【文章內容簡介】 .................................................................................................... 36 廢酵母的處理 ....................................................................................... 36 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 VI 硅藻土泥的處理 ................................................................................... 37 麥糟的處理 ........................................................................................... 37 廢氣處理 .......................................................................................................... 37 結 論 ................................................................................................................................. 39 參考文獻 ............................................................................................................................. 40 附 錄 ................................................................................................................................. 41 致 謝 ................................................................................................................................. 42 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 1 1 緒論 設計選題的目的 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構和產品質量的要求也越來越高，相應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地總結和分析以推動啤酒產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，飲食消費結構的不斷改變，啤酒已進入了千家萬戶 ，但是我國人均啤酒的消費還沒有達到世界平均水平。所以建設新的、大型的啤酒廠，增加產量，就可以滿足人們將來物質生活的需求。 設計工作的意義 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、每升啤酒的熱量可達 430 卡，相當于 67 枚雞蛋， 0． 75 升牛奶或 50 克奶油，被世界營養(yǎng)協會組織列為營養(yǎng)食品，素有 “液體面包 ”之譽?，F代科學研究表明，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 我們在設計中進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。 中國啤酒產業(yè)的發(fā)展趨勢 行業(yè)結構的變化 ： 集團化、規(guī)模化。 企業(yè)數量繼續(xù)下降，青島、燕京、華潤的下屬企業(yè)會繼續(xù)增加，生產能力和年產量還將持續(xù)增長。珠啤、金星、哈啤等二級集團也會迅速擴張。一業(yè)為主，多元發(fā)展。大多數啤酒企業(yè)集團在把啤酒業(yè)做強的同時依靠自身優(yōu)勢進入其他行業(yè)進行多元化發(fā)展。如青啤進入茶飲料業(yè)、葡萄酒業(yè)，燕啤進入生物制藥業(yè)，藍劍下屬 20 多家進入其他產業(yè)等。信息化。知識經濟時代，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)信息化建設更加重視。一方面加快內部信息化建設，如青啤、武漢科技大學本科畢業(yè)設計 2 珠啤、燕啤、哈啤投資數千萬元上 ERP 系統(tǒng)，許多企業(yè)建立內部局域網等；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是第一生產力，加快科技進步是啤酒企業(yè)未來競爭的焦點之一。在純生技術進一步提高的同時，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品的不斷出現，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)所有制結構多元化。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。 市場結構的變化 ： 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。在農村市場，隨著農村經濟的快速發(fā)展，啤酒消費出現穩(wěn)步增長趨勢。傳統(tǒng)的企業(yè) ———經銷商 ———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，尤其是電子商務的發(fā)展使網上營銷在啤酒行業(yè)得到大發(fā)展。 課題研 究內容及方法 設計依據 本設計是根據武漢科技大學化學工程與技術學院生物工程教研室布置的畢業(yè)設計大綱要求來進行設計的。 設計內容 本設計為年產 4 萬噸 12176。 P 的啤酒發(fā)酵車間工藝設計，重點設備發(fā)酵罐，發(fā)酵工段為重點工段。該設計包括工藝方法及流程的選擇論證、物料衡算、耗冷量衡算、設備選型及論證、重點設備的詳細設計、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、重點設備裝配圖），三廢處理等。 指導思想 設計出來的啤酒廠要求投資小、技術高、運行穩(wěn)定、管理方便、環(huán)境好 。最重要的一點是生產成本低。在工藝方面，力求合理性和先進性；在設備方面，采用先進技術及機武漢科技大學本科畢業(yè)設計 3 械化、自動化生產控制，提高勞動生產率；在經濟上，要做到合理利用資源，降低能耗，減少污染，保護環(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 。 ，先進的技術和設備。 ，種類和性質。 設備的選擇 保證工藝的安全性和可靠性，經濟上的合理性，技術先進，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） 。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 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”。釀造水質不僅決定著產品的質量和風味，而且還直接影響著釀造的全過程。 水的質量要求：本設計為經典啤酒，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，色澤淡黃而有光澤。麥芽應有特殊的香味。不應有霉味、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，能促進蛋白質的凝固，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，以達到降低成本的目的，輔料的蛋白質易氧化的多酚物質含量明顯低于麥芽，這有利于降低啤酒的色度和改善啤酒的非生物穩(wěn)定性。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 5 大米是啤酒廠最常用的輔料，其特點是價格低廉，蛋白質、多酚物質和脂肪含量低于麥芽，而淀粉含量高于麥芽，本設計采用大米作為輔料，生產出的啤酒具有色澤淺、口味清爽、泡沫細膩、酒花香突出，非生物穩(wěn)定性好等特點。 酵母 在實際生產中最 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，其母細胞和子細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，其母細胞和子細胞增殖后彼此分開，幾乎都是單細胞或幾個細胞連接。本設計設計的是經典型啤酒，色澤淺，采用的是下面發(fā)酵技術，故選用下面酵母。本設計采用下面酵母 酵母 ZAU110。 原料處理工藝 將麥芽中非溶性物質轉化為水溶性物質，特別是可發(fā)酵性糖為主酵和后酵提供基礎并添加好所有輔料準備發(fā)酵。 糖化車間所包含的生產工藝流程 [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行后續(xù)加工。 b、拋光 將麥芽送入拋光機進行拋光處理，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。 d、麥芽粉碎 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 6 粉碎麥芽要求麥芽的皮破而不碎，因為麥皮的皮殼內含有對酒質量不利的苦味物質、色素、單寧，當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，不需要經過前面的原料預處理過程，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，當淀粉顆粒經過加熱，迅速吸水膨脹，當升到一定溫度后，淀粉細胞壁破裂，淀粉進入水中，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分解成可 溶性低分子物質，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 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 7 麥汁過濾最常用的是過濾槽法。過濾槽的槽身內安裝有過濾篩板、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，終止生物化學反應，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與多酚物質的復合物，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胞表面，將影響酵母的正常發(fā)酵，影響啤酒色度、泡沫性質、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行冷卻，冷卻后的麥汁送入發(fā)酵車間進行發(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)酵條件提高啤酒質量。 麥汁后處理 熱凝固物及冷凝固物的分離 麥汁煮沸后應盡快將麥汁中的熱凝固物進行有效的分離，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，要進行通風，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備，與其它設備相比，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密的小氣泡上，隨氣泡升至液面，并加以除去。 武漢科技大學本科畢業(yè)設計 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：麥汁和冷卻水流經部位要便于清洗，密封性要好，嚴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℃，然后與熱麥汁在板式