大学毕业论文年产4000吨食醋厂设计说明书.docx
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大学毕业论文年产4000吨食醋厂设计说明书
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
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1.0.
3.1.5投入和产出物料衡算汇总1..1
4设备选型1..2.
4.1选型的原则1..2.
4.24000t/a食醋厂主要设备1..2
5环境保护建议方案1.4.
5.1废水处理1..4.
5.1.1废水污染强度及排放量1..4
5.1.2废水处理方案1.4.
5.2废渣处理1..5.
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a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>0.50
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。
2产品方案
2.1.1生产规模
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
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
2.2生产工艺流程设计
2.2.1工艺流程图
a-淀粉酶、CaCb、Na2CO3醋酸菌种子
糖化曲
酒母
蛋白水解液
滤渣
消毒f贮存f成品
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a-淀粉酶(酶制剂2000u/g)。
控制pH6.0〜6.5,温度在85〜90C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
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85〜90C,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60〜62C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60〜62C,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0.25X105Pa,发酵温度30〜32C,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0.98x105Pa压力灭菌30min,而后输入酒醪,30C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34〜37C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75〜80C,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%
酒精一醋酸,转化率90%
原料一成品醋,6.72kg/kg
3.1.2原、辅材料和燃料动力消耗
名称
单位
单耗
年耗
规格
高粱
t
0.149
596
含淀粉70%
中温a淀粉酶
kg
0.3723
1489.2
2000u/g
碳酸钠
kg
0.223
892
纯度98%
无水氯化钙
kg
0.149
596
工业级
液体曲
L
26.062
104248
糖化力480u/ml
水
3m
18.8
75200
饮用水标准
电
kW•h
160
640000
380v,50Hz
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=2160X4=8640(kg)
2)粉浆中干物质的质量分数原料含水量以12炖
3)a淀粉酶用量2000u/g中温a淀粉酶用量按5u/g计:
酶用量=(2160X5)/2000=5.4(kg)
4)无水氯化钙用量:
2160X0.00仁2.16(kg)
5)碳酸钠用量(调pH)2160X0.0015=3.24(kg)
6)粉浆体积V17.6%干物质含量的粉浆,密度约为1.07kg/m
(L)
V1=(2160+8640+5.4+2.16+3.24)/1.07=10810.8/1.07=10103.6
7)粉浆比热容c按下式计算:
c=Co+w/100+c水(100-w)/100
=1.55X(17.6/100)+4.18X(82.4/100)
K)
=3.72kJ/(kg
8)液化蒸汽消耗量D按下式计算:
D=mc(T2-T1”(1-入)
=10810.8X3.72X(373-293)/2738-419
=1387.4(kg)
9)液化醪质量m1=10810.8+1387.4=12198.2kg
10)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=(2160X0.88+5.4+2.16+3.24)/12198.2X100%=15.67%
11)液化醪体积V215.67%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=(2160X0.7X120)/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X淀粉含量X理论产酒率X转化率
=2160X0.70X0.5768X0.75
=644(kg)
2)发酵中CO2产生量按酒精发酵反应式计:
CO2产生量=(644X88)/92=616(kg)
3)CO2带出乙醇量按经验数据1.2%计:
带走乙醇量=644X0.012=7.7(kg)
4)发酵中溢出水分644X0.02=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
20
酒精d420=0.7893
酒精产量=644-7.7=636.3(kg)
酒精体积分数=636.3/(0.789X12060.2)X100%=6.7%
3.1.4.3醋酸发酵工序
20
1)醋酸发酵醪质量m4(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V5V5=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=636.3X1.304X0.9=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=(18X747)/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)
7)成熟醪醋酸的质量浓度747/13143=5.68g/dL
8)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%,贝U醋酸量:
747X(100-5.2)/100=708.2(kg)
9)配兑成5g/dL醋酸含量的成品醋的容积Vz
Vz=708.2/0.05=14164(L)
10)成品醋总质量m成品醋密度1.025kg/L。
m=14164X1.025=14518.1kg
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
密度
/(kg/L)
容积/L
质量规格
1.
液化糖化工序
(1)
高粱
2160.00
含淀粉70%
(2)
水
8640.00
饮用水标准
(3)
a-淀粉酶
5.40
2000u/g中温酶
(4)
CaCl2
2.16
无水工业级
(5)
Na2CO3
3.24
工业级
(6)
调成粉浆
10810.80
1.07
10103.60
DS质量分数17.6%
(7)
液化后醪
12198.2
1.06
11507.70
DS质量分数15.6%
(8)
液体曲
378
1.00
378.00
糖化力480u/mL
(9)
糖化醪
12576.20
1.058
11885.70
2.
酒精发酵工序
(1)
发酵醪
12576.20
1.058
11885.70
(2)
产生CO2
616.0
气体
(3)
扌车发水分
12.88
水蒸气
(4)
溢出酒精
7.7
气体
(5)
发酵成熟醪
11939.60
0.99
12060.20
乙醇体积分数6.7%
3.
醋酸发酵工序
(1)
发酵醪
11939.60
0.99
12060.20
乙醇体积分数6.7%
(2)
蛋白水解液
1000.00
1.20
833.33
(3)
醋酸发酵成熟醪
13273.30
1.01
13141.90
含醋酸5.68g/dL
(4)
最终产品醋
14518.10
1.025
14164.00
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。
4.24000t/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
1
真空泵
1
W3
5.5
5.5
2
锤式粉碎机
2
1t/h
碳钢
330
22
44
3
螺旋输送器
1
1.5t/h
碳钢
700
3
3
4
调浆池
1
3
V=2m①1200X1800
碳钢
3
3
5
粉浆高位槽
1
V=2m3①1200X1500
碳钢
574
3
3
2.5
6
液化罐
1
V=2.7m3
碳钢
989
2.2
2.2
3.5
①1400X1600
7
离心泵
1
2B31A
碳钢
3
3
8
离心泵
2
2B19B
碳钢
2.2
4.4
9
空气压缩机
2
V-3/7
碳钢
22
44
10
空气净化系统
1组
配套3m/min
碳钢
3000
11
液体曲种子罐
2
V=0.1m3①400X800
碳钢
228
0.55
1.1
0.3
12
液体曲发酵罐
3
3
V=1m①900X1400
碳钢
1047
1.5
4.5
2.0
13
液体曲计量罐
1
3
V=0.15m
碳钢
100
0.25
①500X760
14
糖化罐
2
V=5.5m3
碳钢
2820
5.5
11
8.0
①1800X2000
15
补糖罐
1
3
V=1m
碳钢
184
1.5
1.5
1.1
①1000X1250
16
小酒母罐
1
V=0.2m3①600X700
碳钢
390
0.6
0.6
17
大酒母罐
1
3
V=2m①1400X1360
碳钢
2280
3
3
4.0
18
酒精发酵罐
3
V=17m3
碳钢
4340
18.0
①2400X3600
19
离心泵
2
3B19B
碳钢
2.2
4.4
20
摇瓶机
2
旋转式213r/min
碳钢
320
1.1
2.2
0.33
21
空气过滤器
1
A=0.785m2
碳钢
30
0.03
22
醋酸一级种子罐
1
V=0.2m3
不锈钢
216
1.1
1.1
0.5
①500X1000
碳钢
23
咼效空气过滤器
1
A=1m2
不锈钢
50
0.05
24
醋酸二级种子罐
1
V=2m3
碳钢
868
4
4
3.5
①1200X1710
不锈钢
25
咼效空气过滤器
3
A=6m2
不锈钢
120
0.12
26
自吸式醋酸发酵罐
3
3
V=20m
不锈钢
5430
22
66
23.0
①2400X4100
27
离心泵
2
65F25B
2.2
4.4
碳钢
28
压滤罐
1
V=15m3
1920
16.5
①2600X2000
29
板框压滤机
2
KP-629
12.0
30
油泵
1
KOIO0600X1000
4
4
31
氨冷冻机组
2
JA6-10081.41kW/h
碳钢
30
60
32
离心泵
2
3B19B
2.2
4.4
33
滤液配兑池
2
不锈钢
34
离心泵
2
50F-16A-B
不锈钢
35
离心泵
2
40F-40-B
不锈钢
36
列管换热器
2
不锈钢
37
贮存罐
12
3
V=30m
不锈钢
3432
30.0
①2600X4900
38
吊车
1
4
4
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
5000-8000mg/L,BOD5为2000-4000mg/L,SS为500-1500mg/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。
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