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醋厂设计


黑龙江东方学院

年产 4000 吨食醋厂设计说明书

学生姓名 学 专 班 号 业 级





074151207 生物工程(发酵方向) 07 级 本 科

指导教师 学 部

李次力 食品与环境工程学部

1

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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 ..............................................................3 1 设计任务书 ......................................................................................3 2 产品方案 ........................................................................................4 2.1.1 生产规模 ..................................................................................4 2.1.2 主要原料的规格 ......................................................................4 2.1.3 生产品种及数量 ......................................................................5 2.1.4 产品质量及标准 ......................................................................5 2.2 生产工艺流程设计 .....................................................................5 2.2.1 工艺流程图 ..............................................................................5 2.2.2 工艺要点 ..................................................................................5 3 工艺计算 ........................................................................................7 3.1 物料衡算 .....................................................................................7 3.1.1 主要技术参数 ..........................................................................7 3.1.2 原、辅材料和燃料动力消耗 ..................................................7 3.1.3 生产能力 ..................................................................................8 3.1.4 物料计算 ..................................................................................8 3.1.4.1 液化、糖化工序 .....................................................................8 3.1.4.2 酒精发酵工序 .........................................................................9 3.1.4.3 醋酸发酵工序 .......................................................................10 3.1.5 投入和产出物料衡算汇总 .................................................... 11
2

4 设备选型 ......................................................................................12 4.1 选型的原则 ...............................................................................12 4.2 4000t/a 食醋厂主要设备 ..........................................................12 5 环境保护建议方案 ......................................................................14 5.1 废水处理 ...................................................................................14 5.1.1 废水污染强度及排放量 ........................................................14 5.1.2 废水处理方案 ........................................................................14 5.2 废渣处理 ...................................................................................15

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 α-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 香 滋 泽:具有该品种固有的色泽 气:具有该品种特有的香气 味:酸味柔和,无异味
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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 ≥0.50 2) 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。

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产品方案
生产规模

2.1.1

醋厂年产量为 4000t 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
4

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、有该品种固有的色泽和香气、酸味柔和。

生产工艺流程设计
2.2.1 工艺流程图
α -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 消毒 →贮存 →成品 ↑ 酒母 ↓ 蛋白水解液 ↓ 滤渣

2.2.2 工艺要点
1) 淀粉分解 ① 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α -淀粉酶(酶制剂 2000u/g) 。控制 pH6.0~6.5,温度在 85~90℃。 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%。 ②淀粉的液化
5

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。 其操作方法是先在液化罐内加底水,升温至 85~90℃,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 60~62℃待糖化。 ③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 60~62℃,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 0.25×105Pa,发酵温度 30~32℃,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。 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 0.98×105Pa 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 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 34~37℃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。

6

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 75~80℃,而后输入成品贮存罐,以便沉淀贮存。再 经洗渣并检验、包装即为成品。 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/kg

3.1.2 原、辅材料和燃料动力消耗
名 称 单 位 t kg kg kg L m3 kW﹒h 单 耗 0.149 0.3723 0.223 0.149 26.062 18.8 160 年 耗 596 1489.2 892 596 104248 75200 640000 规 格 含淀粉 70% 2000u/g 纯度 98% 工业级 糖化力 480u/ml 饮用水标准 380v,50Hz

高粱 中温 α-淀粉酶 碳酸钠 无水氯化钙 液体曲 水 电

7



t

0.1

400

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=2160×4=8640(kg) 2) 粉浆中干物质的质量分数 3) α-淀粉酶用量 原料含水量以 12%计

2000u/g 中温 α-淀粉酶用量按 5u/g 计:

酶用量=(2160×5)/2000=5.4(kg) 4) 无水氯化钙用量:2160×0.001=2.16(kg) 5) 碳酸钠用量(调 pH) 6) 粉浆体积 V1 2160×0.0015=3.24(kg)

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×(82.4/100) =3.72 kJ/(kg﹒K)

8) 液化蒸汽消耗量 D 按下式计算:
8

D=mc(T2-T1)/(1-λ ) =10810.8×3.72×(373-293)/2738-419 =1387.4(kg) 9) 液化醪质量 10) m1=10810.8+1387.4=12198.2 kg 已知原料含水量为 12%,淀粉酶、氯化钙、

液化醪干物质质量分数

碳酸钠含水量不计。 液化醪干物质质量分数=(2160×0.88+5.4+2.16+3.24)/12198.2×100% =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) 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=(2160×0.7×120)/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 =2160×0.70×0.5768×0.75 =644(kg) 2) 发酵中 CO2 产生量按酒精发酵反应式计: CO2 产生量=(644×88)/92=616(kg) 3) CO2 带出乙醇量 按经验数据 1.2%计:

带走乙醇量=644×0.012=7.7(kg)

9

4) 发酵中溢出水分

644×0.02=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 d4
20

=0.7893

酒精产量=644-7.7=636.3(kg) 酒精体积分数=636.3/(0.789×12060.2) ×100%=6.7% 3.1.4.3 醋酸发酵工序 1) 醋酸发酵醪质量 m4 (含酒母质量) 发酵时添加蛋白水解液(d4 =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
20

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=636.3×1.304×0.9 =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=(18×747)/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+224.1=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)
10

7) 成熟醪醋酸的质量浓度

747/13143=5.68g/dL 按经验数据:压滤损失 4%;消毒运输损失

8) 配兑消毒后成品中醋酸含量 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 =14164×1.025=14518.1 kg 11) 原料出醋率 14518.1/2160=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 1. 液化糖化工序 2160.00 8640.00 5.40 2.16 3.24 10810.80 12198.2 378 12576.20 1.07 1.06 1.00 1.058 10103.60 11507.70 378.00 11885.70 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 密度 /(kg/L) 容积/L 质量规格

(1) 高粱 (2) 水 (3) α -淀粉酶 (4) CaCl2 (5) Na2CO3 (6) 调成粉浆 (7) 液化后醪 (8) 液体曲 (9) 糖化醪 2. 酒精发酵工序

(1) 发酵醪 (2) 产生 CO2 (3) 挥发水分

12576.20 616.0 12.88

1.058

11885.70 气体 水蒸气

11

(4) 溢出酒精 (5) 发酵成熟醪 3. 醋酸发酵工序 11939.60 1000.00 13273.30 14518.10 11939.60

7.7 0.99 12060.20

气体 乙醇体积分数 6.7%

(1) 发酵醪 (2) 蛋白水解液 (3) 醋酸发酵成熟醪 (4) 最终产品醋

0.99 1.20 1.01 1.025

12060.20 833.33 13141.90 14164.00

乙醇体积分数 6.7%

含醋酸 5.68g/dL 含醋酸 5g/dL

4

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。 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 单机 总装 带料 台重/t

12

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

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

1 2 1 1 1 1 1 2 2 1组 2 3 1 2 1 1 1 3 2 2 1 1 1 1 3 3 2 1 2 1 2 2 2 2

W3 1t/h 1.5 t/h V=2m3Ф1200×1800 V=2m3Ф1200×1500 V=2.7m3 Ф1400×1600 2B31A 2B19B V-3/7 配套 3m3/min V=0.1m3Ф400×800 V=1m3 Ф900×1400 V=0.15m3 Ф500×760 V=5.5m3 Ф1800×2000 V=1m3 Ф1000×1250 V=0.2m3Ф600×700 V=2m3Ф1400×1360 V=17m3 Ф2400×3600 3B19B 旋转式 213r/min A=0.785m2 V=0.2m3 Ф500×1000 A=1m2 V=2m3 Ф1200×1710 A=6m2 V=20m3 Ф2400×4100 65F25B V=15m Ф2600×2000 KP-629 KOIO Ф600×1000 JA6-100 81.41kW/h 3B19B 50F-16A-B
13
3

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

330 700 574 989

5.5 22 3 3 3 2.2 3 2.2 22

5.5 44 3 3 3 2.2 3 4.4 44 1.1 4.5

2.5 3.5

3000 228 1047 100 2820 184 390 2280 4340

0.55 1.5

0.3 2.0 0.25 8.0 1.1

5.5 1.5 0.6 3

11 1.5 0.6 3

4.0 18.0

320 30 216 50 868 120 5430

2.2 1.1 1.1

4.4 2.2 1.1

0.33 0.03 0.5 0.05 3.5 0.12 23.0

4

4

22 2.2

66 4.4

碳钢 1920 16.5 12.0 碳钢 不锈钢 不锈钢 4 30 2.2 4 60 4.4

35 36 37 38

离心泵 列管换热器 贮存罐 吊车

2 2 12 1

40F-40-B V=30m3 Ф2600×4900

不锈钢 不锈钢 不锈钢

3432 4 4

30.0

5

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 5000-8000 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 10m ,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。
3

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。

14

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。

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