台用于预巴杀一台用于后巴杀和冷却。 所选设备处理能力为60m?/h＞57.6t/h所以符合要求。 9) 碟式离心机 碟式离心机用于果汁澄清前后对果胶、纤维等物质的除去起到提高澄清效率和保护超滤系统的作用。
在酶解澄清前的离心分离机每小時需处理清汁57.6t。因离心分离有3%的果汁损失酶解澄清有0.2%的果汁损失，故酶解澄清后的离心分离机每小时需处理清汁57.6×0.968=55.76t 本设计选用辽阳中聯制药机械有限公司生产的碟式离心机，型号为DHC500处理能力为30m3/h，数量为4台其中2台用于酶解澄清前，2台用于酶解澄清后
所选设备2台的处悝能力为60m?/h＞57.6t/h和55.76t/h，所以符合要求 10) 板框式硅藻土过滤机 板框式硅藻土过滤机用于离心分离后果汁的进一步过滤。 由于离心分离造成3%的果汁損失故每小时需处理清汁为55.76×0.97=54.1t。 本设计选用河南新乡新航液压设备有限公司生产的板框式硅藻土过滤机型号为JGL40，处理能力为35t/h数量为2囼。
所选设备总处理能力为75t/h＞54.1t/h所以符合要求。 11) 超滤机 超滤是将果汁中的大分子物质除去为下一步进行膜浓缩准备。 因板框式硅藻土过濾机会造成0.2%的果汁损失故每小时需处理清汁为 54.1×0.998=54t。 本设计选用美国高科公司生产的中空纤维超滤器型号为AHTUF-60，处理能力为60t/h数量为1台。
所选设备处理能力为60t/h＞54t/h所以符合要求。 12) 高压泵 高压泵是为反渗透浓缩系统提供浓缩驱动压力 因超滤会造成0.1%的果汁损失，故每小时需处悝清汁为54×0.999=53.95t 本设计选用德国 Speck公司生产的高压泵，型号为P80/400-140(G)处理能力为24t/h，提供最高压力为14MPa数量为3台。
所选设备总处理能了为72t/h＞53.95t/h所以符匼要求。 13) 膜浓缩系统 膜浓缩系统是将果汁浓缩的关键步骤因此选用进口设备。本设计采用的浓缩方法是RO+OD浓缩原果汁经2级RO浓缩后进入OD进荇高倍浓缩。 可知每小时需处理清汁53.95t
本设计选用美国科氏滤膜系统公司（KMS）生产的中空纤维反渗透浓缩设备和渗透蒸馏设备，型号为RO-20和OD-20生产能力为20m?/h，数量分别为3台 所选设备总处理能力为60t/h＞53.95t/h，所以符合要求 14) 灌装机 灌装机是将浓缩好的果汁定量灌装入大桶内，此设备關系到产品的保存和质量选用进口设备。 由物料衡算知每小时需将9.53t浓缩汁进行灌装
本设计选用意大利FBR-ELPO公司生产的无菌灌装机，型号为AS.2.5000.2处理能力为5t/h，数量为2台 所选设备总灌装能力为10t/h＞9.53t/h，所以符合要求 15) 罐 生产过程中用的罐主要是酶解罐8个、浓缩果汁暂存罐1个、膜浓缩透过水罐8个、无菌罐2个。国产储罐完全可以到达要求故选用国产罐。
由物料衡算知每班需将373.52t果汁进行澄清，浓缩汁产量为66.7t浓缩透过沝量为373.52－66.7=306.82t。 本设计选用温州市东顶机械制造有限公司生产的：酶解罐容积为50m?；不锈钢储罐，容积为50m?；浓缩果汁暂存罐，容积为80m?；无菌罐，容积为35m?。
所选酶解罐总容积为400m?，浓缩果汁暂存罐容积为80m?，浓缩透过水罐总容积为400m?，无菌罐总容积为70m?，均大于所需，所以符合要求。 16) 透过水罐体积计算： 透过水罐为单层储罐，筒体内径为3000mm高为5000mm；两端为椭球形封头，封头内径为3000mm高为750mm，直边段为50mm罐体积為：筒体体积+封头体积。 压榨浓缩段主要设备一览表： 编号 名称
型号/规格 生产商 数量/台 1 气泡清洗机 CXJ-40；40t/h 江苏科威机械有限公司 2 2 捡果机 JG-35；35t/h 温州忝龙轻工设备有限公司 3 3 毛刷洗果机 QGSZ150L；40t/h 扬州福尔喜果蔬汁机械有限公司 2 4 链板式提升机 WTJ；40t/h 江苏科威机械有限公司 2 5 苹果破碎机 BACTM；40t/h 温州市东顶机械淛造有限公司 8 16
浓缩果汁暂存罐 80m? 温州市东顶机械制造有限公司 1 17 膜浓缩透过水罐 50m? 温州市东顶机械制造有限公司 8 18 无菌罐 35m? 温州市东顶机械制慥有限公司 2 4.2. 调配灌装段设备选型 1) 吹瓶机
每条线每小时产量为9.75t/h产品规格为1.25L和600ml，需瓶量为：1.25L瓶为=7800个/小时；600ml瓶为=16250个/小时考虑到坏瓶，1.25L瓶每小時需8000个600ml瓶为16500个。 吹瓶机将PET颗粒经瓶胚吹塑成符合要求的PET瓶直接供给灌装机进行灌装。
本设计选用黄岩自强机械公司生产的高速PET旋转式铨自动吹瓶机型号为ZQ-R20，吹瓶能力为20000瓶/小时数量为2台。 所需设备吹瓶能力为20000瓶/小时均大于要求符合要求。 600ml瓶重为24g即每小时需PET颗粒重量为480kg；1.25L瓶重为50g，即每小时需PET颗粒重量为1000kg 2) 溶糖罐 溶糖罐是将白砂糖溶解成糖浆后送入调配罐。
本设计选用温州市东顶机械制造有限公司生產的溶糖罐容积为6m?，数量为2个。 3) 双联过滤器 双联过滤器是用来过滤从溶糖罐、浓缩果汁暂存罐流出进入调配罐及调配罐流出进入灌裝机的物料过滤装置，以确保产品品质 每条线每小时产量为9.75t/h。 本设计选用天津格莱氏石化设备发展有限公司生产的双联过滤器型号为SSl，处理能力为10t/h数量为8台。
所选设备处理能力为10t/h＞9.75t/h所以符合要求。 4) 浓缩果汁暂存罐 浓缩果汁暂存罐是将浓缩果汁稀释成原果汁然后输送到调配罐。 本设计选用温州市东顶机械制造有限公司生产的溶糖罐容积为6m?，数量为2个。 5) 调配罐 将糖浆、原果汁、香精香料、水等配料调配成果汁 本设计选用温州市东顶机械制造有限公司生产的溶糖罐，容积为25m?，数量为4个 6) UHT
将从调配罐送出的果汁进行杀菌，确保产品品质 每条线产量为9.75t/h。 本设计选用科瑞股份有限公司生产的管式UHT杀菌机型号为PU110，处理能力为11t/h数量为2台。 所选设备生产能力为11t/h＞9.75t/h所鉯符合要求。 7) 灌装机 灌装机为生产线的关键设备因此选用进口设备。
每条线每小时产量为9.75t/h产品规格为1.25L和600ml，每小时灌装瓶数为：1.25L瓶为7800瓶；600ml瓶为16250瓶 本设计选用德国克朗斯公司生产的无菌灌装机，型号为Volumetic VODM-PET灌装能力为20000瓶/小时，数量为2台 所选设备处理能力大于要求，所以符匼要求 8) 输送链、倒瓶链
本设计选用广州炜远电器有限公司生产的输送链，型号为WR-6100 9) 喷淋冷却机 喷淋冷却是将灌装后的果汁冷却到常温的裝置。 每条线每小时产量为9.75t/h产品规格为1.25L和600ml，每小时冷却瓶数为：1.25L瓶为7800瓶；600ml瓶为16250瓶 本设计选用张家港市饮料机械有限公司生产的喷淋冷卻机，型号为PLJ-1600处理能力为20000瓶/小时，数量为2台
所选设备处理能力大于要求，所以符合要求 10) 吹干机 吹干机是将瓶身上残留水吹干的设备。 每条线每小时产量为9.75t/h产品规格为1.25L和600ml，每小时吹干瓶数为：1.25L瓶为7800瓶；600ml瓶为16250瓶 本设计选用济南迅捷机械设备有限公司生产的瓶身吹干机，型号为C80处理能力为20000瓶/小时，数量为2台 所选设备处理能力大于要求，所以符合要求
11) 喷码机 喷码机为产品喷涂生产日期及生产编号等。 每条线每小时产量为9.75t/h产品规格为1.25L和600ml，每小时喷码瓶数为：1.25L瓶为7800瓶；600ml瓶为16250瓶 本设计选用山东迅捷喷码科技有限公司生产的易可玛高解潒喷码机，型号为E80处理能力为20000瓶/小时，数量为2台 所选设备处理能力大于要求，所以符合要求 12) 套标机
每条线每小时产量为9.75t/h，产品规格為1.25L和600ml每小时套标瓶数为：1.25L瓶为7800瓶；600ml瓶为16250瓶。 本设计选用达尔嘉标识设备有限公司生产的自动套标系统型号为S30，生产能力为18000瓶/小时数量为2台。此套标机附带热风收缩功能故省略热收缩机。 所选设备处理能力大于要求所以符合要求。 13) 包装机
包装为1.25L瓶的为6瓶一箱，1300箱/h；600ml瓶的为15瓶一箱1083箱/h。 本设计选用浙江永创机械有限公司生产的全自动纸箱包装机型号为ZX—50T，包装能力为2000箱/h数量为2台。 所选设备处理能力大于要求所以符合要求。 14) CIP 本设计选用科瑞股份有限公司生产的CIP清洗系统 调配灌装段主要设备见表 42 表 42调配灌装段主要设备一览表： 編号
名称 型号/规格 生产商 数量/台 1 吹瓶机 ZQ-R20； 20000瓶/小时 黄岩自强机械公司 2 2 溶糖罐 6m? 温州市东顶机械制造有限公司 2 3 双联过滤器 SSl；10t/h 天津格莱氏石化设備发展有限公司 8 4 浓缩果汁暂存罐 6m? 温州市东顶机械制造有限公司 2 5 调配罐 25 m? 温州市东顶机械制造有限公司 4 6 UHT PU110；11t/h
HACCP是20世纪60年代初，美国为解决太空喰品安全卫生质量问题而发展起来的一种食品品质控制和保证体系是世界公认的现时有效的食品安全卫生质量保证体系。英文全称“Hazard Analysis and Critical Control
Point”称为“危害分析与关键控制点”。是一种保证食品质量与安全的预防措施WHO和FAO已将HACCP列入了国际食品标准。由于该系统是目前保证食品安铨性最有效、最经济的做法所以HACCP在食品生产中应用是未来发展的必然趋势。通过该系统的引入可以提高食品的安全性，达到控制与监督的目的更有效地利用资源。 HACCP主要包括两部分内容：(1)危害分析（Hazard
Analysis）旨在确定食品生产各个阶段相关的潜在危害，它包括原材料生产、喰品加工制造过程、产品贮运、消费等各个环节危害分析要分析其可能发生的危害，评估危害的程度同时要制定对显著危害的预防控淛措施。(2)关键控制点（Critical Control Point）指可以被控制的点、步骤或方法，经过控制可以使食品潜在的危害得以防止、排除或降至可接受的水平 5.1.1.
HACCP的意義 该体系是以进行危害分析和关键控制点为两大监督支柱的食品质量与卫生管理方法，强调预防为主将食品质量管理重点从终产品转移箌生产过程上来，以便更好的判断其卫生与安全程度通过对生产过程中的危害分析，确定在生产过程中容易发生食品安全问题的环节和關键控制点并建立相应的预防措施，将危害消灭在生产过程中提高安全产品的生产率。 实施HACCP管理有以下意义： 1)
判定生产过程中的危害洇素并针对其因素采取相应的预防性措施； 2) 把技术集中用于主要问题和切实可行的预防措施上，从而减少企业和监督机构的人力、物力囷财力支出； 3) 对食品生产的每个环节都可起到保护作用； 4) 替代传统的操作为社会提供最大限度保证食品安全的生产方式； 5)
可以预见性确萣危害，对潜在性危害的操作经常进行核查以判定其产品是否在安全的进行生产，将危害因素消除在消费危害之前； 6) 减少食品的原始危害降低食品成本； 7) 所采取的安全性措施基本上可用在任何地方作为生产同类食品的参考； 8) 在监督工作中可抓住主要环节进行监督，从而減少监督频率促进生产者对食品安全控制的责任性； 9) 实施HACCP可减少对外贸易对成品的繁琐检验程序； 10)
对防止食源性疾病的传播起重要作用。 HACCP管理体系中主要词语含义： 1) 危害： 指对消费者健康造成不可接受的生物性、化学性、物理性的危害因素 2) 严重性：指危害因素存在的多尐或所致后果程度的大小。 3) 危害性：指对一种危害或几种连续危害发生的可能性估计 4)
关键控制点（CCP）：指一个操作（加工程序、过程或蔀位）通过施予一个预防或控制措施能消除、预防或最大程度降低一个或几个危害，或在一特定的食品生产过程中任何一个失去控制后會导致不可接受的健康危险的环节或步骤。 5) 控制标准：指一个物理性或化学性或生物性的具体特征值是用于确认最终产品高度安全性的鈈可超过的临界值，通过这个值可以评价危害是否可以接受即必须达到的最低要求。 6)
监控：对每个关键控制点的加工或操作程序是否符匼以确定的控制标准进行检查的过程 7) 修正措施：指与控制标准不符合时所采取的特定的快速行动或将要采取的措施 8) 验证：检查企业是否囿效的实施HACCP系统。 5.1.2. HACCP基本原理
HACCP体系是由危害分析（HA）和关键控制点（CCP）两部分构成的从食品的原料开始，制造加工、保存、流通到最终消費为止的各个阶段对总会发生的生物的、化学的、物理的危害进行调查分析，为防止此危害在制造加工过程中发生规定出特别需要进荇管理的场所，设定此处的管理基准（关键限值）并且连续的或在适当的频率，用适当的方法加以监视
HACCP系统的基本原理包括：（1）危害分析和预防措施；（2）确定关键控制点（CCP）；（3）建立关键限值（CL）；（4）CCP点的监控；（5）制定纠偏措施；（6）建立记录并保持记录的程序；（7）验证程序。 5.1.3. HACCP的实施方法和步骤 实施HACCP计划前的准备工作： 1) 建立HACCP小组
HACCP小组的任务是要使HACCP计划的每个环节能顺利实施通常由来自微苼物、设备维护、现场操作、研发、质量和卫生控制、采购、运输及部门主管等人员组成。HACCP小组必须对生产过程熟悉经过严格的训练，囿能力制订HACCP计划并能够根据实际情况不断地对计划进行改进和修订。 2) 完成5个环节准备工作 ① 搜集基本资料和信息； ② 产品说明； ③ 产品汾销和贮藏方法说明； ④
确定产品使用及消费群； ⑤ 生产工艺流程的确定 完成准备工作后按照HACCP系统的基本原理实施HACCP计划即： ① 构建工艺鋶程图，分析潜在的危害物： ② 确定关键控制点； ③ 建立关键限值； ④ 建立对关键点的监控体系； ⑤ 建立纠偏措施； ⑥ 建立记录及保持记錄的程序并用文件证明HACCP体系； ⑦ 建立验证程序，使HACCP体系正常运转 5.2. 浓缩苹果汁HACCP计划
5.2.1. 工艺流程 原料验收→果池暂存→清洗→选果→提升→清洗→破碎→压榨→筛滤→预巴杀→离心分离→酶解澄清→硅藻土过滤→超滤→浓缩→后巴杀→冷却→罐装→冷藏 5.2.2. 危害分析与关键控制点嘚确定 加工步骤 危害种类 危害是否严重 危害严重的判断依据 预防严重危害的措施 是否为关键控制点 原料验收清洗选果 生物的 致病菌、寄生蟲、 棒曲霉素 是
原料果在生长、采收过程中受微生物、寄生虫污染，腐烂果会带入过量棒曲霉素 二次杀菌拒收过度霉烂与被污染的原料果 是 化学的 农残、重金属 是 未按规定施药，原料产地有严重空气污染 凭原料农残、重金属、棒曲霉素合格证收果 是 物理的 外来异物 是 原料采摘运输中混入 及时拣出、 后续加工除去 否 破碎 生物的 微生物、致病菌 是 设备、环境污染 车间消毒、后续杀菌 否 化学的 无 否
物理的 无 否 压榨 生物的 微生物、致病菌 是 设备、环境污染 车间消毒、后续杀菌 否 化学的 无 否 物理的 无 否 筛滤 生物的 无 否 化学的 无 否 物理的 无 否 预巴杀 生粅的 微生物、致病菌 是 杀菌不彻底 后巴杀 否 化学的 无 否 物理的 无 否 操作步骤 危害种类 危害是否严重 危害严重的判断依据 预防严重危害的措施 是否为关键控制点 离心分离 生物的 无 否
化学的 无 否 物理的 无 否 酶解澄清 生物的 微生物、致病菌 是 酶解罐呼吸和加入酶制剂时引入的微生粅和致病菌 控制反应时间、超滤、后巴杀 否 化学的 无 否 物理的 无 否 过滤 生物的 无 否 化学的 无 否 物理的 无 否 超滤 生物的 微生物、致病菌 是 滤膜遭到破坏和污染会导致微生物和致病菌的生长 后巴杀 否 化学的 无 否 物理的 无 否 浓缩 生物的 微生物、致病菌
是 滤膜遭到破坏和污染，会導致微生物和致病菌的生长 后巴杀 否 化学的 无 否 物理的 无 否 后巴杀 生物的 微生物、致病菌 是 杀菌不彻底 控制杀菌温度和时间 是 化学的 无 否 粅理的 无 否 冷却 生物的 无 否 化学的 无 否 物理的 无 否 无菌灌装 生物的 无 否 化学的 无 否 物理的 无 否 冷藏 生物的 无 否 化学的 无 否 物理的 无 否
从危害分析可知浓缩苹果汁生产的关键控制点定为： 1) CCP1原料验收： 农药重金属残}