产吨发酵食醋发酵车间设计毕业设计

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1、年产5000吨发酵食醋发酵车间设计目录绪论31、食醋的起源与功能32、食醋的种类33、食醋的原料44、食醋的生产工艺45、液态法食醋质量标准5一、设计任务5二、生产方案和流程的确定6（一）生产方案的确定6（二）生产流程的确定61. 菌种选择62. 原料预处理63. 糖化74. 酒精发酵75. 醋酸发酵76. 压滤87. 配兑和灭菌88. 陈酿9（三）生产工艺流程示意图9三、工艺设计及计算10（一）工艺技术指标及基础数据10（二）物料计算101. 主要原料的物料衡算102. 蒸煮醪量的计算123. 糖化醪量的计算144. 酒精发酵醪的计算145. 醋酸发酵醪的计算14（三）热量衡算151. 液化

2、过程中的热量衡算152. 糖化过程热量衡算163. 酒精发酵过程热量衡算174. 醋酸发酵过程热量衡算18（四）无菌压缩空气消耗量计算19四、设备设计与选型19（一）液化车间201. 生产能力的计算202. 液化罐数量N1的确定203. 主要尺寸计算：20（二）糖化车间201. 生产能力的计算202. 糖化罐数量N2的确定213. 主要尺寸计算21（三）酒精发酵车间211. 生产能力的计算212. 酒精发酵罐数量N3的确定223. 主要尺寸计算：224. 种子罐22（四）醋酸发酵车间231. 生产能力的计算232. 醋酸发酵罐数量N4的确定233. 主要尺寸的计算244. 冷却面积的计算245

3、. 转子与定子的确定246. 设备结构工艺设计257. 壁厚计算258. 接管设计269. 支座设计2610. 种子罐26（5）. 车间设备一览表28五、总结与谢辞29附件291. 全厂物料流程图292. 醋酸发酵车间流程图303. 醋酸发酵车间布置设计304. 主要设备图30参考文献30年产5000吨发酵食醋发酵车间设计万重阳（武汉工业学院 生物与制药工程学院 武汉 430023）摘 要：食醋发酵是继酒精发酵之后，在醋酸菌氧化酶的作用下，生成醋酸的过程。食醋原料，按照工艺要求一般可以分为主料、辅料、填充料和添加剂四大类。主料大致是含淀粉、含糖、含酒精的三类物质。本设计对醋酸生产的发酵车间进行

4、了工艺计算和设备选型。关键词：食醋、发酵罐、深层发酵。Abstract：Vinegar fermentation following the process of alcoholic fermentation generates acetic acid under the action of acetic acid bacteria oxidase. Raw materials to produce vinegar, according to the process requirements, can be generally divided into four categories, suc

5、h as main materials, auxiliary materials, filling materials and additives. The main materials roughly contain starch, sugar and alcohol. The design of the workshop to produce acetic fermentation was about process calculation and equipment selection.Keyword：vinegar, fermenter, deep submerged fermenta

6、tion.绪论1、食醋的起源与功能食醋是传统的酸性调味品，我国酿醋自周朝开始，已有2500年历史。中国各地物产气候不同，产生了各具特色的地方食醋，保持至今最著名的江苏镇江香醋、山西老陈醋、四川保宁麸醋、辽宁喀左陈醋等。中国医药大典记载，“醋产浙江杭绍二县为最佳，实则以江苏镇江为”，镇江香醋以糯米为原料，是一种典型的米醋。梁人陶弘景神农本草经注中就有关于镇江米醋用法的记载，据此，镇江香醋已有1400多年的历史。性能：味酸、甘，性平。归胃、肝经。能消食开胃，散淤血，止血，解毒。因原料和制作方法的不同，醋的成品风味迥异。醋是用得较多的酸性调味料。每100mL醋中的醋酸含量，普通醋为3.5g以上，优级

7、醋为5g以上。由于醋能改善和调节人体的新陈代谢，作为饮食调料，需要量不断增长。2、食醋的种类食醋可划分为酿造醋、合成醋、再制醋三大类。酿造醋是用粮食等为原料，经微生物制曲、糖化、酒精发酵、醋酸发酵等阶段酿制而成。除主要成分醋酸外，还含有各种氨基酸、有机酸、糖类、维生素、醇和酯等营养成分和风味成分。合成醋是用化学方法合成的醋酸配制而成，缺乏发酵调味品的风味，质量不佳。再制醋是以酿造醋为基料，经过进一步加工制成，如五香醋、蒜醋、固体醋等。3、食醋的原料食醋原料，按照工艺要求一般可以分为主料、辅料、填充料和添加剂四大类。主料大致是含淀粉、含糖、含酒精的三类物质。辅料，一般使用谷糠、麸皮或豆粕作辅料。

8、他们不仅含有一定量的碳水化合物，而且含有丰富的蛋白质和矿物质，为酿醋用微生物提供营养物质，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，固态发酵法制醋以及速酿法制醋都需要填充料，其主要作用是疏松醋醅，积存和流通空气。添加剂：食盐，醋醅发酵成熟后要及时加入食盐以抑制醋酸菌，防止醋酸菌将醋酸分解，同时食盐还起到调和风味的作用。砂糖、香辛料，能增加醋的甜味，并赋予食醋特殊的风味。炒米色，能增加醋色泽及香气。4、食醋的生产工艺食醋的生产工艺分固态法及液态法两类。(1) 固态法酿醋工艺 传统的固态法酿醋工艺主要有3种。1、用大曲制醋：以高粱为主要原料，利用大曲中分泌的酶，进行低温糖化与酒精发

9、酵后，将成熟醋醅的一半置于熏醅缸内，用文火加热，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，将新醋经三伏一冬日晒液与捞冰的陈酿过程，制成色泽黑裼、质地浓稠、酸味醇厚、具有特殊芳香的食醋。著名的有山西老陈醋。2、用小曲制醋：以糯米和大米为原料，先利用小曲（又称酒药）中的根霉和酵母等微生物，在米饭粒上进行固态培菌，边糖化边发酵。再加水及麦曲，继续糖化和酒精发酵。然后酒醪中拌入麸皮成固态入缸，添加优质醋醅作种子，采用固态分层发酵，逐步扩大醋酸菌繁殖。经陈醋酿后，采用套淋法淋出醋汁，加入炒米色及白糖配制，澄清后，加热煮沸而得香醋。著名的有镇江香醋。3、以麸皮为主料，用糯米加酒或

10、蓼汁制成醋母进行醋酸发酵，醋醅陈酿一年，制得风味独特的麸醋。著名的有四川保宁（今阆中县）麸醋及四川渠县三汇特醋。固态发醋法酿醋，由于是利用自然界野生的微生物，所以发酵周期长，醋酸发酵中又需要翻醅，劳动强度大。目前已采用纯种培养麸曲作糖化剂，添加纯种培养酵母菌制成的酒母，进行酒精发酵，再用纯种培养醋酸菌制成的醋母，进行醋酸发酵而制得食醋。也有采用酶法液化通风回流法，将原料加水浸泡磨浆后，先添加细菌-淀粉酶加热液化,再加麸曲糖化,糖化醪冷却,加入酒母进行酒精发酵,待酒精发酵结束,将酒醪、麸皮、砻糠与醋母充分混合后，送入设有假底的醋酸发酵池中，假底下有通风洞，可让空气自然进入，利用自然通风及醋回流代

11、替翻醅，并使醋醅发酵温度均匀，直至成熟。酶法液化通风回流法的产量，出醋率和劳动生产率均比传统法高。(2) 液态法酿醋工艺 传统的液态法酿醋工艺有多种。1、以大米为原料，蒸熟后在酒坛中自然发霉，然后加水成液态，常温发酵3-4个月。醋醪成熟后，经压榨、澄清、消毒灭菌，即得色泽鲜艳、气味清香、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、红曲、芝麻为原料，采用分次添加法，进行自然液态发酵，并经3年陈酿，最后加白糖配制而得成品。著名的有福建红曲老醋。3、以稀释的酒液为原料，通过有填充料的速酿塔内进行醋酸发酵而成，如辽宁省丹东白醋。液态发酵法制醋也渐采用深层发酵新工艺。淀粉质原料经液化、

12、糖化及酒精发酵后，酒醪送入发酵罐内，接入纯粹培养逐级扩大的醋酸菌液，控制品温及通风量，加速乙醇的氧化，生成醋酸，缩短生产周期。发酵罐类型较多，现已趋缶使用自吸式充气发酵罐。它于50年代初期被联邦德国首先用于食醋生产，称为弗林斯醋酸发酵罐，并在1969年取得专利。日本、欧洲诸国相继采用。中国自1973年开始使用。食醋品种虽然繁多、工艺条件各具特色，但食醋酿造的基本工艺流程包含淀粉糖化、酒精发酵和醋酸发酵三个阶段。具体工艺流程如下：醋酸菌醋酸发酵大米可发酵糖酒精醋酸CO2糊精等图1、醋酸基本工艺流程5、液态法食醋质量标准(1) 感官指标 具有本品种固有的色泽; 有正常酿造食醋的滋味。(2)理化指标

13、项目指标粮食醋其他醋总酸（以醋酸计）含量/(g/100ml)3.5无盐固型物含量/(g/100ml)1.51.0一、设计任务年产5000吨发酵食醋发酵车间设计二、生产方案和流程的确定（一）生产方案的确定空气自吸式发酵罐液态深层发酵制醋。空气自吸式发酵罐液态深层发酵制醋是将淀粉质原料经液化糖化、酒精发酵后，在空气自吸式发酵罐中完成液体深层醋酸发酵的新工艺。具有原料利用率高，机械化程度高，生产周期短（8d），产品质量稳定等优点。深层发酵法是向酒醪中接入醋酸菌后，采用向醪液中通入空气的方法来增加醪液中的溶解氧，使醋酸菌的醋酸发酵正常进行。发酵设备多采用自吸式发酵罐，发酵品温3235，发酵时间在3d左

14、右。原料选择大米，长江以南习惯以大米为原料，且大米制出来的醋口感较好。（二）生产流程的确定1. 菌种选择糖化选择黑曲霉。酵母菌（AS 2.399）酵母菌培养的最适温度为2530度。醋酸菌（许氏醋酸杆菌 A. schutzenbachii）生长繁殖适宜温度2527.5度，不耐热，最高生长温度37度，最适PH3.56.5，耐食盐为1%1.5%。该菌产酸高达11.5%，对醋酸没有进一步的氧化作用。2. 原料预处理（1）原料的筛选和除杂1.剔除霉变的原料，除去附着的尘土和杂物。2.对带有皮壳的原料去除皮壳。3.处理方法采用分选机筛选和水洗涤。（2）粉碎与水磨扩大原料同微生物酶的接触面积，使有效成分被充

15、分利用，大多数情况下先粉碎，然后再进行蒸煮、糖化。粉碎常用设备是：锤式粉碎机、刀片轧碎机、钢磨。技术要点：细度 大三角瓶纯种扩大培养 - 醋酸菌种子液态培养试管培养基：葡萄糖0.3g、酵母膏1.0g、碳酸钙2.0g、6%酒液100mL、琼脂2.02.5g。三角瓶培养基：酵母膏1%、葡萄糖0.3%、水100mL、浓度为95%的酒精4%。种子液态培养：4%8%酒精发酵醪，醋酸种子酸度2.5%3.0%，接种量5%10%；通风量0.1m/(m.min)；培养温度3235；培养时间24h。醋酸菌种子培养与其它微生物种子培养一样，除了使微生物繁殖以外，还有一个驯化作用，即使微生物适应于生产的要求，所以，在

16、种子培养的前阶段，培养基的组成、培养条件多采用较优的工艺参数；而在培养的后阶段，多采用接近于生产要求的工艺参数。2.醋酸发酵技术要点：酒液酒度5%6%；醋酸发酵液酸度4.5%5.5%。工艺参数：接种温度2830；发酵温度3234，最高不超过36；前期通风量0.07m/(m.min)、中期0.10.12 m/(m.min)、后期0.08m/(m.min)；培养时间6567h。醋酸菌含有乙酰辅酶A合成酶，能催化醋酸氧化，反应生成的乙酰辅酶A进入三羧酸循环，进一步氧化为CO2和H2O。其反应式如下：所以，醋酸发酵成熟时就要加入2%5%的食盐，以抑制醋酸菌的活性。在液态深层发酵中，可采用分割法去醪进行

17、“半连续式发酵”，即取出1/21/3量的发酵成熟醋醪，同时补加相应量的酒醪。这一方法即可以省却醋酸菌种培养工序，且发酵罐中的菌种在醋酸发酵过程中已得到充分驯养，所以，又有利于提高原料的利用率和产品质量，但分割法去醪应注意无菌操作。6. 压滤技术要点：滤渣水分70%；酸度0.2%。工艺参数：发酵醪预处理，55摄氏度维持24h；压头醋、二醋用泵输送，泵压2*89KPa，压净停止。压清醋用高位槽自然压力。7. 配兑和灭菌技术要点：灭菌后成品醋酸3.5%；醋液红褐色，无混浊，无沉淀，无异味；细菌数5000个/ml。工艺参数：灭菌温度80，维持适当时间；苯甲酸钠添加量为0.06%0.1%。8. 陈酿一是

18、生醋经日晒夜露陈酿数月；二是将成品醋封坛陈酿。陈酿过程中，因美拉德反应等，食醋的色泽加深；因氧化反应，食醋中的乙醇含量降低，而乙醛含量有所升高；因酯化反应，食醋中的酯含量明显升高；因缔合作用，食醋的风味变得醇和，醋酸的刺激性减弱。（三）生产工艺流程示意图图2、醋酸生产工艺流程示意图三、工艺设计及计算（一）工艺技术指标及基础数据1. 生产规模：年产食醋5000t（醋酸含量4% 质量分数）2. 生产工艺：液态深层发酵、间歇发酵3. 工作制度：全年工作300日，三班作业。4. 食醋日产量：17t5. 食醋年产量：5100t6. 副产品年产量：次级食醋占食醋总量的2%。7. 产品质量：符合GB1818

19、72000 国家标准酿造食醋8. 大米原料含淀粉70%,水分13%。9. -淀粉酶用量为8u/g原料，糖化酶用量为150u/g原料，酒母糖化醪用糖化酶量300u/g原料。10. 醋酸发酵罐发酵周期8d、周期数300/8=38。技术参数：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）物料计算1.主要原料的物料衡算（1）淀粉糖化物料衡算淀粉质原料加水加热糊化后，加入糖化曲或淀粉酶进行糖化，物料衡算总方程式1621801g1.11g理论上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、种类、糖化工艺的原因，淀粉原料中支键淀粉和直链淀粉的

20、比例不同，糖化结束后糖化醪中糖和非糖的比例控制不同等，因而使得糖化效果颇有差异，实际的糖化率一般以理论的75%-85%计算，即实际上1g淀粉能生成0.8330.944g葡萄糖。这里取80%，即1g淀粉能生成0.888g。（2）酒精发酵物料衡算向糖化醪液中接入酵母菌进行酒精发酵，其物料衡算可以用下列生化反应的总方程式为基础：180 246881g0.51g理论上1g葡萄糖能生产0.51g酒精，但由于酵母菌的生长繁殖、中间代谢产物的生成、酒精的挥发等，实际的酒精得率一般以理论酒精得率的85%计算，即实际上1g葡萄糖能生成0.434g左右的酒精。（3）醋酸发酵物料衡算向酒精醪液中接入醋酸菌，进行醋酸

21、发酵，其物料衡算可以用下列生化反应的总方程式为基础4660 181g1.30g根据总方程式计算得到：理论上1g酒精能生产1.30g醋酸。但由于醋酸菌的生长繁殖，发酵过程中酒精和醋酸的挥发，以及醋酸的进一步氧化等，实际的醋酸得率一般以理论得率的80%计算，实际上1g酒精能生产1g左右的醋酸。由上述计算得知，用淀粉质原料酿醋时，1g纯淀粉能生成0.888g葡萄糖，经酒精发酵得到0.385g酒精，再经醋酸发酵可以得到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：51

22、004% = 204t生产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 应用酶活力为2000u/g的 淀粉酶使淀粉液化，促进糊化，可减少蒸汽消耗量。-淀粉酶用量按8u/g原料计算。全年用酶量为：757.148 = 3.03t2000单耗量： 3.03103/5100 = 0.594kg/t（6）麸曲耗用量所用麸曲糖化酶的活力为800u/g，使用量为150u/g原料，则糖化酶消全年耗量为：757.14150 =142.96t800单耗量：142.96103/5100 = 28kg/t（7）氯化钙（规格：无水）单耗：0.

23、15 kg/t：全年投料量：0.155100=765kg（8）纯碱（规格：工业用）单耗：0.225 kg/t：全年投料量：0.2255100=1147.5kg表1、 原料消耗表（5000t/a）名称规格单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麸曲800u/g28kg/t142.96103kg氯化钙无水0.15kg/t765.07kg纯碱工业纯碱0.225kg/t1.15103kg2.蒸煮醪量的计算根据生产实践，淀粉原料连续蒸煮的粉料加水比为1:3，粉浆量为：148.4（1+3）=593.6kg式中 14

24、8.4 生产1t食醋（醋酸含量4%）需要的大米量蒸煮过程使用直接蒸汽加热，在后熟器和汽液分离器减压蒸发、冷却降温。在蒸煮过程中，蒸煮醪量将发生变化，故蒸煮醪的精确计算必须与热量衡算同时进行，因而十分复杂。为简化计算，可按下述方法近似计算。假定用罐式连续蒸煮工艺，混合后粉浆温度50，应用喷射液化器使粉浆迅速升温至88，然后进入连续液化器液化，再经115高温灭酶后，在真空冷却器中闪急蒸发冷却至63后入糖化罐。其工艺流程图如下图所示。图3、粉浆连续蒸煮液化工艺流程干物质含量B0=87%的大米比热容为；c0 = 4.18（1-0.7B0）= 1.63kJ/(kg. K)粉浆干物质浓度为： B1 = 8

25、7/（4*100）= 21.8%蒸煮醪比热容为：c1= B1c0+（1.0 - B1） cw= 21.8%1.63+（1.0-21.8%）4.18= 3.62kJ/ (kg. K)式中 cw水的比热容kJ/(kg. K) 为简化计算，假定蒸煮醪的比热容在整个蒸煮过程维持不变。经喷射液化加热后蒸煮醪量为：式中 2748.9喷射液化器加热蒸汽（0.5Mpa）的焓（kJ/K）经二液化维持罐出来的蒸煮醪量为：6306303.62(88-84) = 626 (kg) 2288.3式中 2288.3第二液化维持罐的温度为84度下饱和蒸汽的汽化潜热(kJ/K)经喷射混合加热器后的蒸煮醪量为；626+6263

26、.62(115-84) = 657 (kg)2748.9-1154.18式中115灭酶温度（摄氏度）2748.90.5Mpa饱和蒸汽的焓（kJ/K）经汽液分离器后的蒸煮醪量：657 - 6573.62(115-104.3) = 646 (kg) 2245式中 2245104.3摄氏度下饱和蒸汽的汽化潜热(kg)经真空冷却后最终蒸煮醪量为：646 - 6463.62(104.3-63) = 605 (kg)2351式中 2351真空冷却温度为63摄氏度下的饱和蒸汽的汽化潜热(kJ/K)。粉浆中干物质的质量分数： = 21.28%3. 糖化醪量的计算麸曲（糖化力800u/g干曲），单耗：28kg/

27、t：生产1t食醋的糖化醪量：605 + 28 =633kg糖化醪干物质质量分数：=20.5%4. 酒精发酵醪的计算（1）实际产酒精量 = 原料量淀粉含量实际产酒率=148.40.70.385= 39.9 kg（2）发酵中CO2产量：39.9 =38.2kg（3）发酵中溢出水分（按2%计）：39.90.02=0.8kg（4）酒精发酵成熟醪总质量（含醋母醪量）：63338.2 0.8=594 Kg（5）成熟醪体积（成熟醪密度为0.99Kg/L）：594/0.99=600 L（6）成熟醪中酒精体积分数 （酒精d420=0.7893）：酒精体积分数= = 8.43%5. 醋酸发酵醪的计算（1）醋酸发酵

28、醪质量(含醋母醪量)发酵时添加蛋白质水解液（d420=1.2）50Kg/t：594+50 =644kg（2）醋酸发酵醪体积：600+50/1.2=641.7L（3）原料产醋量（转化率取84%）：39.91.3084% = 43.57kg（4）醋酸发酵时消耗氧气：43.57=23.2kg（5）醋酸成熟醪的质量：644+ 23.2=667.2Kg（6）成熟醪体积（成熟醪密度1.01Kg/L）：667.2/1.01=660.6 L（7）成熟醪醋酸的质量分数：43.57/667.2=6.53%（8）配兑消毒后成品中醋酸量 按经验数据：压滤损失4%，消毒运输损失为1.2%，共损失5.2%，则醋酸量：=4

29、1.3kg（9）配兑成4%醋酸含量的成品醋的质量：41.3/0.04 =1032.5kg 1t， 所以符合生产要求（10）4%成品醋的体积（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）热量衡算1. 液化过程中的热量衡算粉浆质量m= 593.6+0.594+0.15+0.225=594.57kg；粉浆比热容c=3.72KJ/Kg.K；液化过程总耗热量为Q1粉浆由初温T0加热至88总耗热量为Q2。（1）设粉浆初温取T0=20，流加法液化浆温为88，耗热量为Q2。则Q2=mc(88-To) =594.5

30、73.72(88-20) =150402 KJ（2）加热过程中蒸汽带出的热量为Q2加热时间为40min，蒸发量为每小时5%。则蒸发水量为：V水=m5%40/60 = 594.575%40/60 =19.8 KgQ2= V水I=19.82257.2=44693KJ式中I为水的汽化潜热（KJ/Kg）（3）热损失Q2热损失为耗热量的15%：Q2=15%（Q2+ Q2）（4）则总耗热量为：Q2=1.15（Q2+ Q2） =1.15（150402+44693） =224360KJ再次升温煮沸到100后所需热量为Q3此时液化醪的质量为m1=605KgQ3= m1c(100-88)= 6053.7212=2

31、7007.2KJ液化过程中总耗热量为Q1Q1= Q2+ Q3 =224360+27007.2= 251367.2KJ2. 糖化过程热量衡算液化醪质量为m1=605 Kg液化醪比容热为c1c1=式中：c0淀粉质比热容为1.55kJ/(kg.K)液化醪中干物质含量（%）c水水的比热容为4.18kJ/(kg.K)所以， c1= 3.62 kJ/(kg.K)（1）糖化过程加曲前，要将液化醪降温到加曲温度64，所放出的热量为Q4Q4= m1c1（100-64）= 6053.62（100-64） =78843.6 KJ（2）加曲后，开始糖化的温度为60，该过程发出的热量为Q5加曲后糖化醪的质量为m2=52

32、75.2 KgQ5= m1c1（64-60）= 6053.62(64-60)=8760.4 KJ（3）糖化过程放出热量Q6Q6= Q4+ Q5=78843.6+8760.4=87604KJ（4）冷却水初始温度为17，最终温度为35，则糖化阶段冷却水耗用量为W： W= =3. 酒精发酵过程热量衡算（1）酒母接种温度为28，糖化醪降温到酒精发酵温度放出热量为Q7 糖化醪（含酒母醪）质量m2=633KgQ7= m2c1（60-28）= 6333.62（60-28）= 73326.72 KJ（2）酒精发酵温度为33，升温到酒精发酵温度所需热量为Q8Q8= m2c1（33-28）=6333.62（33-

33、28）=11457.3 KJ（3）产1t食醋过程中产生酒精39.9kg，以葡萄糖为碳源酵母发酵每生产1Kg酒精放出的热量约为1170KJ，则发酵和酵母培养每小时放出的热量为：Q9=1170*39.9=46683 KJ（4）冷却水初始温度为17，最终温度为35，酒精发酵阶段冷却水用量为W1W1=（5）酒精发酵阶段蒸汽耗用量为D11. 因为投入的是液体曲，糖化醪干物质质量分数：=20.54%2. 糖化醪的比热容c2 ：c2= =3.56 kJ/(kg.K)3. 蒸汽耗用量D1为D1=4. 醋酸发酵过程热量衡算（1）醋母接种温度为28，酒精发酵醪降温到醋酸发酵温度放出热量为Q10酒精发酵成熟醪质量m

34、3=600 KgQ10= m3c1（33-28）=6003.625=10860 KJ（2）醋酸发酵温度为33，升温到醋酸发酵温度所需热量为Q11Q11= m3c1（33-28）=6003.62（33-28）=10860 KJ（3）生产1t食醋过程中产生醋酸43.57kg，以酒精发酵每生产1Kg醋酸放出的热量约为7458.5KJ，则发酵罐每小时放出的热量为（醋酸发酵时间66h）：Q12=7458.5*43.57/66=4923.74KJ/（t.h）（4）冷却水初始温度为17，最终温度为35，酒精发酵阶段冷却水用量为W2W2=（5）醋酸发酵阶段蒸汽耗用量为D2D2=（四）无菌压缩空气消耗量计算深层

35、发酵法的通风量计算如下：理论需氧量： 22.4(L)60(g)a ba=22.4b/60式中 a理论需氧量，L/ minb理论产酸速度，g/minb=13.10g/min理论通风量(a)：a= a/0.21式中 0.21O2的含量实际通风量(a”)：a”=2.5a式中 2.5经验数据a”=4.44b=58.16L/min四、 设备设计与选型（一）液化车间1. 生产能力的计算每生产1t食醋需粉浆量：594.57Kg液化后醪液量：605kg每生产1t食醋需粉浆体积（粉浆密度1.07kg/L）：594.57/1.07=556L=0.556m3每天生产食醋17t，液化罐填充量80%，则每天需要液化罐的

36、总容积：17*0.556/0.8 =11.82m32. 液化罐数量N1的确定，发酵周期8天：现取公称容积20m3的液化罐，实际容积为22m3.N1 = = 4.3 （个）现取公称容积22m3液化罐5个；3. 主要尺寸计算：H=2D；则有解方程得：1.57D3+0.26D3=22D = = 2.29m 取2.4mH = 2D = 4.8m查表得封头高：=600+25=625mm ; 封头容积1.93m3（二）糖化车间1. 生产能力的计算每生产1t食醋需糖化醪量：633kg每生产1t食醋需糖化醪体积（糖化醪密度1.05kg/L）：633/1.05=603L=0.603m3每天生产食醋17t，糖化罐

37、填充量80%，则每天需要糖化罐的总容积：170.603/0.8 =12.8m32. 糖化罐数量N2的确定，发酵周期8天：现取公称容积50m3的糖化罐，底封头为椭圆形封头，实际容积为58m3.N2 = = 1.76 （个）现取公称容积50m3糖化罐2个3. 主要尺寸计算（设上封头的容积与下封头相等）：糖化罐罐体不能太高或太矮取H:D=1.5; H=1.5D；则有解方程得：1.18D3+0.26D3=59D = = 3.43m 取3.4mH = 1.5D = 5.1m 取5m查表得封头高：=850+50=900mm ; 封头容积5.60m3（三）酒精发酵车间1. 生产能力的计算每生产1t食醋需糖化

38、成熟醪体积：600 L=0.6m3每天生产食醋17t，酒精发酵罐填充量85%，则每天需要酒精发酵罐的总容积：170.6/0.85 = 12m32. 酒精发酵罐数量N3的确定：现取公称容积20m3的发酵罐，实际容积为22m3.N2 = = 4.36 （个）现取公称容积20m3发酵罐5个3. 主要尺寸计算：H=2D；则有解方程得：1.57D3+0.26D3=59D = = 2.29m 取2.4mH = 2D = 4.8m查表得封头高：=600+25=625mm ; 封头容积1.93m34. 种子罐（1）种子罐容积和数量的确定V种=V总10%=2210%=2.2 m3式中V总为发酵罐的总容积m310

39、%接种量（2）种子罐数量的确定种子罐与发酵罐对应上料，发酵罐平均每天上1罐则需种子罐1个，种子培养时间1220小时，取12小时，辅助操作时间810小时，生产周期约2030小时。（3）主要尺寸的确定设H/D=2/1，则种子罐总容积V总为：V总=V筒+2V封； V总= 0.785D22 D+D32/24=2.2算得 D=1.06m取D=1.1 m则 H=2D=2.2 m查相应表得封头高 H封=250+25=275mm罐体总高 H罐= H筒+2H封=2200+2275=2750mm单个封头容量 V封=0.151 m3圆筒容积 V筒= 0.785D22 D=1.571.13=2.09 m3不计上封头容

40、积V有效=V筒+V封=2.09 +0.151 =2.24 m3校核种子罐总容积： V总=2 V封+ V筒=2.39 m3比需要的种子罐容积大，满足设计要求。（四）醋酸发酵车间1.生产能力的计算每生产1t食醋需酒精发酵成熟醪体积：641.7L = 0.642m3每天生产食醋17t，醋酸发酵罐填充量70%，则每天需要醋酸发酵罐的总容积：170.642/0.70 =15.59m32. 醋酸发酵罐数量N4的确定：现取公称容积20m3的自吸式醋酸发酵罐，实际容积为22m3.N4 = = 5.66 （个）现取公称容积20m3发酵罐6个年产醋酸醪液质量：204/0.0653 = 3124t式中 0.0653

41、成熟醋酸醪液醋酸含量年产醋酸醪液体积：V醪 = 3124/1.01 = 3093m3式中 1.01醋酸醪液密度实际产量验算：=3465m33093m3富裕量为： = 12%，能满足产量要求。3. 主要尺寸的计算现按公称容积20m3的发酵罐计算。V全=V筒+2V封=22m3；封头折边忽略不计，以方便计算。H=2D ；则有V全= 1.57D3+0.26D3=221.83 D3=22D=2.29m取D=2.4mH=2D=4.8m查表得封头高：=600+25=625mm; 封头容积1.93m3V全=V筒+2V封=1.57D3 + 1.932 = 25.56 m34. 冷却面积的计算平均温差=30.43

42、采用竖直列管换热器，取经验值k=4.18500KJ/（m3.h.）生产1t食醋每小时放出热量Q12 =4923.74KJ/（t.h）对公称容积20m3的发酵罐=1.2m25. 转子与定子的确定实践表明，三棱叶转子的特点是转子直径较大，在较低转速时可获得较大的吸气量，当罐压在一定范围内变化时，其吸气量也比较稳定，吸程也较大，但所需的搅拌功率也较高。三角叶叶轮直径：D = 0.35D罐= 0.352.4 = 0.84m 取0.8m叶轮外径：d=D=0.8m浆液长度：e=0.45m交点圆径：=0.3m叶轮高度：h=0.2m挡水口径：2=0.56m导轮内径：3=1.2m簧叶角：=45间隙：=2mm叶片

43、厚：b=5mm叶轮外缘高：h1=h+2b=0.201m导轮外缘高：h2=h1+2b=0.202m6. 设备结构工艺设计发酵设备的材质选择，优选考虑的是满足工艺要求，其次是经济性。本设备采用A3钢制作，以降低设备费用。7. 壁厚计算（1）计算法确定发酵罐的壁厚S：S=式中D设备公称直径240cmP设计压力，P=0.4MPaA3钢许允应力 =127 MPa焊缝系数 0.51之间,取=0.7C壁厚附加量，C=C1+C2+C3=0.8+2+0=2.8mm=0.28cm带入数据得：S=0.82cm 取10mm查表知直径2.4m厚10mm筒高4.8m，每米高重596kgC筒 = 5964.8 = 2861

44、kg（2）封头壁厚计算，标准椭圆封头的厚度计算公式如下：S=式中P=0.4MPaD=400cm=127MPaC=0.08+0.2+0.1=0.38cm=0.7S=0.92cm取10mm8. 接管设计（1）接管长度h设计：不保温接管长h=150 mm（2）接管直径的确定：该罐实装醪量220.7=15.4m3，30min之内排空则物料体积流量Q=0.0086m3/s发酵醪流速取v=1m/s.则排料管截面积为： F物= Q/V=0.0086/1=0.0086m2管径 d = （F物/0.785）1/2=（0.0086/0.785）1/2=0.105 m取无缝钢管1334，125mm105mm,认为适

45、用。进料管同排料管取无缝钢管1334排料时间复合：物料流量Q=0.0086m3/s，流速v=1m/s；管道截面积F=0.7850.1252=0.0123m2，在相同流速下，流过物料因管径较原来 结果大，则相应流速比为P=0.7（倍），排料时间t=300.7=21min9. 支座设计本设计选用支撑式支座。10. 种子罐（1）种子罐容积和数量的确定V种=V总10%=2210%=2.2 m3式中V总为发酵罐的总容积m310%接种量（2）种子罐数量的确定种子罐与发酵罐对应上料，发酵罐平均每天上1罐则需种子罐1个，种子培养时间24h，辅助操作时间4小时，生产周期28小时。（3）主要尺寸的确定设H/D=2

46、/1，则种子罐总容积V总为：V总=V筒+2V封； V总= 0.785D22 D+D32/24=2.2算得 D=1.06m取D=1.1 m则 H=2D=2.2 m查相应表得封头高 H封=250+25=275mm罐体总高 H罐= H筒+2H封=2200+2275=2750mm单个封头容量 V封=0.151 m3圆筒容积 V筒= 0.785D22 D=1.571.13=2.09 m3不计上封头容积V有效=V筒+V封=2.09 +0.151 =2.24 m3校核种子罐总容积： V总=2 V封+ V筒=2.39 m3比需要的种子罐容积大，满足设计要求。（4）冷却面积的计算当罐容积小于5m3时用夹套冷却可

47、满足生产要求发酵产生的总热量：同前发酵罐Q=10869.06（kj/h）夹套传热系数K=4.18220kJ/(m2.h.)平均温差：发酵温度32；水初温2023,取23；水终温27，则平均温差tm=7需冷却面积F：F=1.7（m2）S夹 = S筒+S封= 3.8m2 F , 可满足工艺要求（5）壁厚设计对带夹套的容器,应按外压容器计算壁厚.考虑到冷却水压力与容器内的压力有不同的存在情况取水压容器外压.用计算法求夹套内的壁厚:S=D(mpL)/(2.6ED)0.4 +C=110(30.4150)/(2.6200000110)0.4+0.18=0.64+0.18=0.82cm取9mm式中 D公称直

48、径,110cm m外压容器稳定系数,m=3 E金属的强性模量,E=200000MPa P设计压力, P=0.4 MPa C壁厚附加值,C=C1+C2+C3=0.08+0.1+0=0.18 cm L筒体长度,L=150 cm封头厚度：对上封头，查表封=10mm对下封头，查表封=10mm冷却外套壁厚：由夹套直径与筒体直径关系： D套=D内+100 =1100+100 =1200mm查表确定外套壁厚：套=5 mm外套封头壁厚：查表，取套封=6 mm（6）搅拌器：种子罐采用六弯叶涡轮搅拌器，它有公认的尺寸标准：直径 Di=0.30.35D. 取Di=0.3D=0.31100=330 mm叶片宽度 h=

49、0.2Di=0.2330=66mm盘径=0.75Di=0.75330=248mm弧长 r=0.35Di=0.35330=116 mm叶弧长 l=0.25 Di=0.25330=83mm 搅拌器间距 =Di=330 mm 底距 b=D/3=330/3=110mm（5）. 车间设备一览表表2、 5000t/a食醋厂深层发酵车间主要设备五、 总结与谢辞通过本次设计我对醋酸的发酵工艺、各项技术指标都有了很深刻的认识。更加锻炼了自己查阅文献的能力和CAD软件绘图的能力，由于去年的课程设计是酒精发酵因此这次的醋酸发酵做起来感觉还是很轻松的。这里我要感谢陶老师对我的精心辅导和帮助，感谢他及时的指正我在设计过

50、程中存在的错误并帮我提出解决方法，同时也要感谢多位同学对我的指导和帮助；设计工作的完成，也离不开学校给予提供的广阔的信息资源和先进的设备。在此我也要对我的学校表示衷心的感谢。附件1. 全厂物料流程图附件1.2. 醋酸发酵车间流程图附件23. 醋酸发酵车间布置设计附件34. 主要设备图附件4、5参考文献1 吴思芳.发酵工厂工艺设计概论. 北京：中国轻工业出版社，2005年.2 蒋家新.食品生产技术.北京：中国轻工业出版社.3 王福源.现代食品发酵技术.北京：中国轻工业出版社.4 梁世中.生物工程设备. 北京：中国轻工业出版社，2006年.5白凤武.食品与发酵工业J. 1995.(1).6王永亮.

51、酒精工业J.1998.(1).7陶兴无.发酵产品工艺学.化学工业出版社，2008年.8上海市酿造科学研究所. 发酵调味品生产技术. 北京：中国轻工业出版社，1998年.9张燕荣. 调味品工艺学.科学出版社，2008年.10 赵继伦.酒精发酵工艺学.华南理工大学出版社.11 王常南. 酿酒J.1999.(6).12 沈怡芳. 液体发酵法白酒生产. 北京：轻工业出版社,1983年.13姚华.微生物工程工艺原理.广州：华南理工大学出版社，1995年.14 Maria Gullo A. Characterization of acetic acid bacteria in “traditional balsamic vinegar”. Received 22 November 2004.