(毕业论文)年产8000吨海棠果醋饮料工厂设计-发酵工艺研究

长春工业大学本科毕业论文PAGEPAGEII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；酒精发酵；醋酸发酵；果醋饮料Withanannualproductioncapacityof8,000tonsofbegoniavinegardrinkfactorydesignAbstractThisdesignFocusonanannualoutputof8,000tonsofbegoniavinegardrinkfactoryprocessesthebasicproductionprocess,butalsoontheplantlayout，environmentalprotectionandComprehensiveutilization,industrialhealthandlaborprotectionandotheraspects,theactualsituationwithacomprehensiveoverview.Designthegenerallayoutoftheplant,Begoniavinegarproductionprocessflowdiagram,theworkshopprocessequipmentlayoutdiagram.

Thebegoniavinegardrinkiscommondenominatorfortherawmaterialsselection,washing,crushing,enzymetreatment,juice,sugar,adjustacidity,alcoholfermentation,aceticacidfermentation,aging,blending,sterilizationandbottlingprocessmade.Begoniavinegardrinkinthetraditionalfruitjuiceisainnovation,whichnotonlytastesoftandesteraromarich，sweetbutnotastringent，uniqueflavor，butalsorichinvitaminC，anditisgoodcarevinegar.

Keywords:begonia;alcoholfermentation;aceticacidfermentation;vinegardrink目录26466中文摘要 I12058Abstract II28342第一章总论 189011.1概述 1185251.2设计依据 27611.3设计指导思想 2161091.4设计范围 3158491.5建设规模及产品方案 315001.6主要原材料、辅助原料、动力消耗指标 317931.7工作制度和全厂定员 416777第二章总平面布置 6156742.1厂址概述 622715第三章生产工艺 7269233.1原料及产品的质量标准 789423.2生产技术方案选择 814492第四章公用工程 25251204.1建筑结构 25193564.2给水、排水及消防设施 27112664.3供电 2919044.4供热 31178484.5采暖与通风 321493第五章环境保护及综合利用 32201105.1生产中的主要副产品及“三废” 32111105.2海棠果渣及其“三废”的处理措施 3214660第六章企业的安全卫生 3415786.1工业卫生 34207126.2劳动保护 3423954致谢 3611605参考文献 37PAGE2PAGE37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，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，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t9.458226.9917705.385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。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王颉，食品工厂设计与环境保护[M].北京：化学工业出版社，2006宋纪蓉、黄洁、徐抗震、马海霞，果品生物加工技术与资源循环经济[M].北京：科学出版社，2006(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2~3cm，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≧1.0g/100mL砷(以砷计)≦0.5mg/kg铅（以铅计）≦1.0mg/kg铜（以铜计）≦10.0mg/kg游离矿酸不得检出食品添加剂执行（ＧＢ２７６０—２０１１）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王颉，食品工厂设计与环境保护[M].北京：化学工业出版社，2006宋纪蓉、黄洁、徐抗震、马海霞，果品生物加工技术与资源循环经济[M].北京：科学出版社，2006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3~4mm，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33比CarlLachat、马兆瑞，苹果酒酿造技术[M].北京：中国轻工业出版社，2004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1.0～14g/L之间，包括奎宁酸（0.4～5g/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40～350mg/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0.25～0.27g/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要来源。挥发性芳香物质：海棠果汁中含量在7～17mg/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5～18g/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4.8～5%，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+2Pi→2CH3CH2OH+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25～28℃下培养24h。一级扩大培养：取15×150mm试管3只，向每只试管中加入5ml新鲜海棠果汁，在121℃条件下高压灭菌20min，冷却后用接种环，从酵母菌斜面培养基上取酵母菌接入试管内，置于恒温培养箱中，在25～28℃下培养24h。二级扩大培养：取250ml三角瓶3个，向每个三角瓶中加入100ml新鲜海棠果汁，在121℃条件下高压灭菌20min，冷却之后按3%的接种量接入一级试管中培养的酵母菌，置于恒温培养箱中，在25～28℃下培养24h。活性干酵母的活化：干酵母在使用之前需要复水活化制成酵母乳液，以便于恢复酵母细胞的正常功能。在36～38℃条件下，浓度为2～4%的糖水中复水活化30～90min制成酵母乳液。5.酒精发酵菌种的筛选为了提高酵母的发酵效率和产品质量，所用的纯粹培养酵母菌种都需要进行严格的筛选，筛选出强健的酵母菌种。强健的酵母菌种具有以下特征：（1）发酵启动快，发酵启动时间越长，感染其他杂菌的机会越多；（2）具有较强的二氧化硫耐受能力；（3）束缚二氧化硫的能力弱；（4）酒精发酵能力较强，添加糖时，能达到所需的酒精含量，具有稳定的发酵特性，发酵行为可以预测；（5）能使糖完全发酵，残糖过多会引起果酒腐败；（6）发酵速度快，但不产生剧烈的发酵。（7）不产生不良风味物质；（8）所发酵产品具有良好的总体风味；（9）发酵结束时可以凝聚，便于从果酒中分离出来。本设计所用的筛选方法是：将浓缩海棠果汁稀释至含量为30%，分装在50mL的三角瓶中，同时加入适量的K2S2O5对海棠果汁灭菌。选择优质的纯粹培养酿酒酵母为出发菌株，采用改进的激光器进行柱面扫描，通过计算机可精确地改变激光器参数（功率、扫描时间、光斑大小等），对出发菌株进行辐射。并将被不同激光辐射诱变的菌种进行纯种培养，观察其形态、发酵能力、发酵原酒的口味等进行初筛，再进行小规模游离酵母果汁发酵实验进行复筛，以发酵的最终酒精浓度为指标，筛选出发酵速度快、产酒能力强、能彻底转化还原糖、风味与口感均较好的突变株。6.酒精的发酵发酵醪液成分调整好，添加二氧化硫12-24h以后，再添加液体酵母使海棠果汁进行发酵，为了保证发酵顺利进行，获得质量上乘而且稳定一致的海棠果醋饮料产品，本设计使用液体酵母来发酵。添加液体酵母可使它很快占发酵的主导地位，减小其它杂菌的繁殖机会，使海棠果醋顺利发酵，残糖低齐凤兰.苹果酒风味[J].食品研究与开发，1991（3）：43～46齐凤兰.苹果酒风味[J].食品研究与开发，1991（3）：43～46将原料中的含糖量调整到10%左右，海棠果汁中加入10%至15%经活化后的液体酵母搅拌均匀，在30℃的恒温条件下发酵，发酵时间是72小时，当酒精度上升到7%至8%、残糖量降到0.4%以下时终止发酵。在一定范围内，接种量越大，发酵速度越快，发酵液在24h内已经开始产生明显气泡，在120h内发酵基本完成。这是因为接种量越大，菌体生长量越大，代谢物也越多。随着发酵时间的增长，发酵液中的营养物质被消耗，另外酒精对酵母也有抑制作用，发酵速度逐渐降低。但是接种量过大，海棠果汁中的营养物质被用于细胞生长繁殖上，代谢的底物变少，从而发酵代谢物并没有因接种量的增大而增加。另外酵母接种量过大会引起发酵过猛，这也会造成温度难以控制以及风味物质挥发过多等问题。因此，选择酵母菌的添加量为4%最为合适。7.醋酸菌菌种的制备、选择及其扩大培养醋酸菌是海棠果醋饮料中醋酸发酵阶段的主要菌种，它具有氧化乙醇生成醋酸的能力，乙醇先转化为乙醛，乙醛再转化成乙酸：E1E2 CH3CH2OH CH3CHO CH3COOHE1E2其中E1是乙醇脱氢酶，E2是醛脱氢酶。海棠果醋饮料的醋酸发酵阶段常用的微生物是醋酸菌。醋酸菌主要分为醋酸杆菌（A.aceti）和葡萄糖酸杆菌（Cluconobacterasai）两类。醋酸杆菌在醋酸发酵时具有较强大的氧化能力；而葡萄糖酸杆菌主要用于山梨醇的发酵，具有强大的氧化葡萄糖等还原糖的能力。醋酸菌属于专性好氧细菌，它具有氧化乙醇的能力是因为其细胞膜上含有高活性的乙醇脱氢酶和乙醛脱氢酶复合体。由于不同的醋酸菌含有的酶活力不同，因而将乙醇氧化为醋酸的能力也不同，所以醋酸发酵过程中菌种的选择非常重要。目前已见报道的有50多种，而酿造食用醋常用的只有4～5种。在酿造食醋中选择醋酸菌的标准是：氧化酒精速度快；耐酸性强；不分解醋酸制品；风味良好。目前我国用于液态制醋的醋酸菌有AS1.41醋酸菌和沪酿1.01醋酸菌。而本设采用了恶臭醋酸杆菌浑浊变种AS1.41醋酸菌作为醋酸发酵菌种。该细菌呈杆状，常呈链状排列，无运动性、无芽孢。在不良环境条件下，细胞会伸长变成线性、棒形或者管状膨胀。平板培养时菌落隆起，表面平滑，菌落呈灰白色，液态培养时形成菌膜。该细菌生长最适温度为28～30℃，发酵产酸温度为28～33℃，最适pH为3.5～6.0。产酸不理想、风味不佳，并且在生产工艺上主要将生产粮食醋的工艺技术用于海棠果醋酿造，对醋酸菌种及海棠果品种适应性没有系统深入的研究。缺乏醋酸菌种、工艺技术方法对海棠果汁醋酸发酵影响的研究，对提高原料利用率和产品质量是不利的。因此，适宜于海棠果汁醋酸发酵的优质醋酸菌及工艺参数，是生产优质海棠果醋饮料的重要保证陈伟，山东农业大学硕士研究生论文，2001，2～3陈伟，山东农业大学硕士研究生论文，2001，2～3醋酸菌的筛选流程是：样品→高酸驯化→增殖培养→稀释分离→纯化→斜面保藏→产醋酸定性实验→初筛→复筛（1）高酸驯化：在三角瓶中加入产酸培养基，接入10%的培养液，在30℃条件下摇床中进行醋酸发酵，当醋酸含量达5%左右时，补加乙醇，使三角瓶内的乙醇含量保持3%左右，继续发酵，当醋酸含量达到8%以上时停止发酵。（2）分离纯化：取适量样液，接种在基础培养基中进行培养，转速120r/min，在30℃的恒温环境中震荡培养48小时后，取出增殖液，用无菌水稀释到10-5、10-6、10-7mg/L，取各浓度稀释液0.2mL，用涂布法接种在平板分离培养基上。在30℃的环境中培养72小时后，挑选透明圈大、菌落丰厚，且占生长优势的单菌落进行分离纯化。将纯化后的菌落接种在斜面保藏培养基中，在30℃的条件中培养24小时后保藏在4℃的冰箱中。（3）产酸定性试验:将上述斜面菌种分别接种在含3%（V/V）的乙醇基础培养基中，30℃的恒温条件下培养48小时后取5mL除去菌体的培养液，用氢氧化钠中和pH至7.0，加入5%FeCl3溶液5至7滴，形成红褐色沉淀的是醋酸菌。（4）初筛：把经过纯化得到的单菌落进一步分离、培养，根据其变色圈直径与菌直径之比（HC）进行初筛，将HC值大的单菌落菌株筛选出来。（5）复筛-1：将初筛过的菌株分别接种在产酸培养基中，置于30℃恒温条件下静止培养，5天后测定酸度、挥发酯含量。（6）复筛-2：将经过初筛的菌种分别接种在产酸培养基中，转速120r/min，在30℃的恒温条件下震荡培养，每天补加1%的乙醇，5天后测产酸量。醋酸菌的扩大培养王福源，现代食品发酵技术[M].北京：中国轻工业出版社，2004王福源，现代食品发酵技术[M].北京：中国轻工业出版社，2004醋酸菌固态法扩大培养，是先将纯种的醋酸菌经三角瓶扩大培养后，得到的种子液接入到醋醪上，利用自然通风和醋汁回浇的方法进行固态扩大培养。用固态培养的醋酸菌，因为不是严格的无菌条件下培养所以纯度不是很高，但已能应用于现代工厂中各种食醋的酿造。大三角瓶纯种扩大培养斜面培养：葡萄糖1g，酵母膏1g，碳酸钙2g琼脂1.5g，蒸馏水100ml，无菌条件下加入无水乙醇3～4滴，PH为6.8，接入醋酸菌，在30～32℃条件下培养24h。一级扩大培养：取15×150mm试管3只，每只试管中加入5ml新鲜海棠果汁，121℃高压条件下灭菌20min，冷却后用接种环从醋酸菌斜面培养基上取2环醋酸菌接入试管中，置于30～32℃恒温培养箱中培养24h。二级扩大培养：取250ml三角瓶3个，每个三角瓶中加入100ml新鲜海棠果汁，于121℃高压灭菌20min，冷却后按3%的接种量接入一级试管培养的醋酸菌，置于30～32℃恒温培养箱中培养24h。（2）固态育种取生产上配制的新鲜醋醪，置于有假底，下面开有大洞加塞的大缸中，接入经三角瓶培养后成熟的纯醋酸菌种子液，搅拌均匀。接种量为原料的2%-3%，培养1-2d后，由于醋酸菌繁殖使温度升高，此时采用回浇法降温，即将缸底醋汁放出回浇在醋上，控制品温不高于38℃，继续培养，经过4-5d，当醋汁酸度达到4g/100mL时，说明醋酸菌已大量繁殖，即可将此醋醪作为醋酸菌种子应用于生产中。8.海棠果醋饮料的醋酸发酵及其管理将经过乙醇发酵的料液加热到80℃以上灭菌，冷却后打入储醋罐中接入10%经过活化的醋酸菌种AM2，发酵温度控制在30℃。发酵前期因醋酸菌活力低，细胞极少，对氧需求量不大，每天搅动1～2次；而发酵中期醋酸菌处于对数生长期，活力提高、细胞数增多、呼吸作用增强，每天搅动3～4次；后期菌体衰老，呼吸作用减慢，每天搅动1～2次，发酵10～11天，此时的酸度趋于稳定。温度：海棠果醋发酵罐、储存罐都装内置式温度计，可通过它来观察和记录发酵罐中温度和变化情况。相对密度:从取样阀中取适量样液，用相对密度计对发酵密度进行检测。通过相对密度的变化可以得知发酵进行的程度。糖度：用手持折光仪定期对发酵醪的糖度进行检测，可以得知发酵进行的程度。pH值：在测定密度的同时进行pH的测定，整个发酵过程中pH值应该低于3.8.气泡释放数：对发酵情况最简单而有效的方法是对一定时间内发酵液中气泡释放量的观察，可以粗略的估计发酵进程，从而改变搅动次数。单宁、含氮量：在发酵进程中不进行检测，但发酵前后要进行分析检测。新酿造的海棠果醋风味比较寡淡，为了使海棠果醋饮料的口感变得更加醇厚，风味变得更加浓郁，还需经过陈酿这一工序。将醋酸菌种接入果酒发酵液中，控制发酵温度和空气流量随着醋酸菌将大部分乙醇氧化为乙酸，醋酸菌生长速度渐缓，同时防止乙酸过度氧化，应降低发酵温度和空气流量。测定发酵液中酸度不再上升时，加入1.0％食盐以抑制醋酸菌活性并及时转入陈酿，以提高果醋的风味及色泽。在陈酿的过程中，醋体的色泽进一步的加深，经过进一步的氧化，乙醇含量减少，乙醛含量增加，同时由于酯类物质的增加，赋予海棠果醋特有的水果型芳香。因此，如果酿造出的海棠果醋风味过于平淡，就可以通过延长陈酿时间来达到理想水平。9.海棠果醋的下胶和澄清为了除去海棠果醋饮料中的某些可溶性杂质，达到商品海棠果醋饮料应有的稳定的澄清度，特别是物理和化学稳定性，在发酵彻底结束后要进行下胶和澄清操作。下胶是指向海棠果醋饮料中添加有吸附能力的化合物，然后利用沉降或沉淀作用除去果醋中部分可溶性组分的操作。是否采用下胶处理要根据酒中的组成成分确定，而且要根据所采用生产工艺的实际情况予以考虑。海棠果醋饮料中单宁、酒石酸的含量较低，澄清过程比较困难。海棠果醋饮料中单宁物质携带阴离子，因此用带有正电荷的大分子物质如蛋白质等作为澄清剂，如传统的蛋清、血清澄清法和明胶—单宁法，但明胶添加量不易控制，所以常添加膨润土，膨润土带有部分阴极电荷可使过量的明胶沉淀。硅溶胶在稳定果和其它水果醋加工过程中常用于澄清和沉淀，硅溶胶制品和明胶制品按不同的比例配合使用，配合比列根据产品的实际情况而定。下胶澄清后还需要用过滤的方法除去下胶过程中的沉淀物。过滤按滤层类型分为粗滤、澄清过滤和除菌过滤。过滤除去海棠果醋饮料中易引起混浊、沉淀的物质，过滤后海棠果醋的营养成分和风味物质不受影响。在海棠果醋饮料灌装前必须进行过滤，过滤是将固相物质和液相物质进行分离的操作，既海棠果醋饮料通过过滤层多孔的过筛和吸附作用，饮料中的悬浮颗粒、胶体、酵母细胞、醋酸菌细胞和细菌等通过过滤介质与果醋分离开。粗滤：滤层很厚，工作区域在滤层内部。如果含有硅藻土，则滤层质地疏松，增加滤层内部的表面积，提高过滤效率，且不易堵塞，有良好的杂质滞留能力，用于海棠果醋饮料中可见杂质的过滤。精滤：滤层，滤片厚度为3～5mm，根据过滤需要选用不同质地及孔径的滤片，经精滤后海棠果醋饮料基本达到澄清的要求。除菌过滤：滤片孔径和通道很小，易堵塞，用于对已经澄清的海棠果醋进行除菌过滤。进行除菌过滤时，先进行澄清过滤，除菌过滤后不需要杀菌，可直接进行无菌罐装。10.海棠果醋饮料的调配、灭菌及其灌装刘邻位，食品化学[M].西安：陕西科学技术出版社，1996海棠果醋饮料发酵完成后，需要将不同批次、不同成熟度和不同海棠果品种酿造的海棠果醋饮料进行调配，弥补产品的某些缺陷，并且调整海棠果醋饮料的酒精含量、甜度、酸度、颜色和二氧化碳含量等成分，经过灌装、杀菌、包装后最终形成均匀一致且质量标准的产品。海棠果醋饮料的调配包括调酸、上色、调味等方面。如果酿造出的海棠果醋饮料中醋酸度过大，可以加入灭菌的饮用水进行稀释。稀释后海棠果醋饮料的颜色通常会变淡，所以需要添加焦糖进行着色。海棠果醋饮料的灭菌方法包括加热和化学方法。加热灭菌过程中微生物的死亡速度会受到两个重要因素的影响：温度越高，微生物数目减少的越快；加热时间越长，微生物死亡的数目越多。但过高的加热温度和过长的加热时间会使海棠果醋质量受到影响，因此在保证杀菌的同时，尽量降低杀菌温度，缩短杀菌时间。加热灭菌时的温度控制在巴氏杀菌的温度下，具体操作过程是：将海棠果醋饮料装瓶或者装罐，并预留一定的空隙，93℃～95℃灭菌30s的杀菌方式。化学灭菌的方法是：在海棠果醋饮料中添加一定量的抗坏血酸（维生素C）或SO2，从而起到杀菌的作用。在添加防腐剂时，务必掌握合适的比例，剂量过低时，起不到杀菌作用；剂量过高时，会严重影响产品的风味和质量。若使用维生素C粉末或片剂时，可按照质量比为1：10000的比例添加。为使产品易携带，海棠果醋饮料分别灌入200mL玻璃瓶、225mL利乐枕、338mLPE塑料瓶。并对所有灌装材料、包装材料进行严格灭菌。3.2.3生产工艺流程简述1.原料的预处理及其榨汁采收后的海棠果需要10~12天的时间进行后熟，使海棠果中的淀粉全部转化成糖，并且生成一定的风味前体，提高海棠果的榨汁率和果汁的香味。但是海棠果储存时间过长会产生过多的可溶性果胶物质，使榨出的果汁过度浑浊，榨汁操作困难。通常测定海棠果成熟度的传统方法是用手指压海棠果，海棠果皮上留下压痕就可以开始榨汁。充分后熟的海棠果通过分选和清洗，分选除去腐烂的海棠果和对品质有影响的异物。清洗主要是洗去海棠果表面的微生物和残留在表面的农药。首先海棠果在流槽中进行初步清洗，同时将海棠果从原料间输送出来，然后由斗式提升机喷淋机将果实从内掏出并进一步清洗，若仍未清洗干净可经辊轴式喷淋机再清洗一次。清洗合格的海棠果用齿板式离心破碎机进行破碎，果块大小保持在3~4mm。尽量避免空气与物料的接触，添加适量的抗氧化剂和保护剂，防止果肉褐变。海棠果经过破碎后进行榨汁，榨汁在海棠果醋饮料工艺中是一个关键工序。为了提高出汁率，在榨汁前进行果胶酶处理，促进果胶的分解，从而提高出汁率。果胶酶的用量根据海棠果原料中的果胶含量来确定，海棠果浆酶解用的果胶酶用量应选用700U，酶解温度控制在45℃，处理时间为90min。酶解后就可以送入卧式带式压榨机中进行榨汁。张欣，果蔬制品安全生产与品质控制[M].北京：化学工业出版社，2005榨汁时所产生的海棠果渣中还含有一定的海棠果汁，为了减少成本、合理利用资源，海棠果渣还需要进一步榨汁。海棠果渣中加入适量的水分后煮沸五分钟，再通过卧式带式压榨机中进行第二次榨汁。榨出的海棠果汁需要进行高温杀菌和灭酶，澄清和分离，除去对产品和设备具有负面影响的果肉微粒、沉淀及其他杂物。然后根据需求进行海棠果醋的生产或者进行浓缩储存。2.海棠果汁的调整为了使酿造出的海棠果醋饮料成分、口感和规格一致，需要对海棠果汁成分进行调整。在海棠果醋饮料生产中，主要是通过糖类发酵生成酒精，酒精再发酵生成醋酸，所以海棠果汁的调整主要是糖酸度的调整。3.酒精发酵调配好的海棠果汁注入酒精发酵罐中，加入4%经过活化的酒精酵母搅拌均匀后进行酒精发酵，酒精发酵在25℃的恒温条件下进行，发酵时间为5天。4.醋酸发酵经过充分酒精发酵后的料液加热到80℃以上灭菌，冷却后打入储醋罐中接入10%经过活化的醋酸菌种进行醋酸发酵，发酵温度为30℃。包括陈酿在内，海棠果醋醋酸发酵的总时间为11天。5.海棠果醋下胶和澄清为了达到商品海棠果醋饮料应有的澄清度，并使海棠果醋饮料的状态保持稳定，在发酵彻底结束后需要进行下胶和澄清操作。6.海棠醋饮料的调配、灭菌及其灌装海棠果醋饮料发酵完成之后，需要根据不同口感和要求进行调配，并灌入不同规格的包装材料中，以满足各种消费人群。灌装结束后进行巴氏灭菌，全部操作都在灌装车间进行。7.海棠果醋饮料的包装盒标签海棠果醋饮料的标签设计除遵守我国《食品标识管理规定（修订版）》（总局2009年第123号令）外，还应符合以下要求：商品的名称：标签上必须注明商品名称为海棠果醋饮料，不能以商标代替商品名称。商品名称旁边可注明果汁含量，同时注明原料海棠果的收获年份，因为海棠果汁质量与当年气候情况有很大关系。配料：说明使用原料，注明所使用的添加剂。保质期：在显著的地方标明生产日期和常温保质期。贮存条件：在保质期旁标明贮存条件。生产者及地址:应说明生产工厂的名称及所在地址，联系方式。生产批号：在明显易见的地方标明生产批号。商品条码：海棠果醋商标上要求有合法的、可见的、抹不掉的商品条型码。净含量：在包装上注明净含量，净含量在1升以下，用“mL”表示；将含量在1L以上的以升表示，单位用“L”；净含量应与商品名称出现在同一可视区域。净含量多少与所用的字体大小有一定关系，50-200mL的容量，数字高度大于等于3mm；200mL以上的容量，数字高度等于4mm；超过1L容量，数字高度大于等于6mm。3.2.4生产工艺流程简图酶处理酵母菌醋酸菌↓↓↓原料→分选→清洗→破碎→榨汁→调整糖、酸浓度→酒精发酵→海棠果酒→醋酸发酵→过滤→陈酿→巴氏杀菌→灌装包装→成品海棠果醋3.2.5主要工艺参数原料利用率：96.3%果块直径:3～4mm出汁率：81.76%果胶酶处理量：700U海棠果处理量：2.714t/h海棠果汁含量：50%酒精度：7%总酸度（以醋酸计）：4.42g/100mL酒精发酵温度：25℃醋酸发酵温度:30℃酒精发酵时间：5天醋酸发酵时间：11天3.2.6海海棠果醋生产配方主要配料：纯净水、浓缩海棠果汁、蜂蜜、柠檬酸、绵白糖食品添加剂：木糖醇、环己基氨基磺酸钠、乙酰磺胺酸钾、已基麦芽酚、焦糖色、山梨酸钾3.2.7主要原料、物料、动力消耗指标表3-1主要原料、物料、动力消耗指标序号名称规格单位单位消耗数量备注1海棠果中小型一等果t/t0.76481.76%出汁率2糖优质绵白糖kg/t15.122调整糖度3酸柠檬酸kg/t2.833调整酸度4水天然矿泉水t/t9.4585电kWh/t83.9486汽t/t2.227冷kJ/t6451.1988煤无烟煤t/t0.3333.2.8物料衡算大连轻工学院、无锡轻工学院、天津轻工学院编著，酿造酒工艺学[M].北京：中国轻工业出版社，19821.海棠果原料衡算表3-2生产海棠果醋饮料时原料损失表项目名称符号百分比（%）原料榨汁榨汁损失118.24%发酵损失酒精发酵损失21.2%醋酸发酵损失30.9%过滤损失过滤损失40.8%装瓶损失50.8%海棠果醋饮料年产量：8000t海棠果醋饮料中海棠果汁含量：50%海棠果出汁率：1-1=81.76%原料利用率：1-（2+3+4+5）=96.3%所需海棠果汁：m=8000×50%=4000t原料质量：4000÷（81.76%×96.3%）=5080.34t即海棠果的年需求量是5080.34t2.糖、酸调整衡算生产中用纯度为98.0%～99.5%的绵白糖调整果汁中的糖分。利用“水果的相对密度—含糖量—潜在乙醇浓度换算”计算出所缺糖量。通过测定相对密度为1042g/L，通过查询“常见水果的相对密度—含糖量—潜在乙醇浓度换算”知含糖量为94g/L，酒精含量为6%，然而生产中酒精发酵后酒精含量要达到7%。通过查表7%（体积分数）的酒精含量要求含糖量须达到110g/L，则需要加糖110-94=16g/L。再核对发酵中酒精含量，需要考虑由糖带来的体积增大。1kg固体糖溶解后体积有0.6L，加入16g糖体积会增加16×0.6=9.6mL。由：C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量，得知将近一半的糖转化成了酒精，其余的都生成CO2逸出，因此由糖引起的体积增加都应该除以2。（16×0.6）/2=4.8mL加上最终由绵白糖增加的体积，果汁变成了1.0048L，酒精含量7%（体积分数）果汁除以1004.8mL变成6.97%（体积分数），我们可以预测酒精含量在7%～8%（体积分数）之间。该海棠果醋饮料的密度是：1.058kg/L则：8000×1000÷1.058=7561436.67L7561436.67×16÷106=120.98t通过测定，海棠果汁的滴定酸度为2.0g/L，需要提高到5.0g/L，则需加柠檬酸：（5.0-2.0）×7561436.67÷106=22.68t则海棠果汁中需要加糖120.98t，需要加酸22.68t3.2.9热量、冷量计算赵光鳌，葡萄酒酿造学原理及运用[M].北京：中国轻工业出版社，20011.热量衡算表3-3热量消耗序号项目蒸汽压力原料消耗t/t最大用气量/t1杀菌52.5130．92洗瓶50.9770.3483酵母培养50.64醋酸菌培养50.6总计3.4901.848根据物料衡算数：原料海棠果M=5080.34t（参考海棠果原料衡算）总蒸汽消耗量：W=M×3.490=17730.39t每天消耗蒸汽量：Wd=W/78=227.31t每小时消耗蒸汽量：Wh=Wd/24=9.48t2.冷量衡算海棠果汁的质量m=5080.34×81.76%=4153.69t室温t1=25℃，发酵温度t2=30℃海棠果汁比热容：C=2485kJ/t℃海棠果汁制冷耗能：Q’=C×m×（t2-t1）=2485×4153.69×（30-25）=51609598.25kJ每天制冷消耗量Qd’=Q’/78=661661.51kJ每小时制冷消耗量：Qh’=Qd’/24=27569.23kJ3.2.10水量衡算在海棠果醋饮料加工生产中，生产用水主要用于工艺用水、锅炉用水和冷冻机房用水、原料的清洗、容器的清洗、发酵罐、储醋罐以及采收过程中各种设备的清洗。清洗用水的需求与容器的表面积成正比。原料清洗用水一般为原料质量的2至5倍，为了节约用水该设计原料清洗用水为原料质量的2倍：2t/t。则m1=5080.34×2=10160.68t清洗设备用水（包括清洗容器）为产品的4倍：则m2=8000×4=32000t调配、勾兑用水为4000t3.2.11主要设备选型相关参数：年榨汁生产时间为9、10、11三个月，除去每周日的设备检修后是78天海棠果醋饮料酒精发酵时间：5天海棠果醋饮料醋酸发酵时间：11天（包括陈酿时间）1.榨汁工艺设备数量确定海棠果醋饮料年产量是8000吨，每年处理海棠果的总质量是5080.34吨（参考3.2.7海棠果原料衡算）。每年榨汁生产时间是9、10、11三个月，其中每周日是设备检修时间，所以正常榨汁生产为78天。则每小时处理量mh=5080.34/(78×24)=2.714t/h，所以榨汁设备需满足2.714t/h的海棠果处理能力。榨汁工艺设备选型：筛选传送机带宽为50cm，传送效率Q=3t/h，数量为2台，其中一台为备用流槽宽度为100cm，长度为700cm，数量2个，其中一个备用斗式提淋机处理能力为3t/h，数量2台，其中一台为备用离心式破碎机处理能力为3t/h，转速为1600r/min，数量2台，其中一台备用带式榨汁机处理的海棠果量为3～4t/h，数量2台，其中一台备用带式榨汁机数量1台，压榨海棠果渣2.果汁储罐、发酵罐体积的计算果汁产量为：4153.69/78=53.25t/d，调配后的果汁量为102.56t/d，调配后果汁密度为1058g/L，海棠果醋密度为1050g/L。海棠果汁储罐的容积计算：海棠果汁储罐的有效体积：V有效=102560/1.058=96937.618L，V有效=96.938m3储罐的填空系数为0.85，因此海棠果汁储罐的体积为：V=96.938/0.85=114.045m3，为了方便V=120m3，海棠果汁储罐为圆柱体，公称直径为D，高H=2D则：=120，则D=4.24m，H=8.48m所以海棠果汁储罐N=1个，公称直径为4.24m，罐高为8.48m。酒精发酵罐和醋酸发酵罐容积计算卢晓霆，薛冬桦，胡可心，啤酒—罐法锥形发酵罐的结构设计，长春：长春大学学报，13卷，第三期，28～30酒精发酵的时间是5天，每24小时开始发酵一罐海棠果汁，所以共需要酒精发酵罐6个，其中一个备用。由于醋酸发酵的发酵周期是11天，榨汁生产的时间为3个月，为了提高生产效率和质量，醋酸发酵在储醋罐内进行。醋酸发酵罐体积：V有效=102560/1.05=97676.19L，V有效=97.676m3发酵罐的填充系数为：0.9所以醋酸发酵罐的体积为V=97.676/0.9=108.53m3则发酒精发酵罐和醋酸储醋罐均采用椭圆封头、圆形筒体和圆锥形底的罐体。罐体的计算公式为：V=式中取H=2D，封头高ha=（1/4）D，封头折边高hb=0.05D，为方便计算封头折边可忽略不计，圆锥形底角为60°，圆锥形底高hl=（D/2）/tan30°=0.866D则酒精发酵罐罐体为：V==114.045m3解得公称直径D=3.89m，取D=3.9m，筒体高H=2D=7.8m，封头高ha=(1/4)D=0.975m，圆锥形底高hl=0.866D=3.38m。验算全容积V：V==114.93>114.045m3醋酸储罐的体积为：V==108.53m3解得公称直径D=3.83m，取D=3.9m，筒体高H=2D=7.8m，封头高ha=(1/4)D=0.975m，圆锥形底高hl=0.866D=3.377m。V==138.21>108.53m33.海棠果汁储罐、酒精发酵罐、醋酸储罐数量的确定海棠果汁储罐选型：公称直径D=4.24m，筒体高H=8.48m，体积V=120m3海棠果汁储罐数量：N=1个酒精发酵罐选型：公称直径D=3.9m；筒体高H=7.8m；体积V=114.93m3酒精发酵罐数量：N=6个，其中有一个做为备用储醋罐选型：公称直径D=3.9m；筒体高H=7.8m；体积V=138.21m3储醋罐数量：N=13个，其中有两个做为备用3.2.12主要设备表表3-4主要设备表序号设备名称型号和规格数量备注1筛选输送机W=50cmQ=3t/h21台做备用2流槽a=100cmb=700cm21个做备用3振动过滤机ZGJ—3Q=3t/h21台做备用4离心式过滤机Q=3t/hr=1600r/min31台压榨果渣，1台做备用5带式榨汁机ⅠDYJ—3Q=3～4t/h21台做备用6带式榨汁机ⅡDYJ—3Q=1～2t/h1果渣压榨7煮沸槽a=200cmb=500cm1煮沸果渣8果汁储罐D=4.24mV=120m319酵母培养罐ⅠD=0.8mV=1.012m3110酵母培养罐ⅡD=1.0mV=1.968m3111酵母培养罐ⅢD=1.2mV=3.389m3112酵母储罐D=1.5mV=6.597m3313醋母培养罐ⅠD=0.8mV=1.012m3114醋母培养罐ⅡD=1.0mV=1.968m3115醋母培养罐ⅢD=1.2mV=3.389m3116醋母储罐D=1.5mV=6.597m3317离心泵Q=25m3H=25m2018海棠果酸储罐D=2.0mH=2.5mV=7.854m3119糖浆储罐D=2.5mH=3mV=14.726m3120酒精发酵罐D=3.9V=114.93m361个做备用21硅藻土过滤机122醋酸发酵罐D=3.9V=138.21m3132个做备用23酵母计量罐D=1.2mV=3.389m3124醋母计量罐D=1.2mV=3.389m3125电机N=25kW226水处理器Q=67.6t/h127传送带L=3mQ=3t/h128双联过滤器129板式换热器130酵解脱胶罐13.2.13仪表的控制及其自动化调节在海棠果醋饮料的生产中，需要调节仪表及其自动化参数或对象，主要有温度、压力、流量、浓度、相对密度、氧气浓度等。在海棠果醋饮料的生产中，海棠果醋饮料发酵时的调配、搅拌、供氧、温度、浓度的控制等都需要自动化控制。在海棠果醋饮料的加工生产中，需要正确的选择检测仪表和自控系统，确定检测点、位置和安装方式，对每个仪表和调节器进行检测和参数确定，对整个系统按“全部手动控制→局部自动控制→全部自动控制”的步骤运行。一个自控调节系统的功能装置主要有三个：参数测量和变送→显示和调节→执行调节（一次仪表）（二次仪表）（执行机构）自动控制系统在海棠果醋饮料生产中的应用（1）确保产品的质量及生产效率（2）确保设备的最佳效率（3）减少耗能、降低劳动成本（4）确保设备的安全（5）操作程序的自动控制3.2.14主生产车间的布置发酵车间的工艺设备布置（1）要有全局观点，符合总体的设计要求。（2）车间设备布置符合生产工艺的要求，设备必须能灵活调动，满足多种生产的可能，并留有更换设备的余地。（3）除某些特殊设备按同类型适当集中外，其余设备须按工艺流水线安排。（4）要尽可能利用生产车间的运输空间，各工序间要相互配合，保证物料运输通畅，避免重复往返，合理安排生产车间各种废料的排出，人员进出和物料进出分开。（5）对空压机房、空调机房、真空泵等既要分隔，又要尽量接近使用地点，以减少输送管路和损失。（6）注意采光、通风、采暖、降温等设施。3.2.15工艺图工艺流程图，车间平面布置图。见附录第四章公用工程4.1建筑结构杨芙莲，食品工厂设计基础[M].北京：机械工业出版社，2005杨芙莲，食品工厂设计基础[M].北京：机械工业出版社，2005（1）综合楼布置在靠近人流出入口处，其面积可按下式估算：F综=式中，F综是综合楼建筑面积（m2）；G是全职员工总数；K1是全厂办公人数比，取10%；K2是建筑系数，取65%；A是每个办公人员使用面积，为4m2；B是辅助用房面积，根据决定为60m2。则F综===209m2F综=210m2（2）食堂在厂区中，在靠近工人出入口或人流集中处，服务距离不超过500m。食堂座位数可按进行确定。式中N是座位数；M是全厂最大班人数；C是进餐批次，该设计取2；K3是座位轮换系数，该设计取1。则==70个餐厅建筑面积的估算：，式中F1是餐厅的建筑面积（m2）；N是座位个数；D是作为使用面积，取1.0m2；K4是建筑系数，取82%。厨房面积为F2为餐厅建筑面积的2/5。则：==85m2，F2=85×=34m2则F食=F1+F2=85+34=119m2，食堂面积为120m2。（3）更衣室设在生产车间和部门内靠近人员进出口处。更衣室内设个人单独使用的更衣柜，以分别存放衣物鞋帽等。更衣室使用面积按最大班人数每人0.6m2安排。则F更=86×0.6=51.6m2（4）浴室：从事直接生产的工人应在上班前洗澡，因此，浴室设在生产车间内与更衣室、厕所等形成一体。浴室淋浴器的数量按各浴室使用最大班人数的9%计，浴室建筑面积按每个淋浴器6m2计算。则F浴=86×9%×6=46.44m2浴室面积为50m2。（5）厕所设在车间附近，以利生产工人的卫生。厕所便池蹲位数量按最大班人数计，男每40人设一个位置，女每20人设一个位置，厕所建筑面积按每个蹲位3m2计。则男厕2个蹲位，女厕3个蹲位。F厕=（2+3）×3=15m2表4-1建筑结构表序号名称占地面积（m2）备注1综合楼10002产品检验及研发中心15003原料检验站4004原料库6005综合材料库4006副生产车间7567主生产车间14858浓缩果汁处理中心2009酒精发酵车间50010醋酸发酵车间140011非发酵果汁饮料生产车间70012灌装车间40013成品库80014车库70015包装材料库90016材料洗涤中心54017联合泵站2002个18机修车间40019天然矿泉水水池31420矿泉水处理中心40021煤场490参考4.422锅炉房70023渣场350参考4.424车场300025预留地2300926污水处理中心15027湿地255428水生植物塘384629运动场156830变电站19631花园181232食堂12033宿舍720共2栋34浴池5035门卫35共5个4.2给水、排水及消防设施4.2.1给水系统根据用途可以将视频工厂用水分为一般生产用水、特殊生产用水、冷却用水、生活用水和消防用水等。一般生活用水必须符合生活饮用水水质标准；特殊生产用水是指直接进入，构成产品组成的用水和锅炉用水，这些水必须在符合生活饮用水水质标准的基础上做进一步处理。特岁用水需要经过碱滤、离子交换、电渗析、反渗透等方法处理，应该根据具体情况处理。冷却用水和消防用水水质要求略低于生活饮用水水质标准，一般要求无悬浮浑浊物质，避免粘于传热壁上影响传热效果。冷却水一般循环使用。表4-2用水量总计表序号用水部门水源最大（m3/h）平均（m3/h）日用（m3/d）1生产车间地下水33.7522.5540.52锅炉房地下水27.3619.03456.73生活用水地下水11.555.86140.564绿化用水自来水305消防用水自来水合计72.6647.391167.764.2.2排水系统海棠果醋饮料工厂的排水系统由室内排水系统和室外排水系统两部分组成。室内排水系统包括卫生洁具和生产设备的受水器、水封器、支管、立管、干管、出户管、通气管等部分。室外排水系统包括支管、干管、检查井、雨水口及小型处理构筑物等。果醋饮料工厂的排水量较大，主要包括生产废水、生活污水和雨水。根据国家《环境保护法》，生产废水和生活废水必须经过处理，达到国家排放标准后才能排放，计算公式如：qv=Kqv，l，其中qv，l是生产、生活最大小时给水量，m3/h；K是系数，取0.8，则qv=0.8×（33.75+11.55）=36.24（m3/h）雨水量估算公式如:qv=qA,其中qv是降水量,L/s；q是暴雨强度，长春市地区降水强度为0.0278L/(sm2)；是径流系数，海棠果醋饮料工厂取0.5；A是厂区面积86250m2。则qv=0.0278×0.5×86250=1198.875L/s，则qv=12m3/s良好的排水设施和排水效果是食品工厂整体面貌和产品安全的有利保障，会直接影响到企业的社会地位和经济效益，所以在进行排水设计时需要注意：（1）生产车间的室内排水采用无盖板的明沟，明沟宽度为200～300mm，深度为150～400mm，坡度为1%～2%，车间地坪的排水坡度取1.5%～2.0%，明沟终点设排水地漏，用焊接钢管排到室外。（2）在污水进入明沟之前，应经过格栅，除去固形物，防止堵塞管道。为了保证排水通畅，垂直排水管管径比计算大1～2号。（3）生产车间对外排水口应设防鼠装置，并用水封窨井，不用存水弯头，以防堵塞。（4）生产车间内的卫生消毒池、地坑及电梯坑均设置排水装置。（5）生产车间的对外排水应该清浊分流。（6）室外污水排放采用埋地暗管，必要时采用排水泵站排放。（7）厂区下水管采用混泥土管，管顶埋设深度不小于0.7m，管道流速大于0.8m/s，最小管径不小于150mm，防止淤塞管道。表4-3排水量表序号排水类型最大（m3/h）1生产污水402生活污水7.173雨水834合计8消防系统海棠果醋饮料工厂的消防给水与生产、生活给水管合并，采用河流给水系统。室外消防给水管网为环形，水量为10～75L/s，室内消防用水量为两股水柱每股水量不小于2.5L/s，充实水柱长度不小于7m。主厂房、库房和办公室等消防水压不足的地方设置干粉灭火器，每个角落设置5个，以备应急使用。4.3供电表4-4变电所负荷计算表序号车间或部门设备安装容量（kW）需要系数Kc功率因数cos计算系数tan半小时平均最大备注有功功率Pj（kW）无功功率Qj（kVAR）视在功率Sj（kVA）1榨汁车间3000.650.80.75195146.25243.752发酵车间1500.650.80.7597.573.125121.8753灌装车间2000.650.80.7513097.5162.54制冷4002240244.8342.865锅炉房1000.650.80.756548.7581.256照明9037295.76120总计124044.55.35799.5706.1851072.24乘以同时系数0.91116719.55635.567965.0160.75-291.42补偿后719.55344.1477.1车间用电计算何东平，食品工厂设计[M].北京：中国轻工业出版社，2009附录图1年产8000吨海棠果醋饮料工厂总平面图图2生产工艺流程图图3生产车间平面布置图图4酒精发酵车间及醋酸发酵车间平面布置图Pj=KcPeQj=PjtanSj==式中，Pe是车间用电设备安装容量（扣除备用设备），kW；Pj是车间最大负荷班内，半小时平均负荷中最大有功功率，kW；Qj是车间最大负荷班内，半小时平均负荷中最大无功功率，kVAR；Sj是车间最大负荷班内，半小时平均符合中最大视在功率，kVA；Kc需要系数；cos负荷功率因素；tan计算系数。以榨汁车间为例进行计算(参考表4-4):Pj=KcPe=0.65