【文章內(nèi)容簡介】 ...........................................................................................................36 廢酵母的處理 ........................................................................................36 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 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 1 1 緒論 設(shè)計選題的目的 目前，世界上啤酒市場的競爭日益激烈，廣大消費者對啤酒品種結(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。因而，很有必要將這方面信息加以科學(xué)地總結(jié)和分析以推動啤酒產(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，飲食消費結(jié)構(gòu)的不斷改變，啤酒已進(jìn)入了千家萬戶 ，但是我國人均啤酒的消費還沒有達(dá)到世界平均水平。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。 設(shè)計工作的意義 啤酒含有 17 種氨基酸，多種維生素及碳水化合物、礦物鹽等物質(zhì)、每升啤酒的熱量可達(dá) 430 卡，相當(dāng)于 67 枚雞蛋， 0． 75 升牛奶或 50 克奶油，被世界營養(yǎng)協(xié)會組織列為營養(yǎng)食品，素有 “液體面包 ”之譽?，F(xiàn)代科學(xué)研究表明，啤酒中所含各種成份、既有較高的營養(yǎng)價值又具良好的藥療效果，啤酒中酒精含量較低， 10 度黃啤酒含酒精 3％左右，非但對胃和肝臟無損害，而且可平緩地促進(jìn)人體血液循環(huán)；維生素 B B6 已能維持心臟正常活動，而煙酸則能擴張血管，故它們對心血管系統(tǒng)有益，可加速新陳代謝。 通過這次的選題，查閱資料， 使我們在設(shè)計中進(jìn)一步掌握了啤酒的工藝方法為今后走上工作崗位打下了堅實的基礎(chǔ)。 中國啤酒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢 行業(yè)結(jié)構(gòu)的變化 ： 集團(tuán)化、規(guī)?；?。 企業(yè)數(shù)量繼續(xù)下降，青島、燕京、華潤的下屬企業(yè)會繼續(xù)增加，生產(chǎn)能力和年產(chǎn)量還將持續(xù)增長。珠啤、金星、哈啤等二級集團(tuán)也會迅速擴張。一業(yè)為主，多元發(fā)展。大多數(shù)啤酒企業(yè)集團(tuán)在把啤酒業(yè)做強的同時依靠自身優(yōu)勢進(jìn)入其他行業(yè)進(jìn)行多元化發(fā)展。如青啤進(jìn)入茶飲料業(yè)、葡萄酒業(yè)，燕啤進(jìn)入生物制藥業(yè)，藍(lán)劍下屬 20 多家進(jìn)入其他產(chǎn)業(yè)等。信息化。知識經(jīng)濟時代，企業(yè)對信息的利用效率和利用程度成為提高 企業(yè)競爭力的重要方面，啤酒企業(yè)對加快企業(yè)信息化建設(shè)更加重視。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 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。更多的企業(yè)成立信息中心，加強對外部商業(yè)情報的收集、分析、利用?？萍蓟？萍加肋h(yuǎn)是第一生產(chǎn)力，加快科技進(jìn)步是啤酒企業(yè)未來競爭的焦點之一。在純生技術(shù)進(jìn)一步提高的同時，啤酒企業(yè)會在啤酒保鮮度、延長保鮮期等方面不斷創(chuàng)新。產(chǎn)品多樣化。傳統(tǒng)的普通啤酒依然會是主流，但隨著越來越多個性化產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，功能性保健啤酒、果汁啤酒、無醇 啤酒等特色啤酒的消費量會越來越大。企業(yè)所有制結(jié)構(gòu)多元化。國有企業(yè)逐漸退出，股份制企業(yè)、多種所有制混合式企業(yè)、民營企業(yè)得到大發(fā)展，新一輪的中外合資企業(yè)也會增多，不過合資的形式發(fā)生了改變。 市場結(jié)構(gòu)的變化 ： 在城市市場，新一輪消費高潮掀起，中高檔啤酒市場、特色啤酒市場、女士啤酒市場得到發(fā)展。在農(nóng)村市場，隨著農(nóng)村經(jīng)濟的快速發(fā)展，啤酒消費出現(xiàn)穩(wěn)步增長趨勢。傳統(tǒng)的企業(yè) ———經(jīng)銷商 ———消費者的渠道模式受到挑戰(zhàn)，企業(yè) ———消費者的直銷模式得到快速發(fā)展，尤其是電子商務(wù)的發(fā)展使網(wǎng)上營銷在啤酒行業(yè)得到大發(fā)展。 課題 研究內(nèi)容及方法 設(shè)計依據(jù) 本設(shè)計是根據(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)計大綱要求來進(jìn)行設(shè)計的。 設(shè)計內(nèi)容 本設(shè)計為年產(chǎn) 4 萬噸 12176。 P 的啤酒發(fā)酵車間工藝設(shè)計，重點設(shè)備發(fā)酵罐，發(fā)酵工段為重點工段。該設(shè)計包括工藝方法及流程的選擇論證、物料衡算、耗冷量衡算、設(shè)備選型及論證、重點設(shè)備的詳細(xì)設(shè)計、車間的布置、繪制圖紙（發(fā)酵工藝流程圖、發(fā)酵車間平面布置圖、重點設(shè)備裝配圖），三廢處理等。 指導(dǎo)思想 設(shè)計出來的啤酒廠要求投資小、技術(shù)高、運行穩(wěn)定、管理方便、環(huán)境 好。最重要的一點是生產(chǎn)成本低。在工藝方面，力求合理性和先進(jìn)性；在設(shè)備方面，采用先進(jìn)技術(shù)及機武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 3 械化、自動化生產(chǎn)控制，提高勞動生產(chǎn)率；在經(jīng)濟上，要做到合理利用資源，降低能耗，減少污染，保護(hù)環(huán)境，減少浪費。 廠址的選擇 地理位置一般工廠廠址選在城鎮(zhèn)的郊區(qū)，考慮微生物發(fā)酵工廠對環(huán)境因素的特殊要求，需要地勢平坦，利于排水，有豐富的水源。武漢市走馬嶺就是一個建廠好場所。 工藝選擇 。 ，先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。 ，種類和性質(zhì)。 設(shè)備的選擇 保證工藝的安全性和可靠性，經(jīng)濟上的合理性，技術(shù)先進(jìn)，投資省，加工方便，運行費低，操作清洗方便。 主要方法： ，確定工藝方法以及流程 （如物料衡算） 。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 4 2 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 [1]被稱為“啤酒的血液”。釀造水質(zhì)不僅決定著產(chǎn)品的質(zhì)量和風(fēng)味，而且還直接影響著釀造的全過程。 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 值要求小于，水中 Ca 至少為 40~50mg/L，另外， Ca 和 Mg比例要大于 3:1。 Mg過高會使啤酒產(chǎn)生苦味。水的鎂硬小于等于 ，水中含鹽量要求很低。 麥芽 采用淺色麥芽，麥芽外觀整齊，除根干凈，不含雜草、谷粒、塵埃、枯芽、半粒、霉粒、損傷殘粒等雜質(zhì)，色澤淡黃而有光澤。麥芽應(yīng)有特殊的香味。不應(yīng)有霉味、潮濕味、酸味、焦苦及煙熏味等。 酒花 酒花能夠賦予啤酒爽口的苦味和愉快的香味，增加麥汁和啤酒的防腐能力；增加啤酒的泡持性；酒花與麥汁共同煮沸，能促進(jìn)蛋白質(zhì)的凝固， 有利于麥汁的澄清，有利于啤酒的非生物穩(wěn)定性。本設(shè)計采用顆粒酒花制品。 輔料 以價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。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 5 大米是啤酒廠最常用的輔料，其特點是價格低廉，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。 酵母 在實際生產(chǎn)中 最常用的酵母有兩大類：上面酵母和下面酵母。二者形態(tài)上存在明顯的差別。上面酵母又叫表面酵母，其母細(xì)胞和子細(xì)胞能夠長時間相互連接，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)胞或幾個細(xì)胞連接。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。本設(shè)計采用下面酵母 酵母 ZAU110。 原料處理工藝 將麥芽中非溶性物質(zhì)轉(zhuǎn)化為水溶性物質(zhì)，特別是可發(fā)酵性糖為主酵和后酵提供基礎(chǔ)并添加好所有輔料準(zhǔn)備發(fā)酵。 糖化車間所包含的生產(chǎn)工藝流程 [2]： a、稱重 麥芽原料從麥芽儲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。 b、拋光 將麥芽送入拋光機進(jìn)行拋光處理，以除去麥芽表面的芒刺。 c、精選去石 將拋光后的麥芽送入去石機，比重的不同除去大米和麥芽中的石塊、玻璃塊和金屬等比重較大的雜質(zhì)。 d、麥芽粉碎 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 6 粉碎麥芽要求麥芽的皮破而不碎，因為麥皮的皮殼內(nèi)含有對酒質(zhì)量不利的苦味物質(zhì)、色素、單寧，當(dāng)皮殼磨得太碎時就會大量浸出，而使啤酒色澤變深，口味不正。另外麥芽的皮殼在麥汁中過濾時構(gòu)成過濾層，磨得太碎，會降低 過濾效果，造成過濾困難。 e、糖化∕糊化 對于大米∕淀粉原料而言，不需要經(jīng)過前面的原料預(yù)處理過程，而是直接將其送入糊化鍋糊化后，再將糊化鍋醪液送入糖化鍋。 輔料中的淀粉一般由細(xì)胞壁包圍，以顆粒狀存在。這種顆粒不溶于冷水中，也很難被麥芽中的淀粉酶分解，當(dāng)?shù)矸垲w粒經(jīng)過加熱，迅速吸水膨脹，當(dāng)升到一定溫度后，淀粉細(xì)胞壁破裂，淀粉進(jìn)入水中，淀粉繼續(xù)膨脹，形成凝膠物，此過程稱為“糊化”。簡言之，糊化就是淀粉分子在熱溶液中膨脹破裂的過程。 糖化是指利用麥芽自身酶或外加酶制劑代替部分麥芽將麥芽和輔料中不溶性高分子物質(zhì)分解成 可溶性低分子物質(zhì)，如糖類、糊精、氨基酸、肽類等的麥汁制過程。由此制得的溶液稱為麥汁。 糖化的第一步是在糖化鍋中加入一定量的水，升溫至 37℃并保持 20min；然后加入粉碎后的麥芽并攪拌；再將溫度升高至 50℃并保持 40min；然后將糊化鍋醪液加入，將混合液升高至 65℃，并保持 70min。最后將糖化液排出并送入過濾槽進(jìn)行過濾。這一糖化過程稱雙醪浸出糖化法，雙醪浸出糖化法糖化曲線見圖 。 圖 f、過濾 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 7 麥汁過濾最常用的是過濾槽法。過濾槽的槽身內(nèi)安裝有過濾篩板、耕刀等，槽身與若干管道、閥門以及泵組成 可循環(huán)的過濾系統(tǒng)，利用液柱靜壓為動力進(jìn)行過濾。麥汁的粘度和過濾層的厚度影響過濾速度。 g、煮沸 將過濾后的麥汁送入煮沸鍋進(jìn)行煮沸，煮沸麥汁有多個目的 ：蒸發(fā)多余的水分；破壞酶的活性，終止生物化學(xué)反應(yīng)，固定麥汁組成；將麥汁滅菌；浸出酒花中的有效成分；使蛋白質(zhì)變性凝固等。 h、回旋沉淀 發(fā)酵前必須除掉熱凝固物。熱凝固物主要是蛋白質(zhì)與多酚物質(zhì)的復(fù)合物，另外吸附一些酒花樹脂和無機物，若帶入發(fā)酵醪中，可能會黏附在酵母細(xì)胞表面，將影響酵母的正常發(fā)酵，影響啤酒色度、泡沫性質(zhì)、苦味和口感穩(wěn)定性。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。 i、冷卻 將從回旋冷卻槽出來的熱的麥汁送入薄板冷卻器進(jìn)行冷卻，冷卻后的麥汁送入發(fā)酵車間進(jìn)行發(fā)酵處理。冷卻的目的有三個，一是降低麥汁溫度，使之達(dá)到適合酵母發(fā)酵的溫度；二是使麥汁吸收一定量的氧氣，以利于酵母的生長增殖；再就是析出分離麥汁中的冷、熱凝固物，改善發(fā)酵條件提高啤酒質(zhì)量。 麥汁后處理 熱凝固物及冷凝固物的分離 麥汁煮沸后應(yīng)盡快將麥汁中的熱凝固物進(jìn)行有效的分離，以獲得澄清的麥汁，然后將麥汁冷卻至工藝要求的溫度，冷卻的同時，要進(jìn)行通風(fēng)，為酵母繁殖提 供足夠的氧氣。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。漩渦沉淀槽是立式柱形槽，麥汁沿切線方向泵入，形成旋轉(zhuǎn)流動，并使熱凝固物以錐丘狀沉降于槽底中央，清亮麥汁從側(cè)面麥汁出口排出。 麥汁在冷卻過程中會形成冷凝固物，并逐漸沉淀下來，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，通入無菌空氣就會吸附在細(xì)密的小氣泡上，隨氣泡升至液面，并加以除去。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 8 麥汁的冷卻 常用的麥汁冷卻器為板式換熱器，換熱效率很高 。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。要有足夠的冷卻面積，冷卻時間要短，冷凝固物析出的量多。 麥汁冷卻有一段式和兩段式兩種冷卻方式，本設(shè)計采用一段式冷卻方式。即先采用氨直冷方式將釀造用水冷卻至 34℃，然后與熱麥