1、吉林工程技术师范学院食品工程学院课 程 设 计课程名称：发酵工程原理学生姓名： 班 级： 学 号： 目 录年产 14 万吨食醋厂发酵车间设计学生姓名： 学 号： 指导教师： 专业名称： 完成时间： 目 录1目 录第一章 项目总论 11.1 食醋的起源与功能 11.2 食醋的分类 11.3 食醋的原料 11.4 食醋的生产工业 21.5 液态法食醋质量标准 3第二章 方案选择 42.1 生产方案选择 42.2 生产工艺流程设计 42.2.1 菌种选择 .42.2.2 原料预处理 .42.2.3 糖化： .52.2.4 酒精发酵 .62.2.5 醋酸发酵 .62.2.6 压滤 .72.2.7 配兑
2、和灭菌 .72.2.8 陈酿 .72.3 工艺流程示意图 82.4 物料衡算 82.4.1 工艺技术指标及基础数据 .82.4.2 主要原料的物料衡算 .92.4.3 煮醪量的计算 .112.4.4 糖化的计算 .132.4.5 酒精发酵的计算 .132.4.6 醋酸发酵的计算 .14第三章 设备选型 163.1 液化车间 163.1.1 生产能力的计算： .163.1.2 液化罐数量的确定： .163.1.3 主要尺寸计算： .163.2 酒精发酵车间 163.2.1 生产能力的计算： .163.2.2 酒精发酵罐数量的确定： .173.2.3 主要尺寸计算： .173.3 醋酸发酵车间 1
3、73.3.1 生产能力的计算： .173.3.2 醋酸发酵罐数量的确定： .173.3.3 主要尺寸的计算： .183.4 转子与定子的确定 18第四章 防污措施 20目 录24.1 废水处理 204.2 废渣处理 20第五章 总结 21参考文献 22第一章 项目总论1第一章 项目总论1.1 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
4、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。1.2 食醋的分类食醋可划分为酿造醋、合成醋、再制醋三大类。酿造醋是用粮食等为原料，经微生物制曲、糖化、酒精发酵、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
5、。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。1.3 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第一章 项目总论2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
6、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。1.4 食醋的生产工业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。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、酸味醇厚、具有特殊芳香的食醋。著名的有山西老陈醋。用小曲制醋：以糯米和大米为原料，先利用
7、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。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
8、精发酵，再用纯种培养醋酸菌制成的醋母，进行醋酸发酵而制得食醋。也有采用酶法液化通风回流法，将原料加水浸泡磨第一章 项目总论3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。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
9、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。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。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
10、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1.5 液态法食醋质量标准感官指标: 具有本品种固有的色泽; 有正常酿造食醋的滋味。醋酸菌醋酸发酵第二章 方案选择4第二章 方案选择2.1 生产方案选择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
11、。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。2.2 生产工艺流程设计2.2.1 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
12、。2.2.2 原料预处理（1）原料的筛选和除杂a.剔除霉变的原料，除去附着的尘土和杂物。b.对带有皮壳的原料去除皮壳。c.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、第二章 方案选择5钢磨。技术要点：细度 1t ， 所以符合生产要求（10）4% 成品醋的体积（成品醋密度 1.01Kg/L）：1032.5/1.01= 1032.5L（11）原料出醋率：1032.5/148.4=6.96（Kg/Kg）第三章 设备选型16第三章 设备选型3.1 液化车间3.1.1
13、 生产能力的计算：每生产 1t 食醋需粉浆量：594.57Kg液化后醪液量：605kg每生产 1t 食醋需粉浆体积（粉浆密度 1.07kg/L）：594.57/1.07=556L=0.556m3每天生产食醋 425t，液化罐填充量 80%，则每天需要液化罐的总容积：4250.556/0.8 =295.375m33.1.2 液化罐数量 N1 的确定：现取公称容积 200m3 的液化罐，实际容积为 230m3.（个）3.102875.91N现取公称容积 230m3 液化罐 11 个；3.1.3 主要尺寸计算：320mV封筒全H=2D；则有 33204785. mD全解方程得： 1.57D3+0.2
14、6D3=230D = 取 5.0m09.8.12H = 2D = 10m查表得封头高： =600+25=625mm ; 封头容积 16.4m3abh封3.2 酒精发酵车间3.2.1 生产能力的计算：每生产 1t 食醋需糖化成熟醪体积：600 L=0.6m 3每天生产食醋 425t，酒精发酵罐填充量 85%，则每天需要酒精发酵罐的总第三章 设备选型17容积：4250.6/0.85 =300m33.2.2 酒精发酵罐数量 N3 的确定：现取公称容积 200m3 的发酵罐，实际容积为 230m3.（个）43.1028N现取公称容积 200m3 发酵罐 11 个3.2.3 主要尺寸计算： 320mV封
15、筒全H=2D；则有 3204785.0D全解方程得： 1.57D3+0.26D3=230D = 取 5.0mm9.8.12H = 2D = 10m查表得封头高： =600+25=625mm ; 封头容积 16.4m3abh封3.3 醋酸发酵车间3.3.1 生产能力的计算：每生产 1t 食醋需酒精发酵成熟醪体积：641.7L = 0.642m 3每天生产食醋 425t，醋酸发酵罐填充量 70%，则每天需要醋酸发酵罐的总容积：4250.642/0.70 = 389.79m33.3.2 醋酸发酵罐数量 N4 的确定：现取公称容积 200m3 的自吸式醋酸发酵罐，实际容积为 230m3.N4 = （个
16、）56.1320879.现取公称容积 200m3 发酵罐 14 个年产醋酸醪液质量：5610/0.0653 = 85912t式中 0.0653成熟醋酸醪液醋酸含量第三章 设备选型18年产醋酸醪液体积：V 醪 = 85912/1.01 = 85061.4m3式中 1.01醋酸醪液密度3.3.3 主要尺寸的计算：现按公称容积 200m3 的发酵罐计算。V 全 =V 筒 +2V 封 =230m3；封头折边忽略不计，以方便计算。H=2D；则有： 332204785.0mDV全解方程得： 1.57D3+0.26D3=230D = 取 5.0m09.58.12H = 2D = 10m查表得封头高：=600
17、+25=625mm ;abh封封头容积 1.93m3V全 =V 筒 +2V 封 = 1.57D3 + 1.932= 25.56 m33.4 转子与定子的确定实践表明，三棱叶转子的特点是转子直径较大，在较低转速时可获得较大的吸气量，当罐压在一定范围内变化时，其吸气量也比较稳定，吸程也较大，但所需的搅拌功率也较高。三角叶叶轮直径：D = 0.35D 罐= 0.355.0= 1.75m 取 1.8m叶轮外径：d=D=1.8m浆液长度： me01.69交点圆径： 83叶轮高度： Dh5.4第三章 设备选型19挡水口径： mD3.1072导轮内径： 3簧叶角：=45间隙：=2mm叶片厚：b=5mm叶轮外
18、缘高：h1=h+2b=0.501m导轮外缘高：h2=h1+2b=0.502m表 3-1 食醋厂深层发酵车间主要设备设备名称 台数 规格与型号 材料锤式粉碎机 10 2t/h CS（碳钢）螺旋输送器 2 2.5t/h CS（碳钢）调浆罐 1 V=2m CS（碳钢）粉浆高位槽 2 V=5m CS（碳钢）液化罐 11 V=200m3 CS（碳钢）酒精发酵罐 11 V=200m3 CS（碳钢）醋酸种子罐 15 V=200m3 CS（碳钢）空气过滤器 3 A=0.785 m3 CS（碳钢）自吸式醋酸发酵罐 8 V=200m3 CS（碳钢）板框压滤机 2 KP-629 CS（碳钢）贮存罐 20 V=50
19、m3 CS（碳钢）滤液配兑池 1 V=50 m3 CS（碳钢）鼓风机 3 CP-725 CS（碳钢）第五章 总结20第四章 防污措施4.1 废水处理此食醋厂排放污水中高浓度污水占 30%，排放高峰一般在上午，占总排放量的 80%，下午主要是生活用水和少量的设备、场地冲洗水。目前国内外食醋生产厂大多采用生化两级处理方法。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。此外污水排放时间较集中，所以要有足够容量的调节池来容纳高峰期排除的废水。4.2 废渣处理（1）液态发酵滤渣 液态发酵滤渣中含有丰
20、富的营养成分，可作为高蛋白饲料源，但含水量高达 80%，不宜贮存。可通过挤压脱水至含水量 65%，经干燥脱水至含水 12%以下，作为高蛋白饲料出售，喂养仔猪可代替鱼粉。（2）固体发酵醋渣(糟)固体发酵醋糟含有大量谷糠，含水量约 68%，用螺旋挤压机脱水至 60%左右，再添加适量辅料，制成颗粒饲料喂牛，取得良好效果。第五章 总结21第五章 总结通过本次设计我对醋酸的发酵工艺、各项技术指标都有了很深刻的认识。更加锻炼了自己查阅文献的能力，去年的课程设计是积累对做次的醋酸发酵有很大帮助。这次课设收获很多，对发酵生产有了进一步认识。参考文献22参考文献1 吴思芳. 发酵工厂工艺设计概论. 北京：中国轻
21、工业出版社，2005 年.2 蒋家新. 食品生产技术. 北京：中国轻工业出版社.3 王福源. 现代食品发酵技术. 北京：中国轻工业出版社.4 梁世中. 生物工程设备. 北京：中国轻工业出版社，2006 年.5 白凤武. 食品与发酵工业J. 1995.(1).6 王永亮. 酒精工业J. 1998.(1).7 陶兴无. 发酵产品工艺学. 化学工业出版社，2008 年.8 上海市酿造科学研究所. 发酵调味品生产技术. 北京：中国轻工业出版社，1998 年.9 张燕荣. 调味品工艺学. 科学出版社，2008 年.10 赵继伦. 酒精发酵工艺学. 华南理工大学出版社.11 王常南. 酿酒J.1999.(6).12 沈怡芳. 液体发酵法白酒生产. 北京：轻工业出版社,1983 年.13 姚华. 微生物工程工艺原理. 广州：华南理工大学出版社，1995 年
