刘新超年产5000吨红葡萄酒工艺设计.docx

刘新超年产5000吨红葡萄酒工艺设计.docx

《刘新超年产5000吨红葡萄酒工艺设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《刘新超年产5000吨红葡萄酒工艺设计.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

刘新超年产5000吨红葡萄酒工艺设计

刘新超-年产5000吨红葡萄酒工艺设计

兰州交通大学课程设计

题目名称：

年产5000吨红葡萄酒工艺设计

学院：

化学与生物工程学院

专业班级:

生工1301班

学号：

201307604

学生姓名：

刘新超

指导教师：

桂妍雯

本题目是年产5000t红葡萄酒的工艺设计，是在结合中国葡萄酒业实际情况的基础上，同时借鉴国外葡萄酒行业的成熟经验，制订出的一套更科学、更合理的工艺体系，以满足生产管理和消费者的需求。

与传统工艺相比，该工艺除具有投资小、产出大、见效快的特点外，还有省水、省电、省汽、劳动强度低、环保等特点，因此，该工艺设计具有科学性、先进性和可操作性；所以新工艺的推广必将引导行业的产品技术和质量的全面提升，提高本企业的葡萄酒在市场上的地位，并将会引领整个葡萄酒行业升级和科技进步。

2红葡萄酒生产工艺

2.1红葡萄酒生产工艺简介

葡萄酒是用葡萄果实或葡萄汁，经过发酵酿制而成的酒精饮料。

它的主要生产工艺分三步：

第一步，分离获得葡萄汁；第二步，进行酒精发酵和苹果酸-乳酸发酵阶段；第三步，储存管理工艺。

2.2红葡萄酒生产工艺

2.2.1收集葡萄

红葡萄比较容易被氧化，采收时必须尽量小心保持果粒完整，以免影响成品质量。

2.2.2破碎加工

葡萄采收后，要进行破碎加工，从而最大限度地保证破碎葡萄的新鲜度，并便于压榨取汁和去除果梗。

除梗可在破碎前，也可在破碎的同时或之后。

目前通常使用葡萄破碎机加工，破碎与除梗工序同时完成。

需要注意的是，破碎工序中要求所有葡萄粒都要破碎且不能伤及种子及果梗，以避免种子和果梗中所含的宁、油脂等物质进入果汁中，增加葡萄酒的苦涩和麻味。

在破碎前，应对葡萄果实进行分选，把不同品种、不同成熟度的果实分开破碎，同时除去烂果。

在破碎时可按葡萄重量加入适量的SO2，可以防止杂菌繁殖

2.2.3压榨

为了不将葡萄皮、梗和籽中的单宁和油脂榨出，压榨时压力必须温和平均，而且要适当翻动葡萄渣。

2.2.4分离取汁

果汁分离是红葡萄酒的重要工艺。

将葡萄破碎除梗，果浆直接输入果汁分离机进行果汁分离。

采用连续螺旋式果汁分离机低速、轻微施压于果浆。

2.2.5澄清

传统沉淀法约需1d的时间；离心分离器比较方便，但动力太强，常将酵母菌一并除去而需添加人工酵母。

二氧化硫静置澄清采用适量添加二氧化硫来澄清葡萄汁，其操作简单，效果较好，在澄清过程中二氧化硫主要起3个作用：

①可加速胶体凝聚，对非生物杂质起到助沉作用。

②葡萄皮上有野生酵母、细菌、霉菌等微生物，在采收加工过程中也可能感染其他杂菌，使用二氧化硫起到抑制杂菌的作用。

③葡萄汁中酚类化合物、色素、儿茶素等易发生氧化反应，使果汁变质，当葡萄汁中有游离二氧化硫存在时，首先与二氧化硫发生氧化反应，可防止葡萄汁被氧化。

2.2.6发酵

红葡萄酒发酵多采用人工培育的优良酵母（或固体活性干酵母）进行低温发酵。

主发酵温度在16～22℃为宜，主发酵期为6d左右。

主发酵后残糖降至5g/L以下，即可转入后发酵。

后发酵温度一般控制在15℃以下。

在缓慢的后发酵中，葡萄酒香和味的形成更为完善，残糖继续下降至2g/L以下。

后发酵持续30d左右。

2.2.7倒桶、储酒

将澄清的葡萄酒倒入橡木桶中储藏，此过程对红葡萄酒的酿制很重要，几乎所有高品质的葡萄酒都经橡木桶的储藏，因为橡木桶不仅补充了酒的香味，同时提供适度的氧气使酒圆润和谐。

储藏时间的长短依据酒的结构、橡木桶的大小新旧而定，通常不会超过2年。

红葡萄酒储藏的过程主要是为了提高稳定性，使酒成熟，口味重，要达到这个要求，和谐乳酸发酵、换桶、短暂透气等都是不可少的程序。

2.2.8过滤

红葡萄酒是否清澈跟酒的品质没有太大的关系，除非是因为细菌感染使酒浑浊。

但为了美观，或使酒结构更稳定，通常还是会进行澄清的程序。

酿酒师可依需要选择适当的过滤法。

2.2.9冷处理

冷处理是使酒中杂质因温度降低而发生沉淀，再通过过滤把沉淀除去，使酒质稳定，如去酒石酸化盐、乳酸发酵、澄清等，才能使发酵液在瓶中进行二次发酵。

2.2.10调配

在二次发酵前，酿酒师常会混合不同产区和年份的葡萄酒以调配出所要的各种口味。

发酵完毕，经储藏一段时间的葡萄原酒，逐渐趋向老熟，酒味变得醇和起来，酿酒者可以对原酒的酒度、糖分、酸分进行调配。

上市的红葡萄酒的含糖量为12%～14%，酒度为12%vol，酒度用同品种蒸馏酒调配，酸度可用柠檬酸或中性酒石酸调配，糖度用白砂糖调配。

2.2.11装瓶前的过滤

装瓶前，必须去除酒中的死酵母和葡萄碎屑等杂质。

常用的方法有换桶、过滤法、离心分离器和皂土过滤法等。

2.2.12装瓶、杀菌、包装

把酒装入预先消毒的酒瓶中，于60～70℃，杀菌15～20min。

为了延长瓶装红葡萄酒的稳定期，防止棕色破败病，红葡萄酒装瓶以前，要加入30mg～50mg/L的VC。

对于装瓶后立即投入市场，短时间里就能消费的红葡萄酒，可采用防盗盖封口，这样成本低。

国内外大多数红葡萄酒，都是采用软木塞封口，软木塞封口比较严密，可以延长瓶装红葡萄酒的保存期限。

所谓葡萄酒的包装，就是对装瓶封口后的葡萄酒，进行包装装潢。

红葡萄酒生产总工艺流程见下图图1

控温26-28℃

皂土

图1红葡萄酒生产总流程图

3工艺计算及设备选型

3.1葡萄酒工艺物料衡算

3.1.1生产周期

主酵期5～7d，后酵期为20～30d，储酒期0.5～2年，生产能力5000t。

3.1.2原料用量

按工艺要求，葡萄酒的原料为100%新鲜的优质葡萄，葡萄用量为1000kg。

其糖度为196g/L，按正常工艺操作，酿成的酒的酒精度为11.0%vol～12.0%vol，符合国家的标准要求。

3.1.3葡萄汁的量

葡萄经除梗破碎之后得到的葡萄汁，一般情况下皮、梗、籽占整个果穗的23%，不能酿酒发酵的低档压榨汁为3%。

因此，所得葡萄浆的量为：

5000×（1-23%）×（1-3%）=3734.5t

3.1.4发酵原酒的量

葡萄汁经过酒精发酵之后，分离酒脚，接着进行自然发酵，之后分离酒脚得到的发酵原酒。

一般情况下，酒精发酵后的酒脚量约占整个发酵醪液的5%，自然发酵后的酒脚量约占发酵原酒的2%，再次发酵过程中的压榨、管道及操作损失约为1%。

因此，酒精发酵后所得原酒的量为：

3734.5×（1-5%-1%）=3510.43kg，苹果酸-乳酸发酵后所得原酒的量为：

3510.43×（1-2%）=3440.2kg

3.1.5陈酿原酒量

发酵后，原酒进入陈酿阶段，此过程需经过几次的倒罐操作，分离酒脚，得到较澄清的、口感较佳的陈酿型原酒。

在陈酿期间酒脚、储存期自然损失及操作过程中的损失一般为3%左右，因此，陈酿后原酒的量为：

3440.2×（1-3%）=3337kg

3.1.6稳定后处理原酒的量

陈酿后的原酒在品评均衡后经稳定性处理，主要进行下胶澄清、低温冷冻和趁冷过滤处理。

其中下胶澄清过程的损失约为2%。

低温冷冻和趁冷过滤过程损失为2%。

因此，稳定性处理后原酒的量为：

3337×（1-2%）×（1-2%）=3204.8kg

3.1.7装瓶后成品的量

稳定性处理后的酒经无菌过滤后，进入灌装系统装瓶包装。

在此过程中的过滤损失及机械操作等损失大约为2%。

因此，装瓶后的成品的量为：

3204.8×（1-2%）=3140.8kg

3.1.8出酒率

由物料衡算得知，5000t葡萄产酒3140.8t；

则葡萄出酒率为：

3140.8÷5000×100%=62.8%

吨酒耗葡萄量为：

5000÷3140.8=1.59t

年产5000t红葡萄酒耗葡萄量为：

5000×1.59t=7950t

3.1.9二氧化硫的添加量

生产5000t红葡萄酒，二氧化硫用量为50mg/L，使用6%的亚硫酸调硫，添加量为：

5000×50/6%=4170L。

3.1.10蔗糖添加量

生产5000t红葡萄酒，出汁率为75%，含糖为196g/L，生产12%vol葡萄酒，需补加蔗糖：

（12×18-196）×5000=100000kg=100t。

3.2设备设计及选型

（1）发酵罐的选型

（2）发酵罐个数和结构尺寸的确定

年产5000吨，装料系数0.8，出汁率75%葡萄酒密度

=1076kg/m3，

生产周期T=15天

①发酵罐个数的确定

日产5000/300=16.67t/天

有效容积：

16.67*15=250t/天

发酵体积：

250/0.8=312.5t/天

取发酵罐20t*15加1个备用，公用16个发酵罐，即N=16

总V=62.6*5000/1076/0.8=363.6m3

V有效=62.6*5000/1076=290.9m3

②发酵罐结构尺寸的计算

发酵罐采用圆柱形器身，底和顶为锥形盖，选取结构尺寸的比例关系[3]如下：

H=1.2Dh1=h2=0.1D

V=0.785D2（H+1/3h1+1/3h2）

D=4.2m

H=1.2D=5.1m

h1=h2=0.1D=0.42m

由发酵罐的基本结构尺寸，可确定气罐表面积，罐体圆柱部分表面积A1和罐底、罐顶表面积A2、A3分别为：

R—罐的半径

A1=π*DH=3.14*4.2*5.1=67.3m3

A2=A3=π*R（R2+h2）1/2=3.14*2.35（2.352+0.422）1/2=17.6m2

所以全罐面积A=A1+A2+A3=102.5m2

（3）总的发酵热计算

Q=Q1—（Q2+Q3）[3]

Q1=m*sq

式中m—每罐发酵醪量，kg

s—糖度降低的百分值，%

q—每1kg糖发酵放热，J

Q—主发酵期每小时糖度降低1度所放出的热量，J

Q1=62.6*5*103*1%*418.6=1.3*106kJ/h

Q2=5%*Q1=5%*1.3*106=6.5*104kJ/h

Q3=A*kc（TW-TB）

假定罐壁不包扎保温层，TW=35℃，TB=32℃

则kc=k对+k辐=1.7（TW-TB）1/4+c[（TW/100）4-（TB/100）4]/（TW-TB）

=8kJ/（m2.．h．℃）

Q3=102.5*8*（35-32）=2400kJ/h

Q=Q1-（Q2+Q3）

Q=1.3*106-6.5*104-2400=1.2*106kJ/h

4效益评估

4.1基本投产

4.1.1固定资产投资

建筑工程费用，用于厂房建筑，设备基础处理，大型土方石方和场地平整等。

K1=500W

设备及工期购置费用，用于购置各种设备工具K2=200W

安装工程费用，用于设备和工作台的安装，已经铺设管线等。

K3=50W

其他费用，包括土地使用费，人员培训费，勘察涉及分。

K4=600W

基本预备费，用于事先难以预料的工程和费用。

K5=20W

固定投资费用.K'=K1+K2+K3+K4+K5=1370W

4.1.2流动资金投产

设流动资金占固定资产20%则k''=K*20%=300W

基本投产K0=K'+K''=1633W

4.1.3原料燃料费

葡萄市场价格[5]8000元/吨。

全年葡萄耗费7950*8000=6360W。

糖市场价格5000元/吨。

全年糖耗费=100*5000=50W

其他添加剂，全年耗费=30W

全年原料耗费M1=6450W

燃料，动力耗费M2=650W

原料燃料费用M=M1+M2=7100W

4.2利润

750ML中高档葡萄酒的市场价格平均为50元/瓶，约6.6万/顿。

假设每年5000吨葡萄酒均能销售一空，则每年销售额为33000万。

销售费用为销售收入的45%，则税前利润为=33000*（1-45%）-7100W=11050W

企业税收方面按年利润的28%计算，这税收为11050*28%=3094W

年利润为11050*72%=7956W

4.3投资回收期

投资回收期=项目总投资/年利润

=10103/7956

=1.27年

本项目所产生的废渣、废水是很好的肥料。

因此其对资源的合理利用、对环境的保护、对经济与生态的平衡，都有着重大的作用，进而改善农业生态环境，实现农业资源的可持续利用。

本项目利用现有技术生产红葡萄酒，瞄准的是市场的变化。

其经济效益、社会效益和生态效益均十分显著。

参考文献

[1]李华．现代葡萄酒工艺学[M].陕西人民出版社.2002:

18-23.

[2]牟林.红葡萄酒的制作工艺流程.吉林农业[J].2015（04）:

111

[3]沈金校，陆洁，周妍，岳亚庆.葡萄酒的鉴赏与保藏[J].2015

（1）:

55-58

[4]张振文.葡萄酒品种学[M].陕西人民出版社.2006:

132-135

[5]孔庆山.中国葡萄志[M].中国农业出版社.2000:

81－84．

[6]贺普超,罗国光.葡萄学[M].中国农业出版社.1994:

110－113．

[7]王允祥.论葡萄酒的风味与营养价值[J].中国酿造.1998

（2）:

8－10．

[8]李华,王华.中国葡萄酒[M].西北农林科技大学出社.2010:

140-145．

[9]顾国贤．酿造酒工艺学[M].中国轻工业出版社.1996.

[10]梁世中．生物工程设备[M].中国轻工业出版社.2002.

[11]李华等．葡萄酒化学[M].科学出版社.2005.

[12]黄儒强，李玲．生物发酵技术与设备操作[M].化学工业出版社.2006.

[13]高孔荣.发酵设备.中国轻工业出版社[M].1991:

1-5.

[14]梁世中.生工工程设备.中国轻工业出版社[M].2002.

[15]吴思方.发酵工厂工艺设计概论.中国轻工业出版社[M].1995.

[16]华南工学院.发酵工程与设备.北京轻工业出版社[M].1981.

[17]袁庆辉.发酵生产设备.轻工业出版社[M].1985.

[18]高树贤.葡萄酒工程学.陕西人民出版社[M].1998.

[19]华南工学院.工业微生物生产过程设备.轻工业出版社[M].1983

[20]李华.葡萄酒品尝学.中国青年出版社[M].1992

[21]秦含.葡萄酒分析化学.轻工业出版社[M].1994

[22]高畅，李华.干红葡萄酒发酵中的固液浸取分析[J].农业工程学报.2004（20）：

58-62.