设计年产1万吨的猕猴桃酒厂设计说明文档格式.docx
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1.2.2市场竞争地位分析4
1.3生产工艺综述4
1.3.1果酒类产品酿造工艺综述4
1.3.2猕猴桃酒的生产8
1.4工厂建设11
1.4.1项目建设容及建设地址选择11
1.4.2主要性能指标、技术特点11
2本项目采用的生产工艺14
2.1工艺流程图14
2.2工艺流程说明15
(1)原料选择15
(2)清洗16
(3)破碎16
(4)酶解16
(5)调整16
(6)补糖16
(7)接种量的控制16
(8)添加酵母17
(9)前发酵17
(10)榨汁17
(11)pH控制17
(12)温度的控制18
(13)后发酵18
(14)过滤18
(15)杀菌18
(16)储酿18
(17)调配酒液18
(18)下胶19
(19)精过滤19
3全厂物料衡算及设备选型20
3.1全厂物料衡算20
3.2设备选型20
4全厂总平面设计28
4.1生产性辅助设施28
4.2动力性辅助设备29
4.3生活设施29
5生产成本估算及成本回收30
5.1生产成本估算30
5.2成本回收31
6本设计所存在的问题及前景31
6.1本设计存在的问题32
6.2本设计未来的前景32
结论33
心得体会34
致35
参考文献36
1前言
1.1产品介绍
1.1.1产品背景
(1)猕猴桃简介
猕猴桃又名阳桃、奇异果、狐狸桃、藤梨等,属于猕猴桃科(Antinidiaceae)猕猴桃属(Antinidia),学名AntinidiaChinensisPlanch,原产于我国省市夷陵区雾渡河镇,广泛分布于中国南方丘陵、山岭、低山区的山林中,一般多出现于高草灌丛、灌木林中。
果实一般在十月份成熟,成熟的果实果肉为草绿色,口感宜人,维生素C含量非常丰富,被称作水果中的“Vc之王”[1]。
(2)猕猴桃的营养价值
猕猴桃果肉甜美多汁,营养丰富,且耐贮存,常温可以保存1-2个月;
低温时保存时间可以达到6个月。
除鲜食外,还可加工成各类其他产品,如果酒、果酱等,加工成的这些产品既增加了猕猴桃的应用围又保持了猕猴桃本身的营养价值,此外还可以作为某些特殊行业的保健食品[2]。
猕猴桃的维生素C含量高达68mg/100g,相比于其它水果高出几到几十倍,可以有效的强化免疫力,促进人体对铁的吸收,从而增强人体的自愈能力。
猕猴桃中含有大量的肌醇和氨基酸,可以防止抑郁症,对脑健康有很大的益处。
它含有低浓度的钠和高浓度的钾,可有效补充长时间工作消耗的体力。
猕猴桃不含脂肪,富含丰富的维生素E以及果胶,能够降低脂肪酸,有益心脏健康[3]。
食用猕猴桃能够一定程度的抑制一些诱发型癌基因的突变,且对一些癌变的细胞具有一定的抑制作用,这些功能源于猕猴桃中含有的谷胱甘肽。
猕猴桃中还含有的精氨酸,能够阻止血栓的形成,从而降低心血管疾病的发病率[4]。
(3)猕猴桃的利用现状
全世界已知有54种猕猴桃,我国就有其中的52种。
据不完全统计,目前我国猕猴桃的种植面积已经达到4万多公顷,位居世界第一。
若猕猴桃果树全部进入盛产期,产量还将大幅度增加,将会远远超过我国对猕猴桃鲜果的需求[5]。
目前,我国的猕猴桃消费主要以鲜果为主,且贮藏保鲜技术尚不是很成熟,所以造成了部分猕猴桃积压腐烂,因此,发展猕猴桃的深加工具有很大必要性。
利用猕猴桃酿造果酒可以带动地方经济的发展,且有利于提高果农种植猕猴桃的积极性。
但是我国现有的猕猴桃种类适合猕猴桃酒酿造的品种较少,所以有必要在一定区域规模化的种植适合酿造猕猴桃果酒的猕猴桃品种[6]。
1.1.2产品概述
果酒是利用新鲜水果发酵生产的饮料酒,含有丰富的有机酸、维生素、糖等。
我国地域广阔,鲜果的产量非常大,但近年来鲜果市场已经趋近于饱和状态,所以寻求鲜果消费新方式已经成为必须面对的问题。
猕猴桃酒是利用猕猴桃加工而成的果酒,一般具有6-14度的酒精度。
猕猴桃经过加工,其中的营养成分进入果酒中,所以猕猴桃酒含有猕猴桃中的营养物质和有益成分。
经精心酿造的猕猴桃果酒丰富的氨基酸以及维生素E,并且口感独特,清香宜人,深受消费者喜爱[7]。
猕猴桃酒属于低度果酒,符合我国对果酒行业的政策。
猕猴桃酒的酿造已经有很长的历史,上世纪曾掀起过酿造猕猴桃酒的热潮,但是由于当时的设备限制,以作坊式酿造为主,酿造技术也不成熟,老百姓对果酒类产品认知也不高,所以没有形成良好的市场规模[8]。
所以现阶段发展猕猴桃酒酿造具有很好的前景,对于节约粮食,维护消费者的身体健康都具有深远的意义[9]。
1.1.3果酒产品市场认知
(1)市场现状
目前,我国的猕猴桃酒市场上比较知名的品牌还是一片空白。
我国的猕猴桃种植面积和产量均居世界前列,具有生产猕猴桃酒有利的资源条件。
最近几年,葡萄酒和枸杞酒的热销促进了消费者对于果酒类产品的认知,也带动了其它类果酒的市场,对于猕猴桃酒来说是一个很好的发展机遇。
但果酒作为一个相对起步较晚的酒类品种,生产过程中还面临许多问题。
如适于果酒酿造的水果品种相对较少、缺乏权威的果酒标准、没有创造出影响力较大的品牌、销售工作经验不足等[10]。
(2)发展对策
对于目前我国果酒行业存在的困难,应该积极进行解决,采取相应的措施促进果酒业的健康发展。
主要可从以下几点着手:
积极培育适于果酒酿造的水果品种;
尽快完善相应的果酒国家标准;
培育果酒消费市场;
采用先进的技术工艺;
强化市场营销;
加强行业协作和相互监督[11]。
(3)果酒行业发展契机
当前我国市场上还没有规模较大的猕猴桃酒企业,但是由于我国猕猴桃资源很丰富,所以发展猕猴桃酒非常有潜力。
最近几年我国猕猴桃果脱涩采用了更先进的技术,能够大幅度的提高果酒的口感和品质。
国酒类产品的的消费正由高度酒转向低度酒,粮食酒转向发酵酒。
近年来果酒的消费增长十分迅速,发展猕猴桃酒酿造顺应了这个趋势,前景十分好。
特别是国的果酒行业正处于发展起步阶段,市场上没有影响力大的品牌,正是从事果酒酿造行业的有利时机。
虽然我国的果酒行业相对于白酒和啤酒来说占的比例很低,但我国的果酒市场潜力非常巨大,整个果酒行业也在稳步健康的发展[12]。
1.2产品方案
1.2.1市场容量分析
目前果酒类产品除葡萄酒枸杞酒之外猕猴桃酒占了主要部分,虽然经过几十年的发展整个市场已经逐渐成熟,但整个市场容量仍旧有很大的增长空间。
据统计,当前世界果酒人均消费7.5升,而我国的平均水平只有0.5升,差距非常明显。
当前我国的果酒年消费量为50万吨,其中绝大部分是葡萄酒和枸杞酒,猕猴桃酒和其它类果酒只占了其中很小的部分,市场远远还没有饱和,具有很大的增长空间。
城市中主要消费啤酒、果酒和黄酒,农村则主要消费白酒。
猕猴桃酒在城市中已经获得了一定的认可,消费量正在稳步增长。
猕猴桃酒在农村中具有很大的市场潜力[13]。
1.2.2市场竞争地位分析
利用猕猴桃酿造的猕猴桃酒,既保留了猕猴桃天然的香甜口感及营养价值,又具有酒类产品所具有的风味,市场前景十分看好。
主要有以下几点优势:
符合国家发展果酒行业的政策;
弥补了我国市场上果酒种类及品牌的空缺;
水果酿造酒可节约粮食;
我国水果资源非常丰富[14]。
因此猕猴桃酒具有很大发展潜力,在酒类产品中具有很大的竞争优势。
1.3生产工艺综述
1.3.1果酒类产品酿造工艺综述
目前我国果酒市场上比较常见的果酒产品主要是葡萄酒和枸杞酒,这两类果酒的生产技术也比较成熟。
(1)葡萄酒酿造工艺
利用新鲜葡萄作为原料发酵而成的酿造酒称作葡萄酒。
发酵过程中葡萄鲜果中的糖分在酵母菌的作用下分解为葡萄酒所需要的酒精及副产物。
色素、丹宁、芳香物质、部分有机酸及矿物质等从葡萄转移到葡萄酒中,所以葡萄酒继承了葡萄丰富的营养物质,又具有酒类的风味,是一种深受消费者喜爱的酿造酒。
葡萄酒分为红葡萄酒、桃红葡萄酒、白葡萄酒等,其酿造工艺大致相同,只是在原料和酿造过程对葡萄皮的处理上有一些不同。
红葡萄酒采用红葡萄酿造而成;
桃红葡萄酒原料采用红葡萄,但是利用经压榨后与果皮分离的葡萄果汁酿造而成;
白葡萄酒则是利用红皮白肉或者白葡萄作为原料酿造而成。
葡萄酒的酿造工艺主要流程包括:
鲜葡萄-分选-破碎-葡萄浆-发酵-换桶-新葡萄酒-调整成分-杀菌-澄清-检验-包装-葡萄酒。
白葡萄酒除原料和红葡萄酒不同之外,其他酿造工艺基本相同。
桃红葡萄酒则是在破碎之后需将葡萄汁分离出来进入到下一步发酵。
葡萄酒酿造过程中主发酵、贮藏和酿、澄清过滤(稳定性处理)是比较重要的步骤,这几个阶段直接决定了葡萄酒品质的好坏。
①主发酵-酒精发酵
葡萄酒主发酵过程,主要进行的是酵母利用葡萄中的葡萄糖和果糖产生酒精和二氧化碳的过程。
在这个过程过控制发酵温度和发酵时间使发酵罐中的残糖降至5g/L以下,同时也完成对色素和芳香物质的浸提,是决定葡萄酒质量的关键技术之一。
葡萄酒主发酵过程中温度、pH等各项发酵条件的控制十分重要。
侃进行了不同条件下的冰葡萄酒发酵研究,最终在温度为10-12℃、每天搅拌四次能够获得最佳的酿造产品[15]。
少海等人利用茂瑞796酵母进行了葡萄酒发酵,酵母添加量为150mg/L、发酵温度为15-18℃,最终获得了口感优良的红葡萄酒[16]。
郭磊等将温度控制在20-25℃,
pH控制为3.5,主发酵时间为8d,获得了品质良好,风味独特的巨峰葡萄酒[17]。
②葡萄原酒的贮藏和酿
一般在葡萄酒原酒发酵完成后要立即添加一定量的SO2。
添加SO2主要起到两个作用,一方面能够起到杀菌作用,抑制酵母的发酵作用,有助于葡萄酒原酒的澄清和沉淀。
另一方面SO2易被氧化可以保护原酒不被氧化。
酿期间要进行倒桶,目的是使底部沉淀的残渣与新酒分开。
酿期间应尽量保证葡萄酒装满酿桶,否则要做好充氮气工作,以防止葡萄酒中含氧过高,发酵终止不彻底。
王婷等在不超过4℃对葡萄酒进行酿,且定期进行品质检验,酿180d后获得品质良好的葡萄酒[18]。
邵威平在酿期间对葡萄酒进行下胶、冷处理、热处理,加快了葡萄酒的酿速度,提高了葡萄酒的品质[19]。
③葡萄酒的澄清与过滤(稳定性处理)
瓶装葡萄酒在装瓶2-3年后,会出现因沉淀而导致的浑浊现象。
为了保持葡萄酒在运输销售过程中一直保持澄清的状态,必须对葡萄酒采取人为的澄清手段。
常用的澄清方法有以下几种:
1下胶,通常采用蛋白质类的下胶剂加入葡萄酒中,使葡萄酒中的胶体和下胶剂结合,进而沉淀。
2过滤,利用过滤介质将葡萄酒中的不稳定成分除去。
3离心,利用离心力除去葡萄酒中的悬浮性颗粒。
4,葡萄酒贮藏前加入SO2和维生素E。
王婷等利用皂土、明胶对葡萄酒进行下胶澄清,获得了澄清度高口感佳的葡萄酒。
古丽娜孜等对葡萄酒的三种澄清方法(自然澄清,理性澄清,果胶酶澄清)进行了对比研究,发现果胶酶澄清法澄清率更高,也能够更好地保存葡萄酒中的营养物质,具有明显的优势[20]。
爱国等通过按200mg/L添加SO2,在0-5℃贮存,较好的保持了葡萄酒的稳定性[21]。
(2)枸杞果酒酿造工艺
枸杞鲜果经发酵而成的果酒即为枸杞果酒。
枸杞果酒保留了枸杞中的Vc、矿物质、氨基酸等主要营养成分。
枸杞果酒的酿造过程类似于葡萄酒酿造过程。
目前枸杞果酒酿造较为成熟的工艺:
枸杞子-分选去梗-压榨-调整成分-酒精发酵(包括酵母的活化,添加酵母)-分离倒罐-后发酵-澄清-过滤-装瓶。
其中发酵液糖度的调整、发酵液酸度的调整、发酵温度的控制、SO2添加量的控制、原酒的下胶与澄清是比较重要的部分。
①糖度的调整
酵母生长的碳源是果汁中的糖,所以发酵液中糖的浓度对果酒发酵非常重要。
发酵液中糖的浓度适宜时,可以使酵母的代活动最旺盛,发酵速率最快。
但一般枸杞中的糖度达不到果酒对于糖度的要求,可通过添加浓缩果汁或者白砂糖进行调整。
倪志婧等研究果汁中糖浓度对枸杞酒发酵的影响,将果汁中糖的浓度控制为1%-2%时,酵母菌的繁殖速度最快;
控制为l6%左右时,可以得到最大的酒精生产率;
如超过25%时,酒精生产率明显下降,发酵液的残糖也会逐渐增加[22]。
②发酵液酸度的控制
发酵液中的酸度可以影响pH值,而酵母的代活动受到pH值的制约。
提高发酵液中的酸度会加快发酵开始的速率、改善枸杞酒的风味。
另一方面还能抑制发酵液中无关微生物的繁殖。
但是酸度提高带来较低的pH会影响酵母发酵,产生大量的挥发酸,对发酵酒的口味不利,所以发酵液中的酸度要控制在一个合适的围。
马虎飞等研究证明发酵时应控pH3.3-3.5,在这个酸度下,杂菌受到抑制,而酵母能够正常生长[23]。
安冬梅等将初始酸度控制为6g/L,发酵结束时酸度为7.12g/L、pH=4.25,获得了口感较好的枸杞果酒[24]。
③发酵温度的控制
温度是酵母生长是否活跃的决定性因素。
为了保留枸杞中原有的风味物质和营养成分,生产枸杞酒是通常在较低的温度下进行。
低温发酵可以使酵母发酵更加平稳,繁殖中的对数期不会很明显,枸杞中的许多风味物质都能够得到保留。
燕等认为发酵温度应在15℃-20℃为宜[25]。
安冬梅等将发酵温度控制在(20±
1)℃保证了发酵的速率和枸杞酒的质量,获得了优质的枸杞果酒。
丽琴等,利用枸杞和少量的茉莉花等其他类酿造辅料在25℃发酵获得了风味口感极佳的枸杞果酒[26]。
④添加SO2
SO2在枸杞酒发酵过程中能够抑制一些不良微生物,如枸杞本身所携带的一些野生的酵母、霉菌等,从而使抗SO2的发酵用的酵母能够在生长中获得优势,使发酵向着预期的方向进行。
SO2易被氧化而消耗发酵液中的氧气,从而保护了枸杞中的其它芳香物质,有利于果酒的风味。
酿时酒液中的分子氧会产生乙醛,使酒液失去新鲜感。
SO2可以消耗酒液中产生的乙醛,从而使枸杞酒保持良好的口感。
安冬梅等试验确定了枸杞酒酿造SO2最佳的添加量为80mg/L。
倪志婧等测定SO2的最佳添加量为100mg/L[24]。
⑤下胶和澄清
枸杞与葡萄相比含有较高的果胶,枸杞酒是一种不稳定的胶体溶液,若不进行处理,长时间保存时会发生变化,影响澄清透明。
枸杞酒下胶和澄清操作可以去除一些容易引起不稳定变化的物质,以保证枸杞酒在运输、贮藏和销售时的稳定性。
生产时常采用澄清剂联合使用以保证酿造出的果酒能有较高的稳定性。
除使用澄清剂之外还可进行过滤,以达到防止褐变、阻止浑浊、抑制细菌的目的,一般采用微孔膜超滤。
倪志婧通过按80mg/L添加皂土达到最好的澄清效。
1.3.2猕猴桃酒的生产
根据葡萄酒和枸杞酒的酿造工艺流程以及相关学者和组织对猕猴桃酒的研究资料,总结猕猴桃的主要发酵步骤应包括:
原料分选-破碎-酶解-榨汁-澄清-调整成分-前发酵-后发酵-分离过滤-包装杀菌等。
与葡萄酒和枸杞果酒相比,猕猴桃中的果胶含量相对较高,需要添加果胶酶降低果胶的含量以保证后续生产的顺利进行。
不同的鲜果对酿造的条件有不同的要求,我国猕猴桃资源丰富,相关工作人员对猕猴桃酿造技术已经有了大量的研究,下面对猕猴桃酒酿造过程中重要的步骤进行叙述。
(1)原料的选择
猕猴桃酒酿造原料选择最基本的要:
要求水果完好,无压伤,无揉烂,无青果,病虫果,霉烂果,果实整体均匀干净。
现在的农业生产对农药的依赖性非常大,有些生产地区甚至为了猕猴桃能有更高的产量在猕猴桃生长过程中施加激素。
选择猕猴桃时选择头部较尖的猕猴桃,头部扁平如鸭嘴的是使用过激素的[27]。
一般八成熟的猕猴桃最适于酿酒,此时猕猴桃中的含糖量最高,容易产生高酒精度的猕猴桃酒且风味较好。
成熟的猕猴桃果肉呈现黄绿色,平均重量在70g左右,果肉柔软多汁,糖分较高,酿酒最为理想[28]。
(2)酶解
猕猴桃属于一种浆果,其果肉中含有0.5%-2%的果胶类物质,如果不进行处理,果汁粘度过高,会堵塞滤膜孔隙,影响果汁过滤。
受高粘度影响,榨汁的出汁率也会降低[29]。
目前去除猕猴桃中果胶最常用的方法是添加一定量的果胶。
猕猴桃酒业的和江南大学生物工程学院的专家们合作进行了猕猴桃酶解的试验,通过实验得出果胶酶HC在猕猴桃酶解过程中能起到最好的效果[30]。
猕猴桃榨汁后的粘稠度主要是受果胶酶的添加量和处理时间、处理条件决定的。
罗晓妙和安均在进行了猕猴桃酿造工艺研究后提出猕猴桃原料打浆后按100mg/kg原料加入果胶酶在室温条件下处理四小时,能起到最好的效果[31]。
经过合理的工艺处理的以后的猕猴桃浆液,粘稠度较低有利于后续榨汁的进行。
酶解一般不需要专门的酶解罐,可直接在发酵罐中进行[32]。
(3)酿酒酵母的选择以及接种量的控制
不同的接种量对猕猴桃酒的酒度、发酵后的残糖含量、高级醇的含量、风味和口感都有很大的影响,国对猕猴桃酒酿造接种量的控制已经有了很多的研究。
猴桃酒股份和江南大学生物工程院的甘莆兵等利用单因素试验对猕猴桃酿造酵母接种量的影响研究,发现在接种量分别为80、120、200mg/L时,接种量越大时发酵结果越好[33]。
中胜等也对这个问题进行了研究,通过研究接种量对猕猴桃酒中可溶性固形物的含量影响来判断最佳的接种量,他们得出:
在0.15g/L、0.20g/L和0.25g/L中,0.20g/L是最适宜的接种量,此时酒度最高,高级醇含量介于两者之间[34]。
由此他们得出,0.20g/L是最适宜的酵母接种量,发酵的猕猴桃酒各方面品质均较高。
国对猕猴桃酒发酵接种量的研究结果显示,酵母的最佳接种量在200mg/L左右。
酵母一般选用猕猴桃专用酵母JMJ2000。
JMJ2000是猕猴桃酒业股份高级工程师永政在2002年选育成功的,此猕猴桃酒专用酵母具有耐二氧化硫、耐低温、能产高酒精度、高级醇和挥发酸的量大为降低等特性,是现阶段国最适于猕猴桃酿造的酵母菌种[35]。
(4)发酵温度的控制
温度的控制对果酒酿造十分重要,发酵温度会影响酵母的繁殖、代途径、代物质的种类等,温度过高还可能造成杂菌污染。
温度的控制是猕猴桃酿造研究中最重要的部分之一。
发酵温度控制应该尽可能的使发酵产品的酒度较高,残糖较少,风味最佳。
帅桂兰等通过研究发现将温度控制在16-24℃时,酿造产品最佳(表1)[36]。
帮柱等通过三因素二次通用旋转组合试验探索得出20℃为最适发酵温度[37]。
表1发酵温度的影响
参数
16℃
24℃
28℃
酒精度(%Vol)
11.5
12.0
11.6
残糖(g/L)
3.78
3.50
3.24
高级醇含量
低
一般
高
风味及口感
佳
较好
(5)发酵pH的控制
发酵过程中pH的控制对发酵产物中残糖的含量、高级醇的含量、猕猴桃酒的风味口感都有很重要的影响。
猕猴桃酒发酵过程中要根据发酵罐中的情况随时调整发酵液的pH以保证发酵能在最适宜的条件下进行。
帮柱等通过三因素二次通用旋转组合试验测定了猕猴桃发酵的最佳pH是3.6[37]。
发酵液的pH调节一般采用添加NazCO3来进行。
(6)发酵液中SO2添加量的控制
S02含量是果酒的重要技术指标,在果酒中添加S02的主要目的是抗菌和抗氧化,可以保持维生素C和预防酒液氧化褐变,从而使酒的风味得以保持。
SO2含量过低,不能有效地起到上述作用,但过高的SO2含量对人体有害。
因此在果酒生产过程中必须监控S02的含量以确定其添加量。
富维纳等通过控制变量进行试验得出60mg/L为猕猴桃发酵SO2最佳添加量。
罗晓妙等SO2添加量实验结果为:
原料破碎去皮打浆后添加量为60mg/kg,在第二次酶处理后添加量为40mg/kg,然后在调配时加S02至80mg/L,这样在贮存期间损耗掉一部分,可使成品酒液中游离S02在30-50mg/L,此浓度较有利于酒液质量[31]
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