【正文】 程和操作條件，選擇適合的生產(chǎn)設(shè)備，并進(jìn)行科學(xué)、合理的配置；設(shè)計適用的廠房結(jié)構(gòu)，確保生產(chǎn)的正常進(jìn)行，配備必要的勞動人員，滿足正常生產(chǎn)需要。 設(shè)備的選擇 保證工藝的安全性和可靠性，經(jīng)濟(jì)上的合理性，技術(shù)先進(jìn)，投資省，加工方便，運行費低，操作清洗方便。 水的質(zhì)量要求：本設(shè)計為經(jīng)典啤酒，色澤較淺，水的殘堿度 RA 值要求在 5— +5度之間；水中 Ca 至少為 40— 50mg/L。 麥芽 采用淺色且色澤淡黃而有光澤的麥芽。本設(shè)計選擇淺黃綠色，有光澤，富有濃郁的啤酒花香氣，無異雜氣味， 花體基本完整的顆粒酒花。二 者形態(tài)上存在明顯四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 的差別。粉碎質(zhì)量對糖化過程中物質(zhì)的生化變化、麥汁組成、麥汁過濾和 原料的利用率都有重要作用，從理論上講，麥芽粉碎的越細(xì)，其內(nèi)含物的溶解就越迅速、越完全，化學(xué)和酶促反應(yīng)更容易進(jìn)行，因此就能獲得最佳收得率。故本設(shè)計采用濕法粉碎。從麥芽和麥芽輔料中溶解出來的物質(zhì)稱為浸出物。 浸出糖化法：是純粹利用麥芽中酶的生化作用，浸出麥芽中的可溶性物質(zhì)。 二次糖化法對原料的適應(yīng)性較強，常采用此方法生產(chǎn)淺色啤酒，也可生產(chǎn)其他類型的啤酒。由于只有部分醪液進(jìn)行煮沸，胚乳細(xì)胞壁的高 分子物質(zhì)及其他 雜質(zhì) 溶出較少，所制麥汁色澤淺，黏度低，口味柔和，發(fā)酵度高，特別適合釀造淺色淡爽型啤酒；而且操作簡單，糖化時間短。我國大多數(shù)啤酒廠均采用過濾槽靜壓過濾法進(jìn)行麥汁過濾。 麥汁煮沸 麥汁煮沸設(shè)備選擇及優(yōu)缺點 麥 汁過濾結(jié)束后，就要進(jìn)行麥汁煮沸，并在麥汁中添加酒花。麥汁煮沸時，麥汁由下而上穿過加熱器的列管向上沸騰。過濾后的麥汁其濃度低于需定型濃度（約 ～ 176。漩渦沉淀槽是最常用的熱凝固物分離設(shè)備，與其它設(shè)備相比， 它 的分離效果最佳。麥汁冷卻的基本要求有：麥汁和冷卻水流經(jīng)部位要便于清洗，密封性要好，嚴(yán)防冷卻水和麥汁的滲漏。為使空氣溶解至冷麥汁中，必須通入很細(xì)小的空氣泡，并以渦流形式與麥汁進(jìn)行混合。酵母細(xì)胞不同的絮凝能力受到其自身的基因和外界作用影響，金屬離子對凝聚作用的影響極大，凝聚作用的強度還依賴于基質(zhì)的離子濃度，尤其是鈣離子含量達(dá)到 30mg/L 以上時的促凝作用相當(dāng)顯著，其他二價離子也能促凝，但是單價離子會因“反離子效應(yīng)”對其產(chǎn)生抑制作用。 其過程為：斜面試管（原菌種）→試管培養(yǎng)→小，中，大三角瓶培養(yǎng)→卡氏罐培養(yǎng)→增殖罐培養(yǎng)→酵母擴(kuò)大培養(yǎng)→發(fā)酵罐。本設(shè)計設(shè)計的是經(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。 4. 起酵溫度和發(fā)酵溫度。 8. 儲酒條件和時間。 啤酒發(fā)酵工藝 傳統(tǒng)的下面發(fā)酵法，發(fā)酵容器安置在空氣過濾，絕熱良好和清潔衛(wèi)生的發(fā)酵室內(nèi)，保持室溫 5～ 6℃，采用開放式或密閉式發(fā)酵容器：①采用下面的酵母，主發(fā)酵溫度較低，發(fā)酵進(jìn)程比較緩慢。一般為前酵期（ 5～ 8℃），主酵期（ ～ 9℃），后酵和貯酒期（ 0～ 2℃）。此時糖降比較緩慢，而氨基酸下降迅速。此階段 產(chǎn)生 大量廢熱，必須進(jìn)行冷卻。 P 時，發(fā)酵緩慢，泡沫小時，逐步形成泡蓋。可發(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)酵過程中，二氧化碳和有機酸和二氧化碳的形成。 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 11 此時酒的二氧化碳含量不足，口味不成熟，不適于飲用。 ③在較長的后發(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)機設(shè)在貯酒樓上，利用冷空氣下降，熱空氣上升的對流方式，以節(jié)省動力消耗。 澄清的目的是使過濾時順利，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。目的是使酵母繁殖在較低溫度下進(jìn)行，減少酵母代謝副產(chǎn)物過多積累。 ⑹罐壓控制 利用 N2備壓 ～ 。但是這幾種連續(xù)體系也各有不足：多罐式系統(tǒng)需攪拌，動力消耗大。 八十年代后，錐形罐發(fā)酵取代了傳統(tǒng)發(fā)酵，生產(chǎn)周期得到了縮短，而連續(xù)發(fā)酵由 于污染和風(fēng)味（特別是雙乙酰）控制的困難逐步停止了使用。 B、上面發(fā)酵的麥汁接種溫度為 14— 16℃，比較高。 D、上面發(fā)酵在發(fā)酵過程中通風(fēng)時間長，目的是使酵母懸浮發(fā)酵液中，對凝聚性強的酵母通風(fēng)尤 屬必要。 （ 3）下面發(fā)酵 傳統(tǒng)下面發(fā)酵法，發(fā)酵容器安置在空氣過濾、絕熱良好和清潔衛(wèi)生的發(fā)酵室內(nèi)， 保持室溫 5— 6℃，采用開放式或密閉式，圓形或方形的發(fā)酵容器。 （ 4）一罐法發(fā)酵 隨著啤酒工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)有啤酒廠普遍采用一罐發(fā)酵工藝，即麥汁的主發(fā)酵， 雙乙酰還原、降溫以及貯酒階段在同一個露天發(fā)酵罐中進(jìn)行。 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，在實際生產(chǎn)中需要注意一下幾個方面：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，因而發(fā)酵罐的夾套焊接要求也較高，故本設(shè)計采用間接冷卻方式。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，在實際生產(chǎn)中需要注意一下幾個方面：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，因而發(fā)酵罐的夾套焊接要求也較高，故本設(shè)計采用間接冷卻方式。 啤酒過濾式一種物理分離過程，是啤酒生產(chǎn)過程中非常重要的生產(chǎn)工序。 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。美觀大方的包裝造型、生動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) 10176。 100=% 原料大米收得率為： (10011)247。 P 麥汁在 20℃時的密度為 ，而 100℃熱麥汁比 20℃時的麥汁體積增加 倍。 P淡色啤酒約 680L，故可得下述結(jié)果： (1)生產(chǎn) 100L10176。濕酵母泥含水分 85% 酵母含固形物量 : 851001 ??? 則含水分 7%的商品干酵母量為： ??? (13)二氧化碳量 因 10176。 P啤酒含二氧化碳為 %，酒中含 CO2 量為： ﹪ = 則釋放出的 CO2量為： 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 22 = 而 1m3CO2在 20℃常壓下重 故釋放出的 CO2的體積為： 247。 4=（噸 /天） 由此可算出每次投料量和其他項目的物料平衡。 70=6359（ kg） (3) 大米用量： 61745247。 =8160（ kg） (8) 濕酒花糟量： 61745247。 =135（ kg） 由于生產(chǎn)旺季占到全年產(chǎn)量的 70%，由此可算得全年產(chǎn)量： （ 61745 4 170） /70%= 106 （ L） 年實際產(chǎn)量為： 10^3 1011=（萬噸） 以單次糖化生產(chǎn)做基準(zhǔn)，可算得各個項目全年狀況如下： (1)全年混合原料需要量： 9084 4 170247。 70%= 105（ kg） (5)熱麥汁量： 67324 4 170247。 70%= 105（ kg） (9)全年發(fā)酵液量： 62998 4 170247。 P啤酒 糖化一次定額 6 萬噸 /年 啤酒生產(chǎn) 混合原料 麥芽 大米 酒花 熱麥汁 冷麥汁 濕糖化糟 濕酒花糟 發(fā)酵液 過濾酒 成品啤酒 ㎏ ㎏ ㎏ ㎏ L L ㎏ ㎏ L L L 100 70 30 100 9084 6359 2725 135 67324 63999 8160 404 62998 62369 61745 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 106 備注： 10176。 P 麥汁的比熱容為 kj/()工藝要求在 1h 內(nèi)完成冷卻過程。［ （ 852）］ = (㎏ /h) 發(fā)酵耗冷量 Q2 發(fā)酵期間發(fā)酵放熱 Q2’ 設(shè)麥汁固形物均為麥芽糖，而麥芽糖的厭氧發(fā)酵放熱量為 ，設(shè)發(fā)酵度為60%，則 1L麥汁放熱量為 : qO= 10% 60%=（ kJ） 糖化一次得冷麥汁量 67324L 每錐形罐發(fā)酵放熱量： Q0ˊ = 67324 2=（ kJ） 由于工藝規(guī)定主發(fā)酵時間為 6天，每天糖化 4 鍋麥汁（旺季），并考慮到發(fā)酵放熱不平衡，取系數(shù) ，忽略主發(fā)酵的麥汁升溫，則發(fā)酵高峰期耗冷量為： Q2ˊ = Q0ˊ 4247。（ 8） 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 27 =（ kg/h） 非工藝耗冷量 除上述的發(fā)酵過程工藝耗冷量外，發(fā)酵罐置于露天，由于太陽輻射、對流傳熱和熱傳導(dǎo)等造成冷量散失。則旺季每天耗冷量為： Q5ˊ = Gb 18000= 18000=4446900 Gb—— 旺季成品啤酒日產(chǎn)量（ t） 若白天日曬高峰耗冷量為平均每小時耗冷量的 2倍，則高峰耗冷量為： Q 5 =2 Q5ˊ /24=370575（ kJ/h） 冷媒用量： M3= Q 5 /(cm 8) =370575/( 8) =11082 表 41 發(fā)酵車間冷量衡算表 耗冷分類 耗冷項目 每小時耗冷量kJ/h 冷媒用量 kg/h 每罐耗冷 kJ 工藝 發(fā)酵耗Q2 非工藝耗冷量 Q 5 370575 11082 合計耗冷量 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 28 第五章 發(fā)酵罐的設(shè)計與選型 發(fā)酵罐體積的確定 本次設(shè)計選用錐底發(fā)酵罐，由物料衡算可知，糖化設(shè)備一次性糖化麥汁量 64m3。錐角 60— 85176。 =160 m179。 17) (**)*170247。 發(fā)酵罐圓柱體部分壁厚確定： Sd=PcDi/(2【б】 tΦ Pc)+C 上式： Pc設(shè)計壓力 工作壓力的確定 發(fā)酵罐的高度（不加橢圓封頭）即筒體與錐體的高度 H： 錐體高度為 h 錐 : V 錐底 =π D3/[24tan(a/2)]= π D2π D3h 錐 h 錐 = D/[2 tan(a/2)]= m H =16+= m 封罐之前，由于與外界接觸，則罐內(nèi)的壓力只有液柱力，但如封罐以后，罐內(nèi)壓力上升，而封罐之后壓力最大 。 30176。 由工廠實際經(jīng)驗知，一般裝滿一發(fā)酵罐麥汁需要 6h，則進(jìn)醪速度： Vs=V/τ =160/（ 6 3600） = m179。) =, （在 — 1m/s 范圍內(nèi)，所以可采用此管。 表 52 管法蘭連接尺寸 （ mm） 公稱直徑DN D K L Th n 125 240 200 18 M16 8 100 210 170 18 M16 4 冷媒進(jìn)出管 由前面的冷量衡算可知，發(fā)酵過程冷媒流量為 ,設(shè)酒精密度 為 971kg/m179。 取冷媒流速 u= m/s。） 表 53 管法蘭連接尺寸 （ mm） 公稱直徑DN D K L Th n 50 140 110 14 M12 4 發(fā)酵罐夾套的選取 a．冷卻面積的計算 F=Q/Kt 由于發(fā)酵時產(chǎn)熱高峰為 （ ），則每罐放熱高峰： Q= V 有 = 160 103=575168kJ 采用夾套安裝罐外壁，用間接冷卻法冷卻，冷卻介質(zhì)為酒精，分三段冷卻，冷卻介質(zhì)進(jìn)出口溫度為 8℃和 0℃。 由于發(fā)酵后期散熱較大，故以后期面積 178。又設(shè)洗滌時間為 。 =4 178。本設(shè)計選圓形人