白酒窖泥发酵Word下载.docx
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白酒工业的发展也促进了配套工业的发展，近年来白酒行业机械化有了很大的发展，需要的包装材料越来越多，玻璃、陶瓷、造纸、印刷、瓶盖等一系列的配套工业都有很大的发展。
同时，酿酒后的酒糟的综合利用，促进了农业、能源的发展[1]。
1.1.3 白酒工业的展望
我国白酒工业，应向优质、高产、低消耗、低酒度、多品种、高效益发展，逐步实现四个转变：
①高度酒向低度酒转变；
②蒸馏酒向酿造酒转变；
③粮食酒向果酒转变；
④普通酒向优质酒转变[1]。
1.2白酒的分类
我国白酒种类繁多，地方性强，产品各具特色，生产工艺各有特点，目前尚无统一的分类方法，现就常见的分类方法简述如下。
根据生产方式分类可分为固态法白酒、半固态法白酒、液态法白酒；
按糖化发酵剂分类可分为大曲白酒、小曲白酒、麸曲白酒；
按白酒香型分类可分为浓香型白酒、酱香型白酒、清香型白酒、米香型白酒、凤香型白酒、其他香型白酒。
其中以最后一种分发较为普遍：
1）浓香型白酒
浓香型白酒以泸州老窖特曲为代表。
过去称为泸型酒。
其风格特征是窖香浓郁，绵甜醇厚，香味协调，尾净爽口。
其主体香味成分是己酸乙酯，与适量的丁酸乙酯，乙酸乙酯和乳酸乙酯构成复合香气。
五粮液、洋河、剑南春、水井坊、双沟等亦为此种香型白酒。
2）酱香型白酒
酱香型白酒以茅台酒为代表，又称茅型酒。
由于它类似酱和酱油的香气，故称酱香型白酒。
其实称做酱香也不确切。
但因其主体香味成分尚未确定，正在研讨之中，故而暂称为酱香型。
其酒质特点是酱香突出，幽雅细腻，酒体醇厚，后味悠长，空杯留香持久。
郎酒也为酱香型的白酒。
3）清香型白酒
清香型白酒以山西汾酒为代表。
主要特征是清香纯正，绵甜柔和，自然协调，后味爽净。
初步认为其主体香味成分是乙酸乙酯，与适量的乳酸乙酯等构成复合香气。
4）米香型白酒
米香型白酒以桂林三花酒和全州湘山酒为代表。
其特点是米香纯正、清雅，入口绵甜，落口爽净，回味怡畅。
初步认为其主体香味成分是β—苯乙醇、乳酸乙酯和乙酸乙酯。
5）凤香型白酒
凤香型白酒以陕西西凤酒为代表。
其主要特点是醇香秀雅，醇厚甘润，诸味协调，余味爽净。
以乙酸乙酯为主，一定量的己酸乙酯为辅，构成该酒酒体的复合香气。
6）其他香型白酒
其他香型白酒系指上述五种香型之外的白酒类型。
它们往往是两种或两种以上的香型风格兼而有之，是吸取某些香型白酒的工艺精华，因地制宜糅合而成各自独特的典型风格，其工艺也各不相同[2]。
1.3 浓香型白酒的生产方法
白酒作为一种含酒精的饮料嗜好品，具有鲜明的民族性、地区性及习惯性。
脍人口味的各种香型酒的生产地区分布中心也不同。
一般清香型酒以山西省及华北、东北、西北地区为主；
浓香型酒以四川省及江苏省为多；
酱香及药香型酒主要在贵州省；
凤香型酒以陕西省为主；
米香型酒主产地为广西壮族自治区。
各种香型白酒生产有好多种生产工艺，浓香型白酒的生产方法有原窖法工艺、跑窖法工艺、老五甑法等工艺。
1.3.1原窖法工艺
原窖法工艺，又称原窖分层堆糟法。
采用该工艺类型生产浓香型大曲酒的厂家，著名的有泸州老窖、成都全兴大曲酒等[3]。
所谓原窖分层堆糟，原窖就是指本窖的发酵糟醅经过加原、辅料后，再经蒸煮糊化、打量水，摊晾下曲后仍然放回原来的窖池内密封发酵。
窖内糟醅发酵完毕，在出窖时，窖内糟醅必须分层次进行堆放，不能乱堆。
一个窖内的糟醅分为上、中、下三个层次，实践证明下层糟最优，中层次之，上层较差。
万年糟的使用应依照留优去劣的原则，如果不进行分层堆糟，就达不到这个原则要求。
一个窖的糟取运完毕后，又开始该窖的又一轮生产。
在配料使用糟醅时，则首先使用的是底部的下层糟醅，最后不加原料的红糟则使用的是上层糟醅。
全窖糟醅依然放入原窖进行密封发酵。
这种方法的工艺特点为：
糟醅分层堆放，除底糟、面糟外，各层糟混合使用、蒸馏。
摊晾下曲后的糟醅仍然回入原窖进行发酵[4]。
1.3.2跑窖法工艺
跑窖法工艺又称跑窖分层蒸馏法工艺。
使用该工艺生产的，以四川宜宾五粮液最为著名。
所谓“跑窖”，就是在生产时先有一个空着的窖池，然后把另一个窖内已经发酵完成后的糟醅取出，通过加原料、辅料、蒸馏取酒、糊化、打量水、摊晾冷却、下曲粉后装入预先准备好的的空窖池中，而不再将发酵糟醅装回原窖。
全部发酵糟醅蒸馏完毕后，这个窖池就成了一个空窖，而原来的空窖则盛满了入窖糟醅，再密封发酵。
依此类推的方法称为跑窖法。
跑窖不用堆糟醅，窖内的发酵糟醅可逐甑逐甑的地取出进行蒸馏（而不是上、中、下三个层次的发酵糟醅混合蒸馏），故称之为分层蒸馏。
在白酒界称这种工艺类型为“跑窖分层蒸馏”法。
该工艺的特点是：
一个窖的糟醅在下轮发酵时装入另一窖池（空窖），不取出发酵糟置于堆糟坝，而是逐甑取出分层蒸馏。
1.3.3老五甑法工艺
老五甑法工艺又称混烧老五甑法工艺，以江苏省洋河酒厂使用该工艺最为著名。
老五甑操作工艺是指原料与出窖的香醅在同一甑桶同时蒸馏和蒸煮糊化，在窖内有4甑发酵糟醅，即两甑大叉，一甑小叉和一甑回糟，这4甑发酵酒醅出窖后再配成5甑进行蒸馏，蒸馏后一甑为丢糟，四甑入池发酵。
该种方法的特点是：
原料与酒醅同时蒸馏和糊化，原料和酒醅混合后能吸收香醅中的酸和水分，在酒醅中混入新原料[5]。
老五甑工艺流程如下所示：
2白酒窖泥制作工艺
浓香型大曲酒呈香显味物质的生成，绝大多数与窖泥有关，他对酒质起着十分重要的作用。
窖泥是浓香型白酒功能菌生长繁殖的载体。
浓香型白酒的主体香味物质是己酸乙酯，而己酸乙酯是由栖息在窖泥中的梭状芽孢杆菌在生长繁殖过程中先产生己酸，然后再于酒精作用而生长的。
这一复杂的酯化过程是由窖泥直接影响着各类微生物的生长和代谢活动，进而产生浓香型大曲酒所含有的己酸乙酯等香味成分的，生产实践证明，在窖泥中产生的有机酸，在糟醅中产生大量的酒精，这两种不同的有机物，在发酵过程中受到酯化酶的催化作用，生成了相应的酯类物质。
而这些酯类物质，又是浓香型大曲酒的主体呈香呈味物质。
窖泥中微生物区系极为丰富，窖泥中栖息的微生物除己酸菌、丁酸菌外，还有对产生香味物质有着影响的具有特殊功能的甲烷菌、甲烷氧化菌和丙酸菌、嗜热芽孢杆菌等微生物。
甲烷菌和甲烷氧化菌相互依存，它们以CH4作为碳源和能源，有刺激产酸的功能。
它们共同参与窖池生态环境中的碳素循环，协调了酒中各种有机化合物的相互关系。
窖泥中的微生物，大多为厌氧菌，尤其以芽孢杆菌为多。
老窖泥中的细菌总数超过新窖泥中的2倍多。
窖泥是生产浓香型白酒的基础，优质的窖泥是生产高质量浓香型白酒的基本条件之一。
传统的优质窖泥，是经过长年不断周而复始的曲酒生产而自然老熟的，但这一过程往往要经过漫长的几十年，甚至更长时间，它是自然老熟而成的。
现在为了要提高浓香型大曲酒优良的酒质，提高生产浓香型白酒的酒厂的经济效益，除了采取其他措施外，加速窖泥老熟是一项极其重要的技术措施。
自20世纪60年代发现浓香型“窖底香”以来，我国在人工窖泥的培养方面取得了飞速发展，大大缩短了窖泥老熟的时间[7]。
白酒窖泥制作可分为微生物培养与窖泥制作两个部分。
因为己酸菌是窖泥中最重要的菌种，是老窖发酵生香的一种主要功能菌，所以微生物培养主要是己酸菌发酵液的制备。
窖泥制作则是各种配料混合制作成窖泥的过程[6]。
2.1微生物培养工艺流程
菌种分离→筛选→优选→优育→一级培养→检测→二级培养→检测→三级培养→检测→应用（制作窖泥）
1）菌种分离
从老窖池中分离出来所需要的菌种。
方法：
以老窖泥为试样，先进行富集培养，再做平板分离。
2）培养基
富集培养基：
酒精25mL，醋酸钠8g，氯化镁200mg，氯化铵500mg，硝酸锰2.5mg，硫酸钙10mg，硫酸亚铁5mg，钼酸钠2.5mg，对氨基苯甲酸100微克，生物素5微克，pH7.0的1mol/L磷酸二氢钾—磷酸氢二钠25mL，含1%硫酸钠、0.05%硫酸钠的溶液20mL，蒸馏水1000mL。
分离培养基：
在上述富集培养基中，加入10%酵母自溶液及2%琼脂。
3）富集培养及分离过程[8]
富集培养：
在盛有富集培养基的试管中，加入老窖泥土样1g在80℃的热水浴中处理10min，冷却后置于真空干燥器中，抽真空度至80kPa。
再保温30℃～35℃培养7天，或延长至产气为止。
然后选产气的试管液，转接于新的富集培养基中，再于30℃～35℃下培养7天。
根据培养液的己酸定性分析结果，选取产己酸的培养液，进一步作平板分离。
分离操作：
①将上述经富集培养的典型试样，先经80℃热处理3min，并用无菌水稀释5次后，吸取少量不同稀释度的菌液，接种于溶化并冷却至50℃的试管分离用培养基中，趁热在两手掌中搓匀。
待凝固后，置于真空干燥器中抽真空至80kPa，保温30℃～35℃培养5天。
挑选菌落清晰的试管，打破试管下部，用无菌毛细管吸取单个菌落，接种于液态培养基中。
在真空条件下培养7天后，选取产气的试管，若其培养液经定性分析确定含有己酸，并用显微镜观察菌体为梭状芽孢杆菌，则可初选为己酸菌株。
②筛选：
在无菌室中把这一品种培养，再经过耐高温、耐酒精实验，选取生长旺盛、代谢能力强、产酸性强的优良菌株。
③优选、优育：
通过显微镜检验，把优良菌株通过高温灭菌，在简化的巴氏培养基中进行培养，7天后再选取优良菌株。
表1简化巴氏培养基
乙醇
硫酸铵
乙酸钠
硫酸氢二钾
硫酸镁
硫酸钙
酵母膏
20mL
0.5g/L
5g/L
0.4g/L
0.2g/L
10g/L
1g
乙醇在灭菌后、接种前加
硫酸钙在灭菌后、接种前加
4）一级、二级培养
时间为7天，培养温度为35℃，气压为0.1Mp,接种量为10﹪。
5）三级培养
时间为3天，培养温度为35℃，罐压0.1Mp，接种量10﹪。
2.2窖泥制作工艺流程
原辅料→浸泡→添加菌液→拌料→和制→入池发酵→检测→添加菌液→二次发酵→检测→投入使用（窖泥更换）
1）原辅料：
粘性较强的黄土、窖皮泥（已用于封窖的泥）、大曲粉、黄水、酒尾、磷酸氢二钾、氨水、尿素等。
黄土和窖皮泥需晒干打细，无大疙瘩，无霉变。
配方：
优质黄泥与老窖皮泥的比为5：
1，黄水10%，大曲粉1%，酒尾2%，氨水1%，磷酸氢二钾0.02%，尿素0.02%。
2）浸泡：
加纯净水、生产的原酒进行浸泡。
3）添加菌液：
添加菌液19﹪。
4）拌料：
加黄水、曲粉进行拌料。
黄水为优质黄水，黏稠且颜色正常。
5）和制：
使用和泥机人工进行和制。
保证入池后无泥快和蛋团。
6）入池发酵：
把和制好的泥送入自然发酵池里进行发酵，窖泥入池后，池口要清洁，用水封口，加盖塑料布，用来隔氧、保湿，防止窖泥干枯，还可以促进发酵，防止霉变。
发酵天数为一个月后将泥取出，再次和泥，并向其中添加适量的黄水、原酒、曲粉和菌液，继续发酵、保养至使用。
表2原辅料配方表
优质黄泥
老窖皮泥
黄水
磷酸二氢钾
酒尾
氨水
尿素
大曲粉
83%
17%
10%
0.02%
2%
1%
第一次和泥后，窖泥经发酵，己酸菌由于生长繁殖而消耗了营养物质，同时一部分己酸菌也会死亡。
为保证窖泥中有充足的营养成分和较多的活菌数，故采用二次和泥。
经二次和泥和发酵，窖泥已经成熟，色泽乌黑，无原料本色，质地均匀，断面无气，有明显的老窖泥气味。
7）发酵时间：
夏季一般2个月左右，冬季为3~4个月。
8）检测：
镜检含丰富的梭状芽孢杆菌，己酸菌数达到3.5×
106个／克。
2.3窖泥生产车间废水处理
窖泥生产与己酸菌生产都排放好多污水，其中有机污水的排放量较大。
污水来源主要有：
菌丝等固型物，窖泥制作工段设备及环境清洗污水等。
污水的COD、BOD含量较高，COD含量均在25000~35000左右，若不进行处理，必然对环境造成污染。
故要对其用排水管道排到污水处理车间。
3厂址选择和工艺设计
3.1厂址选择
工业生产的布局，涉及到一个地区和经济发展的长远规划，一个白酒厂的建设与土地资源、交通运输、农业发展都有密切关系，其厂址选择是否适当将直接影响到工农关系、城乡关系，影响到设计质量、建设速度、投资费用和投资后的生产经营管理条件及经济效果，同时对产品质量、卫生条件和职工劳动环境有密切联系[9]。
3.1.1从国家方针政策考虑
厂址应设在当地规划区内，以适应当地远近期规划的统一布局，并尽量少或不占良田，做到节约用地。
所需土地可按基建要求分期分批征用。
3.1.2从生产条件考虑
1）厂址一般倾向于设在原料产地附近的城镇郊区，可获得充足的新鲜原料，同时减少运输费用。
2）厂区标高应高于当地历史最高洪水位，厂区自然排水度在0.004~0.008之间，地面倾斜度不超过3%。
3）要求可靠的地质，地面耐力在20t/m2以上，避免设在流沙、土崩断裂层上。
4）要有良好的卫生环境，无有害气体、放射源、粉尘和其他扩散性污染源，避免在古坟、风景区和飞机场附近建厂。
厂址面积尽量满足生产要求，并有适当的公共场地和扩建余地，本设计20万吨白酒，占地面积为1200亩。
3.1.3从投资和经济效果考虑
1）要有方便的运输条件（公路、铁路及水路）。
若所需新建公路或专用铁路时，应选最短路程为好，这样可减少投资。
2）要有可靠的水资源，在能满足白酒厂生产用水的水质、水量及水温的条件之下，应尽可能靠近水源，以缩短管路及动力电缆的铺设工程。
3）应尽可能靠近已有热、电源。
充分利用企业协作条件，满足生产需求。
4）厂址尽量靠近城镇，以减少集体事业设施的投资，改善职工生活福利条件。
5）要了解施工期水电供应、劳动力来源、施工工人居住生活、施工机械、预制场地、建材运输、堆放等的利便情况。
6）要考虑白酒的综合利用以及白酒废料的处理和堆放场地[10]。
综合以上各要素，经过考虑该设计厂址选择在宿迁市郊东南方向，依据是：
1）宿迁地区气候温和，水利发达，有利于农作物生长，厂址选择在市乡交界处，可供发展和征地之用，且卫生条件符合工厂卫生要求。
2）宿迁地势平坦，地质良好，背靠大运河，厂址周围有广阔的农田，利于发展和扩建，原料和人力易于集中，水陆交通都很方便。
3）水源来自大运河及自来水公司，水质符合饮用水标准。
4）动力组织由淮安燃料和电力部门供应。
3.2总平面设计
总平面设计是指全厂不同功能的建筑物，建筑物按整个生产工艺流程，结合用地条件进行合理的布置，使建筑群组成一个有机整体。
这样既便于组织生产，又便于企业管理。
在进行白酒厂总平面设计时，根据全厂各建筑物、构筑物的组成内容和使用功能的要求，结合用地条件和有关技术要求，综合研究他们之间的相互关系，正确处理建筑物布置、交通运输、管理综合和绿化方面的问题。
要充分利用地形、节约用地，使该建筑群的组成内容和各项设施成为统一的有机体，并与周围的环境及其建筑群体相适应。
总平面设计包括平面布置和竖向布置两部分。
平面布置是合理的进行用地范围内的建筑物，构筑物及其他工程设施水平方向相互的位置关系。
包括运输设计、管路综合设计、绿化布置和环保设计。
竖向布置是厂区各部分地形标高的设计，把地形组成一定形态，既平坦又便于排水。
总平面设计如下：
1）布置应紧凑合理，节约用地，分期建设工程，一次布置分期建设应留有扩建余地。
2）必须符合白酒生产要求。
3）必须满足白酒卫生的要求。
4）厂区道路应有一定宽度，采用水泥路面、环形车道，以免倒车堵塞。
5）厂区建筑物布置应符合规划要求，同时合理利用地质、地形和水文等自然条件。
6）相互间有影响的车间应尽量不放在同一建筑物，但相似车间应尽量放在一起，提高场地利用率。
3.3 窖泥生产物料衡算
以年产20万吨成品酒为依据，计算窖泥的物料衡算[11]
1）原酒需要量
由产原酒加工到成品酒的数据可知（参照洋河酒厂勾储部提供资料），需原酒4万吨左右。
原酒量=40000t
2）小组数
设计为400个小组
小组数=400个
3）发酵周期
发酵周期=60d
4）小组窖池数
根据现在大多数白酒厂的窖池设计，发酵周期为60天，故设计每个小组窖池数为60个，每小组每天起蒸一个窖池，每组可不因发酵周期不够而停工休息，从而提高劳动效率、节约时间、提高产量。
小组窖池数=60个
5）每个小组月产原酒量
而根据洋河酒厂酿酒车间各个小组的生产出酒率看，每个小组月生产原酒约10吨。
故
每个小组月产原酒量=10t
6）每个小组年产原酒量
因为夏天天气热，出酒率低，故每年要放二个月的假期，所以每年生产10个月。
故每个小组年产原酒量=10×
10=100t
7）全厂每年生产原酒量
全厂每年生产原酒量=100×
400=40000t
能够完成年产40000吨原酒任务
8）窖泥需要量
窖池应设计为2.1m×
3.2m×
1.8m
窖底发酵泥厚度为20cm，窖壁发酵泥厚度为15cm
根据洋河酒厂的生产车间的情况看，其窖池发酵泥更换率为2%，每个窖池需泥量=2.1×
3.2×
0.2+3.2×
1.8×
0.15×
2+2.1×
2=4.206m3
全车间所需窖泥量=400×
60×
2%×
4.206=2018.88m3
9）优质黄泥量
由于黄泥与窖皮泥的比为5：
1
故黄泥量=2018.88×
5/6=1682.4m3
10）窖皮泥量
窖皮泥量=2018.88×
1/6=336.48m3
11）黄水量
根据测量的每立方泥的重量约为2.5t
故黄水量=2018.88×
2.5×
10%=504.72t
12）大曲粉量
大曲粉量=2018.88×
1%=50.472t
13）酒尾量
酒尾量=2018.88×
2%=100.944t
14）己酸菌发酵液量
己酸菌发酵液量=2018.88×
19%=1000t
15）尿素量
尿素量=2018.88×
0.02%=1.00944t
16）氨水量
氨水量=2018.88×
1%=50.472t
17）磷酸氢二钾量
磷酸氢二钾量=2018.88×
表3白酒窖泥生产物料衡算表
物料名称
年产20万吨白酒窖泥一次定额
原酒量
40000t
发酵泥
2018.88m3
黄泥
1682.4m3
窖皮泥
336.48m3
504.72t
50.472t
100.944t
己酸菌发酵液
1000t
尿素量
1.00944t
氨水量
磷酸氢二钾量
1.00944t
3.4工艺计算
以年产1000吨的己酸菌发酵液为依据，发酵液损失5%，根据正常情况，每年有三个月生产，所以实际生产天数大约为93天。
发酵液密度为1.05t/m3
M1=1000/（0.95）=1052.6316t
T=93/3=31d
M2=M1/T=34t
V=M2/1.05=32.4m3
即每次需放32.4m3，以三天一罐计算，则每罐32.4m3
3.5主要设备的选型与计算
3.5.1 发酵罐选型原则
己酸菌发酵是厌氧发酵，在发酵罐内，微生物在适当的环境下进行生长，新陈代谢形成发酵产物。
所以对这类发酵罐的要求是：
1）能密封；
2）能承受一定的压力；
3）有冷却设备；
4）罐内尽量减少装置，消灭死角，便于灭菌[12]。
通常用于己酸菌生产的发酵罐，是一个长筒形的密封容器，具有椭圆形或碟形的盖和底。
在发酵罐内设置机械搅拌装置，有利于液体本身的混合和热量的传递。
另外，在发酵罐外部设置夹套，将生物氧化作用及机械搅拌产生的热量及时去除，以保证发酵在适宜的温度下进行。
大于5m3的罐，一般不采用夹套，而在发酵罐内采用竖式蛇管作为传热装置，竖式蛇管还可起挡板作用，且可以从罐顶的入孔外将其置入或取出，便于维修和更换[13]。
发酵罐的容积经计算后一般选用体积稍大的标准发酵罐。
3.5.2 重点设备计算设计
本设计是窖泥发酵车间设计，重点为配制窖泥所需的年产1000吨己酸菌发酵液的发酵设备及配套设施。
计算依据为：
生产过程中发酵液损耗率5%，年工作日93天，发酵液密度1050kg/m3，每罐生产周期为三天。
1）发酵罐体积的确定
每三天放罐量为M2=M1/T=34t
发酵液体积为V=M2/1.05=32.4m3
2）种子罐
种子罐的放罐量一般为料液的10%左右
V种=V罐
10%=32.4
10%=3.24m3
种子罐的放罐量为0.5~0.8之间，取0.7，所以种子罐体积为
3.24/0.7=4.63m3
3）发酵罐数量的确定：
n=
n:
发酵罐或种子罐台数
T1+T2：
发酵周期（包括辅助时间）
m:
每天需要的放罐数
T:
每天工作时间，连续的为24h
n=1×
24×
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