1、四川大学本科毕业论文 年产 10000t 核桃奶生产车间工艺设计 1 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
2、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 四川大学本科毕业论文 年产 10000t 核桃奶生产车间工艺设计 2 目 录 第二章 生产工艺流程设计 . 5 2.1产品方案
3、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
4、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 四川大学本科毕业论文 年产 10000t 核桃奶生产车间工艺设计 3 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 西
5、南交通大学本科毕业设计（论文） 第1 页 1 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 810 克。其中含量丰富的主要氨基酸有（以 100g 计）：谷氨酸 3600m
6、g、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
7、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西南交通大学本科毕业设计（论文） 第2 页 2 平
8、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
9、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 110
10、0g/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， 200
11、5 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。核西南交通大学本科毕业设计（论文） 第3 页 3 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
12、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
13、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
14、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， 产品西南交通大学本科毕业设计（论文） 第4 页 4 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
15、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： 产品方案及生产规模的确定 工艺流程的比较、选择及确定 物料衡算 设备选型及说明 热量衡算，包括蒸汽耗量、冷却水耗量估算 管径设计及计算 水电汽耗量估算 劳动定员，车间布置与说明 辅助部门设计及说明 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 生产项目建议书、投产可行性分析报告 生产 项目对环境影响的预估报告 厂址选择分析报告 工厂设计纲领、技术支持 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
16、资生产。 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。 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 。 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第5 页 5 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
17、：核桃奶年产量 10000t，全年的生产时间。 2.1.1 产品方案要求 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。 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： 淡中旺班 tt2t3 M kM 上式中 k代表设备不均衡系数，其中 淡中旺 ， ttt 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
18、，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。 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第6 页 6 表 2-1 年产 10000t 核桃奶生产方案 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 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
19、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。 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。 产 品 名 称 年 产 量 /t 班 产 量 /t 1 月
20、2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 核 桃 奶 1 万 20 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第7 页 7 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。 2.2.
21、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
22、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
