4.5万吨酱油车间三种制曲设备选型研究

上官宗渺

（贵阳味莼园食品股份有限公司，贵州 贵阳 550018）

从酿造酱油生产过程的整个机理和工序来看，微生物及其酶类是关键之一，它决定着整个酱油生产过程的成败，同时也决定了原料的利用率和产品品质以及相应的经济效益。生产所需的微生物和酶主要通过制曲获得，因此制曲工序是酱油生产过程的关键环节之一。本文就以设计年产4.5万t二级酱油车间制曲设备选型为例，对固定式敞口平面通风制曲池、吊移式加盖曲箱及圆盘制曲设备的科学性、实用性与经济性进行了比较、论证，供业内人士参考。

1 三种制曲设备概况

随着我国酱油酿造行业的技术进步，制曲设备也在不断推陈出新，20世纪60年代普遍采用传统的盘、匾制曲；70年代初改为平面通风制曲，即固定式敞口平面通风制曲池，比传统的盘、匾制曲有很大的提高；80年代在设备形式上又出现经过改进的曲箱，有固定加盖曲箱、可倾式加盖曲箱、链箱式曲箱等。80年代末90年代初又出现整箱吊移式加盖曲箱，圆盘式机械制曲等多种形式。目前我国除部分厂家的种曲生产还沿用传统的竹篇、木盘、竹帘等进行制曲外，大曲生产无论选用什么形式的制曲设备，都归属于厚层强制通风制曲法。本文就固定式敞口平面通风制曲池、吊移式加盖曲箱及将要采用的圆盘制曲设备进行简介。

1.1 固定式敞口平面通风制曲池

固定式敞口平面通风制曲池用钢筋混凝土或砖砌制成，一般分为上、下两层，上层为曲培养床，下层为通风池，中间由假底隔开。贵阳味莼园食品股份有限公司2000年前使用的固定式敞口平面通风制曲池通风制曲设备如图1所示，内空长10 m、宽2 m，1个曲室内2个曲池，1个曲池可容1 000 kg豆粕与670 kg麸皮的曲料，曲池底设有蒸汽管用于冬季保温。曲室设置在二楼，熟料从一楼经气流输送机正压通过管道风送到曲池。出曲由人工搬运到固定落曲孔，经管道靠重力下落到一楼拌盐水绞龙进口。

图1 固定式敞口平面通风制曲示意图Fig.1 Schematic diagram of fixed type open planar ventilate koji-making

固定式敞口平面通风制曲池在我国使用最为广泛，具体使用方法本文不再赘述。

1.2 吊移式加盖曲箱

20世纪80年代末，我国酱油酿造工厂的制曲工艺仍沿用历来的固态生产方式，一般厂的制曲设备都是固定式的，固体物料在制曲设备中的进出输送给酱油的生产带来许多问题，并为技术改造增加了困难，由于酿造车间的制曲室既是保温区又是操作区，从而形成了一个劳动条件较差的工作环境。酿造酱油设备虽不断地进行了改进，但都仍在老的模式中进行，对产品卫生、车间环境、工作状态等都未能获得根本性的改变，新建车间的层高也正在逐步提高，空间的有效使用率相对减少，能源的消耗亦有增未减，因而投资工料亦在逐步上升。鉴于这些倩况，上海酿造一厂为了进一步改革制曲设备，组织力量进行了许多试验改进工作，试制和设计了移动式制曲箱。

1991年，上海酿造一厂在广州召开的中国微生物学会酱油学组研讨会上，展示了自主研发的吊移式曲箱在酱油生产中的运行录像，让人耳目一新，使传统的酱油制造业向机械化、现代化迈进了一大步。

贵阳味莼园食品股份有限公司在1999年新建酱油车间时，就采用了上海酿造一厂推介的吊移式曲箱。吊移式加盖曲箱的曲箱可分成上部分（可调移的曲床和假底）及下部分（通风池（箱座））。通风池与通风机固定不动，通风制曲时曲箱座落在固定的通风池上，曲箱底与通风池接触面之间有密封条，密封条靠曲箱的自重予以密封，以防循环风外泄，每一曲箱具有独立的循环风、进冷风和排温、排湿系统。由于曲床能够吊移。因此，进料与出曲都能定点，从而省去了熟料皮带或风送装置（如图2所示），曲箱（曲床+假底+回风口）尺寸：长8.45 m+0.47 m、宽2.2 m、高0.58 m；曲箱盖高0.21 m；通风池（箱座）高0.28 m，每个曲箱可容1 000 kg豆粕与670 kg麸皮的混合曲料。

图2 吊式移动曲箱车间剖立面示意图Fig.2 The section elevation sketch of hanging-moving type of curved box

1.3 圆盘制曲机

业内人士多数认为，圆盘制曲机是目前所有制曲设备中最为先进的一种，也是国内外制曲装置的一种新趋向，因为它不仅对投料量的适应性较强，而且容易实现机械操作和进一步实现电脑控制，制曲室可制成密封式，保温、保湿条件较好，可以减少污染，便于清理卫生和灭菌等工作。此外能显著改善制曲工人劳动条件，减轻劳动强度和改善车间环境、这些都是其他任何固体制曲设备所不能比拟的。

1980年由河北省秦皇岛市山海关调味品厂技术人员参考日本有关资料，结合我国具体情况研制成功了YUZ—490型旋转式圆盘制曲机，该机是由旋转圆盘、翻曲机、摊刮机、通风排温系统、自动测温系统、电控系统和密封曲室等7部分组成。曲床采取圆盘旋转式，不但使入料、摊平、翻曲、出料等作业全部实现了机械化，而且可与前后两大工序的设备配套成龙，达到了整个车间的连续化生产；曲室采取密封式，既杜绝了杂菌污染，又有效地保持了品温、室温和相对湿度，为米曲霉充分繁殖成长提供了可靠条件。其次，整个制曲过程均在曲室外操纵机械作业，自动测温、通风排温，既从根本上改变了制曲工人“脏、热、累”的艰苦劳动条件，又节省了大量劳力，之后其他地区又陆续研制出曲床直径为4.9 m、5 m、6 m等的圆盘制曲机，这些圆盘制曲机各具优点，也各有不足之处。由于设备自身存在一定的缺陷，造价又高于其他制曲设备许多，加之部分企业在使用中对新设备了解不够，生产应用中出现了一些问题，致使圆盘制曲机的推广应用远不及其他制曲设备。

时至今日，圆盘制曲机制造技术经过了三十几年的不断完善，已经成熟。

2 曲床面积比较

制曲设备的选型设计，首先要计算出每日曲料体积，同时要根据企业产品风味质量定位，确定是1日曲还是2日曲，曲料在去床上的摊平厚度，进而计算出曲床总平面面积。

2.1 每日曲料体积计算

（1）物料衡算基本数据

以年产4.5万t二级酱油为例，其中高盐稀态发酵酱油0.5万t、固稀发酵酱油2.5万t、低盐固态发酵酱油1.5万t，其原料配比、出品率等见表1。

表1 三种发酵酱油原料配比及其出品率Table 1 Ratio and yield of three kinds of fermented soy sauce raw materials

（2）4.5万t二级酱油年需原料量

根据表1所列混合料出品率，求出3种发酵酱油年需用原料如表2所示。

表2 三种发酵酱油年需用原料表Table 2 Annual ingredients list of three kinds of fermented soy sauce

（3）每日投料量及入池曲料体积

根据表2所列年需原料总量10 200 t，按年投料300 d计算，得出每天投混合料量为34 t。按企业实际生产曲料体积与混合原料质量比计算出，高盐稀态与固稀发酵酱油34 t的混合原料，入池曲料体积为89.23 m3；低盐固态发酵酱油34 t的混合原料，入池曲料体积为85.63 m3。

2.2 曲床总平面面积

（1）固定式敞口平面通风制曲池与吊移式加盖曲箱曲床总平面面积

企业经验数据，采用固定式敞口平面通风制曲池与吊移式加盖曲箱，入池曲料厚度在25～28 cm最合适，由此计算出高盐稀态与固稀发酵酱油曲床总平面面积为319～357 m2，低盐固态发酵酱油曲床总平面面积为306～343 m2。

（2）宁波味华圆盘制曲机曲床总平面面积

根据宁波味华圆盘制曲机使用说明书中描述，料层厚度一般在250～370 mm，由此计算出高盐稀态与固稀发酵酱油曲床总平面面积为241～357 m2，低盐固态发酵酱油曲床总平面面积为231～343 m2。

（3）曲床总平面面积综合取值

制曲周期的长短，因菌种、品温、设备及工艺不同而异。日本采用厚层通风制曲大多为42～45 h。我国多数企业的制曲周期为24～28 h，贵阳味莼园食品股份有限公司的制曲周期为40～44 h，也曾试验过制24～28 h曲，酿制出的酱油比同级42～45 h曲的风味及体态单薄。本例制曲周期按40～44 h计算。由此（1）、（2）计算出的曲床总平面面积应乘以2。综合取值为：固定式敞口平面通风制曲池与吊移式加盖曲箱曲床总平面面积600 m2，宁波味华圆盘制曲机曲床总平面面积520～540 m2。

3 三种制曲设备在4.5万t酱油生产线的可行性分析

由表3可见，固定式敞口平面通风制曲池造价最低，其次是吊移式加盖曲箱，仅为固定式敞口平面通风制曲池的1.3倍，最昂贵的是圆盘制曲机，造价为吊移式加盖曲箱的2.39倍，固定式敞口平面通风制曲池的3.01倍。但是从使用的角度分析，圆盘制曲机的人工成本最低，固定式敞口平面通风制曲池的人工成本最高。

表3 三种制曲设备数据比较Table 3 Comparison data among three kinds of koji-making equipment

由表3可见，圆盘制曲机最为先进，机械化与自动化程度最高，可编程逻辑控制器（programmable logic controller，PLC）程序控制制曲过程，能24 h连续工作，实现制曲机械化与自动化；翻曲到底，通风情况好，出曲彻底，无残留；在结构上有利于清洗和杀菌，易于控制杂菌感染，是制曲设备今后相当一段时间的主流方向。其次是吊移式加盖曲箱，基本达到机械化生产，熟料直接进入曲箱，避免了熟料输送过程中杂菌污染，是目前除圆盘制曲机外较为先进的制曲设备。而固定式敞口平面通风制曲池几乎全靠人工劳动，熟料风送过程中无法避免杂菌污染。

4 结论

通过以上经济分析与技术分析，圆盘制曲机的投入成本最高，使用人工成本最低，技术性最高，是制曲设备今后相当一段时间的主流方向。造价虽然高出吊移式加盖曲箱1 181万元，但却解决了孢子飞扬问题，同时能减少一定的人工成本。若企业财力允许，在4.5万t酱油生产线选择圆盘制曲机是可行的。若企业财力有困难，选择性价比较高的吊移式加盖曲箱也比较切实。

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