【導讀】年產32萬噸啤酒發(fā)酵車間初步設計。本科生畢業(yè)論文（設計）

　　

【正文】 流過濾、錯流過濾、無菌膜過濾。 本設計采用的是無菌膜過濾的方法。先將脫氧水與發(fā)酵液混合，然后通過無菌膜過濾，除去啤酒中的酵母菌和微小顆粒。再經過 CO2 洗滌，成為待裝罐的清酒。 啤酒包裝 啤酒包裝的具體工藝流程如下： 選瓶 浸瓶 洗瓶 控水 驗瓶 裝酒 壓蓋 殺菌 貼標 裝箱 包裝方式主要有瓶裝、罐裝和桶裝。本次設計主要是采用瓶裝。 本科生畢業(yè)論文（設計） 24 成品啤酒的技術指標 （ 1） 感官指標 （ 2） 理化要求 （ 3） 保質期：瓶裝啤酒不少于 120d 啤酒發(fā)酵車間主要技術指標 表 36 發(fā)酵車間主要技術指標 要素內容 質量標準 質量參數(shù) ~9℃ ℃ ~ ~120h 5. 6. ℃ ~12d ℃ 11.≤ 2． 盡量控制下部溫度略高于上部溫度。 、溫度等會影響發(fā)酵速度 過 ℃，為了防止發(fā)酵液流動，從而使啤酒性質不穩(wěn)定 發(fā)酵車間工作制度 本設計的啤酒廠生產是采用 24 小時全天候不間斷工作，但國家規(guī)定每個人每天工作時間為 8 小時，一周休息 2天，據(jù)此情況，我們采用三班倒制度，如下： 三班人員的作息時間如下： 早班 08:00—— 16:00 中班 16:00—— 24:00 晚班 00:00—— 08:00 本科生畢業(yè)論文（設計） 25 第 4 章 工 藝計算 物料衡算 物料衡算的意義 物料衡算是指理論上進行生產時，所要消耗的物料和可以得到的產品以及副產品的量，物料衡算的準確與否關系到整個生產工藝的合理性和設計的可行性，使整個設計的重要一環(huán)。 物料衡算的基礎數(shù)據(jù) 表 41 啤酒生產基礎數(shù)據(jù) 根據(jù)上表的基礎數(shù)據(jù)，先進行 100kg 原料生產 13176。 P啤酒的物料衡算，然后進行100L13176。 P 啤酒的物料衡算，最后進行 32 萬噸 /年啤酒廠的物料衡算。 100kg 原料生產 13176。 P 啤酒的物料衡算 根據(jù)表 41 可得原料收得率分別是： 原料麥芽收得率： （ 1005） /100=% 原料大米收得率： （ 10012)/100=% 混合原料收得率是：（ %+ ） =% 綜上知 100kg 混合原料可制得 13176。 P熱麥汁量是： 100（ %/13%） = 項目 名稱 百分比（ %） 說明 定額指標 原料利用率 麥芽水分 5 大米水分 12 無水麥芽浸出率 75 無水大米浸出率 95 原料配比 麥芽 70 大米 30 冷卻損失 5 發(fā)酵損失 對熱麥汁而言 過濾損失 1 裝瓶損失 1 總損失率 啤酒總損失率 對熱麥汁而言 本科生畢業(yè)論文（設計） 26 由《啤酒工業(yè)手冊可知》 13176。 P麥汁在 20℃時其密度是 ，而 100℃熱麥汁比其 20℃時麥汁體積增加 倍，故而： 100℃熱麥汁體積是： =(L) 冷麥汁體積是： （ ） =（ L） 發(fā)酵液體積是： （ ） =（ L） 過濾酒體積是： （ ） =（ L） 成品酒體積是： （ ） =（ L） 年 產 100L13176。 P 啤酒的物料衡算 根據(jù) 的物料衡算結果，我們得知： 100kg 混合原料可生產 13176。 P啤酒體積大約是 ，即有以下計算結果： 1. 生產 100L13176。 P啤酒需要消耗混合原料的量是： 100/ 100=（ kg） 2. 麥芽消耗量是： 70%=（ kg） 3. 大米消耗量是 ： 30%=（ kg） 4. 酒花消耗量是：本設計對象是 13176。 P淡色啤酒，故熱麥汁中加入的酒花量是 %，所以酒花消耗量是： 100 %=（ kg），同理， 100kg 原料消耗的酒花量是： =（ kg） 5. 熱麥汁體積是： 100=（ L） 6. 冷麥汁體積是： 100=（ L） 7. 發(fā)酵液體積是： 100=（ L） 8. 過濾酒體積是： 100=（ L） 9. 成品啤酒體積是： 100=100（ L） 10. 濕糖化糟量是： 為便于下面的計算，我們在此設濕麥糟含水 80%，故而濕麥糟量是： 【（ ）（ 10075） /（ 10080）】 =（ kg） 同理，濕大米糟量是： 【（ ）（ 10095） /（ 10080）】 =（ kg） 綜上，濕糖化糟量是： +=（ kg） 同理， 100kg 混合原料產生濕糖化糟量是： =(kg) 11. 酒花糟量是： 同樣為計算方便在此設酒花在麥汁中的浸出率是 40%，酒花糟含水量是 80%，則酒花糟量是： 【（ 10040） %/（ 10080） %】 =（ kg） 本科生畢業(yè)論文（設計） 27 同理有： 100kg 混合原料的濕酒花糟量是： =(kg) 12. 釀酒酵母量是： 生產中 ， 100L 成品啤酒可得 2kg 濕酵母泥，其中一半作生產接種用，一半作商品酵母用，即為 1kg。設濕酵母泥含水分 85%。 所以，酵母含固形物量是： 1（ 10085） %=（ kg） 則，含水分 7%的商品干酵母量是： （ 17%） =（ kg） 13. 二氧化碳量是： 因 13176。 P冷麥汁密度是 ，則 冷麥汁的質量是： =（ kg） 故而， 13176。 P冷麥汁浸出物質量是： 13%=（ kg） 為計算方便，在此設麥汁的真正發(fā)酵度是 80%，則可發(fā)酵的浸出物質量是： 80%=（ kg） 麥芽糖發(fā)酵的化學反應方程式是： C12H22O8+H2O 2C6H12O6 2C6H12O6 4C2H5OH+4CO2+5KJ 設麥芽汁中浸出物均為麥芽糖構成，故生成的二氧化碳量是： 上述方程式中 二氧化碳分子量 —— 44 麥芽糖分子量 —— 342 故而，二氧化碳的生成量是： 4 44/342=（ kg） 13176。 P 啤酒中含二氧化碳為 %，故而 100L 成品酒中麥汁中的二氧化碳是： %=（ kg） 則釋放出的二氧化碳質量是： =（ kg） 而 1m3 二氧化碳在 20℃常壓下重 ，故釋放出的二氧化碳的體積是： 年產 320200t/a13176。 P 啤酒 糖化 車間物料衡算 結合 燕京 啤酒廠實際生產情況，本設計生產旺季共有 8 個月，即 49月以及 2 兩個月，其中每個月生產 25天， 每天糖化 8 次，其余 4個月即為淡季，每月生產 20 天，每天糖化 5次，故有年總糖化次數(shù)是： 8 25 8+4 20 5=2020 (次 ) （一）單次糖化物料衡算 1. 查 13176。 P淡色啤酒密度為 ，則每次糖化的啤酒量是： 本科生畢業(yè)論文（設計） 28 320200 1000/（ L） 2. 每次糖化的耗用混合原料量 : =（ kg） 3. 每次糖化耗用 麥芽量： 70％ =（ kg） 4. 每次糖化耗用大米量： 30％ =（ kg） 5. 每次糖化產生的 熱麥汁量： =（ L） 6. 每次糖化產生的 冷麥汁量 : (15%)=（ L） 7. 每次糖化發(fā)酵液量： (%） =（ L） 8. 每次糖化 過濾酒量： (%)=（ L） 9. 每次糖化成品啤酒量： （ 11%） =（ L） : =(kg) 濕糖化糟量 : =(kg) 濕 酒花糟量： = (kg) (二 ) 生產 320200t/a 13176。 P啤酒的物料衡算 以單次糖化生產做基準，算得下述各項全年物料衡算： ： 2020= 107（ kg） 2. 全年麥芽耗用量 ： 107 = 107（ kg） 3. 全年大米耗用量： 107 = 107（ kg） 4. 全年酒花耗用量： 2020= 105（ kg） 5. 全年年產熱麥汁量： 2020= 108（ L） 本科生畢業(yè)論文（設計） 29 6. 全年年產冷麥汁量： 2020= 108（ L） 7. 全年年產發(fā)酵液量： 2020= 108（ L） 9. 全年年產過濾酒量： 2020= 108（ L） : 2020= 108（ L） 因 13176。 P 啤酒在 20℃時的密度是 ，故有年產啤酒質量是： 108 = 108（ kg） ： 2020= 107（ kg） ： 2020= 106（ kg） 有關啤酒物料衡算的各項計算數(shù)據(jù)如下表 42 表 42 320200t/a 13176。 P 啤酒糖化車間物料衡算表 物料名稱 對 100kg 100L13176。 P 糖化一次 320200 t/a 混合原料 啤酒 定額量 啤酒生產 混合原料 (kg) 100 107 麥芽 (kg) 70 107 大米 (kg) 30 107 酒花 (kg) 105 熱麥汁（ L） 108 冷麥汁（ L） 108 發(fā)酵液（ L） 108 過濾液（ L） 108 成品酒（ L） 100 108 濕糖化糟 (kg) 107 濕酒花糟 (kg) 106 注： 13176。 P 啤酒密度為 ，實際年產量為 萬噸 。 本科生畢業(yè)論文（設計） 30 水平衡計算 糖化用水 根據(jù)工藝設計規(guī)定糊化鍋中的料水比為 1： ，糖化鍋中的料水比為 1： ，混合原料每次加入量是 ，其中糊化鍋中加入輔料大米 kg以及輔料大米質量 20%的麥芽 。 1. 每次糊化鍋中用水量是： m1=（ +） = (kg) 2. 糖化鍋每次加水量： m2=（ ） =(kg) 綜上糖化一次總用水量： Mw=m1+m2=+= (kg) 每日糖化用水量： 8= (kg) （旺季） 5= (kg) （淡季） 全年糖化用水量： 2020= 108 (kg) 洗糟用水 按規(guī)定每 100kg 混合原料用水 450kg，則糖化一次洗槽用水量是： 450 / 100 =（ kg） 每日洗糟用水量： 8 =（ kg）（旺季） 5 =（ kg）（淡季） 全年洗糟用水量： 2020 = 109（ kg） 兌酒用水 規(guī)定 100ml 成品啤酒兌 93ml 水，則糖化一次洗糟用水量： 93/ 100=（ L） 每日洗糟用水量： 8=（ L）（旺季） 5=（ L）（旺季） 全年洗糟用水量： 2020= 108（ L） 本科生畢業(yè)論文（設計） 31 有關工藝用水各項計算數(shù)據(jù) 如下表 43： 表 43 工藝耗水量 熱平衡計算 如前所述，本設計選用二次煮出糖化法生產麥汁，二次煮出糖化法工藝流程圖如下圖所示：圖示所投料為單次糖化所需物料： 自來水， 18℃