1、第 1 页 共 32 页年产 5000 吨发酵食醋发酵车间设计目 录绪论 -31、食醋的起源与功能 -32、食醋的种类 -33、食醋的原料 -44、食醋的生产工艺 -45、液态法食醋质量标准 -5一、设计任务 -5二、生产方案和流程的确定 -6（一）生产方案的确定 -6（二）生产流程的确定 -61. 菌种选择 -62. 原料预处理 -63. 糖化 -74. 酒精发酵 -75. 醋酸发酵 -76. 压滤 -87. 配兑和灭菌 -88. 陈酿 -9（三）生产工艺流程示意图 -9三、工艺设计及计算 -10（一）工艺技术指标及基础数据 -10（二）物料计算 -101. 主要原料的物料衡算 -102.
2、蒸煮醪量的计算 -123. 糖化醪量的计算 -144. 酒精发酵醪的计算 -145. 醋酸发酵醪的计算 -14（三）热量衡算 -151. 液化过程中的热量衡算 -152. 糖化过程热量衡算 -163. 酒精发酵过程热量衡算 -174. 醋酸发酵过程热量衡算 -18（四）无菌压缩空气消耗量计算 -19四、 设备设计与选型 -19（一）液化车间 -20第 2 页 共 32 页1. 生产能力的计算 -202. 液化罐数量 N1 的确定 -203. 主要尺寸计算： -20（二）糖化车间 -201. 生产能力的计算 -202. 糖化罐数量 N2 的确定 -213. 主要尺寸计算 -21（三）酒精发酵车间
3、 -211. 生产能力的计算 -212. 酒精发酵罐数量 N3 的确定 -223. 主要尺寸计算： -224. 种子罐 -22（四）醋酸发酵车间 -231. 生产能力的计算 -232. 醋酸发酵罐数量 N4 的确定 -233. 主要尺寸的计算 -244. 冷却面积的计算 -245. 转子与定子的确定 -246. 设备结构工艺设计 -257. 壁厚计算 -258. 接管设计 -269. 支座设计 -2610. 种子罐 -26（5）. 车间设备一览表 -28五、 总结与谢辞 -29附件 -291. 全厂物料流程图 -292. 醋酸发酵车间流程图 -303. 醋酸发酵车间布置设计 -304. 主要设
4、备图 -30参考文献 -30第 3 页 共 32 页年产 5000 吨发酵食醋发酵车间设计万重阳（武汉工业学院 生物与制药工程学院 武汉 430023）摘 要：食醋发酵是继酒精发酵之后，在醋酸菌氧化酶的作用下，生成醋酸的过程。食醋原料，按照工艺要求一般可以分为主料、辅料、填充料和添加剂四大类。主料大致是含淀粉、含糖、含酒精的三类物质。本设计对醋酸生产的发酵车间进行了工艺计算和设备选型。关键词：食醋、发酵罐、深层发酵。Abstract：Vinegar fermentation following the process of alcoholic fermentation generates ac
5、etic acid under the action of acetic acid bacteria oxidase. Raw materials to produce vinegar, according to the process requirements, can be generally divided into four categories, such as main materials, auxiliary materials, filling materials and additives. The main materials roughly contain starch,
6、 sugar and alcohol. The design of the workshop to produce acetic fermentation was about process calculation and equipment selection.Keyword：vinegar, fermenter, deep submerged fermentation.绪论1、食醋的起源与功能食醋是传统的酸性调味品，我国酿醋自周朝开始，已有 2500 年历史。中国各地物产气候不同，产生了各具特色的地方食醋，保持至今最著名的江苏镇江香醋、山西老陈醋、四川保宁麸醋、辽宁喀左陈醋等。 中国医药大
7、典记载，“醋产浙江杭绍二县为最佳，实则以江苏镇江为” ，镇江香醋以糯米为原料，是一种典型的米醋。梁人陶弘景神农本草经注中就有关于镇江米醋用法的记载，据此，镇江香醋已有 1400 多年的历史。性能：味酸、甘，性平。归胃、肝经。能消食开胃，散淤血，止血，解毒。因原料和制作方法的不同，醋的成品风味迥异。醋是用得较多的酸性调味料。每 100mL 醋中的醋酸含量，普通醋为 3.5g 以上，优级醋为 5g 以上。由于醋能改善和调节人体的新陈代谢，作为饮食调料，需要量不断增长。2、食醋的种类食醋可划分为酿造醋、合成醋、再制醋三大类。第 4 页 共 32 页酿造醋是用粮食等为原料，经微生物制曲、糖化、酒精发酵
8、、醋酸发酵等阶段酿制而成。除主要成分醋酸外，还含有各种氨基酸、有机酸、糖类、维生素、醇和酯等营养成分和风味成分。合成醋是用化学方法合成的醋酸配制而成，缺乏发酵调味品的风味，质量不佳。再制醋是以酿造醋为基料，经过进一步加工制成，如五香醋、蒜醋、固体醋等。3、食醋的原料食醋原料，按照工艺要求一般可以分为主料、辅料、填充料和添加剂四大类。主料大致是含淀粉、含糖、含酒精的三类物质。辅料，一般使用谷糠、麸皮或豆粕作辅料。他们不仅含有一定量的碳水化合物，而且含有丰富的蛋白质和矿物质，为酿醋用微生物提供营养物质，并增加成醋的糖分和氨基酸含量，形成醋的色香味成分。填充料，固态发酵法制醋以及速酿法制醋都需要填充
9、料，其主要作用是疏松醋醅，积存和流通空气。添加剂：食盐，醋醅发酵成熟后要及时加入食盐以抑制醋酸菌，防止醋酸菌将醋酸分解，同时食盐还起到调和风味的作用。砂糖、香辛料，能增加醋的甜味，并赋予食醋特殊的风味。炒米色，能增加醋色泽及香气。4、食醋的生产工艺食醋的生产工艺分固态法及液态法两类。 (1) 固态法酿醋工艺 传统的固态法酿醋工艺主要有 3 种。1、用大曲制醋：以高粱为主要原料，利用大曲中分泌的酶，进行低温糖化与酒精发酵后，将成熟醋醅的一半置于熏醅缸内，用文火加热，完成熏醅后，再加入另一半成熟醋醅淋出的醋液浸泡，然后淋出新醋。最后，将新醋经三伏一冬日晒液与捞冰的陈酿过程，制成色泽黑裼、质地浓稠、
10、酸味醇厚、具有特殊芳香的食醋。著名的有山西老陈醋。2、用小曲制醋：以糯米和大米为原料，先利用小曲（又称酒药）中的根霉和酵母等微生物，在米饭粒上进行固态培菌，边糖化边发酵。再加水及麦曲，继续糖化和酒精发酵。然后酒醪中拌入麸皮成固态入缸，添加优质醋醅作种子，采用固态分层发酵，逐步扩大醋酸菌繁殖。经陈醋酿后，采用套淋法淋出醋汁，加入炒米色及白糖配制，澄清后，加热煮沸而得香醋。著名的有镇江香醋。3、以麸皮为主料，用糯米加酒或蓼汁制成醋母进行醋酸发酵，醋醅陈酿一年，制得风味独特的麸醋。著名的有四川保宁（今阆中县）麸醋及四川渠县三汇特醋。固态发醋法酿醋，由于是利用自然界野生的微生物，所以发酵周期长，醋酸发
11、酵中又需要翻醅，劳动强度大。目前已采用纯种培养麸曲作糖化剂，添加纯种培养酵母菌制成的酒母，进行酒精发酵，再用纯种培养醋酸菌制成的醋母，第 5 页 共 32 页进行醋酸发酵而制得食醋。也有采用酶法液化通风回流法，将原料加水浸泡磨浆后，先添加细菌 -淀粉酶加热液化,再加麸曲糖化,糖化醪冷却,加入酒母进行酒精发酵,待酒精发酵结束,将酒醪、麸皮、砻糠与醋母充分混合后，送入设有假底的醋酸发酵池中，假底下有通风洞，可让空气自然进入，利用自然通风及醋回流代替翻醅，并使醋醅发酵温度均匀，直至成熟。酶法液化通风回流法的产量，出醋率和劳动生产率均比传统法高。(2) 液态法酿醋工艺 传统的液态法酿醋工艺有多种。1、
12、以大米为原料，蒸熟后在酒坛中自然发霉，然后加水成液态，常温发酵 3-4 个月。醋醪成熟后，经压榨、澄清、消毒灭菌，即得色泽鲜艳、气味清香、酸味不刺鼻、口味醇厚的成品。著名的有江淅玫瑰米醋。2、以糯米、红曲、芝麻为原料，采用分次添加法，进行自然液态发酵，并经 3 年陈酿，最后加白糖配制而得成品。著名的有福建红曲老醋。3、以稀释的酒液为原料，通过有填充料的速酿塔内进行醋酸发酵而成，如辽宁省丹东白醋。液态发酵法制醋也渐采用深层发酵新工艺。淀粉质原料经液化、糖化及酒精发酵后，酒醪送入发酵罐内，接入纯粹培养逐级扩大的醋酸菌液，控制品温及通风量，加速乙醇的氧化，生成醋酸，缩短生产周期。发酵罐类型较多，现已
13、趋缶使用自吸式充气发酵罐。它于 50 年代初期被联邦德国首先用于食醋生产，称为弗林斯醋酸发酵罐，并在 1969 年取得专利。日本、欧洲诸国相继采用。中国自 1973 年开始使用。食醋品种虽然繁多、工艺条件各具特色，但食醋酿造的基本工艺流程包含淀粉糖化、酒精发酵和醋酸发酵三个阶段。具体工艺流程如下：大米 可发酵糖 酒精 醋酸CO2糊精等图 1、醋酸基本工艺流程5、液态法食醋质量标准(1) 感官指标 具有本品种固有的色泽; 有正常酿造食醋的滋味。(2) 理化指标指标项目粮食醋 其他醋总酸（以醋酸计）含量/(g/100ml) 3.5无盐固型物含量/(g/100ml) 1.5 1.0一、设计任务年产
14、5000 吨发酵食醋发酵车间设计醋酸菌醋酸发酵第 6 页 共 32 页二、生产方案和流程的确定（一）生产方案的确定空气自吸式发酵罐液态深层发酵制醋。空气自吸式发酵罐液态深层发酵制醋是将淀粉质原料经液化糖化、酒精发酵后，在空气自吸式发酵罐中完成液体深层醋酸发酵的新工艺。具有原料利用率高，机械化程度高，生产周期短（8d） ，产品质量稳定等优点。深层发酵法是向酒醪中接入醋酸菌后，采用向醪液中通入空气的方法来增加醪液中的溶解氧，使醋酸菌的醋酸发酵正常进行。发酵设备多采用自吸式发酵罐，发酵品温 3235，发酵时间在 3d 左右。原料选择大米，长江以南习惯以大米为原料，且大米制出来的醋口感较好。（二）生产
15、流程的确定1. 菌种选择糖化选择黑曲霉。酵母菌（AS 2.399）酵母菌培养的最适温度为 2530 度。醋酸菌（许氏醋酸杆菌 A. schutzenbachii）生长繁殖适宜温度 2527.5 度，不耐热，最高生长温度 37 度，最适 PH3.56.5，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
16、是：锤式粉碎机、刀片轧碎机、钢磨。技术要点：细度 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 2.02.5g。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/(m.min)；培养温度 3235；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
17、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 2830；发酵温度 3234，最高不超过 36；前期通风量 0.07m/(m.min)、中期 0.10.12 m/(m.min)、后期0.08m/(m.min)；培养时间 6567h。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进入三羧酸循环，进一步氧化为 CO2 和 H2O。其反应式如下：3 32CHOoSCSoAHO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
18、中，可采用分割法去醪进行“半连续式发酵” ，即取出1/21/3 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
19、量为0.06% 0.1%。第 9 页 共 32 页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。（三）生产工艺流程示意图图 2、醋酸生产工艺流程示意图第 10 页 共 32 页三、工艺设计及计算（一）工艺技术指标及基础数据1. 生产规模：年产食醋 5000t（醋酸含量 4% 质量分数）2. 生产工艺：液态深层发酵、间歇发酵3. 工作制度：全年工作 300 日，三班作业。4. 食醋日产量：17t5.
20、食醋年产量：5100t6. 副产品年产量：次级食醋占食醋总量的 2%。7. 产品质量：符合 GB181872000 国家标准酿造食醋8. 大米原料含淀粉 70%, 水分 13%。9. -淀粉酶用量为 8u/g 原料，糖化酶用量为 150u/g 原料，酒母糖化醪用糖化酶量 300u/g 原料。10. 醋酸发酵罐发酵周期 8d、周期数 300/8 = 38。技术参数：淀粉糖化率：80%糖 酒精得率：85%酒精 醋酸得率：80%大米原料 成品醋：160kg /t（二）物料计算1. 主要原料的物料衡算（1）淀粉糖化物料衡算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61052612nCHOnCHO162 1801g 1.11g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 0.8330.944g 葡萄糖。这里取 80%，即 1g 淀粉能生成 0.888g。
