小型果酒厂设计修改完善版.docx
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小型果酒厂设计修改完善版
摘要
本设计主要是进行年产40吨果酒的小型果酒厂的设计。
本设计从省当地资源、地理环境、政策环境等各项条件出发，针对40吨果酒项目的需要，进行了全厂总平面设计、车间平面设计、产品方案及工艺论证、设备选型、物料衡算、全厂卫生安全等的研究与设计。
最后对本方案进行了技术经济核算，研究表明，该项目固定资产投资440.41万元，年利润达到155.34万元，投资回收期为
2.84年。
关键词：
工厂设计；苹果;果酒；发酵；经济核算
Abstract
Thisdesignismainlycarriedoutanannualoutputof40tonsofsmallfruitwineryproducingplantdesign.ThisdesignfromShandongprovince,localresources,geography,policyenvironment,andtheconditions,targeting40tonsofwineprojectneeds,plantgenerallayoutdesign,layoutdesign,productandcraftsdemonstration,workshopequipment,materialaccounting,plant-widehealthandsafetyresearchanddesign.Finallyonthetechno-economicaccountingprogrammewascarriedout,researchsuggests,theprojectinvestment4.4041millionyuanoffixedassets,theannualprofitof1.5534millionYuan,paybackperiodto2.84.
Keywords:
Factorydesign;apple;Fruitwine;Fermentation;Economicaccounting
第一章厂区的平面布置与设计
1.1厂址选择
根据果酒厂厂址选择的要求，本设计厂的厂址选择考虑以下几个方面[1]：
（1）、首先厂址应设在规划区或者开发区，以适应当地远近期规划的统一布局，以尽量不占用或少占良田，做到节约用地。
（2）、必须考虑厂址的地理位置、原料和水的来源等条件。
为了便于原料、成品、辅料和包装材料的运输，宜设在原料产地附近的大中城市的郊区。
（3）、厂区的标高应高于当地历史最高洪水位，特别是主车间及仓库的标高更应高于当地历史最高洪水位，厂区自然排水坡度能在0.004～0.008之间最好。
（4）、所选厂址，要有可靠的地质条件，应避免将工厂设在流沙、淤泥、土崩断裂层上。
（5）、考虑到环境问题，所选厂址附近应有良好的卫生环境，没有有害气体，放射性源，粉尘和其他扩散性的污染源。
受污染河流的下游不应作为厂址的选择。
（6）、所选厂址面积的大小，应在满足生产要求的基础上，留有适当的空余场地，以考虑工厂进一步发展之用。
（7）、所选厂址应有可满足生产需求的供电条件，附近有充足的水源，而且水质应较好。
（8）、厂址最好选择在居民区附近，这样不仅有充足的劳动力来源，还可以减少职工生活福利设施建设。
根据设计的要求，本设计工厂厂址选在有“苹果之乡”的省栖霞市。
省栖霞市位于胶东半岛中心位置，是市的一个县级市，是中国苹果之都。
苹果以其色泽鲜艳、清脆香甜而闻名于世，是中国最重要的苹果产地。
栖霞特产苹果以“种植面积、综合服务、果园管理、品种技师、总产单产、企业效益”六个“全国第一”而饮誉中华,被国家特产园艺学会授予“苹果之乡”称号,被中国特产之乡命名组委会授予“中国苹果之乡”,被国家统计局命名为“中国水果第一市”。
栖霞市953个行政村几乎村村种植苹果，以红富士为主要种植品种。
每到苹果成熟季节，外地商贩遍布栖霞市的大小村庄。
很多村年产苹果超过一千吨，像鹭翔村这样的中等产量村平均每年就能产三四千吨苹果。
且东临牟平区、海阳市，西襟招远市、龙口市，南与莱阳市毗邻，北与福山区、蓬莱市接壤。
1.2总平面布置设计
1.2.1工厂总平面布置设计原则
总平面设计是果酒厂工厂设计的重要组成部分,它是将全厂不同使用功能的建筑物,构筑物按整个生产工艺流程,结合用地形条件进行合理的布置,使建筑群组成一个有机整体,这样既便于企业管理,又便于组织生产，本工厂平面布置设计原则有[1]：
（1）、总平面设计应设计计划任务书和城市规划要求，对建筑布局、方位、道路、绿化、环保等进行综合设计。
布置必须紧凑合理，做到节约用地，分期建设的工程，应一次布置，分期建设，还应考虑工厂扩建的可能，合理预留发展空地。
（2）、对建筑物、构筑物的布置必须符合生产工艺要求。
保证生产过程的连续性，互相联系比较紧密的车间，仓库可进行合理组合，建成联合厂房，要求物流线路短捷，运输总量最少，尽量避免往返交叉，合理组织人流和货流，相互间影响的车间不要放在同筑物里。
（3）、动力设施应接近负荷中心。
（4）、厂区建筑物间距应按有关规划设计。
从防火、卫生、防震、防尘、噪音、日照、通风等方面考虑，在符合有关规的前提下，使建筑物间的距离最小。
（5）、卫生方面的要求
①、生产车间要注意朝向，保证通风良好。
②、生产车间与城市公路有一定的防护区，一般30～50米。
③、厕所应与主车间、仓库保持一定的距离，并采用水冲式厕所，以保持厕所的清洁卫生。
④、对卫生有不良影响的车间应远离其它车间。
⑤、生产区和生活区尽量分开。
1.2.2总平面设计的容
（1）、运输设计。
（2）、管线设计。
（3）、绿化设计及环保设计。
（4）、厂区各部分地形标高的设计。
全厂面积：
3000m2。
建筑物面积m2。
露天堆场面积：
m2。
其他建筑面积：
m2。
建筑系数＝（建筑物占地面积+露天堆场面积）/全厂总面积×100%。
＝
土地利用系数＝（建筑物占地面积+露天堆场面积+辅助工程面积）/全厂总面积×100%。
＝
根据食品工厂经验数据。
建筑系数为:
土地利用系数为:
因此本设计基本符合食品工厂设计要求。
1.3车间平面布置设计
1.3.1车间设计
根据果酒生产的工艺要求，结合实际生产情况，需要以下建筑或构建物。
（1）、原料仓库
原料用于收购的苹果存放，根据北方苹果保存的要求，进行保存。
（2）、预处理车间
紧邻原料仓库，在本车间时行苹果的分选、洗涤、破碎、压榨、浓缩果汁灭菌。
（3）、发酵车间
苹果汁发酵的车间。
（4）、酿车间
果酒澄清、酿、粗滤、换桶、酒脚、调制。
（5）、包装车间
灌酒，贴标，包装。
（6）、成品车间
成品果酒存放。
（7）、化验室
在办公大楼一侧，用于进行产品的原料和产品的质量检验。
（8）、更衣室、卫生间
位于进入各个车间的必经之地，分左右男女更衣室，人流和物流分别从不同的通道进入各车间，避免交叉污染。
（9）、配电室、机修车间
（10）、废水处理区
1.3.2车间平面布置原则
（1）、生产设备要按工艺流程的顺序配置，在保证生产要求、安全及环境卫生的前提下，尽量节省厂房面积与空间。
（2）、全建筑物采取南北朝向，利于通风、采光。
（3）、配电房、靠近生产车间，减少能源消耗。
（4）、全局考虑全厂布置，填平补齐，力求合理、经济。
根据以上原则，对果酒工厂车间进行如下设计。
食品工厂车间厂房采用轻钢结构，轻钢建筑材料重量轻、建设周期短，相对建筑成本比较低，同时，轻钢结构厂房相对跨度大，对设备在厂房中的布置影响小，框架结构对于不同功能分隔和以后的变更都非常的方便。
主车间物流为南北走向,人流为东西走向,因此,在主厂房北侧设置原辅料仓库,对原、辅料进行储存。
设计中为避免人流路线与物流路线交叉造成的事故和操作失误，主厂房人流方向为东西走向,人流经过主厂房一次换鞋、更衣、二次换鞋、消毒池以及风淋间后通过人流通道进入各个生产岗位进行生产。
1.4对于苹果酒及酒厂的可行性分析
（1）、在工艺上简炼。
在用粮食作为原料制酒的工艺中，第一步是用曲霉（糖化酶）把粮食中的淀粉（长链葡萄糖）变成单个的葡萄糖;第二步是用酵母菌再把葡萄糖变成乙醇和水，而这之中的第一步是相当复杂的。
但是果酒酿造技术是将苹果中的糖加上菌种发酵，即可变成酒，省去了艰难的第一步[2]。
（2）、原料成本低。
葡萄每千克按5元计算，苹果每千克2元。
后者的成本只有前者的40%[2]。
（3）、设备简单。
整个制酒过程中所用的发酵罐、换热器、过滤机、灌装机等设备，一般酒厂都有，为节约成本可将闲置设备加以改装，充分利设备资源，减少资金的投资[2]。
（4）、可实现全年生产。
葡萄酒每年只能加工一次，然而苹果酒生产无季节性，生产周期短。
按发酵周期计算，一年至少可以生产20批[2]。
（5）、能耗小。
此项技术在春夏秋冬季节都可以发酵，而且不需特别加热，利用室温即可进行，节省能源[2]。
第二章果酒的生产工艺及流程
2.1原料及产品的质量标准
2.1.1原料的质量标准
（1）、原料质量标准[3]
本工厂加工苹果所用的原料为省所产的无公害绿色苹果，其相关标准如下：
引用标准:
GB/T5009.11食品中总砷及无机砷的测定
GB/T5009.12食品中铅的测定
GB/T5009.17食品中总汞及有机汞的测定
GB/T5009.18食品中氟的测定
GB/T5009.19食品中六六六、滴滴涕残留量的测定
GB/T5009.20食品中有机磷农药残留量的测定
GB/T5009.33食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定
GB/T5009.38蔬菜、水果卫生标准的分析方法
GB/T5009.103植物性食品中甲胺磷和乙酰甲胺磷农药残留量的测定
GB/T5009.110植物性食品中氯氰菊酯、氰戊菊酯和溴氰菊酯残留量的测定
GB/T5009.126植物性食品中三唑酮残留量的测定
GB/T5009.136植物性食品中五氯硝基苯残留量的测定
GB/T5009.145植物性食品中有机磷和氨基甲酸酯类农药多种残留的测定
GB/T5009.146植物性食品中有机氯和拟除虫菊酯类农药多种残留的测定GB/T8855新鲜水果和蔬菜的取样方法
GB2760食品添加剂使用标准
GB5749生活饮用水卫生标准
GB7718食品标签通用标准
（2）果酒生产中原料的相关标准[3]：
不准使用腐烂、生霉、变质、变味的果实为原料酿造果酒。
生产果酒的辅料、食品添加剂必须符合GB2760的规定。
用于调兑果酒的酒精，必须经脱臭处理，符合酒精国家标准二级以上酒精指标的食用酒精。
酿酒用的酵母菌，投入生产之前必须严格检查，不准使用变异或不纯的菌种；要建立严格的菌种管理制度，定期更新，以保证菌种的纯净。
2.1.2产品质量标准
（1）、产品质量标准[4]
GB2757蒸馏酒及配制酒卫生标准
GB2758发酵酒卫生标准
GB2760食品添加剂使用卫生标准
GB/T4789.25食品卫生微生物学检验酒类检验
GB5009.12食品安全国家标准 食品中铅的测定
GB/T5009.28食品中糖精钠的测定
GB/T5009.29食品梨酸、苯甲酸的测定
GB/T5009.34食品中亚硫酸盐的测定方法
GB/T5009.35食品中合成着色剂的测定方法
GB/T5009.48蒸馏酒与配制酒卫生标准的分析方法
GB/T5009.49发酵酒卫生标准的分析方法
GB/T5009.97食品中环已基氨基磺酸钠的测定
GB/T5009.140饮料中乙酰磺胺酸钾的测定
GB/T5009.141食品中诱惑红的测定
GB10343食用酒精
GB/T15038葡萄酒、果酒通用试验方法
GB/T23495食品中苯甲酸、山梨酸和糖精钠的测定高效液相色谱法
（2）、产品感官指标
产品的感官指标应符合表１规定。
表１感官要求
参照《裕起泡苹果酒》Q/CYJ009-2006
项目优级一级
外观澄清、透明，无明显悬浮物、无沉淀与优级相同
色泽淡黄色淡黄色
香气具有清雅、新鲜的苹果香及和具有明显的苹果香及
谐调的酒香，无异香和纯正酒香，无异香
滋味干、
半干酒果味柔协、甜酸适口、果味柔和、甜酸适口、
半甜清爽味正、无异味较清爽味正、无异
甜酒
起泡酒果味柔协、甜酸适口、清爽味正、具有二氧化碳刺舌感、无异味
泡沫（注入洁净杯中应有细微的串珠状注入杯中应有串珠状汽泡
起泡酒）汽泡升起，并有一定的持续性升起
风格具有本产品典型风格具有本产品明显风格
（3）、产品理化指标
产品理化指标应符合表2规定
表2理化指标
苹果酒理化指标（参照《裕起泡苹果酒》Q/CYJ009-2006，GB/T15037-2006《葡萄酒》GB/T17204-1998《饮料酒的分类》）
项目要求
酒精度（20°C%V/V）≤18（GB/T17204-1998《饮料
酒的分类》7%～18%）
总糖（以葡干型≤4.0《葡萄酒》
萄糖计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（《裕起泡苹果酒》《葡萄酒》）
加起泡绝干型12.1～20.0（《裕起泡苹果酒》《葡萄酒》）
苹果酒干型20.1～35.0（《裕起泡苹果酒》《葡萄酒》）
半干型35.1-50.0（《裕起泡苹果酒》《葡萄酒》）
甜型≥50.1（《裕起泡苹果酒》《葡萄酒》）
滴定酸（以酒2～7（《裕起泡苹果酒》）
石酸计g/L）
挥发酸（以乙≤0.6（《裕起泡苹果酒》）
酸计g/L）
干浸出物（g/L）起泡苹果酒≥10（《裕起泡苹果酒》）
加汽起泡苹果酒≥5（《裕起泡苹果酒》）
二氧化碳MPa低起泡苹〈250ml0.05~0.29（《葡萄酒》））
1.（20°C）果酒≥250ml0.05~0.34（《葡萄酒》））
（《裕起泡苹果酒》0.15-0.35）
高起泡苹〈250ml≥0.30（《葡萄酒》）
果酒≥250ml≥0.35（《葡萄酒》《裕起泡苹果酒》）
（4）、产品卫生标准
应符合GB2578的规定
2.2生产工艺流程及论证
2.2.1工艺流程图
果酒生产工艺流程[5]：
苹果
↓
腐烂果←分选
↓
洗涤
↓
破碎←Vc护色
↓
压榨→果渣
↓
SO2→果汁处理←果胶酶
↓
酵母菌→活化→扩培→前发酵（温度15℃-18℃）
↓
后发酵（带压0.4Mpa-0.45MPa）
↓
停止发酵（过滤去酵母）
↓
贮藏后熟
↓
澄清处理←下胶剂（壳聚糖、膨润土-明胶等）
↓
澄清过滤
↓
去菌过滤
↓
微生物检验
↓
装瓶
↓
巴氏灭菌
↓
苹果酒成品
图2-1苹果酒生产流程[5]
设备工艺图见附图。
2.2.2工艺论证和说明
（1）、苹果原料选择和处理[6]
1.挑选苹果选择无腐烂、无虫害、成熟度好的苹果作为原料。
2.清洗40℃流动水漂洗，将附着在苹果上的农药、微生物和泥土洗净。
3.切块将苹果去核，切成1cm3的小块，在含有0.02%Vc的水中浸泡10min。
4.辅料
.果胶酶主要用于榨汁时果汁的澄清，以提高果汁的出汁率；
.纯度为98.0%~99.5%的结晶白砂糖主要用来调整苹果汁的糖分。
（2）、苹果原料的破碎榨汁
1.榨汁将苹果块放入榨汁机，为避免果汁褐变，将果渣和果汁分离，尽量果汁与空气接触。
2.果胶酶澄清
果胶酶溶液配制：
使用前30min，用20℃的蒸馏水将所取的500mg果胶酶定容到100mL，得5mg/mol酶溶液；
向苹果汁中添加50mg/L（50ppm）的SO2、同时添加100mg/L的果胶酶，并将果汁的pH值调在2-5之间，然后控制温度45℃处理24h，取上清液进行成分调整。
（3）、调整糖分
为了保证苹果醋质量，在发酵前需要调整糖分，工业上常用纯度为98.0%~99.5%的结晶白砂糖来调整苹果汁的糖分。
在计算白砂糖的添加量时，要利用“常见水果的相对密度-含糖量-潜在酒精浓度换算表”计算。
将苹果汁调整到13°~15°Bix。
（4）、酵母菌中的扩大培养[6]
酵母属兼性微生物，在供氧和缺氧的条件下都能生存。
酵母接种后，土豆汁中的氨基酸为主要氮源和以可发酵性糖为主要碳源，进行有氧呼吸，并从中获取能量而生长繁殖，同时产生一系列代副产物，果汁中的氧被耗尽后，酵母即在无氧的条件下进行酒精发酵。
将冷冻保藏的菌种，接种到灭过菌的PDA培养平板上；28℃，培养48h；
酵母菌菌悬液的制备
在无菌状态下，取活化菌种2环于装有10ml生理盐水的试管中，按10倍依次进行稀释后镜检酵母菌菌数；取1.0×108数量级菌悬液进行以下试验。
酵母扩培[7]
按1%接种量，将上述108数量级酵母菌种子液接种到装有100mL含糖量15°Bix果汁的250mL三角瓶中，28℃，180r/min进行培养16-18小时的菌悬液作为种子液；
活化培养基（PDA）：
马铃薯（去皮）200g、葡萄糖20g、琼脂20g、水1000mL，pH值自然。
具体制作方法是：
将200g马铃薯去皮，去芽眼，切成小条放入铝锅中，加入1000mL水，煮沸20-30分钟左右至马铃薯软而不烂时，用6-8层纱布过滤，取滤汁于锅中，补水至1000mL，加入琼脂熔化，再加入糖搅拌均匀，趁热分装。
（5）、苹果酒酒精发酵
苹果酒发酵是一个复杂的生化和物质转化过程，酵母的主要代产物是乙醇和二氧化碳，但同时也形成一系列发酵副产物，如醇类、醛类、酸类、酯类、酮类和硫化物等物质。
这些发酵产物与苹果本身的果香一起决定了苹果酒的风味、色泽和稳定性等各项理化性能，同时也赋予了苹果酒典型的特色。
在无菌状态下，将处理的果汁按10%的接种量接种酵母菌种子液，18℃静止培养16-18h；
每天测发酵液的酒精度及残糖量变化，直到酒精度不再变化，7天主发酵结束后，按“GB/T15038-06葡萄酒、果酒通用分析方法”进行感官品评，以确定苹果酒最佳发酵工艺。
2.3物料衡算
根据工厂设计规模、产品方案，通过物料平衡计算，可确定单位时间生产过程中主要原辅料的需求量以及水、能源等流量与耗量，据此就可以计算出全年主要物料、包装材料的采购运输和仓储容量。
同时通过物料衡算，还可以根据计算数值经济合理地选择生产设备，并进行车间的工艺布置和各工序劳动力的安排，也是进行经济分析不可缺少的根据。
根据生产规模，从理论上计算出来产40吨苹果酒的主要原材料、燃料、动力消耗等指标以指导生产。
（1）、衡算原理
G＝Gp＋Gd
G：
引入系统的物料重量
Gp：
得到的产品重量
Gd：
损失物料的重量
（2）、计算准则
以生产单位重量的产品量为基准。
2.3.1技术指标和基础数据
表2-1苹果酒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21
接种量5
有效容积80
原料配比浓缩果汁303:
7
纯净水70
损失率发酵损失（酒脚）6
过滤损失2
灌装损失2
其他操作中损失2
空瓶损失1
胶帽损失0.5
木塞损失1
标签损失0.5
总损失率发酵液总损失15
2.3.2用100公斤浓缩果汁生产苹果酒的衡算
（1）发酵液计算
浓缩果汁：
100Kg
纯净水：
100÷3×7=233.33Kg
待发酵果汁：
100＋233.33=333.33Kg
培养液：
333.33×5%=16.67Kg
发酵液：
100＋233.33＋16.76=350Kg
（2）成品酒计算
350×（1－15%）=297.5Kg
2.3.3生产1吨苹果酒所需原料的衡算
（1）浓缩果汁需要量：
100÷297.5×1000＝336.14Kg
（2）纯净水需要量：
233.33÷297.5×1000＝784.3Kg
（3）培养也需要量：
（336.14＋784.3）×5%＝56Kg
（4）发酵液总量：
336.14＋784.3＋56＝1176.44Kg
2.3.4主要消耗指标
在生产过程中采用以下方式生产
2班制，12小时班,工作日：
300日生产周期：
15天
日产量：
40÷300＝133.33Kg
每个周期产量：
40÷（300÷15）=2000Kg
班产量：
133.33÷2=66.67Kg
每小时产量：
66.67÷12=5.57Kg
采用750ML一瓶苹果酒，则日产177.78瓶，按6瓶一箱，则日产29.63箱。
所以一年产苹果酒共有：
177.78×300=53334瓶
得共有53334÷6=8889箱
表2-2生产苹果酒的主要消耗指标一览表（单位：
1t）
序号名称单位消耗定额备注
1浓缩果汁Kg336.14
2纯净水Kg784.3
3K2S2O5Kg0.40
4明胶Kg0.12
5单宁Kg0.06
6酒瓶（750mL）个1347损耗1%
7胶帽个1340损耗0.5%
8木塞个1347损耗1%
9标签套1340损耗0.5%
10纸箱个112六瓶装
11开瓶器个112每箱一个
表3-1生产的损耗一览表
项目
损失量（%）
拣选
清洗
破碎
压榨（去渣）
0.5
0.2
0.2
13.2
2.3.5生产40吨果酒主要消耗指标
通过上述1t苹果酒的主要消耗表的结果，可以求得40吨苹果酒厂发酵车间的物料衡算表。
具体计算结果如下表:
表2-3年产40吨苹果酒发酵车间的物料衡算
物料名称
单位
生产1t苹果酒
的物料量
40t/a苹果酒
的物料量
每日物料量
浓缩果汁
Kg
336.14
13445.6
44.82
纯净水
Kg
784.3
31372
104.57
K2S2O5
Kg
0.40
16
0.053
明胶
Kg
0.12
4.8
0.016
单宁
Kg
0.06
2.4
0.008
2.3.5原辅料用量及成本
根据苹果压榨浓缩成果汁以后的可溶性固形物含量有65%-70%，本工艺果汁提取率为95%，由此可计算出生产1吨淀粉所需原辅料。
根据用去的原料和所得的成品，可算出原料消耗定额：
（t原料/t成品）
表2-4苹果酒生产成本估算（1吨）
名称单价用量金额（元）备注
苹果原料（吨）2000元/吨1.56吨3120元
纯净水（吨）3元/吨1.45吨4.35元
酒瓶含瓶塞（750ml）1.8元/个1347个2424.6元
标签（套）1元/个1347个1347元
每小时产量：
66.67÷12=5.57Kg
可得每小时苹果消耗量：
5.57×10-3×1.56=8.69Kg
2.4设备选型
2.4.1设备选型依据
物料计算是设备选型的依据，选择设备时要注意四点[8]：
（1）、根据每一品种单位时间（h或min
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