年产300吨猕猴桃果酒的工厂设计

目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 年产300吨猕猴桃果酒的工厂设计摘要本设计为年产300吨猕猴桃果酒的工厂设计，厂址选择确定为安徽省金寨县，全厂占地面积2430平方米。经设计计算，猕猴桃果酒的年产量为300吨，全年需要生产250天，则每日产量需要达到约1.2吨。每天需要安排2个班次，每班的产量大约是0.6吨。全年消耗新鲜猕猴桃450吨，二氧化硫250L以及果胶酶30L。根据设计确定产品生产工艺，对设备进行了选型和计算，生产猕猴桃果酒的设备主要有：气囊压榨机、储罐、发酵罐、螺杆制冷剂组、发酵罐控制器、猕猴桃汁冷却机、酒瓶机，根据计算所得的周期生产能力，选用合适的设备型号和规格，并且要严格保证选用的各种设备的规格和储藏设备的一致性、配套性，并且要保证食品的卫生及安全，需要随设备产品的选择进行严格把关。本文对猕猴桃果酒生产厂区进行了设计安排，我们将工厂设计的是单层的，整个厂区长54米，宽45米，我们考虑了生产猕猴桃果酒时的需求，对主车间进行了划分，分成了预处理、酿造、装罐以及包装等车间。根据各个车间的功能，我们对主车间进行了总体设计。猕猴桃果酒工厂的建筑系数为48.55%，土地利用系数为65.02%，绿化率为12.24%。我们设计的工厂需要的建筑设施投资约408万元，另外需要投资60万元用于设备购买，就成本投入而言，一年所需为800万元，对于固定资产的投入达到了460万元。就收入而言，大约是1250万元/年。单从纯利润来讲的收入为450万元。资产回笼期预计约2.3年，综合考虑下来，总的营业安全率是61.21%。关键词：猕猴桃果酒；工艺流程；工厂设计

1前言猕猴桃（ActinidiachinensisPlanch）是一种大型落叶藤本植物，它的俗名有藤梨、杨桃藤、奇异果、几维果等[1]。猕猴桃中含有丰富的维生素C，因此被誉为“水果之王”。猕猴桃中还富含人体所需的微量元素，包括钾、铁、钙等，也含有一些人体所需的氨基酸[2]，猕猴桃也由于这些极高的营养价值，一直受到人们的喜爱。近年来，随着农业的发展和管理技术的不断提高，猕猴桃的产量有了大幅度的增加，造成了供过于求的局势[3]；据统计，2018年，全国猕猴桃种植面积24.12万hm3，占全球猕猴桃种植面积的72%；总产量255万吨，占全球猕猴桃产量的55%[4]，虽然猕猴桃种植规模不断增长，但其经济效益持续走低，亟待通过发展猕猴桃精深加工来延长产业链，提高鲜果的附加值，为产业带来新的经济增长点。从各种与猕猴桃相关的产业来看，我国食用猕猴桃的历史悠久，但产业发展起步较晚。猕猴桃的栽培历史可追溯至2000多年前的《诗经》：“隰有苌楚，猗傩其枝，夭之沃沃，乐子之无知。隰有苌楚，猗傩其华，夭之沃沃，乐子之无家。隰有苌楚，猗傩其实，夭之沃沃，乐子之无室”，这里的“苌楚”指的便是猕猴桃[4]。唐代陈藏器著的《本草拾遗》记载“猕猴桃味咸温无毒，可供药用，主治骨节风、瘫痪不遂、常年白发、痔病等等，皮可造纸”，讲述了猕猴的桃医用及工业价值[5-6]。20世纪初，猕猴桃种植从中国传到新西兰，新西兰在20世纪40年代至50年代通过品种选育，使猕猴桃成为农业商品，并出口到美国和英国[7]。2设计总论2.1设计依据猕猴桃是呼吸跃变型水果，故把原料猕猴桃果实加工成猕猴桃果酒、果汁、果脯等产品，能有效解决储存困难，容易腐烂的问题[8][9]。猕猴桃果酒是以猕猴桃果汁（浆）为原料，经完全或部分发酵酿制而成的发酵酒[10]。猕猴桃果酒因其风味独特并富含多种营养物质，在众多果酒产品中独树一帜，市场前景广阔。国外猕猴桃精深加工技术研究相对集中，猕猴桃的加工主要以浓缩果汁为重点，开展集成膜、聚中空纤维素膜等膜浓缩技术[11]及其对生物活性成分影响[12]，超高压灭菌等[13]冷杀菌技术在猕猴桃果汁中应用以及猕猴桃果汁贮藏过程中风味品质解析、猕猴桃果酒等研究[14]。国内许多学者分别从理化品质、风味品质、营养功能活性等方面系统开展了原料、菌种、发酵、澄清、陈酿等对猕猴桃果酒品质的影响[15]。研究猕猴桃果酒的制作工艺流程，设计出合适的工厂生产猕猴桃果酒，对于提升猕猴桃产业的附加值具有重要的意义。因此，本文结合当前实际生产需要，对猕猴桃果酒酿造工艺等进行了研究，通过利用产地资源等实现对猕猴桃的深加工，以期提高猕猴桃的附加值，带动周边地区的农业发展，进一步生产出品质优秀的猕猴桃果酒提供给喜爱果酒的消费者们。2.2设计原则（1）厂区的总设计、安排以及规划等需要符合猕猴桃果酒工厂选址所在当地政府的规定。（2）关于厂区的总的平面设计，我们严格遵守相关生产工艺各方面的标准和要求。对于生产时所要用的仓库以及车间等，我们会用最大努力来减少运输途中的时间，从而减损在运输过程中所出现的物料等各方面的物资。对于运输所要走的路线，我们应该选择把管道运输、人流和货流这三方面所形成的的路线设计为直线，尽可能地减少管道和运输过程中出现交叉点。为了更好的服务主要车间，应将辅助车间和仓库尽量布置在距离主车间较近的位置，即同类型车间尽量安排在同一区域中。为了减少能量损耗等问题，工厂的动力设施应建立在接近制作流程的负荷中心位置，将用汽需求量大的流程段设计在距离锅炉房较近的位置。（3）关于厂区的总的平面设计，我们还应该严格遵守相关工厂卫生条件的标准和总要求。对于员工的生活区域，和猕猴桃果酒的生产厂区以及厂前区等区域都要保持适当的距离，要有所区别。生产车间里需要有充足的阳光照射和流动的新鲜空气，在设计生产车间时需注意其朝向，从而保障工厂的空气流通。为了保障猕猴桃果酒的品质，选址时应尽可能的选择卫生状况良好的区域，远离粉尘或一些有扩散性污染源的设施。距离公路等应保持距离，且须在周围设置绿化带。动力供应、卫生防火和货运场所周围等分区布置，对食品卫生有污染的车间和公共场所应与主车间相距一定距离。若有往大气中大量排放煤气、烟、灰尘及不良气体的建筑物，当主导风向非常明显时，该建筑物应布置在其他建筑物的下风侧[16]。对于一些危险品，比如可燃易燃等危险品，在进行存放仓库的位置选择时，应该按照要求安排在生产车间的下风侧进行选址。厂区内多布置绿化，保持良好的卫生环境。（4）厂区道路厂区道路设为环形，采用沥青或水泥路面，保持清洁。（5）在布置工厂的建筑时，需考虑室内的天然采光和自然通风，因此需要注意主导风向和日照方位。（6）在设计猕猴桃工厂时需要合理利用地形等自然条件，把建筑物主体布置在条件相对较好的地段，从而节约建设投资。（7）会造成相互影响的车间尽量安排的距离较远。相似的车间尽量安排在较近的位置，从而提高场地利用率。（8）总平面设计应符合《GB14881-2013食品安全国家标准食品生产通用卫生规范》等。2.3建设规模表2-1区域占地面积表Table2-1Areafloorplan建筑物部门配置占地面积/m2生产车间400仓库原辅料仓库120包材仓库60成品仓库120辅助车间付诸于包装材料库20检验室20配电室20机修间20锅炉房20废水处理站50办公楼100生活区食堂80宿舍100超市50停车场150绿化300道路200门卫室20地下管路200预留地400总计2430经济技术指标如下所示：厂区长为54m，宽为45m，占地面积2430m2。（1）厂房建筑系数=厂房所有建筑物占地面积÷厂房的占地面积=（400+120+60+120+20×4+50+100+80+100+50+20）÷2430=48.55%建筑系数是用来衡量猕猴桃工厂内建筑物是否密集的重要指标，其值在35%～50%之间最为合适。本文所设计的猕猴桃工厂建筑系数为48.55%，符合我国的要求。（2）工厂土地的利用系数=（猕猴桃工厂所有建筑物占地面积+工厂中的各个道路面积+工厂管网面积）÷猕猴桃工厂的总占地面积=（1180+200+200）÷2430=65.02%土地利用系数是用来衡量工厂土地被有效利用的程度，其值在百分之五十到七十之间最为合适。我们设计的猕猴桃工厂的土地利用系数为65.02%，符合我国要求。（3）绿地率=绿化占地面积÷厂区占地面积=300÷2430=12.24%关于绿地率的问题，根据相关标准要求，最低应该为10%，最高为15%。这是对于工厂的环境方面的指标要求。该设计的绿地率为13.67%，符合要求[17]。2.4厂址选择我们的工厂选在安徽省金寨县，我们将厂址选择原因如下：首先，我国猕猴桃分布广泛，主要集中秦岭北至秦岭南的中南部的山区和丘陵区，尤其安徽省的猕猴桃物种和品种数量较多，是猕猴桃的原料生产地[18]。厂址选择近原料生产地能够减少原料损耗，保证原料质量，降低运输成本。金寨县的东边紧邻合肥上海和南京三大城市，西面连接武汉。工厂与各个交通要塞（宁西铁路叶集站和沪陕高速口等）的开车时间只需要15分钟，而从工厂到合武告诉路口开车只需要不到10分钟的时间。金寨县正逐步成为东进西出、南来北往的交通枢纽，区位优势明显。3产品方案确定产品方案中确定的是生产纲领，实际内容涵盖了根据果酒厂的生产需求设计的厂区的整年工作安排、排班计划等。全年的生产依照我们制定产品方案有条不紊的进行。3.1品种和规模随着物质生活水平的不断提高，人民的营养饮食结构不断变化，消费者健康意识的逐渐增强，低酒精度、高营养价值的猕猴桃果酒在市场逐步成为果酒行业新宠，凭借自身优势及发展契机，展现出了巨大的市场潜力和利润空间[19]。另外，由于猕猴桃原料的季节性强，所以综上根据市场的销售和原料供应方面的因素确定其产品方案如下表所示:表3-1产品方案Table3-1Productplan项目或品类年产量猕猴桃果酒300吨3.2生产方案要求猕猴桃果酒每年的生产量为300吨，假设一年能够生产时间250天，则每日产量需要达到1.2吨。为了能够充分、合理的利用厂区设备，我们安排两班进行生产，根据年产量能够的处每班产量大概需要0.6吨。(1)根据淡旺季的平衡、合理利用原材料以及收益最大化的这三个主要原则，我们来设计产品的具体方案。(2)我们还根据产品对于水量的需求和设备的生产能力要求这两方面的因素来设计产品的具体实施方案。(3)设计产品的具体实施方案时，要充分考虑消费者需求，适量生产，避免形成浪费，给工厂造成不必要的经济损失。通过上述分析，根据各方面的要求和原则标准，我们设计了猕猴桃工厂的具体实施方案，具体如下：表3-2年产300吨猕猴桃果酒生产方案Table3-2Productionplanforanannualproductionof300tonsofkiwifruitwine产品名称猕猴桃果酒年产量/t300日产量/t1.2班产量/t0.41月/t102月/t103月/t204月/t305月/t306月/t307月/t458月/t459月/t4510月/t1511月/t1012月/t104工艺设计4.1猕猴桃果酒制备工艺流程图4-1猕猴桃果酒制备工艺流程Fugure4-1Preparationprocessofkiwifruitwine4.2操作要点4.2.1制备过程中的操作要点（1）选果与清洗酿酒使用的猕猴桃果实需要选择已经成熟、果汁含量高、含糖量高、果皮薄，果肉细嫩的猕猴桃。所以，被我们纳入选择范围的品种有庐山香和花光2号以及魁蜜这三种。它们与其它水果相比，在酸度方面是高于其它水果的，对于未在树上成熟的果实需要进行后熟处理，大概时间为四天到一个星期左右。这样通过时间沉淀出来的果实，它的果胶和果酸等的含量会大大降低，而它的含糖量则会增加。另外，还要摘出烂果和变质果等不符合食用要求的果子后。入选果实需要经过清洗，去除泥沙等杂物。最后再用清水冲洗，晾干水分后等待后续处理。（2）破碎榨汁、澄清在这一步骤中，对于新鲜猕猴桃果实的处理方法是先将它打碎，然后把经过破碎机打碎的猕猴桃碎块放入榨汁机中，最后把猕猴桃果汁分离出来。选用符合要求的果胶酶添加到猕猴桃果汁里面，静置后进行澄清处理。去除静置后得到的沉淀后得到澄清猕猴桃汁，将果汁在-20℃密封保存[20]。而静置后得到的沉淀物里面会有淀粉和糖类物质，对这些物质进行发酵和蒸馏处理后就形成了猕猴桃酒精。它的用处是用作调配原酒的酒度的。（3）调整果汁成分添加二氧化硫（SO2）、调整酸度和糖度：由于SO2具有抑制细菌繁殖增长的作用，所以我们在猕猴桃进行静置澄清处理时，添加SO2来去除我们所不想要的一些细菌。具体添加方法是：在溶液的pH值为3.0时在每1升溶液中加入30毫克的SO2，当溶液的pH值达到3.5的时候，我们在猕猴桃果酒中添加100mg/L二氧化硫；pH值达到3.8时我们在其中添加150mg/L二氧化硫。在每次倒酒时需要对酒中二氧化硫的含量进行检测。当猕猴桃果酒中的游离物含量低于30mg/L时，我们需要补加二氧化硫使猕猴桃果酒中游离二氧化硫浓度控制在30～40mg/L之间。在绝大多数情况下，在装瓶时应该往猕猴桃果酒中添加5mg/L二氧化硫，用来补偿在装瓶过程酒精挥发所产生的氧化损失。而对于最终生产出的猕猴桃酒的浓度，我们应该把它控制在大约25mg/L。对于果酒糖度的调配材料，白砂糖是我们的首选，用它来对发酵中的猕猴桃果酒中的含糖量进行调整，白砂糖的添加量的计算方法：果汁潜在酒度A=果汁糖度(单位按g/L算)/17；加糖量(单位按kg算)=W*(11A)×1.7%。我们往果汁中添加一些白砂糖的最佳时机是在酵母的添加之前，这是为了把糖尽快转换成酒精，而这个最佳时机正是酵母菌的繁殖最盛期。调整果汁酸度：目前，猕猴桃酒降酸的方法主要有化学降酸、物理降酸和生物降酸[21]。（4）控温发酵将上述步骤后处理好的猕猴桃果汁泵入到准备好的发酵罐中，发酵所用的容器须事先将充满系数控制在80%，在准备好的发酵罐中加入已经活化的活性猕猴桃果酒酵母，将发酵罐内的温度控制在18度到20度之间。一般的，经过三四十个小时后是猕猴桃果酒酵母发酵最旺盛的阶段，此时会产生大量的二氧化碳，能够听见二氧化碳泡沫在罐中破裂的声音，此时发酵中的猕猴桃果酒的表面覆盖了一层白色薄膜。果汁的糖度随着发酵的缓慢进行而逐渐下降，猕猴桃果酒的表面会逐渐变得澄清，发酵过程也逐渐进入尾声，待果酒中剩余糖的浓度不再降低时，果酒的发酵过程基本结束，此时我们需要给发酵罐降温，然后等待酵母沉淀，然后把酒倒出来分离酒脚。（5）原酒陈酿在原酒中补加二氧化硫，然后把陈酿罐装满，最后封口时要用可以食用的高度酒。这样的操作是为了让微生物的生长得到限制；让猕猴桃酒的氧化速度变得缓慢；最终酒的色度以及口味变得更好。密封罐需要控制在十五度以下，果酒也逐渐变得可口，此时许将它进一步进行澄清，这个阶段一般不少于三个月。（6）冷冻过滤果酒为了使果酒中的不溶性物质快速的沉淀析出，我们将经过陈酿后的猕猴桃果酒进行冷藏，能够提高猕猴桃果酒的稳定性。具体的操作步骤是将猕猴桃果酒首先进行降温处理，至酒的冰点零点五至一度左右，保存这个温度大概一周左右，之后过滤一下这个过程产生的沉淀物。（7）澄清、调整这一步我们加入皂土澄清酒液。先将皂土在六十到七十度的水中浸泡二十四小时，然后加入澄清果酒配成的浓度约为百分之五到百分之十的悬浮液，一边搅拌一边加入到猕猴桃果酒中。加完搅拌二十分钟。二十四小时后进行一次搅拌，然后静置。最后我们要得到澄清的猕猴桃酒液，然后加入硅藻土过滤机中。（8）灌装对于百分之十二以上的干酒，我们使用无菌灌进行罐装。此时需要再加入一些二氧化硫从而达到抑菌的目的。此时为了防止果酒的氧化，可以在酒液中添加一些维生素C，最后的灌装后采用巴氏杀菌法进行杀菌处理。4.2.2果酒酵母使用中的操作要点（1）酵母质量的检查酵母是猕猴桃果酒发酵过程中的重要参与者，对果酒的香气、风味、颜色和生物活性成分有显著影响[22]。因此确保酿造时所用的酵母要严格符合相关要求。镜检：把培养出来的酵母放到显微镜下面进行观察，发现酵母细胞无论是形状还是大小都是相似的并且均匀的。其细胞的出芽率的要求是要高于60%的；细胞质均匀透明；细胞饱满圆润。观察时，不能看到有任何的杂菌，而死亡细胞（经过美兰染色的）的数量也要低于1%才能符合要求。发酵现象：培养液在添加了酵母之后马上就会称为浑浊状态，而且其表面可以明显看到有白色的泡沫出现。如果轻轻晃动装有培养液的容器，还会看到有小气泡从底部慢慢升至液面。理化分析：对酸度和糖度进行理化分析后可知，酵母的含糖量下降速度属于合理范围内，没有出现不正常的产生酸的迹象。感官检查：在酵母的培养液里面，我们不仅可以闻到酵母味，而且还可以闻到猕猴桃果汁的纯香味，另外，品尝起来应该是含有果汁特有的风味，且不能有异味。（2）果酒酵母的纯培养果酒酵母一般在果酒[23]开始发酵前就要开始进行了，大概10-15天左右。酵母的培养是菌种经过多次活化、扩大后的产物。进行酵母活化并且扩大猕猴桃果酒的培养步骤：（1）对于酵母的储存环境，我们我们应该选择在较低的温度中进行。这个时期的酵母细胞是属于衰老性的，因此要对其进性活化培养之后才能投入使用。具体方法是在10°到12°的Bx麦芽汁琼脂斜面培养基上接种酵母，并放置在二十五度的环境中两到三天。长期未转接的衰老的酵母细胞应进行两次活化。（2）然后取得新鲜、健康的澄清果汁放置于试管中，每管大约十毫升左右。于0.08MPa下灭菌二十分钟，冷却后备用。然后在试管中加入上一步活化好的酵母细胞并摇动试管使其在液体中均匀分布，此步骤须在无菌条件下进行。然后放置于二十五度的环境下培养。一到两天后将处于发酵旺盛的酵母接入三角瓶中。（3）三角瓶培养，在容量为五百毫升的三角瓶中加入约两百五十毫升的清澈健康并且新鲜的猕猴桃果汁，然后进行灭菌处理（小于80KPa），再经过冷却20min后，将放有处理好的酵母液体的试管容器中加入猕猴桃果汁，并均匀混合。于二十度的培养箱中培养二十四个小时以上，不超过三十个小时。之后将处理好的液体装入大玻璃瓶或者是卡氏罐里面。（4）把大玻璃瓶或者卡氏罐进行清洗并杀菌消毒，然后每瓶中装入大约6L的清澈健康并且新鲜的猕猴桃果汁，常温常压下进行灭菌，需要进行一小时左右。然后需要进行冷却，冷却后加入二氧化硫，使得二氧化硫含量升至80mg/L。二十四小时后接入到两个三角瓶，用来发酵旺盛的培养酵母，需将其摇晃均匀备用，在二十到二十五度的环境先培养二十四小时。期间多次进行摇晃，将其接入酵母繁殖罐中培养。（5）采用两百到三百升带盖的木桶或不锈钢罐培养酵母。我们需要将容器洗净、杀菌消毒。将新鲜、健康澄清的猕猴桃果汁倒入容器的百分之六十到八十左右。加热至八十度随后进行冷却，冷却后加入二氧化硫80～100mg/L静置二十四小时后，添加1～2个卡氏罐中培养好的酵母，用无菌风，于二十到二十五度的环境中培养。为了使酵母快速生长繁殖，每天需进行无菌通风一到两次，每次需持续十分钟左右。培养二到三天，至发酵旺盛时即可供生产使用。每次取三分之二使用于生产过程中，然后把剩下的与经过处理的猕猴桃果汁进行混合并继续培养新的酵母。（6）当在猕猴桃果汁中添加了二氧化硫十二到二十四小时后再添加培养好的酵母，从而减少游离的二氧化硫，达到抑制酵母的目的。酵母的用量大约是百分之一到百分之十，酿造季节开始时一般百分之三到百分之五。4.3物料衡算物料的衡算标志着车间的设计工作由定性变成了定量。由此，生产过程中所要用到的原材料以及辅助用料的用量也可以定下来。物料衡算的结果也可以作为选择设备时的重要参考之一。另外，还可以用以人员的编制安排、仓库设计等。4.3.1各工艺阶段损失情况清洗过程中大概损失1%，压榨过程大概损失24%，发酵过程中大概损失5%，陈酿以及存储等过程中一般损失为3%。

4.3.2原料物料衡算表4-1原料物料衡算Table4-1Rawmaterialbalance名称含量鲜果出汁率75%果汁相对密度1.042t/m3果汁糖度10°Be果汁含糖量85g/L乙醇含量5.3%成品酒酒精度10-11°猕猴桃果汁的量，猕猴桃经去皮切碎后压榨得到的猕猴桃果汁，一般情况下，猕猴桃果皮占整个果实的23%，不能发酵酿酒的低档压榨汁2%，因此每1000kg猕猴桃所得果汁的量为：1000×（1-23%）×（1-2%）=754.6kg。猕猴桃的果汁在经过发酵后，一般情况下的酒脚量与醪液的比例是1:20。而在发酵过程进行时，由于各种不可避免的因素，又会损失掉大约百分之一。所以，最终获得的原酒的量可以用以下计算方法算出：（1-5%-1%）×754.6kg=709.32kg。在对猕猴桃果汁进行发酵处理后我们获得的的原酒接下来的阶段就是陈酿，在陈酿处理时，为了使得酒脚分离出清澈而且口感香甜的陈酿原酒，我们需要用倒灌处理。而在这样的处理中，由于各方面的不可避免的因素（比如：储存时的自然损失等）又会损失掉大约百分之三左右。所以，最后经过陈酿获得的原酒量是：709.32×（1-3%）=688.04kg。年产300t的猕猴桃果酒工厂需要猕猴桃原料=300000÷688.04×1000=436021.2kg4.3.3辅料物料衡算二氧化硫用量为50mg/L，6%的亚硫酸所需量：300t×50mg/L÷6%=250L果胶酶用量为1g/10L，果胶酶所需量：300t×1g/10L=30L5设备选型5.1设备选型原则（1）安全可靠。我们在选择设备时，应严格按照我国的卫生视频要求进行把关，且设备需要有稳定的性能以及较高的精度，还需要进行价格比对节约成本。（2）实用性。在挑选生产设备时，考虑到生产需求，我们应该挑选何时数量以及种类的产品，并且我们挑选的设备能够满足我们生产工艺上的要求，还必须要能合理利用猕猴桃工厂的厂房空间。（3）多元化。考虑到后续生产多样化等需求，我们在选取设生产设备时要尽可能地选用相对来说通用性强的生产设备。（4）先进性。综合考虑性能优良、生产效率以及性价比等因素，选取相对先进的设备。生产猕猴桃果酒的设备主要有：气囊压榨机、储罐、发酵罐、螺杆制冷剂组、发酵罐控制器、猕猴桃汁冷却机酒瓶，根据计算所得的周期生产能力，选用合适的设备型号和规格，并且要严格保证选用的各种设备的规格和储藏设备的一致性、配套性，并且要保证食品的卫生及安全，选取合格的设备产品。5.2生产设备概况（1）气囊压榨机这个设备的引进主要是用来对猕猴桃的皮渣进行压榨。在对机器的数量进行估计时，我们需要考虑原材料的进料能力以及机器的生产能力等各方面因素，具体的计算见以下公式：N=a×e该算式中，我们用a表示机器的生产能力，其计量单位用t/h表示；用e来表示原材料的进料能力，其计量单位用t/h表示。用N来表示数量，即气囊压榨机的数量；本次研究选取的机器的生产能力为每小时十八到二十吨，我们只需购买一台压榨机，型号为DZJ20。（2）发酵罐我们选用了一罐式的连续发酵罐。用公式D:H=1:3来计算出体积；所以，对于发酵罐容量的标准要求是400立方米；发酵罐的有效容积大概在百分之八十；根据生产需求，生产中要用到的发酵罐的总体容量是：我们所需发酵罐总容积为：400m3/0.8=500m3D:H≈3:18。经过以上分析可知，最后要用到的发酵罐的数量是6个。（3）储罐储罐主要用于储存猕猴桃果酒、对生产过程中的pH值以及温度进行控制等。储罐的容积是：8.5x35.2=300m3；生产过程中需要用到的储罐总共是10个。（4）螺杆制冷机组螺杆制冷机组用于各种罐的冷温控制。本次生产中要用到的是三洋压缩机，它的单机低温双极变频螺杆机组，最低温度为零下六十度，最高温度为零下三十度。当处于最高温度时，工质是R22，制冷量可以达到190kW。（5）发酵罐控制器对于主发酵罐的pH值以及温度等的控制我们主要采用发酵罐控制器来进行各种辅料的控制。上文中已经提到，我们需要采购6个发酵罐控制器。（6）猕猴桃汁冷却机将压榨后的猕猴桃汁需要冷却之后将发酵温度控制在二十度。所有的冷却器中，板式冷却器是我们的最佳选择。对于冷却面积的算法具体可见以下公式：①冷却(用冷水作为介质):我们要把猕猴桃果汁的最低温度控制在20摄氏度，最高温度控制在25摄氏度。冷水温度需要控制在十八到二十一度；冷却时间大概一个小时。F=GC(t1-t2)式中G=300kg/h，C=0.98kcal/kg℃t1=25℃，t'2=20℃，t2=21℃Q=300×0.98×(25-20)=1470kcal/hF=Q/Ktcp，Δtcp=t1-t2/In(t1/t2)逆流传导时的平均偏差:Δt1=t1-t2=25-21=4℃Δt2=t2-t1=20-18=2℃Δt2=t2-t1=20-18=2℃Δtcp=4-2/n42=2.89℃先取用猕猴桃汁冷却器为薄板冷却器，其传热系数K值取2000kcal/m2h℃，则F=1470/2000×2.89=0.25m2②过滤段冷却(冷却介质为盐水):猕猴桃汁温度25℃→-5℃;盐水温度-10℃→0℃;冷却时间60min。Q2=GC(t1-t2)式中:G=1470kg/hC=0.098kcal/kg℃t1=25℃，t'1=-10℃，t2=-5℃，t2=0℃Q2=1470*0.098(25+5)=4321.8kcal/hF2=Q2/Ktcp，Δtcp=t1-t2/In(t1/t2)Δt1=t1-t2=25-0=25℃Δt2=t'2-t'1=-5-(-10)=5℃Δtep=25-5/ln(25/5)=12.43℃，取K=2000kcal/kg℃盐水耗用量G=Q总/C(t2t1)，C-037kcal/kg℃盐水量:G=43218/0731*[0-(10)]=11649.06kcal/h（7）酒瓶一吨的猕猴桃果酒实际要用到的瓶子数量为1350个（以每瓶容量为750毫升计算），所以整个工厂在全年所需要采购的瓶子数量最少要达到1350×300，约等于41万个。工厂在进行果酒的生产时，最必不可少的便是水。工厂用水主要是用来冲洗车间、清洗发酵罐和冲洗瓶子等等。而经过实际考量，一吨的水量可以最少清洗30平方米的面积，最多清洗50平方米的面积。5.3主要设备一览表表5-1设备选型一览表Table5-1EquipmentSelectionList设备名称型号处理量(t/h)设备质量(kg)外形尺寸（mm）数量（台/个）皮带传输机LSS2525125300×600×10001连续式压榨机JTG20524453740×1110×17902一罐式连续发酵罐400200018000×52006螺杆制冷机组JZKA12.5C21301储罐3008008500×520010沉淀真空转鼓过滤机1酒瓶机QSP-8002000～8000P35004200×1400×13001灌酒机PS-303000～8000P23001800×1650×18001全自动包装机DXDY6040～60箱370016200×750×15001蠕动泵4活塞泵2板框滤机BM100332003480×1450×13601配酒罐200m3400850×360036水电气衡算6.1用水量衡算水主要用于原料清洗、调配用水、工具器具用水、车间清洗、生活用水等。6.1.1生产用水原料清洗：结合实际按原料和水为一比二的比例估算，每日用水量为44.6吨。漂烫用水：按原料比水约为一比五的比例估算，用水量约为111t/天。浸渍用水：水与原材料的比例为四比一来估算，用水量约为89t/天。清洁车间设备、容器及地坪用水：以每日20吨计算。其他用水：包括除尘用水、绿化用水等，以每日3吨计算。6.1.2生活用水设每人每日用水120kg，则每日用水量为120×201=24120kg=24.12t。 6.1.3全厂总用水量生产期每天用水量为44.6+111.5+89.2+20+3+24.12=292.42t按生产期250天，则Q=292.42×250=73105t6.2用电量衡算6.2.1生产设备用电量生产设备每日用电量500kwh6.2.2照明用电量以每日5kwh计算。6.2.3生活用电量设每人每日用电5kwh，则每日用电量为5×201=1005kWh。 6.2.4全厂总用电量生产期每天用电量为4272+20+1005=5297kWh按生产期250天，则Q=5297×250=1324250kWh6.3用气衡算全厂全年蒸汽量以1000t计算。7公用工程和辅助工程7.1公用工程7.1.1给排水系统给水系统由当地市政府给水管网提供，给水压力0.30MPa，接入厂区供水管网用于生活、消防等。开发区路网结构为“一轴十八横”，沿开发区的路网分布了400-100mm不同管径的自来水管道，形成统一的供水网络。排水系统实行雨污分流制。雨水一系列处理达标后最终排入河流。7.1.2供电系统用电由市政供电系统供给，并由厂区自建配电系统进行变电供应。7.1.3供气系统位于厂区内西北角建设锅炉房一座，采用天然气作为燃料，日均工作8小时。7.2辅助工程对于我们设计的猕猴桃果酒工厂而言，除了生产车间，还必须设计辅助工程来帮助完成生产。需要设计生产性辅助工程，主要包括：（1）原料接收站生产的第一环节是原料的接收，刚采摘的猕猴桃含水量高，需要进行排湿处理。若不及时加工，则需贮存在1-4℃的冷库中。（2）仓库果酒工厂仓库很多，主要包括：原料仓库（包括一般温度仓库和冷空气仓库和冷空气仓库和冷库等）、辅助材料（用来存储糖、油、盐等）、成品仓库，包装材料仓库、设备仓库等。在确定地面荷载时，不仅必须计算材料的净重，还必须计算毛重。在地面容量允许的情况下，机械放置优于手动放置。本设计仓库采用钢筋混凝土结构。对某一仓库的容量,可按下式确定:V=WT(t)其中:V表示的是仓库最多可以容纳的物料量，单位是吨。W代表的是单位时间(日或月)仓库最大容纳的物料量。T代表物料在仓库中存放的时间(日或月)。我们假设猕猴桃的贮存时间大约是7天，在猕猴桃果酒生产车间里，我们根据物料横算可以得知，每天需要消耗生的猕猴桃大概18吨；同时每天需要的蔗糖和二氧化硫等添加剂的数量约为1.5吨，贮存时间大概为十天。V1=18×7=126V2=1.5×10=15取猕猴桃0.5t/m3，堆放高度取2米，蔗糖等0.8t/m3，堆放高度取2米。则猕猴桃果酒酵母生产车间的原辅材料仓库面积计算:贮存面积S1=126/0.5x2.0=126m2S2=15/0.8x2.0=9.375m2贮存总面积S=135.375m2（3）品控中心质量控制部分包括现场质量控制、实验室、成分分析室、微生物柜、设备分析和实验实践。我们主要讲的是原材料和辅料的验证，整个生产过程的质量控制和成品的测试。定期检测主要按照国家标准和出厂标准进行，以保持产品质量和安全。质量控制部门要放下，通风和照明要好。从上到下：实验室、成分分析练习室、微生物学室、实验室、仪器分析室。（4）菌种培育室由于我们进行检验操作的环境类似于菌种培育的环境，考虑到方便管理以及成本等，本文将这两个操作放在一个屋子进行。（5）厂外运输厂外运输主要是针对原料猕猴桃、辅料、包装材料和其他设备的采购以及休闲猕猴桃产品的出售而言。根据厂房选址地与各地连接的公路、铁路运输等实际情况，厂外运输选择公路运输，选择大型货车进行运输。（6）厂内运输根据厂区结构，选择环路方案，主干道通过各高效区外侧绿化带与周边的环路布置，主要道路运输方式为5米宽中货车;车间与仓库、办公楼与料场之间的道路铺有柏油路，员工住所与餐厅之间的道路布置为分支，主要用于叉车，宽度为3米。厂内的道路是水泥人行道，道路两旁放置石头，排水用暗管。厂区内道路狭窄，转弯多，所以对于运输设备的要求也必须能满足实际情况，要做到装货卸货方面快捷，运行过程要灵活轻便等。比如一些平板车、电池平板卡车以及装载机和起重小车等是最常用的。（7）车间运输根据工厂的设计，我们采用了带式输送机进行水平的输送车间内的物料，传送带的内容物必须符合食品卫生要求，通常使用胶带、不锈钢带或不锈钢链条。能源项目主要包括供水和卫生系统、供热和供暖系统、通风供暖和空调系统、冷却系统和污水处理厂。生活支持项目主要包括科研办公楼、员工用房、食堂、绿化花园等。（8）全厂办公楼设计全厂定员215人，其中生产人员138人，行政及技术人员41人，其他辅助人员36人，其面积用公式G+KF=(215×12%×6)÷68%+150=377.64m2其中:F代表的是办公楼建筑面积，单位是平方米；G代表全厂职工总人数，为二百八十人；K1表示全厂办公人数比，常取百分之八到十二，本设计中取百分之十二；K2是建筑系数，一般为百分之六十五倒六十九，本设计中取百分之六十八；A代表了每个办公人员使用的面积五到七平方米，本设计中取六平方米；B表示辅助用房面积:一百五十平方米(主要是大小会议室)。（9）全厂生产车间的更衣室和洗手池设计为了满足卫生要求，整个工厂生产车间的更衣室设计在靠近入口的地方。工厂的生产车间共有138人，其中男性70人，女性68人。一人独立使用三层衣柜，衣柜尺寸按500×400×2000mm指定总数计算，分别用于存放衣服、鞋帽等，更衣室使用面积为05m2。男更衣室：70×0.5=35m2，主场面积20×20m2;更衣室面积：68×0.5=39.5m2，建筑面积20×20m2，更衣室总面积80m2。（10）全厂食堂设计为全厂所有员工开发了厨房，以解决饮食问题并加强工厂所有员工之间的联系。按照每日三班倒，整个工厂可容纳280人，其中生产人员138人，行政技术工人88人，其他辅助工人54人，因此工厂最大班次为88+56+36=180。可用公式N=M×0.85C×K进行计算，其具体如下:其中:N表示我们设置的食堂座位数；M代表全厂最多一班的工作人数

；C是指的是同一班人进餐的批数；K指的是座位轮换系数；

2、食堂建筑面积的确定:

F=64×(0.9+0.6)/83%=112.94

m

（11）卫生间的设计卫生间的设立应该靠近生产车间以方便车间人员的工作，蹲便便池的数量按最大班次计算，男性40人一个，女性每30人一个，厕所建筑面积为1m2。深蹲是近似的，男女按20%的比例计算，同时进入侧面的人数，马桶生产车间的建筑面积为46.4平方米。这个设计中的设计是长15米，宽3米，高3米。同时，在办公楼旁边设计了相同大小的厕所，使整个果园的厕所建筑面积达到92.8平方米。8劳动定员8.1劳动定员依据根据猕猴桃过就工厂建厂示意图、投资情况、机械化程度以及区域经济等条件，对于劳动人员的需求量越高，工厂的机械化程度就越低。所以，人员确定某种程度上取决于机械化的程度。整个工厂的产出率越高，对于人员数量的要求以及能力就越高。而机器所承担的工作量越大，分配到人员方面的工作量就越少，所需的人数也就越少。考虑到当年生产平衡，合理确定员工人数。根据生产规模，少数骨干工人可以减少工厂的居住空间和面积，同时考虑到临时工数量的季节性变化，相应地安排工厂、车间和住宅场所的建设。8.1.1按定额计算与包装和其他处理更多手动操作的工艺类似，生产能力可以通过每单位材料花费的工人数量来确定，如果由于设备机械化和自动化的差异，直接从配额中选择劳动力配额以及工厂制造实践的实际经验和数据。8.1.2按设备和各工段需要人数来确定机械化程度较高的等级应根据每个设施所需的操作员数量，由支持人员的数量确定。生产工人的稳定性通常基于在工厂工作并生产相同类型产品的实际人数，以及设计工厂的实际情况。同时，要考虑到国家政策的相关要求。例如，近年来我国频发的食品安全事故，国家对食品安全管控有严格要求，制造车间的定制检测项目逐渐增多。除生产人员外，质量控制人员（现场检测、实验室检测、仪器检验等）还应包括政治人员，包括车间主任（经理、副厂长）、原材料采购人员、会计人员、销售人员、党委书记、行政人员、辅助车间操作管理人员等。8.2企业结构图8-1企业结构图Fugure8-1EnterpriseStructureChart8.3劳动定员组成本工厂实行厂长责任制，实行员工分级管理制。全厂员工由3大部分组成，包括管理、生产车间和辅助部门人员。8.3.1生产人员定员关于生产人员的确定问题，我们主要依托工厂的实际生产情况以及具体的工艺流程等来进行。表8-1猕猴桃果酒车间生产人员Table8-1Productionpersonnelofkiwifruitwineworkshop岗位或职务每班人数（共三班）/人人数合计/人化学检测、成分分析412微生物检测、成品采样分析412仪器分析26现场品控26原料净化515原辅料预处理515酵母扩大培养412控温发酵618原酒陈酿412原酒冷冻、过滤412罐装、封口、打码412机器保养、维修26总计461388.3.2非生产人员定员表8-2车间辅助人员Table8-2Workshopauxiliarypeople岗位或职务人数（共两班）/班人数合计原料库24辅料材料库24成品库24配电室48锅炉房48空压机房24污水处理站24合计1836表8-3行政人员定员Table8-3Administrativepersonnelquota职务人数厂长1副厂长2车间主任1车间副主任2技术经理1技术专员2财务人员2行政人事员3采购员2销售总经理1商超总经理1直销总经理1连锁总经理1外阜经理1特渠经理1销售人员20总计418.3.3人员核算按每日三班制进行生产，按技术和行政人员共41人，生产用人共138人，其他辅助人员36人算，整个工厂要用215人数。8.3.4人员要求每个猕猴桃葡萄酒的生产过程都对员工素质、技术流程和设备操作提出了很高的要求。一般生产人员必须具有高中或中期的专业技术文化程度，基层岗位的操作人员需要大专或大学学历，行政人员通常具有相关专业的学士或更高学历，必须聘请相关专家为专业技术岗位提供服务，通常是硕士或更高学历。9工厂卫生和污染物处理9.1厂区布局卫生管理在厂区外围设置绿化隔离带。厂区内道路两侧种植树木和草坪，达到防尘除噪的效果，植被需定期维护，同时定期对路面进行冲洗。厂内不同功能区也要设置适当的绿化隔离带。生产区和生活区需分隔开，防止交叉污染。厂区废弃物堆积场应远离生产车间，防止不良气味溢出，应处理达标后再排放。9.2生产车间卫生管理车间定期进行通风排气和空气的消毒杀菌处理。车间四周墙壁和地面采用不易脱落且防水的材料，易于清洁，有效避免污垢积存。生产过程中与物料接触的工器具、设备、裸露食品接触表面和生产用管道应在每次使用前后进行清洁消毒。9.3工厂废水处理9.3.1废水来源与其他的生产工厂一样，我们在实际的生产过程中也会在各个阶段不可避免地需要排出大量的废水。根据国家的相关要求以及规定，这些污水的处理也必须要符合相关规定才行，否则会对大自然造成不可挽回的损失。所以，在设计阶段，我们应该充分考虑各方面因素，将污水排放的处理工作做到符合要求。9.3.2废水处理清洗果汁加工废料时，常用理化方法（气浮、混凝沉淀、吸附等）。但其管理操作不便，运营成本高，去除效率不稳定。最近，基于好氧方法的纯化技术也出现了，这些技术在去除有机物方面效果更好，但其运营成本较高。TF（液滴过滤层）和UASB（流通厌氧泥层）相结合要通过采用UASB-TF技术，无需电源，已被许多制造商用于用废水处理各种食品。该工艺运行费用低、操作管理非常简便、投资较少并且处理效率高，出水能达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级标准，二次启动非常便利。10经济技术分析10.1固定投资分析10.1.1建筑工程费用整个工厂的总占地面积约为2080平方米。其中建有办公室、生产车间、锅炉房、食堂、检验室、员工宿舍等等。这些所有的建筑所需要的费用都属于建筑工厂的开支。对于建筑工程费用的预算资金大约为200万人民币，用于工厂所需的土地的购买租用费用大约为208万人民币。10.1.2设备投资关于设备方面，主要有办公设备和生产设备以及其他设备等。其中，办公设备主要包括复印打印机、电脑和饮水机等。生产设备所需要的费用预计约为50万人民币。而其他设备，例如光管和汽车以及锅炉等的总体费用约为60万人民币。10.2产品成本衡算猕猴桃费用:每年所需猕猴桃约450吨，由于猕猴桃接近原产地，省去运费每公斤猕猴桃3元。那么每年所需要3×1000×450=135万元包装费用30万水电费70万元辅料费用100万工人工资费用为50万元税收:税收按8%收取，那么16万×8%=1.28万总投入费用为600万人民币，其中包括流动的资金（约140万人民币）以及建设用的资金（约460万人民币）。10.3利润分析销售额：我们预计产品的售卖价格为25元/瓶，工厂的年产量为50万瓶/年。工厂的年收入为1250万元/年。每年利润：1250-（135+100+50+300+115）=450万元10.4经济评价10.4.1投资回收期计算关于回收期（R）的计算公式为：R=全厂总投资/年利润+1=600/450+1=2.3通过以上公式可以算出，本工厂的成本回收时间大约为2.3年。10.4.2经营安全率分析整个项目预计的全年固定成本（S）资金是285万人民币，年利润（B）是450万人民币。由此可算出它的经营安全率N，即N=年利润÷（B+S）=450÷（450+285）≈61.22%>30%。通过以上数据可知，整个项目的经营是可行的，所以可以投入生产。11结论与展望11.1结论本项目结合猕猴桃果酒的发展形势和市场需求[24,25]，通过实地考察和资料查阅，拟建一个年产300吨猕猴桃果酒的工厂设计，综合考虑各方面因素，厂址选择确定为广东省河源市和平县经济开发区，全厂占地面积2430平方米。经设计计算，猕猴桃果酒的生产时间占到了一年的三分之二，年产量达到了300t/y,日产量达到了1.2t/d。为了不浪费设备等各方面的资源，我们每天分为三班倒，从而完成全天生产不停歇的目标，每班的任务要求量是4000kg。全年消耗新鲜猕猴桃450吨，二氧化硫250L以及果胶酶30L。根据设计确定产品生产工艺，对设备进行了选型和计算，生产猕猴桃果酒的设备主要有：气囊压榨机、储罐、发酵罐、螺杆制冷剂组、发酵罐控制器、猕猴桃汁冷却机酒瓶，根据计算所得的周期生产能力，选用合适的设备型号和规格，并且要严格保证选用的各种设备的规格和储藏设备的一致性、配套性，并且要保证食品的卫生及安全，保证设备产品的合格性。在进行主车间的布置设计时，定为单层厂房，预定宽度为42m，长度为50m。另外，考虑到生产时对于各个环节的要求，我们把主车间规划为不同的区域。主要有：倒灌、原材料预处理、包装区域以及酿造区域等等。整个工厂的总平面设计是按照每个建筑物的特点来设计的。最后，总共用于建筑设施的金额大约408万人民币，用作固定资产的资金大约为460万人民币，分配到设备方面的资金约60万人民币，而每年维持工厂所需的运行成本约为800万人民币，全厂全年的收入率约为1250万人民币/年，净利润为450万元，预计投资回收期为2.3年，经营安全率为61.22%。对于土地的利用系数为0.6502，建筑系数是0.4855，绿化系数是0.1224。因此该工厂设计具备可行性。11.2展望目前猕猴桃果酒逐渐受到市场的青睐，开发口感适宜的猕猴桃果酒具有较大的市场潜力和前景。在充分考虑当地经济现状的基础上，依托猕猴桃果酒产业，结合先进技术大力发展猕猴桃果酒的精深加工，促进猕猴桃的综合利用，进一步提高猕猴桃产品的附加值，这一产业也将有效助力企业盈利和农民增收，带动当地经济的发展。

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Designofakiwifruitwinefactorywithanannualproductionof300tonsAuthor:ZhaoPengInstructor:ZhangHaiwei(CollegeofTeaandFoodScienceandTechnology,AnhuiAgriculturalUniversity,Grade19,foodscienceandEngineering,Hefei230036)A