食醋發(fā)酵課程設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　目 錄I</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1食醋的起源與種類1</p><p>　　1.1.1食醋的起源1</p><p

2、>　　1.1.2食醋的種類1</p><p>　　1.2食醋的原料1</p><p><b>　　1.2.1主料1</b></p><p><b>　　1.2.2輔料1</b></p><p>　　1.2.3填充劑2</p><p>　　1.2.4添加劑2&

3、lt;/p><p>　　1.3食醋生產常用微生物2</p><p><b>　　1.3.1霉菌2</b></p><p>　　1.3.2酵母菌2</p><p>　　1.3.3醋酸菌2</p><p>　　1.4食醋的生產工藝3</p><p>　　1.4.1固態(tài)釀醋

4、工藝3</p><p>　　1.4.2液態(tài)法釀醋工藝3</p><p>　　1.5液態(tài)法食醋質量標準3</p><p>　　1.5.1感官指標3</p><p>　　1.5.2理化指標3</p><p>　　1.6食醋的功能特性3</p><p>　　第二章 生產方案和流程的確定

5、5</p><p>　　2.1 生產方案的確定5</p><p>　　2.2 生產流程的確定5</p><p>　　2.2.1 菌種選擇5</p><p>　　2.2.2 原料預處理5</p><p>　　2.2.3 糖化6</p><p>　　2.2.4 酒精發(fā)酵6</p&g

6、t;<p>　　2.2.5 醋酸發(fā)酵6</p><p>　　2.2.6 壓濾7</p><p>　　2.2.7 配兌和滅菌7</p><p>　　2.2.8 陳釀8</p><p>　　2.3 生產工藝流程示意圖8</p><p>　　第三章 工藝設計及計算9</p><

7、p>　　3.1 工藝技術指標及技術參數(shù)9</p><p>　　3.1.1 工藝技術指標9</p><p>　　3.1.2 技術參數(shù)9</p><p>　　3.2 物料計算9</p><p>　　3.2.1 主要原料的物料衡算9</p><p>　　3.2.2 蒸煮醪量的計算11</p>

8、<p>　　3.2.3 糖化醪量的計算13</p><p>　　3.2.4 酒精發(fā)酵醪的計算13</p><p>　　3.2.5 醋酸發(fā)酵醪的計算14</p><p>　　第四章 設備設計與選型15</p><p>　　4.1 液化車間15</p><p>　　4.1.1 生產能力的計算15&l

9、t;/p><p>　　4.1.2 液化罐數(shù)量N1的確定15</p><p>　　4.1.3 主要尺寸計算15</p><p>　　4.2 糖化車間16</p><p>　　4.2.1 生產能力的計算16</p><p>　　4.2.2 糖化罐數(shù)量N2的確定16</p><p>　　4.2.

10、3 主要尺寸計算16</p><p>　　4.3 酒精發(fā)酵車間17</p><p>　　4.3.1 生產能力的計算17</p><p>　　4.3.2 酒精發(fā)酵罐數(shù)量N3的確定17</p><p>　　4.3.3 主要尺寸計算17</p><p>　　4.3.4 種子罐17</p><p

11、>　　4.4 醋酸發(fā)酵車間18</p><p>　　4.4.1 生產能力的計算18</p><p>　　4.4.2 醋酸發(fā)酵罐數(shù)量N4的確定18</p><p>　　4.4.3 主要尺寸的計算19</p><p>　　4.4.4 種子罐19</p><p>　　4.6 車間設備一覽表20</p&

12、gt;<p>　　第五章 防污措施21</p><p>　　5.1 廢水處理21</p><p>　　5.2 廢渣處理21</p><p>　　5.3 廢氣處理21</p><p>　　5.4 空氣凈化除菌21</p><p>　　第六章 結 論22</p><p&g

13、t;　　參考文獻.......................23</p><p>　　附 圖......................................................................................................................24</p><p><b>　　第一章 緒論&

14、lt;/b></p><p>　　1.1 食醋的起源與種類</p><p>　　1.1.1 食醋的起源[1][2]</p><p>　　食醋是我國傳統(tǒng)的酸性調味品，在我國有著 2000 年的歷史。春秋戰(zhàn)國時期，釀醋從造酒業(yè)中分離出來，開始有專業(yè)的釀醋作坊了，但產量很低，這種稀少而又貴重的調料，實在非普通農家能享用。據(jù)東漢《四民月令》記載：“四月四日可作酢，五月

15、五日也可作酢”，直到這時，醋才成了人們生活“開門七件事”之一，走進尋常百姓家。元朝魯明善《農桑衣食撮要》中具體記載了紅米醋陳釀法；明朝戴牲的《養(yǎng)馀月冷》中就有陳釀老米醋、蓮花醋和小麥醋。清朝醋的生產更為普遍，生產工藝有了改進，如山酉老陳醋享有盛名。鎮(zhèn)江香醋、天津浙醋等都是在清代開始生產的。</p><p>　　1.1.2 食醋的種類</p><p>　　食醋可劃分為釀造醋、合成醋、再制醋三

16、大類。 釀造醋是用糧食等為原料，經微生物制曲、糖化、酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵等階段釀制而成。除主要成分醋酸外，還含有各種氨基酸、有機酸、糖類、醇和酯等營養(yǎng)成分和風味成分。合成醋是用化學方法合成的醋酸配制而成，缺乏發(fā)酵調味品的風味，質量不佳。再制醋是以釀造醋為基料，經過進一步加工制成。</p><p>　　1.2 食醋的原料[3]</p><p><b>　　1.2.1 主料</b

17、></p><p>　　主料大致是含淀粉、含糖、含酒精的三類物質，如谷物（玉米、大米等）薯類（甘薯、馬鈴薯等），果蔬（黑醋栗、葡萄、胡蘿卜等）糖蜜、酒類（酸果酒、酸啤酒）及野生植物（橡子、菊芋）等等。</p><p><b>　　1.2.2 輔料</b></p><p>　　輔料一般使用谷糠、麩皮或豆粕作輔料。他們不僅含有一定量的碳水化合

18、物，而且含有豐富的蛋白質和礦物質，為釀醋用微生物提供營養(yǎng)物質，并增加成醋的糖分和氨基酸含量，形成醋的色香味成分。</p><p><b>　　1.2.3 填充劑</b></p><p>　　疏松材料，使發(fā)酵料通透性好，好氧微生物能良好生長。其主要作用是疏松醋醅積存和流通空氣。</p><p>　　常用的填充料：谷殼、稻殼(礱糠)、高粱殼、玉米秸

19、、玉米芯、高粱秸、刨花、浮石以及多空玻璃纖維等。</p><p><b>　　1.2.4 添加劑</b></p><p>　　食鹽：醋醅發(fā)酵成熟后要及時加入食鹽以抑制醋酸菌，防止醋酸菌將醋酸分解，同時食鹽還起到調和風味的作用。</p><p>　　砂糖、香辛料：能增加醋的甜味，并賦予食醋特殊的風味。</p><p>　　

20、炒米色：能增加醋色澤及香氣。</p><p>　　1.3 食醋生產常用微生物[4]</p><p><b>　　1.3.1 霉菌</b></p><p>　　適合于釀醋的淀粉液化、糖化的微生物主要是曲霉菌。</p><p><b>　　常用的曲霉菌種有：</b></p><p&g

21、t;　　甘薯曲霉AS 3.324： 該菌生長適應性好、易培養(yǎng)、有強單寧酶活力，適合于甘薯及野生植物等釀醋；</p><p>　　東酒一號 它是AS 3.758的變異株：培養(yǎng)時要求較高的濕度和較低的溫度，上海地區(qū)應用此菌制醋較多；</p><p>　　黑曲霉AS 3.4309(UV-11)： 該菌糖化能力強、酶系純，最適培養(yǎng)溫度為32℃。制曲時，前期菌絲生長緩慢，當出現(xiàn)分生孢子時，菌絲迅速蔓

22、延.</p><p><b>　　1.3.2 酵母菌</b></p><p>　　不同的酵母菌株，其發(fā)酵能力不同，產生的滋味和香氣也不同。北方地區(qū)常用1300酵母，上海香醋選用工農501黃酒酵母。K字酵母適用于以高梁、大米、甘薯等為原料而釀制普通食醋。AS 2.109、AS 2.399適用于淀粉質原料。AS 2.1189、AS 

23、2.1190適用于糖蜜原料。</p><p><b>　　1.3.3 醋酸菌</b></p><p>　　醋酸菌是醋酸發(fā)酵的主要菌種。醋酸菌在充分供給氧的情況下生長繁殖，具有氧化酒精生成醋酸的能力 。</p><p><b>　　常用的醋酸菌有：</b></p><p>　　奧爾蘭醋桿菌(

24、A. orleanense) ：法國用葡萄酒生產醋的主要菌種。生長最適溫度為30℃。該菌能產生少量的酯，產酸能力較弱，但耐酸能力較強。</p><p>　　許氏醋桿菌(A. schutzenbachii) ：國外有名的速釀醋菌種，在液體中生長的最適溫度為25~27.5℃，固體培養(yǎng)的最適溫度為28~30℃，最高生長溫度37℃。該菌產酸高達11.5%。對醋酸沒有氧化作用。</p><p>　

25、　惡臭醋桿菌(A. rancens) ：我國釀醋常用菌株之一。該菌在液面處形成菌膜，并沿容器壁上升，菌膜下液體不渾濁。一般能產酸6~8%，有的菌株副產2%的葡萄糖酸，并能把醋酸進一步氧化成二氧化碳和水。</p><p>　　1.4 食醋的生產工藝</p><p>　　1.4.1 固態(tài)釀醋工藝[5]</p><p>　　固態(tài)發(fā)醋法釀醋，采用純種培養(yǎng)麩曲作糖化劑添加純種

26、培養(yǎng)酵母菌制成的酒母進行酒精發(fā)酵，再用純種培養(yǎng)醋酸菌制成的醋母，進行醋酸發(fā)酵而制得食醋。也有采用酶法液化通風回流法，將原料加水浸泡磨漿后，先添加細菌α-淀粉酶加熱液化,再加麩曲糖化,糖化醪冷卻,加入酒母進行酒精發(fā)酵,待酒精發(fā)酵結束,將酒醪、麩皮、礱糠與醋母充分混合后送入設有假底的醋酸發(fā)酵池中，假底下有通風洞，可讓空氣自然進入，利用自然通風及醋回流代替翻醅，并使醋醅發(fā)酵溫度均勻，直至成熟。酶法液化通風回流法的產量，出醋率和勞動生產率均比傳

27、統(tǒng)法高。</p><p>　　1.4.2 液態(tài)法釀醋工藝</p><p>　　液態(tài)發(fā)酵法制醋也漸采用深層發(fā)酵新工藝。淀粉質原料經液化、糖化及酒精發(fā)酵后，酒醪送入發(fā)酵罐內，接入純粹培養(yǎng)逐級擴大的醋酸菌液，控制品溫及通風量，加速乙醇的氧化，生成醋酸，縮短生產周期。</p><p>　　1.5 液態(tài)法食醋質量標準[6]</p><p>　　1.5

28、.1 感官指標</p><p>　　具有本品種固有的色澤; 有正常釀造食醋的滋味。</p><p>　　1.5.2 理化指標</p><p>　　總酸(以醋酸計)≥3.5g/100mL；糧食醋≥1.5g/100mL；其他醋≥1.0g/100mL。 </p><p>　　1.6 食醋的功能特性[7]</p><p>　

29、　食醋醫(yī)療保健作用的研究資料主要來自源于中國醫(yī)藥學的記載、驗方及現(xiàn)代中藥學的研究和現(xiàn)代醫(yī)學實踐、營養(yǎng)學及飲食保健研究的成果。公元前 3 世紀秦漢之際，其中用醋組方治療灼傷、疝、疽、癬、瘋狗咬傷等 11 種病毒有 17 則處方漢末《名醫(yī)別錄》說它“消癰腫，散水氣，殺邪毒”。唐代陳藏器《本草拾遺》有“治產后血暈、消食、殺邪毒、破結氣，心中酸水痰飲”的記述。清代王士雄《隨息居飲食譜》一書中，較深刻地歸納食醋的保健功效，“開胃、養(yǎng)肝、強筋、暖骨

30、、醒酒、消食、下氣、辟邪、解諸毒”。</p><p>　　據(jù)西方歷史記載食醋被用于對呼吸器官的疾病、疹癬、狂犬咬傷等疾病的治療。希伯克拉底斯使醋成為最早的藥品之一，而在比他還早一些論述的醫(yī)書上，也記載耳朵疾病使用醋治療，對皮膚病使用木炭和醋的混合物治療的方法。歐洲人習慣用醋殺菌消毒，預防傳染病 。食醋用于炮制中藥材，具體作用有:消減藥物的毒副作用，增強藥效，矯臭矯味，擴大藥物的作用范圍。此外，醋有利于提純藥物，降

31、低刺激性作用以及作為湯劑內服，外用做敷劑，治諸般腫毒之未化膿病癥等。</p><p>　　歸結食醋的主要功能如下：</p><p><b>　　抗菌殺菌作用</b></p><p><b>　　緩解疲勞</b></p><p><b>　　降低血糖的作用</b></p&g

32、t;<p>　　食醋對脂質代謝的影響及降血壓作用</p><p>　　抗氧化、抗衰老、美容</p><p><b>　　抗癌、防癌</b></p><p><b>　　促進食欲、護胃</b></p><p><b>　　預防骨質疏松</b></p>

33、<p>　　第二章 生產方案和流程的確定</p><p>　　2.1 生產方案的確定[8]</p><p>　　年產8000噸發(fā)酵食醋廠糖化、發(fā)酵車間設計。</p><p>　　機械攪拌通風發(fā)酵罐液態(tài)深層發(fā)酵制醋是將淀粉質原料經液化、糖化、酒精發(fā)酵后，向酒醪中接入醋酸菌在機械攪拌通風發(fā)酵罐中完成液體深層醋酸發(fā)酵的新工藝。具有原料利用率高，機械化程度高，發(fā)

34、酵品溫32～34 ℃，醋酸和酒精發(fā)酵各2d，發(fā)酵時間在2 d左右，生產周期短(8 d)，產品質量穩(wěn)定等優(yōu)點。</p><p>　　原料選擇大米，以大米為原料，且大米制出來的醋口感較好。</p><p>　　2.2 生產流程的確定</p><p>　　2.2.1 菌種選擇</p><p>　　(1) 糖化選擇黑曲霉AS 3.4309(UV-11

35、)。</p><p>　　(2) 酵母菌(AS2.399)酵母菌培養(yǎng)的最適溫度為25～30 ℃。</p><p>　　(3) 醋酸菌(許氏醋酸桿菌A. schutzenbachii)生長繁殖適宜溫度25～27.5 ℃，不耐熱，最高生長溫度37 ℃，最適PH3.5～6.5，耐食鹽為1 %～1.5 %。該菌產酸高達11.5 %，對醋酸沒有進一步的氧化作用。</p><p&g

36、t;　　2.2.2 原料預處理[9]</p><p>　　(1) 原料的篩選和除雜</p><p>　?、偬蕹棺兊脑希ジ街膲m土和雜物。</p><p>　?、趯в衅さ脑先コ?。</p><p>　?、厶幚矸椒ú捎梅诌x機篩選和水洗滌。</p><p><b>　　(2) 粉碎與水磨</b

37、></p><p>　　擴大原料同微生物酶的接觸面積，使有效成分被充分利用，大多數(shù)情況下先粉碎，然后再進行蒸煮、糖化。粉碎常用設備是：錘式粉碎機、刀片軋碎機、鋼磨。</p><p>　　技術要點：細度＞50目；濃度18～20 °Be；pH6.2～6.4(試紙測定)。</p><p>　　工藝參數(shù)：加水浸泡1 h；用Na2CO3調pH；加CaCl2 0

38、.2 %補充Ca2+；加中溫α-淀粉酶0.25 %(酶活力2000 u/g)。</p><p>　　(3) 原料蒸煮液化</p><p>　　使植物組織破裂，細胞中的淀粉被釋放出來，淀粉由顆粒狀轉變?yōu)槿苣z狀態(tài)，另一個作用是高溫殺菌。</p><p>　　技術要點：液化后的糖漿具有香味，用竹片撩液滴點呈渣水分離狀；碘反應成棕黃色；DE值15 %～20 %。</p

39、><p>　　工藝參數(shù)：流加法液化漿溫85～90 ℃，88 ℃最佳。維持10 min；升溫煮沸10 min。</p><p><b>　　2.2.3 糖化</b></p><p>　　采用高溫糖化法，也稱酶法液化法，它是先以α-淀粉酶制劑在85～90 ℃對原料粉漿進行液化，然后再用黑曲霉在35 ℃進行糖化。具有糖化速度快、淀粉利用率高等優(yōu)點。<

40、;/p><p>　　技術要點：糖化液碘呈淡橙黃色；DE值25 %～30 %；酸度0.2 %。</p><p>　　工藝參數(shù)：加搗碎的黑曲霉5 %(酶活力800 u/g)；加曲溫35 ℃；糖化溫度28～42 ℃；糖化時間30 min。</p><p>　　2.2.4 酒精發(fā)酵 </p><p>　　通過純培養(yǎng)方法制成酒母，再將其接入糖化醪中進行酒精

41、發(fā)酵。</p><p>　　(1)酵母菌種子培養(yǎng)</p><p>　　酵母菌菌種子培養(yǎng)工業(yè)流程如下：</p><p>　　斜面試管→錐形瓶→卡氏罐→增殖罐</p><p>　　試管和錐形瓶培養(yǎng)基：麥芽汁150ml，瓊脂3g，PH6.3。</p><p>　　卡式罐：麥汁的麥芽糖含量（總氮大于800mg/L～1000mg

42、/L、 a－氨基氮大于220mg/L），PH5.0，培養(yǎng)溫度20℃，接種量5 %～10 %。</p><p>　　增殖罐：5%～10%酵母糖化醪，增值培養(yǎng)溫度12℃～13℃，接種量10 %～15 %，培養(yǎng)時間24h。</p><p><b>　　(2)酒精發(fā)酵</b></p><p>　　技術要點：酒精含量8.0 %～8.5 %；酸度0.3 %

43、～0.4 %；總醪量為原料之5～6倍。</p><p>　　工藝參數(shù)：酒母10 %(原料)；接種溫度26～28 ℃，極限溫度30 ℃；發(fā)酵溫度30～37 ℃，最適32～33 ℃，發(fā)酵時間60～68 h。</p><p>　　2.2.5 醋酸發(fā)酵</p><p>　　向酒精發(fā)酵醪中接入醋酸菌，在適宜的條件下，乙醇經醋酸菌的作用氧化為乙酸的過程稱為醋酸發(fā)酵，它是釀醋的主

44、要環(huán)節(jié)，直接影響到食醋的產量與食醋的風味。醋酸發(fā)酵工序由醋酸菌種子培養(yǎng)、醋酸發(fā)酵和陳釀等組成。</p><p>　　(1) 醋酸菌種子培養(yǎng)</p><p>　　釀醋過程中的醋酸發(fā)酵常在非嚴格無菌條件下進行，所以微生物種類復雜，但醋酸菌是醋酸正常發(fā)酵醪液中的主要微生物，它能氧化酒精為醋酸，有些醋酸菌還能把葡萄糖氧化成葡萄糖酸。傳統(tǒng)釀醋多采用自然醋酸菌，目前多采用純種醋酸菌。醋酸菌種子培養(yǎng)工

45、業(yè)流程如下：</p><p>　　菌種試管斜面接種培養(yǎng) → 大三角瓶純種擴大培養(yǎng) → 醋酸菌種子液態(tài)培養(yǎng)</p><p>　　試管培養(yǎng)基：葡萄糖0.3 g、酵母膏1.0 g、碳酸鈣2.0 g、6 %酒液100 mL、瓊脂2.0～2.5 g。</p><p>　　三角瓶培養(yǎng)基：酵母膏1 %、葡萄糖0.3 %、水100 mL、濃度為95 %的酒精4 %。</p&g

46、t;<p>　　種子液態(tài)培養(yǎng)：4 %～8 %酒精發(fā)酵醪，醋酸種子酸度2.5 %～3.0 %，接種量5 %～10 %；通風量0.1 m/(m³.min)；培養(yǎng)溫度32～35 ℃；培養(yǎng)時間24 h。</p><p>　　醋酸菌種子培養(yǎng)與其它微生物種子培養(yǎng)一樣，除了使微生物繁殖以外，還有一個馴化作用，即使微生物適應于生產的要求，所以，在種子培養(yǎng)的前階段，培養(yǎng)基的組成、培養(yǎng)條件多采用較優(yōu)的工藝參數(shù)

47、；而在培養(yǎng)的后階段，多采用接近于生產要求的工藝參數(shù)。</p><p><b>　　(2) 醋酸發(fā)酵</b></p><p>　　技術要點：10酒液酒度5 %～6 %；醋酸發(fā)酵液酸度4.5 %～5.5 %。</p><p>　　工藝參數(shù)：接種溫度28～30 ℃；發(fā)酵溫度32～34 ℃，最高不超過36 ℃；前期通風量0.07 m³/(m&

48、#179;.min)、中期0.1～0.12 m³/(m³.min)、后期0.08 m³/(m³.min)；培養(yǎng)時間65～67 h。</p><p><b>　　2.2.6 壓濾</b></p><p>　　技術要點：濾渣水分≤70 %；酸度≤0.2 %。</p><p>　　工藝參數(shù)：發(fā)酵醪預處理，55

49、℃維持24 h；壓頭醋、二醋用泵輸送，泵壓2×89 KPa，壓凈停止。壓清醋用高位槽自然壓力。</p><p>　　2.2.7 配兌和滅菌</p><p>　　技術要點：滅菌后成品醋酸≥3.5 %；醋液紅褐色，無混濁，無沉淀，無異味；細菌數(shù)≤5000個/ml。</p><p>　　工藝參數(shù)：滅菌溫度80 ℃，維持適當時間；苯甲酸鈉添加量為0.06 %～0.

50、1 %。</p><p><b>　　2.2.8 陳釀</b></p><p>　　一是生醋經日曬夜露陳釀數(shù)月；二是將成品醋封壇陳釀。陳釀過程中，因美拉德反應等，食醋的色澤加深；因氧化反應，食醋中的乙醇含量降低，而乙醛含量有所升高；因酯化反應，食醋中的酯含量明顯升高；因締合作用，食醋的風味變得醇和，醋酸的刺激性減弱。</p><p>　　2.3

51、 生產工藝流程示意圖</p><p>　　圖2-1 醋酸生產工藝流程示意圖</p><p>　　第三章 工藝設計及計算</p><p>　　3.1 工藝技術指標及技術參數(shù)[11]</p><p>　　3.1.1 工藝技術指標</p><p>　　(1) 生產規(guī)模：年產食醋8000 t(醋酸含量5 % ，質量分數(shù))；&

52、lt;/p><p>　　(2) 生產工藝：液態(tài)深層發(fā)酵、間歇發(fā)酵；</p><p>　　(3) 工作制度：全年工作300 d，三班作業(yè)；</p><p>　　(4) 食醋日產量：27 t；</p><p>　　(5) 食醋年產量：8100 t；</p><p>　　(6) 副產品年產量：次級食醋占食醋總量的2 %；<

53、/p><p>　　(7) 產品質量：符合GB18187-2000 國家標準釀造食醋；</p><p>　　(8) 大米原料含淀粉70 %，水分13 %；</p><p>　　(9) α-淀粉酶用量為8 u/g原料，糖化酶用量為150 u/g原料；</p><p>　　(10)酵母和醋酸發(fā)酵罐發(fā)酵周期各3d，總時間8d，周期數(shù)300/8 = 38；

54、</p><p>　　(11) 接種量：酒精發(fā)酵10%，醋酸發(fā)酵10%。</p><p>　　3.1.2 技術參數(shù)</p><p>　　淀粉糖化率：80 %；</p><p>　　糖酒精得率：85 %；</p><p>　　酒精醋酸得率：80 %；</p><p><b>　　3.2

55、物料計算</b></p><p>　　3.2.1 主要原料的物料衡算</p><p>　　(1) 淀粉糖化物料衡算</p><p>　　淀粉質原料加水加熱糊化后，加入糖化曲或淀粉酶進行糖化，物料衡算總方程式</p><p>　　162180</p><p>　　1 g1.11 g&l

56、t;/p><p>　　理論上1g淀粉完全水解后能生成1.111 g葡萄糖。但由于糖化酶的活力、種類、糖化工藝的原因，淀粉原料中支鍵淀粉和直鏈淀粉的比例不同，糖化結束后糖化醪中糖和非糖的比例控制不同等，因而使得糖化效果頗有差異，實際的糖化率一般以理論的75 %～85 %計算，即實際上1 g淀粉能生成0.833～0.944 g葡萄糖。這里取80 %，即1 g淀粉能生成0.888 g。</p><p&g

57、t;　　(2) 酒精發(fā)酵物料衡算[4]</p><p>　　向糖化醪液中接入酵母菌進行酒精發(fā)酵，其物料衡算可以用下列生化反應的總方程式為基礎</p><p>　　180 2×4688</p><p>　　1 g 0.51 g</p><p>　　理論上1 g葡萄糖能生產0.51 g酒精，但由于酵母菌的生長繁殖、中間代

58、謝產物的生成、酒精的揮發(fā)等，實際的酒精得率一般以理論酒精得率的85 %計算，即實際上1 g葡萄糖能生成0.434 g左右的酒精。</p><p>　　(3) 醋酸發(fā)酵物料衡算</p><p>　　向酒精醪液中接入醋酸菌，進行醋酸發(fā)酵，其物料衡算可以用下列生化反應的總方程式為基礎</p><p>　　4660 18</p><p>

59、;　　1 g1.30 g</p><p>　　根據(jù)總方程式計算得到：理論上1 g酒精能生產1.30 g醋酸。但由于醋酸菌的生長繁殖，發(fā)酵過程中酒精和醋酸的揮發(fā)，以及醋酸的進一步氧化等，實際的醋酸得率一般以理論得率的80 %計算，實際上1 g酒精能生產1 g左右的醋酸。</p><p>　　由上述計算得知，用淀粉質原料釀醋時，1 g純淀粉能生成0.888 g葡萄糖，經酒精發(fā)酵得到0.

60、385 g酒精，再經醋酸發(fā)酵可以得到0.385 g醋酸。</p><p>　　即1 t食醋含50 kg醋酸，需50/0.385 = 129.9 kg淀粉，需大米129.9/0.7 = 185.6 kg。</p><p>　　(4) 大米年消耗量</p><p>　　8100 t食醋中醋酸含量：8100×5 % = 405 t</p><

61、p>　　生產408 t醋酸需要淀粉：405/0.385 = 1052 t</p><p>　　年消耗大米量：1052/0.7 = 1502.86 t</p><p>　　(5) α-淀粉酶消耗量 應用酶活力為2000 u/g的 α-淀粉酶使淀粉液化，促進糊化，可減少蒸汽消耗量。α-淀粉酶用量按8 u/g原料計算。</p><p>　　全年用酶量為：=6.01

62、 t </p><p>　　單耗量：6.01×103/8100 = 0.742kg/t</p><p>　　(6) 糖化酶耗用量 所用黑曲霉糖化酶的活力為800 u/g，使用量為150 u/g原料，則糖化酶消全年耗量為：= 281.79 t </p><p>　　單耗量：281.79×103/

63、8100= 35 kg/t</p><p>　　(7) 氯化鈣(規(guī)格：無水)</p><p>　　單耗：0.15 kg/t</p><p>　　全年投料量：0.15×8100 = 1215 kg</p><p>　　(8) 純堿(規(guī)格：工業(yè)用)</p><p>　　單耗：0.225 kg/t</p>

64、;<p>　　全年投料量：0.225×8100 =1822.5 kg</p><p>　　表3-1 原料消耗表(8000 t/a) </p><p>　　3.2.2 蒸煮醪量的計算</p><p>　　根據(jù)生產實踐，淀粉原料連續(xù)蒸煮的粉料加水比為1:3，粉漿量為：</p><p>　　185.6×(1+3)=

65、 742.4 kg</p><p>　　式中 742.4 ——生產1 t食醋(醋酸含量5 %)需要的大米量。</p><p>　　蒸煮過程使用直接蒸汽加熱，在后熟器和汽液分離器減壓蒸發(fā)、冷卻降溫。在蒸煮過程中，蒸煮醪量將發(fā)生變化，故蒸煮醪的精確計算必須與熱量衡算同時進行，因而十分復雜。為簡化計算，可按下述方法近似計算。</p><p>　　假定用罐式連續(xù)蒸煮工藝，

66、混合后粉漿溫度50 ℃，應用噴射液化器使粉漿迅速升溫至88 ℃，然后進入連續(xù)液化器液化，再經115 ℃高溫滅酶后，在真空冷卻器中閃急蒸發(fā)冷卻至35 ℃后入糖化罐。其工藝流程圖如下圖所示。</p><p>　　圖3-1 粉漿連續(xù)蒸煮液化工藝流程</p><p>　　干物質含量B0=87 %的大米比熱容為：</p><p>　　c0 = 4.18(1-0.7B0)= 1

67、.63 [kJ/(kg. k)]；</p><p>　　粉漿干物質濃度為：B1 = 87/(4×100)= 21.8 %</p><p>　　蒸煮醪比熱容為：c1 = B1c0+(1.0 - B1)×cw</p><p>　　= 21.8 %×1.63+(1.0-21.8 %)×4.18</p><p>

68、;　　= 3.62 [kJ/ (kg. k)]</p><p>　　式中 c w——水的比熱容[kJ/(kg. k)]。</p><p>　　為簡化計算，假定蒸煮醪的比熱容在整個蒸煮過程維持不變。</p><p>　　(1) 經噴射液化加熱后蒸煮醪量為：</p><p><b>　　(kg)</b></p>

69、<p>　　式中 2748.9——噴射液化器加熱蒸汽(0.5 Mpa)的焓(kJ/k)。</p><p>　　(2) 經二液化維持罐出來的蒸煮醪量為：</p><p>　　=779.29 (kg) </p><p>　　式中 2288.3——第二液化維持罐的溫度為84 ℃下飽和蒸汽的汽化潛熱(kJ/k)。&

70、lt;/p><p>　　(3) 經噴射混合加熱器后的蒸煮醪量為：</p><p>　　=664.56 (kg) </p><p>　　式中 115——滅酶溫度(℃)；</p><p>　　2748.9——0.5 Mpa飽和蒸汽的焓(kJ/k)。</p><p>　　(4) 經汽液分離器后的蒸煮醪量：<

71、;/p><p>　　= 653.09 (kg) </p><p>　　式中 2245——104.3 ℃下飽和蒸汽的汽化潛熱(kg)。</p><p>　　(5) 經真空冷卻后最終蒸煮醪量為：</p><p>　　= 610.55 (kg) </p>&l

72、t;p>　　式中 2351——真空冷卻溫度為63 ℃下的飽和蒸汽的汽化潛熱(kJ/k)。</p><p>　　(6) 粉漿中干物質的質量分數(shù)：</p><p><b>　　%</b></p><p>　　3.2.3 糖化醪量的計算</p><p>　　(1) 黑曲霉(糖化力800 u/g干曲)，單耗：28 kg/

73、t</p><p>　　(2) 生產1 t食醋的糖化醪量：610.55 + 28 = 638.55 kg </p><p>　　(3) 糖化醪干物質質量分數(shù)：</p><p><b>　　%</b></p><p>　　3.2.4 酒精發(fā)酵醪的計算</p><p>　　(1) 實際產酒精量=原料量

74、×淀粉含量×實際產酒率</p><p>　　=185.6×0.7×0.385</p><p><b>　　=50.02 kg</b></p><p>　　(2) 發(fā)酵中CO2產量：50.02× = 47.85kg</p><p>　　(3) 發(fā)酵中溢出水分(按2 %計)：

75、50.02×0.02 = 1.0 kg</p><p>　　(4) 酒精發(fā)酵成熟醪總質量(含醋母醪量)：638.55 –47.85 – 1.0 = 589.7kg</p><p>　　(5) 成熟醪體積(成熟醪密度為0.99 kg/L)：589.7 / 0.99 =605.7 L</p><p>　　(6) 成熟醪中酒精體積分數(shù)(酒精d420=0.7893

76、)：</p><p>　　酒精體積分數(shù)×100 %=10.68 %</p><p>　　3.2.5 醋酸發(fā)酵醪的計算</p><p>　　(1) 醋酸發(fā)酵醪質量(含醋母醪量)發(fā)酵時添加蛋白質水解液(d420=1.2)</p><p>　　50kg/t：587.7 + 50 = 639.7kg</p><p>

77、　　(2) 醋酸發(fā)酵醪體積：593.46+ 50/1.2 = 647.42L</p><p>　　(3) 原料產醋量(轉化率取84 %)50.02×1.30×84 % = 54.62kg</p><p>　　(4) 醋酸發(fā)酵時消耗氧氣：54.62× = 29.13 kg</p><p>　　(5) 醋酸成熟醪的質量：639.7 + 29

78、.13 = 668.83 kg</p><p>　　(6) 成熟醪體積(成熟醪密度1.01 kg/L)：668.83/1.01 = 662.20 L</p><p>　　(7) 成熟醪醋酸的質量分數(shù)：54.62/668.83 = 8.3 %</p><p>　　(8) 配兌消毒后成品中醋酸量：按經驗數(shù)據(jù)，壓濾損失4 %，消毒運輸損失為1.2 %，共損失5.2 %，則

79、醋酸量：54.62×(1-4 %-1.2 %)=51.78kg</p><p>　　(9) 配兌成5%醋酸含量的成品醋的質量：</p><p>　　51.78/0.05 = 1035.6 kg＞1 t (符合生產要求)</p><p>　　(10) 5 %成品醋的體積(成品醋密度1.01 kg/L)：1035.6/1.01= 1025.35L</p&

80、gt;<p>　　(11) 原料出醋率：1025.35/185.6=5.52 (kg/kg)</p><p>　　第四章 設備設計與選型</p><p>　　4.1 液化車間[10]</p><p>　　4.1.1 生產能力的計算</p><p>　　每生產1 t食醋需粉漿量：742.4kg</p><p&

81、gt;　　液化后醪液量：610.55 kg</p><p>　　每生產1 t食醋需粉漿體積(粉漿密度1.07 kg/L)：</p><p>　　742.4/1.07=694L=0.694 m3</p><p>　　每天生產食醋27 t，液化罐填充量80 %，則每天需要液化罐的總容積：</p><p>　　27×0.694/0.8 =

82、23.42 m3</p><p>　　4.1.2 液化罐數(shù)量N1的確定(發(fā)酵周期8天)</p><p>　　現(xiàn)取公稱容積25 m3的液化罐，實際容積為25.8 m3。</p><p>　　N1 == 7.2(個)</p><p>　　現(xiàn)取公稱容積25 m3液化罐8個。</p><p>　　4.1.3 主要尺寸計算<

83、;/p><p><b>　　(m3)</b></p><p><b>　　H=2D；則有 </b></p><p>　　解方程得：1.57D3+0.26D3=25.5</p><p>　　D == 2.4m </p><p>　　H = 2D = 4.8m</p>

84、<p>　　查表得封頭高：=650+40=840 mm ; 封頭容積2.51 m3。</p><p><b>　　驗算全容積V/全：</b></p><p>　　=26.2 m3＞25.8m3</p><p>　　比需要的液化罐大，滿足設計要求。</p><p><b>　　4.2 糖化車間<

85、/b></p><p>　　4.2.1 生產能力的計算</p><p>　　每生產1 t食醋需糖化醪量：638.55 kg</p><p>　　每生產1 t食醋需糖化醪體積(糖化醪密度1.05 kg/L)：</p><p>　　638.55/1.05=603 L=0.609 m3</p><p>　　每天生產食醋

86、27 t，糖化罐填充量80 %，則每天需要糖化罐的總容積：</p><p>　　27×0.609/0.8 =20.55m3</p><p>　　4.2.2 糖化罐數(shù)量N2的確定(發(fā)酵周期8天)</p><p>　　現(xiàn)取公稱容積22 m3的糖化罐，底封頭為橢圓形封頭，實際容積為22 .6m3。</p><p>　　N2 ==7.2 (

87、個)</p><p>　　現(xiàn)取公稱容積20 m3糖化罐8個。</p><p>　　4.2.3 主要尺寸計算(設上封頭的容積與下封頭相等)</p><p><b>　　m3</b></p><p>　　糖化罐罐體不能太高或太矮取H:D=1.5; H=1.5D；</p><p><b>　　

88、則有</b></p><p>　　解方程得：1.18D3+0.26D3=22.6</p><p>　　D = = 2.51m 取2.6m</p><p>　　H = 1.5D = 3.9 m 取4.0 m</p><p>　　查表得封頭高：=750+40=790 mm ; 封頭容積3.82 m3。</p>

89、<p><b>　　驗算全容積V/全：</b></p><p>　　=25.6 m3＞22.6 m3</p><p>　　比需要的糖化罐大，滿足設計要求。</p><p>　　4.3 酒精發(fā)酵車間</p><p>　　4.3.1 生產能力的計算</p><p>　　每生產1 t食醋需糖

90、化成熟醪體積：605.7L=0.6 m3</p><p>　　每天生產食醋27 t，酒精發(fā)酵罐填充量80%，則每天需要酒精發(fā)酵罐的總容積：27×0.6/0.80 =19.15 m3</p><p>　　4.3.2 酒精發(fā)酵罐數(shù)量N3的確定</p><p>　　現(xiàn)取公稱容積20 m3的酒精發(fā)酵罐，實際容積為20.4m3。</p><p&g

91、t;　　N2 == 7.6 (個)</p><p>　　現(xiàn)取公稱容積20 m3發(fā)酵罐8個。</p><p>　　4.3.3 主要尺寸計算</p><p>　　酒精發(fā)酵罐其罐體高度、底、蓋和罐徑的尺寸關系：</p><p>　　H=1.1～1.5D 取H=1.5D</p><p>　　h1=0.1～0.14

92、D 取h1=0.1D</p><p>　　h2=0.05～0.1D 取h2=0.1D</p><p>　　解得 0.989D3=51 m</p><p>　　D =2.2 m </p><p><b>　　H=4.4 m</b></p><p><b>　　h1=0.3 m&

93、lt;/b></p><p><b>　　h2=0.3 m </b></p><p><b>　　4.3.4 種子罐</b></p><p>　　(1) 種子罐容積和數(shù)量的確定 </p><p>　　V種=V總×10 %</p><p>　　=20.4

94、5;10 %</p><p><b>　　=2.04m3</b></p><p>　　式中 V總——為發(fā)酵罐的總容積m3；</p><p>　　10 %——接種量。</p><p>　　(2) 種子罐數(shù)量的確定</p><p>　　種子罐與酒精發(fā)酵罐對應上料，發(fā)酵罐平均每兩天上1罐，共需要4個種

95、子罐。種子培養(yǎng)時間12~20 h，取12 h，輔助操作時間8~10 h，生產周期約20~30 h。</p><p>　　(3) 主要尺寸的確定</p><p>　　設H/D=2/1，則種子罐總容積V/總為：V/總=V/筒+2V/封；</p><p>　　V/總= 0.785D2×2 D+πD3×2/24=2.04</p><p

96、>　　算得 D=1.05 m 取D=1.1m</p><p>　　則 H=2D=2.2 m</p><p>　　查相應表得封頭高 H/封=300+25=325 mm</p><p>　　罐體總高 H/罐= H/筒+2H/封=2000+2×325=2650 mm</p><p

97、>　　單個封頭容量 V/封=0.255m3</p><p>　　圓筒容積 V/筒= 0.785D2×2 D=1.34×1.13=1.64 m3</p><p>　　不計上封頭容積V/有效= V/筒+V/封 = 1.64+ 0.255 =1.9m3</p><p><b>　　校核種子罐總容積：</b></

98、p><p>　　V/總=2 V/封+ V/筒</p><p><b>　　=2.15 m3 </b></p><p>　　比需要的種子罐容積大，滿足設計要求。</p><p>　　4.4 醋酸發(fā)酵車間[9]</p><p>　　4.4.1 生產能力的計算</p><p>　　每

99、生產1 t食醋需酒精發(fā)酵成熟醪體積：605.7L = 0.606m3</p><p>　　每天生產食醋27 t，醋酸發(fā)酵罐填充量70 %，則每天需要醋酸發(fā)酵罐的總容積：27×0.606/0.70 = 23.37m3</p><p>　　4.4.2 醋酸發(fā)酵罐數(shù)量N4的確定</p><p>　　現(xiàn)取公稱容積25 m3的機械攪拌通風發(fā)酵罐，實際容積為26.0m

100、3。</p><p>　　N4 = =7.2(個)</p><p>　　現(xiàn)取公稱容積25m3發(fā)酵罐8個。</p><p>　　年產醋酸醪液質量:405/0.0827= 4897 t</p><p>　　式中 0.0827——成熟醋酸醪液醋酸含量。</p><p>　　年產醋酸醪液體積：V醪 =4897/1.01 =

101、4846 m3</p><p>　　式中 1.01——醋酸醪液密度。</p><p>　　實際產量驗算：=6240 m3＞4846 m3</p><p><b>　　富裕量為：</b></p><p>　　=28%，能滿足產量要求。</p><p>　　4.4.3 主要尺寸的計算</p&g

102、t;<p>　　現(xiàn)按公稱容積25 m3的發(fā)酵罐計算。</p><p>　　V全=V筒+2V封=27.1 m3；封頭折邊忽略不計，以方便計算。</p><p><b>　　H=2D；則有 </b></p><p>　　解方程得：1.57D3+0.26D3=26.0</p><p>　　D == 2.42m

103、 取2.5m</p><p>　　H = 2D =5.0 m</p><p>　　查表得封頭高：=700+40=740 mm ; 封頭容積3.12 m3。</p><p><b>　　驗算全容積V/全：</b></p><p>　　V/全=V筒+2V封 = 1.57D3 + 3.12×2</p>

104、<p>　　= 30.7m3＞26.0m3</p><p>　　比需要的發(fā)酵罐大，滿足設計要求。 </p><p><b>　　4.4.4 種子罐</b></p><p>　　4.4.4.1種子罐容積的確定 </p><p>　　V種=V總×10 %</p><p>　　=2

105、6.0×10 %</p><p><b>　　=2.6 m3</b></p><p>　　式中V總——為發(fā)酵罐的總容積m3</p><p><b>　　10 %——接種量</b></p><p>　　4.4.4.2 種子罐數(shù)量的確定</p><p>　　種子罐與醋

106、酸發(fā)酵罐對應上料，發(fā)酵罐平均每兩天上1罐，共需要4個種子罐。種子培養(yǎng)時間24 h，輔助操作時間4 h，生產周期28 h。</p><p>　　4.4.4.3 主要尺寸的確定</p><p>　　設H/D=2/1，則種子罐總容積V/總為：V/總=V/筒+2V/封；</p><p>　　V/總= 0.785D2×2 D+πD3×2/24=2.6<

107、;/p><p>　　算得 D=1.15m 取D=1.2m</p><p>　　則 H=2D=2 .4m</p><p>　　查相應表得封頭高 H/封=300+25=325 mm</p><p>　　罐體總高 H/罐= H/筒+2H/封=2000+2×275=2550 m

108、m</p><p>　　單個封頭容量 V/封=0.255m3</p><p>　　圓筒容積 V/筒= 0.785D2×2 D=1.34×1.23=2.9 m3</p><p>　　不計上封頭容積 V/有效= V/筒+V/封 = 2.9+ 0.255 =3.155m3</p><p><b>

109、　　校核種子罐總容積：</b></p><p>　　V/總=2 V/封+ V/筒</p><p><b>　　=3.4 m3 </b></p><p>　　比需要的種子罐容積大，滿足設計要求。</p><p>　　4.6 車間設備一覽表[10]</p><p>　　表4-1 8000t

110、/a食醋廠深層發(fā)酵車間主要設備</p><p><b>　　第五章 防污措施</b></p><p><b>　　5.1 廢水處理</b></p><p>　　廢水主要來自浸泡、蒸料、淋飯、酒精發(fā)酵、淋醋等工序，廢水中含有大量的主料廢屑，經過各項工序后廢水具有有機物濃度高、PH低、水質變化大等特點。本著投資省、技術可靠、

111、運行穩(wěn)定的原則。采用以水解酸化和接觸氧化為主體的生化處理工藝，不僅能有效的去除廢水中的有機物、懸濁物，而且管理方便、處理效果好。水解酸化工藝能耗低，耐沖擊能力強，運行穩(wěn)定。具有顯著地社會效益和環(huán)境效益。</p><p><b>　　5.2 廢渣處理</b></p><p>　　液態(tài)發(fā)酵生產食醋濾渣中含有豐富的營養(yǎng)成分，可以作為高蛋白飼料出售給養(yǎng)殖場等。鍋爐所產灰渣用于

112、磚廠制磚。</p><p><b>　　5.3 廢氣處理</b></p><p>　　影響大氣污染源是來自鍋爐排放的煙氣，采用多管高效除塵器對排放的氣體進行處理，有助于空氣的凈化。 </p><p>　　5.4 空氣凈化除菌</p><p>　　對于食醋的除菌,我們采用介質過濾除菌的方法,使空氣通過經高溫滅菌的介質過濾

113、層，將空氣中的微生物等顆粒阻截在介質層中，從而達到除菌目的。</p><p>　　第六章 結 論 </p><p>　　本設計在了解國內外食醋發(fā)酵業(yè)生產、發(fā)展概況之后，通過分析，比較，初步確定設計方案。我國食醋原料來源豐富，又有世界上獨特的發(fā)酵技術，工藝簡單，故選擇大米為原料，采用黑曲霉糖化，通過深層液體發(fā)酵產生醋酸。</p><p>　　年產8000噸發(fā)

114、酵食醋糖化、發(fā)酵車間需要8個25 m3液化罐、8個22 m3糖化罐、8個20 m3酒精發(fā)酵罐、8個25 m3機械攪拌通風發(fā)酵罐，配對2.6m3的種子罐8個。年產8100 t發(fā)酵食醋，年消耗大米1502.86t。 </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 繆杰.微生物在醬油、食醋生產過程中的作用和危害[J].中國調味品,2006<

115、/p><p>　　[2] 戴明輝.論液態(tài)深層發(fā)酵制醋的研究及發(fā)展方向[J].中國釀造,2005 </p><p>　　[3] 徐清萍.食醋的功能研究進展[J].中國調味品,2003</p><p>　　[4] 劉珂.淺談我國食醋的功能及發(fā)展趨勢[J].中國調味品,2010</p><p>　　[5] 吳思方.發(fā)酵工廠工藝設計概論, 中國輕工業(yè)出版

116、社, 2006</p><p>　　[6] 黎潤鐘.發(fā)酵工廠設備. 北京：中國輕工業(yè)出版社, 1991</p><p>　　[7] 梁世中.生物工程設備. 北京：中國輕工業(yè)出版社, 2009</p><p>　　[8] 張惟廣.發(fā)酵食品工藝學.中國輕工業(yè)出版社，2009</p><p>　　[9] 韋革宏.楊祥. 發(fā)酵工程.科學出版社，200