3000ta蘋果酒生產(chǎn)工藝流程設(shè)計

1、發(fā)酵工藝設(shè)計3000ta蘋果酒工藝設(shè)計設(shè)計人：張清俊學(xué)校： 開 封 大 學(xué) 專業(yè)： 生 物 化 工 工 藝 班級： 10生 化 2 學(xué)號： 指導(dǎo)老師： 胡斌杰 2012年10月20日目 錄一、前言·································

2、3;····················3 1、課程設(shè)計的目的····························

3、;··············3 2、目前生產(chǎn)存在問題及對策·································&#

4、183;·······4二、設(shè)計任務(wù)書·········································

5、······5三、可行性分析··········································

6、3;····6四、生產(chǎn)工藝流程圖及生產(chǎn)過程·································7 1、3000t/a蘋果酒生產(chǎn)工藝流程示意圖······&#

7、183;··················72、合成蘋果酒工藝敘述·····························&#

8、183;·······8五、3000t/a蘋果酒生產(chǎn)工藝流程設(shè)計的物料衡算······················91、工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)·············

9、3;·················92、3000t/a蘋果酒生產(chǎn)工藝流程設(shè)計的物料衡算·····················103、3000t/a蘋果酒生產(chǎn)工藝流程設(shè)計的物料衡算表··

10、3;···············11六、生產(chǎn)主要設(shè)備（發(fā)酵罐）的設(shè)計與選型·······················12 1、設(shè)計原則與內(nèi)容······&

11、#183;·································12 2、容積、生產(chǎn)能力、數(shù)量的計算·············&

12、#183;··············133、設(shè)備選材··································

13、;·············144、設(shè)備的選型···································&#

14、183;·········14 5、發(fā)酵罐的計算······································

15、83;···15七、環(huán)境保護(hù)·············································&

16、#183;····161、三廢狀況············································

17、;··162、三廢的治理············································16八、對設(shè)計進(jìn)行評價

18、83;···········································17九、體會與收獲·····

19、···········································18十、參考文獻(xiàn)·····

20、3;············································19一、前言1、課程設(shè)計目的本課程是生物化工工藝專業(yè)的一門實(shí)用性和技

21、術(shù)性很強(qiáng)的專業(yè)課程。學(xué)習(xí)本課程的目的是使學(xué)生在學(xué)完本專業(yè)的有關(guān)課程后，尤其是在學(xué)完生化工藝、發(fā)酵工程及設(shè)備、化工設(shè)計這門課程后，綜合運(yùn)用3年所學(xué)的全部知識，進(jìn)行工廠的初步設(shè)計。通過專業(yè)課程設(shè)計使學(xué)生掌握應(yīng)具備的基本設(shè)計技能。待學(xué)生走上工作崗位后既能擔(dān)負(fù)起工廠技術(shù)改造的任務(wù)，又能進(jìn)行車間或全廠的工藝設(shè)計。2、目前生產(chǎn)存在問題及對策我國大規(guī)模生產(chǎn)蘋果酒起步較晚，正處于發(fā)展階級，技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國家成熟的釀造行業(yè)相比相對薄弱，存在一些急待解決的問題。 1 缺少蘋果酒釀造專用蘋果品種 蘋果酒的品質(zhì)好壞與蘋果的品種有著直接的關(guān)系，釀酒用的蘋果果體較小，甜中帶有輕微的苦澀味，果汁酸度較高，香氣濃郁，釀成酒后

22、，酒體豐滿"有骨架"，果香鮮明，風(fēng)格獨(dú)特。而我國目前的蘋果主要是鮮食型，還沒有釀酒專用蘋果，這在很大程度上制約了我國蘋果酒的發(fā)展。 2 專用蘋果酒發(fā)酵菌種缺少 目前，我國蘋果酒生產(chǎn)中所采用的酵母多數(shù)為葡萄糖用酵母，這種酵母是針對葡萄及葡萄酒的生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)開發(fā)出來的，它在蘋果酒中的生產(chǎn)效果并不太好。 3 幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)不成熟 蘋果酒所含成分十分復(fù)雜，其中澄清處理、發(fā)酵各方面因素條件直接關(guān)系到蘋果酒的穩(wěn)定性和貯存時間，也很大程度上影響蘋果酒的品風(fēng)味質(zhì)，如何獲得理想的澄清效果又不減少其營養(yǎng)成分是影響蘋果酒發(fā)展的一個重要問題，需不斷進(jìn)行探索研究。采取必要措施：1) 需要針對蘋果的特

23、點(diǎn)開發(fā)出優(yōu)質(zhì)高效的發(fā)酵菌種2) 生產(chǎn)設(shè)備大型化，自動化，關(guān)鍵設(shè)備先進(jìn)化3) 深化改革，降低生產(chǎn)成本，參與國際市場競爭4) 隨著科學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，新技術(shù)將越來越多地應(yīng)用于蘋果酒的研發(fā)及測定今后發(fā)展方向： 利用蘋果生產(chǎn)出不同口味、不同系列的蘋果酒，還可與其它果品混合生產(chǎn)出不同營養(yǎng)保健的蘋果酒，增大消費(fèi)者的選擇度，滿足不同消費(fèi)群體的需求。 二、設(shè)計任務(wù)書3000t/a蘋果酒生產(chǎn)工藝流程設(shè)計任務(wù)書1、完成3000t/a蘋果酒生產(chǎn)工藝流程的設(shè)計2、對主要設(shè)備（重點(diǎn)為發(fā)酵罐）進(jìn)行設(shè)計與選型3、對蘋果酒生產(chǎn)的發(fā)酵車間進(jìn)行物料衡算4、對結(jié)果進(jìn)行評價三、可行性分析示例 1、工藝簡煉。在用糧食制酒的工藝中，第一

24、步是用曲霉(糖化酶)把糧食中的淀粉(長鏈葡萄糖)變成單個的葡萄糖;第二步是用酵母菌再把葡萄糖變成乙醇和水。其中第一步是相當(dāng)復(fù)雜的。而果酒釀造技術(shù)是將蘋果中的糖加上菌種發(fā)酵，即可變成酒，省去了艱難的第一步。 2、原料成本低。按每千克蘋果0.8元，每千克葡萄3元計算，前者的成本只有后者的26% 。 3、設(shè)備簡單。整個制酒過程中所用的發(fā)酵罐、換熱器、過濾機(jī)、灌裝機(jī)等設(shè)備，一般酒廠都有，可將閑置設(shè)備加以改裝，充分利用設(shè)備資源，不用另外投資，提高了設(shè)備利用率。 4、可實(shí)現(xiàn)全年生產(chǎn)。蘋果酒生產(chǎn)無季節(jié)性，生產(chǎn)周期短，不象葡萄酒每年只能加工一次。按發(fā)酵周期為巧天左右計算，一年至少可以生產(chǎn)20批。 5、能耗小。

25、此項(xiàng)技術(shù)在春夏秋冬季節(jié)都可以發(fā)酵，而且不需特別加熱，利用室溫即可進(jìn)行，節(jié)省能源。四、3000t/a蘋果酒生產(chǎn)工藝流程設(shè)計1、 蘋果酒生產(chǎn)工藝流程圖蘋果 分選、洗滌、破碎、壓榨 果渣 純凈水 濃縮果汁 滅菌 酵母 擴(kuò)大培養(yǎng) 發(fā)酵 原 酒 澄清 陳釀 粗濾 換桶 酒腳 調(diào)制 糖、蘋果酸 冷凍 超濾 滅菌 罐裝 包裝 成品 圖1 蘋果酒生產(chǎn)工藝流程 酵母接種 種母罐 酒腳原料 配料罐 前發(fā)酵 后發(fā)酵 板框過濾分離 超濾系統(tǒng)分離 調(diào)配罐 澄清處理罐 貯存陳釀 灌裝車間 明 膠 圖2 發(fā)酵工段工藝流程五、物料衡算 工藝流程確定以后，工藝設(shè)計就進(jìn)入了衡算階段。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模，從理論上計算出來產(chǎn)3000噸蘋果

26、酒的主要原材料、燃料、動力消耗等指標(biāo)以指導(dǎo)生產(chǎn)。（1） 衡算原理 GGpGd G：引入系統(tǒng)的物料重量 Gp：得到的產(chǎn)品重量 Gd：損失物料的重量（2） 計算準(zhǔn)則以生產(chǎn)單位重量的產(chǎn)品量為基準(zhǔn)1、技術(shù)指標(biāo)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表 1 蘋果酒生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項(xiàng) 目名 稱百分比%備注定額指標(biāo)濃縮果汁總糖含量發(fā)酵液總糖含量接種量有效容積7021580原料配比濃縮果汁純凈水30703 : 7損失率發(fā)酵損失（酒腳）過濾損失灌裝損失其他操作中損失空瓶損失膠帽損失木塞損失標(biāo)簽損失622210.510.5總損失率發(fā)酵液總損失152、100公斤濃縮果汁生產(chǎn)蘋果酒的衡算（1） 發(fā)酵液計算濃縮果汁：100 Kg純凈水：100

27、 ÷ 3 × 7 = 233.33 Kg待發(fā)酵果汁：100 233.33 = 333.33 Kg培養(yǎng)液：333.33 × 5% = 16.67 Kg發(fā)酵液：100 233.33 16.76 = 350 Kg（2） 成品酒計算350 × （1 15%） = 297.5 Kg3、生產(chǎn)1噸蘋果酒所需原料的衡算（1）濃縮果汁需要量：100 ÷ 297.5 ×1000 336.14 Kg（2）純凈水需要量：233.33 ÷ 297.5 × 1000 784.3 Kg（3）培養(yǎng)也需要量：（336.14 784.3）×

28、 5% 56 Kg （4）發(fā)酵液總量：336.14 784.3 56 1176.44 Kg4、主要消耗指標(biāo)表2 生產(chǎn)蘋果酒的主要消耗指標(biāo)一覽表（單位：1t ）序號名稱單位消耗定額備注1濃縮果汁Kg336.142純凈水Kg784.33K2S2O5Kg0.404明膠Kg0.125單寧Kg0.066酒瓶（750mL）個1347損耗1%7膠帽個1340損耗0.5%8木塞個1347損耗1%9標(biāo)簽套1340損耗0.5%10紙箱個225六瓶裝11開瓶器個225每箱一個5、3000t/a蘋果酒主要消耗指標(biāo) 有上述1t蘋果酒的主要消耗表的結(jié)果，可以求得3000t/a蘋果酒廠發(fā)酵車間的物料衡算表。具體計算結(jié)果如下

29、表:3000t/a蘋果酒發(fā)酵車間的物料衡算表物料名稱單位生產(chǎn)1t蘋果酒的物料量3000t/a蘋果酒的物料量每日物料量濃縮果汁Kg336.1410084203361.40純凈水Kg784.323529007843.00K2S2O5Kg0.4012004.00明膠Kg0.123601.20單寧Kg0.061800.60六、設(shè)備的設(shè)計與選型 在工藝計算的基礎(chǔ)上，確定車間發(fā)酵設(shè)備的臺數(shù)，型號和尺寸。據(jù)此，進(jìn)行車間布置設(shè)計，并為后期的非工藝設(shè)計項(xiàng)目打好基礎(chǔ)，同時，為設(shè)備的制作和采購提供資料。1、設(shè)計原則與內(nèi)容 在漫長的果酒生產(chǎn)歷史中，其生產(chǎn)由手工操作到機(jī)械化、自動化，設(shè)備由簡單到復(fù)雜，容量由小到大，種類

30、由少到多，而生產(chǎn)不同品種的果酒所使用的發(fā)酵設(shè)備也各有特點(diǎn)。 從產(chǎn)業(yè)化研究的結(jié)論來看，設(shè)計最實(shí)用的發(fā)酵設(shè)備應(yīng)滿足以下要求: （1）發(fā)酵設(shè)備的容量能夠滿足蘋果酒生產(chǎn)的要求。 （2）發(fā)酵設(shè)備的材料應(yīng)不易析出或極少析出對蘋果酒生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響的物質(zhì)。 （3）發(fā)酵設(shè)備應(yīng)符合所生產(chǎn)蘋果酒品種的特殊要求，并能夠確保釀酒的正常進(jìn)行和蘋果酒的質(zhì)量。 （4）發(fā)酵設(shè)備應(yīng)具有適當(dāng)?shù)母邚奖取Ｆ涓叨扰c直徑比一般為1.6-3.0倍左右，罐身越長，發(fā)酵初期酵母成長時氧的利用率越高。 （5）發(fā)酵設(shè)備應(yīng)能承受一定的壓力。由于發(fā)酵罐在消毒及正常工作時，罐內(nèi)有一定的壓力(氣壓和液壓)和溫度，因此，罐體各部件要有一定的強(qiáng)度。 （6）發(fā)

31、酵設(shè)備內(nèi)應(yīng)盡量減少死角，使滅菌能徹底進(jìn)行，避免染菌或沉積污垢。 （7）發(fā)酵設(shè)備應(yīng)具有足夠的換熱面積。由于微生物在生長代謝過程中會釋放出大量的熱量，為了控制發(fā)酵過程不同階段所需的溫度，應(yīng)設(shè)計有足夠的夾套換熱面積。 （8）發(fā)酵設(shè)備的數(shù)量要與蘋果酒產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)工廠的生產(chǎn)能力相適應(yīng)，要盡可能向定型化、機(jī)械化和自動化方向發(fā)展。 （9）發(fā)酵設(shè)備力求操作簡單，結(jié)構(gòu)合理，便于推廣。2、容積、生產(chǎn)能力、數(shù)量的計算 蘋果酒發(fā)酵罐的裝滿系數(shù)一般為0.7-0.9，因?yàn)榘l(fā)酵時液面上需要留有一定的高度，以防止發(fā)酵液的濺出和保證蘋果酒液面上方有一定蘋果酒的產(chǎn)業(yè)化研究的二氧化碳濃度。 (1)主要參數(shù) 裝滿系數(shù):0.8; 酒液比

32、重:l; 工作日:300d; 生產(chǎn)周期:15d; 投料次數(shù):2/批。 (2)生產(chǎn)能力:3000/(300/15 )=150t (3)發(fā)酵罐容積與數(shù)量計算:V=Vo/Ø 式中V發(fā)酵罐容積(m3 ) Vo蘋果汁體積(m3 ) Ø裝滿系數(shù) V=150/0.8=187.5m3 前發(fā)酵罐V=15 m3，N=6個 后發(fā)酵罐V=15 m3，N=12個 貯酒罐V=60 m3，N=14個3、設(shè)備選材 傳統(tǒng)的發(fā)酵和貯酒容器，木桶和水泥池，難以滿足蘋果酒工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)和實(shí)現(xiàn)自動化的需要，現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)果酒采用的材質(zhì)主要有兩種:不銹鋼和碳鋼，該生產(chǎn)設(shè)備具有加工能力強(qiáng);能減少廠房面積，室內(nèi)或室外露天

33、放置均可;機(jī)械化、自動化程度高;清洗和殺菌方便、徹底等優(yōu)點(diǎn)。 采用不銹鋼加工的生產(chǎn)設(shè)備，易清洗，耐腐蝕，不滲漏，對酒質(zhì)無不良影響，是一種比較理想的發(fā)酵和貯酒設(shè)備，在國內(nèi)同行業(yè)己推廣使用。這種罐雖然投資費(fèi)用較高，但很適合質(zhì)量高、產(chǎn)量大的加工廠使用。碳鋼罐設(shè)備投資低，使用前必須涂一層涂料，防止罐壁生銹，是中、小型企業(yè)使用較多的貯酒設(shè)備。本項(xiàng)目生產(chǎn)設(shè)備材質(zhì)選用不銹鋼1 Crl 8Ni9Ti。在使用不銹鋼罐時，所有的焊口部分應(yīng)進(jìn)行鈍化處理，否則，焊口會發(fā)黑，很容易將鐵帶入蘋果酒中。鈍化處理有兩種方法： 其一，采用濃硝酸接觸所有發(fā)黑的地方，約五分鐘，然后用清水沖洗，直到經(jīng)黑色表面洗回不銹鋼的本色為止。其

34、二，采用王水(濃硝酸與濃硫酸按1：3比例制成的的混合液體）加硅藻土拌成漿糊狀物，將其涂在焊口發(fā)黑的位置，十分鐘后用清水沖洗干凈，即可出現(xiàn)不銹鋼的本色表面。鈍化處理過程中應(yīng)注意安全，人站在上風(fēng)口處，避免接受酸霧的侵害。因?yàn)樗玫臐馑峋哂袕?qiáng)腐蝕性，且易產(chǎn)生煙霧，所以事先應(yīng)做好防護(hù)準(zhǔn)備。4、設(shè)備的選型發(fā)酵車間設(shè)備一覽表序號設(shè)備編號名稱規(guī)格型號數(shù)量備注11-01配料罐V=24 m31帶攪拌21-02種母罐V=2 m3231-03橢圓芯轉(zhuǎn)子泵Q=20 m3/h2帶電機(jī)41-04前發(fā)酵罐V=15 m36帶夾套51-05離心式酒泵Q=20 m3/h8帶電機(jī)61-06后發(fā)酵罐V=15 m3

35、1271-07板框過濾機(jī)Q=20 t/h2不銹鋼81-08貯酒罐V=60 m314立式91-09澄清罐V=12 m33101-10調(diào)配罐V=12 m32111-11膜過濾機(jī)Q=5 m3/h2121-12酒腳槽V=10 m32加蓋131-13離心泵Q=15 m3/h15、發(fā)酵罐的計算 糖液圓柱部分的體積：當(dāng)H0 = 2D時 D=2.2m圓筒高：H0 = 2D = 4.4m 封頭高：ha = 0.25D = 0.6m 封頭直邊高：hb取50 mm罐的總體積V總罐的總高度H = H0+2（ha + hb）= 5.7m七、環(huán)境保護(hù)一 、三廢狀況 “工業(yè)三廢”是指工業(yè)生產(chǎn)所排放的“廢水、廢氣、廢渣” 。

36、含有多種有毒、有害物質(zhì)，若不經(jīng)妥善處理，如未達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)而排放到環(huán)境（大氣、水域、土壤）中，超過環(huán)境自動凈化能力的容量，就對環(huán)境產(chǎn)生了污染，破壞生態(tài)平衡和自然資源，嚴(yán)重影響了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民健康，污染物在環(huán)境中發(fā)生物理的和化學(xué)的變化后就又產(chǎn)生了新的物質(zhì)。好多都是對人的健康有害的。這些物質(zhì)通過不同的途徑（如呼吸道、消化道、皮膚）進(jìn)入人體，有的直接產(chǎn)生危害，有的還有蓄積作用，會更加嚴(yán)重的危害人的健康。不同的物質(zhì)會有不同的影響。生產(chǎn)工藝流程分為六個工段，即粉碎、糖化、麥汁、冷卻、發(fā)酵、過濾罐裝。每個工段都有以廢水為主的廢棄物產(chǎn)生，污染源頭主要有廢麥糟、廢酵母、熱冷蛋白凝固物、廢硅藻土等固液混合

37、物及排渣水、洗糟水、廢酒花、洗酵母水、洗瓶水、酒頭排放殺菌廢水和各種洗滌水。蘋果酒廢水濃度高、流量大、污染區(qū)域廣，直接污染地表水和地下水。在防治污染中采取源頭廢棄物分段之力和利用、強(qiáng)化生產(chǎn)管理和末端治理相結(jié)合的綜合治理措施，實(shí)現(xiàn)蘋果酒廢水和污染物濃度均達(dá)標(biāo)排放。二、三廢的治理 1、源頭廢棄物的治理與利用（1）干排糟 廢麥糟排出時改水流輸送為氣流輸送、濕排糟為干排糟，不僅能減少廢水排放量，還可以把廢麥糟加工成麥糟干飼料向市場出售。（2）酵母回收 回收酵母能力提高，每年可回收干酵母、蘋果酒酵母，增加收益，減少有極高濃度廢水排放量。（3）廢硅藻土和熱冷蛋白凝固物的利用 廢硅藻土用作蘋果酒助濾劑，廢硅

38、藻土含有大量酵母菌和其他有機(jī)物，熱冷蛋白凝固物含有大量蛋白質(zhì)，將其混合加工作飼料可大大減少廢水中的污染物質(zhì)。（4）回收酒瓶標(biāo)簽紙的篩濾 灌裝工段加收一定量的的廢酒瓶，洗滌酒瓶的廢水含有的一些紙漿，紙漿水增加了廢水的的排放負(fù)荷。在洗滌車間排污口設(shè)置篩網(wǎng)，經(jīng)篩網(wǎng)將大部分的紙漿濾出曬干用于造紙，廢液匯入總的排污裝置集中治理。（5）清潔水的回收麥汁冷卻由傳統(tǒng)二段冷卻改為一段冷卻糖化采用低壓煮沸二次蒸汽回收的先進(jìn)生產(chǎn)工藝?yán)鋬稣纠鋮s水 用技術(shù)改造后的灌裝機(jī)灌裝（6）CO2的回收與利用 蘋果酒生產(chǎn)發(fā)酵工段產(chǎn)生的CO2氣體排入大氣污染空氣，經(jīng)回收后滿足生產(chǎn)工藝的需要，多余的部分壓縮瓶裝后出售。2、蘋果酒廠廢水末端治理原理與流程（）蘋果酒廢水末端治理聯(lián)合使用塔式生物濾池生物接觸氧化法和活