年产2万吨9度料酒糖化工艺及车间毕业设计说明书

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1、 四川理工学院毕业设计年产2万吨9度料酒糖化工艺及车间布置设计学 生： 学 号： 08121030103专 业： 生物工程班 级： 08 级4 班指导教师： 四川理工学院生物工程学院 2012 年5月30四川理工学院毕业设计毕业设计任务书毕业设计任务书设计（论文）题目：年产2万吨9度料酒糖化工艺及车间布置设计学院：生物工程 专业： 生物工程 班级： 08级4班 学号：08121030103学生： 指导教师： 接受任务时间： 2012-01-10 教研室主任： （签名）二级学院院长： （签名）1毕业设计（论文）的主要内容及基本要求主要内容：1.料酒糖化工艺、工艺参数的论证与设计。料酒生产其他工艺

2、及工艺参数的选择2.料酒糖化车间设备布置设计；3.全厂物料衡算、热量衡算及耗水量计算；4.绘制料酒糖化车间设备平面布置图、糖化车间带控制点流程图和全厂工艺流程方块图；基础参数：全年生产天数300天。原料为大米，大米含淀粉78%水分10.0%。基本要求：毕业环节中态度积极端正，严格遵守纪律，实事求是，不得弄虚作假和抄袭。学生应定期向指导教师汇报设计进展并就设计中出现的问题及时交流沟通；2指定查阅的主要参考文献及说明吴思方主编.发酵工厂工艺设计概论.北京.M中国轻工业出版社. 2005梁世中主编.生物工程设备.北京.M中国轻工业出版社.2005姚玉英主编.化工原理.上.天津.M天津大学出版社.19

3、99石光源编写.机械制图.北京.M高等教育出版社.19903进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期工艺论证2012.3.153.30工艺计算2012.4.14.20主体设备设计选型、附属设备的设计选型2012.4.215.10图纸绘制2012.5.115.25说明书撰写2012.5.256.5注：本表在学生接受任务时下达I摘要摘 要本设计是对年产2万吨9度料酒糖化工艺及车间的初步设计，主要包括料酒糖化工艺、工艺参数的论证与设计。料酒生产其他工艺及工艺参数的选择，料酒糖化车间设备布置设计；全厂物料衡算、热量衡算及耗水量计算；绘制料酒糖化车间设备平面布置图、糖化车间带控制点流程图和全厂工艺流

4、程方块图。此次设计的主要内容是糖化过程。采用间歇二次喷射二次液化法，在糖化方法选用间歇糖化后得到糖化醪，冷却后进入发酵车间。在发酵阶段，采用了活性干酵母，经过活化后进入发酵罐，进行间歇发酵。发酵120h后进行过滤出清酒，然后经过调配、煎酒、冷 却、检验、膜过滤、暂储存、灌装，完成料酒的生产工艺的全过程。关键词：料酒，糖化工艺，车间设计ABSTRACT This design is an annual output of 20000 tons of wine9mashing and workshop of the preliminary design, including wine, proce

5、ss parameters of saccharification process argumentation and design. Wine production process and process parameter selection, cooking wine saccharification workshop equipment layout design; the whole plant material balance, heat balance and water consumption calculation; drawing wine saccharification

6、 equipment layout, workshop take control of the flow chart and the whole process block diagram. This design are the main contents of saccharification process. Intermittent secondary injection of the secondary liquefaction, saccharifying methods in intermittent saccharification after mash, cooling in

7、to fermentation workshop. In the fermentation stage, using active dry yeast in fermentation tank, after being activated, batch fermentation. After 120h fermentation filtered out wine, then after deployment, fried wine, cooling, inspection, filtration, temporary storage, filling, finished wine produc

8、tion process.KEY WORDS: cooking wine, saccharification, workshop design 目 录 目录摘 要IABSTRACTII目录1第一章 绪论11.1设计选题的目的11.2 设计工作的意义11.3 课题研究内容及方法11.3.1 设计依据11.3.2 设计范围11.4 工艺选择21.5 设备的选择2第二章 料酒生产工艺选择与论证32.1料酒原料32.1.1 大米32.1.2 辅料32.1.3料酒酿造用水42.2.原料预处理52.2.1 必要性52.2.2 原料除杂52.2.3 原料粉碎52.3糖液的制备72.3.1调浆72.3.3液化

9、82.4料酒发酵112.4.1 发酵酵母122.4.2发酵的情况132.4.3发酵工艺132.5成品料酒142.5.1过滤152.5.2澄清152.5.3调配、煎酒152.5.4包装、贮存16第三章 工艺计算173.1 物料衡算173.1.1 生产工艺技术指标173.1.2 生产1000kg成品料酒的物料衡算173.2 耗热量计算213.2.1 液化工序213.2.2煎酒工序233.3 耗水量计算243.3.1 液化阶段243.3,2 发酵阶段253.3.3发酵罐洗涤用水263.3.4 煎酒后用水26第四章 糖化车间设备计算与选型284.1大米粉碎机284.2调浆罐284.3一次液化罐284.

10、4二次液化罐294.5真空冷却器294.6糖化罐29第五章 糖化车间平面布置设计315.1车间布置目的315.2设备的排列和布置315.2.1糖化罐体设备315.2.2泵315.2.3 门315.3车间布置设计的步骤315.3.1车间布置草图315.3.2车间的整体布置325.3.3车间的立面布置325.3.4车间的平面布置32参考文献33致 谢3431 第一章 绪 论第一章 绪论 第二章 料酒生产工艺选择与论证1.1设计选题的目的料酒原在50年代就被重视开发初期主要用于遮蔽明太鱼的腥味上,而今已被广泛用于鱼、畜肉制品、腌制品、副食品 ,佐料汁、汤料、珍味、面包、点心等食品加工中,产品的酒度适

11、中，酒性温和，营养很丰富，经过多家权威机构检测出来，一般料酒内含有二十多种氨基酸，八种糖类和多种维生素，还有十多种微量元素等，其中的氨基酸也是呈香呈味的物质不仅给菜肴提供了易于吸收的营养物质，而且还增加了香味。本设计的目的是为了提高料酒的产量和质量，减低生产上的成本，我们应利用现代生产技术和设备，减少工艺过程中的热量、水、原料的损失，设备合理的安装利用、厂区合理的布置、厂址合理的选择，工艺点的合理控制。可见，提高原料的利用率、生产设备的扩大、利用现代生产技术来提高料酒的生产效率是很有必要的。1.2 设计工作的意义本次毕业设计以大米为淀粉原料进行蒸煮糖化、发酵进行生产料酒。通过本次的毕业设计，使

12、我进一步掌握了料酒的生产工艺和方法，我们的动手能力和资料搜集能力在设计中也得到提升。毕业设计中很多数值、公式、计算方法都需要我们去耐心地查阅书籍，浏览资料，设计中需要用到辅助设计软件的地方，也需要我们耐心的学习，可以帮助我们更加清楚的认识自我，这会为我们日后的工作和生活带来很大的帮助。1.3 课题研究内容及方法1.3.1 设计依据1. 我国普遍使用的相关设备的技术规范；2. 我国料酒质量标准SB/T 10416-2007等国家料酒生产的相关规定；3. 四川理工学院毕业设计任务书。1.3.2 设计范围本设计是对年产2万吨9度料酒糖化工艺及车间的初步设计。主要包括料酒工艺的介绍、工艺计算、设备设计

13、与选型、车间的布置、绘制图纸（糖化车间带控制点工艺流程图、全厂工艺流程方块图、糖化车间设备平面布置图）等。1.4 工艺选择1. 保证产品质量符合国家的标准；2. 尽量采用成熟的，先进的技术和设备；3. 选择生产方法主要依据原料的来源，种类和性质。1.5 设备的选择保证工艺的安全性和可靠性，经济上的合理性，技术先进，投资省，加工方便，运行费低，操作清洗方便。主要方法：1. 查阅资料，确定工艺方法以及流程2. 进行设计衡算（物料、热量衡算等）3. 设计图纸绘图4. 撰写设计说明书。第二章 料酒生产工艺选择与论证2.1料酒原料2.1.1 大米料酒生产的主要原料是酿酒用的大米、酿造用的水。在一些地区,

14、 也有用玉米、黍米等作酿酒原料的。大米可以酿造料酒，但是用粳米、籼米作原料, 一般难以达到糯米酒的质量水平，但是本题目以大米为主要原料，糙米含淀粉约78%,精白米含淀粉约80%,大米的淀粉含量随精白度提高而增加。大米中还含有0.37%0.53%的糖分。糊粉层是由多角形大细胞构成，位于谷皮和胚乳之间，与谷皮联结紧密，加工时大部分常随谷皮碾去。米糠就是由谷皮和糊粉层组成。糊粉层含有纤维素、蛋白质、脂肪、矿物质和维生素。胚乳占糙米的最大部分，是主要食用部分。胚乳含有大量淀粉，并含有一定数量的蛋白质和少量的矿物质及维生素。淀粉是大米的主要成分，含量占大米总量的80%左右。胚乳的硬度因大米品种的不同而异

15、，一般说，粳米硬度高于籼米，晚稻又高于早稻。胚中含有大量蛋白质，并含有脂肪、矿物质、维生素和纤维素、可溶性糖等成分。其维生素含量占整粒米维生素含量的56%左右。2.1.2 辅料辅助原料主要有酶制剂、活性干酵母、纯碱等。（1）酶制剂酶制剂种类很多，生产常用酶制剂有耐高温-淀粉酶、糖化酶等。耐高温淀粉酶用于辅料液化耐高温淀粉酶Termamyl的优势保证辅料的收率；保证糖化的正常进行；灵活的糖化工艺；提高糖化过程生产运作的稳定性，pH最适范围：5.57.0；温度最适范围：90以上；钙离子浓度：5070mg/kg故本设计应用酶活力为2000u/g的耐高温-淀粉酶进行液化，促进糊化。糖化酶又称葡萄糖淀粉

16、酶，它能将淀粉从非还原性末端水解-1，4-葡萄糖苷键，产生葡萄糖，也能缓解水解-1，6-葡萄糖苷键，转化成葡萄糖，pH最适范围：4.04.5；温度最适范围：5860故本设计应用酶活力为20000u/g的糖化酶进行糖化。（2）活性干酵母活性干酵母:采用酿酒酵母生产的含水分8左右、颗粒状、具有发面能力的干酵母产品。采用具有耐干燥能力、发酵力稳定的醇母经培养得到鲜酵母，再经挤压成型和干燥而制成。发酵效果与其他酵母相近。产品用真空或充惰性气体（如氮气或二氧化碳）的铝箔袋或金属罐包装，货架寿命为半年到 1年，它具有保藏期长、缩短发酵周期、减少杂菌、不需低温保藏，运输和使用方便，可使生产成本降低等优点，故

17、本设计采用活性干酵母。（3）纯碱碳酸钠，化学式为Na2CO3，俗名纯碱，又称苏打、碱灰，一种重要的化工基本原料，是发酵设备清洗除菌不可少的化学清洗剂和消毒剂。2.1.3料酒酿造用水料酒生产用水包括酿造水、冷却水、洗涤水、锅炉水等。酿造用水直接参与糖化、发酵等酶促反应, 并成为料酒成品的重要组成部分, 水在料酒成品中占 80%以上。故首先要符合饮用水的标准, 其次从料酒生产的特殊要求出发, 应达到以下条件:( 1)无色、无味、无臭、清亮透明、无异常，口尝时应具有清爽气味、味净微甘，为水质良好。凡是有异杂味的水必须经过处理才能使用。( 2)pH 在中性附近氢离子浓度（pH值）对微生物生命活动的影响

18、，是由于氢离子浓度影响细胞原生质膜的电荷。原生质膜具有胶体性质，在一定的pH值内，原生质膜带正电荷；而在另一种pH值内则带负电荷。这种正负电荷的改变，同时又会引起原生质膜对个别离子渗透性的变化，从而影响微生物对营养物质的吸收。各种酶的特异性表明，酶的活动中心只能结合带某种电荷的离子，包括正电、负电或两性电荷。( 3)水的硬度是指水中存在钙、镁等金属盐的总量，铁质量浓度 0. 5 mg L。锰质量浓度 0. 1 mg L。我国用德国度表示水的硬度（DH）,0-4为最软水，4.1-8.0为软水，8.1-12为普通硬水，12.1-18为中硬水，18.1-30为硬水，30以上为最硬水。质量较好的泉水硬

19、度在8以下，酿造水一般在硬水以下的硬度均可使用。但勾兑用水在硬度在8以下( 4)料酒酿造水必须避免重金属的存在。( 5)有机物含量是水污染的标志, 常用高锰酸钾耗用量来表示, 超过 5 mg L 为不洁水。不能用作酿酒。( 6)酿造水中不得检出 NH3 氨态氮的存在表示该水不久前受到严重污染( 7)酿造水中不得检出 NO-2 , NO-3 质量浓度应小于0. 2 mg L。NO-2 是致癌质,NO-3 大多是由动物性物质污染分解而来, 能引起酵母功能损害 ( 8)细菌总数大肠菌群量应符合生活饮用水标准, 不得存在产酸细菌。因为地下水污染较少，清洁，很少含有微生物，没有致病菌等，我国工业界目前主

20、要采用地表水及地下水为生产水源1故在本设计中使用地下水。2.2.原料预处理 大米淀粉质原料在正式进入过程前，必须进行预处理，以保证生产的正常进行提高生产的效益。预处理包括除杂和粉碎两个工序。2.2.1 必要性 大米原料在收获和干燥的过程中往往会掺杂进泥土，沙石，纤维质杂物，甚至金属块等杂物。这些杂质如果不在投入生产前予以除去，则将严重影响生产的正常运转。石块和金属杂质会使粉碎机的筛板磨损或损伤，造成生产的中断；机械设备的运转部位。泥沙等杂质的存在也会影响正常的发酵过程。清除杂质，保证生产正常和顺利地进行，这就是除杂的目的。2.2.2 原料除杂 气流-筛选分离器、震动筛用于谷物原料除杂用，铁质杂

21、质通常用磁力除铁器来分离。凡是厚度和宽度或空气动力学性质与所用谷物不同的杂质，都可以用气流-筛选分离器将其分离。故本设计采用气流-筛选分离器和电磁力除铁器除去大米中的杂质。2.2.3 原料粉碎 原料必需预先进行粉碎，才能进一步加水制成粉浆，然后再用泵连续均匀地送入连续蒸煮系统。所以对于连续蒸煮来说，原料粉碎是一个前提。原料进行水-热处理的目的是要使包含在原料细胞中的淀粉颗粒能从细胞中游离出来，充分吸水膨胀，糊化乃至溶解，为随后的淀粉酶系统作用，并为淀粉转化成可发酵性糖创造条件。达到这个目的。可以采用整粒原料高压蒸煮，粉碎原料较和缓条件下蒸煮和超细粉碎三种方法。就目前的情况来看，先将原料粉碎，再

22、在缓和的条件下进行蒸煮是较好的方法。2.2.3.1原料粉碎方法 干式 ：干式粉碎应采用粗碎和细碎。粗碎：原料过磅称重后，进入输送带，电磁除铁后进行粗碎。粗碎后的物料以薯干为列应能通过6-10mm的筛孔，然后在送去进行细粉碎 。 细碎：经过粗碎的原料进入细碎机，细碎后原料颗粒一般通过1.2-1.5mm的筛孔。 湿式 ：湿式粉碎是指粉碎将拌料用水与原料一起加到粉碎机中去进行粉碎。由于大米原料干式粉碎可以使原料的颗粒变小，原料的细胞组织部分破坏，淀粉颗粒部分外泄，增加原料的表面积，在进行水热处理时，加快原料吸水速度，降低水热处理温度，节约水热处理蒸汽；有利于一淀粉酶与原料中淀粉分子的充分接触，促使其

23、水解彻底，速度加快，提高淀粉的转化率；有利于物料在生产过程中的输送，故本设计采用2X30/37沃仕GTC导撞粉碎机粉碎工艺。2.2.3.2气流输送是利用气流管子中输送物料。它的简单原理就是：固体物料在垂直向上的气流中受到两个力的作用，一个是向下的重力，一个是向上的推力，如果推力大于重力，则物料被气流带动向上运动，从底部移到高位。举例：甘薯和玉米进入接料器，它就被吸料管中的上升气流带动，从低位运送到高位，原料中的金属，泥土和石块等杂质，则因相对密度较大，不能为气流所带走而留在接料器底部或直接落在地上。本设计选用气流输送。选择气流输送的原因：（1） 采用气流输送后，输料管和粉碎设备均在密闭负压的条

24、件下进行运转，粉 尘飞扬基本消除，原料损失和劳动条件恶劣两个问题均迎刃而解。（2） 实现气流输送后，铁片，石块等杂物，能较可靠地在一级升料管的接料器底部被自动风选出来，从而保证了筛子和设备较长期的完好使用。（3） 采用气流输送后。粉料被气流从粉碎机吸出，可提高锤碎机能力百分之五十。（4） 机械输送动力消耗低。原料预处理流程大米出库过磅称重电磁吸铁粗碎除杂粗料贮斗细碎（采用锤碎机）粉料贮斗（布筒滤尘器）螺旋推进输送机（绞龙）拌水调和加温预煮2.3糖液的制备2.3.1调浆含在大米细胞中的淀粉颗粒，由于植物细胞壁的保护作用，不易受到淀粉酶系统的作用。另外，不溶解状态的淀粉被常规糖化酶糖化的速度非产的

25、缓慢，水解程度也不高。所以，大米淀粉原料在进行糖化之前一定要经过水-热处理，使淀粉从细胞中游离出来，并转化为溶解状态，以便淀粉酶系统进行糖化作用，这就是原料水-热处理进行调浆的主要目的。原料调浆理论基础：（1）淀粉颗粒的形状淀粉颗粒呈白色，不溶于冷水和有机溶剂，颗粒内部呈复杂的结晶组织。不同的淀粉颗粒具有不同的形状和大小。一般来说，含水分高，蛋白质少的植物其淀粉颗粒较大，形状也比较整齐，大多数呈圆形或卵形，如甘薯的淀粉。同一淀粉的颗粒大小也不均匀。淀粉颗粒具有抵抗外力作用较强的外膜，其化学组成与内层淀粉相同，但由于水分较少，密度较大，故强度较大。（2）淀粉分子的结构 淀粉分子是有许多葡萄糖基团

26、聚合而成的。根据淀粉分子链结构的不同，淀粉可分成直链和支链淀粉两类。直链淀粉溶解于70-80C的温水中。支链淀粉具有分支，它不溶解于温水中。它也是由葡萄糖基团组成。（3） 淀粉的膨胀和溶解淀粉在水中加热，即发生膨胀。这是淀粉颗粒好像是一个渗透系统，其中支链淀粉起着半透膜的作用，而渗透压的大小及膨胀程度则随温度的增高而增高。从40C开始，膨胀的速度就明显加快。当温度升高到一定数值（60-80C）时，淀粉颗粒的体积膨胀至原来体积的50-100倍时，淀粉分子之间的联系削弱，引起淀粉颗粒的部分解体，形成了均一的粘稠液体。这种无限膨化的现象为淀粉的糊化。与此相应的温度叫做糊化温度。糊化现象发生后，如果温

27、度继续上升，并达到130 C左右时，因为支链淀粉也已几乎全部溶解，网状组织彻底破坏，淀粉溶解变成粘度较低的流动性醪液，这种现象称为淀粉的溶解。（4） 淀粉糊化醪的“反生”现象液化了的淀粉醪液在温度降低时，粘度会逐步增加。冷到60C时，变得非常粘，到55C以下会变成冻胶，时间一长，则会重新发生部分结晶的现象。淀粉质原料各组成分在蒸煮过程中的变化本设计具体工艺要求:采用加水比1:3,调浆水的温度为60,原料温度为25,调浆后浆液温度50, 同时加入1/3总量的液化酶并加入碱调PH为5.5-6,调浆时间为30min。2.3.3液化大米淀粉中含淀粉78，水分10，淀粉浆的液化是将淀粉链打断，淀粉的网状

28、结构被破坏，从而使淀粉浆的粘度降低，使淀粉水解为糖和糊精。传统的液化工艺采用高温高压蒸煮法。原料和水混均后，于130下进行高温高压处理。随着酶工程的发展，传统的高压高温蒸煮逐渐被取代，液化可分为有蒸煮方式和无蒸煮方式，现在的有蒸煮液化方式与传统的高温高压蒸煮液化方式有着本质的不同，它是建立在酶制剂技术上的一种液化方式。液化过程中广泛使用液化酶(-淀粉酶)对原料进行液化处理。根据蒸煮温度和加酶品种的不同，目前的有蒸煮液化处理方式可分为三种，高温蒸煮、中温蒸煮和低温蒸煮，高温蒸煮会造成原料中可发酵性物质损失，且安全性差；中温蒸煮不易染菌，但冷却设备投资大，耐高温淀粉酶价格高，成本高；低温蒸煮节约蒸

29、汽和冷却水效果显著，可发酵性物质损失少，但糊化、糖化不彻底，易染菌，发酵升酸高。无蒸煮方式又称为生料发酵工工艺，凡是完全排除对淀粉质原料进行热处理的生产工艺属于无蒸煮方式。但是，目前生料发酵中液化，糖化效果比有蒸煮方式要低。具体工艺要求：采用间歇式两次喷射两次液化工艺，每天8小时，分为16批次进行液化。采用0.5MP的蒸汽进行喷射,一次喷射使粉浆迅速从50升温至100,然后进入罐式液化器液化1小时，应用酶活力为2000u/g的-淀粉酶进行液化，据技术指标，-淀粉酶的用量按8u/g，再经二次喷射升温至130液化1小时，在真空冷却器中冷却至63后入糖化罐，综上所述，本次设计采用二次喷射液化法。2.

30、3.4 糖化 糖化是将短的淀粉链即糊精转化为可发酵性糖，糖化分前糖化阶段和后糖化阶段，因为糖化过程的时间限制，不可能将全部的淀粉转化为糖，所以在发酵过程中还存在糖化过程，称为后糖化。糖化是一个复杂的生物化学变化过程，受糖化酶添加量、时间、温度等多种因素的影响。糖化酶在大米料酒发酵中有很大的作用，它将大米中的淀粉分解成可发酵性糖，以利于酵母料酒发酵。糖化酶的用量对料酒发酵有很大的影响，糖化酶的用量太少，会造成发酵不彻底；糖化酶太多，则增加了生产成本。糖化的效果不仅取决于糖化酶的添加量，而且与糖化时间有很大的关系，糖化时间不足，造成糖化不完全，不利于提高原料出酒率；糖化时间过长，会延长生产周期,降

31、低设备的利用率。糖化的温度的高低对糖化也有一定的影响。酶的化学本质是蛋白质，反应温度高于适宜温度时，酶蛋白会逐渐产生变性而作用减弱，甚至丧失其催化活性，温度过低于适宜温度容易染菌，所以糖化温度的控制是非常重要的。2.3.4.1糖化的机理糖化过程是原料的分解和萃取的过程，它主要是依靠大米中各种水解酶的酶促分解，而水和热力作用是协助酶促分解和浸取过程的。大米糖化方法很多，传统的糖化方法有连续糖化法和间歇糖化法。蒸煮醪冷却至糖化温度；加糖化剂，使蒸煮醪液化，淀粉糖化，物料的巴斯灭菌；糖化醪冷却到发酵温度和用泵将醪液送往发酵或酒母车间。糖化剂的定义 用淀粉质原料生产料酒时，在进行料酒发酵前，一定要事先

32、将淀粉全部或部分转化成葡萄糖等可发酵性糖，这一淀粉转化为糖的过程称为“糖化”，而促使淀粉转化成糖的生物催化剂称为“糖化剂”。糖化的目的 淀粉质原料蒸煮以后得到的蒸煮醪，或者无蒸煮工艺的醪液，在发酵前均要加入一定数量的糖化剂，使淀粉在淀粉酶系统的作用下水解成酵母能发酵的糖类。淀粉转变为糖的这一过程，称为糖化。糖化后的醪液称为糖化醪。主要目的还是将淀粉酶解成发酵性糖。淀粉的水解动力学 （1）酶的浓度 当糖化剂的活性相同，计算方法和其他条件也一样时，随着糖化剂用量的增加，酶的浓度和有效酶-基质复合物的量也增加，因此，淀粉的水解速度也加快。但是，在没的数量和糖化时间之间并不存在明确的比例关系。糖化醪的

33、发酵速度随着酶的添加量的增加明显加快。 （2）温度随着温度的升高，基质分子反应能力提高，因为动能增加了，同时电子也处于能量较高轨道上。不同的微生物来源的酶，其适应的温度范围是不同的。 （3）氢离子浓度氢离子浓度可以从许多方面来影响酶的活性。改变酶的活性中心的电子化，改变蛋白质三相结构的稳定程度等等。每一个酶都有一个最合适的作用PH值，这就是酶作用的最适PH。酶的来源不同，它们的最合适PH也不一样，而且作用温度不同，最适合PH值也会变化。糖化过程中物质的变化 （1）碳水化合物 （2）含氮物质 在糖化过程中，醪液中的蛋白质在蛋白酶的作用下水解成胨，多肽和氨基酸等，所以糖化时醪液中氨基酸的含量增加1

34、.52.0倍。这些小分子的氨基酸是酵母菌体增殖的良好营养分。 （3）果胶物质和半纤维素 在糖化过程中，醪液中的果胶质和半纤维素会有不同程度的水解，并生成相应的水解产物。 （4）含磷化合物 在磷酸酯酶的作用下，磷从有机化合物中被释放出来，这对酵母的生长和发酵都有重要的意义，醪液的缓冲性能也得到改善，综上本设计应采用连续糖化工艺。2.3.4.2糖化工艺间歇糖化分为混合冷却间歇糖化，真空冷却间歇糖化，二级真空冷却间歇糖化。利用原有糖化设备，糖化工序仍放在原有糖化锅中进行，而在糖化前采用一个气液分离器真空条件下先将醪液冷却至糖化温度。 先用间歇操作方法制备一锅60糖化醪，在开动搅拌器和开大冷却水前提下

35、，从蒸汽分离器送入蒸煮醪。固体曲曲乳、液体曲，或糖化醪稀释液不断从贮罐定量地流入。糖化醪则以锅底醪经往复泵送往喷淋冷却器，冷却到30的糖化醪送往发酵车间，送往酒母车间的糖化醪不必经后冷却。只要单位时间由蒸煮醪带入的多余热量和冷却水单位时间带走的热量相等，则糖化锅内的醪液的温度就可以维持在60，持久不变，就是混合冷却间歇糖化工艺的使之所在。2.3.4.3糖化过程的控制（1） 糖化温度 :在蒸煮醪时，不宜采用糖化酶的最适作用温度，因为酶稳定的最适温度比其他作用的最适温度低。所以在最适作用温度下进行糖化，虽然糖化速度提高了，但是酶的失活率也比较高，不利于在发酵过程中进行的淀粉后糖化作用。（2） 糖化

36、时间:糖化60-120min就够了，醪中所含的糖已经够酵母最初繁殖和发酵的需要。而且糖化时间再延长，不仅糖含量增加较慢，而且糖化酶失活量增加，这会造成发酵过程中边发酵边糖化作用的削弱，综合效果反而恶化。另外，糖化时间过长会降低糖化设备的利用率。（3） 糖化剂的用量:过多的糖化剂的使用会增加成本。（4） 糖化醪质量检测:主要测定外观糖和酸度。（5） 糖化设备的清洗和灭菌:因故停止送糖化醪达15min以上者，一定要用水或蒸汽将管道中的糖化醪放空冲洗干净。喷淋冷却器等设备结构要能排污和没有死角。由于糖化是一个复杂的生物化学变化过程，受糖化酶添加量、时间、温度等多种因素的影响。糖化酶在大米淀粉发酵中有

37、很大的作用，它将大米中的淀粉分解成可发酵性糖，以利于酵母料酒发酵。糖化酶的用量对料酒发酵有很大的影响，糖化酶的用量太少，会造成发酵不彻底；糖化酶太多，则增加了生产成本。糖化的效果不仅取决于糖化酶的添加量，而且与糖化时间有很大的关系，糖化时间不足，造成糖化不完全，不利于提高原料出酒率；糖化时间过长，会延长生产周期,降低设备的利用率。糖化的温度的高低对糖化也有一定的影响。酶的化学本质是蛋白质，反应温度高于适宜温度时，酶蛋白会逐渐产生变性而作用减弱，甚至丧失其催化活性，温度过低于适宜温度容易染菌，所以糖化温度的控制是非常重要的。从历年来，大米淀粉发酵的研究资料来看，综上所述，本设计糖化酶添加量控制1

38、50u/g原料，糖化阶段的温度在58-62，糖化时间控制在60-120min。综上所述，本设计糖化工艺为：每天8小时，分为16批次进行糖化。采用酶活力为20000u/g的糖化酶进行糖化，据技术指标，糖化酶的用量按150u/g原料，糖化阶段的温度在60-65，糖化时间控制在60-120min左右。液化后的醪液经离心泵输送到真空冷却器内,使醪液冷却到60-65左右去糖化。在1号罐中加入糖化酶,同时加入硫酸调节pH至4.2-4.5，60-65左右保温60-120min,当用碘试呈红色或粉红色即可送去发酵,然后糖化醪去发酵（需要冷却到30左右）目的是通过酶的作用，促使大米及辅料内含物质有效溶解，制成符

39、合要求的糖化醪。2.4料酒发酵 发酵的基本原理与其他饮料酒的发酵一样,主要是酵母的糖代谢过程:酵母消耗还原糖,一部分通过异化和同化作用,合成酵母本身物质,而大部分通过代谢后释放出能量,作为酵母生命活动的原动力,并排出二氧化碳、乙醇等代谢产物。作为工艺上特殊点,与料酒发酵同时进行的还有淀粉的糖化。 2.4.1 发酵酵母发酵酵母应具有：发酵能力好，发酵周期短。增殖速度快，即具有高的生长速度。耐料酒能力强，对本身代谢产物的稳定性高。抵抗杂菌能力强，对杂菌代谢产物的稳定性高。对培养基的适应性强等特点。2.4.1.1酵母的选择酵母的品种有很多，弗罗贝尔酵母发酵度高，沉淀慢而不凝聚。萨士酵母发酵度低，凝聚

40、性强，沉淀快。卡尔斯倍酵母卡尔斯倍一号，发酵度高，卡尔斯倍二号，发酵度低。耐高温活性干酵母（TH-AADY），采用具有耐干燥能力、发酵力稳定的醇母经培养得到鲜酵母，再经挤压成型和干燥而制成在生产中的优越性：（1） 糖液直接由糖化罐泵入，省去传统酵母扩培过程，节约生产成本。（2） 可将主发酵期温度提高2-4，解决水源不足引起酸、烧罐问题。（3） 使用方便灵活随时可作新菌种补充，省去了陪菌室投资，减少了菌种管理程序，建华路工序，提高了劳动生产率。（4） 因其具有真空包装后能长期保存等特点，可弥补在水、电、气不正常情况下影响生产的严重缺陷。（5） 耐高温，主发酵温度可达32耐乙醇可达13%（体积分数

41、），有利于浓醪发酵，提高设备利用率，提高生产力。（6） PH在3.6左右，可正常发酵抑制杂菌繁殖，降低发酵损失。（7） 发酵速度快，周期短，提高生产效率，使料酒生产调整更灵活。结合以上酵母比较，本设计选用耐高温活性干酵母（TH-AADY）。2.4.1.2活性干酵母的使用耐高温活性干酵母（TH-AADY）在生产中的使用方法有：分割主发酵法、驯化发、直接投入法。直接投入法不经水活化，操作简单，减少染菌机会，出酒率高一些。如果活性干酵母的用量稍大些，达到主发酵阶段时间长些，就要活化。故本设计采用活性干酵母复水活化，然后直接投入发酵罐发酵，可减少发酵时间。活化方法为：酵母接种量应在接种后酵母细胞浓度与

42、108相当，每克干酵母的活细胞数多在400亿，则每克干酵母可活化稀释成400ml，水温在35-38，蔗糖糖浓度在2%，复水时间10-20min然后降至30左右活化1-2h后即可。2.4.2发酵的情况酵母进入糖化醪后，糖分被酵母细胞所吸收渗入细胞内，经过酵母细胞内酒化酶系统的作用，最终生成料酒、CO2和能量，其中一部分能量被酵母细胞用作新陈代谢的能源，余下的部分和料酒及CO2一起，通过细胞膜排除体外。酵母菌就是以这种方式进行发酵的。料酒从细胞膜渗出后很快就渗透到周围介质中去了，因为料酒可以任何比例与水混合。这样，酵母细胞周围的料酒浓度并不比醪液中的高。由于CO2的上升，带动了醪液中酵母细胞的上下

43、游动，使酵母细胞更能充分的与醪液中的糖分接触，发酵作用更充分和彻底。在发酵后期，醪液中的糖分含量降低到一定水平以下，而液体中的CO2已经饱和，这时CO2不再能排除细胞，因而对发酵形成阻碍。随着CO2的上升，不仅带动了酵母细胞，也使固形物一起上浮，有时也能使底层的物料持久的浮在醪液表面，这种类型的发酵称为被盖状发酵。如果发酵醪较粘稠，气泡到达液面后并不破裂，逐渐形成持久不散的泡沫。严重时泡沫会从罐顶溢出，造成可发酵性物质损失，这种类型的发酵称为泡沫型发酵，被盖型和泡沫型发酵都是不理想的发酵类型，故在这种不理想的发酵过程中应该进行消泡处理。2.4.3发酵工艺2.4.3.1发酵方法的选择间歇发酵是传

44、统生产工艺。间歇发酵过程主要是把制备好的糖化醪加到发酵罐中接入酵母菌后便进入发酵期，根据发酵过程分为发酵前期、发酵中期、发酵后期，发酵结束后排除发酵成熟醪去过滤，排空的发酵罐进行清洗并进行下一次发酵的加糖化醪、接种酵母以及发酵过程。发酵罐糖化醪灭菌冷却到30左右后，加入糖化醪和酵母菌菌种，混合均匀，经120h发酵完毕后即可将发酵成熟醪送去过滤，该法为最初的料酒发酵技术，操作简单，易于管理。连续发酵过程的实现是生物化学工程等多学科发展与结合的结果，连续发酵一般将几个发酵罐用管道串联起来组成发酵罐组，再将糖化醪注入第一个罐，第一罐满后，注入第二罐，以此进行下去。连续发酵的优势有：（1） 设备运行稳

45、定并提高其利用率。（2） 提高淀粉的料酒产率。（3） 不需要连续酵母扩陪工序。（4） 有利于实现自动化。由于连续发酵工艺操作较间歇发酵复杂，而且设备成本也变高，加上本次设计年产2万吨9度料酒，全年300天生产，日产量为66.7t，产量不高，故采用间歇发酵法。2.4.3.2发酵过程的控制（1） 影响发酵的因素a) 糖化醪的浓度：糖化醪浓度高，所得到发酵醪的料酒含量高，设备利用也就提高，水，电，气等单消耗则相应降低，生产成本就低。b) 发酵温度：为了节约冷却水用水和保证热天发酵的顺利进行，国内外都在研究耐高温酵母，在进行高温酵母发酵时，要特别注意防止细菌的繁殖，否则难以得到良好的结果。c) 发酵醪

46、酸度d) 酵母接种和发酵时间e) 发酵稀释比f) 发酵中的压力或二氧化碳浓度（2） 发酵中减少杂菌污染的方法 杂菌污染的主要原因和危害发酵罐罐体局布结构及管线配置不合理造成的滞留物，液体酶制剂在储运、添加环节造成的杂菌混入；杂菌的扩繁造成可发酵糖减少，杂菌的代谢物影响酵母菌的数量和质量。减少发酵过程中杂菌污染的方法对容易产生滞留物的地方加强冲洗等灭菌措施，规划改造不合理管线夏季高温季节或出现严重染菌的情况，可加入青霉素控制。第二章 料酒生产工艺选择与论证2.5成品料酒 经过较长时间的后发酵,料酒酒醅料酒体积分数升高2%4% ,并生成多种代谢产物,使酒质更趋完美协调,但酒液和固体糟粕仍混在一起,

47、必须及时把固体和液体加以分离,进行过滤。之后还要进行澄清、煎酒、包装、贮存等一系列操作,才成为料酒成品。 2.5.1过滤 发酵成熟酒醅中的酒液和糟粕的分离操作称为过滤。过滤前,应检测后发酵酒醅是否成熟。而得到清酒，过滤的主要方法有棉饼过滤法、硅藻土过滤法、板式过滤机、微孔薄膜过滤法、离心机分离法。现在普遍使用的是过滤设备是硅藻土过滤机、板式过滤机。硅藻土过滤机作为料酒的粗滤，纸板过滤机作为料酒的精滤。硅藻土过滤机主要有板框式、烛式、加压叶片式三种，本设计采用过滤面积60板框式硅藻土过滤机（BMY60/810-25）。 2.5.2澄清 过滤流出的酒液为生酒,生酒应集中到贮酒池(罐)内静置澄清34

48、天,澄清设备多采用地下池或在温度较低的室内设置澄清罐。通过澄清,沉降出酒液中微小的固形物、菌体、酱色里的杂质。同时在澄清过程中,酒液中的淀粉酶、蛋白酶继续对淀粉、蛋白质进行水解,变为低分子物质;每批酒液出空后,必须彻底清洗灭菌,避免发生上、下批酒之间的杂菌感染。经澄清的酒液中大部分固形物已沉到池底,但还有部分极细小,相对密度较轻的悬浮粒子没有沉下,仍影响酒的清澈度。所以经澄清后的酒液必须再进行一次过滤,使酒液透明光亮,过滤一般采用硅藻土粗滤和纸板精滤来加快酒液的澄清。 2.5.3调配、煎酒经过澄清过后得到的清酒，我们要通过添加一些辅料，如食盐，酵母提取物，鲜味剂，焦糖色素，植物香辛料，来改善料

49、酒的风味，香味，色味。 把澄清后的生酒加热煮沸片刻,杀灭其中所有的微生物,破坏酶的活性,改善酒质,提高了料酒稳定性,便于贮存、保管,这一操作过程称灭菌,俗称煎酒。 煎酒温度与煎酒时间、酒液pH和料酒含量的高低都有关系。如煎酒温度高、酒液pH低、料酒含量高,则煎酒所需的时间可缩短,反之,则需延长，煎酒温度高,能使料酒的稳定性提高,但会加速形成有害的氨基甲酸乙酯,据测试,煎酒温度愈高,煎酒时间愈长,形成的氨基甲酸乙酯愈多。同时,由于煎酒温度的升高,料酒成分挥发损失加大,糖和氨基化合物反应生成的色素物质增多,焦糖含量上升,酒色加深。因此在保证微生物被杀灭的前提下应适当降低煎酒温度,采用两级薄板换热器

50、将酒液加热至100，进入维持罐保温30分钟。 2.5.4包装、贮存 (一)包装 灭菌后的料酒,应趁热灌装,入坛贮存。料酒历来采用陶坛包装,因陶坛具有良好的透气性,对料酒的老熟极其有利。但新酒坛不能用来灌装成品酒,一般用装过酒醅的旧坛灌装。料酒灌装前,要做好空酒坛的挑选和清洗工作。要检查是否渗漏,空酒坛清洗好后,倒套在蒸气消毒器上,用蒸气冲喷的方法对空酒坛进行灭菌,灭菌好的空坛标上坛重,立即使用。热酒灌坛后用灭菌过的荷叶箬壳扎紧封口,以便在酒液上方形成一个酒气饱和层,使酒气冷凝液回到酒里,形成一个缺氧近似真空的保护空间，传统的绍兴料酒,常在封口后套上泥头,泥头大小各厂不同,一般平泥头高89cm,

51、直径1820cm。用泥头封口的作用是隔绝空气中的微生物,使其在贮存期间不能从外界浸入酒坛内,并便于酒坛堆积贮存,减少占地面积。 (二)料酒的贮存 新酒成分的分子排列紊乱,料酒分子活度较大,很不稳定,因此必须经过贮存。贮存的过程,就是料酒的老熟过程。经过贮存,料酒的色、香、味及其他成分会发生变化。 (1)贮存时间 料酒贮存时间的长短,没有明确的界限,但不宜过长,否则,酒的损耗加大,酒味变淡,色泽过深,还会给酒带来焦糖的苦味,使料酒过熟,质量降低。 (2)贮存的条件 料酒是低度酒,长期贮酒的仓库温度最好保持在5 20 ,不宜过冷或过热。过冷会减慢陈酿的速度;过热会使料酒挥发损耗以及发生混浊变质的危

52、险。另外,仓库要高大、宽敞、阴凉、通风良好,堆叠好的酒应避免日光辐射或直接照射。 料酒全厂工艺流程如下：大米粉储箱 电子皮带秤 螺旋输送器 粉浆罐 喷射液化 层流罐 汽液分离器 液化罐 真空冷却器 糖化罐 螺旋板换热器 发酵罐 过滤 清酒 调配 煎酒 凝絮上清酒精滤灭菌调酒储存灭菌灌装 第三章 ：工艺计算第三章 工艺计算3.1 物料衡算3.1.1 生产工艺技术指标生产规模：20000T/年生产方法：双酶糖化、间歇发酵生产天数：300天/年 9度料酒年产量：20000T9度料酒日产量：66.7T 通过推算大概16批次/天，生产时间8h/天生产原料：原料为大米，大米含淀粉78%，水分10.0%。

53、-淀粉酶的用量为8u/g原料，糖化酶用量为150u/g原料，活性干酵母活化液接种量与发酵液比为1：10浓硫酸（98%）用量（调pH）：5Kg/T（酒精）3.1.2 生产1000kg成品料酒的物料衡算3.1.2.1 原料消耗从淀粉质原料生产酒精的化学反应式原料与成品之间的定量关系如下：可以得到每生产1000kg无水酒精需要淀粉量为：1000（16292）=1760.9（kg）9%（v/v）的成品料酒相当于7.20%（w/w）。故生产1000kg成品料酒淀粉量:7.20%1760.9=126.78kg但是酒精生产要经历许多工序和复杂的生物化学变化最后完成的.在各个生产阶段中不可避免的会引起淀粉的损

54、失。淀粉损失分配如下表：生产工序淀粉损失原因淀粉损失量（%）原料处理粉尘损失0.40蒸煮未溶解淀粉及糖分的破坏0.50发酵未发酵残糖1.50发酵巴斯德效应和用于发酵副产物损失4.00发酵酒精自然蒸发与被CO2带走1.30过滤废糟带走及其他过滤损失1.30累计损失9.55以此为依据，淀粉利用率为90.45%，则每生产1000kg 9度料酒需要淀粉量为:126.78/90.45%= 140.17kg生产1000kg 9度料酒所需的原料量（大米中淀粉含量78%）140.17kg/78%=179.7kg3.1.2.2 -淀粉酶的消耗量蒸煮醪所需辅料的计算，应用酶活力为2000u/g的-淀粉酶进行液化，

55、促进糊化，可减少蒸汽消耗，据技术指标，-淀粉酶的用量按8u/g原料计算，则酶用量为： 179.7（kg）1000（g/kg）8（u/g）2000（u/g）=0.719kg3.1.2.3 糖化酶的消耗量蒸煮醪所需辅料的计算;，应用酶活力为20000u/g的糖化进行糖化，据技术指标，糖化酶的用量按150u/g原料计算，则酶用量为： 179.7（kg）1000（g/kg）150（u/g）20000（u/g）=1.348kg3.1.2.4 蒸煮醪量与糖化醪量计算根据生产实践，首先将粉碎原料在配料调浆罐内与温水混合，加水比为1:3179.7(13)718.8kg在蒸煮过程中用直接蒸汽加热，在后熟器和气液

56、分离器减压蒸发冷却，这样随着蒸煮过程的进行，蒸煮醪量将随时间发生变化，要确切知道数量变化必须与热量衡算同时进行，这里简化计算，用以下方法近似求解。采用罐式连续蒸煮工艺，混合后粉浆温度为50,应用喷射式液化器使粉浆温度迅速上升至100，然后进入罐式连续液化器液化，再经二次喷射液化130后，在真空冷却器中闪击蒸发冷却至63进入糖化罐，工艺如下：（1）根据所给数据，知道蒸煮醪比热为3.706kj/kg.k。为简化起见，设此比热在整个蒸煮过程中维持不变。经一次喷射液化过后的醪液量为：718.8+718.83.706（100-50）/(2748.9-1004.18)=776kg 式中：2748.9为喷射

57、液化器加热蒸汽（0.5MPa）的焓kJ/K（2）设经第二次喷射液化罐出来的蒸煮醪温度由100升到130，此处设温度所以蒸煮醪汽化后的量为：776+7763.706（130-100）/(2748.9-1304.18)=815kg 式中：2748.9为喷射液化器加热蒸汽（0.5MPa）的焓kJ/K （4）经真空冷却器后最终蒸发醪液量为：815-8153.706（130-104）/2245=850kg式中：2245-104下饱和蒸汽的气化潜热（kJ/K）（5）冷却后糖化醪量为：850-8503.706（104-63）/2348=795kg式中：2348-63下饱和蒸汽的气化潜热（kJ/K）3.1.2

58、.5.发酵醪的计算设发酵结束后成熟醪量含酒精10%，相当于8.01%的质量分数。过滤效率为98.15%，发酵罐洗罐用水为成熟醪量的5%，则生产1000kg 9度料酒有关计算如下:（1） 需要过滤的成熟发酵醪量为：F1=10007.20%/（98.15%8.01%）（100+5+1）/100=972.25kg（2） 不计洗灌用水，则成熟发酵醪量为：972.25/105%=925.95g（3） 过滤的成熟醪的酒精浓度为：10007.20%/98.15%/972.25=7.56%（质量分数）（4） 相应发酵过程放出的二氧化碳总量为：10007.20%/98.15%44/46=70.27kg（5） 发

59、酵醪液量为：925.95+70.27=996.22kg（6） 设使用活性干酵母量X;发酵醪密度为1.076，987.49/1.076=925.85 L1 g：400ml=X：925.85L;解得 X=2.3kg3.1.2.6 根据要求实际原料耗算一览表 因计算方便，上面计算的是生产1000kg 9度料酒的相关数据，实际生产20000t料酒则进行放大，因取的基础数据（如比热容）都一样，所以对结果没有影响，下表则是1000kg料酒和放大后20000t料酒相关数据一览表：计算结果和相关数据和放大数据一览表1000kg 9度料酒应用量每批次用量每日用量20000t 9度料酒应用量生产9%（v/v）成品

60、料酒所需淀粉总量126.78(kg)0.53t8.45t2535.0t生产成品料酒需要淀粉量（计淀粉损后）140.17(kg)0.0.58t9.34t2803.4t需要大米原料为179.7kg0.75t11.98t3594.0t-淀粉酶的消耗量0.719kg3.0kg47.93kg14.38t糖化酶的消耗量1.348kg5.6kg89.87kg26.96t粉浆量718.8kg3.0t47.92t14376t经一次喷射液化过后的醪液量776kg3.2t51.76t15528t经二次喷射液化过后的醪液量815kg3.4t54.36t16308t经真空冷却器后最终蒸煮醪量850kg3.5t56.0t16800t经冷却后糖化醪量795kg3.3t53.0t15908t计洗罐用水需过滤的成熟发酵醪量972.25kg4.05t64.82t19445t过滤的混合成熟醪的乙醇浓度7.56%（质量分数）7.56%（质量分数）7.56%（质量分数）7.56%（质量分数）相应的过程释放的CO2总量70.27kg0.3t4.69t1405.4t发酵醪量996.22kg4.2t66.4t19924.4t不计洗罐用水需过滤的成熟发酵醪量925