年产1000吨小米醋发酵车间设计

年产1000吨小米醋发酵车间设计侯彦成（陕西时代酿造科技有限公司杨凌712100）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了工艺计算和设备选型。关键词：食醋、发酵罐、深层发酵。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。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。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，制成色泽黑褐、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a-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、碧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。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、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。本公司1997年新型研制的DF自动酿醋设备具有发酵周期短、醋酸转化率高、价格便宜等特点并于2002年取得了专利证书。泰国、菲律宾、台湾等中国内陆地区相继采用。现已服务过1900多家企业。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。5、液态法食醋质量标准感官指标具有本品种固有的色泽；有正常酿造食醋的滋味。理化指标总酸(以醋酸计)含量/(g/100ml)33.5无盐固型物含量/（g/100ml）31.5一、设计任务年产1000小米醋发酵车间设计二、生产方案和流程的确定（一）生产方案的确定DF自动酿醋设备属于液态深层发酵制醋。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，在醋酸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，自动化程度高，生产周期短（8-24h）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。原料选择为小米，此地原料广泛，且小米制出来的醋口感较好。（二）生产流程的确定菌种选择液化选择蜜蜂牌淀粉酶。（市场购买）糖化选择蜜蜂牌糖化酶。（市场购买）酿酒酵母菌选择安琪牌酿酒酵母。酵母菌培养的最适发酵为26-29°C（市场购买）醋酸菌选择LB活性醋酸菌。（专用）生长繁殖适宜温度36-39C，不耐热，最高生长温度40C，最适PH3.5〜6.5，耐食盐为1%〜1.5%。该菌产酸高达90%原料预处理（1）原料的筛选和除杂剔除霉变的原料，除去附着的尘土和杂物。对带有皮壳的原料去除皮壳。（2）粉碎与水磨扩大原料同微生物酶的接触面积，使有效成分被充分利用，大多数情况下先粉碎，然后再进行蒸煮、糖化。（3）原料蒸煮液化使植物组织破裂，细胞中的淀粉被释放出来，淀粉由颗粒状转变为溶胶状态，另一个作用是高温杀菌。技术要点：液化后的糖浆具有香味i，用竹片撩液滴点呈渣水分离状；碘反应成棕黄色；DE值15%〜20%。工艺参数：流加法液化浆温88〜90C，90C最佳。维持30min；升温煮沸20分钟。用NaCO3调pH；加CaCl20.2%补充Ca2+；加淀粉酶0.3%（酶活力2000u/g）。3.糖化：采用高温糖化法，也称酶法液化法，它是先以a-淀粉酶制剂在85〜90C对原料粉浆进行液化，然后再用麸曲在60C进行糖化。具有糖化速度快、淀粉利用率高等优点。技术要点：糖化液碘呈淡橙黄色；DE值25%〜30%；酸度0.2%。工艺参数：加糖化酶5%（酶活力1200u/g）；降温至60^，糖化温度为58-60^；糖化时间2-4h酒精发酵通过冷却水降温至30°C，将酿酒酵母接入糖化醪中进行酒精发酵。技术要点：酒精含量4.0%〜7.0%；酸度0.3%〜0.4%。工艺参数：酒母1%（原料）；接种温度28C,极限温度30C；发酵温度30〜37C,最适32〜33C，发酵时间68-72h。醋酸发酵向酒精发酵醪中接入醋酸菌，在适宜的条件下，乙醇经醋酸菌的作用氧化为乙酸的过程称为醋酸发酵，它是酿醋的主要环节，直接影响到食醋的产量与食醋的风味。醋酸发酵工序由醋酸菌种子培养、醋酸发酵和陈酿等组成。技术要点：酒液酒度4%〜7%；醋酸发酵液酸度3.5%〜6.5%。工艺参数：接种温度28〜30C；发酵温度36〜39C，最高不超过40C；前期通风量0.07m3/（m3.min）、中期0.1〜0.12m3/（m3.min）、后期0.08m3/（m3.min）；培养时间65〜67h。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：CHCOOH+CoASHTCHCO~SCoA+HO所以，醋酸发酵成熟时就要加入1%〜3%的食盐，以抑制醋酸菌的活性。配兑、灭菌、罐装技术要点：灭菌后成品醋酸33.5%；醋液红褐色，无混浊，无沉淀，无异味；细菌数刍000个/ml。工艺参数：灭菌温度90C，维持3-5s；三、工艺设计及计算（一）工艺技术指标及基础数据生产规模：年产食醋5000t（醋酸含量4%质量分数）生产工艺：液态深层发酵、间歇发酵工作制度：全年工作300日，三班作业。食醋日产量：17t食醋年产量：5100t副产品年产量：次级食醋占食醋总量的2%。产品质量：符合GB18187—2000国家标准酿造食醋大米原料含淀粉70%,水分13%。a-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。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%糖口酒精得率：85%酒精口醋酸得率：80%大米原料成品醋：160kg/t（二）物料计算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0.833〜0.944g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：1802x46881g0.51g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，进行醋酸发酵，其物料衡算可以用下列生化反应的总方程式为基础4660181g1.30g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=148.4kg。（4）大米年消耗量5100t食醋中醋酸含量：5100x4%=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）a-淀粉酶消耗量应用酶活力为2000u/g的a-淀粉酶使淀粉液化，促进糊化，可减少蒸汽消耗量。a-淀粉酶用量按8u/g原料计算。全年用酶量为：757.14x8=3.03t2000单耗量：3.03x103/5100=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：757.14x150=142.96t800单耗量：142.96x103/5100=28kg/t（7）氯化钙（规格：无水）单耗：0.15kg/t:全年投料量：0.15X5100=765kg（8）纯碱（规格：工业用）单耗：0.225kg/t:全年投料量：0.225X5100=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/t757.14X103kga-淀粉酶2000u/g0.594kg/t3.03X103kg麸曲800u/g28kg/t142.96X103kg氯化钙无水0.15kg/t765.07kg纯碱工业纯碱0.225kg/t1.15X103kg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：148.4X（1+3）=593.6kg式中148.4——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50r，应用喷射液化器使粉浆迅速升温至88r，然后进入连续液化器液化，再经115r高温灭酶后，在真空冷却器中闪急蒸发冷却至63r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)=1.63[kJ/(kg.K)]粉浆干物质浓度为：B1=87/(4*100)=21.8%蒸煮醪比热容为：c1=B1c0+(1.0-B1)Xcw=21.8%X1.63+(1.0-21.8%)X4.18=3.62[kJ/(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。⑴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)⑵经二液化维持罐出来的蒸煮醪量为：630-630x3.62x(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)⑶经喷射混合加热器后的蒸煮醪量为；626+626x3.62x(115-84)=657(kg)2748.9-115x4.18式中115——灭酶温度(摄氏度)2748.9——0.5Mpa饱和蒸汽的焓(kJ/K)⑷经汽液分离器后的蒸煮醪量：657-657x3.62x(115-104.3)=646(kg)2245式中2245——104.3摄氏度下饱和蒸汽的汽化潜热(kg)⑸经真空冷却后最终蒸煮醪量为：646-646x3.62x(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%糖化醪量的计算麸曲(糖化力800u/g干曲)，单耗：28kg/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%酒精发酵醪的计算实际产酒精量=原料量X淀粉含量X实际产酒率=148.4x0.7x0.385=39.9kg发酵中CO2产量：39.9x=38.2kg发酵中溢出水分(按2%计)：39.9x0.02=0.8kg酒精发酵成熟醪总质量(含醋母醪量)：633-38.2-0.8=594Kg成熟醪体积(成熟醪密度为0.99Kg/L)：594/0.99=600L成熟醪中酒精体积分数(酒精d420=0.7893)：酒精体积分数==8.43%醋酸发酵醪的计算醋酸发酵醪质量(含醋母醪量)发酵时添加蛋白质水解液(d420=1.2)50Kg/t：594+50=644kg醋酸发酵醪体积：600+50/1.2=641.7L原料产醋量(转化率取84%)：39.9x1.30x84%=43.57kg醋酸发酵时消耗氧气：43.57x=23.2kg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=660.6L(7)成熟醪醋酸的质量分数:43.57/667.2=6.53%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：=41.3kg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4%成品醋的体积(成品醋密度1.01Kg/L)：1032.5/1.01=1032.5L原料出醋率：1032.5/148.4=6.96(Kg/Kg)热量衡算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=3.72[KJ/Kg.K]；液化过程总耗热量为Q1粉浆由初温T0加热至88°C总耗热量为Q2。设粉浆初温取T0=20C,流加法液化浆温为88C，耗热量为Q2’。则Q2’=mc(88-To)=594.57x3.72x(88-20)=150402KJ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=mX5%X40/60=594.57x5%x40/60=19.8KgQ2''=V水I=19.8x2257.2=44693KJ式中I为水的汽化潜热(KJ/Kg)热损失Q2'''热损失为耗热量的15%：Q2'''=15%X(Q2'+Q2'')则总耗热量为：Q2=1.15X(Q2’+Q2’’)=1.15X(150402+44693)=224360KJ再次升温煮沸到100°C后所需热量为Q3此时液化醪的质量为m1=605KgQ3=m1xcx(100-88)=605x3.72x12=27007.2KJ液化过程中总耗热量为Q1Q1=Q2+Q3=224360+27007.2=251367.2KJ糖化过程热量衡算液化醪质量为m1=605Kg液化醪比容热为c1c1=式中：c0——淀粉质比热容为1.55[kJ/(kg.K)]①——液化醪中干物质含量(%)c水——水的比热容为4.18[kJ/(kg.K)]所以，c1==3.62[kJ/(kg.K)]糖化过程加曲前，要将液化醪降温到加曲温度64C，所放出的热量为Q4Q4=m1Xc1X(100-64)=605X3.62X(100-64)=78843.6KJ加曲后，开始糖化的温度为60C，该过程发出的热量为Q5加曲后糖化醪的质量为m2=5275.2KgQ5=m1Xc1X(64-60)=605x3.62x(64-60)=8760.4KJ糖化过程放出热量Q6Q6=Q4+Q5=78843.6+8760.4=87604KJ冷却水初始温度为17C，最终温度为35C，则糖化阶段冷却水耗用量为W：W=酒精发酵过程热量衡算酒母接种温度为28r，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=m2Xc1X(60-28)=633X3.62X(60-28)=73326.72KJ酒精发酵温度为33r，升温到酒精发酵温度所需热量为Q8Q8=m2Xc1X(33-28)=633X3.62X(33-28)=11457.3KJ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=46683KJ冷却水初始温度为17r，最终温度为35r，酒精发酵阶段冷却水用量为W1W1=酒精发酵阶段蒸汽耗用量为D1因为投入的是液体曲，糖化醪干物质质量分数3’:w’==20.54%糖化醪的比热容c2:c2==3.56[kJ/(kg.K)]蒸汽耗用量D1为D1=醋酸发酵过程热量衡算醋母接种温度为28r，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m3=600KgQ10=m3Xc1X(33-28)=600x3.62x5=10860KJ醋酸发酵温度为33r，升温到醋酸发酵温度所需热量为Q11Q11=m3Xc1X(33-28)=600X3.62X(33-28)=10860KJ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)冷却水初始温度为17°C，最终温度为35^，酒精发酵阶段冷却水用量为W2W2=醋酸发酵阶段蒸汽耗用量为D2D2=无菌压缩空气消耗量计算深层发酵法的通风量计算如下：理论需氧量：22.4(L)60(g)a=22.4xb/60式中a一理论需氧量，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0.21——O2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、设备设计与选型液化车间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总容积:17*0.556/0.8=11.82m3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；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，糖化罐填充量80%，则每天需要糖化罐的总容积：17x0.603/0.8=12.8m3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）酒精发酵车间生产能力的计算每生产1t食醋需糖化成熟醪体积：600L=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:17x0.6/0.85=12m3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总乂10%=22x10%=2.2m3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12〜20小时，取12小时，辅助操作时间8~10小时，生产周期约20~30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：矿总^'筒+2V'封；V'总=0.785D2X2D+nD3X2/24=2.2算得D=1.06m取D=1.1m则H=2D=2.2m查相应表得封头高H'封=250+25=275mm罐体总高H‘罐=H‘筒+2H'封=2200+2X275=2750mm单个封头容量V'封=0.151m3圆筒容积矿筒=0.785D2X2D=1.57X1.13=2.09m3不计上封头容积V'有效=V'筒+V'封=2.09+0.151=2.24m3校核种子罐总容积：V'总=2V'封+V'筒=2.39m3比需要的种子罐容积大，满足设计要求。（四）醋酸发酵车间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：17x0.642/0.70=15.59m3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——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：=3465m3>3093m3富裕量为：=12%，能满足产量要求。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=221.83D3=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+1.93X2=25.56m3冷却面积的计算平均温差==30.43°C采用竖直列管换热器，取经验值k=4.18X500KJ/(m3.h.C)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=1.2m2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=0.35X2.4=0.84m取0.8m叶轮外径：d=D=0.8m浆液长度：e==0.45m交点圆径：(p==0.3m叶轮高度：h==0.2m挡水口径：＜p2==0.56m导轮内径：◎3==1.2m簧叶角：a=45°间隙：6=2mm叶片厚：b=5mm叶轮外缘高：h1=h+2b=0.201m导轮外缘高：h2=h1+2b=0.202m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。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=0.4MPa[a]——A3钢许允应力[a]=127MPa——焊缝系数0.5—1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=596X4.8=2861kg(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[a]=127MPaC=0.08+0.2+0.1=0.38cm=0.7S==0.92cm取10mm接管设计接管长度h设计：不保温接管长h=150mm接管直径的确定：该罐实装醪量22X0.7=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=0.105m取无缝钢管133X4,125mm>105mm,认为适用。进料管同排料管取无缝钢管133X4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=0.785X0.1252=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==