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1、发酵工艺设计3400t/a 苹果酒生产工艺流程设计设计人：卢军伟学校： 开封大学专业：生物化工工艺班级： 09生化2班学号：指导老师：2011年10 月目录一、前言31、课程设计的目的32、目前生产存在问题及对策二、设计任务书5三、可行性分析6四、生产工艺流程图及生产过程71、3400t/a苹果酒生产工艺流程示意图72、合成苹果酒工艺叙述8五、3400t/a苹果酒生产工艺流程设计的物料衡算91、工艺技术指标及基础数据92.3400t/a苹果酒生产工艺流程设计的物料衡算103、3400t/a苹果酒生产工艺流程设计的物料衡算表11六、生产主要设备（发酵罐）的设计与选型121、设计原则与内容122、
2、容积、生产能力、数量的计算133、设备选材144、设备的选型145、发酵罐的计算15七、环境保护161、三废状况162、三废的治理16八、对设计进行评价17九、体会与收获18十、参考文献19一、前言1、课程设计目的本课程是生物化工工艺专业的一门实用性和技术性很强的专业课程。学习本 课程的目的是使学生在学完本专业的有关课程后，尤其是在学完生化工艺、 发酵工程及设备、化工设计这门课程后，综合运用 3年所学的全部知识， 进行工厂的初步设计。通过专业课程设计使学生掌握应具备的基本设计技能。待 学生走上工作岗位后既能担负起工厂技术改造的任务，又能进行车间或全厂的工 艺设计。2、目前生产存在问题及对策我国
3、大规模生产苹果酒起步较晚，正处于发展阶级，技术水平与发达国家成 熟的酿造行业相比相对薄弱，存在一些急待解决的问题。1 缺少苹果酒酿造专用苹果品种苹果酒的品质好坏与苹果的品种有着直接的关系，酿酒用的苹果果体较小， 甜中带有轻微的苦涩味，果汁酸度较高，香气浓郁，酿成酒后，酒体丰满有骨 架，果香鲜明，风格独特。而我国目前的苹果主要是鲜食型，还没有酿酒专用 苹果，这在很大程度上制约了我国苹果酒的发展。2 专用苹果酒发酵菌种缺少目前，我国苹果酒生产中所采用的酵母多数为葡萄糖用酵母，这种酵母是 针对葡萄及葡萄酒的生产工艺的特点开发出来的，它在苹果酒中的生产效果并不 太好。3 几项关键技术不成熟苹果酒所含成
4、分十分复杂，其中澄清处理、发酵各方面因素条件直接关系 到苹果酒的稳定性和贮存时间，也很大程度上影响苹果酒的品风味质，如何获得 理想的澄清效果又不减少其营养成分是影响苹果酒发展的一个重要问题，需不断 进行探索研究。采取必要措施：1) 需要针对苹果的特点开发出优质高效的发酵菌种2) 生产设备大型化，自动化，关键设备先进化3) 深化改革，降低生产成本，参与国际市场竞争4) 随着科学技术的持续发展，新技术将越来越多地应用于苹果酒的研发及测定今后发展方向：利用苹果生产出不同口味、不同系列的苹果酒，还可与其它果品混合生产出不 同营养保健的苹果酒，增大消费者的选择度，满足不同消费群体的需求。二、设计任务书3
5、400t/a 苹果酒生产工艺流程设计任务书1、完成 3400t/a 苹果酒生产工艺流程的设计2、对主要设备（重点为发酵罐）进行设计与选型3、对苹果酒生产的发酵车间进行物料衡算4、对结果进行评价三、可行性分析示例1、工艺简炼。在用粮食制酒的工艺中，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。其中第一步是相当复杂的。而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、原料成本低。按每千克苹果0.8元，每千克葡萄3元计算，前者的成本 只有后者的26% 。3、设备简单。整个制酒过程中所用的发酵罐、换热器、
6、过滤机、灌装机等设 备，一般酒厂都有，可将闲置设备加以改装，充分利用设备资源，不用另外投资， 提高了设备利用率。4、可实现全年生产。苹果酒生产无季节性，生产周期短，不象葡萄酒每年只 能加工一次。按发酵周期为巧天左右计算，一年至少可以生产20批。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。四、3400t/a苹果酒生产工艺流程设计1、苹果酒生产工艺流程图苹果分选、洗涤、破碎、压榨果渣 纯净水浓缩果汁灭菌酵母 扩大培养发酵 酒H 澄清陈酿换桶酒脚粗滤崛 调制糖、苹果酸冷冻超滤灭菌包装成品图1苹果酒生产工艺流程.酵母接种种母罐罐装酒脚原料配料罐前发酵板
7、框过滤分离后发酵崛 崛崛超滤系统分离调配罐澄清处理罐存陈酿II灌装车间明胶图2发酵工段工艺流程五、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 计算出来产3200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=G +GpdG：引入系统的物料重量G ：得到的产品重量pG ：损失物料的重量d（2）计算准则以生产单位重量的产品量为基准1、技术指标和基础数据表 1 苹果酒生产技术指标和基础数据项目名称百分比备注浓缩果汁总糖含量70定额指标发酵液总糖含量21接种量5有效容积80浓缩果汁30原料配比3:7纯净水70损失率发酵损失(酒脚)6过滤损失2灌
8、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152、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：100 Kg纯净水：100 F 3 X 7 = 233.33 Kg待发酵果汁：100 233.33 = 333.33 Kg培养液： 333.33 X 5% = 16.67 Kg发酵液：100 233.33 16.76 = 350 Kg(2) 成品酒计算350 X(1 15%) = 297.5 Kg3、生产1吨苹果酒所需原料的衡算(1) 浓缩果汁需要量：100 -F 297.5 X 1000 = 336.14 Kg(2) 纯净水需要量：
9、233.33 -F 297.5 X 1000 = 784.3 Kg(3) 培养也需要量：(336.14 + 784.3)X 5% = 56 Kg(4) 发酵液总量：336.14 +784.3 +56 = 1176.44 Kg4、主要消耗指标表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Kg336.142纯净水Kg784.33KSO225Kg0.404明胶Kg0.125单宁Kg0.066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225六瓶装11开瓶器个225每箱一个5、340
10、0t/a 苹果酒主要消耗指标有上述It苹果酒的主要消耗表的结果，可以求得3400t/a苹果酒厂发酵车间的物料衡算表。具体计算结果如下表:3400t/a苹果酒发酵车间的物料衡算表物料名称单位生产 1t 苹果酒的物料量3200t/a 苹果酒的物料量每日物料量浓缩果汁Kg336.1411428763809.58纯净水Kg784.326666208888.73KSO225Kg0.4013604.53明胶Kg0.124081.36单宁Kg0.062040.68六、设备的设计与选型 在工艺计算的基础上，确定车间发酵设备的台数，型号和尺寸。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
11、设备的制作和采 购提供资料。1、设计原则与内容 在漫长的果酒生产历史中，其生产由手工操作到机械化、自动化，设备由简 单到复杂，容量由小到大，种类由少到多，而生产不同品种的果酒所使用的发酵 设备也各有特点。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: （1）发酵设备的容量能够满足苹果酒生产的要求。（2）发酵设备的材料应不易析出或极少析出对苹果酒生产产生不利影响的物 质。（3）发酵设备应符合所生产苹果酒品种的特殊要求，并能够确保酿酒的正常 进行和苹果酒的质量。（4）发酵设备应具有适当的高径比。其高度与直径比一般为 1.6-3.0 倍左右， 罐身越长，发酵初期酵母成长时氧的利用率越高
12、。（5）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（气压和液压）和温度，因此，罐体各部件要有一定的强度。（6）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。（7）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换 热面积。（8）发酵设备的数量要与苹果酒产业化生产工厂的生产能力相适应，要尽可 能向定型化、机械化和自动化方向发展。（9）发酵设备力求操作简单，结构合理，便于推广。2、容积、生产能力、数量的计算 苹果酒发酵罐的装满系数一般为 0.7-0.9，因为发酵时
13、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酒液面上方有一定苹果酒的产业化研究 的二氧化碳浓度。(1)主要参数装满系数：0.8;酒液比重：1;工作日：300d;生产周期：15d;投料次数：2/批。(2) 生产能力：3400/(300/15 )=170t(3) 发酵罐容积与数量计算:V=Vo/0式中V发酵罐容积血)Vo苹果汁体积(m3 ) 0装满系数V=170/0.8=212.5m3前发酵罐V=15 m3, N=6个后发酵罐V=15 m3, N=12个贮酒罐V=60 m3, N=14个3、设备选材 传统的发酵和贮酒容器,木桶和水泥池,难以满足苹果酒工业大规模生产和 实现自动化的需要,
14、现代化工业生产果酒采用的材质主要有两种：不锈钢和碳钢, 该生产设备具有加工能力强;能减少厂房面积,室内或室外露天放置均可;机械 化、自动化程度高;清洗和杀菌方便、彻底等优点。采用不锈钢加工的生产设备,易清洗,耐腐蚀,不渗漏,对酒质无不良影响, 是一种比较理想的发酵和贮酒设备,在国内同行业己推广使用。这种罐虽然投资 费用较高,但很适合质量高、产量大的加工厂使用。碳钢罐设备投资低,使用前 必须涂一层涂料,防止罐壁生锈,是中、小型企业使用较多的贮酒设备。本项目生产设备材质选用不锈钢1 Crl 8Ni9Ti。在使用不锈钢罐时，所有的焊 口部分应进行钝化处理,否则,焊口会发黑,很容易将铁带入苹果酒中。钝化处 理有两种方法： 其一,采用浓硝酸接触所有发黑的地方,约五分钟,然后用清水冲洗,直到经
