紫薯飲料加工工藝分析及生產(chǎn)布局設(shè)計8200字

1 1 2 21.2研究內(nèi)容 3 4 4 4 5 7 7 93.3驗證試驗 4結(jié)論與展望 5.2制作工藝 5.3物料衡算 5.5耗水、耗電的計算 參考文獻(xiàn) 20紫薯飲料產(chǎn)品的研究開發(fā)逐漸吸引科研人員的關(guān)注。本文通過對單因素實驗研究出白砂糖添加量(2%、4%、6%、8%、10%)、紫薯汁添加量(15%、25%、35%、45%、55%)、檸檬酸添加量(0.14%、0.18%、0.22%、0.26%、0.30%)、穩(wěn)定劑添加量(0.06%、0.11%、0.16%、0.21%、0.26%)。根據(jù)感官評定得分作為標(biāo)準(zhǔn)，確定各因素的最適添加量，并進(jìn)行正交實驗，確定制作紫薯飲料的最佳工藝為紫薯汁添加量為45%、白砂糖添加量為8%、蘋果酸添加量0.18%、穩(wěn)定劑添加量0.21%,通過控制原料配比制作出最佳的紫薯飲料，繼續(xù)進(jìn)行紫薯飲料的生產(chǎn)線設(shè)計，得到該生產(chǎn)線的年凈利潤為570.34萬元。2關(guān)鍵詞：紫薯飲料、單因素實驗、感官評定、正交實驗1.1紫薯的概述1.1.1紫薯的功能性作用紫薯是一種番薯科植物，別名黑薯，紫薯果實外皮和果肉都呈現(xiàn)出紫或深紫的顏色[]。紫薯的營養(yǎng)比普通紅薯更為豐富，除了含有豐富的淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)等，紫薯中還含有豐富的花青素。紫薯中的營養(yǎng)物質(zhì)例如蛋白質(zhì)比較容易被人體吸收2-41。另外，紫薯中所含的維生素A以及維生素C也是人體不可或缺的營養(yǎng)素，其中維生素A可以改善視力，防止夜盲癥，維生素C可以提升機(jī)體免疫力，促進(jìn)機(jī)體膠原蛋白的合成[4.5],紫薯中含有的大量花青素具有調(diào)節(jié)人體血糖，抗氧化，清除機(jī)體自由基以及抗癌、抗腫瘤的作用[6]。除了紫薯莖塊果實具有豐富的營養(yǎng)之外，紫薯莖葉也含有豐富的蛋白質(zhì)以及維生素等，其中含有的可溶性膳食纖維還被應(yīng)用于健身和減脂中[2,7。紫薯中的稀有元素鐵、硒等也是人體必不可少的營養(yǎng)元素，具有補血和抗衰等作用，其中，硒是一種重要的營養(yǎng)素，具有很好的抗癌功效，且硒元素很容易就可以被機(jī)體吸收，并且能夠留在人體的血清當(dāng)中發(fā)揮抗氧化、抑制癌細(xì)胞分裂與合成、增強(qiáng)機(jī)體免疫力的作用，可以有效預(yù)防機(jī)體肝癌、胃癌等多種病癥的發(fā)生。紫薯還可以替代精糧如大米等作為主食食用，紫薯中含有豐富的膳食纖維，可以增加飽腹感、促進(jìn)人體胃腸道蠕動，具有潤腸通便、改善消化道、預(yù)防胃腸道疾病的功效，經(jīng)常被作為健身減脂的代餐1.1.2紫薯飲料的研究及市場現(xiàn)狀現(xiàn)階段國內(nèi)外已經(jīng)有大量的關(guān)于紫薯中營養(yǎng)物質(zhì)的研究，尤其是對于紫薯中花青素的作用機(jī)制和理化性質(zhì)的研究。但是目前為止，有關(guān)于紫薯深加工方面的研究還很少，關(guān)于紫薯飲料的研究則更少?；谧鲜碇谢ㄉ氐难芯浚l(fā)現(xiàn)紫薯中色素的熱穩(wěn)定性等理化性質(zhì)良好，對于紫薯的加工利用尚處在發(fā)展階段，但是紫薯加工的果蔬型飲料非常符合國內(nèi)消費者的飲食習(xí)慣以及消費需求。因此，將紫薯作為原料應(yīng)用到飲料等食品中，我國市場上在售的添加紫薯果肉或以紫薯為原料深加工的產(chǎn)品主要集中在膨化食3者的需求。目前，碳酸類飲料的市場逐漸下滑4,更多的消費者開始追求天然健康的果1.2研究內(nèi)容劑(海藻酸鈉、黃原膠，比例為1:1)添加量，根據(jù)單因素實驗得到的結(jié)果設(shè)計正交試(1)生產(chǎn)工藝設(shè)計(2)繪制工藝流程圖(3)物料衡算(4)設(shè)備選型(5)經(jīng)濟(jì)效益估算4(6)繪制總平面設(shè)計圖和生產(chǎn)車間設(shè)計圖2.1材料與儀器設(shè)備白砂糖(食用級),購自上海上棠食品有限公司；檸檬酸、蘋果酸、海藻酸鈉，購自浙江YP-B1003電子天平HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋CH217電磁爐0600801打漿機(jī)2.2工藝流程及操作要點至細(xì)膩順滑，再向紫薯汁中加入1.0%氯化鈉溶液進(jìn)行護(hù)色處理。(3)均質(zhì)：將調(diào)配好的飲料預(yù)熱至65℃,用高速離心攪拌機(jī)作均質(zhì)處菌溫度為100℃,滅菌時長為20min,滅菌結(jié)束后抓緊冷卻。52.3實驗方法挑選、清洗紫薯→去皮→切丁(3cm左右)→蒸煮→打漿→1.0%氯化鈉溶液護(hù)色處以100ml紫薯飲料作為參考基準(zhǔn)。基礎(chǔ)配方為：白砂糖添加量6%,紫薯汁添加量35%,檸檬酸添加量0.26%,穩(wěn)定劑(黃原膠：海藻酸鈉=1:1)添加量0.21%。(1)白砂糖添加量的單因素實驗白砂糖添加量分別取2%、4%、6%、8%、10%五個添加量，進(jìn)行相應(yīng)的5組實驗。其他的配料為：穩(wěn)定劑添加量0.21%,紫薯汁添加量35%,檸檬酸添加量0.26%,制作紫薯飲料，對飲料的色澤、香氣、□感以及形態(tài)進(jìn)行感官評定。紫薯汁添加量分別取15%、25%、35%、45%、55%五個添加量，進(jìn)行相應(yīng)的5組實驗。其他的配料為：白砂糖添加量6%,檸檬酸添加量0.26%,穩(wěn)定劑添加量0.21%,制作紫薯飲料，對飲料的色澤、香氣、□感以及形態(tài)進(jìn)行感官評定。(3)有機(jī)酸添加量的單因素實驗①檸檬酸添加量單因素實驗檸檬酸添加量分別取0.14%、0.18%、0.22%、0.26%、0.30%五個添加量，進(jìn)行相應(yīng)的5組實驗。其他的配料為：紫薯汁添加量35%,白砂糖添加量6%,穩(wěn)定劑添加量0.21%,制作紫薯飲料，對飲料的色澤、香氣、□感以及形態(tài)進(jìn)行感②蘋果酸添加量單因素實驗蘋果酸添加量分別取0.14%、0.18%、0.22%、0.26%、0.30%五個添加量，進(jìn)行相應(yīng)的5組實驗。其他的配料為：紫薯汁添加量35%,白砂糖添加量6%,穩(wěn)定劑添加量0.21%,制作紫薯飲料，對飲料的色澤、香氣、□感以及形態(tài)進(jìn)行感(4)穩(wěn)定劑添加量的單因素實驗穩(wěn)定劑添加量分別取0.06%、0.11%、0.16%、0.21%、0.26%五個添加量，進(jìn)行相應(yīng)的5組實驗。其他的配料為：紫薯汁添加量35%,檸檬酸添加量0.26%,6白砂糖添加量6%,制作紫薯飲料，對飲料的色澤、香氣、□感以及形態(tài)進(jìn)行感官評定。2.3.3正交實驗設(shè)計完成單因素試驗后用感官評定作為指標(biāo)，選擇紫薯汁添加量、穩(wěn)定劑添加量、白砂糖添加量、有機(jī)酸添加量這四個因素，各個因素挑選一個最優(yōu)的試驗范圍，建立紫薯飲料L?(34)正交試驗因素水平表后繼續(xù)完成正交試驗，各組分別重復(fù)三次，得到生產(chǎn)紫薯飲料的最佳工藝配方。2.3.4感官評定評分項目色澤(30分)紫色25-30分淡紫色20-24分顏色很淡1-20分香氣(25分)濃郁的紫薯香氣21-25分淡淡的紫薯香氣15-20分少量的紫薯香氣1-15分□感(25分)味道合適，酸甜適宜20-25分味道比較合適，□味適中15-19分味道太重或太淡，酸甜不適口1-15分形態(tài)(20分)無雜質(zhì)沉淀17-20分有微量雜質(zhì)沉淀13-16分雜質(zhì)沉淀過多1-13分73.1單因素實驗結(jié)果與分析3.1.1白砂糖添加量對紫薯飲料品質(zhì)的影響白砂糖添加量/%由圖3-1可得：當(dāng)白砂糖添加量為2%-8%時，感官評分不斷上升，白砂糖添加量大于8%后，感官評分開始降低。因為白砂糖屬于營養(yǎng)型甜味劑，能夠提升回味和粘度以及飲料口感。白砂糖添加量過多，甜味較重，□感變粘，覆蓋了紫薯的香氣；白砂糖添加量過少，飲料風(fēng)味不佳；合適的白砂糖添加量會提高飲料的飽滿度，使飲料更加酸甜可口。綜上分析，確定白砂糖最佳添加量為8%。3.1.2紫薯汁添加量對紫薯飲料品質(zhì)的影響8由圖3-2可得：當(dāng)紫薯汁添加量為15%-45%時，感官評分不斷上升，紫薯汁添加量大于45%后，感官評分開始降低。由于紫薯汁添加量的逐漸增加，飲料中紫薯的香氣更加濃郁。當(dāng)紫薯汁添加量超過45%后，由于濃重的紫薯蒸煮味使得風(fēng)味變得越來越差，影響口感。綜上分析，確定紫薯汁最佳添加量為45%。(1)檸檬酸添加量對紫薯飲料品質(zhì)的影響檸檬酸添加量/%由圖3-3可得：當(dāng)檸檬酸添加量為0.14%-0.26%時，感官評分不斷上升，檸檬酸添加量大于0.26%后，感官評分開始降低。檸檬酸添加量適當(dāng)可以讓飲料酸甜可口。檸檬酸添加量過多會有刺激性的味道，檸檬酸添加量過少時，飲料口感不佳。綜上分析，確定檸檬酸的最佳添加量為0.26%。(2)蘋果酸添加量對紫薯飲料品質(zhì)的影響09由圖3-4可得：當(dāng)蘋果酸添加量為0.14%-0.18%時，感官評分不斷上升，蘋果酸添加量大于0.18%后，感官評分開始降低。適宜的添加量可以讓飲料提升口感。蘋果酸添加量過多時，飲料酸味較重，覆蓋原有紫薯的香氣。綜上分析，確定蘋果酸最佳添加量為0.18%。3.1.4穩(wěn)定劑添加量對紫薯飲料品質(zhì)的影響穩(wěn)定劑添加量/%由圖3-5可得：當(dāng)穩(wěn)定劑添加量為0.06%-0.21%時，感官評分不斷上升，穩(wěn)定劑添加量大于0.21%后，感官評分開始降低。穩(wěn)定劑添加量的增加有助于保持飲料的穩(wěn)定性，□感圓潤。當(dāng)穩(wěn)定劑添加量超過0.21%后，飲料會有膩感，變得粘稠。綜上分析，確定穩(wěn)定劑最佳添加量為0.21%。3.2正交試驗分析3.2.1正交試驗因素水平表的建立通過對單因素實驗結(jié)果的分析，用紫薯汁添加量、穩(wěn)定劑添加量、白砂糖添加量、蘋果酸添加量這四個因素建立正交試驗因素水平表，如表3-1所示。白砂糖添加量/%紫薯汁添加量/%穩(wěn)定劑添加量/%蘋果酸添加量/%16283試驗號111112122231333421235223162312731328321393321R根據(jù)對正交試驗結(jié)果的分析可得，這四個因素對實驗結(jié)果的影響為A>C>D>B,第四是紫薯汁，最優(yōu)組合是A?B?C?Di,即白砂糖添加量為8%,紫薯汁添加量為45%,穩(wěn)定劑添加量為0.26%,蘋果酸添加量為0.14%,用此配方制作的紫薯飲料感官評定得分為90分。3.3驗證試驗驗證，經(jīng)過驗證表明A?B?C?D?組合的得分是94分，比正交試驗的結(jié)果與分析中任意一評價。最終得出紫薯飲料的最佳配方為A?B?C?D?,即白砂糖添加量為8%,紫薯汁添加量為45%,穩(wěn)定劑添加量為0.21%,蘋果酸添加量為0.18%。用此配方研制出的紫薯飲本課題只研究了一種復(fù)合穩(wěn)定劑、甜味劑(白砂糖)和兩種酸對紫薯飲料的影響，5.1生產(chǎn)線設(shè)計項目設(shè)計項目為：年產(chǎn)3000噸紫薯飲料的生產(chǎn)線設(shè)計。主要包含紫薯飲料的生產(chǎn)廠址(1)篩選原料：工人在運作臺上料需要在85℃以上的溫度下進(jìn)行罐裝，灌裝時保持距離瓶□2-3cm。(3)封口、滅菌：罐裝好的飲料在半小時內(nèi)必須完成封口，滅菌條件為100℃,滅菌時長以20min為準(zhǔn)。(4)檢驗紫薯飲料的成品：每瓶飲料的重量為330g±3g,根據(jù)紫薯飲料的成品質(zhì)(1)感官標(biāo)準(zhǔn)：色澤為淡紫色，色差不允許相差太大，具有紫薯的香味，酸甜度成品靜置24h后無明顯沉淀。(2)理化指標(biāo)：26%的總糖度。(5)12個月的保質(zhì)期。且每班是3噸的產(chǎn)量。7小時/天每一班輪轉(zhuǎn)，生產(chǎn)率為3t/7h=428.6kg/h,見表5-1。年產(chǎn)量/t日產(chǎn)量/t班產(chǎn)量/t3純凈水每日需求量：12×45%=5.4t白砂糖每日需求量：12×15%=1.8t空罐每日需求量：12×3031=36372只需求量/天紫薯占成品比35%,消耗率5%純凈水占成品比45%白砂糖需求量0.3%穩(wěn)定劑需求量0.4%空罐330g/罐3031罐/t36372只5.4設(shè)備選型(1)購置時應(yīng)將企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模以及研發(fā)所必須的條件放在首位。(2)所選擇的設(shè)備要適合當(dāng)前生產(chǎn)的需要。在此基礎(chǔ)之上，還需要在設(shè)備選型的(3)所選擇的設(shè)備成本要適當(dāng)控制，在保證質(zhì)量的前提下，選擇的設(shè)備在使用過(4)所選的設(shè)備要便于后期對產(chǎn)品進(jìn)行改型以及滿足后期擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模的使用。設(shè)備運行穩(wěn)定，性能穩(wěn)定，保證售后。5.4.2主要機(jī)械設(shè)備選型根據(jù)產(chǎn)品方案和生產(chǎn)規(guī)模，按照12t/天的產(chǎn)能，對紫薯飲料生產(chǎn)過程中的所需設(shè)備進(jìn)行型號選擇，如表5-3。規(guī)格型號技術(shù)參數(shù)1操作平臺82ZXJ-3規(guī)格：3000×900×1930232425MKSE-300規(guī)格：300m3功率：/26272829GJJ-1000/25規(guī)格：1030×6502漿渣分離機(jī)225.5耗水、耗電的計算5.5.1耗水量計算用水主要在清洗、軟化原料，設(shè)備清洗和生活用水。(1)原料的清洗K?:依據(jù)經(jīng)驗，按紫薯：水=1:4計算，那么用水量為4.4×4×250=4400t/年依據(jù)經(jīng)驗，按紫薯：水=1:2計算，那么用水量為4.4×2×250=2200t/年(3)設(shè)備清洗K3:用水量為4t/天計算得4×250=1000t/年以0.11t/(人/天)計，用水量為12×4×250×0.11=1320t/年全廠用水量=K1+K?+K3+K?=8920t/年，以2.55元/t計算，水費大概是22746元/年。5.5.2耗電量計算規(guī)格型號總功率(kw)量年耗電量(度)123445363789//////5.6經(jīng)濟(jì)效益估算投資包括租賃地塊和建設(shè)廠房所需的裝修，大概需要投入費用450萬，購買機(jī)械設(shè)備以及基礎(chǔ)設(shè)施(包含設(shè)備安裝調(diào)試費)共計大概需要335萬。另外，根據(jù)表5-3,大概需要費用40萬去購置設(shè)備，留下部分資金購置零散設(shè)備，大約需要費用55萬。預(yù)留35萬作為流動資金，總計需要資金約875萬。白砂糖：10元kg×1800kg/d×250d=450萬元；蘋果酸：30元kg×36kg/d×250d=27萬元；氣：2萬元；所有工人的費用大約：350萬元共計約為2993.3萬元每瓶凈含量330g的紫薯飲料，價格5.5元/瓶，年產(chǎn)量910萬瓶，銷售金額5005萬元，產(chǎn)品銷售過程中的費用為銷售金額的25%。年利潤=年銷售收入-(年生產(chǎn)成本+年銷售費用)年凈利潤=年利潤-(年利潤×企業(yè)所得稅)=570.34萬元即該生產(chǎn)線年凈利潤5高壓均質(zhì)機(jī)灌裝機(jī)滅菌機(jī)貼標(biāo)機(jī)紫薯圖5-1紫薯飲料生產(chǎn)工藝流程圖33打漿間打漿間間理間o間高壓均質(zhì)間間間o3了433了4圖5-2紫薯飲料生產(chǎn)車間布置圖(圖中尺寸單位：m)宿舍成品間辦公區(qū)原輔料間停車場垃級場間5品感謝指導(dǎo)老師給予了我理論以及實驗操作過程的一些建議，在論文編寫的整個過程中我碰到了不少的難題，是指導(dǎo)老師一次次的細(xì)心引導(dǎo)，幫我克服了一些困難，感謝我的同學(xué)在實驗的操作以及編寫論文的過程中，我們相互學(xué)習(xí)，相互督促，在困難中不斷成長，獲得新的知識。還要感謝走在學(xué)術(shù)前沿的前輩們的刻苦鉆研，因為有他們的眾多學(xué)術(shù)碩果，才給我們留下了豐富的參考文獻(xiàn)和學(xué)習(xí)資料，引導(dǎo)了我的實驗思路，為我的實驗提供理論基礎(chǔ)，謝謝所有人的幫助。參考文獻(xiàn)[1]王月囡.紫薯飲料護(hù)色液化工藝[J].現(xiàn)代食品.2016,(02):90-92.[2]胡霞，葛莎莎.紫薯護(hù)色工藝及速凍紫薯丸的研制[J].溫州農(nóng)業(yè)科技，2016,(02):[3]趙豐麗，蔣秀娟，吳奔，等.紫薯渣花色苷提取及其功能飲料的研究[J].糧油食品[4]肖丹，邱超，劉平，等.紫薯飲料的制作及工藝研究[J].內(nèi)江科技，2019,40(03):57-58.[5]吳云雪，李佳，李娟，等.紫薯飲料加工技術(shù)研究[J].食品與發(fā)酵科技，2017,53(05):72-75.[6]陳亞利.紫薯花色苷分離及紫薯飲料加工工藝研究[D].2019.[7]涂薇.紫番薯鮮奶