【正文】 一階段是以得到淀粉酶為主要培養(yǎng)目的，所以培養(yǎng)基的組成、培養(yǎng)條件既要符合微生物生長規(guī)律，又要符合微生物產酶規(guī)律。 采用高溫糖化法，也稱酶法液化法，它是先以α 淀粉酶制劑在 85～ 90℃對原料粉漿進行液化，然后再用麩曲在 65℃進行糖化。具有糖化速度快、淀粉利用率高等優(yōu)點。 技術要點 ： 糖化液碘呈淡橙黃色； DE 值 25%～ 30%；酸度 %。 工藝參數 ： 加搗碎的麩曲 5%（酶活力 1200u/g）；加曲溫 64℃；糖化溫度 60～第 8 頁 共 33 頁 62℃；糖化時間 30min。 4. 酒精發(fā)酵 通過純培養(yǎng)方法制成酒母 ，再將其接入糖化醪中進行酒精發(fā)酵。 技術要點 ： 酒精含量 %～ %；酸度 %～ %；總醪量為原料之 5～ 6倍。 工藝參數 ： 酒母 4%(原料 )；接種溫度 26～ 28℃，極限溫度 30℃；發(fā)酵溫度30～ 37℃，最適 32～ 33℃，發(fā)酵時間 60～ 68h。 5. 醋酸發(fā)酵 向酒精發(fā)酵醪中接入醋酸菌，在適宜的條件下，乙醇經醋酸菌的 作用氧化為乙酸的過程稱為醋酸發(fā)酵，它是釀醋的主要環(huán)節(jié)，直接影響到食醋的產量與食醋的風味。醋酸發(fā)酵工序由醋酸菌種子培養(yǎng)、醋酸發(fā)酵和陳釀等組成。 釀醋過程中的醋酸發(fā)酵常在非嚴格無菌條件下進行，所以微生物種類復雜，但醋酸菌是醋酸正常發(fā)酵醪液中的主要微生物，它能氧化酒精為醋酸，有些醋酸菌還能把葡萄糖氧化成葡萄糖酸。傳統釀醋多采用自然醋酸菌，目前多采用純種醋酸菌。醋酸菌種子培養(yǎng)工業(yè)流程如下： 菌種試管斜面接種培養(yǎng) — 大三角瓶純種擴大培養(yǎng) — 醋酸菌種子液態(tài)培養(yǎng) 試管培養(yǎng)基：葡萄糖 、酵母膏 、碳酸鈣 、 6%酒液 100mL、瓊脂 ～ 。 三角瓶培養(yǎng)基：酵母膏 1%、葡萄糖 %、水 100mL、濃度為 95%的酒精4%。 種子液態(tài)培養(yǎng)： 4%～ 8%酒精發(fā)酵醪 ， 醋酸種子酸度 %～ %， 接種量5%～ 10%；通風量 (m179。.min)；培養(yǎng)溫度 32～ 35℃；培養(yǎng)時間 24h。 醋酸菌種子培養(yǎng)與其它微生物種子培養(yǎng)一樣，除了使微生物繁殖以外，還有一個馴化作用，即使微生物適應于生產的要求，所以，在種子培養(yǎng)的前階段，培養(yǎng)基的組成、培養(yǎng)條件多采用較優(yōu)的工藝參數 ；而在培養(yǎng)的后階段，多采用接近于生產要求的工藝參數。 技術要點 ： 酒液酒 度 5%～ 6%； 醋酸發(fā)酵液酸度 %～ %。 工藝參數 ： 接種溫度 28～ 30℃；發(fā)酵溫度 32～ 34℃，最高不超過 36℃；前期通風量 179。/(m179。.min)、中期 ～ m179。/(m179。.min)、后期 179。/(m179。.min)；培養(yǎng)時間 65～ 67h。 醋酸菌含有乙酰輔酶 A 合成酶，能催化醋酸氧化，反應生成的乙酰輔酶 A進入三羧酸循環(huán)，進一步氧化為 CO2和 H2O。其反應式如下： 3 3 2~C H C O O H C oA SH C H C O SC oA H O? ? ? 所以，醋酸發(fā)酵成熟時就要加入 2%～ 5%的食鹽，以抑制醋酸菌的活性。 在液態(tài)深層發(fā)酵中，可采用分割法去醪進行“半連續(xù)式發(fā)酵”，即取出 1/2～第 9 頁 共 33 頁 1/3 量的發(fā)酵成熟醋醪，同時補加相應量的酒醪。這一方法即可以省卻醋酸菌種培養(yǎng)工序，且發(fā)酵罐中的菌種在醋酸發(fā)酵過程中已得到充分馴養(yǎng)，所以，又有利于提高原料的利用率和產品質量，但分割法去醪應注意無菌操作。 6. 壓濾 技術要點 ： 濾渣水分≤ 70%；酸度≤ %。 工藝參數 ： 發(fā)酵醪預處理， 55 攝氏度維持 24h；壓頭醋、二醋用泵輸送，泵壓 2*89KPa， 壓凈停止。壓清醋用高位槽自然壓力。 7. 配兌和滅菌 技術要點 ： 滅菌后成品醋酸≥ %；醋液紅褐色，無混濁，無沉淀，無異味；細菌數≤ 5000 個 /ml。 工藝參數 ： 滅菌溫度 80℃，維持適當時間；苯甲酸鈉添加量為 %～ %。 8. 陳釀 一 是生醋經日曬夜露陳釀 數月； 二 是將成品醋封壇陳釀。陳釀過程中，因美拉德反應等，食醋的色澤加深；因氧化反應，食醋中的乙醇含量降低，而乙醛含量有所升高；因酯化反應，食醋中的酯含量明顯升高；因締合作用，食醋的風味變得醇和，醋酸的刺激性減弱。 第 10 頁 共 33 頁 （三） 生產工藝流程示意圖 圖 醋酸生產工藝流程示意圖 三、 工藝設計及計算 （一） 工藝技術指標及基礎數據 1. 生產規(guī)模：年產食醋 5000t（醋酸含量 4% 質量分數 ） 2. 生產工藝：液態(tài)深層發(fā)酵 、間歇發(fā)酵 3. 工作制度：全年工作 300 日，三班作業(yè)。 第 11 頁 共 33 頁 4. 食醋日產量： 17t 5. 食醋年產量： 5100t 6. 副產品年產量：次級食醋占食醋總量的 2%。 7. 產品質量：符合 GB18187— 2021 國家標準釀造食醋 8. 大米 原料含淀粉 70%, 水分 13%。 9. α 淀粉酶用量為 8u/g 原料，糖化酶用量為 150u/g 原料， 酒母糖化醪用糖化酶量 300u/g 原料。 10. 醋酸發(fā)酵罐發(fā)酵周期 8d、 周期數 300/8 = 38。 技術參數 ： 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） 物料計算 1. 主要原料的物料衡算 （ 1） 淀粉糖化物料衡算 淀粉質原料加水加熱糊化后，加入糖化曲或淀粉酶進行糖化，物料衡算總方程式 ? ? ? ?6 1 0 5 2 6 1 2 61nC H O n H O n C H O? ? ? 162 180 1g 理論上 1g 淀粉完全水解后能生成 葡萄糖。但由于糖化酶的活力、種類、糖化工藝的原因，淀粉原料中支鍵淀粉和直鏈淀粉的比例不同，糖化結束后糖化醪中糖和非糖的比例控制不同等，因而使得糖化效果頗有差異，實際的糖化率一般以理論的 75%85%計算，即實際上 1g 淀粉能生成 ~ 葡萄糖。 這里取 80%，即 1g 淀粉能生成 。 （ 2）酒精發(fā)酵物料衡算 向糖化醪液中接入酵母菌進行酒精發(fā)酵，其物料衡算可以用下列生化反應的總方程式為基礎： 6 12 6 2 5 222C H O C H O H CO? ? ? 180 2 46 88 1g 理論上 1g 葡萄糖能生產 酒精，但由于酵母菌的生長繁殖、中間代謝產物的生成、酒精的揮發(fā)等，實際的酒精得率一般以理論酒精得率的 85%計算，即實際上 1g 葡萄糖能生成 左右的酒精。 （ 3）醋酸發(fā)酵物料衡算 第 12 頁 共 33 頁 向酒精醪液中接入醋酸菌，進行醋酸發(fā)酵，其物料衡算可以用下列生化反應的總方程式為基礎 2 5 2 3 2C H OH O C H C OO H H O? ? ? 46 60 18 1g 根據總方程式計算得到：理論上 1g 酒精能生產 醋酸。但由于醋酸菌的生長繁殖，發(fā)酵過程中酒精和醋酸的揮發(fā)，以及醋酸的進一步氧化等，實際的醋酸得率一般以理論得率的 80%計算，實際上 1g 酒精能生產 1g 左右的醋酸。 由上述計算得知，用淀粉質原料釀醋時， 1g 純淀粉能生成 葡萄糖，經酒精發(fā)酵得到 酒精，再經醋酸發(fā)酵可以得到 醋酸。 即 1t 食醋含 40kg 醋酸，需 40/ = 淀粉，需 大米 。 （ 4） 大米年 消耗量 5100t 食醋中醋酸含量： 5100 4% = 204t 生產 204t 醋酸需要淀粉 ： 204/ = 530t 年消耗 大米 量 ： 530/ = （ 5） α 淀粉酶消耗量 應用酶活力為 2021u/g 的 α – 淀粉酶使淀粉液化，促進糊化，可減少蒸汽消耗量。α 淀粉酶用量按 8u/g 原料計算。 全年 用酶量為： 8 = 2021 單耗量 ： 103/5100 = （ 6） 麩曲 耗用量 所用 麩曲 糖化酶的活力為 800u/g，使用量為 150u/g 原料，則糖化酶消 全年 耗量為： 150 = 800 單耗量： 103/5100 = 28kg/t （ 7）氯化鈣（規(guī)格：無水） 單耗： kg/t： 全年投料量： 5100 = 765kg （ 8）純堿（規(guī)格：工業(yè)用） 單耗： kg/t： 全年投料量： 5100 = 第 13 頁 共 33 頁 表 原料消耗表 （ 5000t/a） 名稱 規(guī)格 單耗 全 年投料量 大米 淀粉含量 70% 103kg α 淀粉酶 2021u/g 103kg 麩曲 800u/g 28kg/t 103kg 氯化鈣 無水 純堿 工業(yè) 純堿 103kg 2. 蒸煮醪量的計算 根據生產實踐，淀粉原料連續(xù)蒸煮的粉料加水比為 1:3，粉漿量為： （ 1+3） = 式中 —— 生產 1t 食醋（醋酸含量 4%）需要的 大米 量 蒸煮過程使用直接蒸汽加熱，在后熟器和汽液分離器減壓蒸發(fā)、冷卻降溫。在蒸煮過程中，蒸煮醪量將發(fā)生變化，故蒸煮醪的精確計算必須與熱量衡算同時進行，因而十分復雜。為簡化計算，可按下述方法近似計算。 假定用罐式連續(xù)蒸煮工藝，混合后粉漿溫度 50℃，應用噴射液化器使粉漿迅速升溫至 88℃，然后進入連續(xù)液化器液化，再經 115℃高溫滅酶后， 在 真空冷卻器中閃 急 蒸發(fā)冷卻至 63℃后入糖化罐。其工藝流程圖如下圖所示。 圖 粉漿連續(xù)蒸煮液化工藝流程 干物質含量 B0=87%的 大米 比熱容為； c0 = （ ） = [kJ/(kg. K)] 粉漿干物質濃度為： B1 = 87/（ 4*100） = % 蒸煮醪比熱容為： c1 = B1c0+（ B1） cw = % +（ %） 第 14 頁 共 33 頁 = [kJ/ (kg. K)] 式中 c w—— 水的比熱容 [kJ/(kg. K)] 為簡化計算，假定蒸 煮醪的比熱容在整個蒸煮過程維持不變。 ⑴經噴射液化加熱后蒸煮醪量為： 5 9 3 . 6 * 3 . 6 2 ( 8 8 5 0 )5 9 3 . 6 6 3 0 ( )2 7 4 8 . 9 8 8 * 4 . 1 8 kg???? 式中 —— 噴射液化器加熱蒸汽（ ）的焓（ kJ/K） ⑵經二液化維持罐出來的蒸煮醪量為： 630– 630 (8884) = 626 (kg) 式中 —— 第二液化維持罐的溫度為 84 度下飽和蒸汽的汽化潛熱 (kJ/K) ⑶ 經噴射混合加熱器后的蒸煮醪量為； 626 + 626 (11584) = 657 (kg) 式中 115—— 滅酶溫度（攝氏度） —— 飽和蒸汽的焓（ kJ/K） ⑷經汽液分離器后的蒸煮醪量： 657 657 () = 646 (kg) 2245 式中 2245—— 攝氏度下飽和蒸汽的汽化潛熱 (kg) ⑸經真空冷卻后最終蒸煮醪量為： 646 646 () = 605 (kg) 2351 式中 2351—— 真空冷卻溫度為 63 攝氏度下的飽和蒸汽的汽化潛熱 (kJ/K)。 粉漿中干物質的質量分數 ： * (1 )605? = % 3. 糖化醪量的計算 麩 曲（糖化力 800u/g 干曲 ），單耗： 28kg/t： 生產 1t 食醋 的 糖化醪 量 ： 605 + 28 = 633kg 糖 化醪干物質質量分數 ： 第 15 頁 共 33 頁 1 4 8 . 4 * ( 1 0 . 1 3 ) 0 . 5 9 4 0 . 1 5 0 . 2 2 5 *100%633? ? ? ? = % 4. 酒精發(fā)酵醪的計算 （ 1） 實際 產酒精量 = 原料量 淀粉含量 實際產酒率 = = kg （ 2）發(fā)酵中 CO2產量 ： 8892 = （ 3）發(fā)酵中溢出水分 （按 2%計） ： = （ 4）酒精發(fā)酵成熟醪總質量（含醋母醪量）： 633 – – = 594 Kg （ 5）成熟醪體積 （ 成