4.5萬噸醬油車間三種制曲設(shè)備選型研究

上官宗渺

（貴陽味莼園食品股份有限公司，貴州 貴陽 550018）

從釀造醬油生產(chǎn)過程的整個(gè)機(jī)理和工序來看，微生物及其酶類是關(guān)鍵之一，它決定著整個(gè)醬油生產(chǎn)過程的成敗，同時(shí)也決定了原料的利用率和產(chǎn)品品質(zhì)以及相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益。生產(chǎn)所需的微生物和酶主要通過制曲獲得，因此制曲工序是醬油生產(chǎn)過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。本文就以設(shè)計(jì)年產(chǎn)4.5萬t二級(jí)醬油車間制曲設(shè)備選型為例，對(duì)固定式敞口平面通風(fēng)制曲池、吊移式加蓋曲箱及圓盤制曲設(shè)備的科學(xué)性、實(shí)用性與經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了比較、論證，供業(yè)內(nèi)人士參考。

1 三種制曲設(shè)備概況

隨著我國醬油釀造行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，制曲設(shè)備也在不斷推陳出新，20世紀(jì)60年代普遍采用傳統(tǒng)的盤、匾制曲；70年代初改為平面通風(fēng)制曲，即固定式敞口平面通風(fēng)制曲池，比傳統(tǒng)的盤、匾制曲有很大的提高；80年代在設(shè)備形式上又出現(xiàn)經(jīng)過改進(jìn)的曲箱，有固定加蓋曲箱、可傾式加蓋曲箱、鏈箱式曲箱等。80年代末90年代初又出現(xiàn)整箱吊移式加蓋曲箱，圓盤式機(jī)械制曲等多種形式。目前我國除部分廠家的種曲生產(chǎn)還沿用傳統(tǒng)的竹篇、木盤、竹簾等進(jìn)行制曲外，大曲生產(chǎn)無論選用什么形式的制曲設(shè)備，都?xì)w屬于厚層強(qiáng)制通風(fēng)制曲法。本文就固定式敞口平面通風(fēng)制曲池、吊移式加蓋曲箱及將要采用的圓盤制曲設(shè)備進(jìn)行簡介。

1.1 固定式敞口平面通風(fēng)制曲池

固定式敞口平面通風(fēng)制曲池用鋼筋混凝土或磚砌制成，一般分為上、下兩層，上層為曲培養(yǎng)床，下層為通風(fēng)池，中間由假底隔開。貴陽味莼園食品股份有限公司2000年前使用的固定式敞口平面通風(fēng)制曲池通風(fēng)制曲設(shè)備如圖1所示，內(nèi)空長10 m、寬2 m，1個(gè)曲室內(nèi)2個(gè)曲池，1個(gè)曲池可容1 000 kg豆粕與670 kg麩皮的曲料，曲池底設(shè)有蒸汽管用于冬季保溫。曲室設(shè)置在二樓，熟料從一樓經(jīng)氣流輸送機(jī)正壓通過管道風(fēng)送到曲池。出曲由人工搬運(yùn)到固定落曲孔，經(jīng)管道靠重力下落到一樓拌鹽水絞龍進(jìn)口。

圖1 固定式敞口平面通風(fēng)制曲示意圖Fig.1 Schematic diagram of fixed type open planar ventilate koji-making

固定式敞口平面通風(fēng)制曲池在我國使用最為廣泛，具體使用方法本文不再贅述。

1.2 吊移式加蓋曲箱

20世紀(jì)80年代末，我國醬油釀造工廠的制曲工藝仍沿用歷來的固態(tài)生產(chǎn)方式，一般廠的制曲設(shè)備都是固定式的，固體物料在制曲設(shè)備中的進(jìn)出輸送給醬油的生產(chǎn)帶來許多問題，并為技術(shù)改造增加了困難，由于釀造車間的制曲室既是保溫區(qū)又是操作區(qū)，從而形成了一個(gè)勞動(dòng)條件較差的工作環(huán)境。釀造醬油設(shè)備雖不斷地進(jìn)行了改進(jìn)，但都仍在老的模式中進(jìn)行，對(duì)產(chǎn)品衛(wèi)生、車間環(huán)境、工作狀態(tài)等都未能獲得根本性的改變，新建車間的層高也正在逐步提高，空間的有效使用率相對(duì)減少，能源的消耗亦有增未減，因而投資工料亦在逐步上升。鑒于這些倩況，上海釀造一廠為了進(jìn)一步改革制曲設(shè)備，組織力量進(jìn)行了許多試驗(yàn)改進(jìn)工作，試制和設(shè)計(jì)了移動(dòng)式制曲箱。

1991年，上海釀造一廠在廣州召開的中國微生物學(xué)會(huì)醬油學(xué)組研討會(huì)上，展示了自主研發(fā)的吊移式曲箱在醬油生產(chǎn)中的運(yùn)行錄像，讓人耳目一新，使傳統(tǒng)的醬油制造業(yè)向機(jī)械化、現(xiàn)代化邁進(jìn)了一大步。

貴陽味莼園食品股份有限公司在1999年新建醬油車間時(shí)，就采用了上海釀造一廠推介的吊移式曲箱。吊移式加蓋曲箱的曲箱可分成上部分（可調(diào)移的曲床和假底）及下部分（通風(fēng)池（箱座））。通風(fēng)池與通風(fēng)機(jī)固定不動(dòng)，通風(fēng)制曲時(shí)曲箱座落在固定的通風(fēng)池上，曲箱底與通風(fēng)池接觸面之間有密封條，密封條靠曲箱的自重予以密封，以防循環(huán)風(fēng)外泄，每一曲箱具有獨(dú)立的循環(huán)風(fēng)、進(jìn)冷風(fēng)和排溫、排濕系統(tǒng)。由于曲床能夠吊移。因此，進(jìn)料與出曲都能定點(diǎn)，從而省去了熟料皮帶或風(fēng)送裝置（如圖2所示），曲箱（曲床+假底+回風(fēng)口）尺寸：長8.45 m+0.47 m、寬2.2 m、高0.58 m；曲箱蓋高0.21 m；通風(fēng)池（箱座）高0.28 m，每個(gè)曲箱可容1 000 kg豆粕與670 kg麩皮的混合曲料。

圖2 吊式移動(dòng)曲箱車間剖立面示意圖Fig.2 The section elevation sketch of hanging-moving type of curved box

1.3 圓盤制曲機(jī)

業(yè)內(nèi)人士多數(shù)認(rèn)為，圓盤制曲機(jī)是目前所有制曲設(shè)備中最為先進(jìn)的一種，也是國內(nèi)外制曲裝置的一種新趨向，因?yàn)樗粌H對(duì)投料量的適應(yīng)性較強(qiáng)，而且容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械操作和進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電腦控制，制曲室可制成密封式，保溫、保濕條件較好，可以減少污染，便于清理衛(wèi)生和滅菌等工作。此外能顯著改善制曲工人勞動(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和改善車間環(huán)境、這些都是其他任何固體制曲設(shè)備所不能比擬的。

1980年由河北省秦皇島市山海關(guān)調(diào)味品廠技術(shù)人員參考日本有關(guān)資料，結(jié)合我國具體情況研制成功了YUZ—490型旋轉(zhuǎn)式圓盤制曲機(jī)，該機(jī)是由旋轉(zhuǎn)圓盤、翻曲機(jī)、攤刮機(jī)、通風(fēng)排溫系統(tǒng)、自動(dòng)測溫系統(tǒng)、電控系統(tǒng)和密封曲室等7部分組成。曲床采取圓盤旋轉(zhuǎn)式，不但使入料、攤平、翻曲、出料等作業(yè)全部實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，而且可與前后兩大工序的設(shè)備配套成龍，達(dá)到了整個(gè)車間的連續(xù)化生產(chǎn)；曲室采取密封式，既杜絕了雜菌污染，又有效地保持了品溫、室溫和相對(duì)濕度，為米曲霉充分繁殖成長提供了可靠條件。其次，整個(gè)制曲過程均在曲室外操縱機(jī)械作業(yè)，自動(dòng)測溫、通風(fēng)排溫，既從根本上改變了制曲工人“臟、熱、累”的艱苦勞動(dòng)條件，又節(jié)省了大量勞力，之后其他地區(qū)又陸續(xù)研制出曲床直徑為4.9 m、5 m、6 m等的圓盤制曲機(jī)，這些圓盤制曲機(jī)各具優(yōu)點(diǎn)，也各有不足之處。由于設(shè)備自身存在一定的缺陷，造價(jià)又高于其他制曲設(shè)備許多，加之部分企業(yè)在使用中對(duì)新設(shè)備了解不夠，生產(chǎn)應(yīng)用中出現(xiàn)了一些問題，致使圓盤制曲機(jī)的推廣應(yīng)用遠(yuǎn)不及其他制曲設(shè)備。

時(shí)至今日，圓盤制曲機(jī)制造技術(shù)經(jīng)過了三十幾年的不斷完善，已經(jīng)成熟。

2 曲床面積比較

制曲設(shè)備的選型設(shè)計(jì)，首先要計(jì)算出每日曲料體積，同時(shí)要根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品風(fēng)味質(zhì)量定位，確定是1日曲還是2日曲，曲料在去床上的攤平厚度，進(jìn)而計(jì)算出曲床總平面面積。

2.1 每日曲料體積計(jì)算

（1）物料衡算基本數(shù)據(jù)

以年產(chǎn)4.5萬t二級(jí)醬油為例，其中高鹽稀態(tài)發(fā)酵醬油0.5萬t、固稀發(fā)酵醬油2.5萬t、低鹽固態(tài)發(fā)酵醬油1.5萬t，其原料配比、出品率等見表1。

表1 三種發(fā)酵醬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）4.5萬t二級(jí)醬油年需原料量

根據(jù)表1所列混合料出品率，求出3種發(fā)酵醬油年需用原料如表2所示。

表2 三種發(fā)酵醬油年需用原料表Table 2 Annual ingredients list of three kinds of fermented soy sauce

（3）每日投料量及入池曲料體積

根據(jù)表2所列年需原料總量10 200 t，按年投料300 d計(jì)算，得出每天投混合料量為34 t。按企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)曲料體積與混合原料質(zhì)量比計(jì)算出，高鹽稀態(tài)與固稀發(fā)酵醬油34 t的混合原料，入池曲料體積為89.23 m3；低鹽固態(tài)發(fā)酵醬油34 t的混合原料，入池曲料體積為85.63 m3。

2.2 曲床總平面面積

（1）固定式敞口平面通風(fēng)制曲池與吊移式加蓋曲箱曲床總平面面積

企業(yè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用固定式敞口平面通風(fēng)制曲池與吊移式加蓋曲箱，入池曲料厚度在25～28 cm最合適，由此計(jì)算出高鹽稀態(tài)與固稀發(fā)酵醬油曲床總平面面積為319～357 m2，低鹽固態(tài)發(fā)酵醬油曲床總平面面積為306～343 m2。

（2）寧波味華圓盤制曲機(jī)曲床總平面面積

根據(jù)寧波味華圓盤制曲機(jī)使用說明書中描述，料層厚度一般在250～370 mm，由此計(jì)算出高鹽稀態(tài)與固稀發(fā)酵醬油曲床總平面面積為241～357 m2，低鹽固態(tài)發(fā)酵醬油曲床總平面面積為231～343 m2。

（3）曲床總平面面積綜合取值

制曲周期的長短，因菌種、品溫、設(shè)備及工藝不同而異。日本采用厚層通風(fēng)制曲大多為42～45 h。我國多數(shù)企業(yè)的制曲周期為24～28 h，貴陽味莼園食品股份有限公司的制曲周期為40～44 h，也曾試驗(yàn)過制24～28 h曲，釀制出的醬油比同級(jí)42～45 h曲的風(fēng)味及體態(tài)單薄。本例制曲周期按40～44 h計(jì)算。由此（1）、（2）計(jì)算出的曲床總平面面積應(yīng)乘以2。綜合取值為：固定式敞口平面通風(fēng)制曲池與吊移式加蓋曲箱曲床總平面面積600 m2，寧波味華圓盤制曲機(jī)曲床總平面面積520～540 m2。

3 三種制曲設(shè)備在4.5萬t醬油生產(chǎn)線的可行性分析

由表3可見，固定式敞口平面通風(fēng)制曲池造價(jià)最低，其次是吊移式加蓋曲箱，僅為固定式敞口平面通風(fēng)制曲池的1.3倍，最昂貴的是圓盤制曲機(jī)，造價(jià)為吊移式加蓋曲箱的2.39倍，固定式敞口平面通風(fēng)制曲池的3.01倍。但是從使用的角度分析，圓盤制曲機(jī)的人工成本最低，固定式敞口平面通風(fēng)制曲池的人工成本最高。

表3 三種制曲設(shè)備數(shù)據(jù)比較Table 3 Comparison data among three kinds of koji-making equipment

由表3可見，圓盤制曲機(jī)最為先進(jìn)，機(jī)械化與自動(dòng)化程度最高，可編程邏輯控制器（programmable logic controller，PLC）程序控制制曲過程，能24 h連續(xù)工作，實(shí)現(xiàn)制曲機(jī)械化與自動(dòng)化；翻曲到底，通風(fēng)情況好，出曲徹底，無殘留；在結(jié)構(gòu)上有利于清洗和殺菌，易于控制雜菌感染，是制曲設(shè)備今后相當(dāng)一段時(shí)間的主流方向。其次是吊移式加蓋曲箱，基本達(dá)到機(jī)械化生產(chǎn)，熟料直接進(jìn)入曲箱，避免了熟料輸送過程中雜菌污染，是目前除圓盤制曲機(jī)外較為先進(jìn)的制曲設(shè)備。而固定式敞口平面通風(fēng)制曲池幾乎全靠人工勞動(dòng)，熟料風(fēng)送過程中無法避免雜菌污染。

4 結(jié)論

通過以上經(jīng)濟(jì)分析與技術(shù)分析，圓盤制曲機(jī)的投入成本最高，使用人工成本最低，技術(shù)性最高，是制曲設(shè)備今后相當(dāng)一段時(shí)間的主流方向。造價(jià)雖然高出吊移式加蓋曲箱1 181萬元，但卻解決了孢子飛揚(yáng)問題，同時(shí)能減少一定的人工成本。若企業(yè)財(cái)力允許，在4.5萬t醬油生產(chǎn)線選擇圓盤制曲機(jī)是可行的。若企業(yè)財(cái)力有困難，選擇性價(jià)比較高的吊移式加蓋曲箱也比較切實(shí)。

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