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1、摘 要 山东理工大学食品工程原理课程设计 题目：年产20万吨番茄汁生产线中双效蒸发器的设计学 院：农业工程与食品科学学院专 业：食品科学与工程 学生姓名： * 指导教师： * 课程设计（论文）时间：二O 一六年 七月八日 七月十八日 共 两周摘 要本设计介绍了一种年产20万吨浓缩番茄汁生产工艺，详细讲述了番茄汁生产工艺，包括生产工艺的选择及论证以及生产线设备设计及选型，另附图纸一张。本生产工艺采用真空双效并流蒸发器浓缩番茄汁，真空浓缩是目前广泛使用的工艺方法，能更好的保持风味和色泽，具有很好的发展前景。关键词：番茄汁，真空浓缩，工艺，设备I目 录目 录摘 要I目 录II第一章 引 言1第二章
2、工艺流程及论证32.1 工艺流程图32.2 工艺论证4第三章 相关计算53.1物料衡算与热量衡算53.2辅助设备的选型计算8第四章 设备选型114.1设备选型要点114.2 设备选型列表14第五章 产品质量标准155.1 感官要求155.2 理化要求155.3 卫生要求16结束语17参考文献18致 谢19II第一章 引言第一章 引言1.1 番茄的描述番茄：自然产期1-5月，10-11月为盛产期。一年生或多年生草本，株高可达1.52米；植株有矮性和蔓性两类，全株具粘质腺毛，有强烈气味。叶为羽状复叶或羽状深裂，边缘具不规则的锯齿或裂，小叶长卵形或长圆形叶偶数羽状,夏秋开花，总状或聚伞花序腋外生，有
3、花37枚，黄色，花萼及花冠各57裂，雄蕊57枚，花药合生成长圆锥状。浆果呈扁圆、圆或樱桃状，红色、黄色或粉红色。种子扁平，有毛茸，灰黄色。性喜温暖。原产南美洲，现我国普遍栽培，一般冬春于保护地育苗，春季栽培为主，冬季温室栽培。果实营养丰富，含多种维生素作蔬菜或水果，亦可制成罐头食品。1.2 番茄的营养价值科学研究发现，与食用生西红柿相比，人们食用加工后的西红柿，更能提高血中番茄红素等抗氧化剂的浓度。这是因为高温破坏了番茄细胞的细胞壁，从而增加了番茄红素等抗氧化剂的释放。此外，西红柿在烹调的过程中，常会用到花生油、色拉油等植物油，而这些油脂将帮助西红柿将番茄红素等脂溶性抗氧化剂自然释放出来，充分
4、发挥抗氧化作用。当然，凡事有利必有弊，加热后，西红柿中的维生素C会受到损失，但是西红柿中的番茄红素和其他抗氧化剂含量却明显上升。因此，熟吃西红柿比生吃西红柿的总体营养价值要高。此外，西红柿皮中含有大量的番茄红素，因此，在食用时最好不要弃皮不食。 西红柿中含有一定量的维生素和膳食纤维，这和其他蔬菜没有什么不同。但除了维生素外，西红柿还含有番茄红素。番茄红素是一种使西红柿变红的天然色素，它在人体内的作用和胡萝卜素类似，是一种较强的抗氧化剂，可能在一定程度上具有预防心血管疾病和部分癌症的作用。有报道称，大量进食西红柿的男性患前列腺癌的风险相对较低，这和西红柿中番茄红素的抗氧化成分有一定的关系。第一章
5、 引 言1.3 番茄汁的营养价值1、番茄汁中除含有丰富的维生素、碱性元素、纤维素、果胶外，还富含番茄红素，番茄红素是较强的抗氧化剂，可改善老年性黄斑病变。人体血浆中番茄红素的含量越高，癌症、冠心病的发病率就越低；2、番茄汁含有多种有机酸，有机酸除了保护维他命C不被破坏外，还可软化血管、促进钙、铁元素的吸收，帮助胃液消化脂肪和蛋白质，这是其他蔬菜所不及的；3、番茄汁中还含有一种抗癌、抗衰老的物质称为谷胱甘肽，研究发现，番茄汁对于一些类型的癌有预防效果，对乳癌、肺癌、子宫内膜癌具有抑制作用，亦可对抗肺癌和结肠癌；4、番茄红素有利尿及抑制细菌生长的功效，是优良的抗氧化剂，能清除人体内的自由基；5、番
6、茄汁还具有养颜美容、增进食欲、提高对蛋白质的消化、减少胃胀食积的功效。其特性介于果实与蔬菜间，含有丰富的维他命A与C，由于有机酸的保护，可使番茄在烹调中维他命C不被破坏。2第二章 工艺流程及论证第二章 工艺流程及论证2 生产工艺2.1 工艺流程原料选择洗涤预处理取汁粗滤原果汁 澄清、过滤调配高温瞬时杀菌（澄清番茄汁）均质、脱气调配高温瞬时杀菌（浑浊番茄汁） 浓缩调配装罐高温瞬时杀菌（浓缩番茄汁）充填密封后杀菌冷却成品2.2 工艺论证2.2.1原料的预处理原料预处理包括原料选择、洗果和检果等工序，是果汁生产的基础工序，是保证果汁生产质量的重要环节。1.原料的选择 选择优质的制汁原料，是番茄汁生产
7、的重要环节。制汁果实的质量要求如下：（1）番茄原料的新鲜度 番茄的新鲜度是影响番茄汁风味的重要因素，加工用的番茄越新鲜完整，成品的质量就越好。采摘存放时间太长的番茄由于水分蒸发损失，新鲜度降低，酸度降低，糖分升高，维生素损失较大。另一方面番茄堆放，品温升高，易腐烂变质。因此，番茄汁加工应以新鲜番茄为原料。（2）番茄原料的品质 选用汁液丰富、提取果汁容易、糖分含量高、香味浓郁的番茄是保证出汁率和风味的另一个重要因素。（3）番茄的成熟度 番茄的成度对果实的汁液含量、可溶性固形物含量及芳香物质含量都有影响，番茄汁加工要求成熟度在九成左右，酸低糖高，榨汁容易。2.原料的洗涤 将选好的番茄果实剔除果蒂，
8、放进洗果机，用清水洗去附着在上面的泥沙、病原菌及残留农药。3.检果 洗涤之后由专人将病虫果、未成熟果实和受机械损伤的果实剔除，以确保产品质量。2.2.2取汁前的预处理原料的破碎 热破碎将洗净的番茄用破碎机将番茄破碎脱籽后，立即放入夹层锅中进行热破碎。热破碎是在破碎前用热水或蒸汽浆番茄加热，然后进行破碎。如高稠度番茄汁的制造，是在番茄破碎成流动性的浆状液后立即用连续式预热器加热至85至87，保持510s。由于加热抑制了引起稠度降低的酶的活性，用这种方法得到的番茄汁较冷破碎由较高的稠度，在饮用时倒入容器内不会出现浆汁分离得现象。保留了较多的果胶，使果胶浑浊汁或过肉汁保持一定的粘稠度，增加浑浊汁的稳
9、定性。2.2.3榨汁前预处理 预处理的目的是改变番茄细胞的通透性，软化果肉，破坏果胶质，降低粘度，提高出汁率。（1）加热处理由于在破碎过程中和破碎以后番茄中的酶被释放，活性大大增加，特别是多酚氧化酶会引起番茄汁色泽的变化，对番茄汁的加工极为不利。加热可抑制酶的活性，使果肉组织软化，使细胞原生质中的蛋白质凝固，改变细胞膜的半透性，使细胞中可溶解性物质向外扩散，有利于番茄中可溶性固形物、色素的提取。适度加热可以使胶体物质发生凝聚，使果胶水解，降低液汁的粘度，从而提高出汁率（85%左右）。其热处理温度为7075，时间为105min3。（2）加果胶酶处理果胶酶可以有效的分解果肉组织中的果胶物质，使汁液
10、黏度降低，容易榨汁过滤，缩短积压时间，提高出汁率。2.2.4各种番茄汁制造的特殊工序1. 澄清番茄汁的澄清和过滤（1)澄清冷冻澄清法利用冷冻可以改变胶体的性质，解冻可破胶体的原理，将番茄汁置于-4-1的条件下冷冻34d，解冻时可使悬浮物形成沉淀。故雾状浑浊的番茄汁经过冷冻后容易澄清。（2)过滤番茄汁澄清后，必须进行过滤操作，以分离其中的沉淀物和悬浮物，使番茄汁澄清透明。常用的过滤设备有袋滤器、纤维过滤器、板框压滤机、真空过滤器、硅藻土过滤机、离心分离机等。滤材有帆布、不锈钢丝网、纤维、石棉、棉浆、硅藻土和超滤膜等。过滤器的滤孔大小、汁液进入时的压力、番茄汁黏度、番茄汁中悬浮粒的密度和大小以及番
11、茄汁的温度高低都会影响到过滤的速度。在选择过滤器时必须较少果肉堵塞滤孔，以提高过滤效果。在使用过滤器时、滤材以及辅助设备时，必须特别注意防止番茄汁被金属离子所污染，并尽量减少与空气接触的机会。压榨法压榨法是借助外压使番茄汁通过过滤机而非与非水溶性杂质分离的过滤方法。2.浑浊番茄汁的均质与脱气 用均质机均质，温度要求在70以上，压力要求18兆帕以上。用真空脱气机时真空度要求0.05兆帕，35min。3.浓缩番茄汁的浓缩与脱水番茄汁浓缩后，其可溶性物质含量达到65%68%，可节约包装与运输费用；能克服番茄采收期和品种所造成的成分上的差异，使产品质量达到一定的要求；浓缩后的汁液，提高了糖度和酸度，所
12、以在不加任何防腐剂的情况下也能使产品长期保藏，而且还适应与冷冻保藏。因此，目前浓缩番茄汁饮料生产增长较快。真空浓缩法在减压条件下迅速蒸发番茄汁中的水分，这样既可缩短浓缩时间，又能较好地保持番茄汁的色香味。真空浓缩温度一般为2535，不超过40，真空度越为94.7kPa。这种温度较适合于微生物繁殖和酶的作用，故番茄汁在浓缩前应进行高温瞬间杀菌。2.2.5成分调整糖、酸及其他成分调整（1） 糖酸比的调整番茄汁饮料中糖酸比例是决定其口味和风味的主要因素。浓缩番茄汁适宜糖分和酸分的比例在（131）（151）范围内，适宜于大多数人的口味。一般番茄汁中含糖量在8%14%，有机酸的含量为0.1%0.5%。（
13、2）其他成分的调整番茄汁除了进行糖酸调整外，还需要根据其种类和特点进行色泽、风味、黏稠度、稳定性和营养价值的调整。所使用的食用色素不得超过万分之五；各种香精的总和应小于万分之五；其他如防腐剂、稳定剂等按规定定量加入。2.2.6杀菌、冷却与包装1.番茄汁的杀菌、冷却 利用超高温瞬时杀菌技术能够减少营养损失，将进行超高温瞬时杀菌后的番茄汁立即冷却至室温25，置于无菌罐中暂存。2.番茄汁的包装及无菌灌装系统 纸盒包装系统主要有屋顶纸盒QP型包装机和利乐包包装机。一般主要用利乐包包装机，其所采用的包装材料为聚乙烯/纸铝箔等复合材料，用双氧水和过热蒸汽消毒。其包装过程是把经超高温杀菌的番茄汁饮料在无菌状
14、态下用经灭菌的纸盒包装好，使盒内的番茄汁得以保存在全无空气、光线及细菌的理想环境中，无需冷藏或加防腐剂就可保存半年乃至更长时间。 4第三章 相关计算 第三章 相关计算3.1 物料衡算和热量衡算3.1.1 原始数据加热蒸气压3106pa冷凝器真空度 ：94kpa原料浓度：9%成品浓度：25% 番茄汁原料粘度：u=35000pas第一效传热系数：800/(m2K)第二效传热系数：1600W/(m2K)效间流动温差损失：1K各效蒸发器中料液液面：1m年产量20万T/年 日产量667T/天 日工作时间24小时物料从一楼储槽中被送到二楼车间中加工，其高度差为6米，冷凝水用自来水，平均水温为16C 3.1.2 物料衡算每小时处理量：F=7.72104kg/h蒸发水量： V=7,72104（19%/25%)=4.94104kg/h原料比热：C=Cw（1w0）=4180（19%）=3803.8J/kgk 5 表3-1 各
