劉新超年產(chǎn)5000噸紅葡萄酒工藝設(shè)計(jì)

1、蘭州交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)題目名稱：年產(chǎn)5000 噸紅葡萄酒工藝設(shè)計(jì)學(xué)院：化學(xué)與生物工程學(xué)院專業(yè)班級(jí) :生工 1301 班蘭州交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)學(xué)號(hào)：201307604學(xué)生姓名：劉新超指導(dǎo)教師：桂妍雯摘要葡萄酒是我國五大酒種中增長較快的酒種之一，本設(shè)計(jì)在結(jié)合中國葡萄酒行業(yè)實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，借鑒國外葡萄酒行業(yè)的成熟經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了年產(chǎn) 5000 t 紅葡萄酒的工藝體系。該設(shè)計(jì)以質(zhì)量優(yōu)良的葡萄為原料，經(jīng)過破碎加工、發(fā)酵、過濾等工藝生產(chǎn)得到優(yōu)質(zhì)紅葡萄酒。該工藝具有投資小、產(chǎn)出大、見效快、節(jié)約、環(huán)保、高效等特點(diǎn)，具有科學(xué)性、先進(jìn)性和可操作性。關(guān)鍵詞： 紅葡萄酒工藝設(shè)計(jì)產(chǎn)品質(zhì)量1蘭州交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)前言1.1 葡萄

2、酒定義葡萄酒是用 葡萄果實(shí)或葡萄汁，經(jīng)過發(fā)酵釀制而成的 酒精飲料 。在 水果中，由于葡萄的 葡萄糖含量較高，貯存一段時(shí)間就會(huì)發(fā)出酒味， 因此常常以葡萄釀酒。葡萄酒是目前世界上產(chǎn)量最大、 普及最廣的 單糖釀造酒。早在六千年以前， 在盛2蘭州交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)產(chǎn)葡萄的 地中海區(qū)域，兩河流域 的蘇美爾人和尼羅河流域的古 埃及人就會(huì)釀造葡萄酒。有趣的是，在舞蹈文化中，有一種 葡萄酒舞 是在釀酒用葡萄豐收時(shí)，慶祝的團(tuán)體舞蹈。在古埃及文化中，葡萄酒（紅酒）和血相關(guān)聯(lián)，這種象征關(guān)系也影響了附近地區(qū)產(chǎn)生的的宗教。 在中國文化中，與葡萄酒有關(guān)的詩詞文學(xué)始自漢朝，多視葡萄酒為一種美酒。 清代末期張弼士從歐洲引進(jìn)葡萄

3、酒的釀制技術(shù)到中國，并在山東煙臺(tái) 建立中國近代首個(gè)葡萄園和葡萄酒廠， 中國才有重新制作本土生產(chǎn)的葡萄酒，其體系和禮節(jié)完全按照 歐洲技術(shù)和傳統(tǒng)。紅葡萄酒的顏色主要來自于葡萄皮中的 花色素苷 。由于在發(fā)酵制作過程中含有葡萄皮的成分， 紅葡萄酒有比白葡萄酒 有更高的保健價(jià)值。 研究表明，攝入適量的紅葡萄酒對(duì)健康有益。一部分原因是因?yàn)槠ぶ泻?兒茶素、白藜蘆醇 等多酚物質(zhì)。它們可能降低癌癥的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。1.2 葡萄酒分類葡萄酒有許多分類方式。 以成品顏色來說， 可分為紅葡萄酒、 白葡萄酒及粉紅葡萄酒三類。 其中紅葡萄酒 又可細(xì)分為乾紅葡萄酒、 半乾紅葡萄酒、 半甜紅葡萄酒和甜葡葡萄酒。 白葡萄酒 則細(xì)分

4、為干白葡萄酒、 半干白葡萄酒、 半甜白葡萄酒和甜白葡萄酒。以釀造方式來說，可以分為葡萄酒、氣泡葡萄酒、 加烈葡萄酒和加味葡萄酒四類。 其中一般葡萄酒的 酒精含量約為百分之八到十五， 然而加烈葡萄酒的酒精含量可能會(huì)更高。1.3 葡萄品種葡萄酒的風(fēng)味取決于釀酒葡萄的品種。 因?yàn)椴煌钠咸眩?所釀制出來的香味、喝的方式、收藏的方式都不同， 所以風(fēng)味會(huì)有很大的差別。 葡萄的品種千變?nèi)f化，而不同地區(qū)的 地理位置 、緯度、土質(zhì)與氣候，都有適合栽培的葡萄品種。釀制紅葡萄酒的葡萄品種主要有：赤霞珠、梅洛葡萄、西拉葡萄、黑皮諾、馬爾貝克、山吉?dú)W維榭、格那希、內(nèi)比奧羅、金芬黛、加美 ；釀制白葡萄酒的葡萄品種主要有

5、：夏多內(nèi)、雷司令、瓊瑤漿、蜜思卡岱、白蘇維儂、榭密雍、麝香葡萄、格烏塔明那、維歐尼爾、灰皮諾。 要釀造好的葡萄酒，首先要有好的葡萄原料，葡萄酒的質(zhì)量，七成取決于葡萄原料， 葡萄原料是奠定葡萄酒質(zhì)量的物質(zhì)基礎(chǔ)。 所謂葡萄原料的質(zhì)量， 主要是指釀酒葡萄的品種， 葡萄的成熟度及葡萄的新鮮度， 這三者都對(duì)釀成的葡萄酒質(zhì)量具有決定性的影響。 葡萄酒的質(zhì)量先天在于原料， 后天在于工藝。我國東北、西北及黃河地區(qū)都適合栽培釀酒葡萄品種。1.4 選題的目的和意義本題目是年產(chǎn) 5000 t 紅葡萄酒的工藝設(shè)計(jì)，是在結(jié)合中國葡萄酒業(yè)實(shí)際情況3蘭州交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，同時(shí)借鑒國外葡萄酒行業(yè)的成熟經(jīng)驗(yàn)， 制訂出的

6、一套更科學(xué)、 更合理的工藝體系， 以滿足生產(chǎn)管理和消費(fèi)者的需求。 與傳統(tǒng)工藝相比， 該工藝除具有投資小、產(chǎn)出大、見效快的特點(diǎn)外，還有省水、省電、省汽、勞動(dòng)強(qiáng)度低、環(huán)保等特點(diǎn)，因此，該工藝設(shè)計(jì)具有科學(xué)性、先進(jìn)性和可操作性 ；所以新工藝的推廣必將引導(dǎo)行業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)和質(zhì)量的全面提升， 提高本企業(yè)的葡萄酒在市場上的地位，并將會(huì)引領(lǐng)整個(gè)葡萄酒行業(yè)升級(jí)和科技進(jìn)步。4蘭州交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)紅葡萄酒生產(chǎn)工藝2.1 紅葡萄酒生產(chǎn)工藝簡介葡萄酒是用 葡萄果實(shí)或葡萄汁， 經(jīng)過發(fā)酵釀制而成的 酒精飲料。它的主要生產(chǎn)工藝分三步：第一步，分離獲得葡萄汁；第二步，進(jìn)行酒精發(fā)酵和蘋果酸 - 乳酸發(fā)酵階段；第三步，儲(chǔ)存管理工藝。

7、2.2 紅葡萄酒生產(chǎn)工藝2.2.1收集葡萄紅葡萄比較容易被氧化， 采收時(shí)必須盡量小心保持果粒完整，以免影響成品質(zhì)量。2.2.2破碎加工葡萄采收后，要進(jìn)行破碎加工， 從而最大限度地保證破碎葡萄的新鮮度， 并便于壓榨取汁和去除果梗。 除梗可在破碎前， 也可在破碎的同時(shí)或之后。 目前通常5蘭州交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)使用葡萄破碎機(jī)加工， 破碎與除梗工序同時(shí)完成。需要注意的是， 破碎工序中要求所有葡萄粒都要破碎且不能傷及種子及果梗，以避免種子和果梗中所含的寧、油脂等物質(zhì)進(jìn)入果汁中， 增加葡萄酒的苦澀和麻味。 在破碎前，應(yīng)對(duì)葡萄果實(shí)進(jìn)行分選，把不同品種、不同成熟度的果實(shí)分開破碎，同時(shí)除去爛果。在破碎時(shí)可按葡萄重

8、量加入適量的SO2 ，可以防止雜菌繁殖2.2.3壓榨為了不將葡萄皮、 梗和籽中的單寧和油脂榨出， 壓榨時(shí)壓力必須溫和平均， 而且要適當(dāng)翻動(dòng)葡萄渣。2.2.4分離取汁果汁分離是紅葡萄酒的重要工藝。 將葡萄破碎除梗， 果漿直接輸入果汁分離機(jī)進(jìn)行果汁分離。采用連續(xù)螺旋式果汁分離機(jī)低速、輕微施壓于果漿。2.2.5澄清傳統(tǒng)沉淀法約需 1 d 的時(shí)間；離心分離器比較方便，但動(dòng)力太強(qiáng)，常將酵母菌一并除去而需添加人工酵母。 二氧化硫靜置澄清采用適量添加二氧化硫來澄清葡萄汁，其操作簡單，效果較好，在澄清過程中二氧化硫主要起 3個(gè)作用：可加速膠體凝聚，對(duì)非生物雜質(zhì)起到助沉作用。葡萄皮上有野生酵母、細(xì)菌、霉菌等微生

9、物，在采收加工過程中也可能感染其他雜菌，使用二氧化硫起到抑制雜菌的作用。葡萄汁中酚類化合物、色素、兒茶素等易發(fā)生氧化反應(yīng)，使果汁變質(zhì)，當(dāng)葡萄汁中有游離二氧化硫存在時(shí)，首先與二氧化硫發(fā)生氧化反應(yīng)，可防止葡萄汁被氧化。2.2.6發(fā)酵紅葡萄酒發(fā)酵多采用人工培育的優(yōu)良酵母 （或固體活性干酵母）進(jìn)行低溫發(fā)酵。主發(fā)酵溫度在 1622 為宜，主發(fā)酵期為 6 d 左右。主發(fā)酵后殘?zhí)墙抵?5 g/L 以下，即可轉(zhuǎn)入后發(fā)酵。后發(fā)酵溫度一般控制在 15以下。在緩慢的后發(fā)酵中，葡萄酒香和味的形成更為完善， 殘?zhí)抢^續(xù)下降至 2g/L 以下。后發(fā)酵持續(xù) 30 d 左右。2.2.7倒桶、儲(chǔ)酒6蘭州交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)將澄清的葡

10、萄酒倒入橡木桶中儲(chǔ)藏， 此過程對(duì)紅葡萄酒的釀制很重要， 幾乎所有高品質(zhì)的葡萄酒都經(jīng)橡木桶的儲(chǔ)藏， 因?yàn)橄鹉就安粌H補(bǔ)充了酒的香味， 同時(shí)提供適度的氧氣使酒圓潤和諧。 儲(chǔ)藏時(shí)間的長短依據(jù)酒的結(jié)構(gòu)、 橡木桶的大小新舊而定，通常不會(huì)超過 2年。紅葡萄酒儲(chǔ)藏的過程主要是為了提高穩(wěn)定性，使酒成熟，口味重，要達(dá)到這個(gè)要求，和諧乳酸發(fā)酵、換桶、短暫透氣等都是不可少的程序。2.2.8過濾紅葡萄酒是否清澈跟酒的品質(zhì)沒有太大的關(guān)系， 除非是因?yàn)榧?xì)菌感染使酒渾濁。但為了美觀， 或使酒結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定， 通常還是會(huì)進(jìn)行澄清的程序。 釀酒師可依需要選擇適當(dāng)?shù)倪^濾法。2.2.9冷處理冷處理是使酒中雜質(zhì)因溫度降低而發(fā)生沉淀， 再通

11、過過濾把沉淀除去，使酒質(zhì)穩(wěn)定，如去酒石酸化鹽、乳酸發(fā)酵、澄清等，才能使發(fā)酵液在瓶中進(jìn)行二次發(fā)酵。2.2.10調(diào)配在二次發(fā)酵前， 釀酒師常會(huì)混合不同產(chǎn)區(qū)和年份的葡萄酒以調(diào)配出所要的各種口味。發(fā)酵完畢，經(jīng)儲(chǔ)藏一段時(shí)間的葡萄原酒，逐漸趨向老熟，酒味變得醇和起來，釀酒者可以對(duì)原酒的酒度、糖分、酸分進(jìn)行調(diào)配。上市的紅葡萄酒的含糖量為 12 %14 %，酒度為 12 %vol，酒度用同品種蒸餾酒調(diào)配，酸度可用檸檬酸或中性酒石酸調(diào)配，糖度用白砂糖調(diào)配。2.2.11裝瓶前的過濾裝瓶前，必須去除酒中的死酵母和葡萄碎屑等雜質(zhì)。 常用的方法有換桶、 過濾法、離心分離器和皂土過濾法等。2.2.12裝瓶、殺菌、包裝把酒

12、裝入預(yù)先消毒的酒瓶中， 于6070 ， 殺菌 1520 min。為了延長瓶裝紅葡萄酒的穩(wěn)定期， 防止棕色破敗病， 紅葡萄酒裝瓶以前， 要加入 30mg 50mg/L 的 VC。對(duì)于裝瓶后立即投入市場，短時(shí)間里就能消費(fèi)的紅葡萄酒，可采用防盜7蘭州交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)蓋封口，這樣成本低。國內(nèi)外大多數(shù)紅葡萄酒，都是采用軟木塞封口，軟木塞封口比較嚴(yán)密， 可以延長瓶裝紅葡萄酒的保存期限。所謂葡萄酒的包裝， 就是對(duì)裝瓶封口后的葡萄酒，進(jìn)行包裝裝潢。紅葡萄酒生產(chǎn)總工藝流程見下圖圖1酵母和糖二氧化硫控溫26-28葡分破壓分離澄萄選碎取汁清發(fā)酵多次榨倒桶紅葡過調(diào)配冷處過儲(chǔ)萄酒皂土濾酒濾理檸蒸白檬餾砂酸酒糖圖 1 紅

13、葡萄酒生產(chǎn)總流程圖8蘭州交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)工藝計(jì)算及設(shè)備選型3.1 葡萄酒工藝物料衡算3.1.1 生產(chǎn)周期主酵期 5 7 d， 后酵期為 2030 d， 儲(chǔ)酒期 0.52年，生產(chǎn)能力 5000 t。3.1.2原料用量按工藝要求， 葡萄酒的原料為 100 %新鮮的優(yōu)質(zhì)葡萄， 葡萄用量為 1000 kg。其糖度為 196 g/L，按正常工藝操作，釀成的酒的酒精度為 11.0 %vol12.0 %vol，符合國家的標(biāo)準(zhǔn)要求。3.1.3葡萄汁的量葡萄經(jīng)除梗破碎之后得到的葡萄汁，一般情況下皮、梗、籽占整個(gè)果穗的 23 %，不能釀酒發(fā)酵的低檔壓榨汁為 3 %。因此，所得葡萄漿的量為 ：5000（ 1-23

14、%）（ 1-3 %） =3734.5 t3.1.4發(fā)酵原酒的量9蘭州交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)葡萄汁經(jīng)過酒精發(fā)酵之后， 分離酒腳， 接著進(jìn)行自然發(fā)酵， 之后分離酒腳得到的發(fā)酵原酒。一般情況下，酒精發(fā)酵后的酒腳量約占整個(gè)發(fā)酵醪液的 5 %， 自然發(fā)酵后的酒腳量約占發(fā)酵原酒的 2 %，再次發(fā)酵過程中的壓榨、管道及操作損失約為 1 %。因此，酒精發(fā)酵后所得原酒的量為 ：3734.5（ 1-5 %-1 %）=3510.43 kg，蘋果酸 - 乳酸發(fā)酵后所得原酒的量為： 3510.43 （1-2 %）=3440.2 kg3.1.5陳釀原酒量發(fā)酵后，原酒進(jìn)入陳釀階段，此過程需經(jīng)過幾次的倒罐操作，分離酒腳，得到較澄清

15、的、口感較佳的陳釀型原酒。 在陳釀期間酒腳、 儲(chǔ)存期自然損失及操作過程中的損失一般為 3 %左右，因此，陳釀后原酒的量為： 3440.2（ 1-3 %）= 3337 kg3.1.6穩(wěn)定后處理原酒的量陳釀后的原酒在品評(píng)均衡后經(jīng)穩(wěn)定性處理， 主要進(jìn)行下膠澄清、 低溫冷凍和趁冷過濾處理。其中下膠澄清過程的損失約為 2 %。低溫冷凍和趁冷過濾過程損失為 2 %。因此，穩(wěn)定性處理后原酒的量為：3337（ 1-2 %） (1-2 %)=3204.8 kg3.1.7裝瓶后成品的量穩(wěn)定性處理后的酒經(jīng)無菌過濾后， 進(jìn)入灌裝系統(tǒng)裝瓶包裝。在此過程中的過濾損失及機(jī)械操作等損失大約為 2 %。因此，裝瓶后的成品的量為

16、 ：3204.8（1-2 %） = 3140.8 kg3.1.8出酒率由物料衡算得知， 5000 t 葡萄產(chǎn)酒 3140.8 t；則葡萄出酒率為： 3140.85000100 %=62.8 %噸酒耗葡萄量為： 50003140.8=1.59 t年產(chǎn) 5000 t 紅葡萄酒耗葡萄量為： 50001.59 t=7950 t3.1.9二氧化硫的添加量生產(chǎn) 5000 t 紅葡萄酒，二氧化硫用量為 50 mg/L，使用 6 %的亞硫酸調(diào)硫， 添加10蘭州交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)量為： 500050/6 %=4170 L。3.1.10蔗糖添加量生產(chǎn) 5000 t 紅葡萄酒，出汁率為 75 %，含糖為 196 g/

17、L，生產(chǎn) 12 %vol 葡萄酒，需補(bǔ)加蔗糖：（ 12 18-196） 5000=100000 kg=100 t。3.2 設(shè)備設(shè)計(jì)及選型（1）發(fā)酵罐的選型（2）發(fā)酵罐個(gè)數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸的確定年產(chǎn) 5000 噸，裝料系數(shù) 0.8，出汁率 75%葡萄酒密度=1076kg/m3，生產(chǎn)周期 T=15 天發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定日產(chǎn) 5000/300=16.67t/天有效容積： 16.67*15=250t/ 天發(fā)酵體積： 250/0.8=312.5t/ 天取發(fā)酵罐20t*15 加 1 個(gè)備用，公用 16 個(gè)發(fā)酵罐，即 N=16總 V=62.6*5000/1076/0.8=363.6m3V 有效 =62.6*5000

18、/1076=290.9m3發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算發(fā)酵罐采用圓柱形器身， 底和頂為錐形蓋，選取結(jié)構(gòu)尺寸的比例關(guān)系3 如下：H=1.2Dh1=h2=0.1D11蘭州交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)V=0.785D2(H+1/3h 1+1/3h2)D=4.2mH=1.2D=5.1mh1=h2=0.1D=0.42m由發(fā)酵罐的基本結(jié)構(gòu)尺寸，可確定氣罐表面積，罐體圓柱部分表面積 A1 和罐底、罐頂表面積 A2、A3 分別為： R 罐的半徑A1= *DH=3.14*4.2*5.1=67.3m3A2=A 3= *R(R2+h2)1/2=3.14*2.35(2.352+0.422)1/2=17.6m2所以全罐面積 A=A 1+A

19、 2+A3=102.5m2（3）總的發(fā)酵熱計(jì)算Q=Q1（ Q2+Q3）3Q1=m*sq式中 m每罐發(fā)酵醪量， kgs糖度降低的百分值， %q每 1kg 糖發(fā)酵放熱， JQ 主發(fā)酵期每小時(shí)糖度降低1 度所放出的熱量， JQ1=62.6*5*103*1%*418.6=1.3*106kJ/hQ2=5%*Q1=5%*1.3*106=6.5*104kJ/hQ3=A*kc(T W-TB)假定罐壁不包扎保溫層，TW =35， TB=3212蘭州交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)則 kc=k 對(duì) +k 輻=1.7(TW -T B)1/4+c(T W/100)4-(TB/100)4/(T W- T B)=8kJ/(m2.h )Q

20、3=102.5*8*(35-32)=2400kJ/hQ=Q1-(Q2+Q3)Q=1.3*106-6.5*104-2400=1.2*106kJ/h效益評(píng)估4.1 基本投產(chǎn)4.1.1 固定資產(chǎn)投資建筑工程費(fèi)用，用于廠房建筑，設(shè)備基礎(chǔ)處理，大型土方石方和場地平整等。K 1=500W設(shè)備及工期購置費(fèi)用，用于購置各種設(shè)備工具K 2=200W13蘭州交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)安裝工程費(fèi)用，用于設(shè)備和工作臺(tái)的安裝，已經(jīng)鋪設(shè)管線等。K3=50W其他費(fèi)用，包括土地使用費(fèi)，人員培訓(xùn)費(fèi)，勘察涉及分。K4=600W基本預(yù)備費(fèi)，用于事先難以預(yù)料的工程和費(fèi)用。K5=20W固定投資費(fèi)用 . K=K 1+K 2+K3+K4+K5=13

21、70W4.1.2 流動(dòng)資金投產(chǎn)設(shè)流動(dòng)資金占固定資產(chǎn)20% 則 k=K*20%=300W基本投產(chǎn) K 0=K+K=1633W4.1.3 原料燃料費(fèi)葡萄市場價(jià)格 5 8000 元/ 噸。全年葡萄耗費(fèi)7950*8000=6360W。糖市場價(jià)格 5000 元 / 噸。全年糖耗費(fèi) =100*5000=50W其他添加劑，全年耗費(fèi) =30W全年原料耗費(fèi) M 1=6450W燃料，動(dòng)力耗費(fèi) M 2=650W原料燃料費(fèi)用 M=M 1+M 2=7100W4.2 利潤750ML 中高檔葡萄酒的市場價(jià)格平均為 50 元/ 瓶，約 6.6 萬/ 頓。假設(shè)每年 5000 噸葡萄酒均能銷售一空，則每年銷售額為 33000 萬

22、。銷售費(fèi)用為銷售收入的 45% ，則稅前利潤為 =33000*(1-45%)-7100W= 11050W 企業(yè)稅收方面按年利潤的 28%計(jì)算，這稅收為 11050*28%=3094W年利潤為 11050*72%=7956W4.3 投資回收期投資回收期 =項(xiàng)目總投資 / 年利潤=10103/795614蘭州交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)=1.27 年本項(xiàng)目所產(chǎn)生的廢渣、 廢水是很好的肥料。 因此其對(duì)資源的合理利用、 對(duì)環(huán)境的保護(hù)、對(duì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的平衡，都有著重大的作用，進(jìn)而改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的可持續(xù)利用。 本項(xiàng)目利用現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)紅葡萄酒， 瞄準(zhǔn)的是市場的變化。其經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益均十分顯著。參考文獻(xiàn)李華現(xiàn)代葡萄酒工藝學(xué) M. 陜西人民出版社 .2002:18-23.