【正文】 第 1 頁 共 33 頁 目 錄 緒論 4 食醋的起源與功能 4 食醋的種類 4 食醋的原料 4 食醋的生產(chǎn)工藝 5 液態(tài)法食醋質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 6 一 、設(shè)計(jì)任務(wù) 6 二、生產(chǎn)方案和流程的確定 6 （一）生產(chǎn)方案的確定 6 （二）生產(chǎn)流程的確定 6 1. 菌種選擇 6 2. 原料預(yù)處理 7 3. 糖化 7 4. 酒精發(fā)酵 8 5. 醋酸發(fā)酵 8 6. 壓濾 9 7. 配兌和滅菌 9 8. 陳釀 9 （三）生產(chǎn)工藝流程示意圖 10 三、工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算 10 （一）工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 10 （二）物料計(jì)算 11 1. 主要原料的物料衡算 11 2. 蒸煮醪量的計(jì)算 13 3. 糖化醪量的計(jì)算 14 4. 酒精發(fā)酵醪的計(jì)算 15 5. 醋酸發(fā)酵醪的計(jì)算 15 （三）熱量衡算 16 1. 液化過程中的熱量衡算 16 2. 糖化過程熱量衡算 17 3. 酒精發(fā)酵過程熱量衡算 18 4. 醋酸發(fā)酵過程熱量衡算 19 （四）無菌壓縮空氣消耗量計(jì)算 20 四、 設(shè)備設(shè)計(jì)與選型 20 （一）液化車間 20 1. 生產(chǎn)能力的計(jì)算 20 2. 液化罐數(shù)量 N1的確定 21 3. 主要尺寸計(jì)算： 21 第 2 頁 共 33 頁 （二）糖化車間 21 1. 生產(chǎn)能力的計(jì)算 21 2. 糖化罐數(shù)量 N2的確定 21 3. 主要尺寸計(jì)算 22 （三）酒精發(fā)酵車間 22 1. 生產(chǎn)能力的計(jì)算 22 2. 酒精發(fā)酵罐數(shù)量 N3的確定 22 3. 主要尺寸計(jì)算： 22 4. 種子罐 23 （四）醋酸發(fā)酵車間 23 1. 生產(chǎn)能力的計(jì)算 23 2. 醋酸發(fā)酵罐數(shù)量 N4的確定 24 3. 主要尺寸的計(jì)算 24 4. 冷卻面積的計(jì)算 25 5. 轉(zhuǎn)子與定子的確定 25 6. 設(shè)備結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì) 25 7. 壁厚計(jì)算 26 8. 接管設(shè)計(jì) 26 9. 支座設(shè)計(jì) 27 10. 種子罐 27 （ 5） . 車間設(shè)備一覽表 29 五、 總結(jié)與謝辭 29 附件 30 1. 全廠物料流程圖 30 2. 醋酸發(fā)酵車間流程圖 30 3. 醋酸發(fā)酵車間布置設(shè)計(jì) 30 4. 主要設(shè)備圖 30 參考文獻(xiàn) 31 第 3 頁 共 33 頁 年產(chǎn) 5000 噸發(fā)酵食醋發(fā)酵車間設(shè)計(jì) 萬重陽 （武漢工業(yè)學(xué)院 生物與制藥工程學(xué)院 武漢 430023） 摘 要 ： 食醋發(fā)酵 是 繼酒精發(fā)酵之后，在醋酸菌氧化酶的作用下，生成醋酸的過程 。 食醋原料，按照工藝要求一般可以分為主料、輔料、填充料和添加劑四大類。主料大致是含淀粉、含糖、含酒精的三類物質(zhì)。 本設(shè)計(jì)對 醋酸 生產(chǎn)的發(fā)酵車間進(jìn)行了工藝計(jì)算和設(shè)備選型。 關(guān)鍵詞 ： 食醋 、發(fā)酵罐、 深層發(fā)酵 。 Abstract： Vinegar fermentation following the process of alcoholic fermentation generates acetic 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, 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. 第 4 頁 共 33 頁 緒論 食醋的起源與 功能 食醋是傳統(tǒng)的酸性調(diào)味品，我國釀醋自周朝開始，已有 2500 年歷史。 中國各地物產(chǎn)氣候不同，產(chǎn)生了各具特色的地方食醋，保持至今最著名的江蘇鎮(zhèn)江香醋、山西老陳醋、四川保寧麩醋、遼寧喀左陳醋等?！吨袊t(yī)藥大典》記載， “醋產(chǎn)浙江杭紹二縣為最佳，實(shí)則以江蘇鎮(zhèn)江為 ”，鎮(zhèn)江香醋以糯米為原料，是一種典型的米醋。梁人陶弘景《神農(nóng)本草經(jīng)注》中就有關(guān)于鎮(zhèn)江米醋用法的記載，據(jù)此，鎮(zhèn)江香醋已有 1400 多年的 歷史。 性能：味酸、甘，性平。歸胃、肝經(jīng)。能消食開胃，散淤血，止血，解毒。 因原料和制作方法的不同，醋的成品風(fēng)味迥異。醋是用得較多的酸性調(diào)味料。每 100mL 醋中的醋酸含量，普通醋為 以上，優(yōu)級醋為 5g 以上。由于醋能改善和調(diào)節(jié)人體的新陳代謝，作為飲食調(diào)料，需要量不斷增長。 食醋的種類 食醋可劃分為釀造醋、合成醋、再制醋三大類。 釀造醋是用糧食等為原料，經(jīng)微生物制曲、糖化、酒精發(fā)酵、醋酸發(fā)酵等階段釀制而成。除主要成分醋酸外，還含有各種氨基酸、有機(jī)酸、糖類、維生素、醇和酯等營養(yǎng)成分和風(fēng)味成分。 合成 醋是用化學(xué)方法合成的醋酸配制而成，缺乏發(fā)酵調(diào)味品的風(fēng)味，質(zhì)量不佳。 再制醋是以釀造醋為基料，經(jīng)過進(jìn)一步加工制成，如五香醋、蒜醋、固體醋等。 食醋的原料 食醋原料，按照工藝要求一般可以分為主料、輔料、填充料和添加劑四大類。 主料大致是含淀粉、含糖、含酒精的三類物質(zhì)。 輔料，一般使用谷糠、麩皮或豆粕作輔料。他們不僅含有一定量的碳水化合物，而且含有豐富的蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)，為釀醋用微生物提供營養(yǎng)物質(zhì)，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，固態(tài)發(fā)酵法制醋以及速釀法制醋都需要填充料，其主要作用 是疏松醋醅，積存和流通空氣。 添加劑： 食鹽 ， 醋醅發(fā)酵成熟后要及時(shí)加入食鹽以抑制醋酸菌，防止醋酸菌將醋酸分解，同時(shí)食鹽還起到調(diào)和風(fēng)味的作用。 砂糖、香辛料 ， 能增加醋的甜味，并賦予食醋特殊的風(fēng)味。 炒米色，能增加醋色澤及香氣。 第 5 頁 共 33 頁 食醋的生產(chǎn)工藝 食醋的 生產(chǎn)工藝分固態(tài)法及液態(tài)法兩類。 (1) 固態(tài)法釀醋工藝 傳統(tǒng)的固態(tài)法釀醋工藝主要有 3 種。 用大曲制醋：以高粱為主要原料，利用大曲中分泌的酶，進(jìn)行低溫糖化與酒精發(fā)酵后，將成熟醋醅的一半置于熏醅缸內(nèi)，用文火加熱，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，將新醋經(jīng)三伏一冬日曬液與撈冰的陳釀過程，制成色澤黑裼、質(zhì)地濃稠、酸味醇厚、具有特殊芳香的食醋。著名的有山西老陳醋。 用小曲制醋：以糯米和大米為原料，先利用小曲（又稱酒藥）中的根霉和酵母等微生物，在米飯粒上進(jìn)行固態(tài)培菌，邊糖化邊發(fā)酵。再加水及麥曲，繼續(xù)糖化和酒精發(fā)酵。然后酒醪中拌入麩皮成固態(tài)入缸，添加優(yōu)質(zhì)醋醅作種子，采用固態(tài)分層發(fā)酵，逐步擴(kuò)大醋酸菌繁殖。經(jīng)陳醋釀后，采用套淋法淋出醋汁，加入炒米色及白糖配制，澄清后，加熱煮沸而得香醋。著名的有鎮(zhèn)江香醋。 以麩皮為主料，用糯米加酒或蓼汁制 成醋母進(jìn)行醋酸發(fā)酵，醋醅陳釀一年，制得風(fēng)味獨(dú)特的麩醋。著名的有四川保寧（今閬中縣）麩醋及四川渠縣三匯特醋。 固態(tài)發(fā)醋法釀醋，由于是利用自然界野生的微生物，所以發(fā)酵周期長，醋酸發(fā)酵中又需要翻醅，勞動強(qiáng)度大。目前已采用純種培養(yǎng)麩曲作糖化劑，添加純種培養(yǎng)酵母菌制成的酒母，進(jìn)行酒精發(fā)酵，再用純種培養(yǎng)醋酸菌制成的醋母，進(jìn)行醋酸發(fā)酵而制得食醋。也有采用酶法液化通風(fēng)回流法，將原料加水浸泡磨漿后，先添加細(xì)菌α 淀粉酶加熱液化 ,再加麩曲糖化 ,糖化醪冷卻 ,加入酒母進(jìn)行酒精發(fā)酵 ,待酒精發(fā)酵結(jié)束 ,將酒醪、麩皮、礱糠與醋母充分混合后 ，送入設(shè)有假底的醋酸發(fā)酵池中，假底下有通風(fēng)洞，可讓空氣自然進(jìn)入，利用自然通風(fēng)及醋回流代替翻醅，并使醋醅發(fā)酵溫度均勻，直至成熟。酶法液化通風(fēng)回流法的產(chǎn)量，出醋率和勞動生產(chǎn)率均比傳統(tǒng)法高。 (2) 液態(tài)法釀醋工藝 傳統(tǒng)的液態(tài)法釀醋工藝有多種。 以大米為原料，蒸熟后在酒壇中自然發(fā)霉，然后加水成液態(tài)，常溫發(fā)酵 34 個(gè)月。醋醪成熟后，經(jīng)壓榨、澄清、消毒滅菌，即得色澤鮮艷、氣味清香、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、紅曲、芝麻為原料，采用分次添加法，進(jìn)行自然液態(tài)發(fā)酵，并經(jīng) 3 年陳釀，最后加白 糖配制而得成品。著名的有福建紅曲老醋。 以稀釋的酒液為原料，通過有填充料的速釀塔內(nèi)進(jìn)行醋酸發(fā)酵而成，如遼寧省丹東白醋。 液態(tài)發(fā)酵法制醋也漸采用深層發(fā)酵新工藝。淀粉質(zhì)原料經(jīng)液化、糖化及酒精發(fā)酵后，酒醪送入發(fā)酵罐內(nèi)，接入純粹培養(yǎng)逐級擴(kuò)大的醋酸菌液，控制品溫及通風(fēng)量，加速乙醇的氧化，生成醋酸，縮短生產(chǎn)周期。發(fā)酵罐類型較多，現(xiàn)已趨缶使用自吸式充氣發(fā)酵罐。它于 50 年代初期被聯(lián)邦德國首先用于食醋生產(chǎn)，稱為弗林斯醋酸發(fā)酵罐，并在 1969 年取得專利。日本、歐洲諸國相繼采用。中國自1973 年開始使用。 食醋品種雖然繁多、 工藝條件各具特色，但食醋釀造的基本工藝流程包含淀粉糖化、酒精發(fā)酵和醋酸發(fā)酵三個(gè)階段。具體工藝流程如下： 大米 可發(fā)酵糖 酒精 醋酸 CO2 糊精等 醋酸菌醋酸發(fā)酵 第 6 頁 共 33 頁 圖 醋酸基本工藝流程 液態(tài)法食醋質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) (1) 感官指標(biāo) 具有本品種固有的色澤 。 有正常釀造食醋的滋味。 (2) 理化指標(biāo) 項(xiàng)目 指標(biāo) 糧食醋 其他醋 總酸（以醋酸計(jì)）含量 /(g/100ml) ≥ 無鹽固型物含量 /(g/100ml) ≥ ≥ 一、 設(shè)計(jì)任務(wù) 年產(chǎn) 5000 噸發(fā)酵食醋發(fā)酵車間設(shè)計(jì) 二、 生產(chǎn)方案和流程的確定 （一） 生產(chǎn)方案的確定 空氣自吸式發(fā)酵罐液態(tài)深層 發(fā)酵制醋。 空氣自吸式 發(fā)酵 罐液 態(tài) 深層發(fā)酵制醋是將淀粉質(zhì)原料經(jīng)液化．糖化、酒精發(fā)酵后，在空氣自吸式發(fā)酵罐中完成液體深層醋酸發(fā)酵的新工藝。具有原料利用率高，機(jī) 械 化程度高，生產(chǎn)周期短（ 8d），產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。 深層發(fā)酵法是向酒醪中接入醋酸菌后，采用向醪液中通入空氣的方法來增加醪液中的溶解氧，使醋酸菌的醋酸發(fā)酵正常進(jìn)行。發(fā)酵設(shè)備多采用自吸式發(fā)酵罐，發(fā)酵品溫 32～ 35℃ ，發(fā)酵時(shí)間在 3d 左右。 原料選擇 大米， 長江以南習(xí)慣以大米為原料，且 大米制出 來的醋口感 較 好 。 （二） 生產(chǎn)流程的確定 1. 菌種選擇 糖化選擇 黑曲霉。 酵母菌 （ AS ）酵母菌培養(yǎng)的最適溫度為 25～ 30 度。 醋酸菌 （許氏醋酸桿菌 A. schutzenbachii）生長繁殖適宜溫度 25～ 度，不耐熱，最高生長溫度 37 度，最適 ～ ， 耐食鹽為 1%～ %。 該菌產(chǎn)酸高達(dá) %，對醋酸沒有進(jìn)一步的氧化作用。 第 7 頁 共 33 頁 2. 原料預(yù)處理 （ 1） 原料的篩選和除雜 ，除去附著的塵土和雜物。 。 洗滌。 （ 2） 粉碎與水磨 擴(kuò)大原料同微生物酶的接觸面積，使有效成分被充分利用，大多數(shù)情況下 先粉碎，然后再進(jìn)行蒸煮、糖化。粉碎常用設(shè)備是：錘式粉碎機(jī)、刀片軋碎機(jī)、鋼磨。 技術(shù)要點(diǎn) ： 細(xì)度 50 目；濃度 18～ 20176。 Be’； ～ （試紙測定）。 工藝參數(shù) ： 加水浸泡 1h；用 NaCO3 調(diào) pH；加 %補(bǔ)充 Ca2+；加中溫α 淀粉酶 %（酶活力 2021u/g）。 （ 3） 原料 蒸煮液化 使植物組織破裂，細(xì)胞中的淀粉被釋放出來，淀粉由顆粒狀轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z狀態(tài)，另一個(gè)作用是高溫殺菌。 技術(shù)要點(diǎn) ： 液化后的 糖漿具有香味 i，用竹片撩液滴點(diǎn)呈渣水分離狀；碘反應(yīng)成棕黃色； DE 值 15%～ 20%。 工藝參數(shù) ： 流加法液化漿溫 85～ 90℃， 88℃最佳。維持 10min；升溫煮沸 10分鐘。 3. 糖化： 麩曲制備 試管斜面菌種 —— 三角瓶培養(yǎng) —— 簾子培養(yǎng) —— 厚層通風(fēng)培養(yǎng) 培養(yǎng)基： 10%米曲汁 麩皮 +80%水 麩皮 + 麩皮 +10%～ 15% (或麥芽汁 ) 110%水 稻殼 +70%水 瓊脂 2% 培養(yǎng)條件： 30℃ ,3d 30℃ ,3d 30℃ ,3d 30℃ ,1d 在簾子培 養(yǎng)以前的麩曲制備過程為種曲培養(yǎng)階段，這一階段是以得到強(qiáng)壯的霉菌孢子為培養(yǎng)目的，所以培養(yǎng)組成、培養(yǎng)條件要符合微生物生長規(guī)律，即要符合霉菌孢子發(fā)芽、菌絲生長、菌絲繁殖和孢子著生的要求。厚層通風(fēng)培養(yǎng)是生產(chǎn)用曲培養(yǎng)階段， 這