【正文】 麥汁冷卻耗冷量 Q1?????????????? 24 發(fā)酵耗冷量 Q2???????????????? 24 發(fā)酵期間發(fā)酵放熱 Q2??????????? . 24 發(fā)酵后期發(fā)酵液降溫耗冷 Q2″??????? 24 發(fā)酵總耗冷量 Q2?????????? ..? 25 每酵用冷媒耗量 Q0?????????? ..? 25 發(fā)酵用冷媒耗量（循環(huán)量） M2 ?????? ?? 25 第五章 發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)與選 型????????????? 25 發(fā)酵罐體積的確定 ?????????????? 25 發(fā)酵罐數(shù)量的確定?????????????? 26 發(fā)酵罐材料的選擇 ??????????????? . 26 發(fā)酵罐圓柱體部分壁厚確定??????????? 26 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭壁厚算 ???????????? 27 罐底錐形封頭的設(shè)計(jì)型 ?????????? 27 5 進(jìn)料管及排酒管的 直徑與型 ????????? 27 冷媒進(jìn)出管 ???????????????? 28 發(fā)酵罐夾套的選取 ?????????????? 29 CO2排出管及 CIP 清洗管 ??????????? 30 其他選型 ????????????????? 30 總結(jié) …………………………………………………… . 32 參考文獻(xiàn) ……………………………………………… 33 6 第一章 緒 論 設(shè)計(jì)選題的目的 目前，世界上啤酒市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，廣大消費(fèi)者對(duì)啤酒品種結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品質(zhì)量的要求 也越來(lái)越高，相應(yīng)的新品種也層出不窮。對(duì)發(fā)酵過(guò)程及其設(shè)備選型進(jìn)行了較為詳細(xì)的探討。本設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括物料衡算，熱量衡算，冷耗衡算和設(shè)備選型的計(jì)算及重點(diǎn)設(shè)備選型及計(jì)算。 1 前 言 本設(shè)計(jì)為順應(yīng)近幾年來(lái)啤酒工業(yè)飛速發(fā)展的需求，在啤酒工藝成熟的基礎(chǔ)上，同時(shí)體現(xiàn)了啤酒釀造的新工藝，為企業(yè)的開源節(jié)流提供了新的依據(jù)。糖化方法采用雙醪浸出糖化法，發(fā)酵方法采用下面發(fā)酵法。 關(guān)鍵詞：啤酒工藝；設(shè)備選型；技術(shù)經(jīng)濟(jì)；發(fā)酵；糖化；發(fā)酵罐 . 2 目錄 第一章 緒 論????????????????? 6 設(shè)計(jì)選題的目的????????????? 6 設(shè)計(jì)工作的意義????????????? 6 課題研究?jī)?nèi)容及方法???????????? 6 設(shè)計(jì)依據(jù)?????????? ?????? 6 設(shè)計(jì)范圍???????????????? 6 指導(dǎo)思想?????????? ?????? .6 工藝選擇?????????????????? 6 設(shè)備的選擇????????????????? 7 第二章 啤酒工藝選擇與論證???????????? 7 啤酒原料????????????????? 7 釀造用水??????????????? 7 麥芽 ?????????????????? . 7 酒花?????????????????? 7 輔料????????????????? 7 酵母???????????????? 8 麥汁制備????????????????? . 8 麥芽及輔料的粉碎理論????????? .. 8 麥芽的粉碎??????????????? 8 輔料的粉碎??????????????? 8 糖化工藝的選擇與論證 ?? ?? ????? 8 3 麥汁過(guò)濾??????????????????? 9 麥汁過(guò)濾的基本要求及技術(shù)指標(biāo)? ?????? 9 麥汁過(guò)濾方法及影響因素???? ?????? 9 麥汁煮沸??????????????????? 9 麥汁煮沸設(shè)備選擇及優(yōu)缺點(diǎn)??? ?????? . 9 麥汁煮沸工藝???????????????? 10 麥汁后處理?????????????????? 10 熱凝固物及 冷凝固物的分離?????????? 10 麥汁的冷卻??????????? ?????? 10 麥汁的充氧????????????????? . 10 啤酒發(fā)酵的工藝論證?????????????? 10 啤酒酵母???????????? ?????? 10 啤酒發(fā)酵工藝技術(shù)控制?????? ?????? 11 啤酒發(fā)酵工藝????????????????? 12 啤酒發(fā)酵方法的選擇????????????? 15 酵母的添加與回收???????????????? 17 發(fā)酵設(shè)備的降溫控制??????????????? 17 啤酒過(guò)濾??????????????????? 17 啤酒過(guò)濾理論??????????????? . 17 啤酒過(guò)濾方式的選擇與論證????????? 17 啤酒的包裝????????????????? 18 第三章 物料衡算?????????????????? .? 18 4 物料衡算的意義????? ?????????? 18 物料衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?????????????? 18 100 ㎏原料生產(chǎn) 11176。因而，很有必要將這方面的計(jì)劃 加以科學(xué)地總結(jié)和分析以推動(dòng)啤酒產(chǎn)品多樣化在廣度和深度上的健康發(fā)展，隨著人們生活水平的提高，飲食消費(fèi)結(jié)構(gòu)的不斷改變，啤酒已進(jìn)入了千家萬(wàn)戶。是根據(jù)教學(xué)的實(shí)際需求來(lái)選定的。 課題研究?jī)?nèi)容及方法 設(shè)計(jì)依據(jù) 本設(shè)計(jì)是根據(jù)四川理工學(xué)院生物工程學(xué)院生物工程 布置的課程設(shè)計(jì)任務(wù)書要求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。 工藝選擇 ，先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。 第二章 啤酒工藝選擇與論證 啤酒 原料 釀造用水 水是啤酒釀造最重要的原料，釀造水被稱為“啤酒的血液”。啤酒釀造用水中含有10~15 mg/L Mg 已經(jīng)足夠，過(guò)高會(huì)使啤酒變的干，苦味重。麥芽還應(yīng)有新鮮稻草香味，不應(yīng)有霉味、潮濕味、酸味、焦苦及煙熏味等。 大米是啤酒廠最常用的輔料，其特點(diǎn)是價(jià)格低廉，蛋白質(zhì)、多酚物質(zhì)和脂肪含量低于麥芽，而淀粉含量高于麥芽，本設(shè)計(jì)采用大米作為輔料，生產(chǎn)出的啤酒具有色澤淺、口味清爽、泡沫細(xì)膩、酒花香突出，非生物穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是經(jīng)典型啤酒，色澤淺，采用的是下面發(fā)酵技術(shù)，故選用下面酵母。因?yàn)闈穹ǚ鬯橛斜砥け容^完整，從而獲得良好的過(guò)濾層，解決了粉塵的危害，過(guò)濾時(shí)間短，糖化效果好，麥芽汁清亮，對(duì)溶解不良的麥芽可提高其浸出率，適合比較高的投料量等優(yōu)點(diǎn)。 糖化工藝的選擇與論證 利用麥芽所含的各種水解酶，在適宜的條件（溫度、 pH 值、時(shí)間）下，將麥芽和麥芽輔料中的不溶性高分子物質(zhì)逐步分解為可溶性低分子物質(zhì)，這個(gè)分解過(guò)程稱為糖化。 1．糖化方法 麥芽的糖化方法通常可分為煮 出糖化法和浸出糖化法，其中煮出糖化法又分為一次、二次和三次煮出糖化法。故不采 9 用。 三次糖化法原料利用率高，利于酶的作用，適用于濃色啤酒，耗熱能多，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，故不采用。技術(shù)指標(biāo)應(yīng)保證過(guò)濾的麥汁達(dá)到生產(chǎn)所需要的質(zhì)量要求，盡可能多地獲得澄清麥汁，提高生產(chǎn)率，減少對(duì)環(huán)境的污染。 過(guò)濾槽法過(guò)濾麥汁是通過(guò)篩分效應(yīng)，濾層效應(yīng)和深層過(guò)濾效應(yīng)三方面的作用而進(jìn)行的。 啤酒廠商用的煮沸鍋有內(nèi)加熱式煮沸鍋、外加熱式煮沸鍋、低壓 煮沸過(guò)和連續(xù)流動(dòng)式麥汁煮沸器，本設(shè)計(jì)采用內(nèi)加熱式煮沸鍋。 麥汁煮沸工藝 內(nèi)加熱式麥汁煮沸鍋又可分為常壓煮沸和低壓煮沸，本設(shè)計(jì)采用常壓煮沸工藝。煮沸的主要作用：⑴滅酶和殺菌；⑵蛋白質(zhì)變形和絮凝；⑶浸出酒花中物質(zhì)；⑷排除麥汁異雜臭氣。 麥汁在冷卻過(guò)程中會(huì)形成冷凝固物，并逐漸沉淀下來(lái)，去除冷凝固物的方法可以用自然沉降法和浮選法，自然沉降法是待冷凝固物自然沉降后加以除去，浮選法是麥汁在去除熱凝固物后，通入無(wú)菌空氣就會(huì)吸附在細(xì)密的小氣泡上，隨氣泡升至液面，并加以除去。 麥汁冷卻 有一段式和兩段式兩種冷卻方式 .本設(shè)計(jì)采用三段式冷卻方式，其優(yōu)點(diǎn)是利于酵母的沉降，溫差會(huì)有利于醪液的對(duì)流。酵母是單細(xì)胞 11 真核生物，外層由厚的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜所包囊；細(xì)胞質(zhì)內(nèi)有許多細(xì)胞器，有細(xì)胞核、線粒體、微體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、液泡、核糖體等，還存在作為能源的糖原，脂質(zhì)及多磷酸鹽等物質(zhì)。啤酒工廠從單細(xì)胞分離得到一個(gè)酵母細(xì)胞，經(jīng)鑒定確認(rèn)為是本廠生產(chǎn)用的優(yōu)良菌株，然后經(jīng)過(guò)若干次擴(kuò)大培養(yǎng)，最后制備成 1013— 1014 個(gè)細(xì)胞 /ml 后供發(fā)酵用。二者形態(tài)上存在明顯的差別。 2. 麥汁組分。 6. 后酵（或雙乙酰還原）條件選擇。 上述諸方面的控制技術(shù)，不但影響發(fā)酵工藝過(guò)程，而且深刻影響啤酒風(fēng)味物質(zhì)的代謝。②下面發(fā)酵啤酒的后發(fā)酵期較長(zhǎng)，酒液澄清良好，酒的泡沫細(xì)致，風(fēng)味柔和，保存期較長(zhǎng)。 前發(fā)酵時(shí)間，隨接種溫度 、接種量變化。由于有機(jī)酸和麥汁緩沖物質(zhì)減少，PH 下降迅速。此階段大量釋放出發(fā)酵廢熱 ，必須進(jìn)行冷卻 ，以保持最高發(fā)酵溫度 。 P 時(shí)，發(fā)酵緩慢，泡沫消失 ，逐步形成泡蓋?？砂l(fā)酵性糖含量愈高，發(fā)酵度愈高；發(fā)酵速度則隨發(fā)酵溫度和酵母添加量而變化，發(fā)酵溫度愈高，酵母添加量愈大，發(fā)酵愈旺，發(fā)酵速度愈快。二氧化碳含量一般為 ～ （ w/wl 左右） ⑤ PH 值的變化 : 冷麥汁 PH 一般為 ～ ，隨發(fā)酵進(jìn)程而逐步降低， PH 值的下降主要由于發(fā)酵過(guò)程中，二氧化碳和有機(jī)酸和二氧化碳的形成。 此時(shí)酒的二氧化碳含量不足，口味不成熟，不適于飲用。 ③在較長(zhǎng)的后發(fā)酵期中，懸浮的酵母，冷凝固物和酒花樹脂等。 ②減少啤酒的不成熟味覺加快啤酒成熟。 貯酒室采用冷風(fēng)冷卻，鼓風(fēng)機(jī)設(shè)在貯酒樓上，利用冷空氣下降，熱空氣上升的對(duì)流方式，以節(jié)省動(dòng)力消耗。 澄清的目的是使過(guò)濾時(shí)順利，產(chǎn)量高；濾后的酒透明度好，穩(wěn)定性高。 －多酚氧化物的復(fù)合物質(zhì)。 。單釀罐一般的 D： H=1:～ 6。冷卻夾套的單釀罐內(nèi)一般分三段：上段距發(fā)酵液面 15cm向下排列，中段在筒體的下部距支座 15cm向上排列，錐底段盡可能接近排酵母口，向上排列。 ③圓筒體錐底發(fā)酵罐發(fā)酵工藝： ⑴進(jìn)罐方法 采用直接進(jìn)罐方 法。 ⑶主發(fā)酵溫度 采用低溫發(fā)酵 ⑷ VDK 還原 在大罐發(fā)酵中，后發(fā)酵一般稱 VDK 還原階段。 ⑺酵母的排放和收集 酵母回收循環(huán)使用五代。塔式系統(tǒng)對(duì)酵母要求高，使用的酵母不僅要求發(fā)酵度高，而 16 且要求凝聚性強(qiáng)。從實(shí)際情況出發(fā)，故本設(shè)計(jì)不采用此法。發(fā)酵三天左右，當(dāng)酵母升至液面時(shí)，為發(fā)酵旺盛階段，此時(shí)應(yīng)開始降低液溫，可采用 12~14℃冷水冷卻，并在酵母形成泡蓋時(shí)立即撇去，發(fā)酵 4~6 天即行結(jié)束。 E、上面發(fā)酵一般不采用 后發(fā)酵，主發(fā)酵的發(fā)酵度接近發(fā)酵度，下酒后，加膠澄清，貯藏一階段，采用人工充 CO2，使達(dá)到飽和。 下面發(fā)酵的特點(diǎn) ①采用下面酵母，主發(fā)酵溫度較低，發(fā)酵進(jìn)程比較緩慢。一罐法工藝有以下優(yōu)點(diǎn)：清洗消耗少，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)容器必須清洗；轉(zhuǎn)入空罐時(shí) CO2 損失少；酒損少，因?yàn)闆]有了管道中殘酒的損失；所需的工作時(shí)間少，因此不用倒罐；節(jié)能，因?yàn)椴挥玫构?，沒有氧侵入的危險(xiǎn)。沉降于發(fā)酵罐底的酵母可以分為三類：上層為輕質(zhì)酵母，主要由落下的泡蓋和最后沉降下來(lái)的酵母細(xì)胞組成，可做飼料或經(jīng)行其它綜合利用。 常用的冷卻方式有兩種：間接冷卻法和直接冷卻法，由于直接冷卻的冷卻介質(zhì)是液氨，即液氨直接在錐形罐的冷卻夾套中蒸發(fā)并吸熱，在實(shí)際生產(chǎn)中需要注意一下幾個(gè)方面：一是液氨具有刺激性臭味，在一定條件下可燃可爆，二 是液氨工作壓力較高，且滲透性很強(qiáng)，因而發(fā)酵罐的夾套焊接要求也較高，故本設(shè)計(jì)采用間接冷卻方式。 啤酒過(guò)濾式一種物理分離過(guò)程，是啤酒生產(chǎn)過(guò)程中非常重要的生產(chǎn)工序。 18 啤酒的包裝 啤酒的包裝形式有瓶裝、易拉罐裝和桶裝三種形式，本設(shè)計(jì)生產(chǎn)的主要是瓶裝啤酒。啤酒包裝的基本功能有以下幾點(diǎn)。美觀大方的包裝造型、生動(dòng)形象的圖案和新穎別致的裝潢可以襯托產(chǎn)品形象，提高產(chǎn)品的附加價(jià)值。 物料衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 根據(jù)表 31 的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，先進(jìn)行 100kg 原料生產(chǎn) 11176。 100=% 原料大米收得率為： (10011)247。 P 麥汁在 20℃時(shí)的 密度為 ，而 100℃熱麥汁比 20℃時(shí)的麥汁體積增加 倍。 P 淡色啤酒約 ，故可得下述結(jié)果： (1)生產(chǎn) 100L11176。 P 冷麥汁 中浸出物量為： 11% = 設(shè)麥汁的真正發(fā)酵度為 80%，則可發(fā)酵的浸出物量為： 80%= 麥芽糖發(fā)酵的化學(xué)反應(yīng)式為： C12H22