設計總說明PAGEII本科生畢業設計（論文） 設計篇 題目：年產3000t蘋果酒工廠設計食品學院食品科學與工程專業班級食科1409學號學生姓名指導教師二〇一七年十一月第一章緒論選題背景中國是世界上盛產蘋果的國家之一。我國蘋果產區主要集中在中部、北部的各省區!種植面積廣闊!品種多達余種.豐富的蘋果資源!僅靠鮮食消費!已形成了生產過剩局面!而且勢必造成蘋果價格逐年下降!果農效益逐年降低!賣果難問題日益突出!這樣必將挫傷果農種果樹的積極性。發展蘋果深加工是緩解這一矛盾的良好途徑而用蘋果釀制蘋果酒又是蘋果深加工的重要途徑。蘋果酒的主要成分除含有少量酒精外，含有蘋果中主要營養成分。如各種氨基酸、有機酸、芳香物質及對人體非常有益的無機礦物質等$。因此常飲用蘋果酒#不僅能增進食欲、幫助消化、補充營養，還能防止肥胖癥，有利于健康。因此利用豐富的蘋果資源來加工生產蘋果酒，不僅能創造良好的經濟效益，還能帶來較好的社會效益，具有廣闊的開發前景。我國帶汽蘋果酒生產主要分布于山東煙臺地區，能占市場總量的70%～80%。“Cider”（蘋果酒）生產尚處于起步階段，目前市場以葡萄起泡酒占據主導，起泡酒的生產原料過于單一，我國帶汽蘋果酒以及復合型蘋果起泡酒的生產尚處于起步階段。2.目前生產存在問題與措施我國大規模生產蘋果酒起步較晚，正處于發展階級，技術水平與發達國家成熟的釀造行業相比相對薄弱，存在一些急待解決的問題。①缺少蘋果酒釀造專用蘋果品種蘋果酒的品質好壞與蘋果的品種有著直接的關系，釀酒用的蘋果果體較小，甜中帶有輕微的苦澀味，果汁酸度較高，香氣濃郁，釀成酒后，酒體豐滿"有骨架"，果香鮮明，風格獨特。而我國目前的蘋果主要是鮮食型，還沒有釀酒專用蘋果，這在很大程度上制約了我國蘋果酒的發展。②專用蘋果酒發酵菌種缺少目前，我國蘋果酒生產中所采用的酵母多數為葡萄糖用酵母，這種酵母是針對葡萄及葡萄酒的生產工藝的特點開發出來的，它在蘋果酒中的生產效果并不太好。③幾項關鍵技術不成熟蘋果酒所含成分十分復雜，其中澄清處理、發酵各方面因素條件直接關系到蘋果酒的穩定性和貯存時間，也很大程度上影響蘋果酒的品風味質，如何獲得理想的澄清效果又不減少其營養成分是影響蘋果酒發展的一個重要問題，需不斷進行探索研究。采取必要措施：1)需要針對蘋果的特點開發出優質高效的發酵菌種2)生產設備大型化，自動化，關鍵設備先進化3)深化改革，降低生產成本，參與國際市場競爭4)隨著科學技術的持續發展，新技術將越來越多地應用于蘋果酒的研發及測定今后發展方向：利用蘋果生產出不同口味、不同系列的蘋果酒，還可與其它果品混合生產出不同營養保健的蘋果酒，增大消費者的選擇度，滿足不同消費群體的需求。3.可行性分析（1）、在工藝上簡煉。在用糧食作為原料制酒的工藝中，第一步是用曲霉(糖化酶)把糧食中的淀粉(長鏈葡萄糖)變成單個的葡萄糖;第二步是用酵母菌再把葡萄糖變成乙醇和水，而這之中的第一步是相當復雜的。但是果酒釀造技術是將蘋果中的糖加上菌種發酵，即可變成酒，省去了艱難的第一步[2]。（2）、原料成本低。葡萄每千克按5元計算，蘋果每千克2元。后者的成本只有前者的40%[2]。（3）、設備簡單。整個制酒過程中所用的發酵罐、換熱器、過濾機、灌裝機等設備，一般酒廠都有，為節約成本可將閑置設備加以改裝，充分利設備資源，減少資金的投資[2]。（4）、可實現全年生產。葡萄酒每年只能加工一次，然而蘋果酒生產無季節性，生產周期短。按發酵周期計算，一年至少可以生產20批[2]。（5）、能耗小。此項技術在春夏秋冬季節都可以發酵，而且不需特別加熱，利用室溫即可進行，節省能源[2]。4.產品類型產品類型規格產量1半甜酒750ml750ml2半甜酒1500ml750ml3干酒750ml750ml4干酒1500ml750ml第二章果酒的生產工藝及流程1.原料標準（1）.原料標準相關國標本工廠加工蘋果所用的原料為山東省所產的無公害綠色蘋果，其相關標準如下：引用標準:GB/T5009.11食品中總砷及無機砷的測定GB/T5009.12食品中鉛的測定GB/T5009.17食品中總汞及有機汞的測定GB/T5009.18食品中氟的測定GB/T5009.19食品中六六六、滴滴涕殘留量的測定GB/T5009.20食品中有機磷農藥殘留量的測定GB/T5009.33食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定GB/T5009.38蔬菜、水果衛生標準的分析方法GB/T5009.103植物性食品中甲胺磷和乙酰甲胺磷農藥殘留量的測定GB/T5009.110植物性食品中氯氰菊酯、氰戊菊酯和溴氰菊酯殘留量的測定GB/T5009.126植物性食品中三唑酮殘留量的測定GB/T5009.136植物性食品中五氯硝基苯殘留量的測定GB/T5009.145植物性食品中有機磷和氨基甲酸酯類農藥多種殘留的測定GB/T5009.146植物性食品中有機氯和擬除蟲菊酯類農藥多種殘留的測定GB/T8855新鮮水果和蔬菜的取樣方法GB2760食品添加劑使用標準GB5749生活飲用水衛生標準GB7718食品標簽通用標準（2）原料標準細則=1\*GB3①不準使用腐爛、生霉、變質、變味的果實為原料釀造果酒。=2\*GB3②生產果酒的輔料、食品添加劑必須符合GB2760的規定。=3\*GB3③用于調兌果酒的酒精，必須經脫臭處理，符合酒精國家標準二級以上酒精指標的食用酒精。=4\*GB3④釀酒用的酵母菌，投入生產之前必須嚴格檢查，不準使用變異或不純的菌種；要建立嚴格的菌種管理制度，定期更新，以保證菌種的純凈。產品質量標準（1）.相關國標GB2757蒸餾酒及配制酒衛生標準GB2758發酵酒衛生標準GB2760食品添加劑使用衛生標準GB/T4789.25食品衛生微生物學檢驗酒類檢驗GB5009.12食品安全國家標準食品中鉛的測定GB/T5009.28食品中糖精鈉的測定GB/T5009.29食品中山梨酸、苯甲酸的測定GB/T5009.34食品中亞硫酸鹽的測定方法GB/T5009.35食品中合成著色劑的測定方法GB/T5009.48蒸餾酒與配制酒衛生標準的分析方法GB/T5009.49發酵酒衛生標準的分析方法GB/T5009.97食品中環已基氨基磺酸鈉的測定GB/T5009.140飲料中乙?；前匪徕浀臏y定GB/T5009.141食品中誘惑紅的測定GB10343食用酒精GB/T15038葡萄酒、果酒通用試驗方法GB/T23495食品中苯甲酸、山梨酸和糖精鈉的測定高效液相色譜法（2）產品感官細則產品的感官指標應符合表１規定。表１感官要求參照《張裕起泡蘋果酒》Q/CYJ009-2006項目優級一級外觀澄清、透明，無明顯懸浮物、無沉淀與優級相同色澤淡黃色淡黃色香氣具有清雅、新鮮的蘋果香及和具有明顯的蘋果香及諧調的酒香，無異香和純正酒香，無異香滋味干、半干酒果味柔協、甜酸適口、果味柔和、甜酸適口、半甜清爽味正、無異味較清爽味正、無異甜酒起泡酒果味柔協、甜酸適口、清爽味正、具有二氧化碳刺舌感、無異味泡沫（注入潔凈杯中應有細微的串珠狀注入杯中應有串珠狀汽泡起泡酒）汽泡升起，并有一定的持續性升起風格具有本產品典型風格具有本產品明顯風格（3）、產品理化指標產品理化指標應符合表2規定表2理化指標蘋果酒理化指標（參照《張裕起泡蘋果酒》Q/CYJ009-2006，GB/T15037-2006《葡萄酒》GB/T17204-1998《飲料酒的分類》）項目要求酒精度（20°C%V/V）≤18（GB/T17204-1998《飲料酒的分類》7%～18%）總糖（以葡干型≤4.0《葡萄酒》萄糖計g/L半干型4.1～12.0《葡萄酒》半甜12.1～45.0《葡萄酒》甜≥45.1《葡萄酒》起泡、天然≤12.0（《張裕起泡蘋果酒》《葡萄酒》）加起泡絕干型12.1～20.0（《張裕起泡蘋果酒》《葡萄酒》）蘋果酒干型20.1～35.0（《張裕起泡蘋果酒》《葡萄酒》）半干型35.1-50.0（《張裕起泡蘋果酒》《葡萄酒》）甜型≥50.1（《張裕起泡蘋果酒》《葡萄酒》）滴定酸（以酒2～7（《張裕起泡蘋果酒》）石酸計g/L）揮發酸（以乙≤0.6（《張裕起泡蘋果酒》）酸計g/L）干浸出物（g/L）起泡蘋果酒≥10（《張裕起泡蘋果酒》）加汽起泡蘋果酒≥5（《張裕起泡蘋果酒》）二氧化碳MPa低起泡蘋〈250ml0.05~0.29（《葡萄酒》））（20°C）果酒≥250ml0.05~0.34（《葡萄酒》））（《張裕起泡蘋果酒》0.15-0.35）高起泡蘋〈250ml≥0.30（《葡萄酒》）果酒≥250ml≥0.35（《葡萄酒》《張裕起泡蘋果酒》）3.工藝確定經由對文獻查閱，確定工藝如下（1）工藝流程圖濃縮果汁↓稀釋↓酵母菌→活化→擴培→前發酵(溫度15℃-18℃)↓后發酵(帶壓0.4Mpa-0.45MPa)↙↘半甜酒糖度干酒糖度↓停止發酵(過濾去酵母)↓貯藏后熟↓澄清處理←下膠劑（硅藻土）↓澄清過濾↓去菌過濾↓微生物檢測↓加糖調整風味↓裝瓶↓巴氏滅菌↙↘干酒裝瓶半甜酒裝瓶(1)調整糖酸為了保證蘋果酒質量，在發酵前需要調整糖分，工業上常用純度為98.0%~99.5%的結晶白砂糖來調整蘋果汁的糖分。在計算白砂糖的添加量時，要利用“常見水果的相對密度-含糖量-潛在酒精濃度換算表”計算。將蘋果汁調整到13°~15°Bix。白砂糖添加量的計算方法是根據17g/L糖產生1%的酒，如果成品酒要求酒度11%，果汁重W(kg)，果汁汁潛在酒度A=果汁糖度（g/L）÷17；加糖量（kg）=（11—A）×1.7%×W。可以在接種酵母前加糖，最好在酵母剛開始發酵時加糖。因為這時酵母菌正處于旺盛繁殖階段，能很快將糖轉化為酒精。酸度的調整在釀造果酒時，果汁pH值宜在3.0~3.8之間，pH值高于3.3對抑制雜菌生長和保障果酒的感官品質均不利，應添加適量有機酸將果汁的pH值調整到3.8以下。(2)酵母菌中的擴大培養[6]酵母屬兼性微生物，在供氧和缺氧的條件下都能生存。酵母接種后，土豆汁中的氨基酸為主要氮源和以可發酵性糖為主要碳源，進行有氧呼吸，并從中獲取能量而生長繁殖，同時產生一系列代謝副產物，果汁中的氧被耗盡后，酵母即在無氧的條件下進行酒精發酵。將冷凍保藏的安琪酵母菌菌種，接種到滅過菌的PDA培養平板上；28℃，培養48h；酵母菌菌懸液的制備在無菌狀態下，取活化菌種2環于裝有10ml生理鹽水的試管中，按10倍依次進行稀釋后鏡檢酵母菌菌數；取1.0×108數量級菌懸液進行以下試驗。酵母擴培[7]按1%接種量，將上述108數量級酵母菌種子液接種到裝有100mL含糖量15°Bix果汁的250mL三角瓶中，28℃，180r/min進行培養16-18小時的菌懸液作為種子液；活化培養基（PDA）：馬鈴薯(去皮)200g、葡萄糖20g、瓊脂20g、水1000mL，pH值自然。具體制作方法是：將200g馬鈴薯去皮，去芽眼，切成小條放入鋁鍋中，加入1000mL水，煮沸20-30分鐘左右至馬鈴薯軟而不爛時，用6-8層紗布過濾，取濾汁于鍋中，補水至1000mL，加入瓊脂熔化，再加入糖攪拌均勻，趁熱分裝。(3)蘋果酒酒精發酵蘋果酒發酵是一個復雜的生化和物質轉化過程，酵母的主要代謝產物是乙醇和二氧化碳，但同時也形成一系列發酵副產物，如醇類、醛類、酸類、酯類、酮類和硫化物等物質。這些發酵產物與蘋果本身的果香一起決定了蘋果酒的風味、色澤和穩定性等各項理化性能，同時也賦予了蘋果酒典型的特色。在無菌狀態下，將處理的果汁按10%的接種量接種酵母菌種子液，18℃靜止培養16-18h；每天測發酵液的酒精度及殘糖量變化，干酒生產直到酒精度不再變化，半甜酒生產發酵至目標甜度（30Bx）7天主發酵結束后，按“GB/T15038-06葡萄酒、果酒通用分析方法”進行感官品評，以確定蘋果酒最佳發酵工藝。(4)陳釀澄清結束，將酒打入貯酒罐中陳釀。貯酒罐盡量滿罐，以減少氧化。(5)澄清調配硅藻土過濾機進行過濾，得到干酒。干酒中加入白砂糖進行糖度調節，得半甜酒。半甜酒與干酒全年生產分布見下圖(6)殺菌裝瓶（2）原料統計純凈水、蘋果濃縮汁、白砂糖、安琪干酵母、果膠酶、異Vc、澄清劑(硅藻土）（3）儀器統計生物培養箱、前發酵罐、后發酵罐、貯酒罐、配套制冷、UHT殺菌設備、配套灌裝設備、離心泵、膜過濾機產品物料衡算1.產品參數聲明項目名稱百分比%備注定額指標濃縮果汁總糖含量70發酵液總糖含量21接種量5有效容積80原料配比濃縮果汁303:7純凈水70損失率發酵損失（酒腳）6過濾損失2灌裝損失2其他操作中損失2空瓶損失1膠帽損失0.5木塞損失1標簽損失0.5總損失率發酵液總損失152.產品生產班次產品年產量/t班產量/t1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月蘋果半甜酒150012蘋果干酒150012總產量（t/年）3000（1）總共生產260天，生產天數250天，十天檢修期。其余時間為節假日。（2）實行一班制度（3）工作時間安排：每班時長共8小時，期間休息、接班倆小時，實際生產時間為6h/天。（4）每個工作日實際產量受各種因素影響不完全相同。平均日產量等于班產量與生產班次的乘積。3.物料衡算（1）100公斤濃縮果汁生產蘋果酒的衡算①發酵液計算濃縮果汁：100Kg純凈水：100÷3/7=233.33Kg待發酵果汁：100＋233.33=333.33Kg發酵液：100＋233.33＋333.33×5%=350Kg②成品酒計算350×（1－15%）=297.5Kg（2）生產1噸蘋果酒所需原料的衡算（1）濃縮果汁需要量：100÷297.5×1000＝336.14Kg（2）純凈水需要量：233.33÷297.5×1000＝784.3Kg（4）發酵液總量：336.14＋784.3＋56＝1176.44Kg(3)原料以及耗材用量以及損耗（單位：/1t）序號名稱單位消耗定額備注1濃縮果汁Kg336.142純凈水Kg784.33白砂糖Kg100最大余量6酒瓶（750mL）個674損耗1%7酒瓶（1.5L）個3377膠帽個1011損耗0.5%8木塞個1011損耗1%9標簽套1011損耗0.5%10紙箱（750mL）個112六瓶裝（1.5L）個85四瓶裝11開瓶器個197每箱一個(4)總損耗量（3000噸/年）物料名稱單位生產1t蘋果酒的物料量蘋果酒年生產總消耗的物料量每日物料量濃縮果汁Kg336.1410084204033.68純凈水Kg784.323529009411.6白砂糖Kg1003000001200酒瓶（?。﹤€67420220008088酒瓶（大）個33710110004044膠帽個1011303300012132木塞個1011303300012132標簽套1011303300012132紙箱（6）個1123361.34紙箱（4）個852551.02第四章設備選型1.設備選型依據物料計算是設備選型的依據，選擇設備時要注意四點[8]：(1)、根據每一品種單位時間(h或min)產量的物料平衡情況和設備生產能力來確定所需設備的臺數。(2)、幾個生產中的關鍵設備，除按實際生產能力所需臺數的設備外，還應考慮備用設備。(3)、以便后道工序的生產能力要略大于前道，不至于生產能力不夠，導致物料積壓。(4)、選擇設備應考慮下列原則a、滿足工藝要求，保證產品的質量和產量。b、應選用較先進，機械化程度較高的設備。c、充分利用原料，能耗少，效率高，體積小，能一機多用。d、應符合衛生要求，故而多應用不銹鋼材料。e、有合理的自動控制系統,控制溫度、壓力和真空度，時間、速度、流量等工藝參數。2.設備選型計算及清單（1）注意事項從產業化研究的結論及物料衡算來看，設計最實用的發酵設備應滿足以下要求:①發酵設備的容量能夠滿足蘋果酒生產的要求。②發酵設備的材料應不易析出或極少析出對蘋果酒生產產生不利影響的物質。③發酵設備應符合所生產蘋果酒品種的特殊要求，并能夠確保釀酒的正常進行和蘋果酒的質量。④發酵設備應具有適當的高徑比。其高度與直徑比一般為1.6-3.0倍左右，罐身越長，發酵初期酵母成長時氧的利用率越高。⑤發酵設備應能承受一定的壓力。由于發酵罐在消毒及正常工作時，罐內有一定的壓力(氣壓和液壓)和溫度，因此，罐體各部件要有一定的強度。⑥發酵設備內應盡量減少死角，使滅菌能徹底進行，避免染菌或沉積污垢。⑦發酵設備應具有足夠的換熱面積。由于微生物在生長代謝過程中會釋放出大量的熱量，為了控制發酵過程不同階段所需的溫度，應設計有足夠的夾套換熱面積。⑧發酵設備的數量要與蘋果酒產業化生產工廠的生產能力相適應，要盡可能向定型化、機械化和自動化方向發展。⑩發酵設備力求操作簡單，結構合理，便于推廣。蘋果酒發酵罐的裝滿系數一般為0.7-0.9，因為發酵時液面上需要留有一定的高度，以防止發酵液的濺出和保證蘋果酒液面上方有一定蘋果酒的產業化研究的二氧化碳濃度。傳統的發酵和貯酒容器，木桶和水泥池，難以滿足蘋果酒工業大規模生產和實現自動化的需要，現代化工業生產果酒采用的材質主要有兩種:不銹鋼和碳鋼，該生產設備具有加工能力強;能減少廠房面積，室內或室外露天放置均可;機械化、自動化程度高;清洗和殺菌方便、徹底等優點。采用不銹鋼加工的生產設備，易清洗，耐腐蝕，不滲漏，對酒質無不良影響，是一種比較理想的發酵和貯酒設備，在國內同行業己推廣使用。這種罐雖然投資費用較高，但很適合質量高、產量大的加工廠使用。碳鋼罐設備投資低，使用前必須涂一層涂料，防止罐壁生銹，是中、小型企業使用較多的貯酒設備。本項目生產設備材質選用不銹鋼1Crl8Ni9Ti。在使用不銹鋼罐時，所有的焊口部分應進行鈍化處理，否則，焊口會發黑，很容易將鐵帶入蘋果酒中。鈍化處理有兩種方法：其一，采用濃硝酸接觸所有發黑的地方，約五分鐘，然后用清水沖洗，直到經黑色表面洗回不銹鋼的本色為止。其二，采用王水(濃硝酸與濃硫酸按1：3比例制成的的混合液體）加硅藻土拌成漿糊狀物，將其涂在焊口發黑的位置，十分鐘后用清水沖洗干凈，即可出現不銹鋼的本色表面。鈍化處理過程中應注意安全，人站在上風口處，避免接受酸霧的侵害。因為所用的濃酸具有強腐蝕性，且易產生煙霧，所以事先應做好防護準備。（2）設備選型計算a、主要參數裝滿系數:0.85；酒液比重:l；發酵周期：15d；工作日:250d；前發酵：5d后發酵：10d；b、生產能力:3000/250=12t/t每日所需發酵液的量：VL=12m3C、發酵罐容積與數量計算:V=Vo/?式中V總—發酵罐容積(m3)Vo—蘋果汁體積(m3)?—裝滿系數V總=12/0.85=14.12m3前發酵罐V=8m3，N=9個后發酵罐V=8m3，N=18個貯酒罐V=20m3，N=11個D螺桿制冷機組，用于發酵罐、