【導讀】論文題目：年產(chǎn)8萬噸純生啤酒工廠發(fā)酵車間初步設(shè)計。2020級生物工程專業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計）

　　

【正文】 在密閉的貯酒容器中不斷溶解于酒內(nèi)，使之達到飽和狀態(tài)。 ②減少啤酒的不成熟味覺加快啤酒成熟。 ③使懸浮的酵母冷凝固物和酒花樹脂等，在低溫和低 PH 值情況下，緩慢的沉淀下來， 使啤酒足見澄清，便于過濾。 ④改善了啤酒的非生物的穩(wěn)定性，從而提高了成品啤酒的保存作用。 貯酒室一般設(shè)在發(fā)酵室下面，分地下與地下兩種，先采用地上，整個貯酒室應分為數(shù)室，以控制同貯酒時間的溫度和便于進酒出酒等。 貯酒室采用冷風冷卻，鼓風機設(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。 貯酒室的冷耗量，一般為： ①排管冷卻： 600～ 800 千卡 /晝夜 /m179。 ②冷風冷卻： 1000～ 1200 千卡 /晝夜 /m179。 啤酒的澄清： ①啤酒澄清的作用：啤酒澄清時在貯酒期間，是使酒中所含的懸浮物沉淀下來。 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。 ②啤酒中的主要懸浮物質(zhì)： 。 。 2020級生物工程專業(yè)畢業(yè)論文 （設(shè)計） 13 。 －多酚氧化物的復合物質(zhì)。 ③影響啤酒澄清的因素 : 。 （ 3℃以上）快于低溫（ 0℃以下） 。 值：酒液度 pH在（ ～ ）上面發(fā)酵（ 以下） 。 。 。 啤酒發(fā)酵方法的選擇 啤酒發(fā)酵方法主要有以下幾種方式：連續(xù)發(fā)酵法，上面發(fā)酵法，下面發(fā)酵法，一罐發(fā)酵法，以下就這幾種發(fā)酵方法進行詳細分析和比較來進行取舍。 （ 1） 連續(xù)發(fā)酵 連續(xù)發(fā)酵主要有多罐式連續(xù)發(fā)酵和塔式連續(xù)發(fā)酵，這種連續(xù)發(fā)酵系統(tǒng)都可大大 縮短發(fā)酵周期，提高設(shè)備利用率，降低了投資，減少了酒損，降低了蒸汽、勞動力和洗刷費用，提高了酒花利用率，且產(chǎn)生的成品啤酒質(zhì)量穩(wěn)定。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。塔式系統(tǒng)對酵母要求高，使用的酵母不僅要求發(fā)酵度高，而且要求凝聚性強。并且塔式觀造價高，不利于小規(guī)模生產(chǎn)。更 重要的是，連續(xù)發(fā)酵法啤酒從風味上品評與間歇法啤酒差別大，難以被消費者接受。 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 于污染和風味（特別是雙乙酰）控制的困難逐步停止了使用。從實際情況出發(fā)，故本設(shè)計不采用此法。 （ 2） 上面發(fā)酵的工藝特點 A、上面發(fā)酵系在較高的溫度（ 15～ 20℃）下進行的，酵母起發(fā)快，接種量可以減少，因此形成的酵母新細胞較多。發(fā)酵終了，大部分酵母浮在液面，酵母使用代數(shù)大大增加長久沒有衰退現(xiàn)象，但酵母回收工作較下面發(fā)酵復雜。 B、上面發(fā)酵的麥汁接種溫度為 14～ 16℃ ，比較高。發(fā)酵三天左右，當酵母升至液面時，為發(fā)酵旺盛階段，此時應開始降低液溫，可采用 12～ 14℃冷水冷卻，并在酵母形成泡蓋時立即撇去，發(fā)酵 4～ 6 天即行結(jié)束。 C、 發(fā)酵結(jié)束，酵母成緊密的一層浮在波面上，厚約 3～ 4 厘米。優(yōu)良的酵母，其2020級生物工程專業(yè)畢業(yè)論文 （設(shè)計） 14 酵母層應具有褶皺狀的外觀。 D、 上面發(fā)酵在發(fā)酵過程中通風時間長，目的是使酵母懸浮發(fā)酵液中，對凝聚性強的酵母通風尤屬必要。 E、 上面發(fā)酵一般不采用后發(fā)酵，主發(fā)酵的發(fā)酵度接近發(fā)酵度，下酒后，加膠澄清，貯藏一階段，采用人工充 CO2，使達到飽和。若上面發(fā)酵采用后發(fā)酵工藝，下酒是酒液中應保留部分殘?zhí)?，繼續(xù)發(fā)酵，產(chǎn)生 CO2，飽和在酒中。 F、 上面發(fā)酵配制的啤酒成熟較快，設(shè)備周轉(zhuǎn)快，啤酒有獨特風味，但保存期短。 （ 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。 下面發(fā)酵的特點 ①采用下面酵母，主發(fā)酵溫度較低，發(fā)酵進程比較緩慢。主發(fā)酵完畢后，大部分酵母沉降在容器底部。 ②下面發(fā)酵啤酒的后發(fā)酵期較長，酒液澄清良好，酒的泡沫細致，風味柔和，保存期較 長。 （ 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)酵罐中進行。一罐法工藝有以下優(yōu)點：清洗消耗少，因為只有一個容器必須清洗；轉(zhuǎn)入空罐時 CO2損失少；酒損少，因為沒有了管道中殘酒的損失；所需的工作時間少，因此不用倒罐；節(jié)能，因為不用倒罐，沒有氧侵入的危險。故在設(shè)計中采用此法。 故本設(shè)計選用錐形罐一罐法下面酵母發(fā)酵（即發(fā)酵溫度為 5～ 10℃） 酵母的添加與回收 在麥汁進行充氧同時添加酵母，為了使酵母均勻分布在發(fā)酵罐中 ，酵母應在整個麥汁流入過程中均勻添加，接種量一般為（ ） 107/mL 麥汁，即約 濃酵母泥 /hL 麥汁。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，鏡檢酵母細胞大小整齊，健壯，無雜菌感染，細胞活性 97%以上，冷水低溫保存時間不超過 3 天，使用代數(shù)不超過 7代。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胞組成，可做飼料或經(jīng)2020級生物工程專業(yè)畢業(yè)論文 （設(shè)計） 15 行其它綜合利用。中層為核心酵母，由健壯、發(fā)酵力強的酵母細胞組成，其量占 65%～70%,可留作下批種酵母用。下層為弱細胞或死細胞，由最初沉降下來的顆粒組成，可作飼料或棄置不用。 發(fā)酵設(shè)備的降溫控制 本設(shè)計采用的發(fā)酵設(shè)備為應用極為廣泛的露天錐形發(fā)酵罐，酵母在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生熱量，為使發(fā)酵和后熟在設(shè)計的工藝溫度下進行，必須進行冷卻。 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。 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)器箱中進行冷卻，溫度一般控制在 6 至 9℃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)。 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從啤酒中析出，導致啤酒渾濁。所以，必須經(jīng)過過濾工序?qū)⑵涑ァ? 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。經(jīng)過過濾后，啤酒外觀清亮透明，富有光澤，使其更富有吸引力，同時，可賦予啤酒以良好的生物穩(wěn)定性與非生物穩(wěn)定性，使其至少在保質(zhì)期內(nèi)不出現(xiàn)外觀的變化，從而保證了啤酒外觀質(zhì)量的完美。 啤酒過濾方式的選擇與論證 對于啤酒過濾來說，現(xiàn)在使用較普遍的過濾方法主要有硅藻土過濾法、濾棉過濾2020級生物工程專業(yè)畢業(yè)論文 （設(shè)計） 16 機和微孔膜過濾機。 硅澡過濾機易實現(xiàn)自動化，過濾效果好，速度快，雜菌清洗容易，維修方便，過濾能力可通過加減濾板框數(shù)調(diào)節(jié)，故選此法。 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。一瓶啤酒質(zhì)量的好壞，對消費者來說，首先看到的是這瓶啤酒的包裝。產(chǎn)品包裝既是產(chǎn)品的賣點，又是市場的亮點，新穎獨特的包裝設(shè)計往往最容易打動消費者的心。因此，啤酒企業(yè)不僅要生產(chǎn)合乎標準和品質(zhì)上乘的產(chǎn)品，而且要有端莊美觀的商標和包裝，如此才能使其產(chǎn)品更具吸引力和競爭力，使其品牌更加深入人心。啤酒包裝的基本功能有以下幾點。 （ 1）保護功能。包裝應該保證產(chǎn)品的安全和清潔衛(wèi)生，使其在儲存、運輸和銷售過程中不致散失、損壞和變質(zhì)，這是包裝最基本的作用。 （ 2）美化增值功能。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。 （ 3）促銷功能。包裝是“無聲的推銷員”，消費者通過包裝可以了解產(chǎn)品，引起消費興趣，激發(fā)購買動機，從而有利于擴大商品銷售。 2020級生物工程專業(yè)畢業(yè)論文 （設(shè)計） 17 2 工藝計算 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，首先進行 100kg 原料生產(chǎn) 8176。淡色 純生 啤酒的物料計算，然后進行 1000L 8176。淡色 純生 啤酒的物料衡算，最后進行 80000t/a 啤酒廠糖化車間的物料衡算計算。 100kg 原料（ 75％麥芽， 25％大米）生產(chǎn) 8176。淡色啤酒的物料衡算 （ 1）熱麥汁量 據(jù)設(shè)計任務(wù)書，可得到原料收率分別為 （優(yōu)級）麥芽收率： （ 100— 6） /100 =≈ ％ 大米收率： （ 100— ） /100=.0818625≈ ％ 混合原料收得率為 （ ％＋ ％） ％ = 由上述可得 100kg 混合原料可制得的 8176。熱麥汁量為： 100= 又知 8176。麥汁在 20℃時的相對密度為 ，而 100176。熱麥汁比 20℃時的麥汁體積增加 倍，故熱麥汁（ 100℃）體積為 == L （ 2）冷麥汁量為 （ ） = (L) （ 3）發(fā)酵液量為 （ ） =（ L） （ 4）過濾酒量為 （ ） =（ L） （ 5）成品啤酒量為 （ ） =（ L） 1000L 8176。 P 淡色啤酒的物料衡算 根據(jù)上述衡算結(jié)果知， 100kg 混合原料可生產(chǎn) 8176。成品啤酒 ，故可得出下述結(jié)果： （ 1） 生產(chǎn) 1000L 8176。淡色啤酒需耗混合原料量 1000/ 100 = （ 2） 麥芽好用量為： 75％ = （ 3） 大米耗用量為： = 2020級生物工程專業(yè)畢業(yè)論文 （設(shè)計） 18 （ 4） 酒花耗用量，對于淺色啤酒，熱麥汁中加入的酒花量為 ％， 故酒花耗用量為： 1000 ％ = （ kg） （ 5）熱麥汁量為 1000 = （ L） （ 6）冷麥汁量為 1000 = （ L） （ 7）濕糖化糟量，設(shè)排出的濕麥糟水分含量為 80％， 則濕麥糟量為：（ ）（ 10079） / （ 100 80） = （ kg） 而濕大米糟量為（ ）（ ） /（ 10080） = （ kg） 故濕糖化糟量為： + = （ kg） （ 8）酒花糟量 ，設(shè)麥汁煮沸過程干酒花浸出率為 40％，且酒花糟水分含量為 80％，則酒花糟量為：（ 10040） /（ 10080） = （ kg） （ 9）酵母量（以商品干酵母計） 生產(chǎn) 1000L 啤酒可得 20kg 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 10kg。濕酵母泥含水分 85％ 酵母含固形物量： 10（ 10085）247。 1000 = （ kg） 則含水分 7％的商品干酵母量： 1000247。（ 100 7） = （ kg） （ 10）二氧化碳量 因 8176。 P冷麥汁密度為 ，則 ： = （ kg） 所以， 8176。 P冷麥汁中浸出物量： 8％ = （ kg） 設(shè)麥汁的真正發(fā)酵度為 80％，則可發(fā)酵的浸出物量： 80％ = （ kg） 麥芽糖發(fā)酵的化學反應式為： C12H22O11+H2O 2C6H12O6 2C6H2O6 4C2H5OH+4CO2+56kJ 設(shè)麥芽汁中的浸出物均為麥芽糖構(gòu)成，則 CO2生成量： 4 44247。 342 = （ kg） 式中 44 —— CO2分子量 2020級生物工程專業(yè)畢業(yè)論文 （設(shè)計） 19 342 —— 麥芽糖（ C12H22O11）分子量 設(shè) 8176。 P啤酒含 CO2為 ％，酒中含 CO2量為： =（ kg） 則釋放出的 CO2 量為： = （ kg） 而 1m179。CO2在 20℃常壓下重 故釋放出的 CO2的 體積為： 247。 = （ m179。） (11).空瓶耗量 ① 100kg，損耗量： ％ = 10 瓶，故總需要量為1839+10=1849 瓶 ② 1000L， 1000/ = 2020 ％ = 10 瓶，故總需要量為 2020+10=2020 瓶 (12).瓶蓋耗量為 100kg， 1839 1％ = 19 個，耗量為 1858 個 1000L， 2020 1％ = 20 個，耗量為 2020 個 (13).商標耗量為 100kg， 1839 ％ = ≈ 2 個，耗量為 1841 個 1000L， 2020 ％ = 2 個，耗量為 2020 個 2020級生物工程專業(yè)畢業(yè)論文 （設(shè)計） 20 80000t/a 純生啤酒廠物料衡算 表 表 21 80000t/a 純生啤酒廠物料衡算表 物料名稱 單位 100kg 混合原料 1000L 8176。淡色啤酒 糖化一次 定額量（ 45kL） 80000t/a 啤酒生產(chǎn) 混合原料 Kg 100 4896 103 麥芽 Kg 75 3672 103 大米 Kg 25 1224 103 酒花 Kg 99