年产5 000 t蜜桃醋饮料工厂设计

钟小荣

（三亚中瑞酒店管理职业学院，海南 三亚 572000）

水蜜桃是一种富含维生素和矿物质的低血糖生成指数水果，在炎热夏季食用可为人体补充电解质，富含的膳食纤维可促进肠道蠕动，降低人体血脂和预防肥胖[1]。果醋是经由水果或果品加工下脚料发酵酿制而成的一种风味优良、营养丰富的酸性调味剂，同时拥有水果和食醋的营养保健功能[2]。蜜桃醋具有较强的清除羟自由基与DPPH自由基的能力，且在众多果醋中抗氧化能力优异，具有很高的保健食用价值和市场发展前景[3]。

利用蜜桃生产蜜桃果醋，既能节省粮食，又能就地将其进行深加工转化，为果农增收提供更好的途径。饮料行业是近年来我国食品工业中成长最为迅猛的行业[4]。而且，随着饮料行业的迅速发展、人们消费意识的改变以及消费水平的提高，人们对饮料的消费趋向往营养化、疗效化、环保化发展。

1 蜜桃醋厂址选择

选定蜜桃醋生产厂址需要多方面综合考虑，如气候、经济、交通、原料产量以及水电条件等。韶关地处粤湘赣三省交界地区，是粤北交通枢纽和政治、经济、文化中心，被称为广东北大门[5]。有珠江三角洲的生态屏障之称的韶关土地面积居广东省第二位，是全国重点林区，拥有大量未开发的土地资源。年发电量超过100亿kW·h，电力资源丰富，是广东省重要的电力基地。韶关水质优良，而且韶关市境内多地设有桃园，水蜜桃原料资源丰富[6]。综合水、电、劳动力及成本等，将蜜桃醋生产厂选址在广东省韶关市新丰产业园。

2 产品方案和工艺设计

2.1 产品方案分析和产量的确定

蜜桃醋工厂建成后，根据当地水蜜桃产量和居民的消费需求，结合韶关市的地理环境及交通运输现状，确定产品与产量。一年按365 d算，除去设备检修和节假日，全年生产天数按3 00 d算，每天24 h连续生产，每8 h一班，每天的生产班次为3班。生产周期为16 d。具体产量数据如表1所示。

表1 产量计算

2.2 蜜桃醋饮料产品配方

按照经验，0.25 kg水蜜桃能制备0.1 kg蜜桃汁，发酵后得到0.72 kg左右蜜桃醋。以生产1 000 kg蜜桃醋为标准，所需的原辅料：蜜桃汁139.1 kg、酵母7.8 kg、蜂蜜7 kg、香精20 mL。

2.3 蜜桃醋工艺流程

蜜桃→清洗拣选→去核→打浆→榨汁→澄清过滤→灭菌冷却→酒精发酵→醋酸发酵→调配→灭菌→检验→成品

2.4 蜜桃醋生产操作要点

2.4.1 原料处理

选用无腐烂完全成熟的水蜜桃作为生产原料，经果蔬清洗机洗净和去核机处理后，用打浆机进行打浆处理20 min，将所得的果浆放入螺旋压榨机进行榨汁处理，利用板框过滤机过滤得到桃汁。将桃汁置于90 ℃温度条件下进行30 min的杀菌处理，冷却至室温备用。

2.4.2 酒精发酵

将干酵母置于温度36℃、浓度6%的无菌白糖水中活化150 min，然后将活化的干酵母溶解成10%的酵母溶液，将其维持20 ℃备用。将处理好的备用桃汁与酵母溶液搅拌均匀，密封，置于30～31 ℃环境条件下发酵4 d，前2 d每天搅拌2次，后2 d每天搅拌3次。最终酒精度要达到4.8 mL/100 mL以上。

2.4.3 醋酸发酵

将酒精发酵完的酒醪冷却到20 ℃左右，接种经过扩大的7.1%醋酸菌，并维持湿态发酵，保持湿态发酵状态。在发酵前期，维持温度在33 ℃左右，将装有10 m3培养液的发酵罐，每分钟通入无菌空气1 m3。当连续2 d测试酸度未有明显上升时停止醋酸发酵。整个醋酸发酵周期约为12 d，醋酸含量为5.8 g/100 mL。

2.4.4 发酵后期处理

发酵好的果醋用板式过滤机过滤，并加入蒸馏水将果醋酸度调至1.8%，根据市场需求加入适量的桃味香精调香，添加蜂蜜进行酸甜比调配，以改善醋饮料风味，最后进行罐装灭菌。

2.5 物料衡算

通过物料衡算可以确定生产过程中所使用的原辅料的需要量、仓库储存量以及采购运输量等，并且能够对生产过程中使用到的设备、劳动定员和包装材料需求量等提供依据，生产1 t蜜桃醋消耗原料及包装材料定额见表2。

表2 生产1 t蜜桃醋消耗原料及包装材料定额表

3 主要生产设备

设备选型会影响投资建厂、工厂投产后的运行和检修、产品质量以及工人的劳动强度等。因此，在选择设备时候需考虑以下原则：

（1） 确保工艺过程实施的安全性，满足工艺要求。

（2） 经济要合理，技术要先进，机械化程度要高。

（3） 投资省，耗能低，效率高，加工方便，能一机多用。

（4） 操作简单，清洗方便，结构紧凑，尽量采用已被确认为性能优良的设备。

（5） 考虑自动控制系统。

通过对设计规模和产品方案的分析，按每小时蜜桃醋690 kg的产量，作出相关设备汇总，见表3。

表3 相关设备汇总

4 水、电、气用量及用工人数估算

4.1 用水量

根据生产设备、生产流程和当地生活方式，估算出工艺生产用水量是25.0 t/d，员工生活用水19.5 t/d，清洁用水40.0 t/d，全厂总用水量为84.5 t/d。

4.2 用电量

电耗与设备的生产能力有关，将设备的损耗量累计，即可得到能源的消耗，根据设备损耗和总耗电量的估算，蜜桃醋每吨成品工艺用电量为400 kW·h。

4.3 用汽量

由于工厂以水蒸气作为热源，酶解、发酵、杀菌和真空减压浓缩等工序都需要蒸汽，按“单位产品耗汽量定额”估算可知，蜜桃醋每吨成品工艺用汽耗量为1.5 t。

4.4 人员编制

根据生产工艺流程，辅助生产部门包含配电房、锅炉房、机修房、冷库、辅料库、成品库共6个部门，每个部门定员为每班人数2人，共36人。车间生产部门包含分选清洗、压榨、酶解等车间共63人。实行厂长负责制，厂长、销售经理、技术经理、出纳各1人，副厂长2人，会计3人，化验员、品控员各4人，行政文员、采购员各5人，后勤10人，销售员20人。共计人数是57人。因此，该厂定员人数合计为156人。

5 全厂平面布置

5.1 全厂平面设计的基本原则

进行蜜桃醋饮料厂房布置设计的时候要考虑以下几点：

（1） 遵循主生产车间布置在厂区中心地带，辅助车间设置在其服务的负荷中心附近的原则。

（2） 平面设计要符合生产流程要求，确保生产作业线合理，原材料和半成品不能交叉运输、往返运输。

（3） 合理紧凑安排平面布置。

（4） 易燃仓库及堆场尽量集中布置在场地主导的下风口和边缘地带。

（5） 总平面设计要符合国家相关规范和规定。

5.2 主要建筑物的面积确定

5.2.1 土地利用系数与建筑系数

按生产要求，确定全厂总面积为18 000 m2，其中建筑物占地面积为5 580 m2，露天堆场面积为970 m2，辅助工程面积为4 210 m2。

根据相关经验数据，土地利用系数为45%～65%，建筑系数为25%～40%才符合设计要求。工厂土地利用系数为59%，建筑系数为36%符合设计要求。

5.2.2 厂内交通道路规划

按照新丰产业园的规划，厂内南北向主干道断面宽度16 m，其余为8 m，次干道8 m，支路8 m。满足一般货车的通行要求。交通道路超前规划，总体显得宽敞。

5.3 车间平面布置设计

5.3.1 车间平面布置原则

在进行果醋车间平面布置时，尽量达到经济合理、节省投资、设备排列简洁、紧凑、整齐美观、操作维修方便等要求。设计时应按照以下原则进行（车间布局图说明见图1）。

图1 车间布局图

（1） 车间平面布置要符合生产工艺要求。要按照生产加工的顺序来排列设备，保证物料运输的顺畅，还要达到节省费用和动力设备的目的。

（2） 车间平面布置要符合生产操作的要求。考虑设备与建筑物和设备与设备之间的安全距离。考虑为操作者创造能管理多个设备的条件，尽量排列整齐、对称紧凑、充分利用空间。为充分发挥设备的潜力，须考虑相同或相似设备间互换使用的方便性和可能性；为了使工人便于操作设备，设备的阀门控制尽量集中，自动测量仪表要集中控制。

（3） 车间平面布置要符合设备安装及其维修的要求。须考虑设备安装、检修、拆卸等操作时候所需要的面积和空间，满足设备可以顺利进出车间的基本要求。若有通过楼层的设备，楼面上要设置有盖板或无盖板但有可拆栏杆的吊装孔。考虑设备在检修、拆卸和运输物料时候有可能用到的起重运输设备，若厂内有永久性起重运输设备的时候，须考虑运输的设备自身和物料的起吊高度。

（4） 车间平面布置要符合厂房建筑要求。为减少厂房楼面的振动和载荷，如大型通风机、离心机等运转时会产生振动的设备或是笨重的设备应安置在厂房底层。设备布置注意要避开建筑物的柱子和主梁。在建筑物的伸缩缝或沉降缝处不能放置设备。布置在厂房的楼梯或大门旁边的设备，要求不影响人员进出或开关门。

（5） 车间平面设置要符合节约建设投资的要求。可以根据设备操作使用特点，合理地布置设备以减少建筑面积，节约厂房建筑费用，如发酵罐、贮槽等设备可以采取半露天或露天布置。厂房设计一般采用优点较多的低层建筑和土建结构。为了节约能源和减少管线投资，厂房的工艺管道应该集中分布，尽量使设备间管线最短，供电、供汽等设备的位置尽可能地靠近负荷中心。

（6） 车间平面布置要符合防腐蚀和安全卫生的要求。车间的卫生是产品正常生产的重要组成部分。在设计时要重视车间的卫生条件，发酵车间与污染源保持安全距离并建在上风区。

5.3.2 车间设计

按照蜜桃醋饮料生产的工艺要求并联合醋饮料实际生产情况，需要以下构建或建筑物。

（1） 原料仓库：用于存放收购的水蜜桃原料。

（2） 预处理车间：对蜜桃进行初步处理，即清洗挑选、榨汁过滤等处理。

（3） 发酵车间：利用发酵罐等设备对原辅料进行酒精发酵、醋酸发酵等处理。

（4） 调配和灌装车间：该车间须接近成品室。

（5） 卫生间、更衣室：供车间职工使用，要设在每个车间人员出入必然经过之地。此外，为避免交叉污染，人流和物流等进入车间的通道应该分别设立。

（6） 废水处理区。

（7） 配电室、机修车间。

6 经济分析

6.1 生产投资成本

根据工艺流程和工程设计，该项目生产投资成本见表4。

表4 生产投资成本

6.2 利润估算

蜜桃醋饮料每瓶容量275 mL，出厂价定为4元/瓶。每吨蜜桃醋饮料销售额为1 500元；蜜桃醋饮料年销售额为7 500万元。

全年原辅料费用：每吨原辅料费用为3 200元，全年原辅料总费用需要1 600万元；包装费用：909万元；水电气总费用：440.1万元；年人工资费用：936万元；税收、销售费及商检费：712.5万元；管理费或其他费用：85万元。

年产5 000 t蜜桃醋饮料生产总费用：4 682.6万元；毛利润1 959.2万元；年纯利润：1 567.36万元。

6.3 投资回收期估算

投资回收期=固定资产总投资／年纯利润=3 969.5÷1 567.36 = 2.5年

6.4 经营安全率 (η)数据分析

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

根据资料[7]显示，当η＞30%则认为该项目经营安全。

7 综合评价

综合以上分析，本设计项目从产品生产环境方面看来，建立在韶关市的本厂，地理位置十分优越、交通便捷，且有充足的原材料供应。从生产工艺和设备的选型来看，本设计符合食品卫生安全要求，工艺设计先进、布局合理、生产自动化程度高。从环保和卫生方面来看，本设计采用原位清洗（CIP）系统，有效保证了设备及管道的卫生。从经济分析的结果来看，项目投资回收期为2.5年，投资回收期合理，经济评价结果显示，该项目经济效益良好，每年可实现利润1 567.36万元。经营安全率达62.4%，具有较好的抗风险能力。

本设计经济上合理、技术上先进、工艺上成熟、生产上可行、设计上规范，具有较强的实际操作能力和代表性，能够对蜜桃醋饮料工厂的建设起到较好的指导作用。