年产5000吨苹果醋工厂工艺设计(共39页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上 CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 毕业设计（论文）题目： 年产5000吨苹果醋工厂工艺设计 学生姓名： 赖阳平学 号： 9班 级: 生物工程1301班专 业： 生物工程2017 年 5 月专心-专注-专业年产5000吨苹果醋工厂工艺设计摘要果醋包含了水果和醋的优点，是集营养、保健、调味等为一体的新型饮品。据研究：果醋功效多样，风味独特，尤其是苹果醋，具有很高的价值。据记载：苹果性酸而味平，多汁解渴，有助于消化。苹果被发现拥有极高的营养价值，可以作为食疗的一种方法；苹果中富含多种营养物质，不仅能够满足人体饮食的健康

2、需求，还带有美容养颜，降低血压的功效；苹果还能促进儿童的成长，主要是丰富的纤维和微量元素起效，在四大水果（苹果、和）中居于首位。 综合考虑，比较了四种制醋方式，采取果汁制醋法制醋会符合实际情况、可行性最高并且最大获益，优点如下：机械化程度高、成品卫生条件好、占用空间较小、质量稳定容易控制、酿造周期短、产量相对较高、劳动强度低、原料利用率高。关键词： 苹果醋；果汁制醋；发酵； 保健ADESIGNOFANANNUALPRODUCTIONOF5000TONSOFAPPLECIDERVINEGARFACTORYABSTRACTFruit vinegar contains the advantages

3、of fruit and vinegar. It is a new type of beverage which combines nutrition, health care and flavoring. According to research: fruit vinegar has many different functions and unique flavors , especially apple vinegar, which is of high value. According to records: apples which helped digestion were so

4、ur and flat, juicy thirst quenching . Apple was found to have a high nutritional value, can be used as a therapeutic method; nutrient rich variety of apple, not only to meet the health needs of the human diet, with beauty, reduces blood pressure; Apples which can promote the growth of children,are r

5、ich of fiber and trace elements in the onset that are four fruits (apple, grape, orange and banana) in the first place.Considering the comparison of four kinds of vinegar, juice vinegar will take legal system in line with the actual situation, the feasibility and the highest maximum benefit, has the

6、 advantages of high mechanization degree, finished good sanitary conditions, small space occupation, stable quality, easy to control the brewing cycle is short, relatively high yield, low labor intensity, utilization of raw material the high rate of.Key words： Apple vinegar； Fruit juice vinegar maki

7、ng；Fermentation；Health care目录1 绪论.1 1.1 研究背景.1 1.2 国内外发展现状.32 生产工艺方案选择.3 2.1 苹果醋的发酵机理.4 2.2 制取方案比较. .4 2.2.1 固态发酵法.4 2.2.2 液态发酵法.4 2.2.3 果汁制醋.5 2.2.4 果酒制醋.5 2.3工艺流程.5 2.3.1 原料的预处理.5 2.3.2 灭菌处理 .6 2.3.3 发酵准备 .6 2.3.4 活化 .6 2.3.5 发酵.7 2.3.6 调配.7 2.3.7 装罐及灭菌 .73 项目工艺计算.8 3.1 生产工艺流程示意图.8 3.2物料衡算.9 3.2.1

8、 衡算原理 .9 3.2.2 计算准则.10 3.2.3 以100kg浓缩苹果汁为基准，对苹果醋的生产进行物料衡算 .10 3.2.4 生产1t苹果醋所需要的原料.10 3.3.5 装罐后所需冷却水的用量.11 3.2.6 生产能力的计算.12 3.3热量恒算.12 3.3.1 酒精发酵前灭菌用的蒸汽总量.13 3.3.2 酒精发酵前冷却水的用量.14 3.3.3 灭菌过程中的热损失.14 3.3.4 装罐前的灭菌用的蒸汽量.14 3.3.5 装罐后所需冷却水的用量.144 设备的设计与选型.14 4.1 设备选择原则.14 4.2 水处理车间设备选型.15 4.3 发酵车间的设备选型.16

9、4.3.1 调配罐选型.16 4.3.2 酒精发酵罐计算与选型.18 4.3.3 醋酸发酵罐计算与选型.19 4.4车间管路布置.19 4.4.1 管径的计算.19 4.4.2 物料管的选择.20 4.4.3 自来水管的选择.205 财务分析.20 5.1 基础数据与参数选取.20 5.1.1 财务价格 .20 5.1.2 项目计算期.20 5.1.3 生产负荷.20 5.1.4 税金计算.20 5.1.5 残值率.21 5.1.6 基准收益率.21 5.2 建厂投资概算.21 5.2.1 固定投资估算.21 5.2.2 流动资金.21 5.3 销售收入、税金、利润.22 5.3.1 产品成本

10、.22 5.3.2 销售收入.22 5.3.3 销售利润.22 5.3.4 税金.22 5.3.5 年利润.22 5.4财务评价结论.22参考文献.23致谢.251 绪论1.1研究背景随着经济水平的提高，人们对于自己的健康越来越重视。日常生活中的饮品多种多样，曾经风靡全球的碳酸饮料由于长期服用容易诱导一些疾病慢慢淡出人们视野。因而天然绿色、无污染、有机的食材越来越受到人们的欢迎，市场前景非常乐观。其中果醋类饮料作为一种功能性饮品越来越受到广大人群的认知。果醋是以水果，比如李子、荔枝、桑葚、猕猴桃、苹果、雪梨等，或果品加工下脚料为主要原料，利用现代生物技术酿制而成的一种营养丰富、风味独特的酸味饮

11、品。果醋包含了水果和醋的优点，是集营养、保健、调味等为一体的新型饮品。据研究：果醋功效多样、风味独特，尤其是苹果醋具有很高的价值。据记载：苹果性酸而味平，多汁解渴，有助于消化。苹果被发现拥有极高的营养价值，可以作为食疗的一种方法；苹果中富含多种营养物质，不仅能够满足人体饮食的健康需求，还带有美容养颜，降低血压的功效；苹果还能促进儿童的成长，主要是丰富的纤维和微量元素起效，在四大水果（苹果、和）中居于首位。苹果醋功能众多,调味品、饮料只是常见类型,还能制成各种保健品和用于医疗行业等。苹果醋拥有很多有价值的营养成分(比如说果胶,它可以促进人的机体内19种矿物元素的吸收)。苹果醋的医疗保健作用也是不

12、容忽视的:主要体现在能延缓衰老;降低血压;改善高胆固醇血症;防止动脉硬化;解酒,防止宿醉;促进钙质吸收;防止细菌感染；预防关节损伤;减肥瘦身,美容养颜;维持体内PH平衡等等。由此可见,苹果醋适合各个年龄段的人群服用,天然绿色健康，已经成为保健食品界的重要组成部分。1.2国内外发展现状我国苹果种植业分布较广、品种多样，加上气候适宜，苹果产量巨大，因此每年会剩余大量的苹果，期间由于环境条件、保存方法等影响导致苹果损坏造成大量的浪费，直接影响果农的经济效益，打击种植积极性，所以对苹果深加工化已经成为一种趋势。 早在十多年前，国内曾经掀起过果醋行业的保健狂潮，但因为当时人们对果醋认知水平有限，加上生产

13、技术不够成熟，导致许多生产企业失败，未能坚持下去。目前苹果在我国种植面积广，每年都有极高的产量，加上国内劳动力较多，为我国苹果醋市场的成长和发展奠定了坚实的基础。改革开放以来，国家各方面得到显著的提升，尤其是经济方面更是飞速发展，人们越加的富裕，对于自己的身体健康更加重视。从以前的解决温饱到现在要吃得健康，对于绿色食品的需求也越来越多。尤其是对于一些纯天然绿色无污染和有机食品更是推崇备至。苹果醋作为新型饮品，逐渐的被人们接纳，其各种功能疗效也在实际生活中得到验证，目前国内每年的苹果醋消耗量都在直线上升，其中被人津津乐道的当属“第五道菜 天地壹号”。由此可见，国内的苹果醋的市场已经逐渐打开，需求

14、量也在不断的扩增。世界上苹果产量很多，用于深度加工的苹果就占了20%。苹果醋由于其丰富的营养价值、良好的保健功效，加上生产成本廉价，制作工艺简单，已成为炙手可热的果醋饮品。苹果醋在国际上也是小有名气，尤其在国外，欧洲、美国等一些发达国家，苹果醋在饮料市场已经占有一席之地。国外的苹果醋生产也具有较大的规模，在日本，由于苹果醋具有不错的保健和美容养颜的功效，男女老少都喜欢饮用，几乎是大受欢迎。苹果醋不仅是作为优秀的保健饮品，它在家庭调味品方面同样是别具一格，果醋独特的酯质芳香代替了传统食醋的强烈刺鼻气味，使得海鲜餐饮业和西餐有更多的口味选择。因而，西餐和海鲜食品餐饮市场的潜力不可忽视，苹果醋的地位

15、节节攀升，未来可预见其将引领新一代饮品出现在国际市场。据统计：美国在90年代的时候，每年生产的醋总量就已经超过了5.0亿升，虽然蒸馏醋占据了大部分约为4.1亿升，但是苹果醋的潜力也是巨大的达到了0.93亿升，占据了总产量的16.7%；加拿大每年生产的醋总量达到了0.64亿升，令人感到惊讶的是其中苹果醋竟然接近0.1亿升，占比也高达13.6%。因次可以说说，果醋饮品逐渐渗入大部分国家的饮食文化。2 生产工艺方案选择2.1 苹果醋的发酵机理苹果醋发酵的生化过程重点有两大步骤：第一步是在一定条件下糖发酵生成酒精；第二步是酒精在醋酸菌的条件下生成醋酸。中间过程中会生成其他有机物，发生酯化反应使苹果醋具

16、有香味。酒精发酵：是在厌氧条件下利用酵母菌经RMP途径，将葡萄糖转化成为二氧化碳和乙醇。葡萄糖经EMP途径生成丙酮酸，在酵母中，丙酮酸转化为乙醛，最终生成酒精。我们可以用以下反应方程式来表示这个过程： (2-1)醋酸发酵是指在醋酸菌的作用下将乙醇氧化成醋酸的过程。醋酸菌在醋酸发酵过程中是一个很重要的因素。乙醇被氧化成乙酸有两个关键步骤：第一步乙醇在乙醇脱氢酶的催化下氧化生成乙醛;第二步乙醛在乙醛脱氢酶的作用下氧化生成乙酸。反应式如下： (2-2)反应生成的 由细胞呼吸链传递给氧，结合成水，从而使还原为，并且释放热量。因此，我们可以用以下反应式来表示这个过程： (2-3)2.2制取方案比较目前常

17、见的果醋加工方法有以下几种。鲜果制醋：使用鲜果来发酵。特点：生产地制造、成本相对较低、受气候影响较大、适合做调味果醋；果汁制醋是利用果汁来发酵。特点：不受产地、季节影响、酸度适中，常用作调味果醋；鲜果浸泡制醋：是将鲜果洗净，放入调配好的食醋溶液中，进行醋酸发酵。特点：制作工艺不复杂，香味独特，口感较好，适合做调味品和饮料。果酒制醋：先将苹果酿制成苹果酒，然后直接进行醋酸发酵。查阅资料后，我们将苹果醋的发酵方法锁定在以下几种：分别是固态发酵法法、液态发酵、固态液态混合发酵法。 2.2.1固态发酵法本方法主要利用苹果或其下脚料直接进行酒精发酵和醋酸发酵工艺流程：果品原料预处理破碎混合加热调整糖浓度

18、酒精发酵固态醋酸发酵勾兑灭菌陈酿成品。 固态发酵法制醋过程中混合物质多样，加入物料较多，微生物生长发育条件优越，代谢产物众多，发酵完成后氨基酸、糖分浓度高。因此制品酸味适合、果香独特、口感唯美，属于传统制法。但存在一些缺点如生产条件较差、质量不稳定，生产能力低下等。 2.2.2液态发酵法本方法是采用的是静置表面发酵法。在醋酸发酵过程中，严格控制发酵液温度在30左右，然后静置发酵，大概2天后，液面浮现薄膜，就可以证明有醋酸菌膜形成，表示醋酸发酵开始，一直发酵到酸度不再显著增加即可停止。本方法生产周期时间较长，但是优点较多，质量控制稳定，原料利用率较高。有望成为酿造工业发展的方向。 2.2.3果汁

19、制醋本方法先将苹果榨汁，然后加热澄清，过滤，之后利用酵母发酵和醋酸菌发酵，由于其生产周期较短，基础物质较少，所以需要进一步的陈酿，保证色香味。 2.2.4果酒制醋此方法是先将苹果酿制成苹果酒，然后进行醋酸发酵。总结工艺流程如下：苹果酒醋酸发酵过滤调配灭菌包装成品。本方法由于使用的菌种较少，微生物含量不多，基础物质不丰富，再加上生产时间短，产品的风味、色泽及形态相比于固态发酵法要低一个档次。因此，需要进一步陈酿提高苹果醋的风味。 综合考虑，比较了四种制醋方式，采取果汁制醋法制醋会符合实际情况、可行性最高并且最大获益，优点如下：机械化程度高、成品卫生条件好、占用空间较小、质量稳定容易控制、酿造周期

20、短、产量相对较高、劳动强度低、原料利用率高。2.3工艺流程 苹果预处理破碎榨汁果汁加热澄清离心分离调整糖浓度酒精发酵醋酸发酵过滤调配灭菌包装成品。 2.3.1原料的预处理 （1）选果、洗果 。首先挑选色泽光鲜，放置时间不长的苹果，要求苹果不能有损坏部分和枝叶等杂质，将杂质用纯净水洗干净，将苹果切成小块并放入清水中，再用溶液清洗。 （2）破碎、榨汁。将切成块状的苹果放入粉碎机中，进一步的破碎。而后收集苹果汁，期间尽量不要与空气接触，不让影响产品质量。为了提高物料利用率，收集更多苹果汁，可以看情况添加适量果胶，同时应注意防止氧化酶被氧化，这种情况可适量添加维生素C。注意：由于苹果之中含有一些化学成

21、分容易与一些铁金属制品发生反应，因此应该避免使用铁金属制品的容器盛装苹果汁。 2.3.2 灭菌处理 在往容器中投料时，必须进行灭菌处理。第一步先用大量的纯净水进行冲洗，将表面附着的残渣冲洗干净；之后，使用高温高压蒸汽法灭菌，灭菌时间不低于半个小时。有一点特别注意：当进行高温高压蒸汽灭菌时，应将各种设备调整到半开状态，防止出现意外。最后，灭菌结束后，将不需要打开的阀门一律调整成关闭状态，避免造成污染。 2.3.3 发酵准备 （1） 接种 接种之前一定要进行严格的灭菌处理，防止引入杂菌。当设备和料液温度降低到室温之后，再进行接种，之后控制好料液的温度、PH等，维持菌种的正常生长发育， （2） 糖度

22、调整 发酵能否成功以及生产优质的苹果醋很重要的一个因素就是控制糖浓度。糖度如果过高的话，发酵液中底物浓度过大，容易导致酵母菌繁殖发育过快，料液会特别粘稠，物质传输效果差，酵母菌容易加速死亡等情况；而若是糖度低容易导致酵母菌发育不良，发酵效果不理想。因此，一我们要严格控制浓缩苹果汁的发酵糖度，一般是10%左右。2.3.4 活化（1）酵母菌的活化 准备50ml已经灭过菌的纯净水，冷却至室温，然后看情况加入适量的优质酵母，摇瓶，间隔10分钟摇一次，尽量摇匀，3-4次即可。（2）醋酸菌的活化 选择优质的醋酸菌，在无菌操作条件下，接种到适合醋酸菌活化的培养基，将温度控制在30以下，持续摇匀一天之后备用。

23、 2.3.5 发酵 查阅资料综合比较本设计采用分步发酵方法 首先进行酒精发酵，当料液冷却至室温时，将活化后的优质酵母加入已经灭过菌的苹果汁发酵液中控制温度30下，调节好各条件，稳定培养，定期记录发酵液的糖度、酒精度、酸度，直到糖度不再发生明显变化，说明酒精发酵结束；其次进行醋酸发酵，将活化后的优质醋酸菌接入酒精发酵结束后的发酵液，定期检测发酵液的酒精度、酸度、糖度直到糖度不再发生明显变化，证明醋酸发酵结束。 2.3.6 调配 在调配阶段，苹果醋的糖度，酒精含量以及芳香物质都会直接影响它的风味，口感。一般来说，糖度在各种水果饮品中控制在10%-15%是比较理想的，而酸度的话如果能保持在0.2%-

24、0.7%之间风味会比较好。为了选择口感更好，风味更独特的配方，我们经过反复试验得知，将7g蔗糖，7g蜂蜜、苹果醋6ml，香精2ml就可以调配100ml风味较好的苹果醋，并且基本可以满足广大消费者的口味。 2.3.7装罐及灭菌 将苹果醋调配好之后，进行高温灭菌处理，之后将苹果醋饮料装入罐中，进行其他步骤的操作。 3 项目工艺计算3.1 生产工艺流程示意图 成品包装酒精发酵糖成分调整离心分离均质装瓶调配果汁杀菌冷却精滤榨汁滤去果渣醋酸发酵加热澄清苹果成品破碎，清洗 图3.1 生产工艺流程图3.2物料衡算3.2.1衡算原理 P=PD+PL； (3-1)P：引入系统的物料重量； PD：损失物料的质量

25、PL：最终得到产品的质量 3.2.2计算准则 表3-1 苹果醋生产的指标项目名称百分比%备注定额指标苹果汁的总糖含量70发酵液总糖含量10酵母接种量0.2醋酸菌接种量15发酵罐有效容积70损失率发酵损失6管路损失1灌装损失3过滤损失2检验及其他操作损失3空瓶损失1胶帽损失0.5瓶盖损失1标签损失0.5总损失率发酵液总损失15 3.2.3以100kg浓缩苹果汁为基准，对苹果醋的生产进行物料衡算 （1）计算发酵液 浓缩苹果汁： 100kg纯水的用量： 酒精培养液的用量： 7000.2%=1.4kg（按0.2%的比例加酵母菌悬浮液） 酒精发酵液的总用量： 700+1.4=701.4kg； 醋酸发酵液

26、的用量：701.415%=105.2kg （当酒精发酵完毕后，按15%的比 例加入酵母菌悬浮液）； 总发酵液：701.4+105.2=806.6kg； 发酵损失：806.66%=48.4kg； 过滤及管道损失： （806.648.4） （1+2 %）=22.7kg； 到达调配罐中的液体：806.648.422.7=735.5kg （2）计算调配液（通过多次实验，我们得出以下配方较为适合：1调配100ml的苹果醋饮料加入7g蔗糖，7g蜂蜜、苹果醋6ml，香精2ml），则（0.07+0.07+0.02）735.5=117.7kg （3）计算成品醋 装罐损失： （735.5+117.7）3%=25.

27、6kg； 检验及其他操作损失： （735.5+117.7）3%=25.6kg； 最终成品醋：735.5+117.7（25.6+25.6） =802kg 3.2.4生产1t苹果醋所需要的原料 苹果汁的用量：1000=124.7kg； 纯水的用量：1000=748.1kg； 酵母菌培养液的用量： （124.7+748.1）0.2%=1.7kg； 酒精发酵液用量：124.7+748.1+1.7=874.5kg； 醋酸菌培养液的用量： （124.7+748.1）15%=130.9kg； 醋酸发酵液的用量：124.7+748.1+1.7+130.9=1005.4kg； 发酵损失的量：1005.46%=60.3kg； 管路及过滤损失： （1005.460.3）3%=28.4kg； 达到调配罐中的液体的量：1005.460.328.4=916.7kg； 调配液的用量：（0.07+0.07+0.02） 916.7=146.7kg 3.2.5生产5000t苹果醋所需的原料 浓缩苹果汁用量：50000.1247=623.5t； 纯水用量：5000