1、.年產1000噸小米醋發(fā)酵車間設計侯彥成（陜西時代釀造科技有限公司 楊凌 712100）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。本設計對醋酸生產的發(fā)酵車間進行了工藝計算和設備選型。關鍵詞：食醋、發(fā)酵罐、深層發(fā)酵。緒論1、食醋的起源與功能食醋是傳統(tǒng)的酸性調味品，我國釀醋自周朝開始，已有2500年歷史。中國各地物產氣候不同，產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。中國醫(yī)藥大典記載，“醋產浙江杭紹二縣

2、為最佳，實則以江蘇鎮(zhèn)江為”，鎮(zhèn)江香醋以糯米為原料，是一種典型的米醋。梁人陶弘景神農本草經注中就有關于鎮(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。能消食開胃，散淤血，止血，解毒。 因原料和制作方法的不同，醋的成品風味迥異。醋是用得較多的酸性調味料。每100mL醋中的醋酸含量，普通醋為3.5g以上，優(yōu)級醋為5g以上。由于醋能改善和調節(jié)人體的新陳代謝，作為飲食調料，需要量不斷增長。2、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

3、酸、糖類、維生素、醇和酯等營養(yǎng)成分和風味成分。合成醋是用化學方法合成的醋酸配制而成，缺乏發(fā)酵調味品的風味，質量不佳。再制醋是以釀造醋為基料，經過進一步加工制成，如五香醋、蒜醋、固體醋等。3、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。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和礦物質，為釀醋用微生物提供營養(yǎng)物質，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

4、熟后要及時加入食鹽以抑制醋酸菌，防止醋酸菌將醋酸分解，同時食鹽還起到調和風味的作用。砂糖、香辛料，能增加醋的甜味，并賦予食醋特殊的風味。炒米色，能增加醋色澤及香氣。4、食醋的生產工藝食醋的生產工藝分固態(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。1、用大曲制醋：以高粱為主要原料，利用大曲中分泌的酶，進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，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，將新醋經三伏一冬日曬液與撈冰的陳釀過程，制成色澤黑裼、質地濃稠、酸味醇厚、具有特殊芳香的食醋。著名的有山西老陳醋。2、用小曲制醋：以糯

5、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)質醋醅作種子，采用固態(tài)分層發(fā)酵，逐步擴大醋酸菌繁殖。經陳醋釀后，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。3、以麩皮為主料，用糯米加酒或蓼汁制成醋母進行醋酸發(fā)酵，醋醅陳釀一年，制得風味獨特的麩醋。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，勞動強度大。目前已采用純種培養(yǎng)麩曲作糖化劑，添加純種培

6、養(yǎng)酵母菌制成的酒母，進行酒精發(fā)酵，再用純種培養(yǎng)醋酸菌制成的醋母，進行醋酸發(fā)酵而制得食醋。也有采用酶法液化通風回流法，將原料加水浸泡磨漿后，先添加細菌-淀粉酶加熱液化,再加麩曲糖化,糖化醪冷卻,加入酒母進行酒精發(fā)酵,待酒精發(fā)酵結束,將酒醪、麩皮、礱糠與醋母充分混合后，送入設有假底的醋酸發(fā)酵池中，假底下有通風洞，可讓空氣自然進入，利用自然通風及醋回流代替翻醅，并使醋醅發(fā)酵溫度均勻，直至成熟。酶法液化通風回流法的產量，出醋率和勞動生產率均比傳統(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。1、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3-4個月。醋醪成熟后，經壓榨、澄

7、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。2、以糯米、紅曲、芝麻為原料，采用分次添加法，進行自然液態(tài)發(fā)酵，并經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。3、以稀釋的酒液為原料，通過有填充料的速釀塔內進行醋酸發(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。淀粉質原料經液化、糖化及酒精發(fā)酵后，酒醪送入發(fā)酵罐內，接入純粹培養(yǎng)逐級擴大的醋酸菌液，控制品溫及通風量，加速乙醇的氧化，生成醋酸，縮短生產周期。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，稱為弗林斯醋酸發(fā)酵罐，并在1969

8、年取得專利。日本、歐洲諸國相繼采用。本公司1997年新型研制的DF自動釀醋設備具有發(fā)酵周期短、醋酸轉化率高、價格便宜等特點并于2002年取得了專利證書。泰國、菲律賓、臺灣等中國內陸地區(qū)相繼采用?，F(xiàn)已服務過1900多家企業(yè)。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)酵三個階段。5、液態(tài)法食醋質量標準(1) 感官指標 具有本品種固有的色澤; 有正常釀造食醋的滋味。(2) 理化指標總酸（以醋酸計）含量/(g/100ml)3.5無鹽固型物含量/(g/100ml)1.5一、設計任務年產1000小米醋發(fā)酵車間設計二、生產方案和流程的確定（一）生產方案的確定D

9、F自動釀醋設備屬于液態(tài)深層發(fā)酵制醋。液態(tài)深層發(fā)酵制醋是將淀粉質原料經液化糖化、酒精發(fā)酵后，在醋酸發(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，自動化程度高，生產周期短（8-24h）等優(yōu)點。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)酵正常進行。原料選擇為小米，此地原料廣泛，且小米制出來的醋口感較好。（二）生產流程的確定1. 菌種選擇液化選擇蜜蜂牌淀粉酶。（市場購買）糖化選擇蜜蜂牌糖化酶。（市場購買）釀酒酵母菌選擇安琪牌釀酒酵母。酵母菌培養(yǎng)的最適發(fā)酵為26-29（市場購買）醋酸菌選擇LB活性醋酸菌。（專用）生長繁殖適宜溫度36-39

10、，不耐熱，最高生長溫度40，最適PH3.56.5，耐食鹽為1%1.5%。該菌產酸高達90%2. 原料預處理（1）原料的篩選和除雜1.剔除霉變的原料，除去附著的塵土和雜物。2.對帶有皮殼的原料去除皮殼。（2）粉碎與水磨擴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，然后再進行蒸煮、糖化。（3）原料蒸煮液化使植物組織破裂，細胞中的淀粉被釋放出來，淀粉由顆粒狀轉變?yōu)槿苣z狀態(tài)，另一個作用是高溫殺菌。技術要點：液化后的糖漿具有香味i，用竹片撩液滴點呈渣水分離狀；碘反應成棕黃色；DE值15%20%。工藝參數(shù)：流加法液化漿溫8890，90最佳。維持30min；升溫煮沸20分鐘。用Na

11、CO3調pH；加CaCl20.2%補充Ca2+；加淀粉酶0.3%（酶活力2000u/g）。3. 糖化：采用高溫糖化法，也稱酶法液化法，它是先以-淀粉酶制劑在8590對原料粉漿進行液化，然后再用麩曲在60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0.2%。工藝參數(shù)：加糖化酶5%（酶活力1200u/g）；降溫至60，糖化溫度為58-60；糖化時間2-4h4. 酒精發(fā)酵通過冷卻水降溫至30，將釀酒酵母接入糖化醪中進行酒精發(fā)酵。技術要點：酒精含量4.0%7.0%；酸度0.3%0.4%。工藝參數(shù)：酒母1%(原料)；接種溫度28，極限溫度30；發(fā)酵

12、溫度3037，最適3233，發(fā)酵時間68-72h。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。技術要點：酒液酒度4%7%；醋酸發(fā)酵液酸度3.5%6.5%。工藝參數(shù)：接種溫度2830；發(fā)酵溫度3639，最高不超過40；前期通風量 0.07m/(m.min)、中期0.10.12 m/(m.min)、后期0.08m/(m.min)；培養(yǎng)時間6567h。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

13、氧化為CO2和H2O。其反應式如下：所以，醋酸發(fā)酵成熟時就要加入1%3%的食鹽，以抑制醋酸菌的活性。6.配兌、滅菌、罐裝技術要點：滅菌后成品醋酸3.5%；醋液紅褐色，無混濁，無沉淀，無異味；細菌數(shù)5000個/ml。工藝參數(shù)：滅菌溫度90，維持3-5s；三、工藝設計及計算（一）工藝技術指標及基礎數(shù)據(jù)1. 生產規(guī)模：年產食醋5000t（醋酸含量4% 質量分數(shù)）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)。4. 食醋日產量：17t5. 食醋年產量：5100t6. 副產品年產量：次級食醋占食醋總量的2%。7. 產品質量：符合GB181872000 國家標準釀造食醋8

14、. 大米原料含淀粉70%, 水分13%。9. -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(shù)300/8 = 38。技術參數(shù)：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 1621801g1.11g理論上1g淀粉完全水解后能生成1.111g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

15、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0.8330.944g葡萄糖。這里取80%，即1g淀粉能生成0.888g。（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： 180 246881g 0.51g理論上1g葡萄糖能生產0.51g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0.434g左右的酒精。（3）醋酸發(fā)酵物料衡算向酒精醪液中接入醋酸菌，進行醋酸發(fā)酵，其物

16、料衡算可以用下列生化反應的總方程式為基礎 4660 181g1.30g根據(jù)總方程式計算得到：理論上1g酒精能生產1.30g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0.888g葡萄糖，經酒精發(fā)酵得到0.385g酒精，再經醋酸發(fā)酵可以得到0.385g醋酸。即1t 食醋含40kg醋酸，需40/0.385 = 103.9kg淀粉，需大米103.9/0.7 = 148.4 kg。（4）大米年消耗量5100t食醋中醋酸含量：51004%

17、 = 204t生產204t醋酸需要淀粉：204/0.385 = 530t年消耗大米量：530/0.7 = 757.14t（5）- 淀粉酶消耗量 應用酶活力為2000u/g的 淀粉酶使淀粉液化，促進糊化，可減少蒸汽消耗量。-淀粉酶用量按8u/g原料計算。全年用酶量為： 757.148 = 3.03t 2000單耗量： 3.03103/5100 = 0.594kg/t（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：757.14150 = 142.96t 800單耗量： 142.96103/5100 = 28kg/t（7）氯化鈣（規(guī)格：無水）單耗

18、：0.15 kg/t：全年投料量：0.155100 = 765kg（8）純堿（規(guī)格：工業(yè)用）單耗：0.225 kg/t：全年投料量：0.2255100 = 1147.5kg表1、 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%148.4kg/t757.14103kg- 淀粉酶2000u/g0.594kg/t3.03103kg麩曲800u/g28kg/t142.96103kg氯化鈣無水0.15kg/t765.07kg純堿工業(yè)純堿0.225kg/t1.15103kg2. 蒸煮醪量的計算根據(jù)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： 148.4（1+3）= 59

19、3.6kg式中 148.4 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3、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 = 4.18（1-0.7B0）= 1.63 kJ/(kg. K)粉漿干

20、物質濃度為： B1 = 87/（4*100）= 21.8%蒸煮醪比熱容為： c1 = B1c0+（1.0 - B1） cw= 21.8%1.63+（1.0-21.8%）4.18= 3.62 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。經噴射液化加熱后蒸煮醪量為： 式中 2748.9噴射液化器加熱蒸汽（0.5Mpa）的焓（kJ/K）經二液化維持罐出來的蒸煮醪量為：630 6303.62(88-84) = 626 (kg) 2288.3式中 2288.3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)經噴射混合

21、加熱器后的蒸煮醪量為；626 + 6263.62(115-84) = 657 (kg) 2748.9-1154.18式中 115滅酶溫度（攝氏度）2748.90.5Mpa飽和蒸汽的焓（kJ/K）經汽液分離器后的蒸煮醪量： 657 - 6573.62(115-104.3) = 646 (kg) 2245式中 2245104.3攝氏度下飽和蒸汽的汽化潛熱(kg)經真空冷卻后最終蒸煮醪量為： 646 - 6463.62(104.3-63) = 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(shù)： = 21.28%3. 糖化醪量的

22、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(shù)： = 20.5%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 = 148.40.70.385 = 39.9 kg（2）發(fā)酵中CO2產量：39.9 = 38.2kg（3）發(fā)酵中溢出水分（按2%計）：39.90.02 = 0.8kg（4）酒精發(fā)酵成熟醪總質量（含醋母醪量）：633 38.2 0.8 = 594 Kg（5）成熟醪體積（成熟醪密度為0.99Kg/L）：594 / 0.99 = 600 L（6）成熟醪中酒精體積分數(shù) （酒精d42

23、0=0.7893）：酒精體積分數(shù)= = 8.43%5. 醋酸發(fā)酵醪的計算（1）醋酸發(fā)酵醪質量 (含醋母醪量) 發(fā)酵時添加蛋白質水解液（d420=1.2）50Kg/t：594 + 50 = 644kg（2）醋酸發(fā)酵醪體積：600 + 50/1.2 = 641.7L（3）原料產醋量（轉化率取84%）：39.91.3084% = 43.57kg（4）醋酸發(fā)酵時消耗氧氣：43.57 = 23.2kg（5）醋酸成熟醪的質量：644 + 23.2 = 667.2Kg（6）成熟醪體積（成熟醪密度1.01Kg/L）：667.2/1.01 = 660.6 L（7）成熟醪醋酸的質量分數(shù)：43.57/667.2 =

24、 6.53%（8）配兌消毒后成品中醋酸量 按經驗數(shù)據(jù)：壓濾損失4%，消毒運輸損失為1.2%，共損失5.2%，則醋酸量： = 41.3kg（9）配兌成4%醋酸含量的成品醋的質量：41.3/0.04 = 1032.5kg 1t ， 所以符合生產要求（10）4%成品醋的體積（成品醋密度1.01Kg/L）：1032.5/1.01= 1032.5L（11）原料出醋率：1032.5/148.4=6.96（Kg/Kg）（三）熱量衡算1. 液化過程中的熱量衡算粉漿質量m = 593.6 +0.594 +0.15 + 0.225 = 594.57kg；粉漿比熱容c=3.72KJ/Kg.K；液化過程總耗熱量為Q1

25、粉漿由初溫T0加熱至88總耗熱量為Q2。（1）設粉漿初溫取T0=20，流加法液化漿溫為88，耗熱量為Q2。則Q2 = mc(88-To) = 594.573.72(88-20) = 150402 KJ（2）加熱過程中蒸汽帶出的熱量為Q2加熱時間為40min，蒸發(fā)量為每小時5%。則蒸發(fā)水量為：V水 = m5%40/60 = 594.575%40/60 = 19.8 KgQ2 = V水 I = 19.82257.2= 44693KJ式中I為水的汽化潛熱（KJ/Kg）（3）熱損失Q2熱損失為耗熱量的15%：Q2= 15% （Q2+ Q2）（4）則總耗熱量為：Q2 = 1.15（Q2+ Q2） = 1

26、.15（150402+ 44693） = 224360KJ再次升溫煮沸到100后所需熱量為Q3此時液化醪的質量為m1=605KgQ3 = m1c(100-88)= 6053.7212= 27007.2KJ液化過程中總耗熱量為Q1Q1 = Q2+ Q3 = 224360+27007.2= 251367.2KJ2. 糖化過程熱量衡算液化醪質量為m1 = 605 Kg液化醪比容熱為c1c1= 式中：c0淀粉質比熱容為1.55kJ/(kg.K)液化醪中干物質含量（%）c水水的比熱容為4.18kJ/(kg.K)所以， c1= = 3.62 kJ/(kg.K)（1）糖化過程加曲前，要將液化醪降溫到加曲溫度

27、64，所放出的熱量為Q4Q4 = m1c1（100-64） = 6053.62（100-64） = 78843.6 KJ（2）加曲后，開始糖化的溫度為60，該過程發(fā)出的熱量為Q5加曲后糖化醪的質量為m2=5275.2 KgQ5 = m1c1（64-60）= 6053.62(64-60)= 8760.4 KJ（3）糖化過程放出熱量Q6Q6 = Q4+ Q5= 78843.6+8760.4= 87604KJ （4）冷卻水初始溫度為17，最終溫度為35，則糖化階段冷卻水耗用量為W： W= = 3. 酒精發(fā)酵過程熱量衡算（1）酒母接種溫度為28，糖化醪降溫到酒精發(fā)酵溫度放出熱量為Q7 糖化醪（含酒母醪

28、）質量m2= 633KgQ7 = m2c1（60-28）= 633 3.62（60-28）= 73326.72 KJ（2）酒精發(fā)酵溫度為33，升溫到酒精發(fā)酵溫度所需熱量為Q8Q8 = m2c1（33-28）= 6333.62（33-28）= 11457.3 KJ（3）產1t食醋過程中產生酒精39.9kg，以葡萄糖為碳源酵母發(fā)酵每生產1Kg酒精放出的熱量約為1170KJ，則發(fā)酵和酵母培養(yǎng)每小時放出的熱量為：Q9 =1170*39.9= 46683 KJ（4）冷卻水初始溫度為17，最終溫度為35，酒精發(fā)酵階段冷卻水用量為W1W1 = = （5）酒精發(fā)酵階段蒸汽耗用量為D11. 因為投入的是液體曲，

29、糖化醪干物質質量分數(shù)：= =20.54%2. 糖化醪的比熱容c2 ：c2 = =3.56 kJ/(kg.K)3. 蒸汽耗用量D1為D1 = = 4. 醋酸發(fā)酵過程熱量衡算（1）醋母接種溫度為28，酒精發(fā)酵醪降溫到醋酸發(fā)酵溫度放出熱量為Q10 酒精發(fā)酵成熟醪質量m3= 600 KgQ10 = m3c1（33-28）= 600 3.625= 10860 KJ（2）醋酸發(fā)酵溫度為33，升溫到醋酸發(fā)酵溫度所需熱量為Q11Q11 = m3c1（33-28）= 6003.62（33-28）= 10860 KJ（3）生產1t食醋過程中產生醋酸43.57kg，以酒精發(fā)酵每生產1Kg醋酸放出的熱量約為7458.

30、5KJ，則發(fā)酵罐每小時放出的熱量為（醋酸發(fā)酵時間66h）：Q12 =7458.5*43.57/66= 4923.74KJ/（t.h）（4）冷卻水初始溫度為17，最終溫度為35，酒精發(fā)酵階段冷卻水用量為W2W2 = = （5）醋酸發(fā)酵階段蒸汽耗用量為D2D2 = = （四）無菌壓縮空氣消耗量計算深層發(fā)酵法的通風量計算如下：理論需氧量： 22.4(L)60(g)a ba=22.4b/60式中 a理論需氧量，L/ min b理論產酸速度，g/minb= =13.10g/min理論通風量(a)：a= a/0.21式中 0.21O2的含量實際通風量(a”)：a”=2.5a式中 2.5經驗數(shù)據(jù)a”=4.4

31、4b= 58.16L/min四、 設備設計與選型（一）液化車間1. 生產能力的計算每生產1t食醋需粉漿量：594.57Kg液化后醪液量：605kg每生產1t食醋需粉漿體積（粉漿密度1.07kg/L）：594.57/1.07=556L=0.556m3每天生產食醋17t，液化罐填充量80%，則每天需要液化罐的總容積：17*0.556/0.8 =11.82m32. 液化罐數(shù)量N1的確定，發(fā)酵周期8天：現(xiàn)取公稱容積20m3的液化罐，實際容積為22m3.N1 = = 4.3 （個）現(xiàn)取公稱容積22m3液化罐5個；3. 主要尺寸計算： H=2D；則有 解方程得：1.57D3+0.26D3=22D = =

32、2.29m 取2.4mH = 2D = 4.8m查表得封頭高： =600+25=625mm ; 封頭容積1.93m3（二）糖化車間1. 生產能力的計算每生產1t食醋需糖化醪量：633kg每生產1t食醋需糖化醪體積（糖化醪密度1.05kg/L）：633/1.05=603L=0.603m3每天生產食醋17t，糖化罐填充量80%，則每天需要糖化罐的總容積：170.603/0.8 =12.8m32. 糖化罐數(shù)量N2的確定，發(fā)酵周期8天：現(xiàn)取公稱容積50m3的糖化罐，底封頭為橢圓形封頭，實際容積為58m3.N2 = = 1.76 （個）現(xiàn)取公稱容積50m3糖化罐2個3. 主要尺寸計算（設上封頭的容積與下

33、封頭相等）： 糖化罐罐體不能太高或太矮取H:D=1.5; H=1.5D；則有 解方程得：1.18D3+0.26D3=59D = = 3.43m 取3.4mH = 1.5D = 5.1m 取5m查表得封頭高： =850+50=900mm ; 封頭容積5.60m3（三）酒精發(fā)酵車間1. 生產能力的計算每生產1t食醋需糖化成熟醪體積：600 L=0.6m3每天生產食醋17t，酒精發(fā)酵罐填充量85%，則每天需要酒精發(fā)酵罐的總容積：170.6/0.85 = 12m32. 酒精發(fā)酵罐數(shù)量N3的確定：現(xiàn)取公稱容積20m3的發(fā)酵罐，實際容積為22m3.N2 = = 4.36 （個）現(xiàn)取公稱容積20m3發(fā)酵罐5

34、個3. 主要尺寸計算： H=2D；則有 解方程得：1.57D3+0.26D3=59D = = 2.29m 取2.4mH = 2D = 4.8m查表得封頭高： =600+25=625mm ; 封頭容積1.93m34. 種子罐（1）種子罐容積和數(shù)量的確定 V種=V總10%=2210%=2.2 m3式中V總為發(fā)酵罐的總容積m310%接種量（2）種子罐數(shù)量的確定種子罐與發(fā)酵罐對應上料，發(fā)酵罐平均每天上1罐則需種子罐1個，種子培養(yǎng)時間1220小時，取12小時，輔助操作時間810小時，生產周期約2030小時。（3）主要尺寸的確定設H/D=2/1，則種子罐總容積V總為：V總=V筒+2V封； V總= 0.78

35、5D22 D+D32/24=2.2 算得 D=1.06m 取D=1.1 m 則 H=2D=2.2 m查相應表得封頭高 H封=250+25=275mm罐體總高 H罐= H筒+2H封=2200+2275=2750mm單個封頭容量 V封=0.151 m3圓筒容積 V筒= 0.785D22 D=1.571.13=2.09 m3不計上封頭容積V有效= V筒+V封 = 2.09 + 0.151 =2.24 m3校核種子罐總容積： V總=2 V封+ V筒 = 2.39 m3 比需要的種子罐容積大，滿足設計要求。（四）醋酸發(fā)酵車間1. 生產能力的計算每生產1t食醋需酒精發(fā)酵成熟醪體積：641.7L = 0.6

36、42m3每天生產食醋17t，醋酸發(fā)酵罐填充量70%，則每天需要醋酸發(fā)酵罐的總容積：170.642/0.70 = 15.59m32. 醋酸發(fā)酵罐數(shù)量N4的確定：現(xiàn)取公稱容積20m3的自吸式醋酸發(fā)酵罐，實際容積為22m3.N4 = = 5.66 （個）現(xiàn)取公稱容積20m3發(fā)酵罐6個年產醋酸醪液質量：204/0.0653 = 3124t式中 0.0653成熟醋酸醪液醋酸含量年產醋酸醪液體積：V醪 = 3124/1.01 = 3093m3式中 1.01醋酸醪液密度實際產量驗算： =3465m3 3093m3富裕量為： = 12%，能滿足產量要求。3. 主要尺寸的計算現(xiàn)按公稱容積20m3的發(fā)酵罐計算。V

37、全=V筒+2V封=22m3；封頭折邊忽略不計，以方便計算。H=2D ； 則有V全= 1.57D3+0.26D3=221.83 D3=22 D= =2.29m 取D=2.4m H=2D=4.8m查表得封頭高： =600+25=625mm ; 封頭容積1.93m3V全=V筒+2V封 = 1.57D3 + 1.932 = 25.56 m34. 冷卻面積的計算 平均溫差 = =30.43采用豎直列管換熱器，取經驗值k=4.18500KJ/（m3.h.）生產1t食醋每小時放出熱量Q12 = 4923.74KJ/（t.h）對公稱容積20m3的發(fā)酵罐 =1.2m25. 轉子與定子的確定實踐表明，三棱葉轉子的

38、特點是轉子直徑較大，在較低轉速時可獲得較大的吸氣量，當罐壓在一定范圍內變化時，其吸氣量也比較穩(wěn)定，吸程也較大，但所需的攪拌功率也較高。三角葉葉輪直徑：D = 0.35D罐= 0.352.4 = 0.84m 取0.8m葉輪外徑：d=D=0.8m漿液長度：e= =0.45m交點圓徑：= =0.3m葉輪高度：h= =0.2m擋水口徑：2= = 0.56m導輪內徑：3= =1.2m簧葉角：=45間隙：=2mm葉片厚：b=5mm葉輪外緣高：h1=h+2b=0.201m導輪外緣高：h2=h1+2b=0.202m6. 設備結構工藝設計發(fā)酵設備的材質選擇，優(yōu)選考慮的是滿足工藝要求，其次是經濟性。本設備采用A3

39、鋼制作，以降低設備費用。7. 壁厚計算（1）計算法確定發(fā)酵罐的壁厚S：S= 式中D設備公稱直徑240cmP設計壓力，P=0.4MPaA3鋼許允應力 =127 MPa 焊縫系數(shù) 0.51之間,取 =0.7C壁厚附加量，C= C1+ C2+ C3=0. 8+2+0=2.8mm=0.28cm帶入數(shù)據(jù)得：S= =0.82cm 取10mm查表知直徑2.4m厚10mm筒高4.8m，每米高重596kgC筒 = 5964.8 = 2861kg（2）封頭壁厚計算，標準橢圓封頭的厚度計算公式如下：S= 式中P=0.4MPaD=400cm=127MPaC=0.08+0.2+0.1=0.38cm =0.7S= =0.

40、92cm取10mm8. 接管設計（1）接管長度h設計：不保溫接管長h=150 mm（2）接管直徑的確定：該罐實裝醪量220.7=15.4m3，30min之內排空則物料體積流量Q= =0.0086m3/s發(fā)酵醪流速取v=1m/s.則排料管截面積為： F物= Q/V =0.0086/1=0.0086m2管徑 d = （F物/0.785）1/2 =（0.0086/0.785）1/2 = 0.105 m取無縫鋼管1334，125mm105mm,認為適用。進料管同排料管取無縫鋼管1334排料時間復合：物料流量Q=0.0086m3/s，流速v=1m/s；管道截面積F=0.7850.1252=0.0123m2，在相同流速下，流過物料因管徑較原來 結果大，則相應流速比為P= =0.7（倍），排料時間t=