浏阳市人民医院食品工厂设计论文

2021年2月6日发(作者：遗精是什么)

《食品工厂设计》结课论文





年产
10000t
核桃奶生产车间工艺设计






学生姓名




刘

思

鸣






学




号


70622080 006




所属学院


生命科学学院




专




业


食品营养与检测


班




级






11









指导教师



朱丽霞









日




期

2010
年
11
月
29
日






塔里木大学生命科学学院《食品工厂设计》结课论文


年产
10000t
核桃奶生产车间工艺设计

刘思鸣

（塔里木大学生命科学学院，新疆，阿拉尔，
843300
）

< br>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，< br>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。

关键字
：
核桃奶

乳饮料

工艺设计

车间布置

Abstract
：
As the main content of t designing a food Stuffs factory , the food
production workshop has a very important role. The use and development of new
products,
new
techniques,
new
technologies
and
new
equipment
,are
inseparable
from
the
work
of
designing
a
food
workshop
.
At
the
same
time
the
entire
work
must
conform
with
the standards
that
drew
up
by
the
state,so
that
we
can
produce
food
with
high
quality,
on
the
bacis
of
ensureing
the
safety
of
the
product.
Walnut
milk
is
a
common
vegetable protein beverage ,walnut milk is nutritional,healthy and
technique between walnut milk and other peanut milk is almost the same . The
manufavturing
technique
of
producing
walnut
milk
,is
based
on
technique
of
producing
peanut
milk,also giving
a brief
introduction
to
the auxiliary shop and part of the
facility in the step of designing the process flow inclincluding:
chosing the manufavturin technique, to determining the application amount of the
materials
and
the
heat,
according
to
the
manufavturing
technique;Select
equipments

1
塔里木大学生命科学学院《食品工厂设计》结课论文

according to the conclusion of the computation that we did before , We also need
to
considering
the
production
scale
or
the
experience
in

organize
the
equipments
according
to
the
production
process
,fishing
the
process
flow
diagram .The
step
of
plant
arrangement
including:
fixing
the
contour
of
the
department,the
area;and
choosing
the
parameters
of
the
architecture,determining
the
position
of
the
equipments
according
to
the
parameters
of
the
architecture
and
the
structure of the workshop.
Keyword
：

plant arrangement
；
technical process

本设计 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< br>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.
我核桃加工产品状况、产品开发展望及开发思路

1.1
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。

1.2
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。

2
塔里木大学生命科学学院《食品工厂设计》结课论文

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。

1.3
核桃乳产品开发思路

本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
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。

2.
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
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
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
?
M
k
?
3
t
旺
?
2
t
中
?
t
淡
?

上式中
k
代表设备不均衡系数，其中
t
旺
，< br>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 。

3
．

生产方法的选择和工艺流程的确定

3
．
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

3
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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。

3
．
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。

3
．
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

4
．

工艺衡算

4
．
1
物料衡算

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
12h
。




4
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表
4.1.1
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


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：

⑴
1t
核桃拣选后所得量
=1
×（
1-1%
）
=0.99t
⑵
1t
核桃所得核仁量
=0.99
×（
1-42%）
=0.574t
（出任率为
42%
）

⑶

脱去种皮得核仁量
=0.574
×（
1-8%
）
=0.52 8t(
脱皮损耗
8%)
⑷

清洗过后得核仁量
=0.5 28
×（
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
）
=1.31 3t
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%< br>）
=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
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%

5
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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

表
4.1.2
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
?
20
6
.
827

得，每班消耗核桃量
=2.93t
由

4
．
2
热量衡算

核桃碱液去皮过程中，通过不锈钢夹层锅将核桃原料放入由
20< br>℃加热到
80
℃热水中进
行浸泡半小时，
相当于将核桃仁由
2 0
℃升温至
80
℃，
消耗的热量由核桃和水升温吸热构成。
⑴


核桃升温耗热量计算（以每班耗量计算）
：

Q1=WC(< br>T
2
-
T
1
)=1
×
1000
×< br>2.009
×（
80-20
）
=185631.6(kJ)
式中
Q1
—物料升温所需热量，
kJ
；

W
—物料量，
kg
；

C
—物料比热容（查表，
kJ/kg.K
）；

T
2
—物料终温，
T
1
—物料初温

⑵


水升温耗热计算

按
1:3
加水浸 泡，水升温耗热量
Q2=1.54
×
1000
×
3
×
4.187
×
(80-20)=1160636.4(kJ)
（水的比热容
= 4.187kJ/kg.K
）；

⑶

配料系统

物料由
20
℃加热到
50
℃进行配料搅 拌，由物料恒算知道每班有
18.9
浆液进行调配，调
配温度设为
50
℃，所需热量
Q3=
（
18.9-1.324
）×
1000
×
3.767
×
(50-20)=1986263.8(kJ)
。

⑷

化糖系统耗热

化糖罐中砂糖加水配成
70%
糖溶液，
溶液由
20
℃被加热到
95
℃
,
比热容 仍然以糖计，
耗

6
塔里木大学生命科学学院《食品工厂设计》结课论文

热
Q
3
=1.324
÷
70%
×
4.173
×
1000
×（
95-20
）
=782484(kJ)
巴式杀菌前，将均质后的物料加 热到
90
℃，进行
15-30S
杀菌操作，设温度损耗
5
℃
,
消
⑸

巴式杀菌耗热计算

耗热量
Q 6=20.25
×
1000
×
3.767
×（
90-45< br>）
=3432678.8(kJ)
⑹

第二次杀菌耗热计算

灌装时经过第一次超高温短时杀菌的物料已被冷却到
6 0
℃，所以第二次使用杀菌釜进
行二次杀菌时，需要从
60
℃开始升温至121
℃，第二次杀菌耗热

Q7=20.13
×
1000×
3.767
×（
121-60
）
=4625612.3(kJ )
根据生产经验，
取各蒸汽损耗过程损耗系数均为
K,
令
K=1. 2
，
即设备热损耗同辐射介质
散热总量为物料吸热的
20%
，则总好 热设为：

Q
总
=
（
Q1+Q2+Q3
…
+Q7
）
*K
=(185631.6+1160636.4+1986263.8+ 782484+3432678.8+4625612.3)*1.2=14553315(kJ)
生 产用蒸汽最大消耗总量
Q
总
?
（
i
1
?
i
2
)
?
G

Q
（
kg
）式中G
—蒸汽耗量，
kg
；

i
1
?
i< br>2
G
?
式中
G
—蒸汽耗量，
kg
；

Q
加热过程中的热量总耗，
KJ
；

i
1
—蒸汽热焓，
2723.83J/kg
；
i
2
—冷凝液热焓，
558.41KJ/kg
解得
i
1
-
i
2
=2165.42 kJ/kg,
代入得
G=
6916.5kg/
班


表
4.2.1
各工序蒸汽耗量

序号

1
2
3
4
5
6

4
．
3
供水衡算

以每班用水量计算为例：

⑴

物料调配、浸泡用水量计算

每班出核桃仁约
1.68t
，夹层锅预 煮浸泡按
1
：
2
加水耗水量
=1.68
×
2=3. 36t
；磨浆前的
工艺过程

脱皮预煮

配料换热

化糖耗热

巴氏杀菌耗热

二次杀菌耗热

转换为蒸汽

耗热量（
KJ
）

1346268.0
1986263.8
782484.0
3432678.8
4625612.3
6916.5kg/
班


7
塔里木大学生命科学学院《食品工厂设计》结课论文

常温浸 泡
8
小时，加水比例为
1:3,
且每
4
小时换一次水，耗水 量
=1.54
×
3
×
2=9.24t
；磨浆加
水比 例
1:4,
浸泡后核桃仁吸水后重量约为
3.85t,
磨浆耗水量
= 3.85
×
4=15.4t
；调配、浸泡共加
水约合
28t
。

⑵

物料清洗用水计算

①


核桃破壳和破壳以后的核桃仁清洗

清洗三次，每次清洗按
1:3
比 例加水清洗，耗水量
=2.93
×
3
×
3=26.37t
②


脱皮后的核桃仁清洗

因为核桃仁脱皮时加入了碱液 ，所以要进行彻底清洗，设将所有夹层锅满水进行清洗，
清洗
4
次，耗水量
= 12
×
5
×
500
×
4=120t
⑶

设备清洗用水

车间浸泡罐、
高位储罐罐和夹层锅的清洗用水量可按各自的总 容积的
5%
计算，
均质机、
脱气机、
巴式杀菌机、
杀菌釜、
胶体磨、
灌装机等的清洗用水量可以按照各自处理量的
10%
（每昼夜）计算 。各种罐体总容积
V=500
×
12
＋
2000
×
6
＋
3000
×
8
＋
6000
＋
1200 0=60000L
，
每
天
清
洗
两
次
，清
洗
耗
水
=60000
×
5%
×
2= 6t
；
各
设
备
每
昼
夜
清
洗
用
水
=
（
800+700+500+6000+5000+4000+25 00+2700+2700+3000
）×
10%
×
8=22.23t
⑷

其他清洗（冲洗地坪
M
）用水

实际测定，
1t
水大约可以冲洗地坪
40
平方米，生产车间每班冲洗至少两次则

M=S/40*2,
式中
S
为生产车间地坪面积，
m

生产车间以
1400
m
计，进行估算得
M=70t
⑸

生活用水量

每班人数为
112
人，依照经验数据，每人平均生活用水
70kg/h, < br>生活最大用水量
=112
×
70=7840kg/h,
每班
8
小时计算每班生活用水为
61.6t
⑹

消防用水量

因为消防用水的不确定性且通常用水较少，
所以可忽略不计，
一旦发生火警时，
也可将
生产用水或生活用水与之调节使用。

⑺


冷却用水

冷却水总耗量为
185.8t
。

由以 上计算得每班总用水量约为
648t
，每小时耗水
81t,
则生产
1 t
核桃奶需耗水
32.4
。



2
2

8