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醋厂设计

黑龙江东方学院

年产4000吨食醋厂设计说明书

学生姓名郎敬

学号074151207

专业生物工程（发酵方向）

班级07级本科

指导教师李次力

学部食品与环境工程学部

年产4000吨食醋厂设计说明书

1设计任务书

设计项目：

年产4000t食醋厂设计

设计规模：

日产量13.4t

生产工艺：

液态深层发酵

工作制度：

全年发酵工作日300天，三班作业，连续生产，投料276批/年

主要原料：

高粱

辅助原料：

中温α-淀粉酶、碳酸钠、无水氯化钙、液体曲

成品：

5度酿造食醋

1）产品质量标准

A.感官特性：

色泽：

具有该品种固有的色泽

香气：

具有该品种特有的香气

滋味：

酸味柔和，无异味

体态：

澄清

B.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

2）产品相关标准：

要符合GB2719-1996《食醋卫生标准》、GB18187-2000《酿造食醋》、ZBX66004-86《食醋质量标准》

感官指标：

具有正常的食醋色泽、气味和滋味，不涩，无其他不良气味与异味，无悬浮物，不浑浊，无沉淀，无异物，无醋鳗、醋虱。

微生物指标：

菌落总数/（个/ml）≤10000

大肠菌群/（MPN/100ml）≤3

致病菌（系指肠道致病菌）：

不得检出

3）产品用途：

广泛用于食品及餐饮行业。

2产品方案

2.1.1生产规模

醋厂年产量为4000t

厂建设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。

2.1.2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：

应符合相应的国家标准或行业标准的规定。

食品添加剂：

应选用GB2760中允许使用的食品添加剂，还应符合相应的食品添加剂的产品标准。

2.1.3生产品种及数量

生产品种为5度酿造食醋。

年产量4000t。

采用mL瓶装生产。

设计日产量为13.4t。

2.1.4产品质量及标准

质量特征：

产品澄清、有该品种固有的色泽和香气、酸味柔和。

2.2生产工艺流程设计

2.2.1工艺流程图

α-淀粉酶、CaCl2、Na2CO3醋酸菌种子

↓↓

原料→磨浆→调浆→液化→糖化→酒精发酵→醋酸发酵→过滤→配制→

↑↑↓↓

糖化曲酒母蛋白水解液滤渣

消毒→贮存→成品

2.2.2工艺要点

1）淀粉分解

①粉碎调浆

原料用锤式粉碎机粉碎，其细度在40目左右。

原料与水比例为1:

4。

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%。

②淀粉的液化

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。

其操作方法是先在液化罐内加底水，升温至85～90℃，待粉浆达定量后，在此温度下维持10min，然后将醪液打入糖化缸，冷却至60～62℃待糖化。

③糖化

采用的糖化剂为液体糖化曲。

菌种是3912-12或UV-11型。

操作方法：

将液化醪冷却至60～62℃，接入液体糖化曲，糖化30min后，冷却、输送入酒精发酵罐。

液体曲的用量取决于酶活力的高低，一般1g淀粉至少需120单位糖化酶。

2）酒精发酵

将成熟酒母醪输入到发酵罐内和糖化醪一起进行酒精发酵。

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。

3）醋酸发酵

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%，其具体操作方法是先加水清洗罐，将空气过滤器用甲醛灭菌，空罐以0.98×105Pa压力灭菌30min，而后输入酒醪，30℃时接入醋酸菌。

醋酸菌刚接入发酵罐，细菌数不高，活力低，要求氧量不大，一般吸式发酵罐前期通气量1:

0.07m3/m3，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，一般通风量1:

0.1m3/m3为宜；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。

醋酸菌繁殖温度在34～37℃左右。

温度太高，醋酸菌会变形。

本项目中醋酸菌的生产采用半连续发酵法（分割发酵法），即当醋酸发酵的酸度不再上升时，可放出1/3的发酵液，余者作为留种。

然后补充酒醪，调整其浓度，继续发酵。

一般24h左右取醋一次，连续10次左右，更换一次种液。

4）发酵液的后处理

醋酸发酵后放罐，打入压滤贮液罐中，用风压输入板框压滤机进行压滤，在滤液中加入2%～2.5%的食盐冲匀，在备兑池中取样测定，按质量标准进行配醋，经列管式热交换器加热至75～80℃，而后输入成品贮存罐，以便沉淀贮存。

再经洗渣并检验、包装即为成品。

5）工艺流程

当发酵至13天成熟后，从发酵罐中放出发酵液总量的1/3送后提取工段进行处理，同时补入等量的酒精料液，继续发酵。

正常情况下每间隔1天取醋一次。

因为酒精发酵时间是醋酸半连续发酵时间的3倍，所以，用3台醋酸发酵罐来平衡，因而每天取醋量为1台发酵罐，而补入酒精发酵液也是1罐的量。

连续取醋9次后，至第10次全部放出，然后洗罐消毒，更换新菌种开始新一轮发酵。

3工艺计算

3.1物料衡算

3.1.1主要技术参数

淀粉→酒精，转化率75%

酒精→醋酸，转化率90%

原料→成品醋，6.72kg/kg

3.1.2原、辅材料和燃料动力消耗

名称

单位

单耗

年耗

规格

高粱

中温α-淀粉酶

碳酸钠

无水氯化钙

液体曲

水

电

煤

kW﹒h

0.149

0.3723

0.223

0.149

26.062

18.8

160

0.1

596

1489.2

892

596

104248

75200

640000

400

含淀粉70%

2000u/g

纯度98%

工业级

糖化力480u/ml

饮用水标准

380v，50Hz

标煤

3.1.3生产能力

年产食醋4000t，发酵投料为276批，因此每批料应产醋量：

4000/276=14.5（t）

按主料计每kg原料产醋6.72kg，每批投主料量：

14.5/6.72=2.16（t）

3.1.4物料计算

3.1.4.1液化、糖化工序

1）原料加水量加水比为1:

水量=2160×4=8640（kg）

2）粉浆中干物质的质量分数原料含水量以12%计

3）α-淀粉酶用量2000u/g中温α-淀粉酶用量按5u/g计：

酶用量=（2160×5）/2000=5.4（kg）

4）无水氯化钙用量：

2160×0.001=2.16（kg）

5）碳酸钠用量（调pH）2160×0.0015=3.24（kg）

6）粉浆体积V117.6%干物质含量的粉浆，密度约为1.07kg/m3

V1=（2160+8640+5.4+2.16+3.24）/1.07=10810.8/1.07=10103.6（L）

7）粉浆比热容c按下式计算：

c=c0+w/100+c水（100-w）/100

=1.55×（17.6/100）+4.18×（82.4/100）

=3.72kJ/（kg﹒K）

8）液化蒸汽消耗量D按下式计算：

D=mc（T2-T1）/（1-λ）

=10810.8×3.72×（373-293）/2738-419

=1387.4（kg）

9）液化醪质量m1=10810.8+1387.4=12198.2kg

10）液化醪干物质质量分数已知原料含水量为12%，淀粉酶、氯化钙、碳酸钠含水量不计。

液化醪干物质质量分数=（2160×0.88+5.4+2.16+3.24）/12198.2×100%

=15.67%

11）液化醪体积V215.67%干物质的醪液，密度为1.06kg/L。

V2=12198.2/1.06=11507.7（L）

12）液体用曲量液体曲糖化力为480u/ml，用量为120u/l，原料含淀粉量按70%计。

液体用曲量=（2160×0.7×120）/480=378（L）

13）糖化醪质量m2（含酒母醪）液体曲密度按1.0kg/L计。

m2=12198.2+378=12576.2（kg）

14）糖化醪体积V3

V3=11507.7+378=11885.7（L）

3.1.4.2酒精发酵工序

1）每批原料产酒精量

每批原料产酒精量=原料量×淀粉含量×理论产酒率×转化率

=2160×0.70×0.5768×0.75

=644（kg）

2）发酵中CO2产生量按酒精发酵反应式计：

CO2产生量=（644×88）/92=616（kg）

3）CO2带出乙醇量按经验数据1.2%计：

带走乙醇量=644×0.012=7.7（kg）

4）发酵中溢出水分644×0.02=12.9（kg）

5）酒精发酵成熟醪总质量m3（含酒母醪质量）

m3=12576.2-616-7.7-12.9=11939.6（kg）

6）成熟醪体积V4成熟醪密度为0.99kg/L。

V4=111939.6/0.99=12060.2（L）

7）成熟醪中酒精体积分数

酒精d420=0.7893

酒精产量=644-7.7=636.3（kg）

酒精体积分数=636.3/（0.789×12060.2）×100%=6.7%

3.1.4.3醋酸发酵工序

1）醋酸发酵醪质量m4（含酒母质量）发酵时添加蛋白水解液（d420=1.2）1000kg。

m4=11939.6+1000=12939.6（kg）

2）醋酸发酵醪体积V5V5=V4+蛋白水解液

V5=12060.2+1000/1.2=12893.5（L）

3）每批原料产醋量酒精理论产醋值1.304，实际转酸率按90%计。

产醋量=636.3×1.304×0.9=747（kg）

4）醋酸发酵时生成的水按醋酸发酵反应式计：

生成的水的质量=（18×747）/60=224.1（kg）

5）醋酸成熟醪总质量m5

m5=投入醪（m4）-酒精含量+生成醋酸+生成水

=12939.6-636.3+747+224.1=13274.4（kg）

6）成熟醪容积V6成熟醪密度1.01kg/L。

V6=13274.4/1.01=13143（L）

7）成熟醪醋酸的质量浓度747/13143=5.68g/dL

8）配兑消毒后成品中醋酸含量按经验数据：

压滤损失4%；消毒运输损失为1.2%。

共损失为5.2%，则醋酸量：

747×（100-5.2）/100=708.2（kg）

9）配兑成5g/dL醋酸含量的成品醋的容积V7

V7=708.2/0.05=14164（L）

10）成品醋总质量m6成品醋密度1.025kg/L。

m6=14164×1.025=14518.1kg

11）原料出醋率14518.1/2160=6.72（kg/kg）

3.1.5投入和产出物料衡算汇总

序号

物料名称

投入/kg

产出/kg

损失/kg

密度/（kg/L）

容积/L

质量规格

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）（7）（8）（9）

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（1）

（2）

（3）

（4）

液化糖化工序

高粱

水

α-淀粉酶

CaCl2

Na2CO3

调成粉浆

液化后醪

液体曲

糖化醪

酒精发酵工序

发酵醪

产生CO2

挥发水分

溢出酒精

发酵成熟醪

醋酸发酵工序

发酵醪

蛋白水解液

醋酸发酵成熟醪

最终产品醋

2160.00

8640.00

5.40

2.16

3.24

10810.80

12198.2

378

12576.20

11939.60

1000.00

12576.20

11939.60

13273.30

14518.10

616.0

12.88

7.7

1.07

1.06

1.00

1.058

0.99

1.20

1.01

1.025

10103.60

11507.70

378.00

11885.70

12060.20

833.33

13141.90

14164.00

含淀粉70%

饮用水标准

2000u/g中温酶

无水工业级

工业级

DS质量分数17.6%

DS质量分数15.6%

糖化力480u/mL

气体

水蒸气

气体

乙醇体积分数6.7%

含醋酸5.68g/dL

含醋酸5g/dL

4设备选型

4.1选型的原则

1）符合工艺要求，既有先进性又要成熟可靠。

2）尽可能连续化和自动化以提高工效，降低劳动强度。

3）有利于节能、降耗、节约投资。

4）结构简单，便于加工、维修和管理。

5）耐腐蚀、低噪音、易清洗和消毒。

4.24000t/a食醋厂主要设备

根据前工艺要求，拟出4000t/a食醋厂主要设备见表：

序号

设备名称

台数

规格型号

材质

单台耗材/kg

配电机/kW

带料台重/t

单机

总装

真空泵

锤式粉碎机

螺旋输送器

调浆池

粉浆高位槽

液化罐

离心泵

空气压缩机

空气净化系统

液体曲种子罐

液体曲发酵罐

液体曲计量罐

糖化罐

补糖罐

小酒母罐

大酒母罐

酒精发酵罐

离心泵

摇瓶机

空气过滤器

醋酸一级种子罐

高效空气过滤器

醋酸二级种子罐

高效空气过滤器

自吸式醋酸发酵罐

离心泵

压滤罐

板框压滤机

油泵

氨冷冻机组

离心泵

滤液配兑池

离心泵

列管换热器

贮存罐

吊车

1组

1t/h

1.5t/h

V=2m3Ф1200×1800

V=2m3Ф1200×1500

V=2.7m3

Ф1400×1600

2B31A

2B19B

V-3/7

配套3m3/min

V=0.1m3Ф400×800

V=1m3Ф900×1400

V=0.15m3

Ф500×760

V=5.5m3

Ф1800×2000

V=1m3

Ф1000×1250

V=0.2m3Ф600×700

V=2m3Ф1400×1360

V=17m3

Ф2400×3600

3B19B

旋转式213r/min

A=0.785m2

V=0.2m3

Ф500×1000

A=1m2

V=2m3

Ф1200×1710

A=6m2

V=20m3

Ф2400×4100

65F25B

V=15m3

Ф2600×2000

KP-629

KOIOФ600×1000

JA6-10081.41kW/h

3B19B

50F-16A-B

40F-40-B

V=30m3

Ф2600×4900

碳钢

不锈钢

碳钢

不锈钢

碳钢

不锈钢

碳钢

不锈钢不锈钢

不锈钢

330

700

574

989

3000

228

1047

100

2820

184

390

2280

4340

320

216

868

120

5430

1920

3432

5.5

2.2

0.55

1.5

5.5

1.5

0.6

2.2

1.1

2.2

5.5

2.2

4.4

1.1

4.5

1.5

0.6

4.4

2.2

1.1

4.4

2.5

3.5

0.3

2.0

0.25

8.0

1.1

4.0

18.0

0.33

0.03

0.5

0.05

3.5

0.12

23.0

16.5

12.0

30.0

5环境保护建议方案

5.1废水处理

5.1.1废水污染强度及排放量

1）污染强度

食醋生产排放的污水偏酸性，pH在4.0左右。

高浓度污水的CODcr为5000-8000mg/L，BOD5为2000-4000mg/L，SS为500-1500mg/L。

2）排放

此食醋厂污水排放量为10m3，其中高浓度污水占30%，排放高峰一般在上午，占总排放量之80%，下午主要是生活用水和少量的设备、场地冲洗水。

5.1.2废水处理方案

采用生化两级处理法。

醋酸废水生化比一般为1：

0.5，有较好的生化性能，易于降解，但由于废水偏酸性，必须先调pH至中性范围，利于生化处理并可除去部分污染物，减轻处理负荷。

5.2废渣处理

液态发酵食醋滤渣产生量为0.3t/（t酸）。

滤渣中含有丰富的营养成分，可作为高蛋白饲料源，但含水量高达80%，不易贮存。

可通过挤压脱水至含水量65%左右，经干燥脱水至含水量12%以下，做为高蛋白饲料出售，喂养仔猪可代替鱼粉。

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