年产8000吨海棠果醋饮料工厂设计发酵工艺研究大学本科毕业论文.docx

1、年产8000吨海棠果醋饮料工厂设计发酵工艺研究大学本科毕业论文中 文 摘 要本设计重点研究了年产8000吨海棠果醋饮料工厂的基本生产工艺，同时还对厂区总平面布置、公用工程、环境保护及综合利用、工业卫生和劳动保护等方面内容，结合实际情况进行了全面的概述。设计了厂区总平面图、海棠果醋生产工艺流程图、车间工艺设备平面布置图。海棠果醋饮料是用海棠果为原料，经过分选、清洗、破碎、酶处理、榨汁、糖酸度调整、酒精发酵、醋酸发酵、陈酿、调配、杀菌、灌装等工艺制成的。海棠果醋饮料是传统的果醋饮料中的一个创新，它不仅口感柔和、酯香浓郁，甜而不涩，风味独特，而且含有丰富的维生素C，是良好的保健醋。关键词：海棠；酒精

2、发酵；醋酸发酵；果醋饮料With an annual production capacity of 8,000 tons of begonia vinegar drink factory designAbstractThis design Focus on an annual output of 8,000 tons of begonia vinegar drink factory processes the basic production process, but also on the plant layout，environmental protection and Comprehen

3、sive utilization, industrial health and labor protection and other aspects, the actual situation with a comprehensive overview. Design the general layout of the plant, Begonia vinegar production process flow diagram, the workshop process equipment layout diagram. The begonia vinegar drink is common

4、denominator for the raw materials selection, washing, crushing, enzyme treatment, juice, sugar, adjust acidity, alcohol fermentation,acetic acid fermentation,aging,blending, sterilization and bottling process made. Begonia vinegar drink in the traditional fruit juice is a innovation, which not only

5、taste soft and ester aroma rich， sweet but not astringent，unique flavor，but also rich in vitamin C，and it is good care vinegar.Keywords: begonia; alcohol fermentation; acetic acid fermentation; vinegar drink第一章 总论1.1概述食醋是我国酸性调味品之一，主要成分为醋酸，此外还含有氨基酸、糖分、脂类等物质。醋的营养成分丰富，含有十几种有机酸，能够有效的维持人体酸碱平衡、清除体内垃圾，调节人体

6、代谢、具有很强的防癌抗癌作用，能预防多种疾病，促进血液循环、增强钙的吸收、提高集体免疫力、延缓衰老、消除机体疲劳、开胃消食、解酒保肝、防杀细菌等功能。其中各类果醋果香浓郁、酸甜可口，具有很高的医用价值，是其他饮料无法超越的，是将营养、食疗、保健融合为一体的新型饮料。据2007年长春市新文化报报道，长春市城西镇一家果园数百吨海棠果因无法加工，只能用来喂鹅，也有很多海棠果因储存不当造成腐烂变质，最后只能扔掉。这对经济也是有一定影响的。如果能以这些水果发酵制成果醋，就可以达到变废为宝，节约资源的目的。本文研究的海棠果醋是以海棠果为原料，不添加任何添加剂，保持海棠果原有风味，经过液体发酵制成的保健产品

7、，包装后即可投入市场。开发海棠果醋，不仅符合以果代粮发酵的方针，达到节约粮食的目的，还可以增加果醋的品种。海棠在全国很多省市都有种植，其中河北省怀来县海棠的种植规模最大，是全国最大的海棠果产区。20世纪90年代，许多果树工作者发现了海棠果的潜在价值，对其进行了深入研究。海棠果中含水量比较高，有利于榨汁。海棠果糖含量比苹果高，含有丰富的维生素C，营养价值可以与苹果相提并论，是优异的果醋酿造原料。果醋不仅具有一般食醋的保健功能，还有果醋特有的保健功能。它能消除疲劳消除肌肉酸痛，降低血压，分解胆固醇，预防动脉硬化和心血管病的发生，增进食欲，促进消化。此外还有水果的保健功能。1.果醋有助于肝脏的解毒功

8、能，调节代谢，提高集体免疫力，具有很强的防癌抗癌作用。2.果醋中的酸性物质可以促进消化液的分泌，从而达到健胃消食、增进食欲的功效。饮酒前后食用果醋，可以加快酒精在体内的分解代谢速度，进而起到解酒的功效。3.果醋在美容护肤方面有独到之处，有调节血液循环的功能。它的微酸性对皮肤有柔和的刺激作用，可以平衡皮肤的pH，也可以控制油脂的分泌。4.果醋不仅使碳水化合物和蛋白质等在体内的新陈代谢顺利进行，还可以分解体内过多的脂类，防止堆积。长期引用果醋具有减肥的功能，并能延缓衰老。5.果醋中含有丰富的维生素、氨基酸和氧在体内能与钙质合成醋酸钙，增强钙质的吸收。各类丰富的有机酸能有效的维持体内酸碱平衡，调节体

9、内代谢，刺激大脑神经，具有开发智力的功效。随着人们对果醋的深入认识，果醋的需求量迅速增长，果醋作为功能性饮料已经逐渐被消费者接受。作为一种时兴饮料，果醋以其天然、健康、营养的优势已经在市场上赢得了一席之地。由此可见，果醋加工具有较大的利润空间。专家预测，随着果醋生产的扩大，价格会下降到正常价位，但是果醋生产仍具有良好的效益。近年来，国内正面临果醋饮料的第二次商业开发机遇，不少厂家已经开始尝试生产果醋饮料。但是基本上没有生产海棠果醋的厂家，海棠果经常都是储存到腐烂变质之后扔掉，这不仅造成了资源的浪费，更是影响了收入。目前，海棠果醋有巨大的发展潜力，市场上没有任何垄断性的知名品牌，而随着生活水平的

10、提高，人们对绿色、健康食品的认知度不断提高，对海棠果醋这样的绿色、健康饮料的需求量也飞速上涨，海棠果醋这种新型果醋一定会得到消费者的认可，走进千家万户。海棠，这种几乎被人遗忘的水果，如果能作为生产果醋的原料，这无疑是果醋历史上的飞跃。在吉林省长春市建年产8000吨海棠果醋饮料工厂，可以调整当地的产业结构，促进海棠产业的多元化发展，减少浪费。该项目建成之后，可以吸纳当地的剩余劳动力，促进当地人的就业，增加人们的收入。本项目投产结构合理，投资少，见效快，效益高，投资回收期短，发展前景广阔，并符合国家可持续发展战略和三农扶持政策，能积极的带动当地农业的发展，从而达到农业增收、企业增值、国家增税，促进

11、地方经济发展，为社会带来经济效益。另一方面海棠果醋饮料具有较高的营养价值，而且口感柔和、细腻，滋味独特，是绿色健康饮品，该项目建成之后可以让更多的人们喝到滋味独特、味道鲜美而且健康的饮料。1.2 设计依据 1.2.1长春工业大学毕业设计任务书1.2.2实习所获得基础资料1.2.3参考资料（见参考文献）1.3 设计指导思想1.3.1长春市海棠果、煤炭、水、电等资源丰富，原料供应地、能源供应地等离工厂近，交通方便，劳动力充足。1.3.2坚持勤俭节约，增收节支的方针。1.3.3采用先进的生产技术与设备，认真吸取和借鉴国内外各种产品生产的成熟工艺，以及新技术，尽量选用成型设备。1.3.4 合理利用资源

12、，对副产品进行全面的综合利用，变废为宝，节约能源，降低消费指标。1.3.5 满足市场对产品产量及质量的要求，着眼于长远发展，留有余地，力求做到整体布局和场地利用合理。1.4 设计范围1.4.1生产车间 榨汁生产车间、酒精发酵车间、醋酸发酵车间、灌装车间、原料检验站等。1.4.2辅助生产车间机修车间、综合楼、汽车库等、产品检验及研发中心、车场等。1.4.3 公用工程部分。变电站、锅炉房、水泵房、宿舍、食堂、浴室、门卫、污水处理中心等。1.4.4 仓储部分原料库、综合材料库、包装材料库、成品库、煤堆场等。1.5 建设规模及产品方案1.5.1 建设规模海棠果醋酸饮料年产量8000t。1.5.2 产品

13、方案根据市场上的不同消费人群，产品的方案主要有：针对学生餐厅和快餐店、小餐馆的200mL玻璃瓶（回收型）装海棠果醋饮料3000吨；针对学生和上班族等的225mL利乐枕装的海棠果醋饮料2500吨；针对学生族、上班族和游客等的338mL塑料瓶装、海棠果醋饮料2500吨。1.6 主要原材料、辅助原料、动力消耗指标表1-1主要原材料、辅助原料、动力需要量序号名称单位消耗量/h消耗量/d消耗量/y备注1海棠果t2,71465.135080.34出汁率是81.76%2绵白糖t0.0651.551120.98调整糖度3柠檬酸t0.0120.29122.68调整酸度4水t9.458226.9917705.38

14、5电kWh599.6251439115110556汽t9.48277.317730.397冷kJ27569.23661661.51516095688煤t1.4334.322676.961.7 工作制度和全厂定员1.7 .1 工作制度 全年工作日为300天，但考虑到海棠果是季节性水果，为了减少海棠果在储存过程中的成本，海棠果醋饮料只在海棠果收获季节9、10、11三个月中生产。在生产海棠果醋饮料的三个月中，除去每周周日为例行设备检修，所以正常榨汁生产时间是78天，加上尾罐酒精发酵和醋酸发酵的16天，全年生产海棠果醋饮料的时间是94天，每天分为三班，每班每天工作8小时。剩余206天生产其它果汁饮料。

15、1.7 .2 全厂定员全厂定员242人，其中工人190人，管理人员23人，工程技术人员24人,辅助人员5人。表1-2管理及技术人员管理人员技术人员生产工人辅助人员合计厂部1113厂办124党办11生产计划科112动力设备科112技术科123质检科112仓储134销售科178财务科112劳动安全科123行政科112档案室11汽车队12526接待室123小计15938365合计65表1-3公用工程部分定员管理人员技术人员生产工人辅助人员合计变电所112锅炉房145空压机及真空泵房1113水泵房22冷冻站145环保所145浴室134维修车间134食堂189小计2630139合计39表1-4车间定员管

16、理人员技术人员生产人员辅助人员合计预处理车间112225榨汁车间111518发酵车间1120123灌装车间121519质检部门112023包装车间123035合计681221143第二章 总平面布置2.1 厂址概述2.1.1厂区的地理位置、周围环境及其交通运输条件长春经济技术开发区位于长春市区东南部,东至京哈高速公路,南以小河沿子河为界,西起伊通河,北至自由大路-吉林大路-东新路,距长春市中心约5公里,距长春火车站7.8公里,距长春口岸机场14.8公里,距铁路货站2公里。长春经济技术开发区是一个外延式的开发区，长春市经济实力雄厚，在全国城市综合经济实力50强中居上游。交通便利，适合建造工厂。长

17、春经济技术开发区地处东北平原腹地，东接亚洲最大的人工森林公园-净月潭森林公园西临伊通河。长春市地处环日本海东北亚经济圈的中心位置，距蒙、俄、韩等国家均较近。在东北平原中部已形成了一条以大连、沈阳、长春、哈尔滨为中心的东北-西南走向的城市带，共聚集了百余个城镇。长春市位于沈阳、哈尔滨的中间，在东北地区位于中心位置。2.1.2 厂区占地面积86250m2。2.2 总平面图布置与运输2.2.1 总平面图布置的原则1(1)布置紧凑合理，节约用地(2)总平面布置符合生产工艺要求(3)满足食品工厂卫生和食品安全要求(4)厂区道路宽度由运输量和运输工具决定2.2.2 厂内外运输表2-1全厂运输量表序号名称单

18、位运输量运输方式备注一运入量1海棠果t/a5080.34汽车本地收购2绵白糖t/a120.98汽车本地采购3柠檬酸t/a22.68汽车本地采购4包装材料t/a9000汽车二运出量1成品海棠果醋t/a17000汽车/火车/轮船2海棠果渣t/a1954.676汽车三总计t/a33178.6762.2.3 总图绘制（图纸）第三章 生产工艺3.1 原料及产品的质量标准3.1.1 海棠果的质量指标海棠果实形状一般分为圆形或者卵圆形，果色有两大类型：红色、黄色，黄色一般是黄底红晕。果实个头能达到23cm，果肉白嫩、多汁，可溶性固形物达17-19%，其出汁率为80%左右。3.1.2 海棠果醋饮料指标（1）感

19、官指标滋味：柔和、清爽，无其它异味气味：具有海棠果醋特有的芳香气味色泽：微黄体态：无悬浮物及杂质（2）理化指标总酸（以醋酸计） 3.5g/100mL氨基酸态氮 0.08g/mL还原糖 1.0 g/100mL砷(以砷计) 0.5mg/kg铅（以铅计） 1.0mg/kg铜（以铜计） 10.0 mg/kg游离矿酸 不得检出食品添加剂 执行（）标准（3）卫生指标菌落总数 100cfu/ mL大肠菌群 3MPN/ 100mL沙门氏菌 不得检出3.2 生产技术方案选择3.2.1 产品方案产量：年产海棠果醋饮料8000吨产品品种：200mL玻璃瓶（回收型）、225mL利乐枕装、338mL塑料瓶装，针对各类人

20、群的海棠果醋饮料。3.2.2 生产方法的选择和对比1.海棠果的清洗和分选清洗海棠果的目的是除去海棠果中所携带的微生物和附着在海棠果表面的杀虫剂。海棠果的清洗有流槽清洗、刷洗、喷淋等，一般几种方法结合起来使用，生产中常用的清洗装置由两部分组成：第一部分是浸泡和洗涤池，通过喷射水力洗去果皮上的污物；第二部分是一个倾斜的辊子输送器、将洗净的海棠果从清洗池中输出，其上还有若干组水喷淋器对水果进行喷洗。海棠果分选的目的主要是将腐烂的海棠果和容易造成机械损伤、影响产品质量的杂物挑选出来。为了提高工作效率、降低劳动力成本，分选工序在激光分选机中进行。2.海棠果破碎设备与榨汁设备的选择海棠果是仁果类水果，它比

21、浆果类水果的硬度高，皮和肉质致密、坚硬。为了提高出汁率，在榨汁之前要先进行破碎。破碎的果块要大小适宜且均匀。果块过大，因为压力不易作用到果块的中心部分，出汁率低；果块过小，榨汁时水果外层的果汁很快被榨出，果渣可能会被压实，内部果汁流出的通道会被堵塞，出汁率就会降低。破碎时，果块的直径或当量直径保持在34mm，并且要尽量避免物料与空气接触，以防止果肉褐变。同时在果实破碎时一定要添加护色剂如维生素C、柠檬酸等，一般采用喷淋式添加方式，一边破碎一边向破碎好的物料中喷洒护色剂3。目前常用的破碎设备有锤片式破碎机、齿板式离心破碎机和筛筒式离心破碎机。锤片式破碎机，主要由一个铰链连有许多锤片的转轮、圆柱筛

22、网和电动机组成。机器不运转时，锤片垂直悬挂在转轮上，机器转动时，因受到离心力的作用，锤片甩起和转轮的直径方向一致。果实喂入机器后，受到锤片的打击而破碎，当海棠果块小于筛孔的尺寸时，即通过筛孔漏下。锤片式破碎机的破碎能力强、生产率高，遇到刚性杂物如石头时，可被推起，而不会损伤机器，锤片磨损后还可以更替。但是物料在机器中要被破碎到小于筛孔时才能排出机外，在机器中停留的时间较长，与氧气接触的时间较长，褐变较重。筛筒式离心破碎机的结构稍简单一些，它由一个叶轮和一个筛筒构成破碎室。筛筒的内表面不光滑，成鱼眼状，鱼眼向筛筒内侧凸起，鱼眼的边缘比较锋利，具有切割的作用。物料进入破碎室后，在叶轮的推动下，因受

23、到离心作用紧贴筛筒表面。在沿筛面运动时被鱼眼切碎，切下的果肉颗粒掉出机外。这种机器的工作质量也比较好，机器的成本较低，但筛筒的材料要耐磨，强度也要高，否则筛筒容易变形，刀刃磨损快。齿板离心破碎机主要由一个做回转运动的人字形叶轮和一个固定的齿刀筒组成，人字形叶轮和齿刀筒构成破碎室。带锯齿的刀杆和固定筒组成齿刀筒，锯齿刀杆安装在固定筒的缝隙里，安装刀杆部分约占固定筒圆周的一半，每相邻的两把刀片之间的筒壁上都有一条缝隙，果实进入破碎室后，被高速旋转的叶轮（转速一般为1600r/min）抛向齿刀筒壁，离心力的作用下，果实紧贴在筒壁上。叶轮推动果实沿筒壁作圆周运动，刀齿将海棠果切碎。切碎的果块通过刀齿杆

24、之间的间隙立即掉下去。这种破碎机可将海棠果破碎成要求的果块尺寸，并且大小均匀，由于被破碎的颗粒能立刻排出机外，果肉与空气接触的时间比较短，不容易褐变。为了让榨汁的出汁率高、榨出的果汁中含有空气和果肉颗粒少、褐变和含有的营养素损伤少，生产效率高等，生产中常采用包裹式榨汁机、卧式圆筒榨汁机和带式榨汁机。带式榨汁机是当今果汁生产中较新进的榨汁设备，主要由不锈钢、果泥分布器、榨汁辊、过滤带、清洗装置和驱动装置组成。机器运行时，果泥首先被泵到由若干个喷头组成的果泥分布器中，然后从喷头喷出并经由水平导向板均匀分布，由传感器控制果泥层的厚度。其后果泥由滤带送入配对组合的榨汁辊中，并受到挤压而排出果汁，随着榨

25、汁过程的进行，榨汁辊的直径逐渐变小，从而对果泥施加的压力就会逐渐增大。最后，被挤出的果汁会经滤带上的滤孔流出并汇入集汁槽。考虑到海棠果汁容易褐变和成本等各种因素，本工厂选用的海棠果破碎机械为齿板离心破碎机，选用的榨汁机是卧式带式榨汁机。压榨时常加入果胶酶，用来分解海棠果中的果胶物质，从而提高出汁率和原料利用率。3.海棠果汁成分的调整与发酵醪的制备由于气候条件、地域差别和栽培管理等因素的影响，每批榨出的海棠果汁的成分都有所不同，为了使酿造出的海棠果醋饮料成分、口感和规格一致，就需要对海棠果汁进行成分调整。通常海棠果汁中含有82%的水分，除水之外主要是碳水化合物、维生素、含氮物质、色素、单宁、矿物

26、质、酶、脂类及芳香物质等固形物。其中主要物质如下：糖：海棠果中含糖量为13.2%，酿造海棠果醋时，酵母先将糖转化为酒精，再经过发酵，酒精转化成醋酸，所以海棠果汁中糖的含量决定了海棠果醋饮料中醋酸的含量。有机酸：海棠果汁中酸的含量在1.014g/L之间，包括奎宁酸（0.45g/L）、柠檬酸0.2g/L、苹果酸0.5g/L等。含氮物质：海棠果中可溶性含氮物质的含量在40350mg/L之间，主要以天门冬氨酸、谷氨酸、天门冬酰胺等形式存在。单宁：单宁是一类具有儿茶酚、黄酮醇及黄烷酮醇结构的物质，海棠果汁中的单宁含量为0.250.27g/L，包括绿原酸、根皮甘、表儿茶酸等，是海棠果醋饮料中苦味和涩味的主

27、要来源。挥发性芳香物质：海棠果汁中含量在717mg/L，主要芳香成分为2甲基丁酸乙酯、乙酸戊酯、己酸戊脂等。维生素：海棠果中含有多种人体及其酵母繁殖生长所必须的维生素，其中维生素C含量最高。矿物质：海棠果汁中矿物质的含量非常丰富，主要有钙、铁、镁、磷、钾、锌、铜、锰等。果胶物质：海棠果汁中果胶物质丰富，含量在518g/L之间。在海棠果醋饮料加工生产中，主要是利用海棠果中的糖类通过酒精发酵转化成酒精，酒精再通过醋酸发酵生成醋酸。本工艺设计中要求海棠果汁在酒精发酵后酒精度为7%，而果汁中所含的糖类在酒精发酵后酒精含量达不到标准，因此果汁酿造前必须测出果汁中糖的准确含量，然后计算出需要添加糖的量。在

28、生产中为了提高产品的质量，减少因搅拌等而损耗的原料等，所选用的糖类是纯度为98.0%99.5%的绵白糖。将绵白糖边搅拌边缓慢加入果汁中，而不是将果汁加入绵白糖中，否则绵白糖会在发酵液底部沉积。为了避免因糖的加入造成高渗透压影响酵母发酵，绵白糖一般分两次加入，根据发酵进程第一次加糖与第二次加糖的时间间隔可通过检测二氧化碳的释放量来决定。海棠果汁中含有1%左右的苹果酸和0.03%左右的柠檬酸，在海棠果醋饮料的生产过程中，这些有机酸与发酵形成的刺激性醋酸相辅相成，使得最终的产品酸味柔和协调。将果汁的酸度调整到合适的程度对每一个酿造师是一个挑战，常用的方法是给果汁中添加酸或用水稀释，或者将两种酸度不同

29、的果汁混合到所需要的酸度。当果汁中酸度过低时可添加柠檬酸，当果汁中酸度过高时，用化学试剂中和或者与酸度较低的果汁混合。大多数人可以接受的醋酸含量大约是4.85%，本厂生产的海棠果醋饮料的醋酸含量控制在质量分数为5%。4. 酒精发酵中酵母的制备、选择及其培养酒精发酵是制醋的关键步骤，酒精发酵是酵母菌在无氧条件下将葡萄糖经EMP途径分解成丙酮酸，然后在酒精发酵关键酶-丙酮酸脱羧酶作用下脱羧生成乙醛和二氧化碳，最后乙醛被还原为乙醇。总化学反应式：C6H12O6+2Pi2CH3CH2OH+2ATP海棠果醋的质量在很大程度上取决于用于酒精发酵的酵母，每种酵母都具备本身的特性，并且会影响到发酵的结果。所以向果汁中添加的酵母必须慎重选择，选取对海棠果醋有优良效果的酵母进行纯化培养。由于酵母菌经过长时间的低温保藏，斜面试管的细胞已经处于衰老状态，所以酵母菌需要转接在总糖含量为10%的海棠果汁制成的新鲜斜面培养基上，在28的恒温下培养使其活化，使酵母菌处于旺盛生长的状态。菌种经过活化后，还需要经过几次扩大培养才能得到用于生产的酵母。所有操作均在无杂菌的条件下进行。斜面培养：麦芽汁100ml，琼脂1.5g，接入酵母菌，在2528下培