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1、生物工艺学课程设计说明书 年产1000吨红葡萄酒生产设计年产1000吨红葡萄酒生产设计1.产品简介红葡萄酒是由葡萄汁 (浆) 发酵酿制的饮料酒，它除了含有葡萄果实的营养外，在发酵过程中还会产生有益成分。研究证明，红葡萄酒中含有200多种对人体有益的营养成分，其中包括糖、有机酸、氨基酸、维生素、多酚、无机盐等，这些成分都是人体所必需的，对于维持人体的正常生长、代谢是不可或缺的。红葡萄酒中含有丰富的单宁酸，可预防蛀牙及防止辐射伤害。饮用葡萄酒对女性有很好的美容养颜的功效，可养气活血，使皮肤富有弹性；红葡萄酒中还含有较多的抗氧化剂，能消除或对抗氧自由基，所以具有抗老防病的作用，经常饮用还可预防老年痴
2、呆；特别是红葡萄酒中所含的酚类物质白藜芦醇，它具有抗氧化、防衰老、预防冠心病、防癌抗癌的作用。每天适量饮用红葡萄酒者，心脏病死亡率是不饮酒者的30%，患痴呆症和早衰性痴呆症的概率为不饮酒者的25%。葡萄皮中含有的白藜芦醇，其抗癌性能在数百种人类常食的植物中最好，这种成分可以防止正常细胞癌变，并能抑制癌细胞的扩散。红葡萄酒正是由葡萄全果酿制的，故是预防癌症的佳品。 最新关于这个有益化合物的研究表明，白藜芦醇可能还具有预防肥胖的作用。 红葡萄酒必须由红葡萄来酿造，品种可以是皮红肉白的葡萄，也可采用皮肉皆红的葡萄，其红色均来自葡萄皮中的红色素，而绝不可使用人工合成的色素。酒色分为深红，鲜红，宝石红等
3、，用葡萄果实或葡萄汁，经过发酵酿制而成的酒精饮料。在水果中，由于葡萄的葡萄糖含量较高，贮存一段时间就会发出酒味，因此常常以葡萄酿酒。葡萄酒是目前世界上产量最大、普及最广的单糖酿造酒。红葡萄酒由于色泽喜庆，更是人们喜欢的葡萄酒之一。2.年产 1000 吨红葡萄酒生产工艺红葡萄酒酿造1，是将红葡萄原料破碎后，使皮渣和葡萄汁混合发酵。在红葡萄酒的发酵过程中，将葡萄糖转化为酒精的发酵过程和固体物质的浸取过程同时进行。通过红葡萄酒的发酵过程，将红葡萄果浆变成红葡萄酒，并将葡萄果粒中的有机酸、维生素、微量元素及单宁、色素等多酚类化合物，转移到葡萄原酒中。红葡萄原酒经过贮藏、澄清处理和稳定处理，即成为精美的
4、红葡萄酒酒2。葡萄酒的酿造方法很多，主要包括传统发酵法、二氧化磁浸渍法、热浸提法、旋转罐法、连续发酵法和锥底罐法。本设计主要介绍在传统发酵的基础上，对主发酵及后发酵过程进行改良的方法来酿造红葡萄酒。2. 1 传统发酵法简介使用该方法时，首先要经过破碎，使果肉和果汁从葡萄中分离。然后再去梗、以避免果梗的青梗味。接下来是酒精发酵和浸渍。发酵容器目前经常使用的是不锈钢大罐，发酵过程为 410 天。在这段时间里，葡萄皮中的单宁和红色素会渗入到发酵中的葡萄汁里。发酵好的酒要更换容器，以便将皮渣从葡萄原酒中分离出来，并将皮渣再次压榨出酒。在红葡萄酒的酿造过程中，通常还会进行副发酵。即利用乳酸菌把酒中酸涩的
5、苹果酸转变成较柔顺、稳定的乳酸，然后再进入陈酿阶段。目前，传统发酵法是比较常用的方法2.2主要生产工艺流程2.2.1葡萄的成熟与采收 对于大量生产的葡萄酒，葡萄浆果达到生理成熟期，就应该采收、加工。对于制作特种要求的葡萄酒，例如做冰葡萄酒，贵腐葡萄酒或制作高酒度、高糖度的葡萄酒来说，需要采收过成熟的葡萄。 为了科学地确定葡萄浆果的成熟时间，决定最佳的采收期，可以根据成熟系数的值，来分析判断。 成熟系数是指葡萄的糖酸比，用M表示成熟系数，S表示含糖量，A表示含酸量，成熟系数则为：M= S/A 。一般说来，要做高质量的葡萄酒，M的值必须大于20。 人们应该根据葡萄的成熟系数，根据葡萄加工的能力和条
6、件，确定葡萄的采收期。 2.2.2红葡萄的破碎加工 成熟的葡萄采收后，要尽快送到加工地点，进行破碎加工，尽量保证破碎葡萄的新鲜度。 葡萄破碎的目的，是使葡萄果粒破裂而释放出果汁。对红葡萄酒加工而言，一般要求尽量高的果粒破碎率和除梗率。 通常使用的除梗破碎机，是葡萄破碎和除梗过程同时完成。把葡萄梗分离出去，葡萄浆由活塞泵或转子泵，输送到发酵罐里。 在进行葡萄破碎时，要同时按葡萄重量加入50 PPm60 PPm的SO2，可以亚硫酸的形式加入，或随着葡萄破碎机一起加入，或随破碎后的葡萄浆加入。加入的SO2一定要均匀。它对防止杂菌和野生酵母的繁殖，保证葡萄酒酵母菌的纯种发酵极端重要。 2.2.3红葡萄
7、酒的主发酵 红葡萄酒的发酵容器现国内外普遍采用不锈钢发酵罐。红葡萄酒的发酵容器可大可小，根据企业的生产规模来决定。小的发酵容器是几吨或十几吨，大型的发酵容器每个几十吨或一百多吨。 按工艺要求，红葡萄酒的发酵温度应控制在2030 范围，发酵温度不应超过30。红葡萄酒发酵时要产生大量热量，特别是大型的发酵容器，必须有降温条件，才能把发酵温度，控制在工艺要求的范围内。 发酵罐的装料系数70%，并精确计量。装罐结束后，进行一次开放式倒罐 (100%)，并利用倒罐的机会，加入果胶分解酶、活性干酵母、优质丹宁，也可用橡木素 (即橡木粉) 代替优质丹宁。 现代最先进的工艺，发酵红葡萄酒的工艺流程是： 葡萄破
8、碎入罐 (加入5060 PPmSO2) 加入果胶酶 (用量3050 mg/L) 加入活性干酵母及酵母的营养素 (干酵母用量200 mg/L NH3H2PO4 用量300 mg/L) 自发酵开始24小时加入丹宁 (200 mg250 mg/L) 红葡萄酒浸渍发酵3的温度控制在2028。从接入酵母菌开始，每天开放式倒罐两次，每次倒罐量50%。倒罐时应喷淋整个皮渣的表面，测温度、比重，绘制发酵曲线，并根据发酵曲线，及时调整发酵过程的控制。 加活性干酵母的方法是，将每公斤活性干酵母，加入10公升3538 纯净水里，再加入1公斤白砂糖，不停地搅拌。待酵母开始再生，有大量的泡沫冒起来时，加入酵母液容量5倍
9、的葡萄浆，混合后用泵打到酒罐的上面。 如果葡萄浆的实际含糖量在 200 g/L 以上，这样的葡萄浆发酵成红葡萄酒后，酒精度自然就能达到12 或12 以上，这种葡萄浆不需要补充糖。如果葡萄浆的实际含糖量在200 g/L以下，为了发酵生成12 的红原酒，在红葡萄浸渍发酵过程中，要补加白砂糖。 从理论上讲，加入17 g/L蔗糖可以提高1度酒。 按1.7 糖产生1 酒精计算，如果生产5000 升红葡萄原酒，其潜在酒度是9.5，要发酵成12的红原酒，需要添加的蔗糖量为： (129.5) 17 g/L 5000 L = 212.5 kg 如果已知葡萄的糖度， 要求补加糖度到21， 可发酵成的红原酒接近12
10、。在生产中最简便的计算方法是： 入罐葡萄公斤数 0.75 (出汁率) (21葡萄实际糖度) 0.0115 = 加糖数 加糖的方法是，先将需添加的蔗糖在部分葡萄汁中溶解，然后加入发酵罐中。添加蔗糖以后，必须倒一次罐，使加入的糖均匀分布在葡萄汁中。添加蔗糖的时间，最好在发酵最旺盛的时候，即当葡萄汁的糖度消耗一半时，可将需要添加的蔗糖一次性加入。 葡萄酒主发酵过程，主要完成的生化反应是，酵母菌把葡萄糖和果糖，转化成酒精和二氧化碳的过程。 酵母菌只能通过同化基质中的碳水化合物，获得生长繁殖所需要的能量。酵母菌同化碳水化合物有两种形式，即在有氧条件下的呼吸作用： C6H12O6 6 CO2 + 6 H2
11、O + 647卡 在无氧的条件下，酵母菌通过对糖的不完全分解，形成乙醇和二氧化碳，从而获得能量，这一过程叫做酒精发酵： C6H12O6 + 6 O22 CH3CH2OH + 2 CO2 酵母菌只能直接利用己糖 (葡萄糖和果糖)，蔗糖需经转化酶分解成己糖后，才能被酵母菌同化。 酒精发酵是一个复杂的生物化学反应过程。在酵母体内不同酶的作用下，经过一系列化学反应，生成一系列中间产物，最终生成酒精和二氧化碳，并有多种副产物。 酒精发酵的主要副产物有甘油、乙醛、乙酸、琥珀酸、乳酸，还有多种高级醇和酯类。 红葡萄酒的主发酵过程一般是67天。当发酵汁含残糖达到5 g/L以下时，进行皮渣分离。分离出来的自流汁
12、，应该单独存放和管理。自流汁控干后，立即对皮渣进行压榨，压榨汁也应该单独存放和管理。 2.2.4 红葡萄酒的后发酵 在成熟的葡萄果粒中，自然要残留一部分苹果酸。随着葡萄的加工过程，苹果酸要转移到主发酵完成后的葡萄原酒中。苹果酸是双羧基酸，口味比较尖酸。红葡萄酒的后发酵过程，也叫苹果酸乳酸发酵过程。这个过程是在乳酸细菌的作用下，将苹果酸分解成乳酸和CO2的过程。经过苹果酸乳酸发酵的红葡萄酒，尖酸降低，果香醇香加浓，口感柔协肥硕，才称得上名副其实的红葡萄酒。 经过30天左右的后发酵，当检测红葡萄原酒中不存在苹果酸了，说明该发酵过程已经结束，应立即往红原酒中添加5080 PPm 的SO2，控制乳酸细
13、菌的活动，并通过过滤倒桶，把红原酒中的乳酸细菌和酵母菌分离掉。否则乳酸细菌将继续活动，分解酒石酸，甘油、糖等，引起酒石酸发酵病、苦味病、乳酸病、油脂病、甘露糖醇病等，这时的乳酸细菌由有益菌变成有害菌。 2.2.5 红葡萄原酒的贮藏和陈酿 红葡萄原酒后发酵完成后，要立即添加足够量的SO2。一方面能杀死乳酸细菌，抑制酵母菌的活动，有利于红原酒的沉淀和澄清。另一方面，SO2能防止红原酒的氧化，使红原酒进入安全地贮藏陈酿期。 每一种葡萄酒，发酵刚结束时，口味比较酸涩、生硬，为新酒。新酒经过贮藏陈酿 ，逐渐成熟，口味变得柔协、舒顺，达到最佳饮用质量。再延长贮藏陈酿时间，饮用质量反而越来越差，进入葡萄酒的
14、衰老过程。从贮藏管理操作上讲，一般应该在后发酵结束后，即当年的11月12月份，进行一次分离倒桶。把沉淀的酵母和乳酸细菌 (酒脚、酒泥) 分离掉，清酒倒到另一个干净容器里满桶贮藏。第二次倒桶待来年的34月份。经过一个冬天的自然冷冻，红原酒中要分离出不少的酒石酸盐沉淀，把结晶沉淀的酒石酸盐分离掉，有利于提高酒的稳定性。第三次倒桶待第二年的11月份。在以后的贮藏管理中，每年的11月份倒一次桶即可。 红葡萄酒的贮藏陈酿容器各种各样，本设计采用不对葡萄酒的风味和口味造成影响的贮藏容器，如不锈桶、防腐涂料的碳钢桶等。这类容器的特点是不渗漏，不与酒反应，结实耐用，易清洗，使用方便，价格低廉。红葡萄酒贮藏在这
15、种大型的容器里，自然要发生一系列的化学反应和物理化学反应，使葡萄酒逐渐成熟。最近几年，国内外兴起用橡木片浸泡红葡萄酒，代替橡木桶的作用，取得很好的效果。凡是橡木桶能赋予葡萄酒的芳香物质和口味物质，橡木片也能赋予。橡木片可按2/10004/1000的用量，加入到大型贮藏红葡萄酒的容器里，不仅使用方便，生产成本很低，而且能极大地改善和提高产品质量，获得极佳的效果。 2.2.6 红葡萄酒的澄清与过滤 刚装瓶的葡萄酒，或刚出厂的葡萄酒，应该是澄清、晶亮、有光泽，而且应该使装瓶后的葡萄酒，在尽可能长的时间里，保持这种澄清状态。本设计采用人工下胶的方法澄清。 下胶就是往葡萄酒中加入亲水胶体，使之与葡萄酒中的胶体物质和以分子团聚的丹宁、色素、蛋白质、金属复合物等，发生絮凝反应，并将这些不稳定的因素除去，使葡萄酒澄清稳定。为了使葡萄酒中的胶体和不稳定的大分子团发生絮凝沉淀，必须使其发生两方面的变化：即通过吸附带相反电荷的粒子失去电性，或者通过粒子的相互吸附增加粒子的质量。 红葡萄酒的下胶，通常采用蛋白质类下胶剂，如酪蛋白 (来源于牛乳)、清蛋白 (来源于蛋青)、明胶 (来源于动物组织)、鱼胶 (来源于鱼鳔)。蛋白胶在葡萄酒内能形成带正电荷胶体分子团。
