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年产5000吨苹果醋工厂设计目录中文摘要.I英文摘要.II绪论.11苹果醋饮料概述.11.1 世界苹果醋的生产及贸易.11.2 我国浓缩苹果汁行业发展概貌.11.3 选题背景与意义.21.4 本设计的研究内容.21.5 设计特点.22厂址选择.33工艺设计.53.1 产品方案及班产量的确定.53.2 生产工艺流程的确定.53.3 物料衡算.133.4设备生产能力的计算及选型.163.5生产车间工艺布置.304总平面设计.324.1总平面设计.325 土建设计.345.1建筑.345.2结构.35年产5000吨苹果醋工厂设计5.3对特殊建物的要求.355.4墙和顶.356供电.356.1全厂负荷计算.366.2 车间电器设备.376.3 电器照明.376.4防雷.376.5电通讯.376.6 变电所.376.7 仪表控制和自动调节.377动力（供汽）设计.377.1概述.387.2 全厂热负荷.387.3 锅炉选型.387.4 锅炉房、烟囱及外管路.387.5锅炉房位置选择及水质要求.388给水排水设计.388.1水源.388.2用水指标.388.3厂区管路系统.398.4排水系统.399 采暖、通风及消毒.402年产5000吨苹果醋工厂设计9.1采暖.409.2通风.409.3消毒.4010主要辅助部门设计.4110.1实验室.4110.2机修车间.4211环境保护.4212劳动力组织及工厂管理.4212.1劳动力组织.4312.2工厂管理.4313技术经济分析.4413.1全厂概算.4413.2 总投资概算.4413.3 成本与利润.4513.4 经济评估.47结论.48致谢.49参考文献.50附表.523年产5000吨苹果醋工厂设计1绪论1.1 世界苹果醋的生产及贸易世界苹果平均约有15%用于加工，其中苹果浓缩汁是最主要的加工产品，苹果醋产品的商业开发从20世纪80年代末开始起步，随着苹果醋营养、保健作 用的不断挖掘和发现，消费者已逐渐认识并开始接受苹果醋产品，现在已经有了 一定的市场。而苹果醋因其原料丰富、生产工艺简单、用途广泛、功效卓越，已 经成为苹果产业家族中的重要一员，其产量及所占比重正节节攀升。另外随着社会经济的发展、人们物质生活水平的提高、消费观念的转变以及 对苹果醋功能了解的加深、消费口味的变化适应，苹果醋产品将逐渐被人们所接 受。可以说，国外的欧美、日本等发达国家苹果醋市场将日趋成熟，其中日本女 孩子最流行饮苹果醋，因为苹果醋不但有以上保健功能，还可以消人体碳酸水过 量积聚，解除疲劳，补充能量。最主要的是还有减肥、美容、养颜等功效。国外 的苹果醋生产自然也具有相当的规模，上个世纪70年代，美国苹果醋产量0.9 亿升，占总醋产量的16.7%,英国0.1亿升，占总醋产量的10%。现在仅北美地 区苹果醋产量就达2.6亿升。可以说国外对果醋是情有独钟，推崇备至的。1.2 我国浓缩苹果汁行业发展概貌苹果醋饮料在我国并不是新生事物，早在2002,2003年，甚至更早一些时 候在全国范围内就曾经刮起一场苹果醋饮料的旋风。养生堂，紫晨醋爽等产品先 后大举进攻市场，多个企业营造了一个果醋饮料消费空前高涨的气氛。但是由于 消费者的不了解和自身对醋固有的看法，对果醋并不买帐，时间不长几乎所以的 企业都钱羽而归。我国是世界苹果生产的第一大国，苹果栽培面积约为225万hn?。我国苹果 90%以上是鲜食品种，最主要的加工产品是浓缩苹果汁。有强大的原料资源作后 盾，再加上丰富且廉价的劳动力资源，苹果醋的发展提供了相当有利的外部条件。近儿年，在国内大中型城市，健康绿色的饮食习惯越来越受到重视，人们的食品 消费心理趋于冷静和成熟。国内苹果醋系列产品，特别是天然发酵苹果醋饮料的 大市场正在孕育形成。尤其是针对普通消费者的高品位、中低价位的保健清凉型 苹果醋饮料，市场潜力巨大，将是目前各厂家的重点开发方向；针对高消费层次 的高档苹果醋调味品、保健品也将成为新消费时尚，国外市场较成熟，国内短期 4年产5000吨苹果醋工厂设计内尚无法形成大规模市场，目前适合以特定场所（如：宾馆、酒店）、高消费群 体为目标消费者，以出口为方向，进行开发性、小批量的储备性生产。1.3 选题背景与意义平时饮用的碳酸饮料，主要成分为柠檬酸，水为软水，易引发心血管，高血 压等现代文明病，且碳酸饮料饮用多对人体的骨骼发育不好、所以长期饮用对不 利于人体健康。以水果代替粮食通过微生物发酵可将粮食发酵中缺乏的钾、锌离 子导入果醋中。日常饮食中钠的摄入量是1 4 g/日，而钾的摄入量较低，钠、钾离子比例失调可引起高血压，而苹果醋酸饮料则含有较多的能抑制高血压的钾 离子和钙离子，尤其多摄入钾对血压的稳定大有好处。因此苹果醋饮料不仅能达 到一般饮料口感好、解渴的作用，更注重对人体的营养作用。苹果醋不但有以上 保健功能，还可以消人体碳酸水过量积聚，解除疲劳，补充能量。最主要的是还 有减肥、美容、养颜等功效。有实验表明如果人体内的过氧化脂类物质增加，皮 肤细胞的新陈代谢将不能正常进行，废物便积在皮肤内，从而形成色斑，造成皮 肤老化的速度增加，致使皮肤松驰而且皱纹增加。而苹果醋饮料能减少人体内氧 化脂类物质，防止过氧化脂类物质的形成，可以帮助人们保持皮肤自然美。所以 果醋饮料是一种集营养、保健、食疗于一身的新型饮料。在越来越强调健康生活 的今天，苹果醋注定会被越来越多追求生活质量的主流大众所选择和接受，因此 苹果醋也注定会有越来越大的市场。注定步入21世纪后，苹果醋发展速度迅猛,经过近十年的发展，各苹果醋厂家前赴后继，逐步将市场引入正轨。现今，苹果 醋饮料作为一种功能性饮料已经逐渐被消费者接受，国内正面临果醋饮料的第二 次商机。1.4 本设计的研究内容本次毕业课题的内容是年产5000吨苹果醋的工厂设计，设计内容包括：厂 址选择及总平面设计、工艺设计（物料计算、设备选型、劳动力计算、生产车间 工艺布置等）、辅助部门（原料接收站、化验室、仓库等）、生活设施（办公楼、食堂、更衣室等）、环境工程（三废处理、噪声控制、绿化等）、基本建设概算和 技术经济分析。1.5 设计特点5年产5000吨苹果醋工厂设计设计中考虑了该项目的特点和工艺要求，从节能、高效的角度出发选择设备 和设计建筑，尽量提高生产流程的机械化、自动化程度。为了保证产品的质量，特别对生产过程进行了 HACCP的分析。根据目前的市场状况和经济特征，对产品 的外包装、运输等环节进行了更为合理的安排。2厂址选择2.1厂址选择本苹果醋加工厂位于郑州高新区，在郑州市的西北部。南邻美丽的西流湖、北临秀丽的邙山、东临环城快速路、西与西四环相连接，进入全国高速公路网仅 为2公里。郑州是京广、陇海两大铁路干线的交汇处，郑州北站是亚洲最大的货运编组 站。高新区东以货运编组站的铁路联络线为界，附近有中原制药厂等四条铁路专 用线，铁路运输十分便利。郑州是全国7个公路主枢纽城市之一，107国道和310国道的交汇点，连霍 高速、京珠高速在郑州相汇。高新区北接连霍高速公路，高速公路在高新区设有 上下口。东距107国道仅十五分钟路程，高新区与环城公路有多个连接口，公路 运输畅通无阻。该厂地势较高，可防御洪水。从设计任务书知该厂的电力、燃料、生产用水 都有充足供应。厂区周围应有良好的卫生环境，厂区附近没有有害气体放射性源粉尘和其他 扩散性的污染源。厂址不在受污染河流的下游和传染病医院附近旁。本厂生产的苹果醋饮料销往郑州市区及河南省大、中城市。另外，利用交通 资源便利的优势销往国内大、中城市，主要是黄河以南为主。2.1.2气象资料2.1.1.1 温度年平均温度：14.2极端最高温度：43 极端最低温度：一 17.9C最冷月（一月）平均温度：一0.3C6年产5000吨苹果醋工厂设计最热月（七月）平均温度：27.3 最大冻土深度：180 mm日平均温度W5c的天数：88天2.1.1.2 湿度年平均相对湿度：66%最冷月份平均相对湿度：65%最热月平均相对湿度：68.3%2.1.1.3 气压年平均气压：100.331KPa冬季平均气压：101.325KPa夏季平均气压：99.192KPa2.1.1.4 风全年 平均风速：3.1m/s冬季室外风速：3.4m/s夏季室外风速：2.6m/s历年最大风速：24m/s最大风力：8级全年主导风向：东北风 频率：12%全年次主导风向：南风 频率：10%基本风压：0.35KN/m2年沙暴日数：7.2天2.1.1.5雨雪量年平均降雨量：640.9 mm年最大降雨量：1040.3 mm年最小降雨量：380.6 mm最大口平均降雨量：112.8 mm七、八、九月份占全年雨量：54%平均积雪深度：190 mm最大积雪深度：230 mm7年产5000吨苹果醋工厂设计基本雨压：0.25KN/m2雷电日数：30天3工艺设计3.1产品方案及班产量的确定3.1.1 班产量的确定(1)年产量Q：5000 t,属小型食品工厂；(2)生产天数t：暂无淡旺季的划分，预定全年生产天数300天;(3)生产班次n：四班三运转，每班8小时，生产约5.55吨；(4)每小时生产能力：5.55-8-0.6913.1.2 产品方案3.1.2.1制定产品方案表3T产品方案表产品 名称年产量/t班产量/t1月2 月3 月4 月5月6 月7 月8 月9 月10月11月12 月苹果 酷50005.553.2生产工艺流程的确定3.2.1生产工艺流程的选择制定工艺流程应遵循以下原则：(1)注意经济效益，尽量选投资少、能耗低、成本低、产品收率高的生产工 艺。(2)结合实际条件，优先采用机械化、连续自动化作业线。(3)对于灌装后需要杀菌的食品最好采用连续杀菌或高温瞬时杀菌。(4)严格按照食品质量安全市场准入制度的要求拟定工艺流程。根据现有经济和科技水平，在保证产品质量、产品竞争力和工厂经济效益的8年产5000吨苹果醋工厂设计前提下，从工艺的先进性和科学性角度出发，确定此次设计的苹果醋生产工艺流 程如下：3.2.2生产工艺流程图原料一清洗一拣选一破碎一酶处理一榨汁一澄清过滤一预巴式杀菌一酒精 发酵一醋酸发酵一澄清过滤一勾兑调配一巴氏杀菌一无菌灌装一冷却一检验一 成品3.2.2.1生产工艺流程图图3-1苹果醋生产工艺流程图3.2.2.2生产工艺流程的说明投料时，要认真做好酿醋前的准备工作，包括工具、设备的准备和检修，药 品的准备以及全面卫生清洁工作，对酿醋有着极其重要的作用。市场上有大量的浓缩苹果汁，所以原料浓缩苹果汁不在自行生产，由果汁厂 生产的浓缩苹果汁经检验合格后，进入苹果醋加工厂，按生产计划进入发酵车间 的投料工序，用泵打入配料罐，按比例加入相应的纯净水，搅拌均匀后进行板式 9年产5000吨苹果醋工厂设计杀菌，然后打入酒精发酵罐，加入活化好的酵母，在30左右发酵72小时，酒 精度达到67%（v/v）,硅藻土过滤后进入醋酸发酵罐，发酵温度35左右，发 酵时间48小时。然后经过调配后，由高位罐巴氏杀菌后进入罐装车间装瓶。瓶堆车间的瓶子经过输送带送入洗瓶机，进行清洗后，再由输送带送入罐装 机，罐装完毕后的瓶子经压塞、套胶帽、热缩胶帽使苹果醋产品完成封装过程，再经灯检后贴标送入瓶贮间贮存。瓶贮可以使醋的品质更加完善，最后由瓶贮车 间装箱出厂。3.2.3材料3.2.3.1主要原料及其说明（1）新鲜的浓缩果汁（三门峡湖滨果汁加工厂提供）。苹果浓缩汁的理化指 标：糖度：711酸度：1.02.0%透光率：297.0%色值：6578%吸光度：0.300 浊度：V1.0（2）酵母（湖北安琪酵母股份有限公司生产的安琪耐高温高活性酿酒干酵 母）。它是安琪公司十多年畅销的产品，其特点是在耐高温42度、耐酒13%、繁 殖力强，能够有效地抑制杂菌的生长，适合各种白酒和酿造醋的生产，白酒厂和 醋厂多采用该产品。用法与用量：先复水活化，按料液量的1%。2%。添加。（3）醋酸菌干粉（上海迪发酿造生物制品有限公司生产的醋酸菌干粉）。用 法与用量：先复水活化，按料液的10%15%添加。（4）纯净水（郑州市自来水公司提供的自来水，经过离子交换后转变成纯净 水用于生产）。3.2.3.2辅料及其作用辅料有苹果香精、蔗糖和蜂蜜。不同批次生产的原醋经过逐一鉴定后，根据 其不同品质，设计最佳的方案进行调配，使之成为口感、风味俱佳的苹果醋饮料。3.2.4过程控制3.2.4.1设备的清洗和灭菌在每次投料前用纯净水冲洗各设备和管道、阀门等，确保发酵设备的清洁。设备清洗后，采用蒸汽灭菌，灭菌时间不少于30分钟。灭菌时发酵罐各阀 应保持半开状态，以免造成死角或设备憋压而导致危险。灭菌完毕后，除放气阀 10年产5000吨苹果醋工厂设计微开外，关闭其余各阀，以免造成污染图。3.2.4.2 配料配料前，要预先分析苹果浓缩汁中的残还原糖量和浓缩汁的酸度，并以此指 导配料。根据生产苹果醋的要求，相应地调整配料的比例以满足发酵所需的还原 糖含量。在配料罐中将浓缩苹果汁用纯净水稀释后，搅拌均匀，准备进行配料灭 菌操作。3.2.4.3 灭菌检查上料管道各阀状况，确保无误后，打开配料罐放料阀，启动上料泵，泵 输送原料经板式换热器加热至6070,以达到灭菌效果。在灭菌过程中，观 察换热器出料温度，并相应调整换热器蒸汽阀的大小。上料完毕后，关闭换热器 进料阀，同时关闭上料阀，打开换热器回料阀，使换热器内原料放入发酵罐内。3.2,4.4 接种配料灭菌完成后，等待料液温度低于25c时进行接种。3.2.4.5 发酵接种完毕以后，控制罐内温度相对稳定，以保证料液的正常发酵。定时测量 罐内料液温度并及时填写“苹果醋发酵工艺日记录”。同时，应密切观察是否有 跑、冒、滴、漏或机械故障发生，一旦发现，应及时处理，并将处理情况记录在“记录本”上，供技术分析时参考。3.2.4.6 过滤当酒精发酵、醋酸发酵结束后，应进行过滤操作。装配好硅藻土过滤机，检 查管路无误后，启动料泵，进行过滤。3.2.4.7 调配适当调整其成分，如：调整糖度，需要添加蔗糖和蜂蜜。苹果汁浓缩时，加 热会损失部分香味成分，因而发酵后的苹果醋相应的也会缺少一些苹果所特有的 香气。为此，应向苹果醋中添加适量的苹果香精，以保证苹果醋具有幽雅的果香 和和谐的口感。3.2.4.8溶氧的控制在发酵初期，酵母的增殖是需氧过程。充足的氧有利于酵母的繁殖生长，酵 母的迅速繁殖有利于提高产酒速率，缩短发酵时间。因此，在发酵初期为酵母提 11年产5000吨苹果醋工厂设计供有氧环境是必不可少的。但是，在发酵旺盛期，酵母的酒精发酵为厌氧过程。方案：在发酵初期，通过空气压缩机从罐底排放口间歇鼓入无菌空气，并控 制鼓气量。3.2.4.9发酵温度的调整理论上讲，苹果醋宜采用低温发酵。苹果中有许多挥发性物质，他们构成了 苹果固有的微妙幽雅的香气，使他们最大限度地溶解在发酵液里，不会因为发酵 丧失殆尽，这是生产中至关重要的环节。当设备容积增大后，温度的影响会发生 改变。温度过低，发酵进程缓慢，发酵时间较长，不利于芳香物质的保存；温度 过高，抑制酵母的活力。总体上讲，控制较低发酵温度有利于减少氧化，使饮料 口味柔和纯正，果香协调图。因此，在发酵初期应避免发酵过速而破坏品质。为了制约发酵速度的变化，可以考虑适当控制温度或增加搅拌。控温：采用板式灭菌结束后，果汁温度降至25c以下时，开始接种，启动 控温系统。通过内循环加热炉以及夹套内冷却循环水将温度调节在20左右。搅拌：采用机械搅拌装置进行搅拌，使发酵罐内液体充分混合，并使液体内 部热量均匀传递。在发酵过程中，特别是在较大容积的发酵罐中发酵时，搅拌的作用是不容忽 视的。搅拌有利于菌体与果汁均匀混合；有利于温度均匀分布；有利于氧气的溶 入和二氧化碳的排放。3.2.5操作要点3.2.5.1调整糖度进入酒精发酵前，先要测定浓缩果汁的含糖量，一般控制在10%左右。其 中还原糖的含量大于3.5%,而酸度的含量要大于0.2%。3.2.5.2杀菌、冷却将调整好糖度的浓缩果汁，经过板式热交换器加热至6070,其目的好 是杀死其中的杂菌，以便酵母的正常生长。然后，冷却到25c以下，接入2%。活 化好的酵母进行发酵。3.2.5.3酒精发酵将糖度调整好的无菌果汁加入已灭菌的发酵罐的一半体积，接入2%。预先活 12年产5000吨苹果醋工厂设计化好的酿酒酵母（耐高温的活性干酵母），搅拌均匀后，2830的温度下培养 12h,然后再加入无菌果汁，使果汁的体积占发酵罐总容积的7090%,进行密 闭发酵。发酵温度控制在2535,整个酒精发酵时间4872小时。待酒精度 上升到6%7%,残糖降制至0.4%以下时，终止发酵。经过硅藻土过滤后，打 入醋酸发酵罐中进行醋酸发酵。酒精发酵分为以下三个时期山：前发酵期：发酵醪中接入活化酵母的时期称为前发酵期。这一时期酵母菌主 要进行有氧呼吸，并进行迅速繁殖，酵母细胞很快能达到一定数量。前发酵时间 的长短与接种量有关，接种量越大，前发酵期越短。接种时发酵醪的温度一般控 制为2628,而整个前发酵期的温度不要超过30。主发酵期：酵母菌经过前发酵的繁殖后，发酵醪中的氧气大大减少，酵母菌 转入厌氧呼吸，酒精发酵开始。这时，发酵醪中的糖分下降，酒精度增加。而且 发酵醪温度上升很快，应控制在3034C范围内。主发酵期的长短与发酵醪的 含糖量有关，含糖量越高，则主发酵期长。后发酵期：酵母菌经过主发酵期的酒精发酵后，其生命活力和发酵能力都开 始减弱。又因为发酵醪中酒精含量的增加和糖分的减少，所以酵母菌的生长比较 困难。此时，应降低发酵醪的温度，使酵母菌活力降低，防止酵母菌发生自溶。3.2.5.4醋酸发酵在有氧条件下将酒精氧化成醋酸的过程，叫做醋酸发酵。酒精发酵结束后,过滤除去死酵母菌，由无菌泵送入醋酸发酵罐。向完成酒精发酵的酒醪中接入 10%15%的醋酸菌工作发酵剂，控制品温在302之间。醋酸菌好氧，所以 醋酸发酵时需要不断搅拌通风。通风量为发酵液：风量二1：0.060.08。醋酸发 酵需要48小时，发酵结束后，醋酸发酵液经硅藻土过滤即可澄清，澄清液经高 温瞬时灭菌后贮存，澄清液就是苹果醋饮料。醋酸发酵分为3个阶段口前期：为菌种适应期，生长慢，对氧需要量少。此时罐温维持在3536C,风量要小。中期：醋酸菌活力上升，菌量大增，由于呼吸作用加强，需大量的氧，故耍 加大供风，温度控制在3637.5C,。后期：随着醋酸菌大量繁殖，氧化酶大量分泌，催化乙醇与空气中的氧结合 形成乙酸。本阶段氧化反应缓慢，温度维持在35,以测定发酵液中酸度不再 13年产5000吨苹果醋工厂设计上升为宜。3.2.5.5 调配影响苹果醋饮料风味的主要因素为糖度、酸度及饮料芳香成分的含量。通常 水果饮料的糖度为10%15%、酸度为0.2%0.7%。为满足消费者的要求，饮 料中的糖度和酸度需要调配，芳香成分也需通过香精的加入来调整。根据正交实 验选定的苹果醋饮料配方，用自制的苹果醋，一定量的甜味剂（蔗糖、蜂蜜）和苹 果天然香精，调配出苹果醋饮料。调配100ml饮料需要蜂蜜7g、蔗糖7g、苹果 醋6ml、香精2ml叫3.2.5.6 灌装调配好的混合料液高温瞬时杀菌后，保温30s,然后趁热灌装、排气、封口。灌装所用瓶子和瓶塞要求事先清洗消毒5 603.2.5.7 烘干装罐后的料液采用冷水喷淋法冷却至室温，烘干水分后贴标即得到成品纥 3.2.5.8 灯检苹果醋饮料成品在装箱前要经过灯检，其目的是确保饮料内无杂质纥3.2.5.9 陈酿新酿造出的苹果醋一般风味比较寡淡。为了使成品醋的口感变得更加醇厚，风味变得更加浓郁，一般还需要经过陈酿这一工序。在陈酿过程中，醋体的色泽 进一步加深；经过进一步氧化，乙醇含量减少，乙醛含量增加；同时，由于酯类 物质的增加，赋予苹果醋特有的水果型香味。因此，如果酿造出的醋风味过于平 淡，可以通过延长陈酿时间来达到理想的水平。灯检完毕的苹果醋饮料在其密闭 的玻璃瓶中进行陈酿口】。3.2.6产品质量标准3.2.6.1感观指标色泽：浅黄色。香气：具有苹果香味，香气协调浓郁。滋味：具有苹果醋饮料应有的滋味。组织及形态：汁液呈透明状，并有纤维均匀分布，长时间放置允许有少量沉 淀。14年产5000吨苹果醋工厂设计杂质：无肉眼可见的外来杂质山。3.2.6.2理化指标可溶性固形物（20。折光计法）23.5%。总酸（以醋酸汁）1.54.0g/L。碑 WO.2mg/kg。铅 WO.3mg/kg。铜 W5mg/kg。食品添加剂按GB2760的规定执行山。3.2.6.3微生物指标菌落总数W1 OOcfu/mlo大肠菌群W6MpN/100ml。致病菌不得检出山。3.2.6.4检验方法感观理化指标检验按GB/T10792中的有关规定进行。微生物指标检验按GB4789.2、GB4789.3中的规定进行。重金属指标按GB/T5009.11、GB/T5009.12、GB/T5009.13中的方法进行。菌落总数、大肠菌群按GB4789.2、GB4789.3规定的方法检验。3.2.7讨论3.2.7.1通风与醋酸发酵由于醋酸菌是好气菌，在醋酸发酵中氧化酒精需要充足的氧气，故通风量的 选择对醋酸发酵起着重要作用。前期或后期短时间停止通风对醋酸菌影响稍差。实践证明，通风量应掌握前小、中大、后小的原则，同时罐内应保持一定的压力。3.2.7.2搅拌与醋酸发酵搅拌对醋酸发酵的影响很大，必须与通风密切配合，使氧气均匀地溶解在发 酵液中，这样醋酸菌吸收了足够的溶解氧，才能够充分发酵。3.2.7.3温度与醋酸发酵醋酸发酵过程中，温度影响到醋酸菌的生长繁殖速度和氧化酒精速度。温度 在30c以下发酵极慢，产酸极低；若偏高，造成醋酸菌衰老现象，酒精和醋酸 的挥发较多，使转化率降低。温度应保持在3537.5C为宜（菌种不同，最适温 15年产5000吨苹果醋工厂设计度稍有差异）。3.2.7.4测试记录与发酵结束醋酸发酵过程中应做好温度、酒精消耗、酸度增长情况记录。测温：一般每小时测一次，2h做记录一次。测酸：初期4h一次，中期 2h 一次，后期（酒精在1度以下时）每小时测一次。测酒精：24h以后，每 4h测一次。醋酸发酵中，若测定酒精度极低、残糖极少，且2次测酸值无上升 或下降，即说明醋酸发酵结束。实践证明，酒精转化为醋酸达到95%左右时，发 酵过程基本结束。3.3物料衡算工艺流程确定以后，工艺设计就进入了衡算阶段。根据生产规模，从理论上 计算出年产5000吨苹果醋饮料的主要原材料、燃料、动力消耗等指标以指导生 产。3.3.1衡算原理G=Gp+GdG：引入系统的物料重量；Gp:得样品的重量；Gd：损失物料的重量。3.3.2计算准则以生产单位重量的产品量为基准。3.3.2.1苹果醋生产技术指标和基础数据表1苹果醋生产技术指标和基础数据项目名称百分比%备注定额指标浓缩果汁总糖含量70发酵液总糖含量10酵母接种量0.2醋酸接种量15有效容积8016年产5000吨苹果醋工厂设计3.3.2.2 100公斤 浓缩苹果汁生产苹果醋的衡算原料配比浓缩果汁14.31:6纯净水85.7损失率发酵损失6过滤损失2罐装损失2其他操作中损失5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(1)发酵液计算浓缩苹果汁：100公斤纯净水：100 x70%=(100+纯净水)X10%计算得纯净水600公斤待发酵果汁：100+600=700公斤酒精培养液：700 x2%o=L4公斤酒精发酵液：700+1.4=701.4公斤醋酸发酵液：701.4义15%=105.2公斤发酵液:701.4+105.2=806.6 公斤调配液：806.6x(6/1000+2/1000+7/1000+7/1000)-0.1=177.5 公斤(2)成品醋计算(806.6+177.5)x(l-15%)=836.44 公斤3.3.2.3生产1吨苹果醋所需原料的衡算浓缩果汁需要量：100+36.44x1000=119.55公斤纯净水需要量：600-836.44x1000=717.33公斤酵母培养液需要量：(119.55+717.33)x2%。=1.67公斤醋酸菌培养液需要量：(119.55+717.33+1.67)*15%=125.78公斤醋酸发酵液：119.55+717.33+1.67+125.78=964.32 公斤17年产5000吨苹果醋工厂设计调配液：964.32x(6/1000+2/1000+7/1000+7/1000)-0.1=212.15 公斤3.3.2.4生产5000吨苹果醋需要原料的计算浓缩果需要量：5000 x119.55=597.8吨纯净水需要量：5000 x717.33=3586.65吨酵母菌需要量：5000 x1.67=8.35吨醋酸菌需要量：5000 x125.78=628.90吨调配液需要量：5000 x212.15=1060.75吨3.3.2.5生产能力的计算工作日：300天生产周期：6天生产周期的生产能力：5000-(300-6)=100吨/周期每天生产能力：5000+300=16.75吨采用四班三运转，每班生产约5.55吨浓缩果汁需要量：16.75x119.55=2002.46公斤纯净水需要量：16.75x717.33=12015.278公斤酵母培养液需要量：16.75x1.67=27.973公斤酒精发酵液量：2002.46+12015.278+27.973=14045.71 公斤醋酸菌培养液需要量：16.75x125.78=2106.82公斤醋酸发酵液量：16.75x964.32=16152.35公斤调配液：16.75x212.15=3553.5 公斤3.3.2.6生产1吨苹果醋饮料消耗的原料和包装材料的定额如表2：表2生产1吨苹果醋饮料消耗的原料和包装材料的定额序号名称单位消耗定额备注1浓缩苹果汁公斤119.552纯净水公斤717.333酵母公斤1.674醋酸粉公斤125.785调配液公斤212.156酒瓶(275ml)个3674损耗1%18年产5000吨苹果醋工厂设计7胶帽个3656损耗0.5%8标签套3656损耗0.5%9纸箱个36410瓶装3.4设备生产能力的计算及选型3.4.1食品工厂选择设备的原则物料计算是设备选型的根据，而设备选型则要符合工艺的要求。设备选型是 保证产品质量的关键和体现生产水平的标准，又是工艺布置的基础，并且为动力、配电、水、汽用量计算提供依据。设备选型应根据每一个品种单位时间产量的物料平衡情况和设备生产能力 来确定所需设备的台数。若有几种产品都需要共同的设备，在不同时间使用时，应按处理量最大的品种所需要的台数来确定。对生产中的关键设备，除按实际生 产能力所需的台数配备外，还应考虑有备用设备。一般后道工序设备的生产能力 要略大于前道，以防物料积压。本设计在选择设备时，要按照下列原则进行注8：（1）满足工艺要求，保证产品的质量和产量。（2）可选用机械化、连续化程度高的设备。所选设备要充分利用原料、能 耗少、效率高、体积小、维修方便、劳动强度低，并能一机多用。（3）所选设备应符合食品卫生要求，易清洗装拆，与食品接触的材料要不 易腐蚀，不致对食品造成污染。（4）设备结构合理，材料性能可适应各种工作条件（如温度、湿度、压力、酸碱度等）0（5）在温度、压力、真空、浓度、时间、速度、流量、液位记数和程序等 方面有合理的控制系统，并尽量采用自动控制方式。3.4.2水处理车间设备选型及平衡3.4.2.1用水量的估算在果醋饮料调配生产和CIP清洗等工艺流程中都要用到纯净水，因此，水 处理设备对果醋饮料的生产起很大作用。该项目按年产苹果醋饮料5000吨的生产能力进行设计,年生产日初定为300 19年产5000吨苹果醋工厂设计天，那么每天的生产能力是16.75吨，需要纯净水（稀释浓缩果汁）12吨。活性干 酵母和醋酸粉都要经过预先活化才能使用。另外，生产好的果醋需经过调配才能 使苹果醋饮料的口味更可口，在调配中需要纯水溶解蔗糖。最后，CIP清洗需要 纯水，清洗用水量往往是产量的-10倍。所以，每天生产中需要总处理水量约为95吨。3.4.2.2水处理设备的选型果醋生产中需要的纯净水是由自来水通过有机玻璃离子交换装置转变成的。软化器即为钠离子交换器，钠型树脂将水中的钙、镁离子置换出来，减少了 钙、镁离子的含量，使水中不易形成碳酸盐垢和硫酸盐垢。离子交换是除去水中 离子态物质的技术，采用离子交换法可制取软水、纯水及超纯水，与反渗透相结 合可大大延长树脂的再生周期。有机玻璃离子交换装置耐腐蚀、无色透明，适用于食品生产中的小规模制备 纯水。本项目中计划使用规格为400 x2000加、进出口直径为32 mm、每小时最大处 理量为2.5吨的有机玻璃离子交换设备，数量为3个。口支3.4.3发酵车间的设备选型及论证在工艺计算的基础上，确定车间内发酵设备的台数、型号和主要尺寸。据此,进行车间布置设计，并为后期的非工艺设计项目打好基础。同时，为设备的制作 和采购提供资料。从产业化研究的结论来看，设计最实用的发酵设备应满足以下要求08：（1）发酵设备的容量能够满足苹果醋生产的要求。（2）发酵设备的材料应不易析出或极少析出对苹果醋生产产生不利影响的 物质。（3）发酵设备应能承受一定的压力。由于发酵罐在消毒及正常工作时，罐 内有一定的压力（气压、液压）和温度。因此，罐体各部件要有一定的强度。（5）发酵设备内应尽量减少死角，使灭菌能彻底进行，避免染菌或沉积污 垢。（6）发酵设备应具有足够的换热面积。由于微生物在生长代谢过程中会释 放出大量的热量，为了控制发酵过程不同阶段所需的温度，应设计有足够的夹套 20年产5000吨苹果醋工厂设计换热面积。（7）发酵设备力求操作简单，结构合理，便于推广。（8）该项目采用不锈钢加工的生产设备，易清洗、耐腐蚀、不渗漏，对苹 果醋无不良影响，是一种比较理想的发酵和贮藏设备。苹果醋发酵罐的装满系数 一般为0.70.9,因为发酵时液面上需要留有一定的高度，以防止发酵液的溅出 和保证苹果醋液面上方有一定的二氧化碳浓度。依据罐装满系数约为0.8,年生产日300天，年生产能力5000吨和苹果醋生 产技术指标为计算基础对贮罐、调配罐和发酵罐进行选型。3.4.3.1贮罐能力的估算及选型原料液苹果浓缩汁在经过发酵前需要在贮罐中贮存一段时间。该项目生产每天需要2吨浓缩苹果汁，所以选用2个容积4000L的贮罐，方便以后扩大生产。本设备适用于果汁等行业作为物料的加热、冷却、保温、杀菌、贮存，具有 节能、消声耐震、卫生要求高、生产能力强、清洗方便、带搅拌使物料受热均匀 等优点皿以设备特点：（1）罐内外材料均采用SUS304,也可将内桶材料定为特殊的防酸或防碱材 料。（2）罐内外抛光度达到350,外表面可抛光、可磨砂、可磨花、可亚光。（3）全封闭式人孔直径为400450mm,并采用防蝇、防尘透气孔。（4）封头和锥底经旋压滚边形成一定角度，可达到无卫生死角。（5）保温采用优质绝缘材料。表3贮罐的主要技术参数容积L 重量kg 加热面积肝 电机功率Kw 外形尺寸mm4000 1650 11 2.2 1600 x30003.4.3.2酒精发酵罐计算及选型待酒精发酵液量14.05吨、罐装系数为0.8左右、酒精发酵工段需要3天、并且工厂实行四班三运转工作制，为使生产连续化酒精发酵需要1个5000L和3 个20000L的发酵罐。21年产5000吨苹果醋工厂设计所选用的发酵罐广泛用于食品等行业，进行各类发酵操作。特点是:（1）采用不锈钢制造，罐内抛光，符合卫生级标准。（2）内胆采用耐腐蚀不锈钢，具有耐酸、耐碱、耐腐蚀的优点。（3）配备CIP清洗头，以利于清洗。（4）采用优质保温材料。（5）双速搅拌，更符合发酵的工艺要求。表4酒精发酵罐的主要技术参数规 格 电机功率Kw 工作压力MPa 搅拌转速r/rnin外形尺寸mm20000L 7.5 0.2 1252300 x55005000L 2.2 0.2 36751750 x24103.4.3.3醋酸发酵罐每天需要醋酸发酵液16.15吨，罐装系数为0.8左右，醋酸发酵工段需要2 天，并且工厂实行四班三运转工作制，为使生产连续化需要醋酸发酵罐7个 5000Lo罐特点是W：（1）采用不锈钢制造，罐内抛光，符合卫生级标准。（2）内胆采用耐腐蚀不锈钢，具有耐酸、耐碱、耐腐蚀的优点。（3）配备CIP清洗头，以利于清洗。（4）采用优质保温材料。（5）双速搅拌，更符合发酵的工艺要求。表5醋酸发酵罐的主要技术参数容积L 外形尺寸mm 重量kg 电机功率kw搅拌转速r/min5000 1750 x2410 1100 2.236723.4.3.4保温调配罐调配罐在发酵车间有两种用途：一是稀释浓缩苹果汁，起调整糖度的作用。二是苹果醋生产后，需要调配形成酸甜可口的苹果醋饮料。每天需要稀释过的苹果汁大约14吨，应选择三个5000L的调配罐，这样方 便扩大化生产。另外每天将有13.72吨的苹果醋需要3.5吨的调配液调配生成苹果醋饮料，22年产5000吨苹果醋工厂设计选用4个5000L的调配罐既能满足生产由能保证以后扩大生产。该项目使用保温调配罐，适用于饮料、制药等行业，用于液体物料调配操作。设备特点0 3 13：（1）罐内外材料均采用SUS304,也可将内桶材料定为特殊的防酸或防碱材 料。（2）罐内外抛光度达到350,外表面可抛光、可磨砂、可磨花、可亚光。（3）全封闭式人孔直径为400450mm,并采用防蝇、防尘透气孔。（4）封头和锥底经旋压滚边形成一定角度，可达到无卫生死角。（5）保温采用优质绝缘材料。表6保温调配罐的主要技术参数容积L 外形尺寸mm重量kg电机功率Kw搅拌转速r/min5000 2000 x210011002.236723.4.3.5高位罐依据物料衡算得出需要三个6000升的尺寸为1750 x2720 mm的高位罐。调配 好的苹果醋经过高位罐可以进行巴氏杀菌，然后经过灌装机进行热灌装。其中巴 氏杀菌是利用放大电路的原理设计得到的口支3.4.3.6硅藻土过滤机设备论证硅藻土过滤机是使用硅藻土作助滤剂的压力式过滤机械，可滤除0.11微 米的固体颗粒。澄清苹果醋的能力一般为2550m3/h,一次可连续过滤120150 小时。该机选用优质不锈钢材料制作，采用硅藻土为助滤剂，具有外型美观、操作 方便、过滤成本低、效率高等优点。该机已在果醋、白酒、果酒及水处理等行业 中得到广泛的应用。过滤澄清度高，可达99.8%O可除去大肠杆菌，能滤去0.11 微米以下的微粒（包括微生物），在实际应用中得到满意的效果。表7硅藻土过滤机的主要技术参数型号理论流量 过滤 滤片数 阀门口径 工作压力 外型尺寸T/h 面积（张）mm MPa mmm223年产5000吨苹果醋工厂设计GZ33I 3-5 3.4 20 Dg32 3.31 元计算结果表明：在其他条件不变的情况下，销售价格可以降至预测价格的 87.13%,即出厂价降为3.31/瓶，企业还可以保本经营。通过对该项目的经济效果进行定性和定量分析，客观地就投资金额总产值、产品成本利润率、投资回收期、盈亏平衡点等进行了评价，综合比较，该项目实 施的可行性很强。结语本次毕业设计在探讨了苹果醋饮料产业化研究的基础理论之后，以工艺流程 和物料衡算为计算依据,按照设计任务书的要求对发酵和灌装车间的设备进行选 型并论证，采用先布置生产车间再设计全厂总平面图的思路，提出了年产2000 吨苹果醋饮料工厂设计的初步方案。建设单位在进行项目决策时，可以把这次设 计做为参考对象。50年产5000吨苹果醋工厂设计致 谢经过了将近一个学期的忙碌，这篇论文也接近了尾声。回首过去的儿个月里,遇到了各种各样的困难，同时也有意想不到的收获。首先要衷心感谢导师姜 春鹏老师，在论文的选题、研究以及撰写过程中，自始至终都得到了导师的精心 指导和热情帮助，其中无不凝聚着导师的心血和汗水。由于有了老师的帮助，使 我在食品工厂设计这个不十分熟悉的知识领域从陌生到了解，最后完成论文，在 此谨向姜老师致以最诚挚的谢意。在这个过程中是我可爱的同学也给了我足够的帮助和鼓励，所以在论文即将 结束之际，也由衷的谢谢给于我鼓励的同学们。感谢养育我、培育我20多年的父母，因为有了家人的爱护，生活和学习上 我从没有后顾之忧，值此即将完成学业之际，向两位老人致