年产10万吨高盐稀态发酵酱油车间设计Word格式文档下载.docx
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Be-18°
Be浓度的，其用量较多，大致为生产所投料量的倍，盐含量占酱醅的17%左右，水分占酱醅的65%-70%，酱醅表现出流动性质，发酵周期为4-6个月。
产品颜色为红褐色，澄清透亮，具有浓郁的醇香，风味上佳。
其不利点投资较大，压榨设备占其中较大的比重，还需较长的时间来进行发酵[6]。
目前在生产工艺方面的改革研究一般是在以下几个方面。
一方面是原料的选择和原料配比，酱油生产所用的原料分为两大部分：
淀粉质原料和蛋白质原料。
酱油的鲜味成分大部分来源于氨基酸〔特别是天冬氨酸和谷氨酸的含量越高鲜味就越强〕，它是蛋白质水解的产物，所以蛋白质原料一般选用大豆或豆粕。
酱油的香气和甜味以及可溶性无盐固形物的形成均需要淀粉质原料的参与。
淀粉质原料不但是微生物营养成分的碳源，而且是发酵的基质。
其水解所产生的糖类以及发酵形成的酸类、醇类、酯类和醛类都是构成酱油呈味和生香的主要物质[7]。
高质量的酱油均选用小麦和面粉作为原料。
原材料和配比的不同对酱油的风味都有影响，在原料选择方面中国和日本都一样，在配比上日本一般选用一比一，而我国是一比一或者六比四。
另一方面是发酵设备的技术革新。
酱油酿造设备可分为六个大类，即蒸煮设备、制曲设备、发酵浸淋设备、消毒设备、输送设备、贮存和包装设备。
对降低设备成本，提高设备自动化控制程度的提高是现在的主要研究方向。
最后是制曲方面。
自古以来就把制曲看作酱油酿造的关键技术环节，酿造出的酱油品质的优良关键在于曲子的质量好坏[8]，所以优质成曲的制作是酱油酿造的基础。
制曲技术就是把纯种培养的种曲接入蒸煮处理过后的原料里并搅拌均匀，使米曲霉在最适宜的条件下充分发育繁殖，分泌多种酶〔如淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、脂肪酶、氧化酶等〕，为以后发酵作用提供酶源。
成曲的制作也是一种粗酶的生产方法。
对制曲要实行严格的品温控制，一般不要超过35℃。
曲室的湿度也有很高的要求，否则会影响酶活的提高，一般要求相对湿度最好在95%以上。
制曲的时间也需要控制，24-30小时为宜，周期不宜过长，因为过长的时间并不能提高酶活力。
国外的酱油生产工艺主要以日本为代表，虽然日本酱油的制作方法是中国传播过去的，但是日本的酱油生产技术却发展的比中国更快，特别是纯菌种应用、原料处理、制曲、发酵、压滤等几个技术方面，并且自动化机械设备和纯菌种的应用都是日本首次试用成功的[9]。
日本所普遍采用的酱油生产工艺为高盐稀态发酵法。
1.2课题研究的意义
我国根据酱油作为中国居民传统的调味品，具有消费普遍，消费量稳定，具有集中生成的趋势等特点，NaFeEDTA强化酱油研究项目也即铁强化酱油项目被我国营养与食品卫生研究所定为国民身体健康的基本策略之一。
酱油是很好的添加剂载体，NaFeEDTA的强化对酱油的感官性状和品质均没有影响，并优于其它有代表性的铁盐类强化剂，是优质的缺铁性贫血的防御措施，并且不会因为铁含量过高而中毒[10]。
目前全球的酱油年产量约为900多万吨，其中：
中国大陆大约在600万吨，日本大致为120万吨，其他亚洲地区大约在260万吨左右。
我国既是酱油的消费大国也是酱油产量严重不足的大国，我国1975的酱油产量甚至没有100万吨，70年代末才增加到165万吨，80年代末突破200万吨，90年代末突增为460万吨。
自我国改革开放以来，随着人民的生活水平的逐步提高，国人也越来越多的追求高质生活，酱油的销量特别是高档酱油的销量在稳步增加。
我国的酱油生产企业数量必将持续增加，排除海天、李锦记、加加等大品牌，小企业的数量将迎来蓬勃的增长。
高盐稀态发酵在日本取得重大的成功，在国内也逐步流行起来，以高盐稀态为生产工艺流程进行设计，以车间局部布置以及生产路线车间布置，通过设计使其美观、高效、经济、实用、方便、环保等。
2厂址的选择
建厂地区和工厂场地位置的选择作为企业厂址选择和建设中的重要环节，厂址的选择要依据建厂地区的自然环境、技术经济条件、行业特点的综合数据进行研究和分析从而做出最终的定位。
厂址选择是否合理，对工厂前期的基础投资和建厂速度及企业后期的经济效益和社会效益有很大的影响[11]。
本次设计厂址拟建在重庆市涪陵李渡新区工业园区，厂区拟建50000平方米。
2.1厂址环境地理
重庆市涪陵区位于重庆市中部，地处三峡库区腹地，位于乌江、长江交汇之处，被称为渝东门户之城。
经济上属于长江经济带，是乌江干流开发区与武陵山扶贫经济开发区的结合部，是带动武陵山经济发展的领头城市。
李渡新区是涪陵区最近几年划分的工业园区，紧邻长江。
不管是环境还是地理位置都非常适合建厂。
2.2社会功能调查
①功能划分：
涪陵区乃重庆市十三五计划中的发展中心城市，是一小时经济圈核心城市之一，是渝东南部发展的重心城市，是成渝经济区东南部核心城市。
②未来发展前景：
在今年即2016年的两会期间，涪陵区被确定为西部地区大开发的两个核心码头之一，是我国西部唯一的特种船舶制造基地，是西部十二省唯一的国家级船舶出口基地。
涪陵区在未来将会被打造成西部地区水陆运输最大的港口，由此带来的经济发展与人民生活水平的提高，都对酱油厂的建设有非常好的作用，不管是在酱油的销量或者运输上，都非常有利。
3工艺流程设计
我国普遍采用的高盐稀态发酵工艺种类
高盐稀态工艺〔浸出法〕
以面粉、豆粕为主要原料，通过蒸料、制曲、高盐等流程进行稀态发酵，其发酵周期为3-6个月，酱油采用浸出法进行滤出，在稀态发酵时，采用露天的传统方法，以日晒夜露的方式，充分利用太阳能直照使酱醪成熟，此工艺适合南方。
固稀发酵工艺
以脱脂大豆和小麦为主原料，在蒸熟的脱脂大豆与焙炒、粉碎后的小麦的均匀混合物中接入曲子，先固态发酵后稀发酵，成熟后的酱醪通过压滤得到酱油。
此工艺是在高盐稀态发酵基础上改革出的一种缩短发酵周期的改良工艺。
高盐稀态发酵工艺〔压滤法〕
以经过脱脂后的大豆和经焙炒粉碎的优质小麦为原料，在稀态发酵第一步的前期采用低温控制发酵的方式，并人工加入培养的乳酸菌和酵母菌，成熟酱醪经压榨机压滤提取酱油，虽然发酵周期较长〔一般5-6个月〕，但是较长的发酵时间是高品质酱油生产的必须条件之一，所以本次设计选择该工艺。
3.2工艺流程图及操作要点
3.2.1工艺流程图
小麦→筛选→除杂→焙炒→粉碎
→混合→接种→制曲→制醪→发酵→压榨→过滤→质检→调配
豆粕→除杂→润水→蒸料→冷却↑↑
盐水酵母等
→灭菌→灌装→成品
图3-1高盐稀态法生产酱油的生产示意图
大豆原料处理
①筛选：
大豆的筛选和除杂〔豆杆、豆皮、石子、铁质〕。
②大豆浸泡：
将经过除杂筛选后的优质大豆按计算好的量准确称取，以大豆比水1:
3的比例加入罐中进行浸泡。
浸泡期间视情况而搅拌，观察到大豆出现吸水饱满、轻揉就能分开皮肉、切开豆粒中心完全湿润则表示浸泡完成，可进行下一步操作。
③输料：
将前处理好的大豆定量加入蒸料锅中。
④蒸料：
按操作标准进行蒸料。
⑤冷却：
用水力喷射的形式降低物料的温度到指定范围内，即可出料进行下一步操作。
⑥熟料质量标准
感官：
大豆外表颜色变为黄褐色，具有固有的豆香气溢出，大豆不互相粘连，没有夹心，豆粒整体富有弹性。
理化：
消化率≥85%，水分60%-62%，无N性蛋白。
3.2.3小麦原料处理
①筛选
小麦经过筛选除杂选出颗粒饱满，长度适宜的小麦。
②焙炒
将小麦放入炒麦机，质量合格之后在进行粉碎。
③小麦焙炒质量
焙炒后的小麦外观颜色变为淡茶色，有物料固有的小麦香气，含水量少于10%。
④小麦粉碎
经过焙炒处理之后的小麦，输入粉碎机里，按工厂具体粉碎要求2-4瓣进行粉碎。
⑤感官指标
粉碎后的小麦不发生粘连现象，没有杂味，只有物料固有的香味。
⑥理化指标
水分≤10%。
3.2.4制曲
①接种
原料经蒸熟出锅后，用绞龙或者扬散机扬开热料〔同时也起到打碎结块的作用〕，待料冷却至40℃左右开始接种，接种量为0.3%-0.5%。
②培养
将冷却接种后的曲料转移到曲室，尽量保持料层松、均、平，防止压实。
每小时进行一次曲料温度人工记录，并观察曲室温度是否在控制温度内，确保将整个工艺的温度都始终控制在规定之内，符合生产工艺的规定。
根据实际观察情况，在培养大概8小时左右，需要间断性的供给空气给曲料。
随后培养大致4个小时，曲料颜色变为白色且出现结饼现象，培养的曲料温度升至36℃左右时即可翻曲，翻曲后的曲料应该保持料层松、均、平，防止压实，翻曲之后4-6小时左右，当曲料温度升到36℃且物料整体出现结饼有裂缝即可再次翻曲，要求同第一次翻曲。
当曲料进行30小时左右的培养之后，观察到出现较多的淡黄绿色，说明曲料已经成熟了。
③成曲质量标准
感官指标：
菌丝排列紧密整齐，外观为嫩黄绿色，固有的香气浓郁，无杂味，富有弹性，曲料质地疏松柔软，手感不粗糙。
理化指标：
中性蛋白酶活力1000-1500单位/克〔千基〕〔福林法〕。
培养后成曲水分：
28%-32%。
细菌数：
不超过50亿个/克〔千基〕。
④拌盐水
使用出曲绞龙设备，将成曲和盐水混合均匀，再送入发酵罐进行发酵，盐水使用量为曲量的倍左右。
3.2.5酵母的培养
①酵母培养〔以扩充培养至300L为例〕
试管原菌一级摇床培养二级摇床培养一级种子罐培养二级种子罐扩大培养
见表3-2
麦芽汁培养基：
12Bx麦芽汁100ml，琼脂2g。
酱油培养基：
生酱油质量分数为15%，食盐质量分数为12%，葡萄糖含量5%，不足的由自来水补。
表3-2酵母培养表
试管培养
一级摇床培养
二级摇床培养
一级种子罐培养
二级种子罐培养
容器
试管
500ml三角瓶
1000ml三角瓶
500L种子罐
1000L种子罐
装量
5-10ml
110ml
300ml
200L
700L
培养基
麦芽汁斜面培养基
酱油液体培养基
接种量
1-2环
一支试管接两瓶
10-12%
10-15%
35-40%
培养时间
2-3天
24-30小时
12-16小时
培养温度
28-30℃
28-32℃
②以一级种子罐操作培养为例
种子罐灭菌：
蒸汽常压灭菌30分〔95%-100%〕。
备料：
生酱油30L，葡萄糖10kg，食盐水和自来水适量，料液定量为200L，食盐补足12%。
物料灭菌：
升温到90℃〔半个小时〕，自然降温到35℃以下。
培养：
30-32℃，培养12-16小时，培养全过程采用循环水持续保温，培养全过程还需底部通风。
培养12小时后，将符合以下要求的种子接入发酵罐里。
表3-3种子要求
种子要求
发芽率
酵母数
酵母
≥16%
亿个/毫升
酵母添加量：
理论要求每一百克酱醪中酵母含量大于107-108个。
3.2.6发酵工艺
①发酵罐要有假底和出料口，采用的材质应能防止腐蚀。
②预先配制好18°
Be/20℃的食盐水溶液，用其与酱油曲混合，起到润湿作用即可，然后打入发酵罐制醪，不足的用食盐水不足，全过程所用总量为原料的倍。
③制醪完成之后注意观察，根据情况在第三天左右就应该开始抽油进行淋浇，淋油量的用量比为原料量的10%左右，之后严格控制操作流程，每两周进行一次淋油，该操作流程对流速的控制要求较高，必须用严格的控制操作来使酱醅受到均匀的淋浇，这样才能不破坏酱醅整体的的多孔性。
④发酵流程，制醪时严格把关控制温度为15℃，发酵前期严格控制温度在15℃，发酵时间控制在30天，发酵中期严格控制温度为28-30℃左右，发酵时间控制为90天，发酵后期根据环境采用控制常温发酵的方式，发酵时间控制为30天。
当酱醅中的豆粒开始溃烂，酱醅的外表颜色光泽开始转暗，酱醅液中的氨基酸态氮的含量约为1g/100ml，含量保持七天波动基本平衡时，则说明酱醅已经可以进行榨油操作。
3.2.7榨油
酱醪→输送→压榨罐→布酱→自淋→预压→重压→生油别离
3.2.8成品
①酱油的批兑
各个批次榨取出来的酱油的等级是不一样的，此时需要采用批兑工艺批兑成统一等级，根据实际情况，准确计量使用的必要食品添加剂的计量，并保证充分均匀混合。
②酱油灭菌
灭菌温度85℃，时间60分钟。
③过滤与澄清
采用静置澄清或者过滤的方式，静置时间是5-7天。
④检验
执行GB18186-2000高盐稀态酱油规定进行检验产品合格与否并判断是否放行，具体见表。
表3-4感官指标
项目
指标
色泽
淡红褐色或红褐色，色泽鲜艳而富有有光泽
香气
浓郁的酱香及酯香气
滋味
味鲜美、醇厚、鲜、咸、甜适口
体态
澄清
表3-5理化指标
指标〔二级〕
可溶性无盐固形物g/100ml≥
全氮〔以氮计〕g/100ml≥
氨基酸态氮〔以氮计〕g/100ml≥
表3-6卫生指标
砷〔以砷计，mg/L〕≤
铅〔以铅计，mg/L〕≤
食品添加剂≤
按GB2760规定
黄曲霉素B〔微克每公斤〕≤
5
菌落总数〔每毫升菌落数〕≤
50000
大肠菌数〔每百毫升中〕＜
30
致病菌
不得检出
⑤包装
成品进行包装，包装后统一放到仓库缓冲间等待抽查，合格后可进入销售仓库。
4.工艺计算
4.1物料衡算
4.1.1工艺技术指标及基础数据
见以下各表。
表4-1发酵工艺技术指标
指标名称
单位
指标数
生产规模
t/a
100000
年生产天数
d/a
300
发酵周期
d
150
产品日产量
334
产品规格
ml/瓶
600
表4-2原料损失表
名称
百分比〔%〕
原料配比
豆粕
60
小麦
40
物料损失
贮存损失
粉碎损失
发酵损失
装瓶损失
2
总损失
4.1.2以1t原料量为基准进行衡算
1t原料中豆粕600kg，含蛋白60%，600×
60%＝360kg
小麦400kg，含蛋白15%，400×
15%＝60kg
原料中总氮量为＝
总损失5.9%，－67.2×
5.9%＝
标准二级酱油中总氮量为
则转化为酱油为×
1005269600ml
酱油的密度为，则酱油的质量为
＝＝
1t原料在生产过程中质量变化：
贮存损失1.5%后，1000－1000×
1.5%＝985kg
粉碎损失后，985－985×
0.8%＝
润水加水100%〔以豆粕为基准〕，则加水600×
〔1－1.5%－0.8%〕＝
蒸煮后熟料含水50%，＋977.12×
50%＝
接种0.5%，接种量为1465.68×
0.5%＝
接种后，＋＝
发酵加盐水150%，1473.0084×
150%＝
13Be盐水含盐量13.5%，则配制盐水需要盐
2209.5126×
13.5%＝
需要水
－＝
加盐水后，＋＝
发酵后期补盐使总盐为18%，则3682.521×
18%＝
补盐总量为－＝
加盐后＋＝
发酵损失1.6%后，4047.0906×
1.6%＝
年产10万吨酱油厂的物料衡算表
表4-3物料衡算表
物料名称
对1t混合原料
每天平均
年产100000吨
混合原料
1000kg
600kg
400kg
熟料
发酵前
发酵后
45244t
酱油质量
334t
100200t
酱油体积
5269600ml
产量
瓶
万瓶
水平衡计算
4.2.1润水量
润水量100%，则全年润水量为
15874.0217×
〔1－1.5%－0.8%〕＝吨
4.2.2发酵前加盐水耗水量
根据物料衡算中一顿混合原料在该步骤耗水量为，可知全年耗水量为
＝吨
4.2.3生产过程耗水总量
根据全年润水量吨和全年发酵前加盐水量吨可得生产过程全年耗水量
＋＝吨
5设备的计算与选型
5.1发酵罐的计算
5.1.1发酵罐容积的计算
每天生产发酵液体积
V＝M〔酱醅〕/ρ＝150×
106＝100m3
装填系数，则发酵罐公称容积为
V＝＝125m3
取150m3发酵罐
5.1.2发酵罐数量确实定
N＝V0t/24VaΦ＝125×
150×
24÷
＝〔个〕
又一年有两个发酵批次，每个批次需要个发酵罐，取整为79个。
考虑到设备和管道的投入，故选用500m3的发酵罐，数量为20个。
5.1.3发酵罐直径和高度计算
H＝1.9DV全＝V筒＋2V封＝500m3
解得πD2H/4＋3＝500
D≈mH＝＝m
5.1.4罐体主要构件尺寸的选择与计算
①罐体
考虑到压力、温度、腐蚀等因素，选择罐体封头的材料和罐体材料，封头结构与罐体的链接方式。
因为发酵液有微弱的腐蚀性，封头和罐体都采用16MnR钢材，设计的封头采用标准的椭圆封头，又因其D＞500mm，故罐体的链接方式需采用双面缝焊接方式[12]。
②罐体壁厚
δ1＝PD/（2σφ－P）＋C＝[0.4×
6720－0.3）]＋3≈12.89mm，取13mm
D—罐体直径〔mm〕
P—耐受压强〔取〕
Φ—焊缝系数，双面焊接取
σ—设计标准温度下的许用应力〔kgf/cm2〕〔16MnR钢材焊接压力容器的许用应力为150℃，170MPa〕
C—腐蚀裕度，当δ－C﹤10mm时，取C＝3mm
③封头壁厚计算
δ2＝PDY/2Φσ＋C＝（0.4×
6720×
2.3/2×
170×
0.8）＋3≈mm,取26mm
P—耐受压强〔取〕
y—开孔系数〔取〕
Φ—焊缝系数，双面焊接取
σ—设计标准温度下的许用应力〔kgf/cm2〕〔16MnR钢材焊接压力容器的许用应力为150℃，170MPa〕
④搅拌器
采用涡轮式搅拌器，发酵罐选择的搅拌器的种类和搅拌器的层数需要依据d通过计算来确定h和b的尺寸。
根据
Di：
di：
L：
B＝20：
15：
5：
4
搅拌器叶径
Di＝D/3＝/3＝m
叶宽
B＝i＝0.2×
≈m
盘径
di＝i＝0.75×
＝m
叶弧长
L＝i＝0.25×
底距
C＝D/3＝/3＝m
⑤冷却面积
发酵罐冷却面积取2/m3；
由前文已知装填系数为，则可得换热面积：
A＝VΦψ＝500＝600m2
5.1.5部分附件设计选型
①人孔
用于设备的维修，由《材料与零件》知，对于设备内径大于2500mm的应该有两个人孔标准，需要在上下封口各开一个。
设计上封头选用外径800mm，内径600mm的盘旋盖
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