年产4000吨苹果醋饮料⽣产流程⼯艺设计实现可⾏性⽅案年产4000吨苹果醋饮料⽣产流程⼯艺设计⽅案
1绪论
1.1概述
1.1.1苹果醋对⼈体的好处及⽤途
（1）苹果醋是⼀种酸性饮料，能够促进⼈体对少量元素的吸收。苹果醋是⼀种饮料，且为碱性饮料，但是它的⼝感却呈酸性。它有利于⼈体对⽶、⾯、鱼、等呈酸性⾷物的中合，且有利于对这些⾷物中所含营养素[1]及钙、钾、镁、铁等离⼦的吸收；还能够改善⼈的体质从⽽增加⼈的免疫⼒。
（2）苹果醋富含果胶，能够促进⼈的消化和排毒的作⽤。苹果醋中的果胶有利⽤肠道⾥的有益细菌的⽣长，⽽有益细菌能够产⽣许多⼈体的必须营养物质；果胶可以促进脂肪、胆固醇及胆汁的排泄从⽽降低⼈体的患病率；果胶也能够吸附⾷物中的镍，钴等重⾦属离⼦从⽽达到有效的排毒的作⽤。
（3）苹果醋成分中含有维⽣素，对⼈体具有养颜美容[2]的功效。苹果醋中的⼤量维⽣素抗氧化剂能够促进⼈体的新陈代谢，可以美⽩杀菌，淡化⿊⾊素并且补出肌肤养分和⽔分，使⽪肤更加光滑和美⽩。
（4）苹果醋富含有机酸，能够增加⼈的⾷欲消除疲劳[3]的作⽤。苹果醋进⼊⼈体后，能够很快的被⼈体所
吸收，因为它可以直接参与⼈的新陈代谢，从⽽在很短的时间内给⼈体提供能量，消除疲劳，使⼈能够迅速恢复体⼒。同时苹果醋可以促进氨代谢，对⼼肌梗塞的⼈具有保护作⽤，⽽醋酸能够促进胃液的分泌，增加⼈的⾷欲。
（5）苹果醋中富含⼤量的维⽣素和氨基酸，能够增加⼈的抵抗⼒。苹果醋中所含的丰富的维⽣素以及氨基酸，能够在⼈体的新陈代谢过程中与许多的钙质元素结合，并⽣成醋酸钙，从⽽增加了⼈体对钙的吸收，让⼈⾝体更加结实、强壮。苹果醋中的维⽣素能够防⽌细
胞癌变和减缓细胞衰⽼，增加⼈体的免疫⼒[4]。
（6）苹果醋⽼少皆宜，是未来市场发展的新星。
1.1.2国内外苹果醋⾏业的发展状况
早在90年代以前，我国就出现国许多苹果醋企业和相应的保健品企业，但当时⼈们对醋酸饮料了解甚少，⽽当时的价格有偏⾼，宣传⼒度等各⽅⾯的不⾜使其很快销声匿迹。
近年来，由于科技信息技术的不断发展，宣传⼒度的增加国内苹果醋市场已经⼜开始增加，现在正在不断地壮⼤。如，1998年⽌，有关苹果醋的专利已经达416项[5]；2000年上班年，有关苹果醋的报告和⼯艺技术⽂献已经达到40篇。
在国外，特别是像美国、⽇本、英国等发达国家早已对苹果醋⾏业进⾏了研究和发展，据不完全统计在上个世纪90年代，美国的醋产量就⾼达5.6亿升其中苹果醋产量0.93亿升，占总醋产量16.7%[6]。⽽⽇本似乎对苹果醋更加的重视，将其果醋列⼊国家⽣产标准之⼀。
由此可见，我国发展苹果醋⾏业的前景光明，⽆论在国外还是国内都具有很好的发展空间。
1.2苹果醋⼯艺流程设计的意义
我国⽬前采⽤的苹果醋发酵⼯艺流程是传统的单⼀菌种，分步发酵法。其特点是结构简单，步骤简便；但发酵过程所需⼈⼒较⼤，成本较⾼，且苹果渣的利⽤率不⾼污染相对严重。⽽本设计采⽤的是设计⽅案是双菌发酵，分布和同步共同[7]进⾏，不但⼤⼤提⾼苹果渣的利⽤率，更加增加了产品苹果醋的质量和⼝感
1.3本课题研究的内容
本设计主要的研究内容是：关于年产4000t苹果醋的⼯艺流程设计。其他设计包括：⼚址选择、⽣产⼯序设计、物料衡算、能量衡算、⽔电估算、以及结果的分析与讨论。
2⼯艺流程设计
2.1⼚址选择
本设计苹果醋的加⼯⼚选取位置是位于陕西省延安市的洛川县。由于洛川县的地区属于黄⼟⾼原沟壑区，且⽓候为暖温带半湿润⼤陆性季风⽓候，这⾥的平均海拔是1070⽶；年平均⽓温9.2度，年平均降⽔量为600毫⽶[8]。它是⽬前世界唯⼀保存最完好的古原地之⼀，在这⾥黄⼟⾼原⼟地⾯积⼴⼤，地塬⾯平较为平坦，质地优良，光照充⾜，⽽且昼夜温差很⼤。⾃然条件较为优越，⾬热同季，是发展农业的优良之地。黄⼟⾼原的洛川县⼜素有“陕北粮
仓”和“苹果之乡”的誉称，将⼚建设于此可解决原料问题，⼜可知此地位贯通210国道以及是⽕车的必经之地。所以其交通运输也是相当便利。⽽且⼚区周围地处位置较⾼。有良
好的环境卫⽣可以⽣产优质产品。
2.2⽓象条件
表2.2⽓象条件
⽓象条件年平均最热⽉平均最冷⽉平均极端（⾼）极端（低）⽓温/ 15 21.6 -4.8 38 -23
⽓压/mbar 885.4 878.5 892.3
风向及风速/m/s2.4 降⾬量/mm615.4 湿度（相对）60% 东南风
115.7
西北风
4.9
2.3⼯艺流程设计
2.3.1产品⽅案班产量的确定
（1）年产Q：4000t，属于⼩型⾷品企业⼯⼚；
（2）⽣产天数t：预计全年⽣产天数300天，暂时不划分淡旺季；
（3）⽣产班次n：四班三倒，每班8⼩时，成产约4.4吨（4000÷300÷3）；
（4）每⼩时⽣产能⼒：4.4÷8≈0.56t 。
2.4⼯艺流程⽣产的原则
（1）注意经济效益，尽量选择投资少、低成本、耗能低、产量⾼的⽣产⼯艺；（2）因地制宜，集合实际，采⽤机械化，连续⾃动化⽣产线；
（3）严格按照国家规定的⾷品质量安全指标来拟定相应的⼯艺流程。
2.5⽣产⼯艺流程
图1⽣产⼯艺流程图
2.6⽣产苹果醋的⼯序
2.6.1原料的预处理[9]
（1）选果、洗果
⾸先挑选新鲜的苹果，要求苹果⽆腐烂，⽆树叶等杂志，利⽤流动⽔洗除去泥污后，将苹果切块并放⼊稀盐酸中浸泡约5min 中，再⽤⾼锰酸钾清洗。
（2）破碎、榨汁
将已经切块的洗净的苹果，让如破碎机中彻底粉碎。⽽后冲洗榨汁，此时应该⼩⼼操作防⽌与空⽓接触。为了提⾼出汁率，可以适当的加⼊适量果胶，同时加⼊⼀定量的维⽣素c，来防⽌氧化酶被氧化。注意：由于果汁中的某些成分容易和铁器发⽣反应，故应该避免果汁与铁器等相关物品接触。
2.6.2灭菌处理
在每次投料前，要进⾏灭菌处理。⾸先为了保持设备的清洁要⽤纯净⽔进⾏冲洗。然后，采⽤⾼温⾼压蒸汽灭菌，灭菌不少于30min。注意：⾼温⾼压蒸汽灭菌时，应当保证设备处于半开状态，防⽌出现事故。最后，灭菌结束后，除了开放的发门外，其他阀门⼀律关闭，以免造成污染。
2.6.3发酵准备
（1）接种
当原料以及设备等灭菌结束后，等料液的温度降⾄室温时进⾏接种。接种结束后，控制
好发酵罐内的温度保持相对的稳定，以保证发酵的正常进⾏。同时，仔细观察做好相应的记录，提供⼀个好的技术参考。
（2）糖度调整
由于发酵的底物料为糖原料，因此糖度的⾼低对发酵的影响较⼤。糖度过⾼，发酵液中底物浓度过⼤，可能导致酵母菌⽣长过快，发酵液特别粘稠，传质差，酵母菌易⽼化等问题；⽽糖度果低⼜会使酵母菌发育不良，难以达到预期的⽬的。因此，⼀般控制浓缩果汁含糖量在10%左右[10]。
2.6.4活化[6]
（1）酵母菌的活化
开始将120℃的灭菌完毕后的⽆菌⽔50ml冷却到左右，再加⼊安琪果酒出产的专⽤酵母的活性酵母1g轻轻摇匀，并每隔10min 摇⼀次，30min后停⽌备⽤。
（2）醋酸菌的活化
（1）将保存很好的来⾃⼴州如丰果⼦调味品供词⽶醋⽣产车间分离的醋菌⽊醋杆菌，⽆菌操作⾄盛有醋酸菌活化的培养基中，下摇匀24⼩时后备⽤[11]。
（2） 2.6.5发酵[7]
（3）分步发酵
将灭菌好的苹果汁发酵液冷却后接⼊0.3%的酵母液，下培养，每天测定糖度，酒精度以及酸度，待糖度不在变化，酒精发酵阶段结束⽽后接⼊10%的⽊醋杆菌RF4菌种液，下进⾏醋酸发酵，并每天测定其糖度，酒精度以及酸度的变化。
（4）同步发酵
在苹果汁发酵液的同时接⼊0.3%的酵母液和10%的醋酸菌种液，下培养，每天测定酒精度
和酸度的变化。
2.6.6调配
在调配阶段，我们知道影响苹果醋饮料风味的主要因素包括：糖度、酸度以及饮料芳⾹成分的含量。⼀般情况下，⽔果饮料的糖度为10%-15%之间、酸度在0.2%-0.7%之间。为了满⾜⼴⼤消费者的需求，调配处符合消费者⼝味的配⽅尤其重要，因此要对饮料的糖度、酒精度及含糖量进⾏适当的调整。根据实验的选定，调配100ml的苹果醋饮料需要7g蔗糖，7g蜂蜜、苹果醋6ml，⾹精需要2ml，即可。
2.6.7装罐及灭菌
将已经调配好的混合型苹果醋饮料在⾼温杀菌后，保温30s。然后趁热进⾏装罐、排⽓、封
⼝等操作。
2.7产品的质量标准
2.7.1感官指标
表2.7.1感官指标
质量指标⾊泽⽓味味道
2.7.2理化指标
表2.7.2理化指标
质量指标总酸（以醋酸计）可溶性固体还原性糖（葡萄糖计）理化指标≥3.5g/mL ≥10g/mL ≥10g/mL
2.7.3微⽣物指标
表2.7.3微⽣物指标[7]
质量指标菌落总酸⼤肠杆菌菌落致病菌
2.7.4检测指标
表2.7.4检测指标
质量指标感观理化指标检验微⽣物指标检验味道重⾦属指标
2.8物料衡算
2.8.1衡算原理
；
P：引⼊系统的物料重量；
Pd：损失物料的质量
Pl：最终得到产品的质量
2.8.2计算准则
表2.8.2苹果醋⽣产的指标
项⽬名称百分⽐% 备注定额指标苹果汁的总糖含量70
发酵液总糖含量10
酵母接种量0.2
醋酸菌接种量15
发酵罐有效容积70
损失率发酵损失 6
管路损失 1
灌装损失 3
检验及其他操作损失 3
空瓶损失 1
胶帽损失0.5
瓶盖损失 1
标签损失0.5
总损失率发酵液总损失15
以浓缩苹果汁为基准，对苹果醋的⽣产进⾏物料衡算
计算发酵液
浓缩苹果汁：
纯⽔的⽤量：；
总发酵液：
酒精培养液的⽤量：（按的⽐例加酵母菌悬浮液），则酒精发酵液的总⽤量：
醋酸发酵液的⽤量：（当酒精发酵完毕后，按15%的⽐例加⼊酵母菌悬浮液）；
总发酵液：
发酵损失：
过滤及管道损失：
到达调配罐中的液体：
（2）计算调配液（通过实验得出进⼊发酵罐中的配⽅如下：0.1kg的苹果醋的需要加⼊蜂蜜的量为0.007kg，蔗糖的量为0.007kg以及⾹精的量为0.002kg），则（3）计算成品醋
装罐损失：
检验及其他操作损失：
最终成品醋：
2.10⽣产1t苹果醋所需要的原料（1t=1000kg）
苹果汁的⽤量：
纯⽔的⽤量：
