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1、黑龙江东方学院年产4000吨食醋厂设计说明书学 部 食品与环境工程学部 目 录年产4000吨食醋厂设计说明书1年产4000吨食醋厂设计说明书21 设计任务书22产品方案32.1.1 生产规模32.1.2 主要原料的规格42.1.3 生产品种及数量42.1.4 产品质量及标准42.2生产工艺流程设计42.2.1 工艺流程图42.2.2 工艺要点53 工艺计算63.1 物料衡算63.1.1 主要技术参数63.1.2 原、辅材料和燃料动力消耗73.1.3 生产能力73.1.4 物料计算73.1.4.1 液化、糖化工序73.1.4.2 酒精发酵工序83.1.4.3 醋酸发酵工序93.1.5 投入和产出
2、物料衡算汇总104 设备选型114.1 选型的原则114.2 4000t/a食醋厂主要设备115 环境保护建议方案135.1 废水处理135.1.1 废水污染强度及排放量135.1.2 废水处理方案135.2 废渣处理14年产4000吨食醋厂设计说明书1 设计任务书设计项目：年产4000t食醋厂设计设计规模：日产量13.4t生产工艺：液态深层发酵工作制度：全年发酵工作日300天，三班作业，连续生产，投料276批/年主要原料：高粱辅助原料：中温-淀粉酶、碳酸钠、无水氯化钙、液体曲成品：5度酿造食醋1) 产品质量标准A. 感官特性：色 泽：具有该品种固有的色泽香 气：具有该品种特有的香气滋 味：酸
3、味柔和，无异味体 态：澄清B. 理化指标：总酸（以乙酸计）：g/100ml 3.50不挥发酸（以乳酸计）：无可溶性无盐固形物：g/100ml 0.502) 产品相关标准：要符合GB2719-1996食醋卫生标准、GB18187-2000酿造食醋、ZBX66004-86食醋质量标准感官指标：具有正常的食醋色泽、气味和滋味，不涩，无其他不良气味与异味，无悬浮物，不浑浊，无沉淀，无异物，无醋鳗、醋虱。微生物指标：菌落总数/(个/ml)10000 大肠菌群/(MPN/100ml)3 致病菌（系指肠道致病菌）：不得检出3) 产品用途：广泛用于食品及餐饮行业。2 产品方案2.1.1 生产规模醋厂年产量为4
4、000t厂建设采取统一的规划布局，规范化建设，科学化管理，规模化生产，一体化经营，完全采用现代化企业管理模式将逐渐形成规模。2.1.2 主要原料的规格 粮食：应符合GB2715的规定。酿造用水：应符合GB5749的规定。 食用盐：应符合GB5461的规定。 食用酒精：应符合GB10343的规定。 糖类：应符合相应的国家标准或行业标准的规定。食品添加剂：应选用GB2760中允许使用的食品添加剂，还应符合相应的食品添加剂的产品标准。 2.1.3 生产品种及数量生产品种为5度酿造食醋。年产量4000t。采用mL瓶装生产。设计日产量为13.4t。2.1.4 产品质量及标准质量特征：产品澄清、有该品种固
5、有的色泽和香气、酸味柔和。2.2 生产工艺流程设计2.2.1 工艺流程图 -淀粉酶、CaCl2、Na2CO3 醋酸菌种子 原料 磨浆 调浆 液化 糖化 酒精发酵 醋酸发酵 过滤配制 糖化曲 酒母 蛋白水解液 滤渣消毒 贮存 成品 2.2.2 工艺要点1) 淀粉分解 粉碎调浆 原料用锤式粉碎机粉碎，其细度在40目左右。原料与水比例为1:4。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-淀粉酶（酶制剂2000u/g）。控制pH6.06.5，温度在8590。由于钙离子有提高酶对热稳定性作用，所以加入无水氯化钙0.1%。淀粉的液化 本项目采用高温液化法，需要设备小，适于连
6、续操作，淀粉受热快而均匀，能使淀粉迅速糊化。其操作方法是先在液化罐内加底水，升温至8590，待粉浆达定量后，在此温度下维持10min，然后将醪液打入糖化缸，冷却至6062待糖化。 糖化 采用的糖化剂为液体糖化曲。菌种是3912-12或UV-11型。操作方法：将液化醪冷却至6062，接入液体糖化曲，糖化30min后，冷却、输送入酒精发酵罐。液体曲的用量取决于酶活力的高低，一般1g淀粉至少需120单位糖化酶。2) 酒精发酵将成熟酒母醪输入到发酵罐内和糖化醪一起进行酒精发酵。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0.251
7、05Pa，发酵温度3032，发酵时间为6070h。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。3) 醋酸发酵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%，其具体操作方法是先加水清洗罐，将空气过滤器用甲醛灭菌，空罐以0.98105Pa压力灭菌30min，而后输入酒醪，30时接入醋酸菌。醋酸菌刚接入发酵罐，细菌数不高，活力低，要求氧量不大，一般吸式发酵罐前期通气量1:0.07m3/m3，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，一般通风量
8、1:0.1m3/m3为宜；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。醋酸菌繁殖温度在3437左右。温度太高，醋酸菌会变形。本项目中醋酸菌的生产采用半连续发酵法（分割发酵法），即当醋酸发酵的酸度不再上升时，可放出1/3的发酵液，余者作为留种。然后补充酒醪，调整其浓度，继续发酵。一般24h左右取醋一次，连续10次左右，更换一次种液。 4) 发酵液的后处理醋酸发酵后放罐，打入压滤贮液罐中，用风压输入板框压滤机进行压滤，在滤液中加入2%2.5%的食盐冲匀，在备兑池中取样测定，按质量标准进行配醋，经列管式热交换器加热至7580，而后输入成品贮存罐，以便沉淀贮存。再经洗渣并检验、包
9、装即为成品。5) 工艺流程当发酵至13天成熟后，从发酵罐中放出发酵液总量的1/3送后提取工段进行处理，同时补入等量的酒精料液，继续发酵。正常情况下每间隔1天取醋一次。因为酒精发酵时间是醋酸半连续发酵时间的3倍，所以，用3台醋酸发酵罐来平衡，因而每天取醋量为1台发酵罐，而补入酒精发酵液也是1罐的量。连续取醋9次后，至第10次全部放出，然后洗罐消毒，更换新菌种开始新一轮发酵。3 工艺计算3.1 物料衡算3.1.1 主要技术参数淀粉 酒精，转化率75%酒精 醋酸，转化率90%原料 成品醋，6.72kg/kg3.1.2 原、辅材料和燃料动力消耗名 称单 位单 耗年 耗规 格高粱中温-淀粉酶碳酸钠无水氯
10、化钙液体曲水电煤tkgkgkgLm3kWht0.1490.37230.2230.14926.06218.81600.15961489.289259610424875200640000400含淀粉70%2000u/g纯度98%工业级糖化力480u/ml饮用水标准380v，50Hz标煤3.1.3 生产能力年产食醋4000t，发酵投料为276批，因此每批料应产醋量：4000/276=14.5（t）按主料计每kg原料产醋6.72kg，每批投主料量：14.5/6.72=2.16(t)3.1.4 物料计算 3.1.4.1 液化、糖化工序1) 原料加水量 加水比为1:4水量=21604=8640（kg）2)
11、 粉浆中干物质的质量分数 原料含水量以12%计3) -淀粉酶用量 2000u/g中温-淀粉酶用量按5u/g计：酶用量=（21605）/2000=5.4（kg）4) 无水氯化钙用量：21600.001=2.16（kg）5) 碳酸钠用量（调pH） 21600.0015=3.24（kg）6) 粉浆体积V1 17.6%干物质含量的粉浆，密度约为1.07kg/m3 V1=（2160+8640+5.4+2.16+3.24）/1.07=10810.8/1.07=10103.6（L）7) 粉浆比热容 c 按下式计算：c=c0+w/100+c水（100-w）/100 =1.55(17.6/100)+4.18(8
12、2.4/100) =3.72 kJ/(kgK)8) 液化蒸汽消耗量 D 按下式计算：D=mc(T2-T1)/(1-) =10810.83.72(373-293)/2738-419=1387.4(kg)9) 液化醪质量 m1=10810.8+1387.4=12198.2 kg10) 液化醪干物质质量分数 已知原料含水量为12%，淀粉酶、氯化钙、碳酸钠含水量不计。液化醪干物质质量分数=（21600.88+5.4+2.16+3.24）/12198.2100% =15.67%11) 液化醪体积 V2 15.67%干物质的醪液，密度为1.06kg/L。V2=12198.2/1.06=11507.7（L）
13、12) 液体用曲量 液体曲糖化力为480u/ml，用量为120u/l，原料含淀粉量按70%计。液体用曲量=（21600.7120）/480=378(L)13) 糖化醪质量 m2(含酒母醪) 液体曲密度按1.0kg/L计。m2=12198.2+378=12576.2(kg)14) 糖化醪体积 V3 V3=11507.7+378=11885.7（L）3.1.4.2 酒精发酵工序1) 每批原料产酒精量每批原料产酒精量=原料量淀粉含量理论产酒率转化率=21600.700.57680.75=644（kg）2) 发酵中CO2 产生量按酒精发酵反应式计：CO2 产生量=（64488）/92=616(kg)3
14、) CO2 带出乙醇量 按经验数据1.2%计：带走乙醇量=6440.012=7.7（kg）4) 发酵中溢出水分 6440.02=12.9（kg）5) 酒精发酵成熟醪总质量 m3（含酒母醪质量）m3=12576.2-616-7.7-12.9=11939.6 (kg)6) 成熟醪体积 V4 成熟醪密度为0.99kg/L。V4 =111939.6/0.99=12060.2 (L)7) 成熟醪中酒精体积分数酒精d420 =0.7893酒精产量=644-7.7=636.3（kg）酒精体积分数=636.3/(0.78912060.2) 100%=6.7%3.1.4.3 醋酸发酵工序1) 醋酸发酵醪质量m4
15、 （含酒母质量） 发酵时添加蛋白水解液（d420=1.2）1000kg。m4 =11939.6+1000=12939.6（kg）2) 醋酸发酵醪体积 V5 V5 = V4 +蛋白水解液V5 =12060.2+1000/1.2=12893.5(L)3) 每批原料产醋量 酒精理论产醋值1.304，实际转酸率按90%计。产醋量=636.31.3040.9 =747 (kg)4) 醋酸发酵时生成的水 按醋酸发酵反应式计：生成的水的质量=（18747）/60=224.1 (kg)5) 醋酸成熟醪总质量 m5 m5 =投入醪（m4）- 酒精含量+生成醋酸+生成水 =12939.6-636.3+747+22
16、4.1=13274.4 (kg)6) 成熟醪容积 V6 成熟醪密度1.01kg/L。V6 =13274.4/1.01=13143（L）7) 成熟醪醋酸的质量浓度 747/13143=5.68g/dL8) 配兑消毒后成品中醋酸含量 按经验数据：压滤损失4%；消毒运输损失为1.2%。共损失为5.2%，则醋酸量：747（100-5.2）/100=708.2 (kg)9) 配兑成5g/dL醋酸含量的成品醋的容积V7 V7 =708.2/0.05=14164 (L)10) 成品醋总质量m6 成品醋密度1.025 kg/L。m6 =141641.025=14518.1 kg11) 原料出醋率 14518.
17、1/2160=6.72 (kg/kg)3.1.5 投入和产出物料衡算汇总序号物料名称投入/kg产出/kg损失/kg密度/(kg/L)容积/L质量规格1.（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）2.（1）（2）（3）（4）（5）3.（1）（2）（3）（4）液化糖化工序高粱水-淀粉酶CaCl2Na2CO3调成粉浆液化后醪液体曲糖化醪酒精发酵工序发酵醪产生CO2挥发水分溢出酒精发酵成熟醪醋酸发酵工序发酵醪蛋白水解液醋酸发酵成熟醪最终产品醋2160.008640.005.402.163.2410810.8012198.237812576.2011939.601000.0012576.20
18、11939.6013273.3014518.10616.012.887.71.071.061.001.0581.0580.990.991.201.011.02510103.6011507.70378.0011885.7011885.7012060.2012060.20833.3313141.9014164.00含淀粉70%饮用水标准2000u/g中温酶无水工业级工业级DS质量分数17.6%DS质量分数15.6%糖化力480u/mL气体水蒸气气体 乙醇体积分数6.7%乙醇体积分数6.7%含醋酸5.68g/dL含醋酸5g/dL4 设备选型4.1 选型的原则1) 符合工艺要求，既有先进性又要成熟可靠
19、。2) 尽可能连续化和自动化以提高工效，降低劳动强度。3) 有利于节能、降耗、节约投资。4) 结构简单，便于加工、维修和管理。5) 耐腐蚀、低噪音、易清洗和消毒。4.2 4000t/a食醋厂主要设备根据前工艺要求，拟出4000t/a食醋厂主要设备见表：序号设备名称台数规格型号材质单台耗材/kg配电机/kW带料台重/t单机总装1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738真空泵锤式粉碎机螺旋输送器调浆池粉浆高位槽液化罐离心泵离心泵空气压缩机空气净化系统液体曲种子罐液体曲发酵罐液体曲计量罐糖化罐补糖罐小酒母罐大
20、酒母罐酒精发酵罐离心泵摇瓶机空气过滤器醋酸一级种子罐高效空气过滤器醋酸二级种子罐高效空气过滤器自吸式醋酸发酵罐离心泵压滤罐板框压滤机油泵氨冷冻机组离心泵滤液配兑池离心泵离心泵列管换热器贮存罐吊车1211111221组23121113221111332121222222121W31t/h1.5 t/hV=2m312001800V=2m312001500V=2.7m3 140016002B31A2B19BV-3/7配套3m3/minV=0.1m3400800V=1m3 9001400V=0.15m3 500760V=5.5m3 18002000V=1m3 10001250V=0.2m3600700
21、V=2m314001360V=17m3 240036003B19B旋转式213r/minA=0.785m2V=0.2m3 5001000A=1m2V=2m312001710A=6m2V=20m32400410065F25BV=15m326002000KP-629KOIO 6001000JA6-100 81.41kW/h3B19B50F-16A-B40F-40-BV=30m326004900碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢碳钢不锈钢碳钢不锈钢碳钢不锈钢不锈钢不锈钢碳钢碳钢不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢33070057498930002281047100
22、28201843902280434032030216508681205430192034325.5223332.232.2220.551.55.51.50.632.21.11.14222.24302.245.5443332.234.4441.14.5111.50.634.42.21.14664.44604.442.53.50.32.00.258.01.14.018.00.330.030.50.053.50.1223.016.512.030.05 环境保护建议方案5.1 废水处理5.1.1 废水污染强度及排放量1) 污染强度食醋生产排放的污水偏酸性，pH在4.0左右。高浓度污水的CODcr为50
23、00-8000 mg/L，BOD5 为2000-4000 mg/L，SS为500-1500 mg/L。2) 排放此食醋厂污水排放量为10m3 ，其中高浓度污水占30% ，排放高峰一般在上午，占总排放量之80%，下午主要是生活用水和少量的设备、场地冲洗水。5.1.2 废水处理方案采用生化两级处理法。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。5.2 废渣处理液态发酵食醋滤渣产生量为0.3t/(t酸)。滤渣中含有丰富的营养成分，可作为高蛋白饲料源，但含水量高达80%，不易贮存。可通过挤压脱水至含水量65%左右，经干燥脱水至含水量12%以下，做为高蛋白饲料出售，喂养仔猪可代替鱼粉。
