【導(dǎo)讀】化法，煮沸鍋采用外加熱器。采用圓筒錐底發(fā)酵罐進(jìn)行一罐法發(fā)酵，發(fā)酵周期為20天。采用高濃稀釋工藝，啤酒成熟后從14°P稀釋到12°P。在設(shè)計(jì)計(jì)算主要包括物料衡算及。車(chē)間的流程，主要設(shè)備糖化鍋，以及糖化車(chē)間的平面圖。

　　

【正文】 因廢水的 BOD 值高，用一般通氣設(shè)備，很難使曝氣的溶解氧達(dá)到滿(mǎn)意的水平，在低溶解氧（ ~）情況下，球殼霉容易繁殖而造成污泥膨脹。采用純氧曝氣法，可以改善污泥膨脹問(wèn)題；采取完全混合活性污泥法也可以解決污泥膨脹問(wèn)題，但有機(jī)負(fù)荷應(yīng)低一些，因此，啤酒廢水和生活污水混合處理，可以大大改善污泥的沉降性。 (3)為了使有機(jī)物進(jìn)行有效而快速的生物氧化，采用活性污泥法，廢水中 的氮和磷應(yīng)保持一定濃度，其 BOD 值：氮：磷的適宜比率約為 100:6:1，啤酒廢水中含氮量是比較東北電力大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 17 低的，而生活污水的含氮量相對(duì)較高，因此兩者混合處理的辦法是比較合理的，否則就要另外添加營(yíng)養(yǎng)鹽。 (4) 采用活性污泥法，產(chǎn)生大量污泥，處理比較麻煩。如果延長(zhǎng)曝氣時(shí)間，可以減少污泥產(chǎn)量，但設(shè)備利用率低，投資費(fèi)用大。此法受有機(jī)負(fù)荷變動(dòng)的影響比較大，如果設(shè)置平衡槽，并采用自控設(shè)備進(jìn)行監(jiān)督，可以適當(dāng)解決有機(jī)負(fù)荷的變動(dòng)問(wèn)題，但費(fèi)用較大。 生物濾池法 ： (1) 此法技術(shù)管理比較簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低，產(chǎn)生污泥少，但占地面積大，易產(chǎn)生臭氣，是其缺 點(diǎn)。 (2) 生物濾池法又叫細(xì)菌濾床法，其濾床系由天然濾料（碎巖水、砂礫、爐的熔渣等）所鋪成，鋪層約兩米高。濾床上被復(fù)著微生物形成的粘層，此粘層的形成不致堵塞濾床間隙，而且空氣可以自由流通濾床。如果廢水的污染度高，可將處理后的水進(jìn)行部分回流，進(jìn)行稀釋?zhuān)粡U水中如 SS 值過(guò)高，須先行過(guò)篩，去除部分固形物。 (3) 較大的廠(chǎng)可用交替雙池過(guò)濾（兩池串聯(lián)進(jìn)行，輪換交替）或幾個(gè)濾池串聯(lián) 并聯(lián)使用，效果還好。 (4) 為了增加廢水中的氮源和磷源，啤酒廢水和生活污水混合處理比較好。如果采用 70%啤酒廢水和 30%生活污水混合處理，并采用雙池交替 過(guò)濾，效果較好，可以避免產(chǎn)生污泥膨脹的問(wèn)題。 (5)快速生物濾池法是以塑料濾料（一種乙烯氯化物和依稀醋酸酯的聚合物，商品名Florcor）代替天然濾料。此種濾料質(zhì)輕，強(qiáng)度大，具有生物惰性和化學(xué)穩(wěn)定性的特點(diǎn)，可置于塔式過(guò)濾設(shè)備中（塔高 3~7 米），以節(jié)省地面。此種方法負(fù)荷能力較一般生物濾池法高幾倍到十幾倍，但其處理效果不高，只能除去 50%的 BOD 值，達(dá)到適合排放至市政污水溝的要求，達(dá)不到直接排放到受納水體的標(biāo)準(zhǔn)。 氧化塘法 ： (1) 此法是活性污泥法的一種特殊形式，在氣候條件適宜和有廣大地面的地方，氧化塘法是個(gè)比較經(jīng)濟(jì)而簡(jiǎn) 單的方法，可用于有機(jī)污染較強(qiáng)的工業(yè)廢水處理。 (2)氧化塘法的處理過(guò)程，常常只需將廢水在塘內(nèi)貯蓄一定時(shí)間即可，停留時(shí)間決定于廢水的性質(zhì)、池子的面積、深度、水溫、供氧狀況及所需凈化的程度等。 (3)氧化塘法的主要技術(shù)條件是維持好氣條件，使有機(jī)物的生物氧化率不超過(guò)曝氣率，因此，池塘要淺，一般為 1m左右，必要時(shí)人工供氧，利用一鼓風(fēng)攪拌器使塘水流動(dòng)，最后流經(jīng)靜置池，使水與污泥分離。沉降的污泥，定期排除，用作肥料。 東北電力大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 18 (4)采用人工曝氣比自然曝氣可以大大縮小塘的容積，如果采用純氧曝氣，效果更好。 (5)如廢水中 SS 值比較高，在進(jìn)入氧化塘前，可 先經(jīng)細(xì)篩過(guò)濾。 (6)制麥廢水適于利用氧化塘法進(jìn)行處理，廢水先經(jīng)過(guò)篩，然后送至平衡槽，在此的混合廢液流經(jīng)氧化塘曝氣后，連續(xù)流入沉淀池或沉淀槽哦，廢水與污泥分離，污泥定期排放處理。 麥芽制造和啤酒釀造生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生很多副產(chǎn)物，主要有：麥芽的根芽、糖化的麥糟和廢酒花糟、冷卻的沉淀蛋白質(zhì)、發(fā)酵的剩余酵母和 CO2 等。 麥糟及沉淀蛋白質(zhì)是很有價(jià)值的飼料；麥根、廢酒花糟及酵母可以利用其所含的有效成分，制造出有價(jià)值的藥品； CO2 可以回收再利用于啤酒生產(chǎn)，用以改進(jìn)工藝，提高質(zhì)量和縮短啤酒生產(chǎn)周期，多余 的部分還可以制成液體的 CO2，供應(yīng)有關(guān)廠(chǎng)。 (1) 麥糟 麥糟又稱(chēng)酒糟或啤酒糟，是啤酒廠(chǎng)最大量的副產(chǎn)物，每投 100kg 原料，約產(chǎn)濕麥糟120~130kg（含水分為 75~80%），以干物質(zhì)計(jì)約 25~33kg。 由于生產(chǎn)工藝和使用原料不同，麥糟中尚含有一定數(shù)量的可洗出浸出物 ~%和不能洗出的浸出物 ~%。麥糟作為飼料是比較理想的，因其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值比較高，如果將從麥汁回收的沉淀蛋白和廢酵母摻入其中，則營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高。 麥糟水分大，營(yíng)養(yǎng)豐富，不宜久放，一般酒廠(chǎng)都是及時(shí)將濕麥糟出售給畜牧場(chǎng)，防止微生物大量繁殖 ，降低其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值并污染環(huán)境衛(wèi)生。 夏季大量做酒，大量糖化，麥糟的量是很大的，麥糟的處理就會(huì)嚴(yán)重起來(lái)。在國(guó)外，有的廠(chǎng)將部分麥糟采用干燥貯藏的辦法，將麥糟干燥后，放在鐵倉(cāng)或鋼筋水泥倉(cāng)中貯藏，或采用青貯法，將麥糟置于地窖內(nèi)，也可放入密閉的鐵倉(cāng)或鋼筋水泥倉(cāng)內(nèi)，用純粹培養(yǎng)的乳酸菌接種，使之進(jìn)行乳酸菌發(fā)酵。 目前國(guó)內(nèi)啤酒生產(chǎn)規(guī)模尚小，麥糟均以濕態(tài)出售，干燥或乳化貯藏的辦法尚無(wú)實(shí)用價(jià)值。但隨著啤酒產(chǎn)量日益增大，環(huán)境衛(wèi)生要求也愈來(lái)愈高，酒糟的處理問(wèn)題也會(huì)變得復(fù)雜起來(lái)，應(yīng)予以重視。 (2) CO2 的回收利用 CO2 是啤酒發(fā)酵的一項(xiàng) 重要副產(chǎn)品，在主發(fā)酵過(guò)程中， CO2 大量的、集中的排放出來(lái)。不僅量大，而且質(zhì)量好，在密閉的發(fā)酵條件下， CO2 一般都要進(jìn)行凈化回收用于后面工序排氧、備壓、 CO2 洗滌、 CO2 充氣、濾酒、灌裝和押送酒液裝置之用，不僅減少東北電力大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 19 了酒液與氧的接觸，同時(shí)也減輕了環(huán)境污染。在發(fā)酵釋放出來(lái)的 CO2 含有嫩啤酒中一些揮發(fā)性物質(zhì)，應(yīng)在回收過(guò)程中，被壓縮之前，盡量排除干凈。 CO2 回收時(shí)間應(yīng)在發(fā)酵開(kāi)始 24h 后，及罐內(nèi)所有空氣基本被 CO2 排除之后，直至主發(fā)酵接近完畢時(shí)，停止回收，回收的 CO2 的純度應(yīng)至少達(dá)到 %以上方可用于后面的工序。 東北電力大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 20 第 3章 物料與能量平衡計(jì)算 年耗糧 萬(wàn)噸 12176。淺色啤酒廠(chǎng)物料衡算 計(jì)算依據(jù) (1) 工藝采用傳統(tǒng)的四器組合糖化，錐型發(fā)酵罐發(fā)酵法 (2) 以 100Kg 混合原料計(jì)算，麥芽：大米 =60： 40，釀造 12176。淺色啤酒。 (3) 工藝損耗以國(guó)家頒布的一級(jí)企業(yè)先進(jìn)指標(biāo)為計(jì)算依據(jù)。 (4) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：選 澳大利亞麥芽 ，年耗糧 萬(wàn)噸 12176。淺色啤酒， 麥芽：大米 =60： 40 表 31 物料衡算 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 名稱(chēng) 代號(hào) % 說(shuō)明 定額指標(biāo) 原料利用綠 麥芽水分 大米水分 無(wú)水麥芽浸出率 無(wú)水大米浸出率 ф Wm Wn Em En 99 6 13 澳大利亞麥芽 80 95 原料配比 麥芽 大米 m n 60 40 損失率 澄清冷卻損失 發(fā)酵損失 過(guò)濾損失 包裝損失 對(duì)熱麥汁 對(duì)冷麥汁 對(duì)發(fā)酵后啤酒量 對(duì)過(guò)濾后啤酒量 啤酒總損失率 年生產(chǎn) 320 天，每天糖化 4 次，噸酒耗糧 公斤 /噸以下。 東北電力大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 21 以 100Kg混合原料生產(chǎn) 12176。淺色啤酒物料計(jì)算 (1) 谷物清凈磨碎損失重量（ kg） 采用干法粉碎： 麥芽清磨損失： gm=mPm =60%= （ kg） 大米清磨損失： gn=nPn=40%=（ kg） 總損失： g= gm+gn= (2) 麥芽收得率為： （ 1006） /100=% 大米收得率為： （ 10013） /100=% 總收得率為：（ %+%） 99%=% E=100%= (3) 糖化用水計(jì)算（ G 水 ） 釀造 12176。淺色啤酒的頭號(hào)麥汁的濃度一般為 12%~14%，現(xiàn)取 13%，糖化時(shí)原料利用率 Φ=99%，原料含水率和糖化時(shí)水分蒸發(fā)量忽略不計(jì)。 G 水 = B B)E(100?? = 13 )13100( ?? =（ kg） 式中 E——混合原料混合物重量（ kg） B——頭號(hào)麥汁濃度（ 13%） (4) 麥糟的計(jì)算 原料非浸出物 =原料重量 （ 1原料水分） （ 1原料浸出率） 原料利用率 麥芽中非浸出物（ g’m）為： g’m=m(1Wm)(1Em) ? =60(16%)(180%)99%=(kg) 大米中非浸出物（ gˊn）為： g’n=n(1Wn)(1En) ? =40(113%)(195%)99%=(kg) 則： 100kg 混合原料中含非浸出物 g 為： g=g’m+g’n=(kg) 設(shè)：由過(guò)濾糟排出的非浸出物即為麥糟，其含水率為 80~85%，現(xiàn)取 85% 則：濕麥糟重量 = %851 ?? (kg) 東北電力大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 22 (5) 麥糟吸麥汁量 當(dāng)頭號(hào)麥汁濾出后，殘留在麥糟內(nèi)液體是被原料中非浸出物吸收的頭號(hào)麥汁，其吸收率即為麥糟的含水率（ 85%） 麥糟吸頭號(hào)麥汁量為： %151 % % ?? ????B （ kg） (6) 頭號(hào)麥汁收量 由 100kg 混合原料可得 12%的麥汁量為： （原料浸出物含量 原料利用率） +糖化用量 即： (EΦ)+W 水 =+= (kg) 由于原料中非浸出物吸收部分麥汁，所以實(shí)際頭號(hào)麥汁收量為： =（ kg） (7) 洗糟用水量計(jì)算 ① 由麥汁帶走的水量（ W4） 設(shè)：最終麥汁濃度為 12%，麥汁煮沸后經(jīng)沉淀槽和板式熱交換器冷卻時(shí)，由于麥汁自然蒸發(fā)，其濃度提高了 % 所以，在蒸發(fā)后麥汁重量 = BE ?? = 7 4% ? （ kg） 設(shè)：麥汁在煮沸鍋內(nèi)大蒸發(fā)強(qiáng)度為 10%，大蒸發(fā)時(shí)間為 ，蒸煮鍋內(nèi)蒸發(fā)水分為 Wx Wx=蒸煮前麥汁量 蒸發(fā)強(qiáng)度 蒸發(fā)時(shí)間 即： Wx=(Wx +)10% 所以： Wx=（ kg） 則：煮沸前麥汁量 =+=（ kg） 煮沸前麥汁濃度（ B’）為： ??%B 麥汁總量 ?*E 100%= 8 . 3 3 %% ?? 過(guò)濾槽排出所有麥汁的水分 W4 為： W4=煮沸前麥汁量 其中浸出物含量 =99%=(kg) ② 麥糟帶走的水量（ W5） W5=濕麥糟重量 濕麥糟中干物質(zhì)重量 ==（ kg） ③ 原料帶走的水量（ W3） W3=706%+(30)13%= (kg) 東北電力大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 23 則：洗糟用水量 W2= W5+ W4 W1 W3 W2=+=(kg) (8) 熱麥汁體積 由上計(jì)算可知，煮沸結(jié)束后得濃度為 13%的熱麥汁，重量為 ，麥汁比重 ,而 100℃ 時(shí)熱麥汁比 20℃ 時(shí)，其體積膨脹系數(shù)為 所以，熱麥汁的體積 V= ? =（ L） (9) 酒花的計(jì)算 設(shè)：酒花用量為每百升熱麥汁添加干酒花量為 ~，現(xiàn)取 則：每百升熱麥汁的酒花用量 =（ kg） 設(shè)：酒花在麥汁煮沸時(shí)浸出率為 40%，濕酒花含水量為 80% 則：濕酒花糟重 = %801 %)401( ?? ?? （ kg） 澄清冷卻物料的計(jì)算 設(shè)：澄清冷卻損失占熱麥汁體積的 %， 則：冷麥汁產(chǎn)量： （ %） =(L) 主發(fā)酵的計(jì)算 發(fā)酵度計(jì)算 AAE ? ?? A=%。 E=10%。 n=% 真正發(fā)酵度 %%1 0 010 3 . 5 310 ??? (1) 發(fā)酵中排出的 CO2 量 設(shè)： 12%麥汁比重為 則：主發(fā)酵時(shí)被發(fā)酵的浸出物（以麥汁糖汁）為： 10%%=（ kg） C12H12O11 ?? ?? ? OH 2 4C2H5OH+4CO2 分子量 342 444 東北電力大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 24 則：由反應(yīng)式可算出發(fā)酵生成 CO2 量 WCO2 為： 342： 444=： WCO2 所以， WCO2=（ kg） 設(shè)：主發(fā)酵液（嫩啤酒）中 CO2 的溶解量為 ~%（ w/w），現(xiàn)取 % 則：溶解在嫩啤酒中 CO2 量為： %=（ kg） 所以，發(fā)酵排出的 CO2 量 WCO2 為： =（ kg） 設(shè)： CO2 在 20℃ ，常壓下， 則：游離的 CO2 體積 3 .2 3 ?? m3 (2) 酵母產(chǎn)量 設(shè)：每百升麥汁在發(fā)酵后形成 ~ 的泥狀酵母，現(xiàn)取 則：酵母產(chǎn)量 = )( kg?? 設(shè)：主發(fā)酵形成泥狀酵母（含水率為 85%）平均 40%用于再生產(chǎn)菌重， 60%用于制造商品干酵母粉（含水率為 7%） 則：商品干酵母 = )(%71 %)851(* kg?? ? (3) 主發(fā)酵后嫩啤酒產(chǎn)量 設(shè)：麥汁經(jīng)過(guò)主發(fā)酵，由于泡蓋，酵母沉淀及輸送等體積損失為冷麥汁的 % 則：嫩啤酒產(chǎn)量 =(%)=（ L） 后發(fā)酵的計(jì)算 設(shè)：啤酒在后發(fā)酵期間損失為： 貯酒桶沉淀為： ~%，桶口溢出損失 等為 ~%，現(xiàn)取后酵損失為嫩啤酒量的 %（ v） 則：后發(fā)酵的啤酒收量 =(12%)=（ L） 成品啤酒的計(jì)算 (1) 過(guò)濾后酒量為： （ %） =（ L） 取成品啤酒損失為后酵啤酒體積的 2%