液态发酵年产10000吨米醋厂生产工艺设计Word文档格式.docx
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GB/T601-1988化学试剂滴定分析(容量分析)用标准溶液的制备
GB2715-1981粮食卫生标准
GB2719-1996米醋卫生标准
GB2760-1996食品添加剂使用卫生标准
GB4789.22-1994食品卫生微生物检验调味品检验
GB/T5009.41-1996食品卫生标准分析方法
GB5461—2000食用盐
GB5749—1985生活饮用水卫生标准
GB/T6682—1992分析实验室用水规格和试验方法
GB7718—1994食品标签通用标准GB10343—1989食用酒精
3生产工艺流程设计
3.1工艺流程选择论证
3.2工艺流程图
3.3工艺要点
3.3.1原料粉碎
先将碎米浸泡,使米粒充分膨胀,然后将米与水按1:
(1.5~2)的比例送入磨粉机,磨成50目以上。
锤式粉碎机是利用快速旋转的锤刀对物料进行冲击粉碎,广泛用于中等硬物(暑干、玉米等)。
辐式粉碎机主要用来粉碎谷类颗粒原料,大麦、大米、高粱等都可用此粉碎。
钢磨主要用于大米、玉米等原料的粉碎[16]。
3.3.2调浆
原料浸泡后用磨粉机磨成粉浆,然后在调浆池内进行调浆。
调浆时要加0.25%的a-淀粉酶(酶制剂2000u/g)o控制pH6.0〜6.5,温度在85〜90'
C。
由于钙
离子有提髙酶对热稳定性作用,所以加入无水氯化钙0.1%。
333液化和糖化
本项目采用高温液化法,需要设备小,适于连续操作,淀粉受热快而均匀,能使淀粉迅速糊化。
液化时边加热边进料边搅匀,液化品温控制在85~92C,待粉浆全部进入液化锅后,维持10^15min,使淀粉充分液化,之后升温至100°
C,保持20min<
>
采用高温糖化法,也称酶法液化法,它是先以a-淀粉酶制剂在85〜90C对原料粉浆进行液化,然后再用隸曲在65°
C进行糖化,糖化时间30mino
3.3.4酒精发酵
将糖化醪送入酒精发酵罐中,并使温度降至329左右,向醪液中接入酒母。
酒精发酵是无氧氧化过程。
除了发酵初期,酵母中的活细胞大量繁殖需要一定的氧气外,整个过程在密闭发酵罐中进行。
罐压控制在0.25X105Pa,发酵温度30〜32-C,发酵时间为60〜70h。
产品在正常情况下酒度为6.7%左右,总酸应控制在0.4%以下,残糖在0.2%左右[17]o
3.3.5醋酸发酵
将酒精发酵醪接入醋酸发酵罐,在适宜的条件下,乙醇经醋酸菌的作用氧化为乙酸,它是酿醋的主要环节,直接影响到食醋的产量与食醋的风味。
醋酸发酵是利用醋酸菌所分泌的氧化酶将酒精氧化成醋酸,因此要求醋酸菌必须活力强、无杂菌.接种量不低于10%0醋酸菌刚接入发酵罐,通过一段时间培养,醋酸菌进入对数生长期,细胞数量增加.活力提高.酶大量形成、呼吸作用大大加强,要加大风量;
到后期,酒精减少.酸度上升缓慢、菌体衰老.呼吸缓慢、风量即可减小[18]
3.3.6压滤
醋酸发酵结束后,为了提高食醋糖分,在醋醪里加入一定量的糖,混合均匀送入压滤机进行压滤。
3.3.7灭菌和陈酿
醋酸压滤后取样检测,按成品要求加盐配兑,在加热至75〜809灭菌。
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。
4工艺计算
4.1主要技术参数
淀粉糖化率:
80%
糖一►酒精得率:
85%
酒精f醋酸得率:
大米原料一成品醋:
148.4kg/t
4.2物料衡算
按主料计每14&
4kg原料产醋It,每批投主料量:
148.4*33.34=4947.656kg
每年投主料量:
148.4*10000=14841
4.2.1酶量计算
应用酶活力为2000u/g的a■淀粉酶使淀粉液化,促进糊化,可减少蒸汽消耗量。
a-淀粉酶用量按8u/g原料计算。
全年用酶量为:
1484*8/2000=5.936t
单批次耗量:
5.936*1000/300=19.79kg
所用鉄曲糖化酶的活力为800u/g,使用量为150u/g原料,则糖化酶消全年耗量为:
1484*150/800=278.25t
单批耗量:
27&
25*1000/300=927.5kg
4.2.2氯化钙(规格:
无水)
单耗:
0.15kg/t:
每批投量:
0.15*33.34=5.001kg
全年投料量:
0.15*10000=1500kg
4.2.3纯碱(规格:
工业用)
0.225kg/t
0.225*33.34=7.5015kg
0.225*10000=2250kg
4.2.4液化醪量计算
根据生产实践,淀粉原料连续蒸煮的粉料加水比为1:
3,粉浆量:
148.4*(1+3)=593.6kg
蒸煮过程使用直接蒸汽加热,在后熟器和汽液分离器减压蒸发.冷却降温。
在蒸煮过程中,蒸煮醪量将发生变化,故蒸煮醪的精确计算必须与热量衡算同时进行,因而十分复杂。
为简化计算,可按下述方法近似计算。
假定用罐式连续蒸煮工艺,混合后粉浆温度50C,应用喷射液化器使粉浆迅速升温至88-C,然后进入连续液化器液化,再经1159高温灭酶后,在真空冷却器中闪急蒸发冷却至63C后入糖化罐
干物质含量B0二87%的大米比热容
C0=4.18(1-0.7B0)=1.63KJ/Kg.k
粉浆干物质浓度为:
B产87/4x100=21.8%
蒸煮醪比热容:
Ci=BiCo+(1-Bi)xCw
=21.8%xl.63+(1.0-21.8%)x4.18
=3.62KJ/K&
K
式中Cw——水的比热容[kJ/(kg.K)]
为简化计算,假定蒸煮醪的比热容在整个蒸煮过程维持不变。
经喷射液化加热后蒸煮醪量:
593.6+593.6x3.62(88-50)/2748.9-88x4.18=630kg
式中274&
9——喷射液化器加热蒸汽(0.5Mpa)的焙。
经二液化维持罐出来的蒸煮醪量:
630-630x3.62x(88-84)/2288・3=626kg
式中2288.3——第二液化维持罐的温度为84度下饱和蒸汽的汽化潜
热。
经喷射混合加热器后的蒸煮醪量;
626+626x3.62(115-84)/2748・9-115x4.18=657kg
式中115——灭酶温度(摄氏度)
2748.9——0.5Mpa饱和蒸汽的焙
经汽液分离器后的蒸煮醪量:
657-657x3.62x(115-104.3)/2245=646kg
式中2245——104.3摄氏度下饱和蒸汽的汽化潜热。
经真空冷却后最终蒸煮醪量为:
646-646x3.62x(104.3-63)/2351=605kg
式中2351——真空冷却温度为63摄氏度下的饱和蒸汽的汽化潜热。
粉浆中干物质的质量分数:
14&
4x(1-0.13)/605=21-8%
4.2.5糖化醪量计算
荻曲(糖化力800u/g干曲),单批耗:
28kg/t:
生产It食醋的糖化醪量:
605+28=633kg
糖化醪干物质质量分数:
4x(1-0.13)+0.594+0.225
633xl00%=20.5%
4.2.6酒精发酵醪量计算
实际产酒精量二原料量X淀粉含量X实际产酒率
=148.4x0.7x0.385=39.9kg
发酵中C02产量:
39.9x88/92=3&
2kg
发酵中溢出水分(按2%计):
39.9x0.02=0.8kg
酒精发酵成熟醪总质量(含醋母醪量)
633-38.2-0.8=594kg
成熟醪体积(成熟醪密度为0.99kg/L):
594/0.99=600L
成熟醪中酒精体积分数(酒精dAo.7893)
酒精体积分数=39.9/0.7893x600xl00%=8.43%
4.2.7醋酸发酵醪量计算
醋酸发酵醪质量(含醋母醪量)发酵时添加蛋白质水解液2)
50kg/t:
594+50=644kg
醋酸发酵醪体积:
600+50+1.2=641.7L
原料产醋量(转化率取84%):
39.9x1.30x84%二43.57kg
醋酸发酵时消耗氧气:
43.57x32/64=23.2kg
酷酸成熟醪的质量:
644+23.2=667.2kg
成熟醪体积(成熟醪密度1.Olkg/L):
667.2/1.01=660.6L
成熟醪醋酸的质量分数:
43.57/667.2=6.53%
配兑消毒后成品中醋酸量按经验数据:
压滤损失4%,消毒运输损失为1.2%,共损失5.2%,则醋酸量:
43.57x(l-4%-1.2%)=41.3kg
配兑成4%醋酸含量的成品醋的质量:
41.3/0.04=1032.5kg>
lt,所以符合生产要求
4.2.8无菌压缩空气的计算
深层发酵法的通风量计算如下:
理论需氧量:
CzHeOH+Oj―CHsC00H+H20
22.4(L)60(g)
ab
a=22.4xb/60
式中a理论需氧量,L/min
b理论产酸速度,g/min
b=39.9x10x1.3/66x60=13.lOg/min
理论通风量《):
a'
=a+0.21
式中0.21——2的含量
实际通风量a'
'
=2.5a'
式中2.5—一经验数据
a'
=4.44b=58.16L/min
4.3物料衡算表
把上述的有关的米醋酿造车间的物料衡算结果整理成物料衡算表,
见表4-1:
表4-1米醋酿造车间物料的衡算表
物料名称
每批投料量
全年投料量
主料量
2968kg
890.4t
酶量
11.9kg
3.57t
荻曲
556.5kg
166.95t
氯化钙
3kg
900kg
纯碱
4.5kg
1350kg
液化醪
12.It
糖化醪
12.66t
酒精发酵醪
12000L
醋酸发酵醪
13212L
无菌压缩空气
580.16L/min
4.4热量衡算
£
节依据生产各部分对热量的需要进行计算,确保动力车间能够对整个工厂正常供热。
4.4.1液化过程中的热量计算
粉浆质量m=593.6+0.594+0.15+0.225=594.57kg
粉浆比热容C=3.72KJ/kg.k
液化过程总需热量为Q;
粉浆由初温T0加热至88°
C总耗热量为Q1;
设粉浆初温取T0=20*C,流加法液化浆温为889,耗热量Q1为:
Ql=mc(88-Ta)
=594.57x3.72x(88-20)
=150402kJ
加热时间为40min,蒸发量为每小时5%。
则蒸发水量为:
V水二热损失Q3为耗热量的15%:
mx5%x40+60=594.57x5%x
40+60=19.8Kj
加热过程中蒸汽带出的热量Q2为:
Q2=V水I
=19.8x2257.2
=44963kJ
式中I为水的汽化潜热(kj/kg)
热损失Q3为耗热量的15%:
Q3=15%x(Q1+Q2)
则总消耗热量:
则总消耗热量
Q4=l.15x(Ql+Q2)
=15%x(150402+44963)
=224360Kj
再次升温煮沸到1009后所需热量为Q5此时液化醪的质量为ml=605kg
Q5=mixCx(100-88)
=605x3.72x12
=27007.2kJ液化过程中总耗热量Q为:
Q=Q4+Q5
=224360+27007.2
=251367.2KJ
4.4.2糖化过程中的热量计算
液化醪质量为ml=605
液化醪比容热Cl为:
Cl=C0W/100+C水(100-W)/100
=1.55x21.28/100+4.18x(100-21.28)/100
=3.62KJ/kg.k
式中:
CO——淀粉质比热容为1.55[kJ/(kg.K)]
3——液化醪中干物质含量(%)
C——水的比热容为4.18[kJ/(kg.K)]
糖化过程加曲前,要将液化醪降温到加曲温度64C,所放出的热量Q1为:
Ql=mlxclx(100-64)
=605x3.62x(100-64)
=78843.6KJ
加曲后,开始糖化的温度为60°
C,糖化醪的质量为m2=52752.2kg,该过程放出的热量Q2
Q2=m2xc1x(64-60)
=605x3.62x4
=8760.4KJ
糖化过程放出热量Q为:
Q=Q1+Q2
=78843.6+8760.4
=87604kj
冷却水初始温度为17-C,最终温度为35-C,则糖化阶段冷却水耗用量为W:
W=Q
C(j-ts)
=87604
4.18x(35-17)
=1164.3kg
4.4.3酒精发酵过程中的热量计算
酒母接种温度为28-C,糖化醪降温到酒精发酵温度放出热量为Q7,糖化醪
(含酒母醪)质量ms=633kg
Q7=m3*Ci(60-28)
=633*3.62*(60-28)
=73326.72kJ
酒精发酵温度为33-C,升温到酒精发酵温度所需热量Q8为:
Q8=ms*Ci*(33-28)
=633*3.62.*(33-28)
=11453.7kJ
产It食醋过程中产生酒精39.9kg,以葡萄糖为碳源酵母发酵每生产IKg酒精放出的热量约为1170KJ,则发酵和酵母培养每小时放出的热量为:
Q尸1170*39.9=46683kJ
因为投入的是液体曲,糖化醪干物质质量分数'
矶
W=[148.4*(10-0.13)+0.594+0.15+0.2251/633*100%=20.54%
糖化醪的比热容C2:
C2=C*W/100+C.*(100-W)/100
=1.25*20.54/100+4.18*(100-20.54)/100
=3.56kJ/kg•K
蒸汽耗用量D,为:
D应/I-入
=11457.3/(2738-419)=4.94kg
4.4.4醋酸发酵过程中的热量计算
醋母接种温度为28C,酒精发酵成熟醪质量kgm6004,酒精发酵醪降温到醋
酸发酵温度放出热量Q10为:
Qio=nu*Ci*(33-28)
=600*3.62*5
=10860kJ
醋酸发酵温度为339,升温到醋酸发酵温度所需热量11Q为:
Qii=m4*Ci*(33-28)
生产It食醋过程中产生醋酸43.57kg,以酒精发酵每生产lkg醋酸放出的热量约为7458.5KJ,则发酵罐每小时放出的热量为(醋酸发酵时间66h):
Q12=7458.5*43.57+66
=4923.74kJ
冷却水初始温度为179,最终温度为359,酒精发酵阶段冷却水用量为W2
=10860/4.18*(35-17)
=144.34kg
醋酸发酵阶段蒸汽耗用量D2为:
d2=qu/i-入=10860/(2738-419)
=4068kg
4.5热量衡算表
把上述的有关的米醋酿造车间的热量衡算结果整理成物料衡算表,见表4-2:
表4-2米醋酿造车间产一吨米醋所需热量衡算表名称热量
液化中总耗热量251367.2KJ
糖化过程放出热量87604KJ
酒精发酵放出热量46683KJ/h
醋酸发酵放出热量4923.74KJ/h
第5章设备选型
5.1液化罐
5.L1生产能力
每生产It食醋需粉浆量:
594.57kg
液化后醪液量:
605kg
每生产It食醋需粉浆体积(粉浆密度1.07kg/L):
594.57+1.07=566L=0.556ms
每天生产食醋20t,液化罐填充量80%,则每天需要液化罐的总容积:
20*0.556+0.8=13.9ms
5.1.2液化罐数量N1的确定
现取公称容积20m3的液化罐,实际容积为22m3・
NF13.9*9/21=5.7(个)
现取公称容积22m3液化罐6个;
5.1.3主要尺寸
V全二VW+2V沪22m$
H=2D,则有v全=0.758D2*2D*刃/24DS*2=22
D=勺22/1.83=2.29m取2.4m
H=2D=4.8m
査表得封头高:
H封二h・+hb=600+25=625mm封头容积1.93m3
5.2糖化罐
5.2.1生产能力
每生产It食醋需糖化醪量:
633kg
每生产It食醋需糖化醪体积(糖化醪密度1.05kg/L):
633/1.05-603L=0.603ms
每天生产食醋20t,糖化罐填充量80%,则每天需要糖化罐的总容积:
20*0.603+0.8=15.08ms
5.2.2糖化罐数量N2的确定
现取公称容积50m3的糖化罐,底封头为椭圆形封头,实际容积为58m3。
N2=15.08*9/58=2.34个
现取公称容积50m3糖化罐3个
5.2.3主要尺寸
V全二V筒+2V«
=58ms
糖化罐罐体不能太高或太矮取H:
D=1.5;
V全R.785D2*!
.5D+口/24D3*2=58
D胡58/1.44=3.43取3.4
H=l.5D=5.1米取5米
HM=ha+hb=850+50=900mm;
封头容积5.60m3
5.3酒精发酵罐
5.3.1生产能力
每生产It食醋需糖化成熟醪体积:
0.6m3
每天生产食醋20t,酒精发酵罐填充量85%,则每天需要酒精发酵罐的总容积:
20*0.6/0.85=14.12m5
5.3.2酒精发酵罐数量N3的确定
现取公称容积20m3的发酵罐,实际容积为22m3。
N2=14.12*9/22=5.78(个)
现取公称容积20m3发酵罐6个。
5.3.3主要尺寸
V全二V筒+2V封=22m‘
H=2D,则有v金二0.758D2*2D*开/24DS*2=221.57Ds+0.26Ds=59
D=%22/1.83=2.29取2.4
H=2D=4.8米
查表得封头高:
HM=h.+hb=600+25=625mm封头容积1.93m3。
5.3.4种子罐
种子罐容积
V«
=V6*10%
=22*10%
=2.2m5
式中总V——为发酵罐的总容积
10%—接种量
种子罐与发酵罐对应上料,发酵罐平均每天上1罐则需种子罐1个,种子培养时间12〜20小时,取12小时,辅助操作时间8〜10小时,生产周期约20〜30小时
设H/D=2/l,则种子罐总容积V总为:
V沪V^+2V封V沪0.758D2*2D*开/24D5*2=22
D=l.6m取D=l.1
H=2D=2.2米
査相应表得封头高:
H沪250+25=275mm
罐体总高:
Ha=Hfl+2H«
=2200+2*275=2750
单个封头容量:
V沪0.151m'
圆筒容积:
Vw=0.785D2*2D=1.51*1.18=2.09m3不计上封头容积:
V有效二VW+V»
=2.09+1.151=2.24m3校核种子罐总容积:
V总=2V封+V疟2.39n?
比需要的种子罐容积大,满足设计要求。
5.4醋酸发酵罐
5.4.1生产能力
每生产It食醋需酒精发酵成熟醪体积:
0.642m3
每天生产食醋20t,醋酸发酵罐填充量70%,则每天需要醋酸发酵罐的总容积:
20*0.642/0.70=18.35m3
5.4.2酒精发酵罐数量N4的确定
现取公称容积20m$的自吸式醋酸发酵罐,实际容积为22m3。
Nt=18.35*9/22=7.5(个)
现取公称容积20发酵罐8个。
年产醋酸醪液质量:
240/0.0653=36761
式中0.0653——成熟醋酸醪液醋酸含量
年产醋酸醪液体积:
V.N676/1.01=3640ms
式中1.01——醋酸醪液密度
实际产量验算:
22*0.7*8*300/9=4107>
3640ms
富裕量为:
(4107-3640)/3640*100%=13%能满足产量要求
。
5.4.3主要尺寸
现按公称容积20ms的发酵罐计算。
V沪2V対+V沪22m5封头折边忽略不计,以方便计算。
H=2D
则有V全=1.57Ds+0.26D8=22
1.83D5=22
D=%22/1.83=2.29取D=2.4m
H=2D=4.8
H«
=h.+hb=600+25=625mm封头容积1.93ms
V总二2V»
+Vm=1.57D2+1.93*2=25.56
5.4.4冷却面积
F=Q/KAtm
平均温差△tm=(Atl-At2)/ln(Atl/At2)=(33-28)/In(33/28)=30.43°
C△tcp
釆用竖直列管换热器,取经验值k=4.18X500kJ/(m3.h.°
C)
生产It食醋每小时放出热量Q12=4923.74kJ/(t.h)对公称容积20m3的发酵罐
F=4923.74*22*70%/4.
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- 液态 发酵 年产 10000 米醋 生产工艺 设计