【正文】 幾點出發(fā)選用優(yōu)質(zhì)酵母。 2．酒花 酒花是啤酒生產(chǎn)重要的原料，它賦予啤酒以純正的苦味和啤酒香氣，同時它還具有一定的防腐和澄清麥汁的能力。三廢要符合國家標(biāo)準(zhǔn)。大量的糧食作物的耕種，又為其提供了方便的原料來源。生產(chǎn)出能滿足人們口味的優(yōu)質(zhì)啤酒，達(dá)到投資少，見效快的效果。 4. 發(fā)酵工段設(shè)備選型及技 術(shù)論證。 設(shè)計依據(jù) 本設(shè)計以 長江師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 “生物工程專業(yè)設(shè)計任務(wù)書 ”為依據(jù)。當(dāng)今，純生啤酒的生產(chǎn)技術(shù)，膜過濾技術(shù)，微生物檢測和控制技術(shù)，糖漿輔料的使用逐步發(fā)展起來。 1915年在北京由中國人出資建立了雙合盛啤酒廠。大麥?zhǔn)鞘澜缟戏N植最早的谷物之一，幾乎世界上所有地區(qū)都可種植，它的產(chǎn)量在谷物排名上，在小麥、玉米、稻谷之下，居第四位，而且大 麥不是人類主要的糧食，習(xí)慣上作飼料。 1 目錄 第 1章 緒論 第 2章 設(shè)計概論 設(shè)計目的 設(shè)計依據(jù) 設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計指導(dǎo)思想 廠址的選擇 原料、輔料等物料的選擇標(biāo)準(zhǔn) 第 3 章 生產(chǎn)工藝的選擇及論證 全廠工藝的選擇及論證 糖化工藝的選擇及論證 發(fā)酵工藝及設(shè)備的選擇及論證 第 4 章 工藝計算 物料平衡計算 啤酒生產(chǎn)中蒸汽耗量的計算 冷耗平衡計算 第 5 章 啤酒生產(chǎn)設(shè)備的選型及設(shè)計計算 糖化設(shè)備的選型及計算 重點設(shè)備的設(shè)計選型 發(fā)酵 設(shè)備的設(shè)計及計算 2 第 6 章 啤酒廠三廢的處理和副產(chǎn)物的利用 廢水的處理和綜合利用 啤酒生產(chǎn)的副產(chǎn)物的利用 第 7 章 設(shè)計說明書 3 第 1 章 緒論 啤酒是以麥芽為主要原料，添加酒花，經(jīng)酵母發(fā)酵釀制而成的，是一種含二氧化碳、起泡、低酒精度的飲料酒。釀酒后的麥糟中，蛋白質(zhì)含量得到相對富集，更適宜于做飼料，于是，用大麥制啤酒得到發(fā)展。從 1905 年到 1949 年的 40 多年中，中國只有在青島、北京、哈爾濱、上海、煙臺、廣州等地建立了不到 10年工廠，年產(chǎn)啤酒近一萬噸，從 1949年到 1993年，我們用 43年的時間，發(fā)展成為世界啤酒 第二生產(chǎn)大國，這樣的發(fā)展速度舉世矚目。相信不久的將來，中國的啤酒業(yè)將以嶄新的面貌躋身于世界啤酒先進領(lǐng)域 。 設(shè)計內(nèi)容 本設(shè)計為年產(chǎn) 20 萬噸淺色啤酒工廠 重點工段：糖化工段 重點設(shè)備：煮沸鍋 設(shè)計的主要內(nèi)容如下： 1. 啤酒生產(chǎn)工藝流程的選擇、設(shè)計及論證。 設(shè)計的繪圖內(nèi)容： 4 1. 總平面設(shè)計圖 2. 設(shè)備工藝流程 圖 3. 生產(chǎn)車間設(shè)備布置 圖 設(shè)計指導(dǎo)思想 本設(shè)計在確定工藝流程和選擇設(shè)備時，在工藝上力求其合理性和先進性，在設(shè)備上盡量采用先進的生產(chǎn)設(shè)備，做到技術(shù)上先進，生產(chǎn)過程機械化、自動化，減輕繁重的體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率。 廠 址的選擇 廠址 廠址選擇的正確與否，不僅關(guān)系到建廠過程中能否以最省的投資費用按質(zhì)、按量、按期完成工廠設(shè)計中所提出的各項指標(biāo)，而且對投產(chǎn)后的長期生產(chǎn)、技術(shù)管理和發(fā)展遠(yuǎn)景都有著很大的影響，并同國家地區(qū)的工業(yè)布局和城市規(guī)劃有著密切的關(guān)系。重慶 是全國有名的三大火爐之一，加之重慶人都有喝夜啤的習(xí)慣，啤酒銷路很廣，建一個年產(chǎn)二萬噸啤酒廠有著得天獨厚的優(yōu)越性。 原料、輔料等物料的選擇標(biāo)準(zhǔn) 原料的選擇 釀造啤酒所需原料的質(zhì)量直接影響所生產(chǎn)的啤酒質(zhì)量、啤酒釀造所需的原料主要是大麥 、酒花和酵母。對其選用需要通過質(zhì)量評價，達(dá)標(biāo)后才能選用。如：凝聚性和沉淀能力，發(fā)酵度，發(fā)酵速度，抗熱能力，產(chǎn)孢 5 子能力，對維生素的要求。主要的輔料有大米、玉米、小麥、大麥、糖和淀粉糖漿，使用輔料應(yīng)注意以下幾個問題： 料的品種和數(shù)量應(yīng)根據(jù)麥芽的質(zhì)量情況和所要釀造的啤酒類型來決定。 第 3 章 生產(chǎn)工藝的選擇及論證 全廠工藝的選擇及論證 全廠工藝流程 大米→粉碎→糊化 濁液 麥芽→篩選→粉碎→糖化→過濾→煮沸→回旋 沉淀→冷卻→充氧→發(fā)酵→過濾→清酒→灌裝 設(shè)備流程 麥芽→麥芽粉碎機→糖化鍋→過濾槽→煮沸鍋→回旋沉淀槽 ↑ ↓ ↑ ↓ 大米→大米粉碎機→糊化鍋 暫存槽 薄板換熱器 ↓ 成品啤酒←裝酒機←清酒罐 ←硅藻土過濾機 ←發(fā)酵罐 3. 2 糖化工藝的選擇及論證 工藝方法的選擇 ：麥芽的粉 碎方法隨著時間的推移先后出現(xiàn)了干法粉碎，浸濕粉碎，回潮干法粉碎，連續(xù)濕法粉碎四種方法。糖化的目的就是要將原料（包括麥芽和輔助原料）中的可溶性物質(zhì)盡可能多的萃取出來，并且創(chuàng)造有利于各種酶的作用條件，使很多的不溶性物質(zhì)在酶的作用下變成可溶性物質(zhì)而溶解出來，制成符合要求的買麥芽汁收得率。處進皮殼溶解和形成焦糖、類糊精的特點。此法雖然古老，但槽的結(jié)構(gòu)日新月異，可有效的提高過濾速度，保證分離效果。 外加熱式在國內(nèi)不是很常用。熱麥汁由切線方向進入回旋沉淀槽，在槽內(nèi)回旋，可產(chǎn)生離心力。 糖化工藝流程中工藝參數(shù)及操作規(guī)程 25%，麥芽的比例為 75%。加熱至 90186。C 的水使其混合后溫度為 37186。C，保溫 30 分鐘，升溫至 70186。 值的調(diào)整：α — 淀粉酶最適 PH值是 ～ ，β — 葡聚糖酶最適 PH 值是 ～ ，則加入磷酸調(diào)節(jié) PH 值控制在 。C。 第三次：煮沸完成前 15 分鐘，加入 35%，萃取酒花油，提高酒花香 . 糖化工藝的控制原理糖化曲線 ，利用麥芽中磷酸酯酶對麥芽中菲訂的水解，產(chǎn)生酸性磷酸鹽，此工藝條件是：溫度為 3537186。 ，淀粉分解成可溶性糊精和可發(fā)酵性糖，對麥芽中β 淀粉酶催化形成可發(fā)酵性糖，最適溫 度為 6065186。C，再此溫度范圍內(nèi)主要依據(jù)需保留α— 淀粉酶的量及考慮到過濾的要求。此未發(fā)芽谷物的預(yù)處理，一般在糊化加水加麥芽后，生溫生至煮沸。 3． 3 發(fā)酵工藝及設(shè)備的選擇及論證 工藝流程的說明 ：采用薄板冷卻器。C，水出口溫度為 80186。C 左右 。操作簡單。通入無菌空氣，使麥汁含氧量達(dá)到 8mg/L 麥汁 ：采用圓筒錐底發(fā)酵罐，它同傳統(tǒng)發(fā)酵罐比有以下優(yōu)點： （ 1）加速發(fā)酵 由于發(fā)酵基質(zhì)（麥汁）和酵母對流獲得強化，可加速發(fā)酵 （ 2）廠房投資節(jié)省 發(fā)酵和貯酒可以大部分或全部分在戶外，而且罐數(shù)、罐總?cè)莘e減少，廠房投資節(jié)省 （ 3）冷耗節(jié)省 冷卻是直接冷卻發(fā)酵罐和酒液，而且冷卻介質(zhì)再強制循環(huán)下，傳熱系數(shù)高，比傳 統(tǒng)發(fā)酵節(jié)省 4050%的冷耗 （ 4）發(fā)酵罐清洗、消毒 依賴 CIP 自動化清洗消毒，工藝衛(wèi)生易得到保證 ： 采用硅藻土過濾機。C，滿鍋溫度 8186。 106 個 /L。C 24 小時，排冷凝物及死酵母。C 恒溫 3— 5 天，進行雙乙酰還原。而現(xiàn)在采用直接進罐法。 3）179。中溫發(fā)酵適用于新菌株，釀造淡爽啤酒， 還原 大罐發(fā)酵中，后 發(fā)酵一般稱做” VDK”還原階段。 再傳統(tǒng)式發(fā)酵中，主發(fā)酵是在無罐壓或微壓下進行的。 圖 2 啤酒廠糖化車間工程流程示意圖 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 根據(jù)表 1 的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，首先進行 100kg 原料生產(chǎn) 10176。淡色啤酒的物料衡算 (1)熱麥計算 根據(jù)表 1可得到原料收率分別為： 麥芽收率為： 78%179。 %） 98%=% 由上述可得 100kg 混合料原料可制得的 10176。麥汁在 20℃時的相對密度為 ，而 100℃熱麥汁比 20℃時的麥汁體積增加 ，故熱麥汁 （ 100℃）體積為： 247。 =(L) (2)冷麥汁量為： 179。 ()=(L) 生產(chǎn) 100L10176。 100= (kg) （ 2）麥芽耗用量為： 179。 =(L) （ 6）冷麥汁量為：（ ）179。 =(kg) 202100t/a 10176。 11 表 2 啤酒廠釀造車間物料衡算表 物料名稱 單位 對 100kg 混合原料 100L 10 176。 107 酒花 Kg 40744179。 107 濕酒花糟 Kg 179。 107 備注： 10度淡色啤酒的密度為 1012kg/m3 ： 100kg原料約用水 450kg,則需用水量 179。 C247。 (10055)= Kcal/h G=247。 工程流程示意圖如圖 2所示，其中的投料量為糖化一次的用料量（計算參表 2） 糖化用水耗熱量 Q1 根據(jù)工 藝，糊化鍋加水量為： 12 G1=（ +）179。 =(KJ) (2) Q2 由 糖 化 工 藝 流 程 圖 （ 圖 3 ）可知 : Q2= Q21 ＋ Q22 ＋ Q23 (3) 糖化鍋內(nèi)米醪由初溫 t0加熱到 100℃的耗熱量 Q21 Q21=G 米醪 C 米醪 （ 100t0） (4) (1) 計算米醪 的比熱容 G 米醪 根據(jù)經(jīng)驗公式 G 容物 =[(100W)c0+]進行計算。 K) C 大米 =[（ 10012） +179。 + 179。 50]/( G 米醪 C 米醪 ) （ 6） =[(179。 179。 5%179。 = （ 8） 式中， I為煮沸溫度（約為 100℃）下水的汽化潛熱（ KJ/Kg） 熱損失 Q23 米醪升溫和第一次煮沸過程的熱損失約為前兩次的耗熱量的 15%，即： Q23=15% （ Q21+Q22 ） （ 9） 由上述結(jié)果得 ： Q2= （ Q21+Q22 ） = （ + ） = KJ （ 10） 第二次煮沸前混合醪升溫至 70℃的耗熱量 Q3 按照糖化工藝，來自糊化鍋的煮沸的米醪與糖化鍋中的麥醪混合后溫度應(yīng)為 63℃，故混合前米醪先從 100℃冷卻到中間溫度 t0。 18+G2Cw179。 179。 ） / =（ kg178。 179。） =℃ Q3 Q3=G 混合 C 混合 （ 7063） =179。 ） / （ + ） （ 23） =() 混合醪比熱容： c 混合 = （ G/ 米醪 c 米醪 +G 麥醪 c 麥醪 ） / （ G/ 米醪 +G 麥醪 ） （ 24） =（ 179。 5%179。 =(kJ) （ 26） 式中， I為煮沸溫度下飽各蒸汽的焓（ kJ/kg） 熱損失 Q43 根 據(jù) 經(jīng) 驗 有 ： Q42=15% （ Q41+Q42 ） （ 27） 把上述結(jié)果代入公式（ 27）得 Q4 =(Q41+Q42) =(+) = (kJ) （ 28） 洗槽水耗熱量 Q5 設(shè)洗槽水平均溫度為 80℃，每 100kg原料用水 450kg，則用水量為 : G 洗 =179。 （ kg） 又 C 麥汁 =（ 179。 ） /（ 179。 10%179。 95%)= /( 179。最后若需要耗用冷凍水，則在以下“耗冷量計算”中將會介紹 最后，把上述結(jié)果列成熱量消耗綜合表，如表 3 表 3 202100t/a啤酒廠糖化車間總熱量衡算表 名稱 規(guī)格 （ MPa） 每噸消耗定額（ kg） 每小時最大用量（ kg/h） 每晝夜消耗量（ kg/d） 每年消耗量（ kg/a） 蒸汽 （表壓） 863805136 冷耗平衡計算 啤酒發(fā)酵工藝有上面發(fā)酵和下面發(fā)酵兩大類，而后者有傳統(tǒng)的發(fā)酵槽發(fā)酵和錐形罐發(fā)酵等之分 [8]。淡色啤酒 202100t。 根據(jù)發(fā)酵車間耗冷性質(zhì)，可分成工藝耗冷量和非