年產2000噸荔枝干深加工工廠設計
摘要:荔枝是我國南方著名的特產水果,深受國內外消費者的喜愛。將荔枝加工是解決荔枝鮮果出路,延長荔枝商品供應期的重要措施。鮮荔枝加工干制,歷史悠久,成品肉厚,味香甜,歷來為自嘗及送禮佳品,遠銷國內外。本文為荔枝干深加工工廠設計,圍繞廠址選擇,物料衡算,工藝流程以及設備的選型展開論證。
關鍵詞:荔枝干 深加工 選址 物料衡算工藝流程 設備選型
一、食品簡介
荔枝素有嶺南佳果之稱,果肉白嫩,汁多味美,深受人們的喜愛但荔枝采收期集中在盛夏高溫季節,采后難以貯藏保鮮,造成鮮果銷售壓力很大。因此,生產優質的荔枝干,是避免爛果以及果農售果難等問題的一個重要途徑[1]。
二、工廠選址的論證
荔枝具有強烈的季節性,在每年5月到8月為荔枝的采收旺季。而且荔枝是一種非常嬌貴的水果,它的保質期很短。與其它水果相比,荔枝鮮果保鮮難度很大,特別是遠距離運輸時鮮果的儲運和貨架期壽命短等問題都有非常大的風險系數[2]。為了避免運輸過程中的波動而給生產帶來不利影響,工廠地址應該選在接近原料產地。
表1:廣東省和福建省優略勢比較
地區 |
廣東省 |
福建省 |
面積(萬平方千米) |
17.98 |
12.4 |
人口(2010) |
10430萬 |
3689萬 |
氣候類型 |
亞熱帶季風氣候為主 |
亞熱帶濕潤性季風氣候 |
夏季平均氣溫 |
25~34℃ |
20~39℃ |
荔枝產量(2010) |
100.83萬噸 |
14.73萬噸 |
年平均降水量 |
1300~2500毫米 |
1200~2000毫米 |
主要地形 |
以山地、丘陵為主 |
以山地、丘陵為主 |
地理位置 |
東鄰福建,北接江西、湖南,西連廣西,南臨南海,珠江口東西兩側分別與香港、澳門特別行政區接壤,西南部雷州半島隔瓊州海峽與海南省相望[4]。 |
位于中國東南部,東隔臺灣海峽,與臺灣省相望,東北與浙江省毗鄰,西北橫貫武夷山脈與江西省交界,西南與廣東省相連,連接長江三角洲和珠江三角洲[5]。 |
由表1可知,考慮原料來源,廣東省荔枝產量遠大于福建省,而且廣東有民工潮,可以為工廠提供足夠的勞動力,同時,廣東交通便利,適宜建廠。根據我國具體情況,食品工廠一般傾向于設在原料產地附近,有利于可獲得足夠數量和質量新鮮的原料。出于對原料產量和荔枝干燥特性考慮,廣東省的條件比福建省更勝一籌。所以,初步把工廠定在廣東省。
由廣東統計年鑒得知以下2011年廣東部分地區荔枝產量數據:
表2:廣東部分地區條件比較
地址 |
廣州 |
茂名 |
汕尾 |
荔枝產量(萬噸) |
6.23 |
44.52 |
7.99 |
規模以上工業企業數 |
4438 |
628 |
243 |
生產總值(億元) |
12303.12 |
1780.31 |
550.16 |
人口總數(萬人) |
1270.08 |
581.77 |
293.57 |
大學程度人口(萬人) |
244.21 |
24.83 |
6.37 |
7月平均氣溫 |
28.6℃ |
28℃ |
28.1℃ |
年降水量 |
1623.6~1899.8 |
1500~1800 |
2200~2380 |
地理位置 |
位于廣東省中部,東連惠州市,西鄰佛山市,北靠韶關市,南臨東莞市、中山市,隔海與香港、澳門相望。 |
位于廣東省西南部,鑒江中游東側,南臨南海。我國目前最大的石油加工基地 |
位于廣東省東南沿海,東連揭陽市、西接惠州市、北靠河源市、南瀕南海。 |
主要河流 |
主要河流有珠江、流溪河、增江等 |
主要河流有鑒江、黃華江、羅江、袂花江等 |
|
交通狀況 |
海:港口有烏沖/嘉利/大碼頭/建翔/廣裕/市港澳/集司/東江倉/廣寶通/全通碼頭等
陸:高速鐵路有廣深港/廣深/廣珠/武廣/貴廣/南廣等
普通鐵路有京廣/廣茂/廣珠/廣深/廣梅汕等
空: 航空有廣州白云機場[6] |
港口有水東、博賀茂名港等多個天然良港。
鐵路橫貫全市,東接京廣、廣九線,西連黎湛線,鐵路、海運、公路等運輸網絡已形成,交通便利[7]。 |
交通便捷,深汕高速公路貫穿全境,建設中的廈深高鐵從汕尾沿海穿過[8]。 |
雖然廣州是廣東省的省會,交通非常方便,勞動力也非常充足,但是由于廣州的工業程度過大,出于從生產條件方面考慮,應該選在工業企業數較少的地區,以防止食品在加工過程中,受到工業的污染,所以,廣州排除。其次,汕尾的荔枝產量很大,工業數很少,但是,汕尾的交通不方便,地理位置不夠優越,年降水量也比其他兩個市多,出于種種原因,汕尾不是一個好的工廠地址選擇。經過從各個方面考慮,荔枝廠應該選在茂名的工業園。
總結:茂名地廣,開發空間廣闊,地價低,工業程度相對較小,交通便利,海洋、森林、礦產等資源豐富,有足夠的水、電、燃料等資源供應,勞動力和原輔料的供應充足,
三、工藝流程
3.1工藝流程
原料挑選 → 分選、去梗 → 清洗 → 分級 → 初焙( 殺青) → 第一次回濕 → 復焙 → 第二次回濕 → 三培 → 真空包裝 → 殺菌 → 成品 → 冷藏
3.2主要技術
(1)原料挑選: 選擇病蟲害控制得當,合理使用農藥的果園。采果前一星期禁止使用農藥。果園沒有蒂蛀蟲危害,果實正常發育、果大、肉厚、含糖量高、可溶性固形物在1 9 % 以上的新鮮成熟果實[9], 成熟度不夠或過熟均不適宜。
(2)分選、去梗:剔除病蟲果、枝條、葉片, 剪成單果[10]。
(3)分級:如果用熱風干燥法干燥,應按果實大小先進行分級,保證成品的含水率一致[11]。
(4)初焙( 殺青):從熱風干燥開始至12~16h為前期干燥段,這段時間又分為兩部分:前4 h 是高溫、高濕(循環)干燥段,熱風溫度控制在80~95℃,可使荔枝表面水分快速揮發,同時又防止荔枝過早硬化而阻礙肉、核水分向外遷移,可控制裂殼現象的產生;后一段時間是排濕與循環相結合的干燥段,溫度控制在65~70℃,使荔枝含水量降至60%左右。其間翻動2~4 次,要求培床各點位溫度不均勻度不得超過3%,使荔枝、龍眼果實受熱均勻,不會因過度受熱而使果實變焦,也不會因受熱不足而使果實容易發霉變質。前期干燥處理可使荔枝含水量從原始水分降至60%左右[12]。
(5)第一次回濕:前期干燥后要立即進行第一次回濕。回濕目的是使果核、果肉的水分向果皮表層遷移,利于繼續干燥和節省能耗,把半干產品堆放在一起進行緩蘇,還可促進相互之間的排濕與吸濕,使產品含水率均勻化。緩蘇時間可根據現場生產要求,12~36h不等[12]。
(6)復培:從第一次回濕后再進行熱風干燥14~18 h ,這段時間是中期干燥段,荔枝含水率從60%降至30%左右,是干燥過程的主要降水段,熱風溫度可控制在55~60℃,熱風相對濕度由電動閥門的循環、排濕交替動作來控制[12]。
(7)第二次回濕:第二次緩蘇的目的和過程與第一次緩蘇相同[12]。
(8)三培:從第二次回濕結束后再干燥到荔枝干產品終了水分這一過程是三培。由于此時荔枝內部含水率很低,荔枝殼表面進一步變硬,內部水分遷移到殼表面的時間較長,難度加大,因此,后期干燥處理過程更要注意溫度不能過高,且要降低風量并作全循環以節能降耗[12]。
(9)真空包裝:荔枝干產品終了水分約為18 % ,且產品具有很強的復吸性,為此,后期干燥處理冷卻后,應盡快組織包裝,并盡量使用真空薄膜袋包裝結合高溫殺菌的方法[12]。
(10)殺菌冷卻:殺菌溫度100℃,時間30min ,自然冷卻至常溫[9]。
(11)存放儲藏:經過真空包裝、高溫殺菌的荔枝干、龍眼干可以在常溫下長期存放及銷售,而不存在生蟲、發霉、果肉顏色變深的危險。而沒有經過真空包裝、殺菌的荔枝干、龍眼干的存放必須在冷庫的低溫環境下,超過一年的存放則要求溫度為-18℃[9]。
四、物料衡算
4.1產品方案確定
荔枝干年產量為2000t
由于產品本身特點,全年生產有明顯淡旺季之分,6月、7月、8月為旺季,其他月份為淡季,全年按300天計算,其余為節假日和設備檢修日,旺季按三班制計算,一共75天,淡季按一班制計算,一共225天。
其中,K 設備不均系數,取0.7
由于荔枝在6月7月集中上市,所以,旺季時班產量可以比淡季時適度的增加。
年產2000噸荔枝干深加工工廠產品方案
產品名稱 |
年產量
/ t |
班產量
/ t |
1
月 |
2月 |
3月 |
4月 |
5月 |
6月 |
7月 |
8月 |
9月 |
10月 |
11月 |
12月 |
荔枝干 |
2000 |
6.351 |
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4.2物料衡算
成品:2000t荔枝干 每班產品:6.35t
按班產量進行物料衡算
(1)在三培過程中,設干燥前荔枝干的含水量為W3 = 30% ,干燥后荔枝干含水量W4= 18%,此階段工藝損失為1%。則
進入三培過程前物料為:
水分蒸發量為:
實際物料為:
工藝損失為:
(2)在復培過程中,復培前荔枝干的含水量為W2 = 60% ,復培后荔枝干含水量W3 = 30%,此階段工藝損失為1%。則
進入復培過程前物料為:
水分蒸發量為:
實際物料為:
工藝損失為:
(3)在初培過程中,初培前荔枝干的含水量為W1 = 100% ,初培后荔枝干含水量W2= 60%,此階段工藝損失為1%。則
進入初培過程前物料為:
水分蒸發量為:
實際物料為:
工藝損失為:
(4)在挑選、去梗、清洗、預處理的過程中,假設工藝損失為1%,則:
初始原料為:
工藝損失為:
所以,每班生產所需新鮮荔枝為33.91t。
4.3物料平衡圖(每班)
新鮮荔枝33.91噸
挑選、去梗、清洗、分級33.57噸 工藝損失0.34噸
初培13.29噸 水分蒸發量19.94噸
工藝損失0.34噸
復焙7.52噸 水分蒸發量5.64噸
工藝損失0.13噸
三焙6.35噸 水分蒸發水量1.09噸
工藝損失0.08噸
每班荔枝干產量6.35噸
五、設備選型
5.1荔枝清洗設備[13]
荔枝每班生產所需新鮮荔枝量為33.91噸,即每小時需要4.24噸新鮮荔枝。由于新鮮荔枝量較多,采用兩臺水果清洗機用于清洗。選用山東濰坊諸城市昊昌食品機械制造有限公司的產品:
名稱 型號 處理能力 外形尺寸 耗水量
氣泡翻浪式蔬菜清洗機 DX-800型 2~3T/h 5500×1100×1200 2-3T/h
5.2分級設備[14]
按果實大小進行分級,同一烤爐的果實盡可能要求大小均勻一致。采用兩臺分級機用于分級,選用浙江三雄機械制造有限公司的產品:
名稱 型號 產量 外形尺寸 配置功率
荔枝分級機 RSJ 2~3T/h 6060×1340×2126 1.5kw
5.3烘干設備[15]
干燥分三部分組成,第一次蒸發19.94噸水分,第二次蒸發5.64噸水分,第三次蒸發1.09噸水分。每班生產,第一次水分蒸發量為2493kg/h,第二次水分蒸發量為705kg/h,第三次水分蒸發量為136kg/h。
烘干機選用鄭州匯生機械設備有限公司的產品:
名稱 型號 干燥強度kg水/h 外形尺寸 蒸汽消耗量kg/h
網帶式烘干機 DW-2-10 300 12050×2330×3650 600
由于產量過大,所以,第一階段需要9臺烘干機,第二階段需要3臺烘干機,第三階段需要1臺烘干機,一共13臺。
5.4包裝設備[16]
每班的工作產量為6.35噸/班荔枝干,即每小時生產793.75kg荔枝干。按每袋500克計,則包裝速率為1588袋/小時,即27袋/分鐘。采用0.05mm厚聚丙烯真空蒸煮袋包裝材料。選擇上海欽典機械制造有限公司的產品:
名稱 型號 包裝效率(bags/min) 機械尺寸(㎜)
包裝封口機 QD-60A 40~60 600×700×1450
5.5殺菌設備
殺菌設備選用諸城市鑫正達機械有限公司的產品:
名稱 型號 設計壓力 設計溫度 機械尺寸(mm)
滅菌鍋 1300# 0.44MPa 145℃ 6000×1800×2100
總結,工廠一共需要以下設備:
設備名稱 |
型號 |
數量 |
材料 |
尺寸 |
氣泡翻浪式蔬菜清洗機 |
DX-800型 |
2 |
不銹鋼 |
5500×1100×1200 |
荔枝分級機
|
RSJ |
2 |
不銹鋼 |
6060×1340×2126 |
網帶式烘干機
|
DW-2-10 300 |
13 |
不銹鋼 |
12050×2330×3650 |
包裝封口機 |
QD-60A
|
1 |
不銹鋼 |
600×700×1450 |
滅菌鍋 |
1300# |
2 |
不銹鋼 |
6000×1800×2100 |