年产5000吨食醋设计说明书

年产5000吨食醋设计说明书1设计任务书设计项目：液态发酵年产10000吨米醋厂生产工艺设计设计规模：33.34吨生产工艺：液态深层发酵工作制度：全年工作发酵日300天，三班作业，连续生产主要原料：玉米辅助原料：谷糠，麸皮成品：4度酿造米醋理化指标：总酸（以乙酸计）：g/100ml≥3.50不挥发酸（以乳酸计）：无可溶性无盐固形物：g/100ml≥0.50微生物指标：菌落总数：（个/ml）≤10000大肠菌群：（MPN/100ml）≤3致病菌（系指肠道治病菌）；不得检出产品相关标准：要符合GB2719-1996《米醋卫生标准》，GB18187-2000《酿造米醋》，ZBX66004-86《米醋质量标准》感官指标：具有正常的米醋色泽，气味和滋味，不涩，无其他不良气味和异味，无悬浮物，不浑浊，无沉淀，无异物，无醋鳗，醋虱。2产品方案2.1生产规模醋厂年产量为5000t，厂设计采取统一的规划布局，规范化建设，科学化管理，规模化生产。一体化经营，完全采用现代化企业管理模式将逐渐形成规模。2.2主要原料的规格粮食：应符合GB2715的规定酿造用水：应符合GB5749的规定食用盐：应符合GB5461的规定食用酒精：应符合GB10343的规定糖类：应符合相应国家标准或行业标准规定食品添加剂：应选用GB2760中允许使用的添加剂，还应符合相应的食品添加剂的产品标准2.3工期设定生产品种为4度酿造米醋，年产量5000t，采用瓶装生产，设计日产量为16.7t2.4产品质量及标准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工艺流程图根据中米醋风味而设计的工艺流程简图见图原料粉碎调浆液化糖化酒精发酵酒醪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）的比例送入磨氯化钙α-淀粉酶纯碱麸曲酒母种子罐培养三角瓶培养试管培养醋酸发酵无菌空气压滤消毒成品粉机，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)。辊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α-淀粉酶（酶制剂2000u/g）。控制pH6.0～6.5，温度在85～90℃。由于钙离子有提高酶对热稳定性作用，所以加入无水氯化钙0.1%。3.3.3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85~92℃，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℃，保持20min。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，糖化时间30min。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32℃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0.25×105Pa，发酵温度30～32℃，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]。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%。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75～80℃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%糖酒精得率：85%酒精醋酸得率：80%成品醋：148.4kg/t4.2物料衡算按主料计每148.4kg原料产醋1t，每批投主料量：148.4*33.34=4947.656kg每年投主料量：148.4*10000=1484t4.2.1酶量计算应用酶活力为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：1484*8/2000=5.936t单批次耗量：5.936*1000/300=19.79kg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:1484*150/800=278.25t单批耗量：278.25*1000/300=927.5kg4.2.2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=1500kg4.2.3纯碱（规格：工业用）单耗：0.225kg/t每批投量：0.225*33.34=7.5015kg全年投料量：0.225*10000=2250kg4.2.4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℃后入糖化罐干物质含量B0=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：B1=87/4x100=21.8%蒸煮醪比热容：C1=B1C0+(1-B1)xCw=21.8%x1.63+(1.0-21.8%)x4.18=3.62KJ/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。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2748.9——喷射液化器加热蒸汽（0.5Mpa）的焓。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饱和蒸汽的焓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：148.4x(1-0.13)/605=21.8%4.2.5糖化醪量计算麸曲（糖化力800u/g干曲），单批耗：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：148.4x（1-0.13）+0.594+0.225633x100%=20.5%4.2.6酒精发酵醪量计算实际产酒精量=原料量×淀粉含量×实际产酒率=148.4x0.7x0.385=39.9kg发酵中CO2产量：39.9x88/92=38.2kg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d420=0.7893）酒精体积分数=39.9/0.7893x600x100%=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（d420=1.2）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%=43.57kg醋酸发酵时消耗氧气：43.57x32/64=23.2kg醋酸成熟醪的质量：644+23.2=667.2kg成熟醪体积（成熟醪密度1.01kg/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(1-4%-1.2%)=41.3kg配兑成4%醋酸含量的成品醋的质量：41.3/0.04=1032.5kg1t,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：C2H5OH+O2CH3COOH+H2O22.4(L)60(g)aba=22.4xb/60式中a——理论需氧量，L/minb——理论产酸速度，g/minb=39.9x103x1.3/66x60=13.10g/min理论通风量(a’)：a’=a+0.21式中0.21——O2的含量实际通风量(a'')：a''=2.5a'式中2.5——经验数据a''=4.44b=58.16L/min4.3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2968kg890.4t酶量11.9kg3.57t麸曲556.5kg166.95t氯化钙3kg900kg纯碱4.5kg1350kg液化醪12.1t——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热量衡算本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℃总耗热量为Q1；设粉浆初温取T0=20℃，流加法液化浆温为88℃，耗热量Q1为：Q1=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=热损失Q3为耗热量的15%：mx5%x40+60=594.57x5%x40+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=1.15x(Q1+Q2)=15%x(150402+449