白酒窖泥发酵.doc

淮阴工学院毕业设计说明书（论文） 第I 页 共 I 页目 录引言11.1 国内白酒工业概况与展望11.2 白酒的分类21.3白酒的生产方法32 白酒窖泥制作工艺52.1 微生物培养工艺流程62.2 窖泥制作工艺流程72.3 窖泥生产车间废水处理83 厂址选择和工艺设计83.1 厂址选择83.2 总平面设计93.3窖泥生产物料衡算103.4 工艺计算123.5 主要设备的选型与计算133.6车间平面设计183.7厂房的整体布置的原则和轮廓设计183.8部分设备的安装要求19结论21致谢22参 考 文 献23 淮阴工学院毕业设计说明书（论文） 第 24 页 共 23 页引言我国的白酒是世界著名的六大蒸馏酒之一。它的独特工艺是千百年来我国劳动人民生产经验的总结和智慧的结晶，其技艺精湛，产品的色、香、味备受各界人士的青睐，尤其是国家名酒，色泽澄清透明、冰清玉洁，香气馥郁芬芳、幽雅细腻，味甘润柔和、醇厚绵甜，余味净爽，有着广阔的国内和国际市场，在国民经济中占有十分重要的地位。酒曲是我国酿酒技术的重大发明，也是世界上最早的一种复合酶制剂。公元前12世纪，商王武丁和他的大臣有过“若作酒醴，尔维曲蘖”的对话。对话中的“曲蘖”就是指酒曲和发芽的谷物。说明距今3200多年前，我们的祖先就掌握了利用酒曲酿酒的技术了。由于制曲技术的进步，汉书食货志记载：“用粗米二斛，曲一斛，得酒六斛六升”。至北魏时，贾思勰著的齐民要术中记载：“用神曲一斛，杀米三石；笨曲一斛，杀米六升”。这说明用曲量在不断的下降。古代的制曲技术，由散曲发展到茂密生衣曲，最后发展到今天的曲饼和曲丸。欧洲人到了19世纪末，才了解到我国的酒曲作用，称之为淀粉发酵法1。1.1 国内白酒工业概况与展望1.1.1白酒工业概况白酒是我国特有的传统酒种，在漫长的发展过程中，形成了独特的工艺和风格，它以优异的色、香、味、格而受到广大饮用者的喜爱。我国白酒工业真正获得巨大变化和发展是在新中国建立以后，特别是改革开放以来，在不断挖掘、总结传统工艺的基础上，运用现代科学技术和分析手段，在新工艺、生物工程、气相分析、微机勾兑等新技术的应用方面都取得了良好的效果，使古老的中国白酒焕发出青春活力。与其他食品工业相比，白酒工业具有投资省、上马快、积累高、能耗低等特点，在我国国民经济中具有重要作用。目前，年产白酒十万吨以上，具备一定生产规模的白酒企业有一万多家，年产三十万吨以上的企业有60余家，全行业年销售收入500多亿元2，利税130多亿元。全国的一些重要名酒厂有：四川的五粮液、剑南春、泸州老窖；江苏的洋河、双沟；贵州的茅台、郎酒；山西的汾酒；安徽的古井贡等。1.1.2白酒在国民经济中的地位白酒是一种特殊的消费品，具有丰富人民生活、繁荣市场的作用。早在明、清时代，白酒就逐渐代替黄酒。19491985年期间，白酒的产量一直居于我过酒类总产量之首，1985年后由于啤酒的发展，白酒居酒类产量第二位。白酒在人民生活中有特殊的地位，无论是喜庆丰收、欢度佳节、婚丧嫁娶、迎宾宴友还是医药保健等都离不开酒。而酒消耗量最大、且经济实惠的都要数白酒。我过的一些行业的作业工人、农民，高寒地区的牧民，居民对白酒有着，某种职业需要和生活需求。适量的饮用可以振奋情绪、促进血液循环。白酒又有杀菌、去腥、防腐作用，用于医药源远流长。酒与历代文人有不解之缘，“李白斗酒诗百篇”，饮酒成为主张文思的一种方式，无论是王羲之的醉写“兰亭序”还是武松醉打猛虎，都可看到酒与人民的生活是多么的息息相关。酒类也是一种奢侈品，我国的一些高档酒极具艺术性，有很高的艺术内涵和收藏价值，近年来酒类收藏已成为一种极具时尚的收藏。白酒工业的发展也促进了配套工业的发展，近年来白酒行业机械化有了很大的发展，需要的包装材料越来越多，玻璃、陶瓷、造纸、印刷、瓶盖等一系列的配套工业都有很大的发展。同时，酿酒后的酒糟的综合利用，促进了农业、能源的发展1。1.1.3白酒工业的展望我国白酒工业，应向优质、高产、低消耗、低酒度、多品种、高效益发展，逐步实现四个转变：高度酒向低度酒转变；蒸馏酒向酿造酒转变；粮食酒向果酒转变；普通酒向优质酒转变1。1.2 白酒的分类我国白酒种类繁多，地方性强，产品各具特色，生产工艺各有特点，目前尚无统一的分类方法，现就常见的分类方法简述如下。根据生产方式分类可分为固态法白酒、半固态法白酒、液态法白酒；按糖化发酵剂分类可分为大曲白酒、小曲白酒、麸曲白酒；按白酒香型分类可分为浓香型白酒、酱香型白酒、清香型白酒、米香型白酒、凤香型白酒、其他香型白酒。其中以最后一种分发较为普遍：1）浓香型白酒浓香型白酒以泸州老窖特曲为代表。过去称为泸型酒。其风格特征是窖香浓郁，绵甜醇厚，香味协调，尾净爽口。其主体香味成分是己酸乙酯，与适量的丁酸乙酯，乙酸乙酯和乳酸乙酯构成复合香气。五粮液、洋河、剑南春、水井坊、双沟等亦为此种香型白酒。2）酱香型白酒酱香型白酒以茅台酒为代表，又称茅型酒。由于它类似酱和酱油的香气，故称酱香型白酒。其实称做酱香也不确切。但因其主体香味成分尚未确定，正在研讨之中，故而暂称为酱香型。其酒质特点是酱香突出，幽雅细腻，酒体醇厚，后味悠长，空杯留香持久。郎酒也为酱香型的白酒。3）清香型白酒清香型白酒以山西汾酒为代表。主要特征是清香纯正，绵甜柔和，自然协调，后味爽净。初步认为其主体香味成分是乙酸乙酯，与适量的乳酸乙酯等构成复合香气。4）米香型白酒米香型白酒以桂林三花酒和全州湘山酒为代表。其特点是米香纯正、清雅，入口绵甜，落口爽净，回味怡畅。初步认为其主体香味成分是苯乙醇、乳酸乙酯和乙酸乙酯。5）凤香型白酒凤香型白酒以陕西西凤酒为代表。其主要特点是醇香秀雅，醇厚甘润，诸味协调，余味爽净。以乙酸乙酯为主，一定量的己酸乙酯为辅，构成该酒酒体的复合香气。6）其他香型白酒其他香型白酒系指上述五种香型之外的白酒类型。它们往往是两种或两种以上的香型风格兼而有之，是吸取某些香型白酒的工艺精华，因地制宜糅合而成各自独特的典型风格，其工艺也各不相同2。1.3浓香型白酒的生产方法白酒作为一种含酒精的饮料嗜好品，具有鲜明的民族性、地区性及习惯性。脍人口味的各种香型酒的生产地区分布中心也不同。一般清香型酒以山西省及华北、东北、西北地区为主；浓香型酒以四川省及江苏省为多；酱香及药香型酒主要在贵州省；凤香型酒以陕西省为主；米香型酒主产地为广西壮族自治区。各种香型白酒生产有好多种生产工艺，浓香型白酒的生产方法有原窖法工艺、跑窖法工艺、老五甑法等工艺。1.3.1 原窖法工艺原窖法工艺，又称原窖分层堆糟法。采用该工艺类型生产浓香型大曲酒的厂家，著名的有泸州老窖、成都全兴大曲酒等3。所谓原窖分层堆糟，原窖就是指本窖的发酵糟醅经过加原、辅料后，再经蒸煮糊化、打量水，摊晾下曲后仍然放回原来的窖池内密封发酵。窖内糟醅发酵完毕，在出窖时，窖内糟醅必须分层次进行堆放，不能乱堆。一个窖内的糟醅分为上、中、下三个层次，实践证明下层糟最优，中层次之，上层较差。万年糟的使用应依照留优去劣的原则，如果不进行分层堆糟，就达不到这个原则要求。一个窖的糟取运完毕后，又开始该窖的又一轮生产。在配料使用糟醅时，则首先使用的是底部的下层糟醅，最后不加原料的红糟则使用的是上层糟醅。全窖糟醅依然放入原窖进行密封发酵。这种方法的工艺特点为：糟醅分层堆放，除底糟、面糟外，各层糟混合使用、蒸馏。摊晾下曲后的糟醅仍然回入原窖进行发酵4。 1.3.2 跑窖法工艺跑窖法工艺又称跑窖分层蒸馏法工艺。使用该工艺生产的，以四川宜宾五粮液最为著名。所谓“跑窖”，就是在生产时先有一个空着的窖池，然后把另一个窖内已经发酵完成后的糟醅取出，通过加原料、辅料、蒸馏取酒、糊化、打量水、摊晾冷却、下曲粉后装入预先准备好的的空窖池中，而不再将发酵糟醅装回原窖。全部发酵糟醅蒸馏完毕后，这个窖池就成了一个空窖，而原来的空窖则盛满了入窖糟醅，再密封发酵。依此类推的方法称为跑窖法。跑窖不用堆糟醅，窖内的发酵糟醅可逐甑逐甑的地取出进行蒸馏（而不是上、中、下三个层次的发酵糟醅混合蒸馏），故称之为分层蒸馏。在白酒界称这种工艺类型为“跑窖分层蒸馏”法。该工艺的特点是：一个窖的糟醅在下轮发酵时装入另一窖池（空窖），不取出发酵糟置于堆糟坝，而是逐甑取出分层蒸馏。1.3.3 老五甑法工艺老五甑法工艺又称混烧老五甑法工艺，以江苏省洋河酒厂使用该工艺最为著名。老五甑操作工艺是指原料与出窖的香醅在同一甑桶同时蒸馏和蒸煮糊化，在窖内有4甑发酵糟醅，即两甑大叉，一甑小叉和一甑回糟，这4甑发酵酒醅出窖后再配成5甑进行蒸馏，蒸馏后一甑为丢糟，四甑入池发酵。该种方法的特点是：原料与酒醅同时蒸馏和糊化，原料和酒醅混合后能吸收香醅中的酸和水分，在酒醅中混入新原料5。老五甑工艺流程如下所示：粉碎原料配料清蒸辅料丢槽回槽大叉二叉小叉装甑装甑装甑装甑装甑蒸馏蒸馏蒸馏糊化2 白酒窖泥制作工艺浓香型大曲酒呈香显味物质的生成，绝大多数与窖泥有关，他对酒质起着十分重要的作用。窖泥是浓香型白酒功能菌生长繁殖的载体。浓香型白酒的主体香味物质是己酸乙酯，而己酸乙酯是由栖息在窖泥中的梭状芽孢杆菌在生长繁殖过程中先产生己酸，然后再于酒精作用而生长的。这一复杂的酯化过程是由窖泥直接影响着各类微生物的生长和代谢活动，进而产生浓香型大曲酒所含有的己酸乙酯等香味成分的，生产实践证明，在窖泥中产生的有机酸，在糟醅中产生大量的酒精，这两种不同的有机物，在发酵过程中受到酯化酶的催化作用，生成了相应的酯类物质。而这些酯类物质，又是浓香型大曲酒的主体呈香呈味物质。窖泥中微生物区系极为丰富，窖泥中栖息的微生物除己酸菌、丁酸菌外，还有对产生香味物质有着影响的具有特殊功能的甲烷菌、甲烷氧化菌和丙酸菌、嗜热芽孢杆菌等微生物。甲烷菌和甲烷氧化菌相互依存，它们以CH4作为碳源和能源，有刺激产酸的功能。它们共同参与窖池生态环境中的碳素循环，协调了酒中各种有机化合物的相互关系。窖泥中的微生物，大多为厌氧菌，尤其以芽孢杆菌为多。老窖泥中的细菌总数超过新窖泥中的2倍多。窖泥是生产浓香型白酒的基础，优质的窖泥是生产高质量浓香型白酒的基本条件之一。传统的优质窖泥，是经过长年不断周而复始的曲酒生产而自然老熟的，但这一过程往往要经过漫长的几十年，甚至更长时间，它是自然老熟而成的。现在为了要提高浓香型大曲酒优良的酒质，提高生产浓香型白酒的酒厂的经济效益，除了采取其他措施外，加速窖泥老熟是一项极其重要的技术措施。自20世纪60年代发现浓香型“窖底香”以来，我国在人工窖泥的培养方面取得了飞速发展，大大缩短了窖泥老熟的时间7。白酒窖泥制作可分为微生物培养与窖泥制作两个部分。因为己酸菌是窖泥中最重要的菌种，是老窖发酵生香的一种主要功能菌，所以微生物培养主要是己酸菌发酵液的制备。窖泥制作则是各种配料混合制作成窖泥的过程6。2.1 微生物培养工艺流程菌种分离筛选优选优育一级培养检测二级培养检测三级培养检测应用（制作窖泥）1）菌种分离从老窖池中分离出来所需要的菌种。方法：以老窖泥为试样，先进行富集培养，再做平板分离。2）培养基富集培养基：酒精25mL，醋酸钠8g，氯化镁200mg，氯化铵500mg，硝酸锰2.5mg，硫酸钙10mg，硫酸亚铁5mg，钼酸钠2.5mg，对氨基苯甲酸100微克，生物素5微克，pH7.0的1mol/L磷酸二氢钾磷酸氢二钠25mL，含1%硫酸钠、0.05%硫酸钠的溶液20mL，蒸馏水1000mL。分离培养基：在上述富集培养基中，加入10%酵母自溶液及2%琼脂。3）富集培养及分离过程8富集培养：在盛有富集培养基的试管中，加入老窖泥土样1g在80的热水浴中处理10min，冷却后置于真空干燥器中，抽真空度至80kPa。再保温3035培养7天，或延长至产气为止。然后选产气的试管液，转接于新的富集培养基中，再于3035下培养7天。根据培养液的己酸定性分析结果，选取产己酸的培养液，进一步作平板分离。分离操作：将上述经富集培养的典型试样，先经80热处理3min，并用无菌水稀释5次后，吸取少量不同稀释度的菌液，接种于溶化并冷却至50的试管分离用培养基中，趁热在两手掌中搓匀。待凝固后，置于真空干燥器中抽真空至80kPa，保温3035培养5天。挑选菌落清晰的试管，打破试管下部，用无菌毛细管吸取单个菌落，接种于液态培养基中。在真空条件下培养7天后，选取产气的试管，若其培养液经定性分析确定含有己酸，并用显微镜观察菌体为梭状芽孢杆菌，则可初选为己酸菌株。筛选：在无菌室中把这一品种培养，再经过耐高温、耐酒精实验，选取生长旺盛、代谢能力强、产酸性强的优良菌株。优选、优育：通过显微镜检验，把优良菌株通过高温灭菌，在简化的巴氏培养基中进行培养，7天后再选取优良菌株。表1 简化巴氏培养基乙醇硫酸铵乙酸钠硫酸氢二钾硫酸镁硫酸钙酵母膏20mL0.5g/L5g/L0.4g/L0.2g/L10g/L1g乙醇在灭菌后、接种前加硫酸钙在灭菌后、接种前加4）一级、二级培养时间为7天，培养温度为35，气压为0.1Mp,接种量为10。5）三级培养时间为3天，培养温度为35，罐压0.1Mp，接种量10。2.2 窖泥制作工艺流程原辅料浸泡添加菌液拌料和制入池发酵检测添加菌液二次发酵检测投入使用（窖泥更换）1）原辅料：粘性较强的黄土、窖皮泥（已用于封窖的泥）、大曲粉、黄水、酒尾、磷酸氢二钾、氨水、尿素等。黄土和窖皮泥需晒干打细，无大疙瘩，无霉变。配方：优质黄泥与老窖皮泥的比为5：1，黄水10%，大曲粉 1%，酒尾2%，氨水1%，磷酸氢二钾0.02%，尿素0.02%。2）浸泡：加纯净水、生产的原酒进行浸泡。 3）添加菌液：添加菌液19。4）拌料：加黄水、曲粉进行拌料。黄水为优质黄水，黏稠且颜色正常。5）和制：使用和泥机人工进行和制。保证入池后无泥快和蛋团。6）入池发酵：把和制好的泥送入自然发酵池里进行发酵，窖泥入池后，池口要清洁，用水封口，加盖塑料布，用来隔氧、保湿，防止窖泥干枯，还可以促进发酵，防止霉变。发酵天数为一个月后将泥取出，再次和泥，并向其中添加适量的黄水、原酒、曲粉和菌液，继续发酵、保养至使用。表2 原辅料配方表优质黄泥老窖皮泥黄水磷酸二氢钾酒尾氨水尿素大曲粉83%17%10%0.02%2%1%0.02%1%第一次和泥后，窖泥经发酵，己酸菌由于生长繁殖而消耗了营养物质，同时一部分己酸菌也会死亡。为保证窖泥中有充足的营养成分和较多的活菌数，故采用二次和泥。经二次和泥和发酵，窖泥已经成熟，色泽乌黑，无原料本色，质地均匀，断面无气，有明显的老窖泥气味。7）发酵时间：夏季一般2个月左右，冬季为34个月。8）检测：镜检含丰富的梭状芽孢杆菌，己酸菌数达到3.5106个克。2.3 窖泥生产车间废水处理窖泥生产与己酸菌生产都排放好多污水，其中有机污水的排放量较大。污水来源主要有：菌丝等固型物，窖泥制作工段设备及环境清洗污水等。污水的COD、BOD含量较高，COD含量均在2500035000左右，若不进行处理，必然对环境造成污染。故要对其用排水管道排到污水处理车间。3 厂址选择和工艺设计3.1 厂址选择工业生产的布局，涉及到一个地区和经济发展的长远规划，一个白酒厂的建设与土地资源、交通运输、农业发展都有密切关系，其厂址选择是否适当将直接影响到工农关系、城乡关系，影响到设计质量、建设速度、投资费用和投资后的生产经营管理条件及经济效果，同时对产品质量、卫生条件和职工劳动环境有密切联系9。3.1.1 从国家方针政策考虑厂址应设在当地规划区内，以适应当地远近期规划的统一布局，并尽量少或不占良田，做到节约用地。所需土地可按基建要求分期分批征用。3.1.2 从生产条件考虑1）厂址一般倾向于设在原料产地附近的城镇郊区，可获得充足的新鲜原料，同时减少运输费用。2） 厂区标高应高于当地历史最高洪水位，厂区自然排水度在0.0040.008之间，地面倾斜度不超过3%。3）要求可靠的地质，地面耐力在20t/m2以上，避免设在流沙、土崩断裂层上。4）要有良好的卫生环境，无有害气体、放射源、粉尘和其他扩散性污染源，避免在古坟、风景区和飞机场附近建厂。厂址面积尽量满足生产要求，并有适当的公共场地和扩建余地，本设计20万吨白酒，占地面积为1200亩。3.1.3 从投资和经济效果考虑1）要有方便的运输条件(公路、铁路及水路)。若所需新建公路或专用铁路时，应选最短路程为好，这样可减少投资。2）要有可靠的水资源，在能满足白酒厂生产用水的水质、水量及水温的条件之下，应尽可能靠近水源，以缩短管路及动力电缆的铺设工程。3）应尽可能靠近已有热、电源。充分利用企业协作条件，满足生产需求。4）厂址尽量靠近城镇，以减少集体事业设施的投资，改善职工生活福利条件。5）要了解施工期水电供应、劳动力来源、施工工人居住生活、施工机械、预制场地、建材运输、堆放等的利便情况。6）要考虑白酒的综合利用以及白酒废料的处理和堆放场地10。综合以上各要素，经过考虑该设计厂址选择在宿迁市郊东南方向，依据是：1）宿迁地区气候温和，水利发达，有利于农作物生长，厂址选择在市乡交界处，可供发展和征地之用，且卫生条件符合工厂卫生要求。2）宿迁地势平坦，地质良好，背靠大运河，厂址周围有广阔的农田，利于发展和扩建，原料和人力易于集中，水陆交通都很方便。3）水源来自大运河及自来水公司，水质符合饮用水标准。4）动力组织由淮安燃料和电力部门供应。3.2 总平面设计总平面设计是指全厂不同功能的建筑物，建筑物按整个生产工艺流程，结合用地条件进行合理的布置，使建筑群组成一个有机整体。这样既便于组织生产，又便于企业管理。在进行白酒厂总平面设计时，根据全厂各建筑物、构筑物的组成内容和使用功能的要求，结合用地条件和有关技术要求，综合研究他们之间的相互关系，正确处理建筑物布置、交通运输、管理综合和绿化方面的问题。要充分利用地形、节约用地，使该建筑群的组成内容和各项设施成为统一的有机体，并与周围的环境及其建筑群体相适应。总平面设计包括平面布置和竖向布置两部分。平面布置是合理的进行用地范围内的建筑物，构筑物及其他工程设施水平方向相互的位置关系。包括运输设计、管路综合设计、绿化布置和环保设计。竖向布置是厂区各部分地形标高的设计，把地形组成一定形态，既平坦又便于排水。总平面设计如下：1）布置应紧凑合理，节约用地，分期建设工程，一次布置分期建设应留有扩建余地。2）必须符合白酒生产要求。3）必须满足白酒卫生的要求。4）厂区道路应有一定宽度，采用水泥路面、环形车道，以免倒车堵塞。5）厂区建筑物布置应符合规划要求，同时合理利用地质、地形和水文等自然条件。6）相互间有影响的车间应尽量不放在同一建筑物，但相似车间应尽量放在一起，提高场地利用率。3.3窖泥生产物料衡算以年产20万吨成品酒为依据，计算窖泥的物料衡算111）原酒需要量由产原酒加工到成品酒的数据可知（参照洋河酒厂勾储部提供资料），需原酒4万吨左右。原酒量=40000 t2）小组数设计为400个小组 小组数=400个3）发酵周期发酵周期=60 d4）小组窖池数 根据现在大多数白酒厂的窖池设计，发酵周期为60天，故设计每个小组窖池数为60个，每小组每天起蒸一个窖池，每组可不因发酵周期不够而停工休息，从而提高劳动效率、节约时间、提高产量。小组窖池数=60个5）每个小组月产原酒量而根据洋河酒厂酿酒车间各个小组的生产出酒率看，每个小组月生产原酒约10吨。故每个小组月产原酒量=10 t6）每个小组年产原酒量因为夏天天气热，出酒率低，故每年要放二个月的假期，所以每年生产10个月。故每个小组年产原酒量=1010=100 t7）全厂每年生产原酒量全厂每年生产原酒量=100400=40000 t 能够完成年产40000吨原酒任务8）窖泥需要量窖池应设计为2.1 m3.2 m1.8 m 窖底发酵泥厚度为20 cm，窖壁发酵泥厚度为15 cm根据洋河酒厂的生产车间的情况看，其窖池发酵泥更换率为2%，每个窖池需泥量=2.13.20.2+3.21.80.152+2.11.80.152=4.206 m3全车间所需窖泥量=400602%4.206=2018.88m39）优质黄泥量由于黄泥与窖皮泥的比为5：1故黄泥量=2018.885/6=1682.4 m310）窖皮泥量窖皮泥量=2018.881/6=336.48 m311）黄水量根据测量的每立方泥的重量约为2.5 t故黄水量=2018.882.510%=504.72 t12）大曲粉量大曲粉量=2018.882.51%=50.472 t13）酒尾量酒尾量=2018.882.52%=100.944 t14）己酸菌发酵液量己酸菌发酵液量=2018.882.519%=1000 t15）尿素量尿素量=2018.882.50.02%=1.00944 t16）氨水量氨水量=2018.882.51%=50.472t17）磷酸氢二钾量 磷酸氢二钾量=2018.882.50.02%=1.00944 t表3 白酒窖泥生产物料衡算表物料名称年产20万吨白酒窖泥一次定额原酒量40000t发酵泥2018.88 m3黄泥1682.4 m3窖皮泥336.48m3黄水504.72t大曲粉50.472t酒尾100.944t己酸菌发酵液1000 t尿素量1.00944t氨水量50.472t磷酸氢二钾量1.00944 t3.4 工艺计算以年产1000吨的己酸菌发酵液为依据，发酵液损失5%，根据正常情况，每年有三个月生产，所以实际生产天数大约为93天。发酵液密度为1.05t/m3M1=1000/（0.95）=1052.6316 tT=93/3=31 dM2=M1/T=34 tV=M2/1.05=32.4m3即每次需放32.4m3，以三天一罐计算，则每罐32.4m33.5 主要设备的选型与计算3.5.1发酵罐选型原则己酸菌发酵是厌氧发酵，在发酵罐内，微生物在适当的环境下进行生长，新陈代谢形成发酵产物。所以对这类发酵罐的要求是：1）能密封；2）能承受一定的压力；3）有冷却设备；4）罐内尽量减少装置，消灭死角，便于灭菌12。通常用于己酸菌生产的发酵罐，是一个长筒形的密封容器，具有椭圆形或碟形的盖和底。在发酵罐内设置机械搅拌装置，有利于液体本身的混合和热量的传递。另外，在发酵罐外部设置夹套，将生物氧化作用及机械搅拌产生的热量及时去除，以保证发酵在适宜的温度下进行。大于5 m3的罐，一般不采用夹套，而在发酵罐内采用竖式蛇管作为传热装置，竖式蛇管还可起挡板作用，且可以从罐顶的入孔外将其置入或取出，便于维修和更换13。发酵罐的容积经计算后一般选用体积稍大的标准发酵罐。3.5.2重点设备计算设计本设计是窖泥发酵车间设计，重点为配制窖泥所需的年产1000吨己酸菌发酵液的发酵设备及配套设施。计算依据为：生产过程中发酵液损耗率5%，年工作日93天，发酵液密度1050kg/m3，每罐生产周期为三天。1）发酵罐体积的确定每三天放罐量为 M2=M1/T=34t发酵液体积为 V=M2/1.05 =32.4m32）种子罐种子罐的放罐量一般为料液的10%左右 V种=V罐10%=32.410%=3.24m3种子罐的放罐量为0.50.8之间，取0.7，所以种子罐体积为3.24/0.7=4.63 m33）发酵罐数量的确定：n= n:发酵罐或种子罐台数T1+T2：发酵周期（包括辅助时间）m:每天需要的放罐数T:每天工作时间，连续的为24 hn=1244/24=4(台)取2台替换备用，总共6台。4）发酵罐几何尺寸已知每罐培养液为8.1m3，圆柱体直径 D与高H之比=3根据近似公式 V=Va+Vb=D2H+0.15D3 8.1=0.785 D23D+0.15D3 D=1.2 m H=D3=3m现D内=1000 mm, 取罐内压力P=5 kg/cm3=350 MPa 安全系数 n=2.7 罐用双面焊取=0.9 因发酵有一定腐蚀性,取腐蚀余量c=4mm S=+C 16=+0.4=9.4 mm 取10 mm5）封头的确定15选用椭圆形封头,圆柱体直径为1 m时，封头高为275 mm，封头容积0.151 m3，内表面积为1.163 m2，其封头壁厚为10 mm。所以罐全身高=圆柱体高+2 封头高 =3+20.275 =3.55 m发酵罐的总容积=圆柱体容积+2封头容积 =2.012 3+20.151 =6.3 m36）搅拌桨叶型式和尺寸确定选用6弯叶涡轮搅拌器,主要尺寸如下：搅拌叶径d=D/3 =400mm叶宽B=0.2d=0.20.40=80mm弧长l=0.375d=0.375 0.40=150mm底距c=D/3=400mm盘径 di=0.75d=0.750.40=300 mm叶弦长L=0.25d=0.250.40=100mm叶间距Y=D=1200 mm弯叶板厚n取12 mm由于液层深度为3250 mm，大于直径2倍，所以取搅拌器为二档.其设计为：底下一档取其0.6d=0.60.40=0.24(m)。液面到下档的深度为3.270.242=2.77(m)，2.772.070.7(m)，即底下一档距底部距离为0.70m。第二档到液面距离为3.25(0.242+0.8+0.45)=1.5(m)，1.50.60.90(m)，即与上平面相距0.90 m.7）搅拌器功率的计算现搅拌器直径d=0.83 m， 搅拌转速n=177 r/min培养液密度=1050 kg/m3， 培养液粘度为=0.0102 kgS/m3搅拌功率：P=Nn3d33/(10229.8)=3.910502.9330.4033/(10229.8)=10 Kw8）热交换器的计算 平均温度差t平罐温度为37，冷却水进口温度为16，出口温度为25，传热系数K=16722090kJ/m2h。C。现取K=1881kJ/ m2h。C。18t浆液量，发酵液发酵热为18810kJ/ m3h。培养液 3537冷却水 2516t2=2 t1=11 t平=5.28传热系数K 根据经验数据K取450千卡/ m2h。C于是冷却面积F=8.2 选用854mm的无缝钢管，分三组则 L=33m， 每组H3=11m9）轴直径的计算根据扭转强度公式:d0=12 现Pg=46Kw n=177r/min，代入得:d0=12=72 mm10）轴封装置已知轴径为71.3mm，取静环内径D1=71.3+22=75.3mm.取端面宽度为5mm，则静环外径D2=75.3+25=85.3mm,静环呈锥形，一般高为50mm60mm，取60mm，锥底外径比端面外径大8mm10mm，则锥底外径为85.3+10=95.3mm，摩擦面积为0.785（8.532+7.532）=12.61cm2。动环外径比端面外径大2mm10mm，现取10mm，则其外径为85.3+10=95.3mm。动环上端内径根据辅助密封圈材料来决定，一般取6mm7mm，现取7mm，则动环上端内径为71.3+72=85.3mm，动环高一般为30mm250mm，现取50mm,端面光滑度对硬材取1011。对软材取89。要求过高，则端面间不易生成液膜，反而使端面的磨损有增大的趋势。端面平直度对液封要求为0.0006mm0.0009mm，对气体密封要求为0.00010.0004。设备尺寸汇总。见表4表4 设备尺寸名称尺寸（mm）罐直径1200罐内径1000罐高3000搅拌直径830搅拌叶长250搅拌叶宽170封头高275搅拌桨层数2层3.5.3 杂菌的感染及防治染菌是抗生素发酵的大敌，不克服染菌问题就不能实现优质高产。影响染菌的因素很多，而且带随机性质，但只要认真对待，仔细工作，染菌是可以防止的16。关于己酸菌培养染菌原因的分析，设备渗漏占第一位，空气系统污染也是染菌的主要因素。归纳染菌原因，不外乎是空气、设备、种子、和操作上的问题。根据国内外克服培养染菌的经验，对蒸汽、设备及工艺操作有以下各点要求：1）对蒸汽的要求重视饱和蒸汽的质量，要严防蒸汽中夹带大量冷凝水，防止蒸汽压力大幅度波动。保证生产所用的蒸汽压力在0.1MPa以上。2）对设备、环境的要求发酵罐发酵罐及其附属设备应注意严密和防止泄露，避免形成“死角”。凡与物料、空气、下水道连接的阀门都必须保证严密。无菌室用平板培养基做无菌检查，放置0.5h，菌落不得多于1 3个。无菌平板浇好后放于摇瓶中，2d内，不得出现菌落。3）对操作的要求空罐准备：发酵罐放罐后应进行全面检查和清洗。实罐灭菌：配置培养基时要防止原料结块，配料罐要注意清洁和灭菌。补料：发酵过程中加入发酵罐的物料一定要保证无菌才能进罐。种子：有关种子操作的制度要严格遵照执行。无菌实验：无菌实验要严格取样操作，并力求减少误差，此外要重视卫生工作，对厂房、设备、公用系统、无菌操作人员要有严格的卫生和清晰消毒制度。为了防止在种子培养过程中污染杂菌，在接种前后，种子培养过程及发酵过程中，分别进行无菌检查，以便及时发现染菌，并在染菌后即使进行必要处理是很重要的。染菌通常通过三个途径发现：无菌实验、发酵液直接镜检、发酵液的生化分析，其中无菌实验是判断的主要依据。发现染菌后，应立即根据污染微生物的种类及被污染的产生菌的菌龄等具体情况分别进行处理。3.5.4主要设备汇总 见表5表5 车间设备一览表序号设备名称型号或容积材料数量备注1自然发酵池50立方水泥8自制2发酵罐8000L不锈钢6外购3清洗泵B36XA4外购4加热器A34外购5和泥机A38自制3.6车间平面设计一个优良的车间布置应该技术先进、经济合理、节省投资、操作维修方便、设备排列简洁、紧凑、整齐、美观。要达到这样的要求，在进行具体的车间平面设计时，必须从工艺、操作、安全、维修、施工、经济、美观及扩建上考虑。 车间平面设计应考虑下列几点要求14：1）车间内部设备的布置应保证生产工艺流程的流水性，并尽可能利用工艺过程中的自动流送；物料，产品无交叉和往返运动；管路力求短，管路上只装必须的元件，以尽量减少损耗和污染。设备的立面布置应能保证生产物料的自动流送，使设备操作方便，减少生产费用。2）车间平面布置的形式应力求简单，稳固而实用。生产中相互联的设备应布置的彼此靠近。设备布置应尽量对称，整齐，便于维修。3）设备操作面应对正有窗的墙壁，即面向光线。但加热设备应离开窗户。4）设备布置应考虑到为操作工人能管理多种设备操作提供便利；保证原料，半成品和成品的最短运输路线；并使车间到工段没有阻塞堆积现象。5）设备布置应符合“多，快，好，省”的总原则。6）所有接触或有可能接触白酒的设备、管道、工器具及容器，均需使用无铅、无毒、无异味、耐腐蚀、易清洗并不与白酒起化学反应作用的材料制作；表面应光滑、无凹坑和裂缝。7）所有设备、管道、工器及固定设备的安装位置，均应便于拆卸、清洗和消毒。3.7厂房的整体布置的原则和轮廓设计1）厂房的整体布置17厂房的整体布置主要根据生产规模、生产特点、厂区面积及厂区地形、地质等条件而定。一般采用集中式或分离式。集中式是将车间各工段及辅助房间集中在一个厂房内。凡生产规模较小，车间各工段联系频繁，生产特点无显著差异，厂区面积较小，厂区地势较平坦，在符合建筑防火规范及工业企业卫生标准的前提下，可适当采用集中式。分离式是指将车间各工段及辅助房间分散在单独的厂房内。凡生产规模较大，车间内各工段的生产特点有显著差异（如防火等级等），厂区面积较大，山区等情况下，可适当考虑分离式。本设计为年产1000吨己酸菌白酒窖泥发酵车间设计，可以适当的采用集中式的厂房布置。又考虑到己酸菌的生产需要较高的无菌条件，所以发酵车间与种窖泥制作应该独立。厂房的整体布置，必须根据车间外部和车间内部条件，全面考虑车间各厂房、露天场地和各建筑物的相对位置和布局。2）厂房的立面布置建筑物按厂房的层数分类，可分为单层厂房、多层厂房和层次混合的厂房三类，主要由生产工艺特点和工艺设备布置要求所决定。同时，也要满足建筑上采光、通风等各方面的要求。单层厂房在工业建筑中应用较广。其特点是便于水平方向组织生产工艺流程；对运输量大、设备加工件及产品笨重的生产有较大的适应性。但它有占地面积大，围护结构面积多，道路和管路网较长等缺点。层次混合的厂房，是指由单层及多层混合构成的厂房。厂房立面布置应力求简单，要充分利用建筑物的空间，遵循经济合理及便于施工的原则每层高度取决于设备的高低，安装的位置，检修要求安全卫生等条件。3.8部分设备的安装要求1）换热器发酵工厂使用换热器设备很多，一般来说，喷淋冷却器、螺旋板换热器、列管式冷却器均可安装在室外，薄板换热器安装在室内。安装多台换热器是按照己酸菌发酵培养的生产流程组安装的，多组换热器应排列成行，并使管箱管口处于同一垂直面上，便于配管、节约清管检修用地，且整齐美观。换热器与换热器，换热器与其他设备之间至少要留1m水平距离，位置受限制时，最少也不得少于0.6m。固定管板换热器周围要留除管内污垢的空地，浮头换热器要考虑抽出管束的位置。换热器布置高度要满足工艺配管的要求，并适当留有余地。2）发酵设备18发酵设备是发酵工厂的主要设备，本设计为己酸菌的发酵车间设计，应选用厌氧发酵罐。厌氧发酵罐对无菌要求很严格，一般布置在室内，可以沿车间长