白酒生产工艺流程选择及设计论文.doc

白酒生产工艺流程选择及设计论文 1 引言 白酒是我国特有的一大酒种,它最早产生于酿造酒的再加工。白酒又名白干、烧酒、火酒,有些少数民族地区称阿刺吉酒,意为“再加工”之酒。它是以谷粮等为原料,以酒曲、活性干酵母、糖化酶等为糖化发酵剂,经蒸煮、糖化发酵、蒸馏、贮存、勾兑而制成的蒸馏酒。一般说来,白酒的由来可分为自然界造酒、利用天然微生物造酒、人工选育微生物造酒三个阶段1。1.1 国内白酒工业概况 白酒是我国传统的蒸馏酒,与白兰地、威士忌、伏特加、兰姆酒、金酒并列为世界六大蒸馏酒。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,运用现代科学技术和分析手段,使古老的中国白酒焕发出青春活力。白酒是社交礼仪和人们生活中不可缺少的饮品3。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。1.2 白酒的分类4 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。1.3 白酒的生产方法5 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) 原窖法工艺 原窖法工艺又称原窖分层堆糟法。 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6。 (2) 老五甑法工艺7 老五甑法工艺又称混烧老五甑法工艺,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。老五甑工艺流程如下所示: (3) 跑窖法工艺 跑窖法工艺又称跑窖分层蒸馏法工艺。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。2白酒生产工艺流程选择及设计82.1 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: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。 富集培养及分离过程10: 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。 (2)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。 (3)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20mL灭菌后、接种前 0.5g/L 5g/L 0.4g/L0.2g/L 10g/L(灭菌后、接种前添加) 1g (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: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,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/颗粒。3. 窖泥生产物料衡算13 以年产5万吨成品酒为依据,计算窖泥的物料衡算 (1)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1万吨左右。 (2)小组数 设计小组数100个 (3)发酵周期 发酵周期60d (4)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10t (6)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1010100t (7)全厂每年生产原酒量 全厂每年生产原酒量10010010000t 能够完成年产10000吨原酒任务 (8)窖泥需要量 窖池应设计为2.1m3.2m1.8m 窖底发酵泥厚度为20cm,窖壁发酵泥厚度为15cm 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+2.11.80.1524.206m3 全车间所需窖泥量100602%4.206504.72m3 (9)优质黄泥量 由于黄泥与窖皮泥的比为5:1 故黄泥量504.725/6420.6m3 (10)窖皮泥量 窖皮泥量504.721/684.12m3 (11)黄水量 根据测量的每立方泥的重量约为2.5t 故黄水量504.722.510%126.18t (12)大曲粉量 大曲粉量504.722.51%12.618t (13)酒尾量 酒尾量504.722.52%25.236t (14)己酸菌发酵液量 己酸菌发酵液量504.722.519%250t (15)尿素量 尿素量504.722.50.02%0.25236t (16)氨水量 氨水量504.722.51%12.618t (17)磷酸氢二钾量 磷酸氢二钾量504.722.50.02%0.25236t表3 白酒窖泥生产物料衡算表物料名称年产15万吨白酒窖泥一次定额原酒量1700t发酵泥504.72 m3黄泥420.6 m3窖皮泥84.12 m3黄水126.18t大曲粉12.618t酒尾25.236t己酸菌发酵液250t尿素量0.25236t氨水量12.618t磷酸氢二钾量0.25236t4. 设备选型、主要工艺尺寸设计144.1 发酵罐选型 己酸菌发酵是厌氧发酵,对于发酵罐的要求:能密封;能承受一定的压力;有冷却设备;罐内尽量减少装置,消灭死角,便于灭菌。 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5m3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15。 发酵罐的容积经计算后一般选用体积稍大的标准发酵罐。4.2 重点设备设计 本设计是窖泥发酵车间设计,重点为配制窖泥所需的年产250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 M1250/(0.95)263.1579t T93/331d M2M1/T8.5t VM2/1.058.1m3即每次需放8.1 m3,以三天一罐计算,则每罐8.1 m3 (2)种子罐 种子罐的放罐量一般为料液的10%左右 V种V罐10%8.110%0.81 m3 种子罐的放罐量为0.50.8之间,取0.7,所以种子罐体积为 0.81/0.71.16 m3 (3)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24h n1244/244台 取2台替换备用,总共6台。 (4)发酵罐几何尺寸 以知每罐培养液为8.1 m3,圆柱体直径 D与高H之比3 根据近似公式 VVa+VbD2H+0.15D3 8.10.785 D23D+0.15D3 D1.2m HD33m 现D内1000mm, 取罐内压力P5kg/cm3 350Pa 安全系数 n2.7 罐用双面焊取0.9 因发酵有一定腐蚀性,取腐蚀余量c4mm S+C 16 +0.4 9.4mm取10mm (5)封头的确定17 选用椭圆形封头,圆柱体直径为1m时,封头高为115mm,直边高为10mm,封头容积1.25 m3,内表面积为3.1 m2,其封头壁厚为10mm。 所以罐全身高圆柱体高+2 封头内高+直边高+封头壁厚 3+20.115+0.01+0.01 3.27m 发酵罐的总容积圆柱体容积+2封头容积+直边圆柱体容积 2.012 3+21.25+0.5 0.52 0.01 8.7 m3 (6)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dD/3 400mm 叶宽B0.2d0.20.4080mm 弧长l0.375d0.375 0.40150mm 底距cD/3400mm 盘径 di0.75d0.750.40300mm 叶弦长L0.25d0.250.40100mm 叶间距YD1200mm 弯叶板厚n取12mm 由于液层深度为3250mm,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0.6d0.60.400.24m。 液面到下档的深度为3.27-0.2422.77m,2.77-2.07=0.7m,即底下一档距底部距离为0.7m。 第二档到液面距离为3.25-0.242+0.8+0.451.5m,1.5-0.6=0.90m,即与上平面相距0.90m. (7)搅拌器功率的计算 现搅拌器直径d0.83m, 搅拌转速n177r/min 培养液密度1050kg/m3, 培养液粘度为0.0102kg?S/m3 搅拌功率: PNn3d33/10229.8 3.910502.9330.4033/10229.8 10KW (8)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K16722090kJ/m2?h?。C。现取K1881kJ/ m2?h?。C。18t浆液量,发酵液发酵热为18810kJ/ m3?h。 培养液 3537 冷却水 2516 t22 t111 t平5.28 传热系数K 根据经验数据K取450千卡/ m2?h?。C 于是冷却面积F34.09 选用854mm的无缝钢管,分三组 则 L135m, 每组H345m (9)轴直径的计算 根据扭转强度公式: d012 现Pg46KW n177r/min,代入得: d01272mm (10)轴封装置 已知轴径为71.3mm,取静环内径D171.3+2275.3mm.取端面宽度为5mm,则静环外径D275.3+2585.3mm,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+1095.3mm,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+1095.3mm。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+7285.3mm,动环高一般为30mm250mm,现取50mm,端面光滑度对硬材取?10?11。对软材取?8?9。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。4.3 主要设备汇总:表4 车间设备一览表及主要设备的生产能力序号设备名称型号或容积材料功率数量备注1自然发酵池50立方水泥4自制2发酵罐40000L不锈钢6外购3清洗泵B36XA2外购4空气过滤器22002500A32外购5空气过滤器15001800A34外购6加热器A33外购7和泥机A34自制5. 车间布置设计 5.1 厂房的整体布置18 厂房的整体布置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。 本设计为年产250吨己酸菌白酒窖泥发酵车间设计,考虑到生产规模较小。故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。5.2 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。 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。结论 经过两个星期的努力,年产5万吨白酒厂窖泥发酵车间工艺设计已完全结束。通过这次综合训练,我感到收获最大的是约略了解科研工作的一般程序,进一步了解整个白酒生产的工艺过程。在做设计的同时也锻炼了独立解决问题的能力。 通过图书馆查阅了国内白酒生产的工艺技术和先进的生产设备,结合实际,筛选出适应发展趋势的生产工艺、技术设备,并作出了可行性论证。 致 谢 本次设计是在茅燕勇老师的指导下完成的,在此期间得到了老师的精心指导,茅老师一丝不苟的工作态度,善良和蔼的性格使我受益匪浅,在此深深的感谢他。在图纸绘制过程中得到老师的精心指导,茅燕勇老师的专业知识和可敬、善良、热情的性格深深的感动着我。由于本人专业知识上的缺陷,故在设计中出现错误是在所难免的,希望各位专家给予批评指正。 参 考 文 献 1 喇录忠.应用己酸菌及人工培养窖泥提高浓香型青稞酒质量的研究. 酿酒科技,19