【正文】 型：A—理論研究；B—應(yīng)用研究；C—軟件設(shè)計(jì)；D其它摘 要本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)40萬噸8176。然而，我國啤酒產(chǎn)量卻僅以每年10%的速度增加，這說明啤酒在我國還無法完全滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化需求，中國啤酒市場擁有非常廣闊的前景，為生產(chǎn)提供了可行性保證。設(shè)計(jì)（論文）的目的意義：，掌握一定的工廠設(shè)計(jì)的專業(yè)技能，鞏固專業(yè)知識(shí)的。P啤酒廠發(fā)酵車間工藝設(shè)計(jì)，其生產(chǎn)原料為大麥麥芽和大米，生產(chǎn)旺季占全年產(chǎn)量的80%，全年生產(chǎn)天數(shù)為300天，設(shè)計(jì)的主體為發(fā)酵車間，主體設(shè)備為發(fā)酵罐。P啤酒糖化車間物料衡算 34 耗熱量的計(jì)算 37 第二次煮沸前混合醪液升溫至70℃的耗熱量 39 第二次煮沸混合醪液耗熱量 40 洗糟水耗熱量 41 麥汁煮沸過程中耗熱量 41 一次糖化總耗熱量 42 一次糖化蒸汽耗用量D 42 糖化小時(shí)最大蒸汽耗用量 42 蒸汽單耗 42 工藝耗水量計(jì)算 43 糖化用水 43 洗糟用水量 43 糖化室洗刷用水 43 麥汁冷卻器冷卻用水 43 澄清槽洗刷用水 44 麥芽汁冷卻器清洗用水 44 CIP裝置洗滌用水 44 CIP系統(tǒng)配洗液用水 44 過濾冷卻器洗刷用水 44 硅藻土過濾機(jī)洗刷用水 44 清酒罐洗刷用水 44 洗瓶機(jī)用水 44 瓶裝機(jī)洗刷用水 45 殺菌機(jī)用水 45 45 發(fā)酵罐洗刷用水 45 其他用水 45 工藝耗冷量的計(jì)算 45 發(fā)酵車間工藝流程 45 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 45 工藝耗冷量的計(jì)算 46 發(fā)酵車間工藝耗冷量 49 非工藝耗冷量 49 非工藝總耗冷量 50 總耗冷量 50第三章 發(fā)酵車間設(shè)備設(shè)計(jì)與選型 52 發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)與選型 52 發(fā)酵罐體積的確定 52 發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定 52 發(fā)酵罐材料的選擇 53 發(fā)酵車間其他附屬設(shè)備選型 58 清酒罐 58 擴(kuò)大培養(yǎng)罐選型 59 60 61第四章 車間布置 62 62 廠房的整體布置 62 62 62 62 63 63 泵 63 過濾機(jī) 63 清酒罐 63 64 門、樓梯 64參考文獻(xiàn) 65致 謝 66前 言酒是人類最古老的酒精飲料，是水和茶之后世界上消耗量排名第三的飲料。1949年后，中國啤酒工業(yè)發(fā)展較快，并逐步擺脫了原料依賴進(jìn)口的落后狀態(tài)。從世界范圍看，發(fā)達(dá)國家啤酒的人均消費(fèi)量增長緩慢，而在經(jīng)濟(jì)增長較快地區(qū)，如東歐和中國的啤酒需求量和產(chǎn)量增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界平均增長速度，增速比發(fā)達(dá)國家高3%。第一章 啤酒工藝選擇與論證全廠工藝流程圖粉碎麥芽濕法粉碎糊化蛋白分解糖化回旋分離煮沸麥糟過濾麥汁冷卻酒花糟啤酒花充氧冷麥汁主酵添加酵母后熟冷貯排放酵母待濾酒硅膠緩沖罐過濾硅藻土高濃稀釋添加劑自來水稀釋水水處理袋式過濾精濾清酒袋式過濾器裝酒壓蓋殺菌驗(yàn)酒瓶蓋裝箱噴碼貼標(biāo)成品酒洗瓶卸箱上瓶驗(yàn)瓶檢驗(yàn)大米二氧化碳入庫圖11 啤酒全廠工藝流程圖 大麥自古以來大麥?zhǔn)轻勗炱【频闹饕希卺勗鞎r(shí)先將大麥制成麥芽，再進(jìn)行糖化和發(fā)酵。大麥淀粉有大顆粒（2040微米）和小顆粒（210微米）之分。（4）半纖維素和麥膠物質(zhì) 半纖維素和麥膠物質(zhì)是胚乳細(xì)胞壁的組成部分。按其在不同溶劑中的溶解度和沉淀形狀分為下列四組。某些醇溶蛋白是造成啤酒渾濁和氧化渾濁主要成分。（5）麥粒形態(tài) 麥粒以短胖者比瘦長者為佳，前者浸出物高，蛋白質(zhì)低，發(fā)芽快。(1)大米 啤酒釀造用大米，原則上凡大米不論品種均可用于釀造，但從啤酒風(fēng)味而言，米的食感越好，釀造的啤酒風(fēng)味也越好。但是由于淀粉是原糧加工產(chǎn)品，一般價(jià)格均高于原料，在啤酒中作為輔料使用和原料相似，因此，淀粉作為輔料使用不如原料經(jīng)濟(jì)。②在麥汁冷卻時(shí)形成冷凝固物。這種粗加工方法也存在缺點(diǎn)，主要是：（1）貯藏酒花球果，水分太高，不利于粉碎（2）酒花粉在使用前在常溫下保存十余小時(shí)至幾天，酒花的氧化很嚴(yán)重（3）貯存時(shí)間太長的酒花，一些有害物質(zhì)的溶解加劇，影響啤酒的風(fēng)味因此使用酒花粉，應(yīng)在酒花廠，酒花溫度在55℃以下，干燥至水分為5%6%然后進(jìn)行粉碎，粉碎后立即包裝于密閉容器中，并沖入惰性氣體。（2）麥汁pH升高，麥芽皮殼多酚等有害物質(zhì)溶解度加大，啤酒色澤和澀味增加。 Na+ ,K+ 的影響 Na+ ,K+常常在50—100:300—，不柔和。這些物質(zhì)會(huì)影響到啤酒的風(fēng)味和穩(wěn)定性。淀粉等儲(chǔ)藏物質(zhì)的粉碎細(xì)度，不但影響酶促反應(yīng)速率，也影響到反應(yīng)深度即影響到麥汁組成。輥式粉碎機(jī)，根據(jù)每臺(tái)機(jī)的輥數(shù)可分成：對輥式、四輥式、五輥和六輥式多種。溶解的各種干物質(zhì)稱作“浸出物”(extract)，而構(gòu)成的澄清溶液稱作“麥芽汁”或“麥汁”(Wort)。(2) 浸出糖化法：浸出糖化法是指麥芽醪利用酶的生化作用，用不斷加熱或冷卻調(diào)節(jié)醪液的溫度，使糖化完成，麥芽醪未經(jīng)煮沸。故本設(shè)計(jì)才用此方法進(jìn)行糖化。我國啤酒生產(chǎn)大多數(shù)使用非發(fā)芽谷物做輔料，所有均采用復(fù)式糖化法。(6) 酶制劑的和添加劑的使用　α淀粉酶、β淀粉酶、糖化酶、R酶、葡聚糖酶等酶制劑，乳酸、磷酸、石膏等ｐH調(diào)整物質(zhì)，多酚消除劑等一系列添加劑應(yīng)在衛(wèi)生規(guī)范下，根據(jù)工藝需要適量使用。 過濾方法的選擇（1）過濾槽法過濾槽是最古老的方法，也是至今采用最普遍的方法，它是以過濾篩板和麥糟構(gòu)成過濾介質(zhì)。(4)浸出酒花中物質(zhì)。酒花浸出率高，所得麥汁質(zhì)量好。酒花添加分三次完成，操作如下：第一次：煮沸5～15分鐘后，添加總量的5%～10%，主要作用是消除煮沸物得泡沫。麥汁處理因使用設(shè)備和要求不同，流程很多，本設(shè)計(jì)考慮實(shí)際情況采用以下流程對麥汁進(jìn)行處理：煮沸鍋回旋沉淀槽泵熱麥汁薄板冷卻系統(tǒng)無菌空氣通風(fēng)酒花糟及熱凝固物發(fā)酵(1) 酒花分離使用酒花球果，并加入到煮沸鍋的工藝，在煮沸結(jié)束后應(yīng)采用酒花分離器盡快分離出酒花糟。濕熱凝固物（含揮發(fā)物80%85%），%%。目前我國認(rèn)為從麥芽粉加水投料至冷卻前，隔氧操作是關(guān)鍵措施。因?yàn)橥L(fēng)太遲，會(huì)延長酵母停滯期，增加雙乙酰，并使罐中泡沫增加，影響罐容積。 啤酒發(fā)酵 啤酒酵母 啤酒酵母的分類能使含糖液體自然發(fā)酵，生成二氧化碳和酒精，液面上形成“膜”，器底形成“沉淀”的生物，統(tǒng)稱為“酵母”。以下就這幾種發(fā)酵方法進(jìn)行分析和比較來進(jìn)行取舍。 下面發(fā)酵傳統(tǒng)的下面發(fā)酵法，主發(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)。 上面發(fā)酵啤酒發(fā)酵系以上面發(fā)酵為起源，而后由于選用的純粹培養(yǎng)酵母不同，劃分為上面發(fā)酵與下面發(fā)酵兩種啤酒發(fā)酵類型。（4）上面發(fā)酵在發(fā)酵過程中通風(fēng)時(shí)間長，目的是使酵母分散懸浮在發(fā)酵液中，對凝集性強(qiáng)的酵母，通風(fēng)尤屬必要。 兩罐法發(fā)酵此法制得的啤酒特點(diǎn)為有較長陳貯后熟期，啤酒風(fēng)味特性有陳釀香味，口感柔和、醇厚、細(xì)膩，泡沫細(xì)膩和穩(wěn)定。 設(shè)酵母泥的濃度為2010個(gè)/g，按工藝規(guī)定接種后酵母濃度為：810個(gè)/ml則每千克麥汁接種酵母泥克數(shù)（n）：n=8101000/2010=4g %。酵母達(dá)到最高濃度時(shí)，糖降最快，～。后酵和儲(chǔ)酒的目的是：糖類繼續(xù)發(fā)酵、促進(jìn)啤酒風(fēng)味成熟、增加CO2溶解、促進(jìn)啤酒澄清。兩罐法發(fā)酵罐D(zhuǎn)：H=1:34。⑤罐主要附件 智能型鉑溫度傳感器，清洗取樣閥，安全閥，真空破壞閥，CIP執(zhí)行機(jī)構(gòu)，上視鏡，燈鏡，空氣和二氧化碳排出管裝置。C④雙乙酰還原 在大罐發(fā)酵中，后發(fā)酵一般稱雙乙酰還原階段。C，每天換一次無菌水。間接冷卻方式其冷溶劑是乙二醇與水的混合溶液，它在氨制冷的蒸發(fā)器箱中進(jìn)行冷卻，溫度一般控制在5℃左右，它主要用于麥汁冷卻和發(fā)酵罐的降溫，一般情況下，發(fā)酵罐冷卻系統(tǒng)有兩種介質(zhì)循環(huán)，即液氨吸熱蒸發(fā)制冷循環(huán)系統(tǒng)和冷卻發(fā)酵罐酒液的酒精水循環(huán)系統(tǒng)。近年來用啤酒酵母生產(chǎn)具有肉類鮮味的調(diào)料以及生產(chǎn)干酵母粉，有很好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，故本設(shè)計(jì)采用一個(gè)酵母車間來利用廢酵母生產(chǎn)干酵母，其生產(chǎn)流程如圖12所示 成品啤酒(1) 啤酒的過濾與分離經(jīng)過后發(fā)酵的成熟酒，大部分蛋白質(zhì)顆粒和酵母已沉降，少量懸浮于酒中，必須濾除后才能包裝。105～105個(gè)/ml的啤酒，可一次濾清，～，清酒酵母數(shù)10～20個(gè)/L。 物料衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)根據(jù)表21的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，先進(jìn)行100kg原料生產(chǎn)8176。而100176。100=（kg）(2) 麥芽耗用量： 70%=（kg）(3) 大米耗用量： 30%=（kg）(4) 酒花耗用量： 對淺色啤酒，%，故酒花耗用量為：247。100=(kg)(11) 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：同理，100kg原料產(chǎn)生濕酒花糟：247。%啤酒中其含量有：%=（kg）則釋放出的CO2量： =3（kg）而1m3 CO2在20176。70=（kg）(3) 大米用量：247。=（kg）由于生產(chǎn)旺季占到全年產(chǎn)量的80%，由此可算得全年產(chǎn)量：8170247。80%=106（kg）(8) 全年濕酒花糟量： 8170247。操作示意圖21所示： 糖化用水耗熱量根據(jù)工藝設(shè)計(jì)糊化鍋中的料水比為1: ，糖化鍋中的料水比為1:，料水比過大，盡管對糊化有利，但是耗能大，設(shè)備體積大。C(3) 米醪煮沸耗熱量= G米醪C米醪（） =（++）（） =（kJ）糊化時(shí)間定為40分鐘，蒸發(fā)強(qiáng)度為5%，則水分蒸發(fā)量為=5%40247。（+） =[ kJ/（kg．K）]可以算得麥醪溫度為： t麥醪=（G麥芽C麥芽18+ G2CW50）247。C，則送到第二次煮沸的混合醪量為：[G混合（7870）] 247。(30)]100%=%因此：=%30=（kJ）2. 第二次煮沸蒸汽帶走熱量煮沸時(shí)間為10分鐘，煮沸強(qiáng)度5%，則水分蒸發(fā)量為：V2=%G混合5%10247。（） =176。60 =5%40247。 所以糊化鍋加水量為：G1=（+）=（kg），（為大米量的20%）。80%=106（L）(10) 全年過濾酒量： 8170247。80%=106（kg）(2) 全年麥芽耗用量： 8170247。=（L）(6) 冷麥汁量： 247。= m3 年產(chǎn)40萬噸8176。濕酵母泥含水分85%酵母含固形物量：1（10085）247。100=(kg)(5) 熱麥汁量： 247。故，(1) 熱麥汁（100176。P啤酒的物料衡算，最后進(jìn)行40萬噸/年啤酒廠的物料衡算。先在混合罐內(nèi)將硅藻土和脫氧水配成10％濃度的懸浮液，泵入濾機(jī)，并讓溶液在混合罐和濾機(jī)內(nèi)循環(huán)至無細(xì)粒流出為止；接著進(jìn)行第二次預(yù)涂。啤酒過濾操作原則是：產(chǎn)量大，質(zhì)量高，損失小，勞動(dòng)條件好，CO2損失小，不易污染，不影響風(fēng)味，啤酒不吸氧。麥槽是有價(jià)值的飼料，有較高的蛋白質(zhì)，并受到適度分解。種酵母要求：外觀色澤潔白，凝聚性良好，無黏著現(xiàn)象，無雜質(zhì)，無變異，鏡檢酵母細(xì)胞大小整齊，健壯，無雜菌感染，細(xì)胞活性97%以上，冷水低溫保存時(shí)間不超過3天，使用代數(shù)不超過7代。⑤冷卻、降溫 雙乙酰還原終點(diǎn)是根據(jù)成品啤酒應(yīng)雙乙酰的含量而定，才稱還原階段基本結(jié)束，可降溫。②接種量和起酵溫度 麥汁直接進(jìn)罐法，為了縮短起酵時(shí)間，大多采用較高接種量，%～%，接種后細(xì)胞濃度為（15177。有利于酵母的沉降和排放。（2）罐身具有冷卻夾套，冷卻面積能夠滿足工藝上的降溫要求，一般在圓柱體部分，視罐體高度，可分設(shè)23段冷卻，錐底部分設(shè)有一段冷卻，有利于酵母沉降和保存。發(fā)酵度達(dá)到酵母凝聚點(diǎn)時(shí)（一般發(fā)酵度在35％～45％），酵母開始凝聚，發(fā)酵液中懸浮酵母細(xì)胞數(shù)開始下降，糖降速率隨之降低。本設(shè)計(jì)采用干道法添加酵母：在酵母添加器中加入每批麥汁所需的酵母，再加上二倍量的冷麥汁，用無菌壓縮空氣充分混合，壓到前酵池中，再用無菌空氣攪拌均勻即可。貯酒罐宜采用D：H=1：1—，大直徑，120大錐角的立式圓筒圓錐罐結(jié)論：根據(jù)本次釀造啤酒屬淡爽型及考慮到更少占有廠房。分離酵母后，加膠處理，貯藏澄清一階段，采用人工充二氧化碳，使達(dá)飽和。上面發(fā)酵工藝的特點(diǎn)（1）上面發(fā)酵系采用上面酵母，是在較高的溫度(15～20℃)下進(jìn)行的。后發(fā)酵則設(shè)置在單獨(dú)的貯酒室內(nèi)，采用金屬或木制的貯酒罐，作后發(fā)酵和貯酒用。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(dòng)力消耗大。酵母的分類：：發(fā)酵度高，沉淀慢而不凝集：發(fā)酵度低，凝集性強(qiáng)，沉淀快：卡爾倍一號，發(fā)酵度高，沉淀慢；卡爾號二號，發(fā)酵度低，沉淀快。為了比較和其他原料的糖化完全程度和過濾時(shí)浸出物的回收情況，常采用浸出物收得率或原料利用率考察糖化車間量的關(guān)系。麥汁中氧氣的溶解量，符合”亨利道爾頓”定律，氧在麥汁中溶解度麥汁中氧分壓成正比，與麥汁溫度成反比。本設(shè)計(jì)中采用回旋沉淀槽沉淀法分離熱凝固物，利用麥汁離心力分離實(shí)現(xiàn)分離。本設(shè)計(jì)也采用帶篩孔的酒花分離器。第三次：煮沸后80～85分鐘，添加總量的30%～40%，主要是萃取酒花油，提高酒花香味。酒花添加量應(yīng)依據(jù)酒花質(zhì)量（含α酸的量），消費(fèi)者習(xí)慣，啤酒品種，濃度等不同而不同。