年产870吨冻干水饺工厂设计开题报告

全文总字数：4233字

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

饺子源于古代的角子，距今已有一千八百多年的历史了，深受中国人民的喜爱，又称“水饺”，是中国民间的主食和地方小吃，也是年节食品。有一句民谣说得好，“大寒小寒，吃饺子过年。”饺子现在已经成为了北方人民过年必不可少的一种食物。在包饺子的时候，人们常常在某些饺子里包上红糖、花生或硬币，吃到红糖寓意来年甜甜美美，吃到花生则寓意着健康长寿，吃到硬币则代表着来年财源滚滚。

中国各地的饺子品种众多，如广东用澄粉做的虾饺、上海的锅贴饺、扬州的蟹黄蒸饺等等。饺皮可以用烫面、油酥面或米粉制作，饺馅可荤可素，可甜可咸，具有繁多的样式以及口味，虽然各地对于饺子的叫法以及做法各不相同，但是人们对于饺子的喜爱却是一致的。

但是在生活节奏不断加快的今天，人们在追求美味的时候却更在意其便捷性。传统的手工水饺因其制作工艺较为麻烦，从原料到成品所需较长的时间和手工劳动，所以下锅即食的速冻食品因其方便性和快捷性而逐渐受到了上班族的喜爱。但是速冻食品存在一个问题是在冷冻干制的过程中，会导致营养素的损失以及口感的明显下降。同时随着技术的发展和人们生活水平的不断提高，冻干食品这一昔日的“航天食品”现在逐渐地走上了千家万户的餐桌之上。

本设计采用真空冷冻干燥技术处理水饺，采用真空冷冻干燥技术的处理有以下几点优势：1.风味基本不变，最大限度保留了所加工物料的原始风味。2.营养成分保持良好，最大限度保留了所加工物料中的维生素、蛋白质、碳水化合物等各种营养成分。3.优良的复水性，冻干食品的复水率普遍可以达到90%以上。4.运输方便。5.保质期长，因为极低的温度抑制了绝大多数酶以及微生物的活性，同时冻干食品中不含游离水，所以冻干食品的保质期得到了极大的延长。

目前中国的人均速冻食品消费量仅为发达国家的20%～50%。发达国家速冻食品已颇具规模，美国是世界上速冻食品消费最多的国家，人均年食品消费量为60千克以上；欧洲人均年速冻食品的消费量为30千克；日本则是世界第三大，亚洲第一大的速冻食品消费国，人均年消费量为20千克。而中国目前的人均年消费量则仅仅只有9千克左右^【4】。随着居民的消费水平的升高，城镇化生活节奏的加快，速冻食品会被越来越多的人所接受。

速冻食品烹饪省时，品质良好，价格便宜，尤其适合现在生活节奏快、压力大的都市生活。传统的外卖和快餐尽管同样便捷，但是其食品卫生以及其营养性却饱受诟病。而速冻食品可同时满足“易于烹饪”以及“满足基本营养需求”这两项要求，同时也顺应了都市“宅文化”，“懒文化”的潮流。中国速冻食品发展历史尚短，消费者对于速冻食品还存在着许多的误解和不了解，随着消费者培育的加快以及对于速冻食品的相关优势的普及，对于速冻食品的消费扩容会是一个极大的推动。

目前世界食品工业呈现三大趋势：其一是绿色食品日受欢迎，这是由于全球环境状况日益恶化，以及滥用添加剂比较普遍，人们自我保护意识增强，因而无污染和无添加剂的绿色食品受到喜爱；其二是方便食品备受欢迎；其三是有利于保健的食品更

受欢迎。冻干食品是绿色的、方便的、也是有利于保健的，符合食品发展的三大趋势。

虽然还存在着许多的误解和不了解，随着消费者培育的加快以及对于速冻食品而且随着食品的冷藏处理量日趋增长，其复杂的分销系统以及病菌易混入等缺点，使人们需求一种不需冷藏，更易保存且又能长时间保鲜的方法，真空冷冻干燥技术就迎合了这种需求。冻干食品质量轻，复水快，色、香、味俱佳，与罐装食品、冷冻食品相比，以其运输、储存等经常性费用较低等优点，日益得到人们的青睐。国内市场和国际市场都在迅速扩大^【7-10】。

同时，通过冷链物流行业市场规模发展图也可以看出速冻食品行业存在着巨大的发展潜力。冷链物流的发展扩张给速冻食品的发展带来了极大的益处。冷链物流水品的提高不仅能够减少浪费、降低食材损耗、增加产业收入，同时对速冻行业的产能增加有着重要的作用。据中国交通运输局官方数据显示，我国冷链行业未来三到五年的市场规模将会达到4700亿元。

冷链物流行业市场规模发展图

所以，个人认为未来速冻食品的市场会得到极大发展。同时，由于冻干技术处理食品后相比于其他处理技术所具有的优点，冻干技术也会成为该行业中的主要处理技术。

传统的冻干技术是首先把经过前处理的物料预冻，然后将其置于真空容器中，在一定的真空度下对物料进行加热，使物料中的水分直接升华由固态变为气态，通过冷阱吸附变为气态的水蒸气，从而除去湿物料中的水分，获得干制品的方法。

前文已经说过了冻干食品的有点，此处不再赘述，传统冻干食品的缺点主要有以下几点：

1. 冻干产品加工工艺复杂，包括前处理、预冻、速冻、升华、解析和后处理。

2.生产设备复杂，投资大。设备通常由干燥室、制冷系统、真空系统、加热系统和控制系统等设备组成

3. 冻干食品生产成本较高。在冷冻干燥过程中，制冷系统和加热系统需要消耗大量能量，冷冻干燥的成本是风干的 4 ～8 倍，预冻能耗仅占4 % ～1 4 % ，干燥过程中真空泵、加热板、冷阱工作总能耗占 86%～96%^【6】；同时，产品包装要求高，包装的材料和方式等都有相当严格的要求。

微波冷冻干燥所获得的产品的质量更好，微波冻干有以下优点：消除热量传递阻力、提高干燥速率、缩短干燥时间、高效节能、食品营养损失小^【1-3】。但是，微波冻干还有两个最主要的问题尚未解决影响了其大规模的工业化推广：1.低压气体放电现象；2.非均匀性干燥问题。低压气体放电现象不仅会导致产品色泽及风味的破坏，而且会消耗大量的微波能量。虽然江南大学在“十一五”，“十二五”期间国家863计划的支持下，在微波冻干机理及理论研究方面取得了较大突破，开发出了微波冻干小试设备及中试设备，解决了微波冻干的干燥均匀性以及低压气体放电的问题^【4，5】。但是其毕竟只是在实验室中的小型设备和中型设备的研究进展，距离大规模工厂生产的商业化应用仍需时日。

还有一种新的操作称之为沸腾大气冷冻干燥。这种操作可以归结为三个词：吸附、沸腾、大气压。此法大约可以节约 3 4 % 的冷冻干燥成本。然而，干燥时间却是常规冷冻干燥的 1～3 倍，那是因为在大气压下传热和传质的动力循环十分慢，导致操作时间长。另外，最近的研究表面这种操作的产品质量不是十分理想，因为大气压取代真空导致产品性质的衰退。

参考文献

[1]Mujumdar A S，Law C L． Drying Technology: Trends and Applica-tions in Postharvest Processing［J］． Food and Bioprocess Technolo-gy，2010，3( 6) : 843 － 852．

[2] Zhang M，Tang J － M，Mujumdar A S，et al． Trends inmicrowave －related drying of fruits and vegetables［J］． Trends in Food Science ＆Technology，2006，17( 10) : 524 － 534．

[3]Wang Y － C，Zhang M，Mujumdar A S，et al． Experimental Investi-gation and Mechanism Analysis on Microwave Freeze Drying of StemLettuce Cubes in a Circular Conduit［J］． Drying Technology，2012，30( 11 － 12) : 1377 － 1386．

[4]孔凡真.真空冷冻干燥食品的技术与设备[J].山西食品工业,2005(03):26-28 37.

[5]王玉川,张慜.食品微波冻干技术及装备研究进展[J].粮油食品科技,2016,24(04):1-6.

[6]乔晓玲,闫祝炜,张原飞,罗瑞明.食品真空冷冻干燥技术研究进展[J].食品科学,2008(05):469-474.

[7]夏亚男,侯丽娟,齐晓茹,王颉.食品干燥技术与设备研究进展[J].食品研究与开发,2016,37(04):204-208.

[8]杜瑞丽,陈兴煌.冻干技术在食品加工中的应用[J].福建轻纺,2017(05):43-46.

[9]魏庆瑞,宋继林.食品真空冷冻干燥技术研究[J].黑龙江科技信息,2008(34):34.

[10]肖宏伟,黄传伟,冯雁峰,李如华.真空冷冻干燥技术的研究现状和发展[J].医疗卫生装备,2010,31(07):30-32.

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：通过本设计对冻干水饺的生产线及工厂设计的相关专业知识有一个具体的认识，整合大学四年时间所学习的专业知识。对车间的工艺生产流程、产品质量以及设备性能、设备选择及利用、工厂的布局、车间能耗等有细致的调查研究之后，设计出一个较为高效的生产线。

主要内容：选择生产方案、制定工艺流程、选择生产设备，进行计算产品的工艺设计、编制工艺卡片进行主要生产设备的负荷计算、确定设备型号及数量、绘制车间布置平面图、撰写设计说明书等。

拟解决的关键问题：

3. 研究的方法与方案

研究方法：通过查阅资料完成工厂的设计以及生产线工艺的选择，通过cad完成所要求图纸的绘制。

技术路线：无

实验方案：无

4. 研究创新点

5. 研究计划与进展

2019.01.01—2019.02.01 查找相关资料，考虑课题设计理论与实际的可行性，进行论证，确定工艺流程准备开题报告，做好准备工作。

2019.02.01—2019.03.15 确定具体的生产工艺，进行工艺计算，完成设备的选型以及相关的计算。

2019.03.16—2019.05.10 完成最后的设计说明书以及完成工程图纸绘制。