年產5 000 t蜜桃醋飲料工廠設計

鐘小榮

（三亞中瑞酒店管理職業(yè)學院，海南 三亞 572000）

水蜜桃是一種富含維生素和礦物質的低血糖生成指數水果，在炎熱夏季食用可為人體補充電解質，富含的膳食纖維可促進腸道蠕動，降低人體血脂和預防肥胖[1]。果醋是經由水果或果品加工下腳料發(fā)酵釀制而成的一種風味優(yōu)良、營養(yǎng)豐富的酸性調味劑，同時擁有水果和食醋的營養(yǎng)保健功能[2]。蜜桃醋具有較強的清除羥自由基與DPPH自由基的能力，且在眾多果醋中抗氧化能力優(yōu)異，具有很高的保健食用價值和市場發(fā)展前景[3]。

利用蜜桃生產蜜桃果醋，既能節(jié)省糧食，又能就地將其進行深加工轉化，為果農增收提供更好的途徑。飲料行業(yè)是近年來我國食品工業(yè)中成長最為迅猛的行業(yè)[4]。而且，隨著飲料行業(yè)的迅速發(fā)展、人們消費意識的改變以及消費水平的提高，人們對飲料的消費趨向往營養(yǎng)化、療效化、環(huán)?；l(fā)展。

1 蜜桃醋廠址選擇

選定蜜桃醋生產廠址需要多方面綜合考慮，如氣候、經濟、交通、原料產量以及水電條件等。韶關地處粵湘贛三省交界地區(qū)，是粵北交通樞紐和政治、經濟、文化中心，被稱為廣東北大門[5]。有珠江三角洲的生態(tài)屏障之稱的韶關土地面積居廣東省第二位，是全國重點林區(qū)，擁有大量未開發(fā)的土地資源。年發(fā)電量超過100億kW·h，電力資源豐富，是廣東省重要的電力基地。韶關水質優(yōu)良，而且韶關市境內多地設有桃園，水蜜桃原料資源豐富[6]。綜合水、電、勞動力及成本等，將蜜桃醋生產廠選址在廣東省韶關市新豐產業(yè)園。

2 產品方案和工藝設計

2.1 產品方案分析和產量的確定

蜜桃醋工廠建成后，根據當地水蜜桃產量和居民的消費需求，結合韶關市的地理環(huán)境及交通運輸現(xiàn)狀，確定產品與產量。一年按365 d算，除去設備檢修和節(jié)假日，全年生產天數按3 00 d算，每天24 h連續(xù)生產，每8 h一班，每天的生產班次為3班。生產周期為16 d。具體產量數據如表1所示。

表1 產量計算

2.2 蜜桃醋飲料產品配方

按照經驗，0.25 kg水蜜桃能制備0.1 kg蜜桃汁，發(fā)酵后得到0.72 kg左右蜜桃醋。以生產1 000 kg蜜桃醋為標準，所需的原輔料：蜜桃汁139.1 kg、酵母7.8 kg、蜂蜜7 kg、香精20 mL。

2.3 蜜桃醋工藝流程

蜜桃→清洗揀選→去核→打漿→榨汁→澄清過濾→滅菌冷卻→酒精發(fā)酵→醋酸發(fā)酵→調配→滅菌→檢驗→成品

2.4 蜜桃醋生產操作要點

2.4.1 原料處理

選用無腐爛完全成熟的水蜜桃作為生產原料，經果蔬清洗機洗凈和去核機處理后，用打漿機進行打漿處理20 min，將所得的果漿放入螺旋壓榨機進行榨汁處理，利用板框過濾機過濾得到桃汁。將桃汁置于90 ℃溫度條件下進行30 min的殺菌處理，冷卻至室溫備用。

2.4.2 酒精發(fā)酵

將干酵母置于溫度36℃、濃度6%的無菌白糖水中活化150 min，然后將活化的干酵母溶解成10%的酵母溶液，將其維持20 ℃?zhèn)溆?。將處理好的備用桃汁與酵母溶液攪拌均勻，密封，置于30～31 ℃環(huán)境條件下發(fā)酵4 d，前2 d每天攪拌2次，后2 d每天攪拌3次。最終酒精度要達到4.8 mL/100 mL以上。

2.4.3 醋酸發(fā)酵

將酒精發(fā)酵完的酒醪冷卻到20 ℃左右，接種經過擴大的7.1%醋酸菌，并維持濕態(tài)發(fā)酵，保持濕態(tài)發(fā)酵狀態(tài)。在發(fā)酵前期，維持溫度在33 ℃左右，將裝有10 m3培養(yǎng)液的發(fā)酵罐，每分鐘通入無菌空氣1 m3。當連續(xù)2 d測試酸度未有明顯上升時停止醋酸發(fā)酵。整個醋酸發(fā)酵周期約為12 d，醋酸含量為5.8 g/100 mL。

2.4.4 發(fā)酵后期處理

發(fā)酵好的果醋用板式過濾機過濾，并加入蒸餾水將果醋酸度調至1.8%，根據市場需求加入適量的桃味香精調香，添加蜂蜜進行酸甜比調配，以改善醋飲料風味，最后進行罐裝滅菌。

2.5 物料衡算

通過物料衡算可以確定生產過程中所使用的原輔料的需要量、倉庫儲存量以及采購運輸量等，并且能夠對生產過程中使用到的設備、勞動定員和包裝材料需求量等提供依據，生產1 t蜜桃醋消耗原料及包裝材料定額見表2。

表2 生產1 t蜜桃醋消耗原料及包裝材料定額表

3 主要生產設備

設備選型會影響投資建廠、工廠投產后的運行和檢修、產品質量以及工人的勞動強度等。因此，在選擇設備時候需考慮以下原則：

（1） 確保工藝過程實施的安全性，滿足工藝要求。

（2） 經濟要合理，技術要先進，機械化程度要高。

（3） 投資省，耗能低，效率高，加工方便，能一機多用。

（4） 操作簡單，清洗方便，結構緊湊，盡量采用已被確認為性能優(yōu)良的設備。

（5） 考慮自動控制系統(tǒng)。

通過對設計規(guī)模和產品方案的分析，按每小時蜜桃醋690 kg的產量，作出相關設備匯總，見表3。

表3 相關設備匯總

4 水、電、氣用量及用工人數估算

4.1 用水量

根據生產設備、生產流程和當地生活方式，估算出工藝生產用水量是25.0 t/d，員工生活用水19.5 t/d，清潔用水40.0 t/d，全廠總用水量為84.5 t/d。

4.2 用電量

電耗與設備的生產能力有關，將設備的損耗量累計，即可得到能源的消耗，根據設備損耗和總耗電量的估算，蜜桃醋每噸成品工藝用電量為400 kW·h。

4.3 用汽量

由于工廠以水蒸氣作為熱源，酶解、發(fā)酵、殺菌和真空減壓濃縮等工序都需要蒸汽，按“單位產品耗汽量定額”估算可知，蜜桃醋每噸成品工藝用汽耗量為1.5 t。

4.4 人員編制

根據生產工藝流程，輔助生產部門包含配電房、鍋爐房、機修房、冷庫、輔料庫、成品庫共6個部門，每個部門定員為每班人數2人，共36人。車間生產部門包含分選清洗、壓榨、酶解等車間共63人。實行廠長負責制，廠長、銷售經理、技術經理、出納各1人，副廠長2人，會計3人，化驗員、品控員各4人，行政文員、采購員各5人，后勤10人，銷售員20人。共計人數是57人。因此，該廠定員人數合計為156人。

5 全廠平面布置

5.1 全廠平面設計的基本原則

進行蜜桃醋飲料廠房布置設計的時候要考慮以下幾點：

（1） 遵循主生產車間布置在廠區(qū)中心地帶，輔助車間設置在其服務的負荷中心附近的原則。

（2） 平面設計要符合生產流程要求，確保生產作業(yè)線合理，原材料和半成品不能交叉運輸、往返運輸。

（3） 合理緊湊安排平面布置。

（4） 易燃倉庫及堆場盡量集中布置在場地主導的下風口和邊緣地帶。

（5） 總平面設計要符合國家相關規(guī)范和規(guī)定。

5.2 主要建筑物的面積確定

5.2.1 土地利用系數與建筑系數

按生產要求，確定全廠總面積為18 000 m2，其中建筑物占地面積為5 580 m2，露天堆場面積為970 m2，輔助工程面積為4 210 m2。

根據相關經驗數據，土地利用系數為45%～65%，建筑系數為25%～40%才符合設計要求。工廠土地利用系數為59%，建筑系數為36%符合設計要求。

5.2.2 廠內交通道路規(guī)劃

按照新豐產業(yè)園的規(guī)劃，廠內南北向主干道斷面寬度16 m，其余為8 m，次干道8 m，支路8 m。滿足一般貨車的通行要求。交通道路超前規(guī)劃，總體顯得寬敞。

5.3 車間平面布置設計

5.3.1 車間平面布置原則

在進行果醋車間平面布置時，盡量達到經濟合理、節(jié)省投資、設備排列簡潔、緊湊、整齊美觀、操作維修方便等要求。設計時應按照以下原則進行（車間布局圖說明見圖1）。

圖1 車間布局圖

（1） 車間平面布置要符合生產工藝要求。要按照生產加工的順序來排列設備，保證物料運輸的順暢，還要達到節(jié)省費用和動力設備的目的。

（2） 車間平面布置要符合生產操作的要求?？紤]設備與建筑物和設備與設備之間的安全距離?？紤]為操作者創(chuàng)造能管理多個設備的條件，盡量排列整齊、對稱緊湊、充分利用空間。為充分發(fā)揮設備的潛力，須考慮相同或相似設備間互換使用的方便性和可能性；為了使工人便于操作設備，設備的閥門控制盡量集中，自動測量儀表要集中控制。

（3） 車間平面布置要符合設備安裝及其維修的要求。須考慮設備安裝、檢修、拆卸等操作時候所需要的面積和空間，滿足設備可以順利進出車間的基本要求。若有通過樓層的設備，樓面上要設置有蓋板或無蓋板但有可拆欄桿的吊裝孔。考慮設備在檢修、拆卸和運輸物料時候有可能用到的起重運輸設備，若廠內有永久性起重運輸設備的時候，須考慮運輸的設備自身和物料的起吊高度。

（4） 車間平面布置要符合廠房建筑要求。為減少廠房樓面的振動和載荷，如大型通風機、離心機等運轉時會產生振動的設備或是笨重的設備應安置在廠房底層。設備布置注意要避開建筑物的柱子和主梁。在建筑物的伸縮縫或沉降縫處不能放置設備。布置在廠房的樓梯或大門旁邊的設備，要求不影響人員進出或開關門。

（5） 車間平面設置要符合節(jié)約建設投資的要求?？梢愿鶕O備操作使用特點，合理地布置設備以減少建筑面積，節(jié)約廠房建筑費用，如發(fā)酵罐、貯槽等設備可以采取半露天或露天布置。廠房設計一般采用優(yōu)點較多的低層建筑和土建結構。為了節(jié)約能源和減少管線投資，廠房的工藝管道應該集中分布，盡量使設備間管線最短，供電、供汽等設備的位置盡可能地靠近負荷中心。

（6） 車間平面布置要符合防腐蝕和安全衛(wèi)生的要求。車間的衛(wèi)生是產品正常生產的重要組成部分。在設計時要重視車間的衛(wèi)生條件，發(fā)酵車間與污染源保持安全距離并建在上風區(qū)。

5.3.2 車間設計

按照蜜桃醋飲料生產的工藝要求并聯(lián)合醋飲料實際生產情況，需要以下構建或建筑物。

（1） 原料倉庫：用于存放收購的水蜜桃原料。

（2） 預處理車間：對蜜桃進行初步處理，即清洗挑選、榨汁過濾等處理。

（3） 發(fā)酵車間：利用發(fā)酵罐等設備對原輔料進行酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵等處理。

（4） 調配和灌裝車間：該車間須接近成品室。

（5） 衛(wèi)生間、更衣室：供車間職工使用，要設在每個車間人員出入必然經過之地。此外，為避免交叉污染，人流和物流等進入車間的通道應該分別設立。

（6） 廢水處理區(qū)。

（7） 配電室、機修車間。

6 經濟分析

6.1 生產投資成本

根據工藝流程和工程設計，該項目生產投資成本見表4。

表4 生產投資成本

6.2 利潤估算

蜜桃醋飲料每瓶容量275 mL，出廠價定為4元/瓶。每噸蜜桃醋飲料銷售額為1 500元；蜜桃醋飲料年銷售額為7 500萬元。

全年原輔料費用：每噸原輔料費用為3 200元，全年原輔料總費用需要1 600萬元；包裝費用：909萬元；水電氣總費用：440.1萬元；年人工資費用：936萬元；稅收、銷售費及商檢費：712.5萬元；管理費或其他費用：85萬元。

年產5 000 t蜜桃醋飲料生產總費用：4 682.6萬元；毛利潤1 959.2萬元；年純利潤：1 567.36萬元。

6.3 投資回收期估算

投資回收期=固定資產總投資／年純利潤=3 969.5÷1 567.36 = 2.5年

6.4 經營安全率 (η)數據分析

η= [年利率／（年利率＋年固定成本）]×100%= [1 567.36/（1 567.36+943.2）]×100% = 62.4%

根據資料[7]顯示，當η＞30%則認為該項目經營安全。

7 綜合評價

綜合以上分析，本設計項目從產品生產環(huán)境方面看來，建立在韶關市的本廠，地理位置十分優(yōu)越、交通便捷，且有充足的原材料供應。從生產工藝和設備的選型來看，本設計符合食品衛(wèi)生安全要求，工藝設計先進、布局合理、生產自動化程度高。從環(huán)保和衛(wèi)生方面來看，本設計采用原位清洗（CIP）系統(tǒng)，有效保證了設備及管道的衛(wèi)生。從經濟分析的結果來看，項目投資回收期為2.5年，投資回收期合理，經濟評價結果顯示，該項目經濟效益良好，每年可實現(xiàn)利潤1 567.36萬元。經營安全率達62.4%，具有較好的抗風險能力。

本設計經濟上合理、技術上先進、工藝上成熟、生產上可行、設計上規(guī)范，具有較強的實際操作能力和代表性，能夠對蜜桃醋飲料工廠的建設起到較好的指導作用。