年产5000吨发酵食醋发酵车间设计_毕业设计(编辑修改稿)

年产5000吨发酵食醋发酵车间设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

扩大原料同微生物酶的接触面积，使有效成分被充分利用，大多数情况下 先粉碎，然后再进行蒸煮、糖化。 粉碎常用设备是：锤式粉碎机、刀片轧碎机、钢磨。 技术要点 ： 细度 50 目；浓度 18～ 20176。 Be’； ～ （试纸测定）。 工艺参数 ： 加水浸泡 1h；用 NaCO3 调 pH；加 %补充 Ca2+；加中温α 淀粉酶 %（酶活力 20xxu/g）。 （ 3） 原料 蒸煮液化 使植物组织破裂，细胞中的淀粉被释放出来，淀粉由颗粒状转变为溶胶状态，另一个作用是高温杀菌。 第 7 页 共 31 页 技术要点 ： 液化后的糖 浆具有香味 i，用竹片撩液滴点呈渣水分离状；碘反应成棕黄色； DE 值 15%～ 20%。 工艺参数 ： 流加法液化浆温 85～ 90℃， 88℃最佳。 维持 10min；升温煮沸 10分钟。 3. 糖化： 麸曲制备 试管斜面菌种 —— 三角瓶培养 —— 帘子培养 —— 厚层通风培养 培养基： 10%米曲汁 麸皮 +80%水 麸皮 + 麸皮 +10%～ 15% (或麦芽汁 ) 110%水 稻壳 +70%水 琼脂 2% 培养条件： 30℃ ,3d 30℃ ,3d 30℃ ,3d 30℃ ,1d 在帘子培养 以前的麸曲制备过程为种曲培养阶段，这一阶段是以得到强壮的霉菌孢子为培养目的，所以培养组成、培养条件要符合微生物生长规律，即要符合霉菌孢子发芽、菌丝生长、菌丝繁殖和孢子着生的要求。 厚层通风培养是生产用曲培养阶段， 这一阶段是以得到淀粉酶为主要培养目的，所以培养基的组成、培养条件既要符合微生物生长规律，又要符合微生物产酶规律。 采用高温糖化法，也称酶法液化法，它是先以α 淀粉酶制剂在 85～ 90℃对原料粉浆进行液化，然后再用麸曲在 65℃进行糖化。 具有糖化速度快、淀粉利用率高等优点。 技术要点 ： 糖化液碘呈淡橙黄色； DE 值 25%～ 30%；酸度 %。 工艺参数 ： 加捣碎的麸曲 5%（酶活力 1200u/g）；加曲温 64℃；糖化温度 60～62℃；糖化时间 30min。 4. 酒精发酵 通过纯培养方法制成酒母 ，再将其接入糖化醪中进行酒精发酵。 技术要点 ： 酒精含量 %～ %；酸度 %～ %；总醪量为原料之 5～ 6倍。 工艺参数 ： 酒母 4%(原料 )；接种温度 26～ 28℃，极限温度 30℃；发酵温度30～ 37℃，最适 32～ 33℃，发酵时间 60～ 68h。 5. 醋酸发酵 向酒精发酵醪中接入醋酸菌，在适宜的条件下，乙醇经醋酸菌的作 用氧化为乙酸的过程称为醋酸发酵，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。 醋酸发酵工序由醋酸菌种子培养、醋酸发酵和陈酿等组成。 酿醋过程中的醋酸发酵常在非严格无菌条件下进行，所以微生物种类复杂，但醋酸菌是醋酸正常发酵醪液中的主要微生物，它能氧化酒精为醋酸，有些醋酸 第 8 页 共 31 页 菌还能把葡萄糖氧化成葡萄糖酸。 传统酿醋多采用自然醋酸菌，目前多采用纯种醋酸菌。 醋酸菌种子培养工业流程如下： 菌种试管斜面接种培养 — 大三角瓶纯种扩大培养 — 醋酸菌种子液态培养 试管培养基：葡萄糖 、酵母膏 、碳酸钙 、 6%酒液 100mL、琼脂 ～。 三角瓶培养基：酵母膏 1%、葡萄糖 %、水 100mL、浓度为 95%的酒精4%。 种子液态培养： 4%～ 8%酒精发酵醪 ， 醋酸种子酸度 %～ %， 接种量5%～ 10%；通风量 (m179。 .min)；培养温度 32～ 35℃；培养时间 24h。 醋酸菌种子培养与其它微生物种子培养一样，除了使微生物繁殖以外，还有一个驯化作用，即使微生物适应于生产的要求，所以，在种子培养的前阶段，培养基的组成、培养条件多采用较优的工艺参数； 而在培养的后阶段，多采用接近于生产要求的工艺参数。 技术要点 ： 酒液酒 度 5%～ 6%； 醋酸发酵液酸度 %～ %。 工艺参数 ： 接种温度 28～ 30℃；发酵温度 32～ 34℃，最高不超过 36℃；前期通风量 179。 /(m179。 .min)、中期 ～ m179。 /(m179。 .min)、后期 179。 /(m179。 .min)；培养时间 65～ 67h。 醋酸菌含有乙酰辅酶 A 合成酶，能催化醋酸氧化，反应生成的乙酰辅酶 A进入三羧酸循环，进一步氧化为 CO2 和 H2O。 其反应式如下： 3 3 2~CH CO O H Co A S H CH CO S Co A H O   所以，醋酸发酵成熟时就要加入 2%～ 5%的食盐，以抑制醋酸菌的活性。 在液态深层发酵中，可采用分割法去醪进行“半连续式发酵”，即取出 1/2～1/3 量的发酵成熟醋醪，同时补加相应量的酒醪。 这一方法即可以省却醋酸菌种培养工序，且发酵罐中的菌种在醋酸发酵过程中已得到充分驯养，所以，又有利于提高原料的利用率和产品质量，但分割法去醪应注意无菌操作。 6. 压滤 技术要点 ： 滤渣水分≤ 70%；酸度≤ %。 工艺参数 ： 发酵醪预处理， 55 摄氏度维持 24h；压头醋、二醋用泵输送，泵压 2*89KPa，压 净停止。 压清醋用高位槽自然压力。 7. 配兑和灭菌 技术要点 ： 灭菌后成品醋酸≥ %；醋液红褐色，无混浊，无沉淀，无异味；细菌数≤ 5000 个 /ml。 工艺参数 ： 灭菌温度 80℃，维持适当时间；苯甲酸钠添加量为 %～ %。 第 9 页 共 31 页 8. 陈酿 一 是生醋经日晒夜露陈酿 数月； 二 是将成品醋封坛陈酿。 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。 （三） 生产工艺流程示意图 图 醋酸生产工艺流程示意图 第 10 页 共 31 页 三、 工艺设计及计算 （一） 工艺技术指标及基础数据 1. 生产规模：年产食醋 5000t（醋酸含量 4% 质量分数 ） 2. 生产工艺：液态深层发酵 、间歇发酵 3. 工作制度：全年工作 300 日，三班作业。 4. 食醋日产量： 17t 5. 食醋年产量： 5100t 6. 副产品年产量：次级食醋占食醋总量的 2%。 7. 产品质量：符合 GB18187— 20xx 国家标准酿造食醋 8. 大米 原料含淀粉 70%, 水分 13%。 9. α 淀粉酶用量为 8u/g 原料，糖化酶用量为 150u/g 原料，酒 母糖化醪用糖化酶量 300u/g 原料。 10. 醋酸发酵罐发酵周期 8d、 周期数 300/8 = 38。 技术参数 ： 淀粉糖化率： 80% 糖  酒精得率： 85% 酒精  醋酸得率： 80% 大米原料  成品醋： 160kg /t （二） 物料计算 1. 主要原料的物料衡算 （ 1） 淀粉糖化物料衡算 淀粉质原料加水加热糊化后，加入糖化曲或淀粉酶进行糖化，物料衡算总方程式    6 1 0 5 2 6 1 2 61nC H O n H O n C H O   162 180 1g 理论上 1g 淀粉完全水解后能生成 葡萄糖。 但由于糖化酶的活力、种类、糖化工艺的原因，淀粉原料中支键淀粉和直链淀粉的比例不同，糖化结束后糖化醪中糖和非糖的比例控制不同等，因而使得糖化效果颇有差异，实际的糖化率一般以理论的 75%85%计算，即实际上 1g 淀粉能生成 ~ 葡萄糖。 这里取 80%，即 1g淀粉能生成。 （ 2）酒精发酵物料衡算 向糖化醪液中接入酵母菌进行酒精发酵，其物料衡算可以用下列生化反应的总方 第 11 页 共 31 页 程式为基础： 6 1 2 6 2 5 222C H O C H O H C O   180 2 46 88 1g 理论上 1g 葡萄糖能生产 酒精，但由于酵母菌的生长繁殖、中间代谢产物的生成、酒精的挥发等，实际的酒精得率一般以理论酒精得率的 85%计算，即实际上 1g 葡萄糖能生成 左右的酒精。 （ 3）醋酸发酵物料衡算 向酒精醪液中接入醋酸菌，进行醋酸发酵，其物料衡算可以用下列生化反应的总方程式为基础 2 5 2 3 2C H O H O CH CO O H H O   46 60 18 1g 根据总方程式计算得到：理论上 1g 酒精能生产 醋酸。 但由于醋酸菌的生长 繁殖，发酵过程中酒精和醋酸的挥发，以及醋酸的进一步氧化等，实际的醋酸得率一般以理论得率的 80%计算，实际上 1g 酒精能生产 1g 左右的醋酸。 由上述计算得知，用淀粉质原料酿醋时， 1g 纯淀粉能生成 葡萄糖，经酒精发酵得到 ，再经醋酸发酵可以得到。 即 1t 食醋含 40kg 醋酸，需 40/ = 淀粉，需 大米。 （ 4） 大米年 消耗量 5100t 食醋中醋酸含量： 5100 4% = 204t 生产 204t 醋酸需要淀粉： 204/ = 530t 年消耗 大米 量 ： 530/ = （ 5） α 淀粉酶消耗量 应用酶活力为 20xxu/g 的 α – 淀粉酶使淀粉液化，促进糊化，可减少蒸汽消耗量。 α 淀粉酶用量按 8u/g 原料计算。 全年 用酶量为： 8 = 20xx 单耗量 ： 103/5100 = （ 6） 麸曲 耗用量 所用 麸曲 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： 150 = 800 第 12 页 共 31 页 单耗量： 103/5100 = 28kg/t （ 7）氯化钙（规格：无水） 单耗： kg/t： 全年投料量： 5100 = 765kg （ 8）纯碱（规格：工业用） 单耗： kg/t： 全年投料量： 5100 = 表 原料消耗表 （ 5000t/a） 名称 规格 单耗 全年 投料量 大米 淀粉含量 70% 103kg α 淀粉酶 20xxu/g 103kg 麸曲 800u/g 28kg/t 103kg 氯化钙 无水 纯碱 工业 纯碱 103kg 2. 蒸煮醪量的计算 根据生产实践，淀粉原料连续蒸煮的粉料加水比为 1:3，粉浆量为： （ 1+3） = 式中 —— 生产 1t 食醋（醋酸含量 4%）需要的 大米 量 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 50℃，应用喷射液化器使粉浆迅速升温至 88℃，然后进入连续液化器液化，再经 115℃高温灭酶后， 在 真空冷却器中闪 急 蒸发冷却至 63℃后入糖化罐。 其工艺流程图如下图所示。 第 13 页 共 31 页 图 粉浆连续蒸煮液化工艺流程 干物质含量 B0=87%的 大米 比热容为； c0 = （ ） = [kJ/(kg. K)] 粉浆干物质浓度为： B1 = 87/（ 4*100） = % 蒸煮醪比热容为： c1 = B1c0+（ B1） cw = % +（ %） = [kJ/ (kg. K)] 式中 c w—— 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。 ⑴经喷射液化加热后蒸煮醪量为： 5 9 3 . 6 * 3 . 6 2 ( 8 8 5 0 )5 9 3 . 6 6 3 0 ( )2 7 4 8 . 9 8 8 * 4 . 1 8 kg 式中 —— 喷射液化器加热蒸汽（ ）的焓（ kJ/K） ⑵经二液化维持罐出来的蒸煮醪量为： 630– 630 (8884) = 626 (kg) 式中 —— 第二液化维持罐的温度为 84 度下饱和蒸汽的汽化潜热 (kJ/K) ⑶ 经喷射混合加热器后的蒸煮醪量为； 626 + 626 (11584) = 657 (kg) 式中 115—— 灭酶温度（摄氏度） —— 饱和蒸汽的焓（ kJ/K） ⑷经汽液分离器后的蒸煮醪量： 657 6。