产一万吨低盐固态酱油工厂设计.doc
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1、1 设计概况本设计为年产10000吨酱油固态酱油生产工艺的初步设计。生产工艺是低盐固态浇淋生产法;蒸煮工艺采用传统的、技术方面十分成熟的旋转蒸料锅法;制曲工艺采用厚层通风制曲方式;利用传统发酵设备的发酵池发酵,浇淋以减少酱醅对发酵池的占用时间。我国酱油发酵由制酱演变而来,随着科学技术的发展,生产方法也不断的改进。按照发酵方法,当下国内应用较多的有:低盐固态发酵法、高盐稀醪发酵法、低盐稀醪保温法、固稀发酵法其他传统工艺法。各种方法各有优点,国内普遍使用低盐固态发酵法。2 设计基础2.1 设计依据a)老师下达的设计任务书,其中包括设计中要求的产量生产工艺等。 b)提供的各种资料。如发酵调味品生产技
2、术、调味品生产工艺学、调味品、调味料加工技术等一些参考书籍及相关手册,另外有一些核心期刊。c)在珍极酿造厂实习所获得的实践经验等。2.2 设计原则设计工作要围绕现代化建设这个中心,为此中心服务。首先要有加速社会主义四个现代化早日实现的明确指导思想。做到精心设计,投资省、技术新,质量好,收效快并且回收期短,使设计工作符合社会主义经济建设总原则。设计工作必须认真进行调查研究。学会查阅文献。收集设计必需的技术基础资料,加强技术经济分析工作,并进行深入调查,与同类型厂先进技术经济指标作比较,要善于从实际出发去分析研究问题。设计的技术经济指标以达到或超过国内同类型工厂生产实际平均先进水平最好。解放思想,
3、力求设计在技术上具有现实性和先进性,在经济上具有合理性。并根据设备和控制系统在资金和供货可能的情况下,尽可能提高劳动生产率,逐步实现机械化和自动化。设计必须结合实际,因地制宜,体现出设计的通用性和独特性相结合的原则,不能千厂一样。工厂生产规模、产品品种的确定,要适应国民经济的需要,建厂地点,时间,三废综合利用等条件,并适当留有发展余地。发酵工厂设计还应考虑采用微生物发酵的工厂的独特要求,既要注意到周围环境(包括空气、水源)的清洁卫生,又要注意到工厂内车间之间对无菌、卫生、防火等条件的相互影响。食品类发酵工厂,还应贯彻国家食品卫生法有关规定,充分体现卫生、优美、流畅,并让参观者放心的原则。设计工
4、作必须加强计划性,各阶段工作要有明确的进度。由于受到工厂规模和工艺条件的限制,及市场定位的要求生产中低档酱油。2.3 设计范围(1)选择并确定生产流程,确定技术经济的指标;(2)进行生产工艺的计算;(3)设备的选型与计算,确定生产设备的规格和台数;(4)车间设备布置的方案比较和设备的平面和空间关系的确定及设计制图;(5)正式绘制车间生产设备布置图,工艺流程图,编制设备表。3 厂址的选择3.1 厂址选择原则酱油发酵车间应在居民区的下风侧,河流上游,水电汽源丰富,并且节约用地,少占耕地。尽可能采用新工艺新设备,以利用技术后达到好的经济效果。在条件允许下,尽可能的使用标准设计以简化设计工作量,缩短工
5、作时间。原料来源立足于国内,立足于本地,选择优质廉价的原料。并注意节约粮食、提高利用率、提高产量。在保证质量的前提下,尽可能减少原料消耗,提高原料利用率,节约设备费用和操作费用。发酵工厂原料用量大,以交通方便为原则。废物排放量大,尽量靠近城市排水系统。安全防护措施要符合国家卫生标准。3.2 本设计所选厂址根据以上选择原则,本设计初步选址定为石家庄市东开发区,主要考虑石家庄市的风向和交通运输的方便,为避免空气污染,初步将厂址选定在南高营镇。这里紧靠京深和石太高速公路交叉口。而且石家庄地形西高东低,东部水源丰富,符合发酵工厂用水量大的要求。4 工艺设计4.1 工艺流程的选择由商业部副食品局、天津市
6、副食调料公司和天津市调味品研究起草的适用于以脱脂大豆、麸皮为主要原料的采用低盐(酱醅含盐量为 7%左右)固态(酱醅水分 50%58%)方法酿造酱油的工艺。4.2 工艺流程介绍4.2.1 该工艺特点现在普遍使用的低盐固态发酵工艺是20世纪60年代初期在无盐固态发酵的基础上发展起来的,它利用酱醅中食盐含量在10%以下时,对酶活力抑制作用不大的特性生产的。目前,全国大多数厂都在延用这种工艺。80年代末期,全国各地全面推广低盐固态发酵生产技术,极大推动了我国酱油工业的发展,一直到今天,低盐固态发酵工艺已经成为我国的酱油生产主流工艺。低盐固态发酵法酱油生产新工艺,原料仍然是豆饼与麸皮,特点是:拌曲用11
7、13 oBe盐水,酱醅含盐量6%7%,发酵温度4550发酵周期1525d,虽然与传统工艺生产的酱油相比仍有很大的差距,但比固态无盐发酵法生产的酱油,在产品风味上有了很大的提高。他的优点是:一是酱油色泽较深,滋味鲜美,后味浓厚,香气比无盐固态发酵显著提高; 二是生产不需要添加特殊设备;三是操作简便,技术不复杂,管理也方便;四是提取酱油仍可采用浸出淋油方法;五是原料蛋白质的利用率和氨基酸的生成率均较高,出品率也稳定;六,生产成本较低。4.2.2 工艺流程(1) 流程简介按加入种曲的形式不同,分为添加自制曲种和市售酱油曲精两种;其工艺流程见下图。本设计采用自培养曲种的工艺流程。该流程简图如下:图1(
8、2) 前期水解过程此阶段任务是将原料蛋白质和淀粉进行分解。蛋白质被蛋白酶分解成各种味的氨基酸,淀粉被淀粉酶水解成小分子的葡萄糖、麦芽糖和糊精等。在整个发酵过程中,蛋白质分解是较难的,时间需要也长。然而这个过程是酱油酿造中提高原料利用率的关键,是后期发酵的基础,因此必须把好这一关。酱油酿造原料是以蛋白质原料为主,蛋白酶的作用适宜温度为 4045,因此固态低盐发酵前期温度宜控制在4045 (这个温度可促进蛋白酶对蛋白质的水解,此温度至少应控制在1215d,水解方可基本完成。(3) 后期发酵阶段前期水解过程将大分子的蛋白质和淀粉质原料分解成了小分子、胨、肽、糊精和糖类。后期发酵过程的任务是利用酱醅中
9、的各种酶类及空气中落入的有益微生物,将小分子物质进一步转变成酱油的有效成分。例如酵母利用葡萄糖发酵成酒精,乳酸菌发酵成乳酸等。此阶段是利用各种酶共同作用,合成酱油色、香、味、体。各种酶的作用条件要求不能统一,但我们的工艺在后期应尽量考虑发挥各种酶和微生物的作用,考虑后发酵应适当降低发酵温度延长一些发酵时间,以利于色、香、味、体的形成。此阶段发酵时间至少15d。现在大多数工厂将后期发酵时间也缩至67d或更短。前期发酵温度较高,后期发酵温度靠水浴降温,偌大的发酵池根本降不下来,温度仍在 4849 .这就使后期的酒精发酵作用、酯化作用等成为无源之水。同时会在长时间高温过程中将大量蛋白质、氨基酸和糖消
10、耗在合成色素上,使酱油的呈味物质和营养成分相对减少,风味会降低。因此,采用低盐固态发酵法生产酱油,不要将其改的面目全非。发酵时间、温度、pH 值要科学掌握。防止随意性。4.3 各工段工艺操作4.3.1 原料酱油是一种咸味调味品,它是以蛋白质原料和淀粉质原料为主料经微生物发酵酿制而成。酿造方法分为传统和现代的。传统 采用野生菌制曲、晒露发酵,生产周期长,原料利用率低,卫生条件差。现代,在原料、工艺、设备、菌种等方面进行了很多改进,生产能力有了很大的提高,品种也日益丰富。酱油分类: 酿造酱油 配制酱油 再配制酱油 营养成分丰富,包括蛋白质、多肽、aa等 7.510g,含糖2g以上(我国酿造酱油每1
11、00mL),另外包括磷脂、有机酸以及钙、磷、铁等无机盐也较丰富。多种调味成分使酱油具备特殊香气、咸味、鲜味、甜味、酸味、酪氨酸等爽适的苦味,咸、酸、鲜、甜、苦五味调和。(一)蛋白质原料1、大豆是黄豆、青豆、黑豆的统称,各地均有种植,尤以东北大豆产量最多、质量最优。1)主要成分 蛋白质3540,脂肪1220,碳水化合物2131,纤维素4.35.2,灰分4.45.4,水分712,还含有多种微量元素和维生素。大豆氮素成分中95是蛋白质氮,其中水溶性蛋白质占90,aa种类较全,含8种必须aa,尤其含谷aa量高。2)选择 颗粒饱满、干燥、杂质少、皮薄新鲜、蛋白质含量高。3)脂肪 未利用。故大多用脱脂大豆
12、为酱油生产的蛋白质原料。脱脂大豆按生产方法不同,分豆粕和豆饼两种。用脱脂大豆作原料比大豆经济合算。因全氮含量为大豆的1.2倍,在脱脂时破坏了大豆细胞组织,脱脂大豆易吸水,酶易渗透进去,酶作用速度加快,故原料利用率高,酿造周期缩短。2、豆粕又叫豆片,是大豆先经适当加热处理,再经轧坯机压扁,用有机溶剂以浸出法提取油脂后的产物,为片状颗粒。1)成份 粗蛋白质4751,脂肪1,碳水化合物25,粗纤维素5.0,灰分5.0,水分710,蛋白质高,水分低,且不必粉碎,故适宜作酱油生产原料。2)用途 生产大豆蛋白、配合饲料、豆制品等。3、豆饼是用机榨法从大豆中提取油脂后的产物。可分冷榨豆饼和热榨豆饼。1)冷榨
13、豆饼 生产时大豆未经高温处理,故出油率低,但豆饼中蛋白质基本没有变性,这种豆饼适合于制作豆制品;2)热榨豆饼 大豆轧片后加热蒸炒,使大豆细胞组织破坏,同时减低油脂黏度,再经压榨而成,这样可提高大豆出油率。热榨豆饼水分较少,蛋白质含量高,质地疏松,易粉碎,适合于酿制酱油。4、其它蛋白质原料 只要蛋白质含量高,脂肪少,没有异味,不含有毒物质,都可为酿造酱油的代用品。如:蚕豆、豌豆、绿豆、花生饼、菜籽饼等。(二)淀粉质原料1、小麦根据多年的生产实践表明,小麦和麸皮是较理想的淀粉质原料。1)分布 是世界上分布最广,种植面积最大主要粮食作物之一,因品种、产地等不同而外形及成分各有差异。2)种类 红皮小麦
14、和白皮小麦;硬质小麦、软质小麦和中间质小麦;酿造酱油,应选用红皮及软质小麦。3)主要成份 除含70淀粉外,还含有23的糊精、24的蔗糖、葡萄糖和果糖;1014的蛋白质,其中麸胶蛋白质和谷蛋白质丰富,麸胶蛋白质中的aa以谷氨酸最多,是产生酱油鲜味的主要因素之一。2、麸皮麸皮质地疏松、体轻、表面积大。1)成份 除一般成分外,还含多种V、钙、铁等无机盐,粗淀粉中多缩戊糖含量高达2024,它与蛋白质的水解产物氨基酸相结合,产生酱油色素;另本身还含有-淀粉酶和B-淀粉酶,营养成分适于促进米曲霉的生长和产酶,2)优点 麸皮资源丰富、价格低廉、使用方便,目前国内酱油厂大多以麸皮作为生产酱油的主要淀粉质原料。
15、为了提高酱油质量,尤其是要改善风味,以适当补充些含淀粉较多的原料为宜,如淀粉不足,必然使糊精和糖分减少,影响酒精发酵,造成酱油香气差和口味淡薄。3、其它淀粉质原料1)米糠 是碾米后的副产品,米糠饼则是米糠榨油后的饼渣。两者均含有丰富的粗淀粉,尤其米糠饼更甚。它们均可作为生产酱油的淀粉质原料。2)玉米、甘薯、碎米、小米等均可作为生产酱油的淀粉质原料。(三)食盐是生产酱油的重要原料之一,它使酱油具有适当的咸味,并且与氨基酸共同呈鲜味。1)作用 增鲜、防腐杀菌。2)添加量 1.5表1氯化钠亚硝酸钠1、外观2、用途 3、对人体健康影响4、原因 5、症状6、熔点相似,白色晶状颗粒,密度几乎相同,有咸味,
16、同属盐类维持人类生命的必需品增氧801外观相似,白色晶状颗粒,密度几乎相同,有咸味,同属盐类。建筑,染料、药物、防锈剂、印染、漂白等。无情的“杀手”,毒性很强。误将亚硝酸钠当食盐,食用而中毒。缺氧头晕、头胀、耳鸣,全身无力,手脚麻手,并会有恶心呕吐、腹泻,心悸,血压下降,呼吸困难等症状,严重时发生抽搐,昏迷,如抢救不及时,或摄入量过多,就会呼吸循环衰竭而死亡。271(四)水没有污染,符合饮用水卫生标准。4.3.2原料处理(粉碎)粉碎是通过机械作用将原料粉碎成为小颗粒或粉末状粉碎为豆饼(豆粕)润水、蒸煮创造条件,使原料充分地润水,蒸煮,达到蛋白质一次变性,从而增加米曲霉生长繁殖及分泌酶的总面积,
17、提高酶活力粉碎的颗粒太大,不仅不易吸水和蒸熟,减少曲霉生长繁殖的总面积,降低酶活力,也影响发酵时酶对原料的作用程度。粉碎过细,麸皮比例又少,润水时容易结块,蒸后难免产生夹心,制曲导致通风不畅,发酵时酱醅发粘,给淋油带来一定困难。 所以粉碎程度以细而均匀为宜,颗粒大小为23mm,粉末量小于20%。4.3.3 原料配比一般要求豆粕: 麸皮为8:2 , 7:3 , 6:4,为了提高酱油的风味,最好用5%10%的小麦代替皮。4.3.4 润料豆粕或细碎豆饼与大豆不同,因其原型已被破坏,如用大量水价浸泡,就会将其中的成分浸出而损失,因此必须有加水与润水量设置合理的工序。润水即是加入所需要的水量,并设法使其
18、均匀而完全的吸收。润水还需要一定的时间。a) 润料的目的(1) 使原料中蛋白质含有一定的水分,以便在蒸疗时迅速达到适当变性的目的。(2) 使原料中淀粉易于充分糊化,以便溶出米曲霉所需要的营养成分。b) 润水设备(1) 最简单的润水设备是在蒸锅附近开辟一个用水泥砌成的平地,周围稍砌高畦,以防止拌曲时水分流失。由于这种润水操作全靠人工翻曲,劳动强度比较大,现已经基本被淘汰。(2) 另一种简单改进的设备是利用螺旋输送机(俗称绞龙)。(3) 本设计直接利用旋转式蒸锅进行润水。即将豆粕及麸皮装入锅内后,一面回转蒸锅,一面喷水入锅内,使曲料润水。c) 加水量的决定加水量多少最为适宜,是一个复杂的问题,必须
19、考虑各种条件:如原料含水量的多少,原料性质和配比,气候季节以及地区的不同,蒸料的方法,操作中水分散发情况,曲箱内装料数量以及曲室保温和通风情况等。润料用水要求符合饮用水标准,加水量为80%85%。以接种前熟料的水分为准,冬季为47%48%,春秋季为48%49% ,夏季为49%51%。润料以1h为宜,只有润透,才能使蒸煮达到比较好的效果。4.3.5 蒸煮蒸料的要求和目的要求:一熟、二软、三疏松、四不粘手、五无夹心、六有熟料固有的色泽和香气。加压蒸料操作时应注意:设备安全、人身安全。目的: 使原料中蛋白质完成适度的变性,便于被米曲霉发育生长所利用,并为以后酶分解提供基础。使原料中淀粉吸水膨胀而糊化
20、,并产生少量糖类,这些成分是米曲霉生长繁殖的营养物。能消灭附在原料上的微生物,以提高制曲的安全性,给米曲霉正常生长发育创造有利条件。4.3.6 摊晾摊晾是为了使温度达到接种要求,以防止杂菌污染,种曲接入温度为3840夏季稍低,冬季稍高)。4.3.7 制曲传统方法 制曲是依靠野生菌自然繁殖发酵,因含无益菌、有害菌混杂,曲酶活力不高,原料利用率低,有的杂菌会使产品带有异味甚至产生有毒有害物质;现代方法 用纯菌种制曲,50年代米曲霉优良菌株纯种发酵在全国推广,纯培养的耐盐酵母、耐盐乳酸菌应用于酱油发酵,用来提高酱油的风味。制曲和酱醅(酱醪)发酵是酱油生产中的2个重要阶段。在制曲阶段米曲霉分泌和积累的
21、酶对酱醅发酵的快慢、色素和鲜味成分的生成以及原料利用率的高低有直接的关系;在酱醅发酵阶段 酵母菌和酱油乳酸菌的发酵产物对酱油风味的形成有重要作用。a)酱油酿造微生物主要有米曲霉、酱油曲霉、酵母菌、乳酸菌。(1)米曲霉是曲霉的一种,由于它与黄曲霉十分近似,所以同属于黄曲霉群。外观与形态 黄绿色,个体形态:分生孢子头呈放射形,顶囊近球形,分生孢子表面平滑,少数有刺,依靠各种孢子繁殖,以无性孢子繁殖为主。在适宜条件,米曲霉可生成大量分生孢子。酶系复杂 分泌的胞外酶有:蛋白酶、a-淀粉酶、糖化酶、谷氨酰胺酶、果胶酶、半纤维素酶、纤维素酶等。胞内酶有:氧化还原酶等。蛋白酶、谷氨酰胺酶、-淀粉酶、糖化酶活
22、力的高低与酱油质量及原料利用率的关系密切。营养 因米曲霉分泌的蛋白酶和淀粉酶是诱导酶,在制酱油曲时要求制曲配料中有较高的蛋白质含量和适当的淀粉含量,以诱导酶的生成。大豆或脱脂大豆富含蛋白质,小麦、麸皮含有淀粉,且含较丰富V、无机盐等营养物质,可满足米曲霉繁殖和产酶的需要。生长条件 前期3235,利于长菌。若42以上停止生长。后期2830,有利于蛋白酶、谷氨酰胺酶的生成。pH6.56.8水分 过高,杂菌生长;过低,影响菌丝生长;故控制在48较适宜。好氧微生物 通风,既加氧,又去CO2。CO2过多对米曲霉生长和产酶不利。常用菌株 AS3.863 特点:蛋白酶、糖化酶活力强,生长繁殖快速,制曲后生产
23、酱油香气好。(2)酱油曲霉在分类上属米曲霉系的菌,其分生孢子等与米曲霉相似。(3)酵母菌对酱油风味和香气有重要作用。属鲁氏酵母和球拟酵母属。温度 2830,pH45。耐盐,在58食盐培养基中生长良好。(4)乳酸菌耐盐,是在特定环境中的特殊的乳酸菌,但耐乳酸能力不强,故pH不会过低。适量乳酸是构成酱油风味的重要因素之一。原因:1)乳酸本身具有特殊香气;2)与乙醇生成乳酸乙酯重要香气。3)使酱醅pH下降至5.5以下,促使酵母繁殖发酵。(5)有害微生物毛霉、青霉、小球菌、枯草芽孢杆菌等。原因:种曲质量差;操作不当;b)种曲质量标准 外观 孢子生长旺盛,呈新鲜黄绿色,无杂菌生长的异色。用手捏碎种曲有孢
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