【正文】 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) VI 硅藻土泥的處理 ................................................................................... 37 麥糟的處理 ........................................................................................... 37 廢氣處理 .......................................................................................................... 37 結(jié) 論 ................................................................................................................................. 39 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 40 附 錄 ................................................................................................................................. 41 致 謝 ................................................................................................................................. 42 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 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)量的要求也越來越高，相應(yīng)的新品種也層出不窮。 關(guān)鍵詞： 啤酒； 糖化； 發(fā)酵； 發(fā)酵罐 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) II Abstract This design subject is annual output 40,000 tons, 12176。（ 4）對(duì)發(fā)酵過程中主要設(shè)備啤酒 發(fā)酵罐進(jìn)行工藝計(jì)算，并由計(jì)算結(jié)果選定設(shè)備型號(hào)。 本設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括： （ 1）參照大量的文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)合理的 12176。本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)是年產(chǎn) 4 萬噸 12176。發(fā)酵設(shè)備采用圓筒體錐底發(fā)酵罐 ,體積為 87m3，發(fā)酵周期為 21 天。（ 3）進(jìn)行物料、水、熱、蒸汽的衡算。 在核心設(shè)備上選用國(guó)際先進(jìn)裝置，在提高啤酒質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本方面相對(duì)現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)工藝具有較大優(yōu)勢(shì)， 采用此設(shè)計(jì)流程年產(chǎn)量最大可達(dá) 4 萬 噸，符合生產(chǎn)設(shè)計(jì)任務(wù)要求。 Fermentation。所以建設(shè)新的、大型的啤酒廠，增加產(chǎn)量，就可以滿足人們將來物質(zhì)生活的需求。 中國(guó)啤酒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì) 行業(yè)結(jié)構(gòu)的變化 ： 集團(tuán)化、規(guī)?；?。大多數(shù)啤酒企業(yè)集團(tuán)在把啤酒業(yè)做強(qiáng)的同時(shí)依靠自身優(yōu)勢(shì)進(jìn)入其他行業(yè)進(jìn)行多元化發(fā)展。一方面加快內(nèi)部信息化建設(shè)，如青啤、武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 珠啤、燕啤、哈啤投資數(shù)千萬元上 ERP 系統(tǒng)，許多企業(yè)建立內(nèi)部局域網(wǎng)等；另一方面加快外部信息溝通和利用。在純生技術(shù)進(jìn)一步提高的同時(shí)，啤酒企業(yè)會(huì)在啤酒保鮮度、延長(zhǎng)保鮮期等方面不斷創(chuàng)新。國(guó)有企業(yè)逐漸退出，股份制企業(yè)、多種所有制混合式企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)得到大發(fā)展，新一輪的中外合資企業(yè)也會(huì)增多，不過合資的形式發(fā)生了改變。 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)武漢科技大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院生物工程教研室布置的畢業(yè)設(shè)計(jì)大綱要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)的。 指導(dǎo)思想 設(shè)計(jì)出來的啤酒廠要求投資小、技術(shù)高、運(yùn)行穩(wěn)定、管理方便、環(huán)境好 。武漢市走馬嶺就是一個(gè)建廠好場(chǎng)所。 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(yùn)行費(fèi)低，操作清洗方便。 水的質(zhì)量要求：本設(shè)計(jì)為經(jīng)典啤酒，色澤較淺，水的殘堿度 RA 值要求小于，水中 Ca 至少為 40~50mg/L，另外， Ca 和 Mg 比例要大于 3:1。麥芽應(yīng)有特殊的香味。 輔料 以價(jià)格低廉而富含淀粉的谷類作為輔料可以提高麥汁收得率，制取廉價(jià)麥汁，以達(dá)到降低成本的目的，輔料的蛋白質(zhì)易氧化的多酚物質(zhì)含量明顯低于麥芽，這有利于降低啤酒的色度和改善啤酒的非生物穩(wěn)定性。上面酵母又叫表面酵母，其母細(xì)胞和子細(xì)胞能夠長(zhǎng)時(shí)間相互連接，形成多枝的牙簇 ，下面酵母又叫底面酵母、貯藏酵母，其母細(xì)胞和子細(xì)胞增殖后彼此分開，幾乎都是單細(xì)胞或幾個(gè)細(xì)胞連接。 糖化車間所包含的生產(chǎn)工藝流程 [2]： a、稱重 麥芽原料從麥芽?jī)?chǔ)倉通過傳送帶傳送到電子稱，通過電子稱稱取一定量的麥芽進(jìn)行后續(xù)加工。另外麥芽的皮殼在麥汁中過濾時(shí)構(gòu)成過濾層，磨得太碎，會(huì)降低過 濾效果，造成過濾困難。簡(jiǎn)言之，糊化就是淀粉分子在熱溶液中膨脹破裂的過程。最后將糖化液排出并送入過濾槽進(jìn)行過濾。麥汁的粘度和過濾層的厚度影響過濾速度。這些熱凝固物是通過回旋沉淀槽除 去，其主要是利用離心力分離沉淀。漩渦成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，她的分離效果最佳。 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。 麥汁的充氧 發(fā)酵需要大量的酵母，而酵母繁殖需要氧氣，以利于酵母增殖并同時(shí)進(jìn)入發(fā)酵階段。 一罐法發(fā)酵工藝的論證 一罐法發(fā)酵由于操作簡(jiǎn)單，溫度，壓力和風(fēng)味可以很方便的進(jìn)行自動(dòng)控制，回收酵母液比較方便，而且一罐法生產(chǎn)啤酒可以省去兩罐法的倒灌操作，較少了接觸空氣的機(jī)會(huì)，清洗消耗少，酒損失低。 工藝方法如下：熱麥汁 經(jīng)回旋沉淀槽除去冷凝固物和粉碎酒花渣后，以薄板冷卻器冷至 8℃，在以硅藻土過濾除去冷凝固物，并充無菌空氣使溶氧達(dá)到 78mg/L,原麥汁濃度為 12176。 P 時(shí)，使罐壓升至 ，并逐步自然升溫至 12℃，繼續(xù)發(fā)酵并還原雙乙酰。在降溫至 0℃的第 2 天，排放酵母并進(jìn)行回收。 107/mL 麥汁，即約 濃酵母泥 /hL 麥汁。下層為弱細(xì)胞或死細(xì)胞，由最初沉降下來的顆粒組成，可作飼料或棄置不用。 啤酒過濾 啤酒過濾理論 經(jīng)過發(fā)酵或后處理的成熟啤酒，其殘余酵母和蛋白質(zhì)凝固物等沉積于貯酒罐底部，少量仍懸浮于酒液中，這些物質(zhì)在以后的貯存期間會(huì)從啤酒中析出，導(dǎo)致啤酒渾濁。 啤酒過濾方式的選擇與論證 對(duì)于啤酒過濾來說，現(xiàn)在使用較普遍的過濾設(shè)備主要有硅藻土過濾機(jī)、紙板過濾機(jī)和膜過濾機(jī)，硅藻土過濾機(jī)作為啤酒的粗濾，膜過濾主要用于生產(chǎn)純生啤酒，由于發(fā)酵成熟的啤酒中含有大量的酵母，酒液十分渾濁。 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。 據(jù)表 ，首先進(jìn)行 100kg 原料生產(chǎn) 12176。 100=% 項(xiàng)目 名稱 百分比﹪ 說明 定 額 指 標(biāo) 原料利用率 98 麥芽水分 6 大米水分 12 無水麥芽浸出率 70 無水大米浸出率 90 原料 配比 麥芽 70 大米 30 損 失 率 冷卻損失 5 發(fā)酵損失 2 對(duì)熱麥汁而言 過濾損失 1 裝瓶損失 1 總損失率 啤酒總損失率 9 對(duì)熱麥汁而 言 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 原料大米收得率為： (10012)247。 98%=% 由上述可得 100kg 混合原料可制得的 12176。 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， 故熱麥汁（ 100℃）體積為： （ 247。 ()=(L) （ 4）過濾酒量 179。 P 經(jīng)典啤酒需耗混合原料量 （ 100/500）179。 100179。 100= （ 7）發(fā)酵液量： 0 0 1 0 1 . 6 8500 L?? （ 8）濾過酒量： 0 0 1 0 0 . 8 4500 L?? （ 9）成品酒量： 500100 100500 L?? （ 10）濕糖化糟量： 設(shè)排出的濕麥糟含水分 80%， 濕麥芽糟量為： ( 1 0 . 0 6 ) ( 1 0 0 7 8 )1 4 . 0 2 1 4 . 5 01 0 0 8 0 kg????? 濕大米糟量為： ( 1 0 . 1 2 ) ( 1 0 0 9 0 )6 . 0 1 2 . 6 41 0 0 8 0 kg????? 故濕糖化糟量為： +=，同理， 100kg 原料產(chǎn)生濕糖化糟： ?? （ 11）濕酒花糟量： 設(shè)酒花在麥汁中的浸出率為 40%，酒花糟含水分以 80%計(jì)，則酒花糟量為： ( 1 0 0 4 0 ) 1 0 00 . 2 1 9 0 . 6 5 7( 1 0 0 8 0 ) 1 0 0 kg???? 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 同理， 100kg 原料產(chǎn)生濕酒花糟： ?? kg （ 12）酵母量（以商品干酵母計(jì)） 生產(chǎn) 100L 啤酒可得 2kg 濕酵母泥，其中一半作生產(chǎn)接種用，一半作商品酵母用，即為 1kg。 = 設(shè)麥汁的真正發(fā)酵度為 80%，則可發(fā)酵的浸出物量為： 179。 %= 則釋放出的 CO2 量為： = 而 1m3CO2在 20℃常壓下重 故釋放出的 CO2 的體積為： 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 m? 設(shè)生產(chǎn)旺季為 7 個(gè)月 共 210 天，每天糖化 6 次，而淡季 4 個(gè)月共 120 天，每天糖化 4次，每年的工作日為 330 天，因此，每年總糖化次數(shù)： 210179。 有前面的計(jì)算可知，每糖化一次得到的麥汁為 ，相應(yīng)的麥汁密度為: M=179。 179。 80%= 糖化一次得冷麥汁量 :m=179。 179。 每天單罐降溫耗冷量為： 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 Q0″ =3GC1(120)=3179。 4)=(2179。 179。 無菌水用量： 179。 露天錐形罐冷量散失 錐形罐啤酒發(fā)酵工廠幾乎都把發(fā)酵罐置天露天，由于太陽輻射，對(duì)流傳熱和熱傳導(dǎo)等造成冷量散失。 18000=179。通常，取 Q6=12%Qt，所以： Q6=12%Qt = 12%179。 6） /3]+4=46（個(gè)） 發(fā)酵罐的基本尺寸 容積 糖化一次可得冷麥汁量為 ，三鍋進(jìn)一個(gè)發(fā)酵罐，則有效容積 V=179。則錐高： h=D/(2tanα /2), 又 V 總 = hD431HD4 22 ???? =033 37tanD24D ??? ，代入相關(guān)數(shù)據(jù)得 D=,H=， h= 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 發(fā)酵罐總高 封頭高取 h0=D/4,故 h0=,H 總 =H+h0+h= ++= 發(fā)酵罐的材料 錐形發(fā)酵罐置于露天環(huán)境，要進(jìn)行良好的保溫，以降低生產(chǎn)中的耗冷量，所用保溫材料要求熱導(dǎo)率低，密度小，吸水率低，不易燃燒。 橢圓封頭的設(shè)計(jì) 常見的上封頭有球冠形封頭、半球形封頭、蝶形封頭、橢圓形封頭，由于橢圓部分經(jīng)線曲率平滑連續(xù)，故封頭中盈利分布計(jì)較均勻，另外橢圓形封頭深度較半球形 封頭小得多，易于沖壓成形，故本設(shè)計(jì)采用橢圓形封頭。則設(shè)計(jì)壓力 P 氣 =179。本設(shè)計(jì)選用的材料為不銹鋼 0Cr18Ni9 型號(hào)，查表知其許用應(yīng)力為 137Mpa。 橢圓封頭厚度的計(jì)算 ctic ][2 DPK ????? 式中： ? —— 計(jì)算厚度 K— 形狀 系數(shù)，此處選標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，故為 1。 又由于標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭的厚度不小于 %Di， %Di=3000179。（ D/2） 2179。（ +） =。 ） = 設(shè)計(jì)厚度 δd=δ+C1+C2=++1= 圓整至 5mm 筒體強(qiáng)度校核 1：壓力校核 最大工作壓力： [Pw]=2[σ]tφ(δC)/[Di+(δC)] =2179。 [3000+()]/[2179。 = 設(shè)計(jì)壓力 P=179。采用帶折邊的錐形封頭。 179。 3000179。 錐形封頭的強(qiáng)度校核 1：壓力校核 最大允許工作壓力： [Pw]=eiet ][2 ????? 式中 e? —— 封頭的有 效厚度 e? = n? C==， 故 [Pw]= 2 137 1 3000 ? ? ?? ? ?=P=(設(shè)計(jì)壓力 ) 故壓力校核符合要求。設(shè)計(jì)中采用得材料為不銹鋼，最小厚武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 度 δmin=2mm。 CIP 清洗裝置 CIP 為 clean in place（洗滌定位）或 inplace cleaning（定位洗滌）的簡(jiǎn)稱。 固定洗球還具有工作壓力要求低、固定投資少