吴晓文
身份证号码：31010419680531****
摘要：
通过生产工艺的控制和测量，找出问题所在，经过在线改造，和重新设计制造生产线，应用新的流程，使我们生产的含果肉的产品口感更好，加入的果肉的受损更少，满足消费者对产品在健康概念上的期望。
关键词：
果肉、破碎率、果肉含量
前言
如今果汁饮料类型多种多样，各类型都有其市场。在对调查对象的调查中，有果肉的果汁饮料类型最受广大消费者欢迎，其比例为57.84%，仅次于它的是低糖果汁饮料类型，有果肉果汁饮料类型和低糖果汁饮料类型都是属于健康的果汁饮料类型，从中不难看出，随着经济的发展，人们对于健康的要求不断提高，在选择果汁饮料方面也倾向于较为健康的有果肉和低糖类型。?[2]
果肉含有大量纤维素，纤维素不能被消化，其却具有吸附大量水分，增加粪便量，促进肠蠕动，加快粪便的排泄，使致癌物质在肠道内的停留时间缩短，对肠道的不良刺激减少的作用，从而可以预防肠癌发生。含果肉的饮料，同时给消费者强烈的视觉冲击，觉得产品含有真材实料，体现健康和高档的概念。如何生产含果肉的饮料，从口感和质量上符合要求，这是需要研究和提高，本文着眼于如何使用正确的生产工艺和质量控制，给消费者提供口感丰富高质量的含果肉的饮料产品。[1]
正文
生产工艺的发展变迁：
含果肉的饮料主要是非碳酸饮料，果肉可以是柑橘类的果肉/囊包、桃丁、苹果碎肉、芦荟丁、椰果丁等。从即饮产品的包装形式来讲，常见的有易拉罐、玻璃瓶、纸包装、PET瓶等。现在市场主流的包装形式是PET瓶包装，我们从这个切入点来谈含果肉饮料的生产工艺和质量控制，进一步提高和改善果肉这个指标，使产品的口感和外观更好更吸引消费者。
生产的工艺主要有热灌装、无菌灌装等。在传统的工艺中，不可避免地存在两个严重问题：果肉破损，和果肉含量分布不均。我们怎么样来解决这个问题呢？使用鱼骨图的方式，通过人、机、料、法、环，来研究流程，进行测量，从而了解问题所在。
我们简化分析，先排除了人和环的影响，分析机、料、法三个方面。在原料会有较大的波动，果肉纤维的长度会随着水果的品种、产地、不同生产年份、天气等的影响而变化，通过筛网法或动态图像测试仪进行检测，可以了解原料的变化，为进一步的测试研究做好准备。块状或立方体的果肉，受生产工艺的影响较大，我们通过果肉供应商的生产过程控制，慢慢使果肉的尺寸指标变得稳定均匀，为下一步的测试和原因查找做好准备。做好以上环、料、人三方面的改善和提高之后，以下我们从法、机的角度考虑设备和工艺的角度，寻找改善和提高的机会。
生产工艺和流程的改善：
在热灌装生产工艺中，传统的单流程如下：
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在这个流程中，我们发现果肉的破损和分布不均的问题较严重：
-纤维状的果肉会被打碎，长度5-15毫米的果肉纤维可以被打碎到1-3毫米；块状或立方体的果肉，会被彻底打碎而在最终产品中看不到果肉。
-以添加量为4-6%纤维状的果肉的产品为例，果肉的分布会特别不均匀，有的产品可能会达到70%的含量，而有的含量会是零。
使用动态图像分析仪和筛网组合来测定纤维状果肉，用4个长度段来分析：“>9mm”、”5-9mm”、”2-5mm”、和“<2mm”。我们发现破损率主要发生在果肉碎冰机、输送泵、备压阀、长输送管路、灌装阀等处。破损的原因都是外力剪切造成果肉破损，如何减少机械外力作用对果肉的影响，成为我们关注的焦点。
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针对果肉分布不均，我们发现，在所有非管道处，果肉容易分层，调配缸中在每一缸饮料刚生产时，果肉含量低；靠近低液位时，果肉含量偏高。果肉和饮料之间密度的细微差异，以及果肉对微小气泡的捕捉，是果肉分层的机理。我们以球形颗粒为例，在一定条件下，可得到斯托克斯静水颗粒自由沉淀公式?：
u=gd2(ρs-ρ)/18μ
式中，u为颗粒沉降速度(cm/s)；ρs、ρ分别为颗粒和液体的密度(g/cm)；g为重力加速度(cm/s)；μ为液体的粘附系数(Pa·s)；d为颗粒直径(cm)。此公式可用于计算颗粒的沉速和用于粒径分析[3]。
从这个公式中也可以看出，果肉和饮料之间的密度差是一个分层因素，通过微调糖度值，我们能尽量降低分层的速度，但这个改变受果肉特性、糖度口感值、微气泡的影响较大，改善的空间非常小。粘度是另外一个影响分层的因素，粘度越大，分层的速度越慢，粘度控制也是我们从配方上改善的一个方面。这是鱼骨图中的法，我们从这个角度上来改善提高，避免分层来避免每一瓶饮料中的果肉含量不均匀。
从设备上（所谓的机）来找改善的机会点，尝试了各种解决方案，从尝试和失败中得到以下经验：
-通过使用不同的碎冰机刀头，能一定程度上改善果肉破损；用隔膜泵来输送碎冰机中的固液态果肉，比使用离心泵更保护果肉完整性；
-用转子泵等替换离心泵，果肉破损可以有较大改善；
-在杀菌机上尽可能降低备压阀的压力，从6公斤压力尽量接近2公斤；
-在热灌装机的每一个灌装阀的口径尽可能大，避免果肉破损和堵塞；
-在前段的调配缸中，调整搅拌桨的高度和设计，既有合适的搅拌效果不伤害果肉，在低液位时也能搅拌到缸底部的饮料，保证果肉在生产过程中分布均匀。不得使用以离心泵进行循环的搅拌形式，这会严重破坏果肉的完整性。
-在灌装机的环缸或园缸上安装搅拌桨，在杀菌机的平衡缸安装搅拌桨，减少饮料分层
-使饮料绕过杀菌机的脱气缸；
这些措施一定程度上改善了含果肉饮料的生产工艺，使产品质量得到了提高
如果要在热灌装线上进一步改善这两个问题，新定制的生产线开始使用双流程，新设计的果肉流程更保护果肉的完整性：
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双流程的果肉段，在设计中除了采用前面提到的方案，还减少了能量回收的换热设计，虽然热回收效率下降，但避免了果肉在管路中的多次转向而破损。从设备设计解决了所有解决了所有发现的问题。单独的果肉过程，由于果肉的粘度较高，也避免了果肉分层；单独的果肉灌装机一般采用柱塞式灌装阀，灌装量较准确，保证了果肉在每一瓶产品中的均匀分布。双流程的热灌装线，不仅能生产纤维状的果肉，还可以生产块状或立方体的果肉，实现了含果肉饮料的一大突破
在无菌PET灌装生产工艺中，就没有那么简单了。下面是无菌PET灌装生产线的简单流程：
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使用单流程生产，即使尽力优化设计，对减少果肉损伤没法显著改善。我们要想其他方法来尝试。考虑是否做两个流程的无菌灌装机，就像双灌装机的热灌装线一样。鉴于在当年的技术限制下，风险太高，无菌区域扩大一倍，微生物染菌的风险会呈几何倍数的增加，同时设备价格会接近翻倍。有什么好的办法呢？经过多方考虑，尝试使用无菌在线混合方式，见以下流程：
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纤维状的果肉在新的双流程下，避免了严重损伤；含块状或立方体果肉的饮料在无菌线上也可以生产了。在避免了果肉损伤的基础上，也避免了扩大无菌灌装区域的空间，这样也没有增加微生物污染的风险，这是一个创新，完美地解决了问题。
随着技术的发展，日本设备制造商把无菌灌装机从一体机进化到双无菌区域模块化的双个无菌灌装机，这样就像双灌装机的热灌装线，完全实现了到灌装机的完全双流程。设备制造成本增加了，但制造商提供了更多的生产柔性，如：1）可以生产无菌碳酸饮料；2）合理生产计划安排下的短时间生产切换，切换时间从长于5个小时缩短到30分钟；3）不同瓶口的快速转换。在价格升高的同时，得到更多的功能和效率提升，这也吸引了很多客户购买，这是一条成功的商业途径。
果肉、果粒的添加量和尺寸：
无论使热灌装生产线，还是使用无菌灌装生产线，对果肉的添加，从理论和技术上是可以满足任何添加量的。但根据实际的使用需求，考虑到成本和口感要求，在饮料中果肉的添加不超过20%。
在果肉的尺寸上，纤维状的果肉的长度，一般不超过15毫米，从原料特性来看，现有的生产线完全能满足这个要求。
对含块状或立方体果肉的饮料，目前的生产线已经能生产10毫米的立方体的尺寸。从包装的瓶口考虑，从减少幼儿噎食风险的考虑，同时也兼顾口感的要求，不建议生产超过5毫米立方体尺寸的果粒。也有些特例，不同的果粒特性，也会影响尺寸的大小，如桃丁较软，也可以生产果粒尺寸稍大一些的饮料。
结束语（总结）
我们通过在单流程的PET热灌装生产线上找出机会点，通过优化和改进设计，在后续的生产线从设计上解决了问题，减少果肉破碎，生产出果肉完整、分布均匀的含果肉饮料。
同时我们考虑在PET无菌灌装生产线上，也创新地发展了不同的生产工艺和设备，达到我们所希望的效果：分布均匀和完整的果肉。
通过技术革新，我们能为消费者提供丰富的产品选择，包括美味、健康、高品质、个性化等特性。
参考文献
1.百度百科：“纤维素”
2.果汁饮料市场调查报告：作者：方延，链接：https://wenku.baidu.com/view/65dd52eee009581b6bd9eb9a.html来源：百度文库
3.《环境科学大辞典》编委会. 环境科学大辞典(修订版)[M]. 中国环境科学出版社, 2008.