年產10萬噸高鹽稀態(tài)發(fā)酵醬油車間設計

年產10萬噸高鹽稀態(tài)發(fā)酵醬油車間設計1引言國以民為本，民以食為天，食以味為先。醬油就是這些調味品當中重要的一個。最早的醬油也叫清醬，古時清醬是由最開始的動物肉剁成肉泥在發(fā)酵生成的油。到唐朝的時候用黃豆、小麥進行發(fā)酵制醬，經過古人的不懈的努力，最終在南宋時期臻于完善，并在《山家清供》一書中第一次以“醬油”之名載入中華文明的歷史[1]。而在唐朝，東渡日本的鑒真帶去了醬油的釀造方法，從此日本有了不蘸醬油就不吃魚生的說法。之后，醬油的制作之法陸陸續(xù)續(xù)的傳入了朝鮮、泰國、越南、菲律賓、孟加拉、印度等國家，等到英國人殖民到亞洲國家印度時，醬油制作方法正式傳入歐洲，并且發(fā)展成了著名的“伍斯特郡味汁”，也即后來風行歐美的辣醬油。到了清朝，如雨后春筍般的醬油作坊紛紛冒了出來，醬油的種類也多了起來，比如蝦子、香蕈。在當時也對醬油有了簡單的區(qū)分，如紅醬油、白醬油。而對醬油提取工藝也有了正式稱呼：“抽”。本色者是為“生抽”，而通過日照方式讓其增色、醬味變濃者是為“老抽”。老抽基本較咸，多用于提色；生抽較甜，主要用于提鮮[2]。1.1國內外研究概況在當代，醬油現在已經發(fā)展到家家戶戶必備的調味品之一，作為現代烹飪必不可少的調味品，它是用豆、麥、食鹽經制油和發(fā)酵等程序釀制而成的。醬油成分也分外復雜，除了食鹽以外，主要有氨基酸、糖類、色素以及香料等諸多成分，其味道多以咸味為主，除此以外還有鮮味、香味等[3]。醬油不僅能夠增加菜肴的固有香味還能在一定程度上起到改善味道的作用，對于菜肴色澤的改善也效果明顯，使之更加秀色可餐。維生素和礦物質在醬油中的含量和種類非常的豐富，多食醬油可以減少人體膽固醇含量，還能降低心血管病的發(fā)病率，其中種類眾多的成分還有防自由基傷害的功效[4]。曾有研究發(fā)現日本人因為愛吃醬油的習慣，其胃癌發(fā)病率遠低于其他地區(qū)，緊隨之后報道出了美國威斯康星大學的研究報告證實了結果。研究者在給老鼠服用致癌物亞硝酸鹽的基礎上分喂不同量的醬油，事實證明醬油食用量的多少與胃癌的患病率成反比關系[5]。相比其他地區(qū)，亞洲國家婦女的乳腺癌發(fā)病率也非常低，這類惡性腫瘤在美國易發(fā)，相關專家研究分析稱，可能與美國婦女不喜食用醬油有關，因為醬油中的黃銅能阻止人體形成新的血管，而惡性腫瘤的營養(yǎng)輸送來源正是新血管。此外，醬油還有許多非常普遍的作用，它可以解熱除煩，有解毒的作用，能用于治療暑熱煩滿，能夠治好初期痔瘡，對妊娠和尿血病也有較好的效果，還對食物或者藥物引起的中毒有一定療效。改革開放以來我國醬油生產工藝多采用以下幾種：（1）稀醪發(fā)酵工藝。根據發(fā)酵過程溫度控制的不同，可分為保溫稀醪發(fā)酵和常溫稀醪發(fā)酵。前者制醪時間較長，成熟緩慢，后者溫度多控制在42℃-45℃，醬醪成熟周期為2-3個月。其產品屬于醇香型，香氣較好。醬醪較稀有利于控制溫度持續(xù)保溫，在空氣攪拌過程和管道運輸方面都非常便利，多為自動化程度較高的大工廠用于大規(guī)模的生產，不好的是產品色澤淡而無光，發(fā)酵所需時間過長，對保溫設備和壓榨設備的需求較大，不利于減少投資。(2)分釀發(fā)酵工藝。這個工藝設計是在原來固態(tài)低鹽發(fā)酵釀造醬油工藝的基礎上研究提出的，主要是增加了分釀環(huán)節(jié)。所謂分釀，即是把生產醬油的蛋白質原料豆粕和淀粉原料小麥進行分別處理、分別制曲，發(fā)酵，使兩類原料分別在不同的條件下接受不同酶的催化分解，避免在同條件下各類酶的混戰(zhàn)而產生不同分解物對酶互相抑制，同時便于人工控制蛋白酶和淀粉酶的最適溫度條件，充分發(fā)揮酶的專一特性和最大活力作用，提高蛋白質分解效率，從而達到減少原材料投入的目的，也是速釀工藝發(fā)展的重要基礎技術之一。（3）固稀發(fā)酵工藝。它是為了減少醬油釀造時間以稀醪發(fā)酵法為基礎改革出來的一種工藝，工藝流程在不同鹽濃度和溫度的基礎上，實行高低溫分別發(fā)酵，前期為固態(tài)低鹽發(fā)酵，后期添加鹽水采用稀醪工藝，總發(fā)酵周期為30天左右，可生產出比較滿意的產品，色澤和香氣都比較好，有較大的消費者。（4）固態(tài)無鹽發(fā)酵工藝。目前研究出來的速度最快的發(fā)酵工藝，周期僅為56-72小時。優(yōu)點是酶不再受到抑制作用，大大的縮短了工藝周期，對蛋白質與淀粉分解較徹底，有效的提高了原料利用率與發(fā)酵設備的利用率，采用浸出淋油方式，簡化工序，弱化人工勞動力使用環(huán)節(jié)。缺點是風味較淡，醬香氣嚴重不足，其發(fā)酵的溫度為55℃-60℃，耐鹽酵母菌S（Sacchrouxii）與T（Torulopsis）以及乳酸菌不能存活，無法進行正常發(fā)酵。（5）固態(tài)低鹽發(fā)酵工藝。醬醅含鹽量控制在7%左右，酶制劑活性條件良好，是在固態(tài)無鹽發(fā)酵基礎上研究改革出來的，所產產品有較深的色澤，味道鮮美，后味深厚，相比無鹽固態(tài)香氣有較大的提高，操作基礎易學，技術相對簡化，管理方便，醬油提取方法采用浸出淋油的方式，產品數量和質量較穩(wěn)定，生產造價較低。唯一不好的就是相比稀醪發(fā)酵與固稀發(fā)酵產品香氣較淡。（6）高鹽稀態(tài)發(fā)酵工藝。該工藝來源于日本。制醪所用鹽水是16°Be-18°Be濃度的，其用量較多，大致為生產所投料量的2-2.5倍，鹽含量占醬醅的17%左右，水分占醬醅的65%-70%，醬醅表現出流動性質，發(fā)酵周期為4-6個月。產品顏色為紅褐色，澄清透亮，具有濃郁的醇香，風味上佳。其不利點投資較大，壓榨設備占其中較大的比重，還需較長的時間來進行發(fā)酵[6]。目前在生產工藝方面的改革研究一般是在以下幾個方面。一方面是原料的選擇和原料配比，醬油生產所用的原料分為兩大部分：淀粉質原料和蛋白質原料。醬油的鮮味成分大部分來源于氨基酸（特別是天冬氨酸和谷氨酸的含量越高鮮味就越強），它是蛋白質水解的產物，所以蛋白質原料一般選用大豆或豆粕。醬油的香氣和甜味以及可溶性無鹽固形物的形成均需要淀粉質原料的參與。淀粉質原料不但是微生物營養(yǎng)成分的碳源，而且是發(fā)酵的基質。其水解所產生的糖類以及發(fā)酵形成的酸類、醇類、酯類和醛類都是構成醬油呈味和生香的主要物質[7]。高質量的醬油均選用小麥和面粉作為原料。原材料和配比的不同對醬油的風味都有影響，在原料選擇方面中國和日本都一樣，在配比上日本一般選用一比一，而我國是一比一或者六比四。另一方面是發(fā)酵設備的技術革新。醬油釀造設備可分為六個大類，即蒸煮設備、制曲設備、發(fā)酵浸淋設備、消毒設備、輸送設備、貯存和包裝設備。對降低設備成本，提高設備自動化控制程度的提高是現在的主要研究方向。最后是制曲方面。自古以來就把制曲看作醬油釀造的關鍵技術環(huán)節(jié)，釀造出的醬油品質的優(yōu)良關鍵在于曲子的質量好壞[8]，所以優(yōu)質成曲的制作是醬油釀造的基礎。制曲技術就是把純種培養(yǎng)的種曲接入蒸煮處理過后的原料里并攪拌均勻，使米曲霉在最適宜的條件下充分發(fā)育繁殖，分泌多種酶（如淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶、脂肪酶、氧化酶等），為以后發(fā)酵作用提供酶源。成曲的制作也是一種粗酶的生產方法。對制曲要實行嚴格的品溫控制，一般不要超過35℃。曲室的濕度也有很高的要求，否則會影響酶活的提高，一般要求相對濕度最好在95%以上。制曲的時間也需要控制，24-30小時為宜，周期不宜過長，因為過長的時間并不能提高酶活力。國外的醬油生產工藝主要以日本為代表，雖然日本醬油的制作方法是中國傳播過去的，但是日本的醬油生產技術卻發(fā)展的比中國更快，特別是純菌種應用、原料處理、制曲、發(fā)酵、壓濾等幾個技術方面，并且自動化機械設備和純菌種的應用都是日本首次試用成功的[9]。日本所普遍采用的醬油生產工藝為高鹽稀態(tài)發(fā)酵法。1.2課題研究的意義我國根據醬油作為中國居民傳統(tǒng)的調味品，具有消費普遍，消費量穩(wěn)定，具有集中生成的趨勢等特點，NaFeEDTA強化醬油研究項目也即鐵強化醬油項目被我國營養(yǎng)與食品衛(wèi)生研究所定為國民身體健康的基本策略之一。醬油是很好的添加劑載體，NaFeEDTA的強化對醬油的感官性狀和品質均沒有影響，并優(yōu)于其它有代表性的鐵鹽類強化劑，是優(yōu)質的缺鐵性貧血的防御措施，并且不會因為鐵含量過高而中毒[10]。目前全球的醬油年產量約為900多萬噸，其中：中國大陸大約在600萬噸，日本大致為120萬噸，其他亞洲地區(qū)大約在260萬噸左右。我國既是醬油的消費大國也是醬油產量嚴重不足的大國，我國1975的醬油產量甚至沒有100萬噸，70年代末才增加到165萬噸，80年代末突破200萬噸，90年代末突增為460萬噸。自我國改革開放以來，隨著人民的生活水平的逐步提高，國人也越來越多的追求高質生活，醬油的銷量特別是高檔醬油的銷量在穩(wěn)步增加。我國的醬油生產企業(yè)數量必將持續(xù)增加，排除海天、李錦記、加加等大品牌，小企業(yè)的數量將迎來蓬勃的增長。高鹽稀態(tài)發(fā)酵在日本取得重大的成功，在國內也逐步流行起來，以高鹽稀態(tài)為生產工藝流程進行設計，以車間局部布置以及生產路線車間布置，通過設計使其美觀、高效、經濟、實用、方便、環(huán)保等。

2廠址的選擇建廠地區(qū)和工廠場地位置的選擇作為企業(yè)廠址選擇和建設中的重要環(huán)節(jié)，廠址的選擇要依據建廠地區(qū)的自然環(huán)境、技術經濟條件、行業(yè)特點的綜合數據進行研究和分析從而做出最終的定位。廠址選擇是否合理，對工廠前期的基礎投資和建廠速度及企業(yè)后期的經濟效益和社會效益有很大的影響[11]。本次設計廠址擬建在重慶市涪陵李渡新區(qū)工業(yè)園區(qū)，廠區(qū)擬建50000平方米。2.1廠址環(huán)境地理重慶市涪陵區(qū)位于重慶市中部，地處三峽庫區(qū)腹地，位于烏江、長江交匯之處，被稱為渝東門戶之城。經濟上屬于長江經濟帶，是烏江干流開發(fā)區(qū)與武陵山扶貧經濟開發(fā)區(qū)的結合部，是帶動武陵山經濟發(fā)展的領頭城市。李渡新區(qū)是涪陵區(qū)最近幾年劃分的工業(yè)園區(qū)，緊鄰長江。不管是環(huán)境還是地理位置都非常適合建廠。2.2社會功能調查①功能劃分：涪陵區(qū)乃重慶市十三五計劃中的發(fā)展中心城市，是一小時經濟圈核心城市之一，是渝東南部發(fā)展的重心城市，是成渝經濟區(qū)東南部核心城市。②未來發(fā)展前景：在今年即2016年的兩會期間，涪陵區(qū)被確定為西部地區(qū)大開發(fā)的兩個核心碼頭之一，是我國西部唯一的特種船舶制造基地，是西部十二省唯一的國家級船舶出口基地。涪陵區(qū)在未來將會被打造成西部地區(qū)水陸運輸最大的港口，由此帶來的經濟發(fā)展與人民生活水平的提高，都對醬油廠的建設有非常好的作用，不論是在醬油的銷量或者運輸上，都非常有利。3工藝流程設計3.1我國普遍采用的高鹽稀態(tài)發(fā)酵工藝種類3.1.1高鹽稀態(tài)工藝（浸出法）以面粉、豆粕為主要原料，通過蒸料、制曲、高鹽等流程進行稀態(tài)發(fā)酵，其發(fā)酵周期為3-6個月，醬油采用浸出法進行濾出，在稀態(tài)發(fā)酵時，采用露天的傳統(tǒng)方法，以日曬夜露的方式，充分利用太陽能直照使醬醪成熟，此工藝適合南方。3.1.2固稀發(fā)酵工藝以脫脂大豆和小麥為主原料，在蒸熟的脫脂大豆與焙炒、粉碎后的小麥的均勻混合物中接入曲子，先固態(tài)發(fā)酵后稀發(fā)酵，成熟后的醬醪通過壓濾得到醬油。此工藝是在高鹽稀態(tài)發(fā)酵基礎上改革出的一種縮短發(fā)酵周期的改進工藝。3.1.3高鹽稀態(tài)發(fā)酵工藝（壓濾法）以經過脫脂后的大豆和經焙炒粉碎的優(yōu)質小麥為原料，在稀態(tài)發(fā)酵第一步的前期采用低溫控制發(fā)酵的方式，并人工加入培養(yǎng)的乳酸菌和酵母菌，成熟醬醪經壓榨機壓濾提取醬油，雖然發(fā)酵周期較長（一般5-6個月），但是較長的發(fā)酵時間是高品質醬油生產的必須條件之一，所以本次設計選擇該工藝。3.2工藝流程圖及操作要點3.2.1工藝流程圖小麥→篩選→除雜→焙炒→粉碎→混合→接種→制曲→制醪→發(fā)酵→壓榨→過濾→質檢→調配豆粕→除雜→潤水→蒸料→冷卻↑↑鹽水酵母等→滅菌→灌裝→成品圖3-1高鹽稀態(tài)法生產醬油的生產示意圖3.2.2大豆原料處理①篩選：大豆的篩選和除雜（豆桿、豆皮、石子、鐵質）。②大豆浸泡：將經過除雜篩選后的優(yōu)質大豆按計算好的量準確稱取，以大豆比水1:3的比例加入罐中進行浸泡。浸泡期間視情況而攪拌，觀察到大豆出現吸水飽滿、輕揉就能分開皮肉、切開豆粒中心完全濕潤則表示浸泡完成，可進行下一步操作。③輸料：將前處理好的大豆定量加入蒸料鍋中。④蒸料：按操作規(guī)范進行蒸料。⑤冷卻：用水力噴射的形式降低物料的溫度到指定范圍內，即可出料進行下一步操作。⑥熟料質量標準感官：大豆外表顏色變?yōu)辄S褐色，具有固有的豆香氣溢出，大豆不互相粘連，沒有夾心，豆粒整體富有彈性。理化：消化率≥85%，水分60%-62%，無N性蛋白。3.2.3小麥原料處理①篩選小麥經過篩選除雜選出顆粒飽滿，長度適宜的小麥。②焙炒將小麥放入炒麥機，質量合格之后在進行粉碎。③小麥焙炒質量焙炒后的小麥外觀顏色變?yōu)榈枭?，有物料固有的小麥香氣，含水量少?0%。④小麥粉碎經過焙炒處理之后的小麥，輸入粉碎機里，按工廠具體粉碎要求2-4瓣進行粉碎。⑤感官指標粉碎后的小麥不發(fā)生粘連現象，沒有雜味，只有物料固有的香味。⑥理化指標水分≤10%。3.2.4制曲①接種原料經蒸熟出鍋后，用絞龍或者揚散機揚開熱料（同時也起到打碎結塊的作用），待料冷卻至40℃左右開始接種，接種量為0.3%-0.5%。②培養(yǎng)將冷卻接種后的曲料轉移到曲室，盡量保持料層松、均、平，防止壓實。每小時進行一次曲料溫度人工記錄，并觀察曲室溫度是否在控制溫度內，確保將整個工藝的溫度都始終控制在規(guī)定之內，符合生產工藝的規(guī)定。根據實際觀察情況，在培養(yǎng)大概8小時左右，需要間斷性的供給空氣給曲料。隨后培養(yǎng)大致4個小時，曲料顏色變?yōu)榘咨页霈F結餅現象，培養(yǎng)的曲料溫度升至36℃左右時即可翻曲，翻曲后的曲料應該保持料層松、均、平，防止壓實，翻曲之后4-6小時左右，當曲料溫度升到36℃且物料整體出現結餅有裂縫即可再次翻曲，要求同第一次翻曲。當曲料進行30小時左右的培養(yǎng)之后，觀察到出現較多的淡黃綠色，表明曲料已經成熟了。③成曲質量標準感官指標：菌絲排列緊密整齊，外觀為嫩黃綠色，固有的香氣濃郁，無雜味，富有彈性，曲料質地疏松柔軟，手感不粗糙。理化指標：中性蛋白酶活力1000-1500單位/克（千基）（福林法）。培養(yǎng)后成曲水分：28%-32%。細菌數：不超過50億個/克（千基）。④拌鹽水使用出曲絞龍設備，將成曲和鹽水混合均勻，再送入發(fā)酵罐進行發(fā)酵，鹽水使用量為曲量的2.5倍左右。3.2.5酵母的培養(yǎng)①酵母培養(yǎng)（以擴充培養(yǎng)至300L為例）試管原菌一級搖床培養(yǎng)二級搖床培養(yǎng)一級種子罐培養(yǎng)二級種子罐擴大培養(yǎng)見表3-2麥芽汁培養(yǎng)基：12Bx麥芽汁100ml，瓊脂2g。醬油培養(yǎng)基：生醬油質量分數為15%，食鹽質量分數為12%，葡萄糖含量5%，不足的由自來水補。表3-2酵母培養(yǎng)表試管培養(yǎng)一級搖床培養(yǎng)二級搖床培養(yǎng)一級種子罐培養(yǎng)二級種子罐培養(yǎng)容器1.8x18cm試管500ml三角瓶1000ml三角瓶500L種子罐1000L種子罐裝量5-10ml110ml300ml200L700L培養(yǎng)基麥芽汁斜面培養(yǎng)基醬油液體培養(yǎng)基醬油液體培養(yǎng)基醬油液體培養(yǎng)基醬油液體培養(yǎng)基接種量1-2環(huán)一支試管接兩瓶10-12%10-15%35-40%培養(yǎng)時間2-3天24-30小時24-30小時12-16小時12-16小時培養(yǎng)溫度28-30℃28-32℃28-32℃28-32℃28-32℃②以一級種子罐操作培養(yǎng)為例種子罐滅菌：蒸汽常壓滅菌30分（95%-100%）。備料：生醬油30L，葡萄糖10kg，食鹽水和自來水適量，料液定量為200L，食鹽補足12%。物料滅菌：升溫到90℃（半個小時），自然降溫到35℃以下。培養(yǎng)：30-32℃，培養(yǎng)12-16小時，培養(yǎng)全過程采用循環(huán)水持續(xù)保溫，培養(yǎng)全過程還需底部通風。培養(yǎng)12小時后，將符合下列要求的種子接入發(fā)酵罐里。表3-3種子要求種子要求發(fā)芽率酵母數酵母≥16%≥2.5億個/毫升酵母添加量：理論要求每一百克醬醪中酵母含量大于107-108個。3.2.6發(fā)酵工藝①發(fā)酵罐要有假底和出料口，采用的材質應能防止腐蝕。②預先配制好18°Be/20℃的食鹽水溶液，用其與醬油曲混合，起到潤濕作用即可，然后打入發(fā)酵罐制醪，不足的用食鹽水不足，全過程所用總量為原料的2-2.5倍。③制醪完成之后注意觀察，根據情況在第三天左右就應該開始抽油進行淋澆，淋油量的用量比為原料量的10%左右，之后嚴格控制操作流程，每兩周進行一次淋油，該操作流程對流速的控制要求較高，必須用嚴格的控制操作來使醬醅受到均勻的淋澆，這樣才能不破壞醬醅整體的的多孔性。④發(fā)酵流程，制醪時嚴格把關控制溫度為15℃，發(fā)酵前期嚴格控制溫度在15℃，發(fā)酵時間控制在30天，發(fā)酵中期嚴格控制溫度為28-30℃左右，發(fā)酵時間控制為90天，發(fā)酵后期根據環(huán)境采用控制常溫發(fā)酵的方式，發(fā)酵時間控制為30天。當醬醅中的豆粒開始潰爛，醬醅的表面顏色光澤開始轉暗，醬醅液中的氨基酸態(tài)氮的含量約為1g/100ml，含量保持七天波動基本平衡時，則表明醬醅已經可以進行榨油操作。3.2.7榨油醬醪→輸送→壓榨罐→布醬→自淋→預壓→重壓→生油分離3.2.8成品①醬油的批兌各個批次榨取出來的醬油的等級是不一樣的，此時需要采用批兌工藝批兌成統(tǒng)一等級，根據實際情況，準確計量使用的必要食品添加劑的計量，并保證充分均勻混合。②醬油滅菌滅菌溫度85℃，時間60分鐘。③過濾與澄清采用靜置澄清或者過濾的方式，靜置時間是5-7天。④檢驗執(zhí)行GB18186-2000高鹽稀態(tài)醬油規(guī)定進行檢驗產品合格與否并判斷是否放行，具體見表。表3-4感官指標項目指標色澤淡紅褐色或紅褐色，色澤鮮艷而富有有光澤香氣濃郁的醬香及酯香氣滋味味鮮美、醇厚、鮮、咸、甜適口體態(tài)澄清表3-5理化指標項目指標（二級）可溶性無鹽固形物g/100ml≥10.00全氮（以氮計）g/100ml≥1.00氨基酸態(tài)氮（以氮計）g/100ml≥0.55表3-6衛(wèi)生指標項目指標砷（以砷計，mg/L）≤0.5鉛（以鉛計，mg/L）≤1.0食品添加劑≤按GB2760規(guī)定黃曲霉素B（微克每公斤）≤5菌落總數（每毫升菌落數）≤50000大腸菌數（每百毫升中）＜30致病菌不得檢出⑤包裝成品進行包裝，包裝后統(tǒng)一放到倉庫緩沖間等待抽查，合格后可進入銷售倉庫。4.工藝計算4.1物料衡算4.1.1工藝技術指標及基礎數據見下列各表。表4-1發(fā)酵工藝技術指標指標名稱單位指標數生產規(guī)模t/a100000年生產天數d/a300發(fā)酵周期d150產品日產量t/a334產品規(guī)格ml/瓶600表4-2原料損失表項目名稱百分比（%）原料配比豆粕60小麥40物料損失貯存損失1.5粉碎損失0.8發(fā)酵損失1.6裝瓶損失2總損失5.94.1.2以1t原料量為基準進行衡算1t原料中豆粕600kg，含蛋白60%，600×60%＝360kg小麥400kg，含蛋白15%，400×15%＝60kg原料中總氮量為420÷6.25＝67.2kg總損失5.9%，67.2－67.2×5.9%＝63.2352kg標準二級醬油中總氮量為1.2g/100ml則轉化為醬油為×1005269600ml醬油的密度為1.17g/ml，則醬油的質量為5269600×1.17×0.001＝6165.432kg＝6.165432t1t原料在生產過程中質量變化：貯存損失1.5%后，1000－1000×1.5%＝985kg粉碎損失后，985－985×0.8%＝977.12kg潤水加水100%（以豆粕為基準），則加水600×（1－1.5%－0.8%）＝586.2kg蒸煮后熟料含水50%，977.12＋977.12×50%＝1465.68kg接種0.5%，接種量為1465.68×0.5%＝7.3284kg接種后，1465.68＋7.3284＝1473.0084kg發(fā)酵加鹽水150%，1473.0084×150%＝2209.5126kg13Be鹽水含鹽量13.5%，則配制鹽水需要鹽2209.5126×13.5%＝298.2842kg需要水2209.5126－298.2842＝1911.2284kg加鹽水后，1473.0084＋2209.5126＝3682.521kg發(fā)酵后期補鹽使總鹽為18%，則3682.521×18%＝662.8538kg補鹽總量為662.8538－298.2842＝364.5696kg加鹽后3682.521＋364.5696＝4047.0906kg發(fā)酵損失1.6%后，4047.0906×1.6%＝3982.3371kg4.1.3年產10萬噸醬油廠的物料衡算表表4-3物料衡算表物料名稱對1t混合原料每天平均年產100000噸混合原料1000kg52.9134t15874.0217t豆粕600kg31.748t9524.4317t小麥400kg21.1653t6349.59t熟料1465.68kg77.5446t23263.3763t發(fā)酵前3682.521kg129.8872t38966.1553t發(fā)酵后3982.3371kg150.8146t45244t醬油質量6.165432t334t100200t醬油體積5269600ml285470.0854L85641025.62L產量8782.6666瓶47.5783萬瓶14273.49萬瓶4.2水平衡計算4.2.1潤水量潤水量100%，則全年潤水量為15874.0217×（1－1.5%－0.8%）＝15508.9192噸4.2.2發(fā)酵前加鹽水耗水量根據物料衡算中一頓混合原料在該步驟耗水量為1911.2284kg，可知全年耗水量為15874.2017×1.9112284＝30338.8811噸4.2.3生產過程耗水總量根據全年潤水量15508.9192噸和全年發(fā)酵前加鹽水量30338.8811噸可得生產過程全年耗水量15508.9192＋30338.8811＝45847.8003噸

5設備的計算與選型5.1發(fā)酵罐的計算5.1.1發(fā)酵罐容積的計算每天生產發(fā)酵液體積V＝M（醬醅）/ρ＝150×106/1.5＝100m3裝填系數0.8，則發(fā)酵罐公稱容積為V＝100/0.8＝125m3取150m3發(fā)酵罐5.1.2發(fā)酵罐數量的確定N＝V0t/24VaΦ＝125×150×24÷24÷150÷0.8＝156.25（個）又一年有兩個發(fā)酵批次，每個批次需要78.125個發(fā)酵罐，取整為79個?？紤]到設備和管道的投入，故選用500m3的發(fā)酵罐，數量為20個。5.1.3發(fā)酵罐直徑和高度計算H＝1.9DV全＝V筒＋2V封＝500m3解得πD2H/4＋0.15D3＝500D≈6.72mH＝1.9D＝12.768m5.1.4罐體主要構件尺寸的選擇與計算①罐體考慮到壓力、溫度、腐蝕等因素，選擇罐體封頭的材料和罐體材料，封頭結構與罐體的鏈接方式。因為發(fā)酵液有微弱的腐蝕性，封頭和罐體都采用16MnR鋼材，設計的封頭采用標準的橢圓封頭，又因其D＞500mm，故罐體的鏈接方式需采用雙面縫焊接方式[12]。②罐體壁厚δ1＝PD/(2σφ－P)＋C＝[0.4×6720/(2×170×0.8－0.3)]＋3≈12.89mm，取13mmD—罐體直徑（mm）P—耐受壓強（取0.4MPa）Φ—焊縫系數，雙面焊接取0.8σ—設計標準溫度下的許用應力（kgf/cm2）（16MnR鋼材焊接壓力容器的許用應力為150℃，170MPa）C—腐蝕裕度，當δ－C﹤10mm時，取C＝3mm③封頭壁厚計算δ2＝PDY/2Φσ＋C＝(0.4×6720×2.3/2×170×0.8)＋3≈25.73mm,取26mmD—罐體直徑（mm）P—耐受壓強（取0.4MPa）y—開孔系數（取2.3）Φ—焊縫系數，雙面焊接取0.8σ—設計標準溫度下的許用應力（kgf/cm2）（16MnR鋼材焊接壓力容器的許用應力為150℃，170MPa）④攪拌器采用渦輪式攪拌器，發(fā)酵罐選擇的攪拌器的種類和攪拌器的層數需要依據d通過計算來確定h和b的尺寸。根據Di：di：L：B＝20：15：5：4攪拌器葉徑Di＝D/3＝6.72/3＝2.24m葉寬B＝0.2Di＝0.2×6.27≈1.25m盤徑di＝0.75Di＝0.75×6.27＝4.70m葉弧長L＝0.25Di＝0.25×6.72＝1.68m底距C＝D/3＝6.72/3＝2.24m⑤冷卻面積發(fā)酵罐冷卻面積取1.5m2/m3；由前文已知裝填系數為0.8，則可得換熱面積：A＝VΦψ＝500×0.8×1.5＝600m25.1.5部分附件設計選型①人孔用于設備的維修，由《材料與零件》知，對于設備內徑大于2500mm的應該有兩個人孔標準，需要在上下封口各開一個。設計上封頭選用外徑800mm，內徑600mm的回旋蓋人孔，由普通碳鋼制造，下封頭選擇一個D＝500mm的圓形人孔。②視鏡用于觀察，需要在封頭上安裝視鏡，設計安裝一個D＝120mm的視鏡。③溫度計接管查表可得，溫度計的接管應選用Φ＝14×3的無縫鋼管。④支座的選取發(fā)酵工廠設備常用的支座分為立式支座和臥式支座。其中立式支座有懸掛支座、支撐式和裙式支座三種。臥式支座則為支腿、圖型支座和鞍型支座這三種。對于100m3以上的發(fā)酵罐，因為設備總質量較大，應選用裙式支座，本設計發(fā)酵罐為150m3，故選用裙式支座。⑤安全閥與壓力表在鍋爐，管道和各種壓力容器中，為了控制壓力不超過允許的數值，須安裝安全閥。安全閥與壓力表總是并存的，當壓力表指數超過允許數值時，安全閥就開始工作，直到壓力表指數正常為止。5.2種子罐的計算5.2.1種子罐的選型種子罐用于菌種的培養(yǎng)，是工藝生產中的重要步驟之一，其型號的選擇參照發(fā)酵罐，采用機械攪拌通風罐。5.2.2種子罐容積和數量的確定①種子罐容積的確定按第四章物料衡算中的接種量5％來計算，則可知種子罐容積V種為：V種＝500×0.5＝250m3②種子罐數量的確定種子罐個數與發(fā)酵罐要對應上料，發(fā)酵罐平均每批上79個。種子罐的培養(yǎng)時間為8h其他，輔助操作時間為8-10h，總的生產周期在16-18小時左右。種子罐的數量要考慮到染菌可能多備一個種子罐，綜合考慮本次設計選擇種子罐的個數為3個。5.3曲池的計算曲池采用大型的封閉式的平面通風制曲曲池長：10m曲池寬：4m面積：40m2入料：77.5t曲池數量：10通風機功率：11kw風量：2000m3/h風壓：1961pa5.4部分設備一覽表表5-1設備一覽表項目主要參數功能數量（個）價格（萬元）錘式粉碎機1800×1300×1160m粉碎原料60.3NK旋轉式蒸煮鍋1600×1400×2200m蒸料60.8炒麥機5200×2100×3200m焙炒小麥60.4圓盤制曲機1800×1000×1200m制曲40.7種子罐250立方米培養(yǎng)菌種31.2發(fā)酵罐500立方米發(fā)酵生產204.0灌裝機5000瓶/h成品形成41.36車間布置設計6.1車間布置設計的依據①生產工藝流程圖。②物料衡算計算的數據結果，包括原料的投入比，每批次的投入量，每批次半成品的產量，成品的產量以及三廢的數量和處理方法。③設備詳細資料，必須要有設備的外形計算數據、根據生產規(guī)模需要的數量、支撐設備的底座形式、溫度控制情況與其基礎運行條件、設備的一覽表等。④公用系統(tǒng)的各種耗用量，比如工藝過程的耗水量、整個車間耗電量、生產工藝耗熱量、工藝流程耗冷量、每批次生產壓縮空氣耗用量以及其他耗用量等。⑤土地的檢測報告與建設勞作過程要符合GMP。⑥整個車間工藝流程操作中對通風量、是否采用空調、普通空氣質量、生產空氣無菌的要求。⑦車間組織及定員資料。⑧有關布置方面的一些規(guī)范資料。6.2車間平面布置的要求①車間的布置局面安排要符合生產工藝路線順序的要求。車間設備的安裝順序必須與流程的流向方向同步，符合邏輯生產順序，逐次加工生產，在水平方向上，不使物料和產品發(fā)生交叉往復。②車間的整體布局要依據生產操作的順序進行。③設備的布置與安裝不能太緊密，沒有維修空間，也不能太松弛，排列須盡量對稱緊湊實現美觀大方原則，隊列整齊，空間利用效率高。④設備的安裝布置要考慮到生產過程中的合并利用情況，以此避免突發(fā)情況造成當天生產效益低下。⑤設備上的各種自動化檢測儀表要統(tǒng)一地點安放，便于工作人員觀察記錄數據。⑥車間排布應該考慮到設備的拆卸搬遷和安裝問題以及檢修空間等因素。⑦車間廠房的建設要根據設備尺寸進行計算，保證有足夠的空間進出。⑧對于生產中抖動較大的設備，該設備工作臺不能與接觸到廠房的主要框架和平面，久而久之造成廠房毀壞的事故。⑨車間整體格局要方便快捷安全，美觀而衛(wèi)生，還要有較好的抗腐性。⑩整體建設要經濟實用，節(jié)約成本。6.3車間布置主要區(qū)域組成車間主要有以下幾個區(qū)域組成：原料倉庫區(qū)、前處理區(qū)、蒸煮區(qū)、制曲區(qū)、發(fā)酵區(qū)、壓榨及滅菌區(qū)、灌裝及成品倉庫區(qū)、更衣室、品保室、廁所。6.4車間布置圖高鹽稀態(tài)發(fā)酵法發(fā)酵醬油車間布置圖見附圖。

7通風采光及衛(wèi)生指標車間的通風采光對生產存在很大的影響。特別是對發(fā)酵工廠而言，良好的通風可以使車間內的空氣保持流通和新鮮，避免不良微生物的大量繁殖，減少生產過程中不必要的染菌情況。采光能夠保持整個車間的光亮度，避免在創(chuàng)作過程中發(fā)生錯誤。本工廠的通風采光來自窗戶和門，窗長1.8米，高3米，且每面墻上都設有盡量多的窗戶，能夠充分擔負起通風采光的任務，保持車間內的良好空氣和光亮條件。夜間，車間的采光主要依靠燈光，保證生產過程中的準確度和安全。車間的衛(wèi)生指標：在發(fā)酵車間，除地面保持衛(wèi)生外，在種子罐取樣品，地面和發(fā)酵罐周圍，每兩小時灑新潔爾滅消毒，防止發(fā)酵過程染菌。發(fā)酵罐在發(fā)酵過程中流加的液氨糖和消泡劑，必須經過消毒保證無菌，消滅菌必須按照要求嚴格執(zhí)行，以確保生產的順利和安全。發(fā)酵結束后，所有的設備都要進行清洗。在整個的生產工藝流程中，各車間污水都要經過凈化后才能排出或再利用。提取車間要保證清水污水不得交叉。

8勞動組織及定員8.1企業(yè)組織機構的設置原則①生產系統(tǒng)：根據生產要求及工藝特點，設置車間班組。②管理系統(tǒng)：根據企業(yè)規(guī)模大小和經營管理需要設置。③生活服務系統(tǒng)：應根據企業(yè)地點的社會環(huán)境情況和實際需要設置。本設計是車間布置設計，包括發(fā)酵車間、精提取車間。每個車間均為24小時連續(xù)作業(yè)，三班制。車間管理人員由車間科長、副科長、班長組成。整個車間由廠長直接負責。社會服務系統(tǒng)主要是職工的生活問題，由工會主席直接負責，離家遠的職工可在工廠住宿和就餐，工廠可解決職工的生活需要。8.2勞動定員編制勞動定員依據工廠的生產規(guī)模、技術設備、機械化自動化水平及所采用的工藝流程等因素，是設計企業(yè)技術先進性和管理水平的反映，是評價總體設計好壞和進行勞動生產要素分析的重要指標之一。A生產人員與非生產人員生產人員：直接參加生產的工人。非生產人員：即負責管理的科長、副科長、班長。B編制依據工作制度，全年300天，三班制24小時連續(xù)生產，動力車間與生產車間同步。本工廠的人員編制情況如下：發(fā)酵車間：發(fā)酵拌料工10名，種子拌料工2名，發(fā)酵看罐工4名，種子看罐工2名，技術人員4名，管理人員3名，三班工人連續(xù)生產。人員共75名。其他車間：原材料處理工4名，蒸煮工人4名，壓榨醬油工人4名，灌裝工人4名，服務人員6名，管理人員3名，三班人連續(xù)生產。人員共75人。

9小結與討論9.1小結①本地區(qū)基本能滿足10萬噸生產的地理環(huán)境要求，附近田地眾多，對于原材料的供應能力非常強，且價格低廉。②對工藝流程的資料進行了詳細的查閱和調查，最終選擇高鹽稀態(tài)法中的壓榨法這一工藝，相比其他工藝，該工藝優(yōu)化了出油這一過程，縮短了出油周期。本次設計選擇的工藝所產出的成品相比其他