第四章食醋工艺设计

第1页共15页第四章车间工业第一节、工艺流程及相关工艺参数（一）生产流程的确定1.菌种选择糖化选择黑曲霉。酵母菌（AS2.399）酵母菌培养的最适温度为25～30度。醋酸菌（许氏醋酸杆菌A.schutzenbachii）生长繁殖适宜温度25～27.5度，不耐热，最高生长温度37度，最适pH3.5～6.5，耐食盐为1%～1.5%。该菌产酸高达11.5%，对醋酸没有进一步的氧化作用。2.原料预处理（1）原料的筛选和除杂1.剔除霉变的原料，除去附着的尘土和杂物。2.对带有皮壳的原料去除皮壳。3.处理方法采用分选机筛选和水洗涤。（2）粉碎与水磨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18～20°Be’；pH6.2～6.4（试纸测定）。工艺参数：加水浸泡1h；用32CONa调pH；加2CaCl0.2%补充2Ca；加中温α-淀粉酶0.25%（酶活力2000u/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。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%麦芽汁麸皮+80%水麸皮+麸皮+10%～15%110%水稻壳+70%水琼脂2%pH6.0培养条件：30℃,3d30℃,3d30℃,3d30℃,1d第2页共15页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0.2%。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8.0%～8.5%；酸度0.3%～0.4%；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。1.醋酸菌种子培养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0.3g、酵母膏1.0g、碳酸钙2.0g、6%酒液100mL、琼脂2.0～2.5g。三角瓶培养基：酵母膏1%、葡萄糖0.3%、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2.5%～3.0%，接种量5%～10%；通风量0.1m/(m³.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。2.醋酸发酵技术要点：酒液酒度5%～6%；醋酸发酵液酸度4.5%～5.5%。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0.07m³/(m³.min)、中期0.1～0.12m³/(m³.min)、后期0.08m³/(m³.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第3页共15页进入三羧酸循环，进一步氧化为CO2和H2O。其反应式如下：332~CHCOOHCoASHCHCOSCoAHO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≤0.2%。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≥3.5%；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0.06%～0.1%。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。（二）生产工艺流程示意图主料→浸泡→蒸料→淋饭→酒精发酵→醋酸发酵→醋醅陈酿－→淋醋包装←灭菌←澄清←配兑↑↑↑↑水小曲麦曲麸皮炒米色二醋食盐第二节、物料衡算1.主要原料的物料衡算（1）淀粉糖化物料衡算第4页共15页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6105261261nCHOnHOnCHO1621801g1.11g理论上1g淀粉完全水解后能生成1.111g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0.833~0.944g葡萄糖。这里取80%，即1g淀粉能生成0.888g。（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程式为基础：612625222CHOCHOHCO1802×46881g0.51g理论上1g葡萄糖能生产0.51g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0.434g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25232CHOHOCHCOOHHO4660181g1.30g根据总方程式计算得到：理论上1g酒精能生产1.30g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0.888g葡萄糖，经酒精发酵得到0.385g酒精，再经醋酸发酵可以得到0.385g醋酸。即1t食醋含40kg醋酸，需40/0.385=103.9kg淀粉，需大米103.9/0.7=148.4kg。（4）小麦年消耗量10000t食醋中醋酸含量：10000×4%=400t生产400t醋酸需要淀粉：400÷0.385=1039t年消耗小麦量：1039÷0.7=1484.2t第5页共15页（5）α-淀粉酶消耗量应用酶活力为2000u/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：t94.5200082.1484单耗量：t/kg594.0100001094.53（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：t3.2788001502.1484单耗量：tkg/8.2710000103.2783（7）氯化钙（规格：无水）单耗：0.15kg/t：全年投料量：0.15×5100=765kg（8）纯碱（规格：工业用）单耗：0.225kg/t：全年投料量：0.225×5100=1147.5kg表1、原料消耗表（10000t/a）名称规格单耗全年投料量小麦淀粉含量70%148.4kg/t1484.2×103kgα-淀粉酶2000u/g0.594kg/t5.94×103kg麸曲800u/g27.8kg/t278.3×103kg氯化钙无水0.15kg/t1.5×103kg纯碱工业纯碱0.225kg/t2.25×103kg2.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：148.4×（1+3）=593.6kg式中148.4——生产1t食醋（醋酸含量4%）需要的小麦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第6页共15页进行，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。图3、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=4.18（1-0.7B0）=1.63[kJ/(kg.K)]粉浆干物质浓度为：B1=87/（4*100）=21.8%蒸煮醪比热容为：c1=B1c0+（1.0-B1）×cw=21.8%×1.63+（1.0-21.8%）×4.18=3.62[kJ/(kg.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。⑴经喷射液化加热后蒸煮醪量为：593.6*3.62(8850)593.6630()2748.988*4.18kg式中2748.9——喷射液化器加热蒸汽（0.5Mpa）的焓（KkJ/）⑵经二液化维持罐出来的蒸煮醪量为：kg6263.228884-8862.3630-630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(KkJ/)⑶经喷射混合加热器后的蒸煮醪量为；kg65718.41159.27488411562.3626626式中115——灭酶温度（摄氏度）第7页共15页2748.9——0.5Mpa饱和蒸汽的焓（KkJ/）⑷经汽液分离器后的蒸煮醪量：kg64622453.10411562.3657657式中2245——104.3摄氏度下饱和蒸汽的汽化潜热(kg)⑸经真空冷却后最终蒸煮醪量为：kg605235163-3.10462.3646-646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(KkJ/)。粉浆中干物质的质量分数：148.4*(10.13)605=21.28%3.糖化醪量的计算麸曲（糖化力800u/g干曲），单耗：28kg/t：生产1t食醋的糖化醪量：605+28=633kg糖化醪干物质质量分数：148.4*(10.13)0.5940.150.225*100%633=20.5%4.酒精发酵醪的计算