年产1000吨浓缩葡萄汁工艺设计

1、一、前言果汁饮料是老少皆宜的营养饮料，营养丰富还具有一定的保健价值。按制品状态和加工工艺，天然果汁可分为：浓缩果汁、非浓缩果汁、果饴、果粉等。葡萄果汁多为浓缩果汁。浓缩果汁一般不直接饮用，多作为配制其他不同品种类型果汁饮料的原料，应用是再加水稀释。葡萄是一种重要的水果，在全世界所有的水果中葡萄的产量和栽培面积一直居于首位。葡萄有很高的营养价值，糖、酸含量及维生素含量丰富，葡萄果实含有约85%90%的水分，每100g可食部分含蛋白质0.4g，胡萝卜素0.11mg，硫胺素0.08mg，核黄素0.03mg，尼克酸0.2mg，钙58.0mg，磷15mg，铁0.2mg。葡萄汁中含有12%25%的糖类，0

2、.5%1.5%的有机酸，少量的蛋白质和氨基酸等有机氮化合物和磷、钾、钙、镁、铁等多种矿质元素以及多种维生素。葡萄实际上含有转化糖，在某些情况下也含有较大量的蔗糖。某些葡萄样品中已经发现蔗糖占总糖的三分之一，然而在另一些样品中发现含量很少或者没有。各种挥发性有机化合物包括酯、醇、酸、醛、内酯和其他成分组成了葡萄的香味。商品葡萄依其用途分为五类:鲜食葡萄、酿酒葡萄、制汁葡萄、制干葡萄、制罐葡萄。1葡萄原料概况1.1 葡萄产量中国葡萄产量从2000到2010年产量逐年上升。2010年葡萄产量达385.06万公吨，比2000年增加59.2%，平均年增长10.1%。2010年全国水果收获面积为8998.

3、5千公顷。其中葡萄园296千公顷，种植面积也居第七位。1.2 葡萄的品种葡萄在植物分类上属于葡萄科葡萄属。葡萄科共有十一个属约六百种，分布在从北纬52到南纬43的广大地区内。我国葡萄有七属约一百零六种。葡萄属是葡萄科中经济价值最高、栽培最广泛的一个属，包括约七十多种，分布在我国的约有三十五种。国内葡萄汁加工是八十年代才逐渐发展起来的。目前国内用于榨汁的品种主要有巨峰、玫瑰香、玫瑰露等。巨峰主要作为鲜食葡萄，榨汁后的风味不良，且出汁率低。玫瑰香热加工后，原有的玫瑰香味难以保持。玫瑰露制得的汁色泽稳定性较差。郑果25号红葡萄是中国农业科学院郑州果树研究所新培育的品种。它属于欧美杂交的早熟品种，于7

4、月中旬到8月初成熟。由于其颜色为深紫红色，经常被作为染色品种，是较为适合的榨汁品种。还有一些适合国内栽培、可用于榨汁的品种，如贝达、康拜尔早生、柔丁香、晚红蜜等。在美国，绝大部分康可葡萄被榨成汁。葡萄热榨时，可产生颜色深、风味浓的果汁，用透射光看是深红色的，用反射光看是紫红色的，摇动瓶装果汁时，在瓶颈可以看到明显的紫红色的泡沫。其主要风味物质为甲基氨茴酸酯，风味独特。康可葡萄汁的糖、酸、风味物质及涩味成分具有很好的平衡，并且它有很好的热稳定性及贮藏稳定性，是其它品种葡萄汁所不能及的。康可适宜在气候凉爽的地方生长且产量稳定，因而一百多年来，用于榨汁的葡萄品种扩展很少。据估计，有96%的纽约州制得

5、的葡萄汁是由康可葡萄制备的。1.3 葡萄汁的生理功能葡萄中含有低聚花青素。它具有很强的抗氧化、清除自由基能力和改善人体微循环的双重功效。在体内其抗氧化能力是ve的50倍，vc的20倍。它能通过血脑屏障到达脑部，防治中枢神经系统疾病。它可去除色素沉淀，帮助形成皮肤蛋白，使皮肤富有弹性、细嫩、光洁。它具有通过制造弹性蛋白和胶原纤维加固毛细血管壁的作用。它还有抗菌、消炎的作用。红葡萄汁中的白藜芦醇是一种潜在的抗癌物质。白藜芦醇，是一种植物化学物质，红葡萄皮是白藜芦醇最丰富的来源。在果汁加工(或葡萄酒加工)中，白藜芦醇从葡萄皮中渗出进入果汁中。1997年美国芝加哥伊利诺斯大学药学院的研究小组在美国科学

6、杂志上发表了葡萄天然产物白藜芦醇的抗癌活性。论文发表的初步试验结果及动物试验研究表明，白藜芦醇具有抗氧化、抗诱变、抗发炎功能。红葡萄汁中含有类黄酮，它具有抗氧化和使血管壁变薄的作用。威斯康星大学药学院的研究者在第一次对红葡萄汁的临床试验中发现红葡萄汁有助于防止冠状动脉疾病，保护心脏健康。血管舒张减弱被认为是心脏疾病的早期表现。据研究，用红葡萄汁治疗两周可以增强血管舒张，减少低密度脂蛋白(ldl)胆固醇的有害氧化。而白葡萄汁和白葡萄酒的益处就不如红葡萄汁和红葡萄酒，这是由于它们主要是由葡萄果肉制得，不含有葡萄籽和葡萄皮中的一些功能性成分。研究人员认为红葡萄汁具有抗血小板作用部分原因是由于红葡萄汁

7、中的花色素苷。花色素苷是在红葡萄皮中发现的一类黄酮类植物化学物质，它使葡萄皮和汁具有鲜艳的颜色。威斯康星药科大学还对橙汁和葡萄柚汁的抗血小板性能进行了研究，结果发现红葡萄汁具有最高的花色素糖苷含量，它可以有效降低血小板粘性。葡萄汁还可以通过阻止雌激素(它在乳腺癌的形成中起重要作用)的合成来抑制乳腺癌细胞的生长。2我国浓缩葡萄汁产业现状及概况我国的果汁加工业起步晚，发展慢，从建国初期到20世纪末的近50年间，果汁的产量从无到1995年的1百多万吨，其发展过程大致可分为三个阶段:第一阶段:1950一1979年，果汁工业尚属空白，产量几乎为0；第二阶段:1980一19bg年，为缓慢发展期，果汁产量曲

8、折土升，80年代后期总产量在10万吨徘徊；第三阶段:从1990年2000，为加快发展期。截至1995年，全国的果汁产量已经上升至115万吨，占软饮料总产量的16，5%。2009年全国果蔬汁饮料产量为180万吨，占饮料总产量的23.8%。2010年，果蔬汁饮料为201.03万吨，占饮料总产量的26.07%。我国果蔬汁的生产整体上来说呈上升趋势，但占饮料总产量的比例偏低，我国果蔬汁的生产量仍极低，仅占世界果汁类产品总产量4.06%。并且我国的果汁以苹果汁为主，葡萄汁的产量极低。目前市场上的葡萄汁多为国外进口浓缩汁还原分装的。因而，葡萄汁作为一种健康饮品，急需迅速发展。3市场前景分析目前，在全世界葡

9、萄总产量中，约有80%以上用于酿酒，12%用于鲜食，5%用于制成葡萄干，而用于生产果汁饮料的葡萄所占比例却很小。葡萄汁加工业开始于1869年，是最传统的果汁之一。葡萄汁在外国是广泛受欢迎的果汁品种，但是在我国，葡萄汁，以及葡萄酒等葡萄类加工产品的普及程度和受欢迎程度远不如欧美国家,这与我国的葡萄汁产业发展较晚，以及亚洲人对于食品风味的口感与欧美具有一定差异等原因造成的，同时，我国对于葡萄汁类产品的相关研发较少，也是其中的一个原因。在中国，产量最高的水果为苹果、柑橘和梨，随着人们生活水平的提高，人们要求水果更加多样化，食用方便化。葡萄品种众多、风味浓郁，加工成的葡萄汁可满足不同消费群的需求，因而

10、葡萄的种植和加工有广阔的发展前景。二、工艺流程及操作要点1浓缩葡萄汁的工艺流程红葡萄原料清洗破碎、除梗、去籽加热压榨除果肉浆杀菌和冷却澄清离心分离过滤浓缩冷却除酒石糖度调整杀菌灌装密封倒置冷却包装成品2.操作要点 原料选择原料收购时，要注意原料品种，特别是原料的鲜度、成熟度和糖度等。未成熟的葡萄，糖度低，酸度高，丹宁多、风味差。葡萄要八成熟左右，过高贮藏加工过程易出现腐烂。同时由于可溶性碳水化合物的关系，经果胶酶处理后的果汁不成透明状，故不能使用，雨天裂果、长霉果以及发酵变质的原料也不适合加工果汁。 原料清洗为了洗去附着在原料果实表面和梗部的农药，灰尘等，在水中浸泡一次后，再于0.3g/l的高

11、锰酸钾溶液中浸泡消毒23min，取出用水漂洗，最后再用高压水冲洗干净。或是把葡萄先用清水浸泡，然后送到网状输送机上，选用0.1的多糖脂肪酸脂酸性洗涤液(加0.05的盐酸)，温度控制在3040，使用循环淋洗。再用清水淋洗，最后用一定压力的清水喷洗。 破碎、除梗、去籽葡萄洗净后，将葡萄串放在回转的合成橡皮辊上进行压碎，再由带桨叶的回转轴将梗排出，通过滤网分离出葡萄，由泵送去软化。根据葡萄品种、果实大小不同，要考虑抽上的叶片、间隔、过滤筛板孔径、轴的转速，必要时能够调整最好。如果果梗混入，在加热操作时，会溶解出大量单宁，色泽发黑，必须加以注意。破碎后可加入果胶酶，果胶酶可以破解果胶质、纤维素和半纤维

12、素, 从而更大限度地提高出汁率, 果胶酶用量 0.08 ml/kg, 酶解温度 55 , 酶解时间 120 min。 加热软化为了使红葡萄色素溶出，一般要进行热压榨，这是决定红葡萄汁质量优劣的重要工艺，但不得损害原料葡萄的色、香、味等特性。加热条件要参考加热装置特性、榨汁机结构、原料品种和成熟度、产品用途等慎重确定。必须避免过度加热，否则会促进种子和皮中单宁的溶出。加热红葡萄一般用夹层锅加热，加热条件在6575比较合适，加热时间适当选择。 榨汁榨汁是获取原汁的主要方法，也是关键工序。果汁生产要求果汁的出汁率高、榨出的汁液内含的空气和果肉颗粒少、褐变和营养素损伤少，生产效率高。为了实现上述要求，

13、一般使用两次榨汁。将加热软化后的葡萄取出，先用螺旋榨汁机进行第一次压榨，取汁，滤渣在用带式榨汁机进行第二次压榨，两次葡萄汁混合。压榨葡萄汁要控制好出汁率，出汁率65以后的果汁质量较差。 除果肉浆榨好的葡萄汁混入了果肉浆(果肉粗纤维及细肉屑)，先进行酸处理，然后离心分离除去果肉浆，温度越高，分离效果越好。因此在不影响果汁质量的条件下，连续送入的榨汁应保持一定的温度。一般离心分离机都达不到额定分离效率，如果用6000转/分，定额为5000升/小时的离心分离机，只达到3600升/小时的分离效率就比较满意。 杀菌和冷却分离果浆以后的葡萄汁仍然是混浊汁，且为了杀死果汁中的微生物，以防止在果胶酶处理时以及

14、其他工序中的发酵，此时带酶果汁用平板热交换器或管式消毒器灭酶、灭酶条件85，15秒。灭酶后立即冷却到45以下。 澄清生产透明果汁，必须进行酶处理。这种情况下，果汁的特性和酶的特性是非常重要的。葡萄的ph值为3.53.8，果胶酶的ph值为3.54.0，基本一致，最适温度为4045。果胶酶先溶解于灭菌过程的低温果汁中，然后加入到杀菌冷却后的果汁中，搅拌混合。 在生产过程中，要防止锡、铁、铝、钙等这些酶制剂的有害物质混入。必须根据原料的种类和成熟度，确定酶制剂及其用量。一般果胶酶为0.01%0.05%，其他酶制剂为0.005%0.025%，处理条件在4045作用410h。酶处理罐可以自动控制温度和搅

15、拌，在使用前应将处理罐进行杀菌。如果用复合酶制剂进行酶处理，酶处理后的葡萄汁静置，果胶与果胶酶的产物聚半乳糖等沉降在酶处理罐的底部，把上清液小心地吸出，送到过滤器里过滤。沉淀物用离心分离，分出的果汁亦送入过滤器过滤。 过滤过滤可以得到透明度良好的果汁。多采用板框压滤机进行过滤，以硅藻土为助滤剂。1使用的硅藻土要求不含铁，粒度适宜，一般加入量为果汁量的0.5%1%。 浓缩葡萄汁的浓缩一般采用薄膜下流式或强制循环式的低温真空浓缩法。葡萄汁浓缩时，因为有酒石结晶析出，在选用设备时，必须加以注意。要尽可能采用低温短时间浓缩，浓缩温度为6070，浓缩汁糖度为40bx。浓缩时所蒸发的蒸汽中，含有相当数量的

16、芳香成分。因此对于大型葡萄汁生产厂来说，浓缩时回收芳香物质必不可少。 冷却、除酒石浓缩过的葡萄汁用冷却器降到-2，促使酒石结晶析出。然后在罐中静置一夜，有相当量的酒石沉淀在底层析出，取上层清液过滤。滤液装入不锈钢罐内，在-5-7冷藏进行第二次、第三次除酒石。 糖度调整为了使浓缩葡萄汁具有浓郁的葡萄香气，回收的含芳香物质的液体再加入浓葡萄汁里。浓缩汁芳香物质稀释，一般糖度在55bx以下，然后用糖液调整糖度为55bx。糖液的糖化在化糖罐中进行，先将净化水加热至100，加入白砂糖溶化，化糖温度应控制在90-100，待糖完全溶化后过滤备用。调配在调配罐中进行.将浓缩汁、糖液、柠檬酸、色素、香精加入到调

17、配罐中边混合边搅拌。色素使用量为0.1%，香精浓度为0.1%。 杀菌、冷却调整后的浓缩汁一般作原料果汁使用，这种果汁一般采用大包装。把1/5浓缩的透明葡萄汁，糖度为55bx，用管式消毒器或板式换热器，在93杀菌30秒，冷却到85，用自动罐装机装入内壁带涂层的铁罐内。铁罐使用前需要用净化水清洗，罐装温度应控制在6070，以保证杀菌冷却后罐内具有一定的真空度。脱气后加盖密封，倒置2min，后用内表面冷却机冷却到30以下。当然也可先密封，然后应及时杀菌，杀菌温度为95100，杀菌时间为1015分钟。经杀菌后的铁罐要用冷水尽快冷却至3540，冷却用水需经氯化处理，冷却水中有效氛浓度为12ppm。冷却后

18、要将铁罐擦干，避免生锈。 包装大桶包装上下均要用保护材料包好，用塑料带十字捆扎，这样才能运输。按标准规定的要求，在产品包装时和包装后随机抽样检测产品感官、可溶性固形物、总酸、透光率、色值、微生物指标。各项指标全部符合要求方可作为成品进入低温库保存，浓缩红葡萄汁在-2-5冷藏。3.附表浓缩葡萄汁技术标准项目/指标/品种浓缩红葡萄汁色泽呈紫红色香气有葡萄的滋味和香气，无异味、异气外观形态澄清透明，无沉淀和悬浮物杂质无肉眼可见外来杂质可溶性固形物%（brix）651总酸（以柠檬酸计）%2.08.0酸度（ph值计）2.53.5浊度（ntu）20透光率%90果胶无淀粉无菌落总数（cfu/ml）100大肠

19、杆菌群（mpn/100ml）30霉菌（cfu/ml）20酵母菌（cfu/ml）20其它符合gb17352-2005规定要求三、物料衡算一年生产1000吨浓缩葡萄汁，假设这只是一个厂家的果汁产品之一，且根据葡萄成熟的时节，在一年之中，假设葡萄汁生产工作日为盛夏七八月中的50天，每天工作16个小时（分为两班制,一班工作时间为8小时），所以单位产量是1.25吨/小时。以下用年产量计算：设原料葡萄的每小时处理量为mm（1-2%）（1-35%）（1-16%）（1+0.05%）（1-10%）（1-20%）（1-1%）（1+0.1%）（1+0.1%）（1+13%）(1-1%)=1.25解得m=2.922吨，

20、即原料葡萄需要2.922*50*16=2337.841吨1.各步骤物料损耗估算 葡萄原料总量为2337.841吨； 原料清洗：视为无损耗，即清洗后产量为2337.841吨； 破碎、除梗、去籽：取损耗率为2%，则破碎、除梗、去籽后产量为： 2337.841*(1-2%) = 2291.084吨； 加热：视为无损耗，则加热后产量为2291.084吨； 榨汁：取两次榨汁损耗率为35%，则加热后产量为： 2291.084*（1-35%）= 1489.204吨； 除果肉浆：取损耗率为16%，则除果肉浆后产量为： 1489.204*（1-16%）= 1250.932吨； 冷却杀菌：视为无损耗，即冷却杀菌后

21、产量为1250.932吨； 澄清：视为增加约0.05%，则澄清后产量为： 1250.932*（1+0.05%）= 1251.557吨； 过滤：取损耗率为10%，则过滤后产量为： 1251.557*（1-10%）= 1126.402吨； 浓缩：取损耗率为20%，则浓缩后产量为： 1126.402*（1-20%）= 901.121吨； 除酒石：取损耗率为1%，则除酒石后产量为： 901.121*（1-1%）= 892.110吨； 糖度调整：增加0.1%的色素，0.1%的香精，13%的糖，则糖度调整后产量为： 892.110*（1+0.1%）（1+0.1%）（1+13%）= 1010.101吨； 杀

22、菌冷却：视为无损耗，即杀菌冷却后产量为1010.101吨； 包装：取损耗率为1%，则包装后总量为： 1010.101*（1-1%）= 1000吨； 包装后得到浓缩红葡萄汁1000吨，即最终产品为1000吨。2.物料衡算流程 原料（2337.841吨） (无损失)清洗（2337.841吨） -2% 除梗(2291.084吨) （无损失）加热(2291.084吨) -35% 榨汁(1489.204吨) -16% 除果浆(1250.932吨) （无损失）杀菌(1250.932吨) +0.05%果胶酶 澄清(1251.557吨) -10% 过滤(1126.402吨) -20% 浓缩(901.121吨)

23、 -1% 除酒石(892.110吨) +13%糖，0.1%香精，0.1%色素 糖度调节(1010.101吨) （无损失）杀菌冷却(1010.101吨) -1% 包装(1000吨)四、设备选型1.主要设备选型1.1夹层锅据计算夹层锅产量应大于2.864t/h，葡萄汁密度为1.072*103 kg/m3，换算可得单位产量2671.642 l/h，据此应选择蒸汽夹层锅。设备特点：本锅以有一定的压力的蒸气为热源，具有受热面积大，热效率高、加热均匀、液料沸腾时间短、加热温度容易控制等特点。本锅内层锅体（内锅）采用耐酸耐热的奥氏型不锈钢制造，配有压力表和安全阀，外型美观、安装容易、操作方便、安全可靠。蒸汽

24、夹层锅技术参数项目参数项目参数容积400l锅体内径深（cm）100*68蒸发量（kg/h）100电机功率（kw）0.75加热面积（）1.65搅拌速度（r/min）36能耗（kg/h）136结构形式固定/可倾/搅拌此设备选择7台。生产厂家：诸城市瑞泰食品机械有限公司。1.2离心机据计算离心机产量应大于1.564t/h，葡萄汁密度为1.072*103 kg/m3，换算可得单位产量1458.955 l/h，据此应选择pjldh15碟式离心机。特点是机身矮，体积小，便于工人操作， 占车间空间少； 电机功率小，消耗电能少； 分离机出口采用向心泵结构，排出的液相可直接输送到下游设备，排渣方式有两种选择，既

25、可以用plc自动控制，又可以人工手动控制； 转鼓内采用特殊的结构，处理量大， 澄清效果好。pjldh15碟式离心机技术参数表项目参数项目参数处理量 l/h1500排渣方式plc自动方式转速直径mm300输出压力kpa100-300转鼓转速rpm7320工作状态半封闭式电机功率kw4外形尺寸mm800*600*1250此设备选择1台，生产厂家：宜兴市海德分离机械有限公司。1.3浓缩设备据计算浓缩设备产量应大于1.126t/h，葡萄汁密度为1.072*103 kg/m3，换算可得单位产量1050.373 l/h，据此应选择双效降膜蒸发器。特点是该蒸发器适用于热敏感性物质（如牛奶、果汁、药液等）在真

26、空条件下进行低温连续浓缩。它由加热器、蒸发室、水力喷射器、多级水泵、水箱、循环出料泵和操作台等组成，凡物料接触部分均采用不锈钢材料制成。具有体积小，效率高，成本低等特点，是理想的浓缩设备。降膜蒸发器技术参数项目参数项目参数型号tw15b1200循环次数双效蒸发量l/h1200真空度kpa89-91蒸发温度46-50外形尺寸mm6000*3000*7100功率kw17.7此设备选择1台，生产厂家：上海定泰蒸发器有限公司。1.4板式换热器据计算板式换热器产量应大于1.263t/h，葡萄汁密度为1.072*103 kg/m3，换算可得单位产量1.178 m3/h，据此选择6b型螺旋板式换热器，特点是

27、换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、安装清洗方便、应用广泛、使用寿命长等。板式换热器技术参数项目参数流速1m/ces时处理量m3/h3.89通道间距mm6公称换热面积m21接管公称直径dg40重量（kg）44此设备选择1台，生产厂家：无锡可为化工机械有限公司。2.辅助设备选型2.1洗果机 选用温州新孔氏机械有限公司生产的冲浪式洗果机。该设备适用于果蔬原料的清洗。节能清洗水经过过滤后循环使用；果蔬原料在清洗过程中不停地作任意方向旋转，洗净度高；循环水将原料冲向出料方向，自带升运机，方便联线。型号：cxj10生产能力：10t/h功率：5.5kw外形尺寸：3000*1400*2000mm

28、2.2破碎机 选用泰州市科威机械有限公司生产的cps型鼠笼式破碎机。型号：cps10生产能力：610t/h功率：11kw外形尺寸：900*500*2000mm2.3无菌灌装机 选用北京华睿富德工程科技有限公司生产的单头无菌灌装机本产品可以应用到目前所有可流动性食品的无菌大包装。采用可编程控制器同时具有触摸屏人机界面监控，生产过程是采用全自动方式完成，同时操作人员可以通过人机界面有效的监控生产过程，达到可靠生产，智能控制的要求，实现了无菌灌装的高度可靠性。使用无菌灌装机包装后的果汁果浆和果酱类产品大大降低了产品的生产成本，减少了仓储的费用，运输费用，同时满足了国际市场对此类产品的包装要求，符合国际惯例有利于产品的出口