年产500吨冷冻鱼糜的生产车间设计.doc
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1、北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计年产500吨冷冻鱼糜的生产车间设计年产500吨冷冻鱼糜的生产车间设计摘 要本设计对年产500吨冷冻鱼糜的生产车间进行设计,在传统工艺的基础上对配方和工艺进行优化。用甜度低、凝胶性好、抗冻性强的1.5%菊粉替代蔗糖,结合2%山梨糖醇、2.5%食用盐、0.3%三聚磷酸钠和5%乳清蛋白,优化漂洗和擂溃工艺参数,生产凝胶性好、白度高、抗冻性强的罗非鱼鱼糜。其中,漂洗次数为3次,鱼肉和水的比例为1:5,冷却水水温控制在10下,漂洗时间为68min。斩拌选择工艺参数为斩拌转速3000rmin-1、斩拌时间为20min。关键词:冷冻鱼糜;斩拌;生产车间Design
2、 of production workshop with an annual output of 500 tons of frozen surimiAbstractThis design designs the production workshop with an annual output of 500 tons of frozen surimi, and optimizes the formula and process based on the traditional process. Replace sucrose with 1.5% inulin, which is low in
3、sweetness, good in gelatinization and strong in freezing resistance, and combine with 2% sorbitol, 2.5% salt, 0.3% sodium tripolyphosphate and 5% whey protein to optimize the rinsing and beating process parameters to produce tilapia surimi with good gelatinization, high in whiteness and strong in fr
4、eezing resistance. The rinsing time was 3 times, the ratio of fish to water was 1:5, the temperature of cooling water was controlled at 10, and the rinsing time was 68min. The process parameters were 3000rmin-1 at chopping speed and 20min at chopping time.Keywords:Frozen surimi; Chopping; Manufactur
5、ing shop目 录1前言11.1冷冻鱼糜概述11.2冷冻鱼糜的研究背景11.3冷冻鱼糜的发展现状21.3.1鱼糜需求前景分析21.3.2发展现状31.4冷冻鱼糜的设计意义32产品设计方案52.1产品方案52.1.1产期产量设计52.2产品配方设计52.3产品理化指标62.4原辅料62.4.1罗非鱼72.4.2菊粉72.4.3乳清蛋白粉82.4.4三聚磷酸钠82.4.5食盐92.4.5山梨糖醇92.5包装93生产工艺流程103.1工艺流程图103.2生产工艺说明113.2.1原料接收113.2.2原料鱼的前处理113.2.3采肉113.2.4漂洗113.2.5精滤、脱水113.2.6擂溃/斩
6、拌123.2.7充填成型、冻结123.2.8储藏运输124物料衡算134.1原辅料物料衡算134.2包装材料物料衡算144.2.1内包装144.2.2外包装145设备选型155.1设备选型的原则155.2设备流程155.3设备选型说明155.3.1连续式洗鱼机165.3.2电动去鱼鳞机165.3.3水浴式冷却清洗机175.3.4压榨式采肉机175.3.5漂洗桶185.3.6回转筛195.3.7自动精滤机195.3.8螺旋式脱水机205.3.9斩拌机215.3.10全自动成型机225.3.11连续封口机235.3.12食品自动金属检测仪245.3.13平板冻结机245.4工艺主要设备一览表255
7、5 辅助设备一览表256车间布局设计266.1车间设计原则266.2车间设计布置说明266.3车间布局设计图277成本估算287.1原辅料和包装材料的成本估算287.1.1原辅料成本估算287.1.2包装材料成本估算287.2设备成本估算287.3电水成本估算297.3.1电费成本估算297.3.2水费成本估算307.3.4水电总成本307.4人工成本估算307.5成本估算汇总317.6产品经济效益318质量卫生管理328.1HACCP体系328.1.1冷冻鱼糜生产危害分析及控制328.2GMP在生产车间中的应用338.2.1生产车间卫生管理339结论35参考文献36附录391前言鱼糜制品因
8、品种多样,营养丰富,食用方便而深受消费者的喜爱。冷冻鱼糜加工技术的开发,解决了原料鱼肉蛋白质冷冻变性问题,可直接在海上或原料基地生产冷冻鱼糜,原料鱼鲜度好,冷冻鱼糜质量高,生产厂家可不受地点、季节限制,得到符合要求的原料,做到一年均衡生产,原料鱼废弃物可集中利用1。1.1冷冻鱼糜概述冷冻鱼糜是指原料鱼经清洗,去除头、内脏后再从鱼体中所采取的鱼碎肉,经过多重漂洗、精滤、脱水后,再经斩拌加入各种抗冻剂和品质改良剂后,经成型、速冻,成为冷冻鱼糜。它可在良好冻藏温度下保存一年之久,大部分的鱼种鱼浆仍然不会失去鱼糜所需的功能性。在鱼糜的制造过程中,漂洗和脱水会使鱼肉失去大量水溶性蛋白质和呈味成分,但它还
9、是富含鱼肉蛋白质且氨基酸的组成均衡,容易被人体所消化吸收。1.2冷冻鱼糜的研究背景如图1.1,根据中国渔业统计年鉴数据,2017年我国水产品加工总产值为4305.07亿元,较2016年4090.23亿元产值上升4.99%,但较2011年2688.06亿元的产值增长了60%;2018年产值达到4336.8亿元左右,同比增长0.73%。2011年-2018年,我国鱼糜制品产量由104.01万吨增长至145.55万吨,鱼糜制品占我国水产加工品的比例由5.83%增长至6.75%,如表1.12-10。由于国家条例规定避免过度捕捞和气候变暖的缘故,我国的冷冻鱼糜中淡水鱼糜有很大的发展前景。图1.1 201
10、1-2018年我国水产品加工总产值和增长情况(单位:亿元、%)表1.1 2011-2018年我国水产品加工总量和鱼糜制品行业加工产量2-10年份水产品加工总量/万吨鱼糜制品产量/万吨占水产加工品比例/%20111782.78104.015.8320121907.39132.706.9620131954.02132.686.7920142053.15151.797.3920152092.32145.426.9520162165.45155.407.1820172196.25154.207.0220182156.86145.556.75在生产上,受气候和中国传统消费习惯的影响,速冻鱼糜制品行业存在
11、着生产、消费淡旺季的区分:每年的二、三季度为淡季,一、四季度为旺季11。由于资源原因,我国的鱼糜制品生产主要集中在沿海城市:辽宁、山东、上海、福建、广东、海南、广西等省区都具有生产鱼糜的良好条件,我国现有的约400家速冻鱼糜制品的生产企业,主要集中于这些地区12。中高端和大型鱼糜企业在加工生产中严格执行“危害分析与关键点”(HACCP)计划13,不断提高产品品质和开发高质量的鱼糜新产品,已经建立起一定的市场知名度和美誉度;同时,由于行业的高速发展,也吸引了部分低端市场参与者,在局部地区销售中低档速冻鱼糜制品。1.3冷冻鱼糜的发展现状1.3.1鱼糜需求前景分析鱼糜是水产品去除了非食用部分的纯鱼肉
12、是完全的蛋白质,能够全面的被人体所吸收,是最好的动物蛋白质,不仅营养价值高,而且食用安全。此外鱼糜制品使水产品体积大大缩小且容易包装,有效提高了冷库利用率和运输效率,大幅度降低运输成本,使水产品的销售距离比销售活鱼提高上百倍。从消费角度看,鱼糜制品食用方便,免去了对鱼的前期处理工作,减少了工作量,可以一次购买,分次食用;并且可以减少厨房中废弃物的产生12。我国拥有渤海、黄海、东海和南海四大海区,适于捕捞水深200米以内的大陆架渔场面积约150万平方千米,浅海滩涂可供养殖面积约134万公顷。鱼类资源相当丰富,海水鱼类约1500多种,其中主要经济鱼类近百种。渔业稳定发展为鱼糜制品行业发展提供了良
13、好的产业基础。受制于海洋资源的衰退带来的海水原料供应不足以及国家对近海捕捞的限制日趋严格,还有鱼糜制品价格始终走高,这有一定原因造成销售难题。随着近年来淡水鱼糜生产设备和工艺的改造以及淡水鱼土腥味等技术性问题得到解决,且淡水鱼原料中副产品得到逐步的综合利用,淡水鱼糜的市场推广成为可能,在保证口感、营养价值的同时进一步丰富了原材料市场。由于淡水鱼原料开发成冷冻鱼糜的成本显著低于海水鱼,冷冻鱼糜企业生产的动力得以加强,供给量也随之逐年攀升,从而使得速冻鱼糜制品原料价格有所回落。众多中小企业借助成本下降机会进行价格竞争,对速冻鱼糜制品的价格形成一定程度的冲击。行业内领先企业大多选择不主动参与价格竞争
14、而是采取调整产品结构的方式保持盈利水平。1.3.2发展现状徐莉娜,贺海翔,付湘晋等14人研究采用比较白鲢鱼背部和腹部鱼肉鱼糜在不同加热模式下形成的鱼糕,得出背部鱼肉加工的鱼糜凝胶强度比腹部的高得多,且成品鱼糕较不容易变质,但白度、保水性没有明显差异。王蒙娜,熊善柏,尹涛等15人研究鱼糜斩拌过程中NaCl质量分数、斩拌转速、斩拌时间和真空度对凝胶强度的影响,分析得出NaCl质量分数1.04%、斩拌转速3000r.min-1、斩拌时间14.17min和真空度80kPa时,鱼糜凝胶能力、持水性达到最大。徐中伟,冯黎,沈建16研究漂洗和预脱水工序对鱼糜质量的影响,实验证明采用二次预脱水配合三次漂洗的
15、方法可以提高鱼糜弹性,防止冷冻劣变。王汇川,张志祥,宣晓婷等17人通过分析不同超高压处理条件并与传统的热处理方式进行对比,分析得出当压力为300MPa,保压时间10min时,鲈鱼鱼糜改善程度最大。方旭波,陈小娥,安利华等18人研究漂洗过程和凝胶增强剂对鱼糜凝胶特性的影响,得到漂洗工艺中漂洗水为1.0mg/mL柠檬酸钠溶液、漂洗温度8C、漂洗时间12min,凝胶增强剂选用2%鸡蛋白、3%马铃薯淀粉、0.2%GRA1作为复合凝胶增强剂,该条件下鱼糜凝胶强度是传统工艺的4倍。李斌等19研究超声波处理对鱼糜凝胶特性的影响时,得出在0.280.85W/cm2声强范围内,声强越强,凝胶强度越强;超声处理最
16、佳温度为40C;鱼糜水分含量越高,改善效果越显著。张文婷,李婕,陈健20研究抗冻剂对罗非鱼鱼糜的效果时发现,0.3%三聚磷酸盐对罗非鱼鱼糜的抗冻效果最佳。仪淑敏,叶贝贝,张诗雯等21人研究在鱼糜中加入菊粉对鱼糜的抗冻效果的影响,通过单因素实验和正交实验,利用蛋白含量和蛋白活性等其他指标分析出最佳添加浓度为1.5%菊粉。1.4冷冻鱼糜的设计意义生活节奏的加快,让越来越多的城乡居民选择速冻食品。鱼糜制品味道多变,营养丰富,形式也是多种多样,所以鱼糜制品的市场需求逐渐增大。近几年来,食品安全问题也成为了人们愈加关注的关键,鱼糜制品主要是在冷冻条件下储存,低温条件下很少滋生细菌。烹饪方式简单且营养损失
17、少。冷冻鱼糜会产生劣变主要是在低温冷冻时所产生的最大冰晶生成带,解冻后导致产品的组织结构改变、蛋白质被破坏。在传统生产工艺的基础上,选用甜度低的菊粉替代蔗糖作为抗冻剂,添加乳清蛋白粉增强鱼糜凝胶作用,选择冻结速度快的设备能迅速通过-1-5C最大冰晶生成带。为避免冷冻时产生冻结烧(氧化)的现象,在包装上选择阻气性好的尼龙塑料袋(PA+PE复合材质)。2产品设计方案2.1产品方案2.1.1产期产量设计本工厂预计年产量为500吨。班产量计算公式由于淡水鱼的汛期大多集中在每年春节前还有人们饮食习惯等因素,鱼糜的生产有淡旺季之分,每年第一季度和第四季度为旺季,第二、三季度为淡季。本厂全年生产,每月生产2
18、5天,全年生产天数共计300天,旺季每天三班,淡季每天一班,8小时一班,k为设备不均匀系数,k=0.70.8,取k=0.8。班产量:500/(150*3+150)=0.84t/班=840kg/班日产量:淡季为1*0.84=0.84t/天=840kg/天,旺季为3*0.84=2.52t/天=2520kg/天时产量:0.84/8=0.105t/h=105kg/h表2.1 产量产期设计表名称单位数量年产量吨/年500年工作日天300车间日工作班次班/天1(淡季)3(旺季)车间班工作时间h/班8日产量kg/天840(淡季)2520(旺季)班产量kg/班840时产量kg/h105尺寸mm450*300*
19、70包装规格kg/块块/箱1022.2产品配方设计为了增强冷冻鱼糜的抗冻性和抗保水性、氧化性、凝胶特性,本设计添加了聚合磷酸盐、乳清蛋白和山梨糖醇等食品添加剂和新食品原料菊粉来改善这一缺陷。通过查阅冷冻鱼糜生产配方的相关文献及书籍,根据GB 2760-2014食品添加剂使用标准调整得到以下配方,详见表2.222表2.2 冷冻鱼糜原辅料成分配方序号成分添加量%1鱼肉88.72食用盐2.53三聚磷酸钠0.34菊粉1.55山梨糖醇26乳清蛋白粉5总计1002.3产品理化指标冷冻鱼糜产品指标如表2.3、表2.423。要求最后产品理化指标达到AAA级。表2.3 冷冻鱼糜感官要求项目要求色泽白色、类白色形
20、态冻块完整,解冻后呈均匀柔滑的糜状气味具有鱼类特有的气味,无异味杂质无外来夹杂物表2.4 冷冻鱼糜理化指标项目指标TA级SSA级SA级FA级AAA级AA级A级AB级B级凝胶强度/(gcm)900700600500400300200100100杂点/(点/5g)810121520水分/%75.076.078.080.0pH6.57.4产品中心温度/-18.0白度*符合规定淀粉不得检出*根据双方对白度约定的要求进行2.4原辅料通过查找关于冷冻鱼糜的工艺优化文献以及课本信息,选择了营养价值高,产量大的罗非鱼作为原料鱼,以低热量的膳食纤维菊粉代替蔗糖结合山梨糖醇、聚合磷酸盐、食盐和乳清蛋白制作更为健康
21、抗冻性和保水性高,凝胶特性强的冷冻鱼糜。2.4.1罗非鱼罗非鱼,又称非洲鲫鱼,是世界水产业的重点科研培养的淡水养殖鱼类,且被誉为未来动物性蛋白质的主要来源之一。它具有很强的适应能力和强大的繁殖力,在海水、淡水中均可生存。它还具有生长快、食性杂、耐低氧、个体大、产量高和肥满度高等优点。我国目前主要养殖的品种有尼罗罗非鱼、奥利亚罗非鱼、莫桑比克罗非鱼以及各种组合的杂交后代等。张崟、曾庆孝、朱志伟等24比较了罗非鱼与工厂常用的四种海水鱼(黄姑鱼、带鱼、沙丁鱼、鲜丁鱼)鱼糜,发现罗非鱼与海水鱼鱼糜的水分含量无显著差异(p0.05),但蛋白质、脂肪、灰分、盐溶性蛋白含量及pH值有显著差异(p0.05)
22、详见表2.5。表2.5 罗非鱼与几种海鱼的基本成分和盐溶性蛋白及pH值的比较24黄姑鱼带鱼沙丁鱼鲜丁鱼罗非鱼水分/%80.1591.97a81.4720.45a81.7180.10a82.3180.14a81.6750.11a干基蛋白/%80.6862.34b86.5720.12a84.7880.13a85.3660.27a84.6770.13a干基脂肪/%10.4830.63a6.0150.77c4.0210.58d5.0420.40cd9.9620.39b干基灰分/%3.7780.37c5.4110.06a4.7540.03b4.6190.04b3.4270.18c干基盐溶性蛋白/%5.
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