年产t红枣醋工厂设计.docx
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年产t红枣醋工厂设计
HefeiUniversity
食品工厂设计
题目：
年产2000t红枣醋食品工厂设计
系别：
生物与环境工程系
专业：
食品科学与工程
姓名：
学号：
导师：
完成时间：
二零一三年十二月
摘要：
红枣食醋营养丰富，有很好的保健功能。
本设计旨在设计年产2000t红枣醋生产线，在充分考虑了目前行业状况和将来发展需要后，将机械化、自动化生产方式融入到工厂化生产设计和实施中，同时力求技术先进，质量可靠，布局合理、规范。
设计首先依据生产工艺确定生产线流程，按照工艺流程对物料、水、电、气进行街算；然后根据设备选型配套，按照GMP标准，对工厂进行了总平面以及工艺流程设计。
同时，本设计也对环保等方面作了初步的规划和必要的技术经济分析。
关键词：
红枣，食醋，工厂，设计，液态深层
1引言可行性研究
1.1引言
食醋是人们生活不可或缺的酸性调味品，它能促进入体胃液分泌、增加食欲、促进消化、消除疲劳，减少肌肉疼痛。
食醋中的多种有机酸可加强肝脏的解毒功能。
另外食醋还有软化血管、降血脂、防癌、美容、减肥、延缓衰老等多种保健功效[1]随着人们生活水平不断提高，人们消费观念也在发生着变化，“少盐多醋”的市场消费倾向日趋上升，醋销量普遍增加，出现淡季不淡，旺季更旺的趋势[2]据报道，我国食醋年消费量为70万t（以100g/L醋酸含量计）。
我国食醋大多采用固态发酵法酿制生产。
本设计采用液态深层发酵法生产红枣食醋。
回态发酵法所生产的醋品虽有风味佳、口感好等优点，但存在着发酵周期长、劳动强度大、发酵过程难以控制、易被杂菌污染等缺点。
而液态深层发酵法发酵周期短、劳动强度小、发酵过程易控制，并且减少了杂菌污染的机会。
同时，以液态法生产的果醋以其独特的优越性正在逐步被人们所接受。
该设计的意义就在于：
红枣醋不仅有一般食醋的保健功能，还有果醋特有的保健功能[3-4]。
红枣醋富含丰富有机酸及人体所需的多种氨基酸、维生素及生物活性物质，能有效维持体内的酸碱平衡[5-6]。
设计产品所需主原料为红枣，我国红枣资源极其丰富。
近年来，随着国家退耕还林政策的实施，枣树在黄河流域作为生态和经济兼用树种，栽培面积和红枣产量均急剧增加，大量红枣产品因存在外观缺陷未达到一定商品价值，造成滞销甚至、浪费，利用这部分红枣资源开发红枣食醋，实现规模化、工业化生产，不仅充分利用枣果资源、达到节约粮食目的，还可以为枣区人民开辟一条新的致富道路。
1.2可行性研究
1、项目单位：
山西临县年产2000t红枣醋加工厂
2、项目名称：
山西临县年红枣醋加工厂
3、编制依据：
红枣产业是吕梁地区的一项特色产业和优势产业。
全区现有红枣栽植面积155.31万亩，主要分布在临县64.7万亩、柳林27.23万亩、石楼30.68万亩、兴县20.5万亩、交城等7县市的65个乡镇1240个村庄。
正常年景年总产量1.1亿公斤，占山西省总产量的67%，占全国总产量的13.4%。
本区红枣品种主要有木枣、梨枣、骏枣、帅枣、油枣，后来还引进了赞皇大枣、金丝小枣等优良品种，其中梨枣、骏枣、木枣被列为全国十大名枣之列。
但红枣醋产业滞后，是个可投资项目。
2.工厂的总体设计
2.1设计项目
本设计项目为：
年产2000t红枣醋工厂设计。
2.2设计内容
本设计内容有以下几点：
1、生产红枣醋的工厂平面设计、生产车间工艺布置。
2、生产红枣醋的工厂工艺设计，包括产品方案及产量的确定、生产工艺流程的确定。
3、主要生产设备选型,包括预处理设备、灌装设备、杀菌设备、包装设备等。
4、红枣醋生产的质量标准与质量控制。
5、工厂成本核算。
6、工厂经济核算。
2.3设计说明
本课题是设计年产2000吨红枣醋工厂，重点是设备选型，工艺流程确定，物料衡算，经济核算等，课题设计应遵循以下原则：
质量第一，降低成本，巩固知识，提高技能。
对于其步骤应该是：
先确定生产品种的数量、产期、生产班次，以确定厂房的面积大小，按工艺的流程，流水作业确定厂房的使用分配和布局，根据工艺进行土建设计。
厂房设计应能符合ISO9001质量体系和HACCP操作管理体系。
2.4设计原则
本设计遵循以下几点原则：
选用较先进的机械化、连续化高的通用设备，且能满足工艺、产量、质量的要求，并便于安装。
综合考虑生产经营要求，工艺路线流畅、灵活，适合各种产品品种的调整和不同的市场要求，同时为未来的发展留下空间。
厂地设计符合城市工业用地要求。
力求减少污染，保护环境，厂区最好靠近原料产地，产品质量符合国家标准，经营策略符合国家有关法规。
3工厂总平面布置
3.1厂址选择及总平面设计
3.1.1厂址选择
选择厂址时，在符合国家方针政策的前提下，从城市的规划，运输方面和食品的卫生角度考虑，除遵循一般工业企业选址的原则要求外,还应结合醋酸生产的特点，特别注意以下几个方面[7]：
原料：
厂址要靠近原料菠萝生产基地，菠萝的数量和质量要满足建厂的要求。
关于“靠近”的尺度，厂址离菠萝收购地的距离控制在汽车运输2小时路程之内。
周围环境：
厂区周围应具有良好的卫生环境。
厂区附近不得有有害气体、粉尘和其他扩散性的污染源；厂址不应设在受污染的河流的下游和传染病医院近旁。
地势：
地势应基本平坦，厂区标高应高出通常最高水位，且能保障排水顺利。
劳动力来源：
厂址选择在居民区附近，这样可以减少宿舍、商店、学校等职工生活福利设施。
不同的厂址各有其优缺点，必要时要对每一个可供选择的厂址进行综合比较，从中选取相对最佳者作为定点。
结合以上要求，本厂厂址选择在湛江经济技术开发区，因湛江经济技术开发区有良好地基础设施（供电、供热）。
这些为我们的发展提供了便利的条件。
3.1.2总平面设计原则
总平面设计是水果醋酸工厂设计的重要组成部分,它是将全厂不同使用功能建筑物,构筑物按整个生产工艺流程,结合用地形条件进行合理的布置,使建筑群组成一个有机整体,这样既便于组织生产,又便于企业管理，本工厂平面布置设计原则有：
1、总平面设计应设计计划任务书和城市规划要求，对建筑布局、方位、道路、绿化、环保等进行综合设计。
布置必须紧凑合理，做到节约用地，分期建设的工程，应一次布置，分期建设，还应考虑工厂扩建的可能，合理预留发展空地。
2、对建筑物、构筑物的布置必须符合生产工艺要求。
保证生产过程的连续性，互相联系比较紧密的车间，仓库可进行合理组合，建成联合厂房，要求物流线路短捷，运输总量最少，尽量避免往返交叉，合理组织人流和货流，相互间影响的车间不要放在同一建筑物里。
3、动力设施应接近负荷中心。
4、厂区建筑物间距应按有关规划设计。
从防火、卫生、防震、防尘、噪音、日照、通风等方面考虑，在符合有关规范的前提下，使建筑物间的距离最小。
5、卫生方面的要求
①、生产车间要注意朝向，保证通风良好。
②、生产车间与城市公路有一定的防护区，一般30～50米。
③、厕所应与主车间、仓库保持一定的距离，并采用水冲式厕所，以保持厕所的清洁卫生。
④、对卫生有不良影响的车间应远离其它车间。
⑤、生产区和生活区尽量分开。
3.1.3总平面设计内容
总平面设计的内容包括平面布置和竖向布置两大部分。
平面布置就是合理地进行用地范围内的建筑物、构筑物及其他工程设施水平方向相互间的位置关系。
平面布置中的工程设施包括：
1、运输设计。
合理组织用地范围内的交通运输路线的布置，使人流和物流分开，避免往返交叉和污染。
2、管路综合设计。
工程管路网，包括厂内外的给排水管道、电线、电话线、空调管道及蒸汽管道等的设计，必须布置的合理整齐。
3、绿化布置和环保设计。
绿化布置可以起美化厂区、净化空气、调节气温、阻挡风沙、降低噪音、保护环境等作用，改善生产卫生条件，是防止厂区污染的良好屏障。
因此，厂区尽量不要有裸露的泥面，绿化面积要求能大到20%以上，但绿化面积过大就会增加建厂投资，所以绿化面积也应当适当。
种植的绿化树木花草，要经过严格选择，厂内不栽产生花絮、散发种子和特殊异味的树木花草，以免影响产品质量。
一般来说选用常绿较为适宜。
另外，在工厂四周特别是靠马路的一侧，应有一定距离的树木组成防护林带。
此外，环境保护是关系到国计民生的大事。
工业“三废”和噪音，会使环境受到污染，直接危害到人民的身体健康，所以，在食品工厂总平面设计时，在布局上要充分考虑环境保护的问题。
竖向布置就是与平面设计相垂直方向的设计，也就是厂区各部分地形标高的设计，其任务是把地形组成一定形态，既要平坦又要便于排水，防止污水倒流。
如果是在丘陵或山区建厂，应注意将不清洁的厕所、垃圾箱等建在低处，其车间流向从低到高顺序应是原料间、加工间、冷库。
在地形比较平坦的情况下，一般都不竖向设计，假如要作竖向设计，那么就要结合具体地形合理进行综合考虑，在不影响车间之间联系的原则下，应尽量保持自然地形，使土方工程量达到最少限度，从而节省投资。
3.2工厂设计图纸说明
根据以上内容工厂设计如下：
1、本工厂主要设有两个大门，一个门靠东朝南，是原料、成品的主要进出口；一个门靠西朝南，是煤、废弃物进出口。
生产区设在整个厂区的西南方位，生活区和办公楼设在整个生产区的东面。
2、生产区的厂房周围设有绿化带。
生产厂房均为一层楼房。
3、生活区设有食堂、宿舍、浴室等。
宿舍为六层楼房，食堂为二层楼房，浴室为二层楼房。
生活区的西面面为办公楼，办公楼为二层楼房。
4、因为本厂是从事食品生产的企业，要非常重视生产区的卫生及厂区四周是否有污染场所。
因此，厂区不能设在有化工厂、化肥厂等有污染源的工厂附近。
5、工厂土地说明
全厂总占地面积7500m2，东西宽60m，南北长125m
4生产方案与总平面设计
4.1产品方案
4.1.1主要原料的规格
粮食：
应符合GB2715的规定
酿造用水：
应符合GB5749的规定
食用盐：
应符合GB5461的规定
食用酒精：
应符合GB10343的规定
糖类：
应符合相应的国家标准或行业标准的规定
食品添加剂：
应选用GB2760中允许使用的食品添加剂，还应符合相应的食品添加剂的产品标准
4.1.2产品质量标准
GB/T601—1998化学试剂滴定分析（容量分析）用标准溶液的制备
GB2715—1981粮食卫生标准
GB2719—1996食醋卫生标准
GB2760—1996食品添加剂使用卫生标准
GB4789.22—1994食品卫生微生物学检验调味品检验
GB/T5009.41—1996食醋卫生标准的分析方法
GB5461—2000食用盐国家标准
GB5749—1985生活饮用水卫生标准
GB/T6682—1992分析实验室用水规格和试验方法
GB7718—1994食品标签通用标准
GB10343—1989食用酒精国家标准
4.1.3方案安排原则
按照红枣成熟和收获的月份安排生产任务。
做到产品产量、劳动力、班次、设备
生产、水、电、汽基本平衡，达到经济运行的目的。
4.1.4产品品种及包装规格
产品名称：
红枣醋；规格：
500（g/瓶）；包装方式：
玻璃瓶灌装；年产量：
2000（t）
4.1.5班产量的确定
全年生产以300d计（非生产日检修设备），全厂职工实行常日班，特殊工序除外。
（1）年产量Q：
2000t；属小型食品工厂；
（2）生产天数t：
暂无淡旺季的划分，预定全年生产天数300天；
（3）生产班次n：
全厂设为常日班，每天工作8小时；班产量6.67t/d；
（4）每小时生产能力：
6.67t/d÷8=0.84t/h。
4.1.6方案安排原则
按照红枣成熟和收获的月份安排生产。
4.1.5生产安排
全年产量为2000t，每周休息1d，每月按25d进行生产，日包装量为6.67t。
4.2总平面设计
4.2.1总平面设计的原则
总平面设计应按照年产量的大小进行设计。
布置必须紧凑合理，满足食品卫生要求，符合工厂设计规范。
做到节约用地，同时为远期发展留有余地；满足生产、生活流程，有利于主生产车间和动力区之间的联系，减少厂内运输距离和管道布置，节约能源；各分区集中布置，节约土地，节省基建费用，有利于管理，方便生活；保护环境，绿化、美化厂区；厂区各建筑物布置也应该符合规划要求，同时合理的利用地质、地形和水文等自然条件。
4.2.2厂区主人口设置
工厂设有三个出入口，其中正东方向的大门设有地秤，为红枣原料、运煤车和包装材料运输车出入口。
正北方向的大门为人流出入口。
正西方向的大门为成品的运输出人口。
4.3全厂总平面设计说明
全厂面积：
7500m2；建筑物占地面积：
2965m2；露天堆场面积：
35m2；辅助工程面积：
600m2；建筑系数（%）=（建筑物占地面积+露天堆场面积）/全厂总面积*100%=40%。
土地利用系数（%）=（建筑物占地面积+露天堆场面积+辅助士-程面积）/全厂总面积*100%=48%
根据食品工厂的经验数据：
建筑系数为25%~40%；土地利用系数为45%-65%；因此，本设计基本符合食品工厂设计要求，还留有一定发展空间。
5生产工艺设计
5.1生产工艺选择
采用液体深层发酵工艺。
据资料介绍，该工艺在国外早已应用于食醋的生产。
近几年来，我国开始研究、试产，实践证明该工艺有以下特点；①生产过程采用纯种发酵，有利于提高食醋质量，保证产品卫生，改善环境卫生；②可以实现机械化生产，有利于进一步实现自动化；③节约大量辅助原料。
采用此工艺可全部甩掉谷糠；④提高劳动生产率；⑤节约厂房面积30%以上；⑥生产周期由原来的30d缩短为9d；⑦出醋率不受夏季高温影响。
根据有关发酵食醋的工艺流程设计，采取分批投料，分批发酵的方法。
5.2工艺流程[8]
原料→清洗→粉碎→浸提→冷却→酶解→调整糖含量→接种酵母茵→酒精发酵→醋酸发酵→过滤→澄清→调自己→灭茵→包装
5.3工艺操作要点及其参数条件
5.3.1主原料选择
因鲜枣成熟比较集中，且不耐贮存，故生产枣醋宜选用干红枣。
红枣应选个大、核小、肉厚、含糖量高的。
除去霉变枣、虫蛙枣，以免影响品质。
5.3.2主原料验收
首先必须是合格的原料；其次质检员当场进行农残检验，不符合标准不收；最后抽检，从色、香、昧芝方面保证所购入原料质量合格。
5.3.3清洗
物料经螺旋提升机输送至清流槽洗去表面的泥沙和杂质。
5.3.4粉碎
在发酵与酿造过程中，为了加快蒸煮、发酵反应的速度，对于使用的固体原料，常需将其粉碎。
5.3.5漫提和冷却
以1：
4的比例添加自来水在70℃下浸提0.5h
5.3.6酶解
将浸提浆冷却至45℃加人0.05%果胶酶酶解4h。
果胶酶酶解不仅提高浸提率，而且有利于澄清，改善产品感官品质。
5.3.7调整糖含量
将酶处理后的枣浆冷却至25℃，用（蔗糖或自来水）调整SSC含量为12%。
5.3.8酒精发酵
接人活化的酵母菌进行酒精发酵。
发酵菌种：
啤酒干酵母；接种量为0.5%；发酵温度：
28-30℃；发酵时间：
7d；发酵设备：
酒精发酵罐。
5.3.9醋酸发酵
接入活化的醋酸菌进行醋酸液态深层发酵，待醋酸含量不再升高时停止发酵。
发酵菌种：
AS1.41；活化后接种量（体积比）：
10%；发酵温度：
30℃；发酵时间：
48h。
发酵设备：
下身轴式自吸式发酵罐。
5.3.10醋酸发酵后过滤
采用自动卸料离心机初步过滤，除去大渣质。
5.3.11澄清
用板框式过滤机进行二次过滤，达到澄清醋汁的效果。
5.3.12调配
按照红枣食醋的质量指标进行调配，除了酸度。
总酸要求为7.0g/100mL。
5.3.13灭菌
配兑完后用耐酸泵打人列管式换热器，加热至75-80℃后泵入贮存罐。
5.3.14包装
其工艺流程及所需设备大致如下：
洗瓶（洗瓶机）→玻璃瓶灭茵（玻璃瓶输送带加蒸汽灭茵）→灌装（自动灌装机）→压盖（压盖机）→贴标（贴标机）→喷码（喷码机）→落套（套标机）→热缩（热收缩机）→装箱（装箱机）→封箱（封箱机）→成品
6工艺计算和设备选型
6.1原料组分
据中国农科院分析中心测定：
中国干红枣含水量25%-30%，糖55%-80%,（数据因不同品种而异）。
6.2原料产醋能力（以1t主料计算）
酒精发酵阶段：
C6H1206→2C2H5OH+2CO2
葡萄糖乙醇
醋酸发酵阶段：
C2H5OH→CH3CHO→CH3COOH
乙醇乙醛乙酸（醋酸）
6.2.1浸提、酶解工序
1、原料加水量
加水比为1：
4；水量=1*4=4（t）。
2、枣浆中干物质的质量分数
原料含水量以30%计：
枣浆中干物质的质量分数=[1*70%/（1+4）]*100%=14%。
3、果胶酶用量（酶活力1800U/mg）
加酶比为0.05%，加酶量=1t*0.05%=0.5（kg）。
4、枣浆体积V，
14%毛干物质含量的枣浆，密度约为1.04kg/L；V1（1000+4000+0.5）/1.044808.2（L）。
6.2.2酒精发酵工序。
1、啤酒干酵母用量
添加比为0.5%0，并以1：
1的水活化后加入枣浆中；加酵母量=5000.5*0.5%*2=5（kg）。
2、每吨原料产酒精量
每批原料产酒精量=原料量×含糖含量×理论产酒率*转化率=1000*0.8*0.538*0.75=322.8（kg）（此处计算取含糖量为最大值80%计）。
3、发酵中CO2产生量
（按酒精发酵反应式计）=322.8*88/92=308.8（kg）
4、CO2带出乙醇量
（按经验数据1.2%计=322.8*1.2%=3.9（kg）。
5、发酵中逸出水分=322.8*0.02=6.5（kg）。
6、酒精发酵成熟醒总质量（含酵母质量）m,5000.5+5-308.8-3.9-6.5=4686.3（kg）
7、成熟醒体积V2（成熟醒密度为0.99kg/L）=4686.3+0.99=4733.6（L）。
8、成熟醒中酒精体积分数为0.7893，酒精产量=322.8-3.9=318.9（kg）；酒精体积分数318.9/0.789/4733.6*100%=8.59%。
6.2.3醋酸发酵工序
1、醋酸成熟醒质量m2（含酵母醒量）发酵时以10%添加己扩大培养的醋酸菌（体积分数约1.025）m2=4686.3+4686.3*10%=5154.9（kg）。
2、醋酸发酵醒体积V4=V2+V3=4733.6+（468.63/1.025）=4733.6+457.2=5190.8（L）。
3、每批原料产醋量酒精理论产醋值1.304，实际转酸率按939毛计：
产醋量=318.9*1.304*0.93=386.7（kg）
4、醋酸发酵时生成的水（按醋酸发酵反应式t十）=18*386.7/60=116（kg）。
5、醋酸成熟醒总质量m2=投入醒在酒精质量+生成醋酸质量+生成水=5190.8-318.9+386.7+116=5374.6（kg）
6、成熟醒体积V5（成熟醒密度1.01kg/L）5374.6-=-1.01=5321.4（L）0
7、成熟醒醋酸质量浓度=86.7/5321.4=7.3（g/100mL）。
8、压滤后醋酸质量按经验数据：
压滤损失4%；消毒运输损失为1.29毛，共损失率为5.2%，则醋酸量：
386.7*（1-5.2%）=366.6（kg）。
9、配兑成7.0g/100mL醋酸含量的成品醋的体手只V6=366.6/0.07=5237（L）。
10、成品醋总质量m3（成品醋密度1.025kg/L）=5237*1.025=5367.9（kg）。
11、原料出醋率=5367.9/1000=5.36（kg/kg）（7g/100mL的红枣醋）0
12、配兑加水量=5237-5321=6（L）。
6.3生产能力
年产食醋2000t。
根据设计任务中的要求，按照上述生产方法，全年投料批数和每批投料量如下：
a.每只罐一个周期为7d。
每只罐全年的生产周期数为300d/7d=43；b.三只罐每周期共投料1批*34批，全年共投料43*3批=129批；c.全年产醋为2000t，车间每批料应产醋：
2000t/129批=15.50t/批；d.每kg料产醋为5.36kg（按主料计），年产2000t每批投料量为：
15.50t/5.36=2.89t/批。
6.4投入和产出物料衡算汇总表（以1t投料计）
具体数值见表
投入和产出物料衡算汇总表（以kg投料计）
物料名称
投入（kg）
产出（kg）
损失（kg）
密度（kg/L）
容积（L）
水
4000
果胶酶
0.5
啤酒干酵母活化液
5
生成CO2
308.8
逸出酒精
3.9
挥发水分
6.5
酒精发酵成熟醪
4686.3
0.99
4733.6
醋酸发酵醪
4686.3
醋酸菌
468.6
醋酸发酵成熟醪
5151.4
1.01
5100
配兑加水量
6
最终产品醋
5368
1.025
6.5车间主要设备选型[9]
根据前述工艺要求，拟出的年产2000t红枣食醋
主要设备见表
年产2000t红枣食醋深层发酵车间主要设备一览表
序号
设备名称及规格
型号
数量
功率（kW）
功率（kW）
单位（万）
总价（万）
1
螺旋提升机
DT1
1
3.2
3.2
4
4
2
流送槽
GXC
1
2
2
3
3
3
刀片式粉碎机
WFC30/40
1
5
5
1.2
1.2
4
酶解罐V=20m3
1
13
13
5
列管式换热器
SPGH-W
2
2.5
5
6
不锈钢酒精发酵罐V=20m3
JX
3
20
60
7
自动卸料离心机
LW200x600
1
6
6
12
12
8
下伸轴式自吸式发酵罐V=20m3
2
7
14
13
26
9
板框式压滤机过滤容积:
3m3
800
2
5
10
2
4
10
调配罐V=3m3
2
2.2
4.4
1.2
2.4
11
锅炉0.5t/h
1
30
30
12
贮存罐V=20m3
2
13
26
13
缓冲罐V=10m3
4
9
36
14
半自动灌装机灌
1
4
4
8
8
15
螺杆泵和耐酸泵
9
3
27
0.3
2.7
16
积料槽V=200mL
1
0.3
0.3
17
积液槽V=200mL
1
0.3
0.3
18
刮板式输送机
2
1.2
2.4
2
4
19
高位罐V=2m3
1
0.35
0.35
20
小储罐V=5m3
1
1.5
1.5
合计
78
239.76
6.6生产车间水、电、汽估算
6.6.1水的
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