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1、绪论1.1国外紫甘薯色素发展现状随着世界经济的飞速发展，生活节奏的不断加快，目前国内外天然色素的消费量逐年增加，需要的品种也越来越多。统计显示发达国家天然色素的产量日益减少。这是主要是由于工业化的进展，可耕地面积逐年减少。国际国内市场像其他许多色素一样，紫甘薯红色素也被某些国外居心不良的商人误导，夸大其需求量，其目的就是希望中国厂家一哄而上，造成供大于求，以便压价采购。据我们通过国内外不同渠道了解到，紫甘薯红色素的需求量（以20色价计）大约为：日本510吨左右，韩国3吨左右，台湾1吨左右，欧美无正式大规模应用。目前的市场需求量大大低于国内紫甘薯的种植量，以日本为例，生产该色素的工厂至少有三家，
2、仅日农和三荣源的总产量就已足够供应本国市场，而他们的原料大多来自日本国内。由于紫甘薯红色素还属于新品种色素，除了有个别厂家批量生产供出口外，市场上并无大货供应，所以国内各食品饮料厂对它的认识和应用非常有限。据了解有少数中日合资的酱菜加工企业从日本进口紫甘薯红色素，不过数量有限。日本的食用色素的市场规模从2000年的21940吨和销售金额315.8亿日元到2008年达22545吨1)、年销售金额将近330亿日元(按1元人民币=15日元换算、相当于22亿元)，将近10年的时间里，不算其它价格的上涨因数，只维持了略微增加的趋势。然而，就2008年的数据来看，其中合成色素部分产量上只占了0.42%,绝
3、大部分都是天然色素。可见天然色素在日本的市场应用有多么广泛和普及。而且在日本已经是一个非常稳定和饱和的市场。不同的品种之间稍有波动之外，总的市场规模没有太大的变化。1.2 我国紫甘薯色素市场现状中国是个食品添加剂的使用大国，也是个非常崇尚天然志向的国家、因此特别是在食品加工中所使用的添加剂特别是着色剂方面、都喜欢使用天然色素。中国天然色素产量从2000年的2.8万吨发展到2007年33万吨，不到十年的时间里，生产量扩到了将近10倍。销售金额也将近27亿人民币。单从这数据上来看，确实是中国的食用色素市场发生了天翻复地的变化，也说明中国的市场是一个新兴的市场，发展前景是非常巨大。另外也说明一个问题
4、，就是中国的天然色素的生产量是上来了，但是实际的使用还没有真正的开始。中国的大多数食品加工企业所用的食用色素都还是合成色素为主。所以天然色素在中国的应用前景是非常广阔的，但是其道路也不会是一帆风顺的。紫心甘薯，学名为川山紫1，是我国科技人员从日本川崎农场引进繁育成功的甘薯品种。这种甘薯的薯皮为紫红近黑色，薯肉也为紫红色，故而得名。在崇尚食素、食野、吃黑的今天，川山紫的市场前景极为看好。紫甘薯由于具有营养、着色、保健等多重作用，越来越引起国内外的广泛关注。我国至1995年以来对于紫心甘薯进行了一系列的研究，其中大部分都是着重于色素方面的。经过试验分析，确定了这种甘薯薯肉中所含的红色素主要成分是酰
5、基化花青素，具有花色苷色素的共同性质：易溶于水、酸和碱，不溶于有机溶剂。吸收峰随pH的升高而向长波长的方向移动。色素耐热性好，添加防腐剂时，在食品允许使用的范围之内对其稳定性并没有影响。花青素在食品、化妆品、医药方面有巨大的应用潜力。紫甘薯属旋花科甘薯属一年生草本植物，富含天然花色苷，主要成分为矢车菊色素（花青素）和芍药色素（甲基花青素），其色泽悦目，具有显著的自由基清除能力，能防突变，减轻CCl4引起的肝损伤，是不可多得的兼具营养保健和着色等功能的生理活性物质。紫甘薯花色苷具有明显的抗氧化抗突变减轻肝功能障碍等生理功能，其花色苷的主要类型为芳香酸酰化的矢车菊素和芍药素2。紫甘薯所含的花青素为
6、类黄酮系化合物，以C6-C3-C6为基本骨架，具有类黄酮的典型结构，即2-苯基苯并吡喃阳离子R=H,R=OH或OCH3。紫甘薯色素的主要成分为矢车菊素和芍药素3，其中芍药素是矢车菊素的甲基化衍生物。色素在紫甘薯细胞中以与糖缩合成糖苷的形式存在于液泡中，主要呈色成分为花青素类的氰锭酰基葡糖苷及甲基花青素酰基葡糖苷4。紫甘薯色素是一种水溶性色素，也易溶于稀酸稀碱；pH值对其光谱特性影响很大，在不同的介质中呈现不同的光谱特性；pH值对其稳定性影响不大，它通过影响花色苷的存在形式改变着花色苷的热稳定性；温度对其影响可能与pH有关当为3时该色素对热表现出相对稳定性，因此为减少对色素的破坏，使用时应尽量避
7、免高温和长时间受热。紫甘薯有许多其他色素所不具备的特殊功能。首先它具有抗氧化活性，及自由基清除功能。研究发现大多数酰化的花色苷都具有-生育酚一样的抗氧化活性，特别是从紫甘薯中分离出的芍药素显示出与丁基羟基茴香醚（HBA）相当的抗氧化活性5。花色苷抗氧化作用的主要活性基团是分子中的酚羟基6。紫甘薯色素中有多个酚羟基，是羟基供体，同时也是一种自由基清除剂。它不仅能和蛋白质结合防止过氧化7，而且还能提供质子，有效清除脂类自由基，切断脂类氧化的链式反应，起到防止脂质过氧化的作用8。Furuta考察了21种甘薯的乙醇提取物对叔丁基过氧自由基的清除活性，发现其中含有花色苷的紫甘薯清除该自由基的活性最强。此
8、外还进一步证实，对由亚麻酸自氧化而引起的脂过氧化，紫甘薯具有最强的抗氧化作用。其次它具有抗突变活性，研究发现特别是紫甘薯“Ayamurasaki”中的花色苷可有效地抑制杂环胺、3-氨基-1，4二甲基-5氢-吡哆-（4，3-b）吲哚、等引起的突变作用5。再次紫甘薯花青素具有减轻肝功能障碍的作用，紫甘薯饮料能明显抑制病鼠血清中GOT和GPT的上升，并对血清中的乳酸脱氢酶、硫化巴比土酸反应物，肝脏中的TBA-Rs几氧化脂蛋白的增加都有一定的抑制功能，从而减轻由CCl4引起的肝损伤。同时，将该饮料作用于肝损伤患者也有相似的功效5。经济一体化是当今世界经济发展的大趋势。随着我国加入WTO后，农场品市场的
9、开放，农业生产将面临国内外市场竞争的双重压力。针对我国特用甘薯开发的起步晚，设备和工艺较落后的特点，招商引资，与外资联合，通过引进国外先进的加工机械，开发新产品，提高产品档次，生产无污染营养食品，占领国内外市场。我国是甘薯种植大国，种植面积占全世界甘薯总种植面积的70，加之甘薯具有其他作物无可比拟的高产、稳定、适应能力强等特点，因此，我国开发甘薯花青素有很强的原料优势。从山东东部沿海地区种植日本甘薯品种获得成功的实践来看，甘薯花青素产品在我国的确有得天独厚的原料优势。目前分布在威海和青岛的几家企业已开始进入规模化、专业化生产甘薯色素阶段。发展方向是扩大紫甘薯红色素的应用范围，获得更广泛的应用领
10、域。由于紫甘薯红色素有较好的耐热性和耐光性，以及薯类的芳香，在饮料和果酒上的应用将会比其他茶青素类色素更有前途。加强与其他色素的复配着色研究。通过与葡萄皮色素、萝卜红色素、紫甘蓝色素、黑豆红色素和紫玉米色素的对比实验，我们认为，在这几种色调比较相似的色素中，紫甘薯红色素虽然气味怡人，但在色调上并无突出之处，反而有紫色过重之嫌，应用在多数食品中不易被消费者接受。如果能与其他色素复配，则可能会有更好的效果。比如紫甘薯红与栀子蓝复配，会得到近似长城干红的色调。立足国内市场的开发，避免被国外采购商联合打压。随着国人生活水平的日益提高，在食品中添加天然色素已是大势所趋。越来越多的食品饮料厂家也乐于向他们
11、的产品中添加天然色素以提高产品档次。在天然色素中，红色素也主要集中在花青素的几个品种上，紫甘薯红色素在气味和稳定性上有更强的优势，势必会在天然色素的领域里占有一席之地。通过对紫甘薯红色素进行几年的调查研究，我们认为，紫甘薯红色素作为新的天色色素品种，有它的独特性和优异性，值得推广应用。但由于在天然红色素中，它并没有惟一性，所以对它的发展要建立在客观的市场评估和科学的应用研究基础上。1.3我国天然色素生产状况分析1.3.1 企业分布情况我国天然色素的制备及使用具有悠久的历史，经过十几年的努力，有了长足发展。天然色素新品种不断增加，天然色素产品应用开发拓展了行业发展空间，在与国际接轨、思维创新、管
12、理创新、技术创新等方面取得了可喜的成就。我国天然色素的生产厂主要分布在河北、湖北、天津、浙江、江苏、江西、深圳、北京、河南、山东等20多个省市，其中大部分处于适宜四季生长蔬菜的东南沿海地区。从品种上看，主要生产辣椒红色素、姜黄色素、甜菜红、甘薯红、红品红等9。主要厂家有湖北省潜江市绿海宝生物技术有限公司、河北省曲周县晨光色素厂、丹麦食品配料生产商科汉森公司设于天津的食用色素生产厂、杭州临安色素厂、浙江省永康市阳光天然色素厂、平阳县天然食用色素厂、 南通海天然色素厂、江西省鹰潭市华康天然色素厂、浙江省温州市平阳县利微天然植物色素厂、河北正昌天然色素有限公司 、深圳粤兴天然食用色素厂 、 江苏省句
13、容市天然食品色素厂、北京市金晔天然色素厂、河南广晔天然色素有限公司 、青岛红星化工集团天然色素有限公司(青岛天然色素厂)。1.3.2 主要色素品种我国天然色素品种有30余种天然植物色素分类： 按植物色素化学结构归类，可分为花色苷(花青素)类、类胡萝卜素(多烯色素)类、黄酮类、四吡咯类、醌类、焦糖类及其他类。按类别区分，植物色素主要品种如表1 表1 植物色素类别及主要品种类别色素名称主要化学成分植物来源类胡萝卜素花青素类葡萄皮色素花葵素葡萄皮红莓色素花青素红莓玫瑰茄色素飞燕草素-3-接骨木二糖苷玫瑰茄矢车菊素-3-接骨木二糖苷红球甘兰色素红球甘兰接骨木色素甲基花青素接骨木紫玉米色素锦葵素紫玉米萝
14、卜红色素天然葵苷红心萝卜越橘红色素红豆越橘、笃斯越橘紫苏红色素紫苏苷紫苏类胡萝卜素番茄红素番茄红素番茄胭脂树红红木素胭脂树胭脂树橙降红木素胭脂树-胡萝卜素-胡萝卜素胡萝卜等-胡萝卜素-胡萝卜素胡萝卜素辣椒红辣椒红素辣椒番红花红藏红花酶西红花栀子黄-藏花素、栀子苷大花栀子黄酮类高粱色素3，3，4-三羟基黄酮红高梁种皮可可色素黄酮-3，4-二醇，儿茶酸可可豆菊黄素查耳酮苷菊花类别色素名称主要化学成分植物来源黄酮类红花黄红花苷红花姜黄色素姜黄素、去甲氧基姜黄素及去二甲氧基姜黄素姜黄吡咯类叶绿素铜钠叶绿素铜钠盐蚕沙、雏菊、菠菜醌类紫草红色素乙酰紫草素紫草根檀香木色素檀香木A和B檀香木焦糖类焦糖色素糖类
15、焙烤其它甜菜红甜菜碱甜菜红曲色素红斑红曲素、红曲素、红曲玉红胺等发酵法制备栀子兰色素栀子提取物酶处理列入中华人民共和国国家标准食品添加剂卫生标准GB2760-1996中允许使用的食用色素有48个品种，它们是：苋菜红、胭脂红、叶绿素铜钠盐、-胡萝卜素、甜菜红、姜黄、红花黄、紫胶红、越橘红、辣椒红、辣椒橙、红米红、栀子黄、菊花黄浸膏、黑豆红、高梁红、玉米黄、萝卜红、可可壳色、红曲米、红曲红、落葵红、黑加仑红、栀子蓝、沙棘黄、玫瑰茄红、橡子壳棕、多穗柯棕、桑椹红、金樱子棕、姜黄素、酸枣色、花生衣红、葡萄皮红、蓝锭果红、藻蓝、植物炭黑、紫草红、茶黄色素、茶绿色素、柑橘黄、胭脂树橙、胭脂虫红、焦糖色(不
16、加氨生产)、焦糖色(亚硫酸铵法)、焦糖色(加氨生产)、-胡萝卜素(发酵法 )、密蒙黄等。已经制定中华人民共和国国家标准或行业标准的食用天然色素共有19个品种 。由于我国植物品种资源丰富，一大批植物色素新的品种正在积极研发中，植物色素作为新兴产业，处于蓄势待发中。美国允许生产使用的植物色素主要种类有：胭脂树橙、脱水甜菜粉、-胡萝卜素、葡萄皮色素、红花色素、海藻粉色素、果蔬汁色素、辣椒色素、菊科植物粉末及提取物、玉米胚乳油、核黄素等。日本允许生产和使用的植物色素主要种类有：胭脂树橙、紫苏色素、红花黄素、可可色素、甘草色素、罗望子色素、浆果类色素、茜草色素、紫根色素、橘子黄素等。1.3.3 设备情况
17、色素主要生产设备有进料输送机、检验带、萃取设备（可用CO2超临界萃取）、过滤设备、干燥设备等、浓缩设备、包装设备等。过滤设备作为色素加工的关键设备，一般采用离心过滤、板框过滤、陶瓷膜过滤、大孔树脂吸附过滤等方式。浓缩设备一般采用升膜或降膜蒸发器。2 设计总论21 设计依据本设计根据河北科技大学生物科学与工程学院食品科学与工程系下达的设计任务书而进行设计的，综合运用所学的基础知识和专业知识，进行了年产50吨紫甘薯色素的工厂工艺设计。22 设计题目年产50吨紫甘薯色素工厂工艺设计23 设计要求本设计应体现一定的进取性、合理性、并结合我国生产实际，尽量采用工业生产中的先进经验和技术。创造性的适用所学
18、理论知识，在达到投资少，见效快的情况下，使产品应符合国家标准，在整个设计中既能体现生产并减轻劳动强度，又能节约能源，降低成本。同时，在“三废”治理和环境保护方面，都必须符合国家有关规范。还要符合国民经济的发展。24 设计原则（1）统一布局、尽量不占或少占良田，做到节约用地；（2）尽可能采用新设备、新工艺，以利于投产后达到预期经济效果，减少不成熟设备和工艺带来的损失；（3）在条件允许的情况下，尽可能用通用设备或标准设备，简化设计工作量，缩短工作时间；（4）在保证产品质量的前提下，尽量减少原辅料的消耗，节约设备费用，缩短施工周期，以便减少基建投资；（5）要充分考虑工人工作时的心情和劳动环境，必须美
19、化环境，使之符合国家环境标准，“三废”处理必须符合国家有关部门的规定，防火设施要符合建筑设计防火规范；（6）工艺设计、地域土建、动力水暖、卫生必须和其它辅助部门互相配合，使整个设计成为一个统一的整体，避免各个环节的相互脱节，造成产品缺陷而影响到产品质量7。25 设计范围（1）原辅材料、成品规格等标准的确定；（2）工艺流程的确定及工艺要点说明；（3）进行物料衡算、设备计算、劳动力平衡、水电汽平衡计算；（4）公用设施的设计；（5）全厂平面布置、车间平面布置、立剖图、工艺流程图；（6）工厂“三废”的综合处理；（7）进行经济技术分析。3 厂址选择31 选择依据在进行厂址选择时，应按国家方针政策，生产条
20、件和经济效果等方面考虑，厂址选择是否合理将直接影响到工农关系、城乡关系，有时甚至还影响到基建进度，投资费用及建成投产后的生产条件和经济效益，同时，对产品质量和卫生条件，对职工的劳动环境等都有密切的关系，具体事项的决定应依据以下原则：311 周围环境厂区附近应有良好的卫生环境，没有污水、废渣、有害气体、放射性源、粉尘和其他扩散性的污染源（比如：传染病医院），特别是在上风向地区的工矿企业，更要注意它们对食品厂有无危害。厂址不应该选在受污染河流的下游。还应该尽量避免在古坟、文物、风景区和机场附近建厂，并避免高压线、国防专用线穿越厂区。312 地质条件要有可靠的地质条件，应避免将工厂设在流沙、淤泥、土
21、崩断裂层上。对特殊地质如溶洞、湿陷性黄土、大孔性土等应尽量避免。在山坡上建厂要避免滑坡。在矿藏地表处不应建厂。厂址应有一定的地耐力，并有相应的抗震措施。313 水源与排水厂址附近不仅要有充足的水源，且水质也应较好，厂址地形地势应使排水通畅，确保卫生条件。314 动力系统供电线路，燃料运输均应方便。315 交通运输良好的交通条件，以减少投资。316 占地与面积服从当地工业布局，少占或不占良田，做到节约用地、满足生产要求，并留有发展余地。3.2 厂区规划拟选厂址在河北省邯郸市曲周县技术开发区，邯郸市曲周县地处河北与河南交界，曲周县经济发展环境良好，九八年被命名为省级文明卫生县城、林业达标县，地理位
22、置优越，北临京津、东近渤海，地处晋、冀、鲁、豫交界，交通极具便利，西邻京广铁路和京深高速公路，境内公路纵横交错，省道邯临公路横贯东西，宁魏公路纵穿南北。电力供应充足，有220千伏、110千伏和35千伏变电站六座。科技、文化、教育、卫生、金融、服务事业功能齐全，有完善的服务网络。周围各地可为企业提供稳固的货源基地，有利于降低企业生产成本。有高速公路相连，交通运输十分便利。附近没有易燃、易爆和排放有害气体、有害粉尘的工厂，地形平坦、地质较结实，又不易受洪水淹没。综合来看，在邯郸技术开发区建设紫甘薯色素加工厂，无论是从地理位置、交通运输、天气气候，还是从当地资源状况和政策环境来看，都是十分理想的。公
23、司总体布局分区合理、明确，结合一次规划、分散建造实施原则，划分生产区、生活区、办公区。绿化带将厂区与生活区、办公区有序的分离。公司厂区的道路全部都是水泥硬质路面，道路平坦，不积水，厂区内在道路以外空地进行绿化，环境优美，交通便利。厂区内设有足够的垃圾存放桶，并于当日将垃圾清除，厂区内的卫生间有相应的防蝇、防虫设施，并定期消毒。4 加工方案的确定41 产品方案的要求产品方案即生产纲领，就是工厂准备全年生产哪些品种和各种产品的数量、产期、生产班次等的计划安排，又因市场的需求变化而引起工厂生产产品品种的变化，这样就需要一个产品方案，所以必须综合考虑，在编排产品方案时，全年的实际生产日数不宜少于300
24、天。应尽量做到“四个满足”“五个平衡”8。“四个满足”：（1）满足主产品产量的要求。（2）满足原料综合利用的要求（3）满足淡、旺季平衡的要求。（4）满足经济效益的要求。“五个平衡”：（1）产品产量与原料供应量平衡。（2）生产季节性与劳动力平衡。（3）生产班次平衡。（4）设备生产能力平衡（5）水、电、汽负荷平衡。42 产品方案的确定本设计为日处理紫甘薯粉10吨的色素加工厂，产品为水溶性紫色素。鉴于实际情况，拟采用两班工作制，工作时间11小时，清洗管路2小时。年处理量3000吨紫甘薯全粉（产色素量约为1.7%），全年生产不少于300天，分两班，每班11小时。经计算，实际日需要紫甘薯粉10 吨（考虑
25、过程损耗）。安排一条生产线，包装形式是袋装，内包装为聚乙烯膜真空包装袋外包装采用铝箔包装袋，每袋500g色素粉，每20袋一箱。5 生产工艺及工艺论证51 产品工艺流程紫甘薯色素加工工艺流程一般为：紫甘薯全粉10%柠檬酸浸提粗提液沉淀罐离心机粗滤板框过滤陶瓷膜过滤大孔树脂吸附反渗透水洗脱薄膜蒸发器浓缩喷雾干燥器包装成品 52 工艺论证与说明（1）原料验收：采购的紫甘薯全粉必须满足适宜色素提取、品质优良、无病虫害、无农药和微生物污染。可以通过引导农民选择、培育适应色素提取加工的紫甘薯品种即烟紫薯337，确保紫甘薯全粉质量。（2）萃取浸提：将紫甘薯全粉经过螺旋提升机进入萃取罐，在萃取罐中用5%柠檬酸
26、溶液浸提。提取温度为60，每次提取时间1h共经过两次循环浸提,两次共能提取其中色素88%。（3）沉淀：萃取之后的粗提液通过管道进入沉淀罐，在沉淀罐中自然沉淀8小时，使大的颗粒与悬液分离。沉淀固体为滤液总体积的1.4%色素回收率约99.5%。（4）离心过滤：沉淀罐中的液体经过离心机进行粗过滤；采用三足式离心机进行离心沉淀，要求离心因数800以上，离心分离出的固体约占液体总体积的0.5%，色素回收率约99.6%。（5）板框过滤：板框过滤分两步，滤液先经过10微米滤布，滤饼约占滤液体积总量的0.2%；再经过1微米滤布，滤饼约占滤液总体积的0.2%；每次每次过滤后用滤液总体积的1/10倍水洗涤以减少色
27、素损失，两次板框过滤后色素回收率约为99.4%。（6）陶瓷膜过滤：采用0.2微米陶瓷膜过滤，滤饼约占滤液总体积的0.1%，此过程色素回收率约99.7%。（7）大孔树脂吸附纯化：选用AB-8大孔树脂吸附纯化由于打孔树脂吸附色素时是放热的过程，而解析时是吸热的过程而低温则会导致反应速率的下降9，因此我们吸附时采用20下吸附2h,解吸时采用60下反渗透水洗脱4h。吸附后正向淋洗4h，反向淋洗2h；解吸用70%乙醇水溶液，回收率约98.0%。此过程经过多次循环。（10）浓缩：采用双效降膜蒸发器对纯化后的液体进行多次循环浓缩。（11）喷雾干燥：色素浓缩液经过喷雾干燥器干燥为色素粉，色素损失约为1.4%。
28、（12）小包装包装车间必须保持010环境，包装工人、用具、制服等要保持清洁卫生，定期消毒，非工作人员不得随意进入包装车间，谨防传带污染物。内包装材料必须是无毒性、耐低温、透气性低、无异味的，一般选用0.06mm0.08mm聚乙烯薄膜袋，无菌袋真空包装，外包装为铝箔包装。（13）检测将金属检测器安装在运送装袋之后的色素的传送带上，传送带采用可以用于食品加工的塑料材料。在运行中适时检测，如报警，再次通过检测，再报警的产品就全部打开，找出金属异物，查找混入原因，清除隐患。使用之前必须用Fe直径1.5mm、SuS 直径2.0mm的标样测试敏感度，确认是否正常运转，是否有异常并记录存档。（14）装箱、封
29、口外包装用纸箱，表面涂防潮油层，保持防潮性能良好。每箱净重10kg(20袋，每袋 500g)，上下两层排列整齐。箱外用胶纸带封口，刷明标记，包括成品名称、生产厂家名称、厂址、生产日期、保质期、使用方法、成品标准编号等，如果出口商有特殊要求， 按要求实施。5.3 产品质量标准5.3.1 原料感官指标（1）均匀紫色粉末。（2）色泽新鲜，无异味。（3）烟紫薯337符合天然色素出口加工标准要求，经农业部蔬菜品质检测中心测定：烟紫薯337的花青素含量为每100克61.6毫克，烟紫薯337粉含花青素等色素成分约每100克1.5克。5.3.2 成品质量指标10（1）外观为深紫色粉末，达到规定的色价。易溶于水
30、、乙醇。（2）项目指标： 表2 原材料成本估算项目指标E1%1cm 535nm 3.0pH4.0-6.0干燥失重%，10.0灼烧残渣%，14.0砷（As）%，0.0002铅（Pb）%,0.00056 物料衡算61 物料衡算根据工厂设计规模、产品方案，通过物料平衡计算，可确定单位时间生产过程中主要原辅料的需求量以及水、蒸汽、能源等流量与耗量，据此就可以计算出全年主要物料、 包装材料的采购运输和仓储容量。同时通过物料衡算，还可以根据计算数值经济合理地选择生产设备，并进行车间的工艺布置和各工序劳动力的安排，也是进行经济分析不可缺少的根据。6.2 产品生产成本原料选用烟紫薯337甘薯全粉，产品生产周期
31、为24小时，原料3000吨，年生产300天，每天投入原料10吨。根据生产中采用的原料知色素含量1.5%但是实际色素含其他成分，所以色素得率取2.0%。由生产工艺知过程损耗188%99.5%99.6%99.4%99.7%98.0%98.6%=16.4878%，产率2.0%则：每天产量：102.0%（1-16.4878%）0.1670t167.0 kg167 000g年产量为：0.1670300=50.1t需塑料袋（个）：167000500334，334300100200需铝箔袋（个）：100200需纸箱（个）：3342016.717,173005100原料所需成本如下表所示 表3 原材料成本估算
32、名称 用量 单价（元） 金额 备注原料（吨）纸箱（个）塑料袋（个）铝箔袋（个）封口胶带（卷）30005100100200100200510500.10.010.05631500005101002501030保护价收购10kg纸箱500g薄膜袋500g彩印袋原材料所需成本（元）：315000051010025010303 156 5527 设备选型71 设备选型原则从设备经济学的角度来说，设备选型必须根据企业的经济实力，从技术经济指标合力方面综合考虑，既要满足生产，工艺和食品卫生的要求（即技术指标），又要综合考虑以最少的投资选购高质量、高效率、功能全和耗能小的产品，获得最好的经济效益（即经济指标
33、）。从运行稳定性角度来说，合理的设备选型要保证生产操作简单、清洗和维修方便、运行可靠、出现故障少，此外还要考虑配套型号和选用必要的备用设备，保证在设备检修期间也能进行正常生产。生产设备大致分为四个类型：计量设备；贮存设备；定型专用设备；通用机械设备和非标准专业设备。原则如下11：（1）满足工艺要求，保证产品质量和产量；（2）一般大型食品厂应选用较先进的、机械化程度高的设备；中型厂看具体情况而定，一些主要产品可选用机械化、连续化程度高的设备；小型厂则选用较简单的设备；（3）所选用的设备能充分利用原料，能耗少、效率高、体积小、维修方面、劳动程度低，并能一机多用；（4）所选用设备应符合食品卫生要求，
34、易清洗装拆，与食品接触的表面耐腐蚀，不致对食品造成污染；（5）结构合理，设备材料性能可适应各种工作条件，如：温度、湿度、压力、酸碱度等因素；（6）在压力、湿度、真空、浓度、时间、速度、流量、液位、计数和程序等方面有合理的控制系统，并尽量采用自动控制方式；（7）设备的先进性、经济性原则是企业的“生命”，设备是产品质量的保证。应该综合考虑设备的性价比，才能获得理想的成套设备，并且在符合投资条件的前提下，应重视科技进步与科技投入，不断地引进和吸收国内外新技术成果和设备，尽可能选择精度高、性能优良的现代化技术设备12。72 设备的选择（1）螺旋进料机:广州市精科包装设备有限公司，LSY400，最大输送
35、能力120t/h,装机功率18.5kW。（2）萃取罐选型：提取料液比1:4提取液为10%柠檬酸（m/m）每年用提取液质量（吨）：10430012000每年柠檬酸量（吨）：1200010%1200每年用水质量（吨）：12000-1200=10800此时液体内色素含量为：0.167吨单次提取所用时间如下表所示：过程装料第一次提取第二次提取转移总计时间/h0.5110.53每天提取的次数为：因此每次提取应处理的甘薯全粉质量为： 10t/8=1.25t,则其体积约为：1.251000000g/0.52=2400L 需要的提取液的量为：1.254=5t5 m3（提取液密度约1000kg/m3）则萃取罐的
36、有效总体积最小为： 51000+24007400L名称参数电动机功率容积罐内压力投料门直径加热面积耗能5kW8000L0.09MPa500mm9.5850kg/h萃取设备选择为四川常信源通用机械设备有限公司生产的CDT-5-DT-8.0（2） 储罐：选用8000L储罐7个。（3） 沉淀罐：合肥信远包装机械厂，310010002500mm，CJS-2000-S,装机功 率4.0kW。设进萃取罐液体量与进沉淀罐液体量相当即7400L，沉淀时间为8小时，沉淀罐每天工作次数为：24h/8h=3（次/天）因此，沉淀罐的最小有效总体积为：V1=V8374008319733.33L每次产生的沉淀体积：197
37、33.331.4%=276.27L设沉淀罐的装填系数为0.75沉淀罐的总容量为：19733.33L/75%=26311L=26.311m所选罐的体积为：310010002500mm=7.75m所需沉淀罐个数为：26.311/7.75=3.3954（个）（4）混合澄清器：20009002000，上虞设备制造厂，ZJP-2.0型,装机功率 3.0kW（5）离心过滤机：离心机处理速率为：V= V1(100%-1.4%)3L/24h=2432.13L/h产生的固体废渣体积为：2432.130.5%=12.16L/h离心过滤设备选用辽阳隆达制药机械有限公司生产的SC1000-LD型三足离心机一台，技术参
38、数如下：项目 参数壁厚（mm） 内径（mm） 高度（mm） 沉降面积（m2） 拦液板口径（mm） 最大沉降容积（L） 工作容积（L） 最大处理量（L/h） 转速r/min 最大分离因数 型号 功率kw 转速r/min 外形尺寸（长宽高） 机器重量kg 11 1000 420 1.30 800 114 140 5500 1200 1100 Y(B)160L-4 7.5 1460 200016001300 1600 （6）板框压滤机:由于在离心工段和板框过滤工段及陶瓷膜过滤工段滤液损失很少因此为简化计算在设计设备时不计此三个工段的液体损失。选用禹州市宏发化工机械有限公司的1500型厢式压滤机，其主
39、要参数：过滤面积40，滤板44块，滤室容积535L，工作压力0.6-1.5Mpa，压紧板最大位移400 mm，有明流、暗流，可洗与不可洗。板框过滤处理液体的速率为13： V板1=v板2=v离心=2432.13L/h压滤机过滤速率为：2.43213m/h40=0.061m/h，0.016440.704 m/h所需过滤时间：7.4m0.704m/h=10.5h,7400535=13.83二级过滤每天洗涤用水量：V洗=2432.13240.12=11674.224L/d产生滤饼体积：2432.13 L/h0.2%+(100%-0.2%)0.2%=9.72 L/h （7）陶瓷膜过滤器（一台）：萍乡市玉
40、龙瓷塑有限公司，1501000mm，YL-2JW型。陶瓷膜过滤的液体包括板框过滤的滤液及洗液： V陶瓷=v板1+v洗24 h/d=2432.13+11674.22424=2918.56 L/h产生滤渣的体积：2918.56 L/h0.1%=2.92 L/h（8）大孔树脂吸附：过程吸附正向淋洗反向淋洗解吸总计时间/h10.250.2512.5每天操作周期数：242.5=9.6次每天处理0.167t每次处理0.167t9.6=173.9620时，AB-8大孔树脂对紫甘薯色素的吸附能力为：0.37652kg/kg需要大孔树脂的量为：173.960.37652kg/kg=462kg每次用反渗透水相对于
41、大孔树脂50L/kg的量进行解吸，则每次解吸用水量为：462 kg50L/kg23100L=23.1t(9) 双效降膜式蒸发器：RNGM02-700,额定蒸发量700kg/h,蒸汽耗量380kg/h,冷却水耗量8t/h,装机容量9.0kw,外形尺寸4.43.06.7m。（10）金属探测仪（二台）：合肥信远食品包装科技有限公司，型号JS5000A， 15008001200mm，装机功率1.0kW。合肥信远食品包装科技有限公司。（11）自动包装机:采用武汉迅捷包装机械有限公司的DXDF60/B型全自动粉剂包装机。（12）离心泵：ISG25-125型，流量4m/h，扬程15m,效率36%，转速290
42、0r/min,电机功率0.75kW,允许汽蚀余量2.3m。上海沪京泵阀厂，根据实际共选用7台。（13）锅炉：太湖锅炉厂，压力为0.6MPa,蒸发量为1t/h,DZLZ-1.0-AH,一台。表5 设备清单表生产设备 型号功率 技术参数数量 单价（万元）总额（万元）配电设备240kW360kW112.02.02.02.0 锅炉DZLZ-1.0-AH 1t/h 10.80.8 离心泵 ISG25-25 0.75kW 4m/h70.32.1螺旋进料机 LSY40018.5kW 120t/h 10.50.5萃取罐 CDT-5-DT-8.0 5kW 850kg/h 13.03.0 储罐 8000L70.1
43、0.7沉淀罐 CJS-2000-S4.0kW 40.20.8过滤离心机SC1000-LD7.5kW 5500L/h 10.40.4板框压滤机BM(A)JY-15001.2kW 1.5Mpa20.350.7陶瓷膜过滤器YL-2JW 5kW 3000L/h12.02大孔吸附树脂 AB-8 0.37652kg/kg 462kg 3 双效降膜蒸发器 RNGM02-7009.0kW 8t/h166金属检测仪JS5000A1.0kW 10.10.1全自动粉剂包装机DXDF60/B 1.0kW 1t/h 10.40.4混合澄清器ZJP-2.0 3.0kW 1t/h 10.50.57.3 实验室设备一览表实验室所需设备如表6所示表6实验室所需设备序号 生产设备 台数 估价(万元) 总额（万元）1 分光光度计 3 0.4 0.4 2 微波提取器 1 0.8 0.83 超纯水机 1 0.2 0.24 超声循环提取设备 1 1.2 1.25 冷冻干燥机 1 1.1 1.16 陶瓷膜设备 1 1.8 1.8
