液态发酵年产10000吨米醋厂生产工艺设计Word文档格式.docx

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GB/T601-1988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米醋卫生标准

GB2760-1996食品添加剂使用卫生标准

GB4789.22-1994食品卫生微生物检验调味品检验

GB/T5009.41-1996食品卫生标准分析方法

GB5461—2000食用盐

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

3生产工艺流程设计

3.1工艺流程选择论证

3.2工艺流程图

3.3工艺要点

3.3.1原料粉碎

先将碎米浸泡，使米粒充分膨胀，然后将米与水按1:

（1.5~2）的比例送入磨粉机，磨成50目以上。

锤式粉碎机是利用快速旋转的锤刀对物料进行冲击粉碎,广泛用于中等硬物（暑干、玉米等）。

辐式粉碎机主要用来粉碎谷类颗粒原料，大麦、大米、高粱等都可用此粉碎。

钢磨主要用于大米、玉米等原料的粉碎［16］。

3.3.2调浆

原料浸泡后用磨粉机磨成粉浆，然后在调浆池内进行调浆。

调浆时要加0.25%的a-淀粉酶（酶制剂2000u/g）o控制pH6.0〜6.5,温度在85〜90'

C。

由于钙

离子有提髙酶对热稳定性作用，所以加入无水氯化钙0.1%。

333液化和糖化

本项目采用高温液化法，需要设备小，适于连续操作，淀粉受热快而均匀，能使淀粉迅速糊化。

液化时边加热边进料边搅匀，液化品温控制在85~92C,待粉浆全部进入液化锅后，维持10^15min,使淀粉充分液化，之后升温至100°

C,保持20min<

>

采用高温糖化法，也称酶法液化法，它是先以a-淀粉酶制剂在85〜90C对原料粉浆进行液化，然后再用隸曲在65°

C进行糖化，糖化时间30mino

3.3.4酒精发酵

将糖化醪送入酒精发酵罐中，并使温度降至329左右，向醪液中接入酒母。

酒精发酵是无氧氧化过程。

除了发酵初期，酵母中的活细胞大量繁殖需要一定的氧气外，整个过程在密闭发酵罐中进行。

罐压控制在0.25X105Pa,发酵温度30〜32-C,发酵时间为60〜70h。

产品在正常情况下酒度为6.7%左右，总酸应控制在0.4%以下，残糖在0.2%左右［17］o

3.3.5醋酸发酵

将酒精发酵醪接入醋酸发酵罐，在适宜的条件下，乙醇经醋酸菌的作用氧化为乙酸，它是酿醋的主要环节，直接影响到食醋的产量与食醋的风味。

醋酸发酵是利用醋酸菌所分泌的氧化酶将酒精氧化成醋酸，因此要求醋酸菌必须活力强、无杂菌.接种量不低于10%0醋酸菌刚接入发酵罐，通过一段时间培养，醋酸菌进入对数生长期，细胞数量增加.活力提高.酶大量形成、呼吸作用大大加强，要加大风量；

到后期，酒精减少.酸度上升缓慢、菌体衰老.呼吸缓慢、风量即可减小［18］

3.3.6压滤

醋酸发酵结束后，为了提高食醋糖分，在醋醪里加入一定量的糖，混合均匀送入压滤机进行压滤。

3.3.7灭菌和陈酿

醋酸压滤后取样检测，按成品要求加盐配兑，在加热至75〜809灭菌。

陈酿过程中，因美拉德反应等，食醋的色泽加深；

因氧化反应，食醋中的乙醇含量降低，而乙醛含量有所升高；

因酯化反应，食醋中的酯含量明显升高；

因缔合作用，食醋的风味变得醇和，醋酸的刺激性减弱。

4工艺计算

4.1主要技术参数

淀粉糖化率：

80%

糖一►酒精得率：

85%

酒精f醋酸得率：

大米原料一成品醋：

148.4kg/t

4.2物料衡算

按主料计每14&

4kg原料产醋It,每批投主料量：

148.4*33.34=4947.656kg

每年投主料量：

148.4*10000=14841

4.2.1酶量计算

应用酶活力为2000u/g的a■淀粉酶使淀粉液化，促进糊化，可减少蒸汽消耗量。

a-淀粉酶用量按8u/g原料计算。

全年用酶量为：

1484*8/2000=5.936t

单批次耗量：

5.936*1000/300=19.79kg

所用鉄曲糖化酶的活力为800u/g,使用量为150u/g原料，则糖化酶消全年耗量为：

1484*150/800=278.25t

单批耗量：

27&

25*1000/300=927.5kg

4.2.2氯化钙（规格：

无水）

单耗：

0.15kg/t：

每批投量：

0.15*33.34=5.001kg

全年投料量：

0.15*10000=1500kg

4.2.3纯碱（规格：

工业用）

0.225kg/t

0.225*33.34=7.5015kg

0.225*10000=2250kg

4.2.4液化醪量计算

根据生产实践，淀粉原料连续蒸煮的粉料加水比为1:

3,粉浆量：

148.4*（1+3）=593.6kg

蒸煮过程使用直接蒸汽加热，在后熟器和汽液分离器减压蒸发.冷却降温。

在蒸煮过程中，蒸煮醪量将发生变化，故蒸煮醪的精确计算必须与热量衡算同时进行，因而十分复杂。

为简化计算，可按下述方法近似计算。

假定用罐式连续蒸煮工艺，混合后粉浆温度50C,应用喷射液化器使粉浆迅速升温至88-C,然后进入连续液化器液化，再经1159高温灭酶后，在真空冷却器中闪急蒸发冷却至63C后入糖化罐

干物质含量B0二87%的大米比热容

C0=4.18（1-0.7B0）=1.63KJ/Kg.k

粉浆干物质浓度为：

B产87/4x100=21.8%

蒸煮醪比热容：

Ci=BiCo+（1-Bi）xCw

=21.8%xl.63+（1.0-21.8%）x4.18

=3.62KJ/K&

K

式中Cw——水的比热容[kJ/（kg.K）]

为简化计算，假定蒸煮醪的比热容在整个蒸煮过程维持不变。

经喷射液化加热后蒸煮醪量：

593.6+593.6x3.62（88-50）/2748.9-88x4.18=630kg

式中274&

9——喷射液化器加热蒸汽（0.5Mpa）的焙。

经二液化维持罐出来的蒸煮醪量：

630-630x3.62x（88-84）/2288・3=626kg

式中2288.3——第二液化维持罐的温度为84度下饱和蒸汽的汽化潜

热。

经喷射混合加热器后的蒸煮醪量；

626+626x3.62（115-84）/2748・9-115x4.18=657kg

式中115——灭酶温度（摄氏度）

2748.9——0.5Mpa饱和蒸汽的焙

经汽液分离器后的蒸煮醪量：

657-657x3.62x（115-104.3）/2245=646kg

式中2245——104.3摄氏度下饱和蒸汽的汽化潜热。

经真空冷却后最终蒸煮醪量为：

646-646x3.62x（104.3-63）/2351=605kg

式中2351——真空冷却温度为63摄氏度下的饱和蒸汽的汽化潜热。

粉浆中干物质的质量分数：

14&

4x（1-0.13）/605=21-8%

4.2.5糖化醪量计算

荻曲（糖化力800u/g干曲），单批耗：

28kg/t：

生产It食醋的糖化醪量：

605+28=633kg

糖化醪干物质质量分数：

4x（1-0.13）+0.594+0.225

633xl00%=20.5%

4.2.6酒精发酵醪量计算

实际产酒精量二原料量X淀粉含量X实际产酒率

=148.4x0.7x0.385=39.9kg

发酵中C02产量：

39.9x88/92=3&

2kg

发酵中溢出水分（按2%计）：

39.9x0.02=0.8kg

酒精发酵成熟醪总质量（含醋母醪量）

633-38.2-0.8=594kg

成熟醪体积（成熟醪密度为0.99kg/L）：

594/0.99=600L

成熟醪中酒精体积分数（酒精dAo.7893）

酒精体积分数=39.9/0.7893x600xl00%=8.43%

4.2.7醋酸发酵醪量计算

醋酸发酵醪质量（含醋母醪量）发酵时添加蛋白质水解液2）

50kg/t:

594+50=644kg

醋酸发酵醪体积：

600+50+1.2=641.7L

原料产醋量（转化率取84%）：

39.9x1.30x84%二43.57kg

醋酸发酵时消耗氧气：

43.57x32/64=23.2kg

酷酸成熟醪的质量：

644+23.2=667.2kg

成熟醪体积（成熟醪密度1.Olkg/L）：

667.2/1.01=660.6L

成熟醪醋酸的质量分数：

43.57/667.2=6.53%

配兑消毒后成品中醋酸量按经验数据：

压滤损失4%,消毒运输损失为1.2%,共损失5.2%,则醋酸量：

43.57x（l-4%-1.2%）=41.3kg

配兑成4%醋酸含量的成品醋的质量：

41.3/0.04=1032.5kg>

lt,所以符合生产要求

4.2.8无菌压缩空气的计算

深层发酵法的通风量计算如下：

理论需氧量：

CzHeOH+Oj―CHsC00H+H20

22.4（L）60（g）

ab

a=22.4xb/60

式中a理论需氧量，L/min

b理论产酸速度，g/min

b=39.9x10x1.3/66x60=13.lOg/min

理论通风量《）:

a'

=a+0.21

式中0.21——2的含量

实际通风量a'

'

=2.5a'

式中2.5—一经验数据

a'

=4.44b=58.16L/min

4.3物料衡算表

把上述的有关的米醋酿造车间的物料衡算结果整理成物料衡算表，

见表4-1：

表4-1米醋酿造车间物料的衡算表

物料名称

每批投料量

全年投料量

主料量

2968kg

890.4t

酶量

11.9kg

3.57t

荻曲

556.5kg

166.95t

氯化钙

3kg

900kg

纯碱

4.5kg

1350kg

液化醪

12.It

糖化醪

12.66t

酒精发酵醪

12000L

醋酸发酵醪

13212L

无菌压缩空气

580.16L/min

4.4热量衡算

£

节依据生产各部分对热量的需要进行计算，确保动力车间能够对整个工厂正常供热。

4.4.1液化过程中的热量计算

粉浆质量m=593.6+0.594+0.15+0.225=594.57kg

粉浆比热容C=3.72KJ/kg.k

液化过程总需热量为Q;

粉浆由初温T0加热至88°

C总耗热量为Q1；

设粉浆初温取T0=20*C,流加法液化浆温为889,耗热量Q1为：

Ql=mc（88-Ta）

=594.57x3.72x（88-20）

=150402kJ

加热时间为40min,蒸发量为每小时5%。

则蒸发水量为：

V水二热损失Q3为耗热量的15%：

mx5%x40+60=594.57x5%x

40+60=19.8Kj

加热过程中蒸汽带出的热量Q2为：

Q2=V水I

=19.8x2257.2

=44963kJ

式中I为水的汽化潜热（kj/kg）

热损失Q3为耗热量的15%：

Q3=15%x（Q1+Q2）

则总消耗热量：

则总消耗热量

Q4=l.15x（Ql+Q2）

=15%x（150402+44963）

=224360Kj

再次升温煮沸到1009后所需热量为Q5此时液化醪的质量为ml=605kg

Q5=mixCx（100-88）

=605x3.72x12

=27007.2kJ液化过程中总耗热量Q为：

Q=Q4+Q5

=224360+27007.2

=251367.2KJ

4.4.2糖化过程中的热量计算

液化醪质量为ml=605

液化醪比容热Cl为：

Cl=C0W/100+C水（100-W）/100

=1.55x21.28/100+4.18x（100-21.28）/100

=3.62KJ/kg.k

式中：

CO——淀粉质比热容为1.55[kJ/（kg.K）]

3——液化醪中干物质含量（%）

C——水的比热容为4.18[kJ/（kg.K）]

糖化过程加曲前，要将液化醪降温到加曲温度64C,所放出的热量Q1为:

Ql=mlxclx（100-64）

=605x3.62x（100-64）

=78843.6KJ

加曲后，开始糖化的温度为60°

C,糖化醪的质量为m2=52752.2kg,该过程放出的热量Q2

Q2=m2xc1x（64-60）

=605x3.62x4

=8760.4KJ

糖化过程放出热量Q为：

Q=Q1+Q2

=78843.6+8760.4

=87604kj

冷却水初始温度为17-C,最终温度为35-C,则糖化阶段冷却水耗用量为W：

W=Q

C（j-ts）

=87604

4.18x（35-17）

=1164.3kg

4.4.3酒精发酵过程中的热量计算

酒母接种温度为28-C,糖化醪降温到酒精发酵温度放出热量为Q7,糖化醪

（含酒母醪）质量ms=633kg

Q7=m3*Ci（60-28）

=633*3.62*（60-28）

=73326.72kJ

酒精发酵温度为33-C,升温到酒精发酵温度所需热量Q8为：

Q8=ms*Ci*（33-28）

=633*3.62.*（33-28）

=11453.7kJ

产It食醋过程中产生酒精39.9kg,以葡萄糖为碳源酵母发酵每生产IKg酒精放出的热量约为1170KJ,则发酵和酵母培养每小时放出的热量为：

Q尸1170*39.9=46683kJ

因为投入的是液体曲，糖化醪干物质质量分数'

矶

W=[148.4*（10-0.13）+0.594+0.15+0.2251/633*100%=20.54%

糖化醪的比热容C2:

C2=C*W/100+C.*（100-W）/100

=1.25*20.54/100+4.18*（100-20.54）/100

=3.56kJ/kg•K

蒸汽耗用量D,为：

D应/I-入

=11457.3/（2738-419）=4.94kg

4.4.4醋酸发酵过程中的热量计算

醋母接种温度为28C,酒精发酵成熟醪质量kgm6004,酒精发酵醪降温到醋

酸发酵温度放出热量Q10为:

Qio=nu*Ci*（33-28）

=600*3.62*5

=10860kJ

醋酸发酵温度为339,升温到醋酸发酵温度所需热量11Q为：

Qii=m4*Ci*（33-28）

生产It食醋过程中产生醋酸43.57kg,以酒精发酵每生产lkg醋酸放出的热量约为7458.5KJ,则发酵罐每小时放出的热量为（醋酸发酵时间66h）：

Q12=7458.5*43.57+66

=4923.74kJ

冷却水初始温度为179,最终温度为359,酒精发酵阶段冷却水用量为W2

=10860/4.18*（35-17）

=144.34kg

醋酸发酵阶段蒸汽耗用量D2为：

d2=qu/i-入=10860/（2738-419）

=4068kg

4.5热量衡算表

把上述的有关的米醋酿造车间的热量衡算结果整理成物料衡算表，见表4-2：

表4-2米醋酿造车间产一吨米醋所需热量衡算表名称热量

液化中总耗热量251367.2KJ

糖化过程放出热量87604KJ

酒精发酵放出热量46683KJ/h

醋酸发酵放出热量4923.74KJ/h

第5章设备选型

5.1液化罐

5.L1生产能力

每生产It食醋需粉浆量：

594.57kg

液化后醪液量：

605kg

每生产It食醋需粉浆体积（粉浆密度1.07kg/L）：

594.57+1.07=566L=0.556ms

每天生产食醋20t,液化罐填充量80%,则每天需要液化罐的总容积：

20*0.556+0.8=13.9ms

5.1.2液化罐数量N1的确定

现取公称容积20m3的液化罐，实际容积为22m3・

NF13.9*9/21=5.7（个）

现取公称容积22m3液化罐6个；

5.1.3主要尺寸

V全二VW+2V沪22m$

H=2D,则有v全=0.758D2*2D*刃/24DS*2=22

D=勺22/1.83=2.29m取2.4m

H=2D=4.8m

査表得封头高：

H封二h・+hb=600+25=625mm封头容积1.93m3

5.2糖化罐

5.2.1生产能力

每生产It食醋需糖化醪量：

633kg

每生产It食醋需糖化醪体积（糖化醪密度1.05kg/L）：

633/1.05-603L=0.603ms

每天生产食醋20t,糖化罐填充量80%,则每天需要糖化罐的总容积：

20*0.603+0.8=15.08ms

5.2.2糖化罐数量N2的确定

现取公称容积50m3的糖化罐，底封头为椭圆形封头，实际容积为58m3。

N2=15.08*9/58=2.34个

现取公称容积50m3糖化罐3个

5.2.3主要尺寸

V全二V筒+2V«

=58ms

糖化罐罐体不能太高或太矮取H:

D=1.5；

V全R.785D2*!

.5D+口/24D3*2=58

D胡58/1.44=3.43取3.4

H=l.5D=5.1米取5米

HM=ha+hb=850+50=900mm；

封头容积5.60m3

5.3酒精发酵罐

5.3.1生产能力

每生产It食醋需糖化成熟醪体积：

0.6m3

每天生产食醋20t,酒精发酵罐填充量85%,则每天需要酒精发酵罐的总容积：

20*0.6/0.85=14.12m5

5.3.2酒精发酵罐数量N3的确定

现取公称容积20m3的发酵罐，实际容积为22m3。

N2=14.12*9/22=5.78（个）

现取公称容积20m3发酵罐6个。

5.3.3主要尺寸

V全二V筒+2V封=22m‘

H=2D,则有v金二0.758D2*2D*开/24DS*2=221.57Ds+0.26Ds=59

D=%22/1.83=2.29取2.4

H=2D=4.8米

查表得封头高：

HM=h.+hb=600+25=625mm封头容积1.93m3。

5.3.4种子罐

种子罐容积

V«

=V6*10%

=22*10%

=2.2m5

式中总V——为发酵罐的总容积

10%—接种量

种子罐与发酵罐对应上料，发酵罐平均每天上1罐则需种子罐1个，种子培养时间12〜20小时，取12小时，辅助操作时间8〜10小时，生产周期约20〜30小时

设H/D=2/l,则种子罐总容积V总为：

V沪V^+2V封V沪0.758D2*2D*开/24D5*2=22

D=l.6m取D=l.1

H=2D=2.2米

査相应表得封头高：

H沪250+25=275mm

罐体总高：

Ha=Hfl+2H«

=2200+2*275=2750

单个封头容量：

V沪0.151m'

圆筒容积：

Vw=0.785D2*2D=1.51*1.18=2.09m3不计上封头容积：

V有效二VW+V»

=2.09+1.151=2.24m3校核种子罐总容积：

V总=2V封+V疟2.39n?

比需要的种子罐容积大，满足设计要求。

5.4醋酸发酵罐

5.4.1生产能力

每生产It食醋需酒精发酵成熟醪体积：

0.642m3

每天生产食醋20t,醋酸发酵罐填充量70%,则每天需要醋酸发酵罐的总容积：

20*0.642/0.70=18.35m3

5.4.2酒精发酵罐数量N4的确定

现取公称容积20m$的自吸式醋酸发酵罐，实际容积为22m3。

Nt=18.35*9/22=7.5（个）

现取公称容积20发酵罐8个。

年产醋酸醪液质量：

240/0.0653=36761

式中0.0653——成熟醋酸醪液醋酸含量

年产醋酸醪液体积：

V.N676/1.01=3640ms

式中1.01——醋酸醪液密度

实际产量验算：

22*0.7*8*300/9=4107>

3640ms

富裕量为：

（4107-3640）/3640*100%=13%能满足产量要求

。

5.4.3主要尺寸

现按公称容积20ms的发酵罐计算。

V沪2V対+V沪22m5封头折边忽略不计,以方便计算。

H=2D

则有V全=1.57Ds+0.26D8=22

1.83D5=22

D=%22/1.83=2.29取D=2.4m

H=2D=4.8

H«

=h.+hb=600+25=625mm封头容积1.93ms

V总二2V»

+Vm=1.57D2+1.93*2=25.56

5.4.4冷却面积

F=Q/KAtm

平均温差△tm=（Atl-At2）/ln（Atl/At2）=（33-28）/In（33/28）=30.43°

C△tcp

釆用竖直列管换热器，取经验值k=4.18X500kJ/（m3.h.°

C）

生产It食醋每小时放出热量Q12=4923.74kJ/（t.h）对公称容积20m3的发酵罐

F=4923.74*22*70%/4.