【導(dǎo)讀】生產(chǎn)工藝流程的選擇和設(shè)計(jì)；物料衡算；發(fā)酵主車間布置設(shè)計(jì)以及專業(yè)設(shè)備選型。大米，經(jīng)過糊化，糖化，煮沸，過濾，冷卻，發(fā)酵而成。罐，發(fā)酵周期是14天。本設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括物料衡算，熱量衡算，冷耗衡算和設(shè)備選型。本次設(shè)計(jì)還進(jìn)行了“三廢”處理和副產(chǎn)物綜合利用的設(shè)計(jì)。糖化方法采用雙醪浸出糖化法，發(fā)酵方法采用下面發(fā)酵法。本論文對(duì)啤酒生產(chǎn)線工藝設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部分—原料的糊化、糖化、麥汁。在核心設(shè)備上選用國(guó)際先進(jìn)裝置，在提高啤。酒質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本方面相對(duì)現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)工藝具有較大優(yōu)勢(shì)。

　　

【正文】 無菌水用量： 2=則冷卻無菌水耗冷量 Q4=(201)=21237kJ/罐，又無菌水冷卻操作在兩小時(shí)內(nèi)完成，故每小時(shí)耗冷： 21237/2=10619kJ/h 發(fā)酵車間工藝耗冷量 Qt 綜上計(jì)算，可算出發(fā)酵車間的工藝耗冷量為： Qt=Q1+Q2+Q3+Q4+Q1? =9472807+168591+10619+70000+1095494=10817511kJ/h 非工藝耗冷量 Qnt 錐形罐啤酒發(fā)酵工廠幾乎都把發(fā)酵罐置天露天，由于太陽輻射，對(duì)流傳熱和熱傳導(dǎo)等造成冷量散失。通常，這部分的冷量由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，年產(chǎn) 5 萬噸啤酒廠露天錐形罐的冷量在 1300030000kJ/t 啤酒之間，本設(shè)計(jì)選 18000kJ/t 啤酒。則旺季每天耗冷量 Q5ˊ=Gb18000=27845618000/10000=3103492(kJ/d) 若白天日曬高峰耗冷為平均每小時(shí)耗冷量的 倍，則高峰耗冷量為： Q4=(kJ/h) 25 第 六 章 耗水衡算 糖化用水 根據(jù)熱量衡算可知，糖化用水量為 12941kg，糖化用水時(shí)間設(shè)為 小時(shí)，則每小時(shí)最大用水量為 ： 12941/=25881kg/h。 洗槽用水 據(jù)前面有關(guān)計(jì)算結(jié)果，洗糟用水為 14742kg，用水時(shí)間為 ，則每小時(shí)最大用水量為： 14742/=9828（ kg/h） 糖化室洗刷用水 糖化室及糖化設(shè)備洗刷用水：每糖化一鍋用水 1t，用水 2h，則每小時(shí)糖化洗刷最大用水量為： 1/2= 回旋沉淀槽洗刷用水 每次洗刷用水 2t，沖洗時(shí)間設(shè)為 。則每小時(shí)最大用水量 ： 20xx/=4000kg/h 酵母洗滌用水 每天需酵母泥約 ，洗水量為酵母泥 6 倍，設(shè)備用水時(shí)間 1h，則每小時(shí)最大用無菌水量： 6=9t/h=9000kg/h 發(fā)酵罐洗刷用水 每罐洗水 4t，洗滌 ，每小時(shí)最大洗刷發(fā)酵罐用水量 ： 4/=8t/h=8000kg/h 26 第 七 章 主要設(shè)備選型與論證 麥芽暫貯箱 （ 1） .所需容量計(jì)算 每次投料量 G=2457kg,麥芽容重 r=500 3/mkg ,有效容積系數(shù) ?? 所需容積 GV ?????? （ 2）結(jié)構(gòu) 采用方形斜錐底 ,金屬結(jié)構(gòu)。 定箱內(nèi)尺寸為： A=1500mm， a=350mm, B=1500mm， b=350mm, H=2500mm， h=1000mm 總?cè)莘e為 : )()22(6mabaBAbABhA B HV???????????????????總 麥芽粉貯箱 （ 1） .所需容量計(jì)算 每次投料量 G=2457kg 麥芽粉比容 t/ 3? 有效容積系數(shù) ?? 所需容積 ?????? （ 2）結(jié)構(gòu) 采用方形錐底 ,金屬結(jié)構(gòu)。 定箱內(nèi)尺寸為： A=1500mm， a=400mm B=1500mm， b=300mm H=3500mm， h=20xxmm 總?cè)莘e為 : 27 )()ab2aBAbAB2(6hA B HV???????????????????總 大米貯箱 （ 1）所需容量計(jì)算 每次投料量 G=819kg 大米容重 3m/kg800?? 有效容積系數(shù) 所需容積 819GV ?????? （ 2）結(jié)構(gòu) 采用方形錐底 ,金屬結(jié)構(gòu)。 定箱內(nèi)尺寸為： A=1000mm， a=300mm B=1000mm， b=400mm H=1000mm， h=1000mm 總?cè)莘e為 : )(61111)ab2aBAbAB2(6hA B HV???????????????????總 大米粉貯箱 （ 1.）所需容量計(jì)算 每次投料量 G=819kg 大米容重 t/ 3? 有效容積系數(shù) 所需容積 1 9GCV ????? （ 2）結(jié)構(gòu) 采用方形錐底 ,金屬結(jié)構(gòu)。 定箱內(nèi)尺寸為： 28 A=1000mm， a=300mm B=1000mm， b=400mm H=20xxmm， h=1000mm 總?cè)莘e為 : )(61211)ab2aBAbAB2(6hA B HV???????????????????總 糊化鍋 （ 1）容積的確定，投料：大米粉 819kg，麥芽粉 164kg 用水為 4915kg，則米醪量G=4915+819+164=5898kg 糊化鍋中干物質(zhì)百分?jǐn)?shù)： ? ? ? ? % %61164%131819 ?????? 查表得醪液密度 ? =1059kg/m3， V=G/? =5898/1059= 有效容積系數(shù)為 ，則 V 總 =（ 2）基本尺寸 采用圓柱形鍋身，直徑 D 是柱高 H 的 2 倍，鍋底為半球形，鍋底高位 D/4,則： ?V 214D34H4D 32 ?????????? 得 D=， H=， h=，取 D=2800mm， H=1500mm， h=800mm。 (3)升氣管 取糊化鍋升氣管面積為料液面積的 1/40,設(shè)升氣管直徑為 d，則 22 D4401d4 ????? ，得 d=，取 d=500mm 麥汁暫存槽 糖化一次得熱麥汁 29889L，相應(yīng)體積為 ， 采用容積為 30m3 麥汁暫存槽，其直徑與高度之比為 2:1， D/H=2:1 V= 2DD4 2??? ,得 D=，取 D=4300mm，則 H=2150mm 29 煮沸鍋 （ 1）容積的確定 V 有效 =29889/1000=，取充滿系數(shù)為 ， V 總 =（ 2）基本尺寸 采用圓柱形鍋身，球形鍋底，且直徑 D 是 柱高 H 的 2 倍， 鍋底高位 D/4,則： ?V 214D34H4D 32 ?????????? 得 D=， H=， h=，取 D=4100mm， H=2050mm， h=1013mm。 （ 3）升氣管 取升氣管面積為料液面積的 1/40,設(shè)升氣管直徑為 d，則 22 D4401d4 ????? ，得 d=，取 d=650mm 酵母擴(kuò)培系統(tǒng) 采用三級(jí)擴(kuò)培。在逐級(jí)擴(kuò)大培養(yǎng)過程中，正確選擇擴(kuò)大比，會(huì)影響到起始細(xì)胞濃度、擴(kuò)大培養(yǎng)時(shí)間、酵母菌齡一致性以及在擴(kuò)大培養(yǎng)中抵抗雜菌污染的能力。擴(kuò)大比遵循的原則如下：在漢生罐以前各級(jí)，由于采用較高培養(yǎng)溫度（ 25—27℃ ），酵母倍增時(shí)間短，無菌操作條件好，可采用 1： 10—20；反之，漢生罐以后務(wù)級(jí)，采用低溫培養(yǎng)（不大于13℃ ），酵母倍增時(shí)間長(zhǎng)，雜菌污染機(jī)會(huì)多，擴(kuò)大比宜小，一般比宜 1： 4—5。 由于每罐麥汁量為 ??? L，相應(yīng)體積為 87m3 若發(fā)酵接種后 細(xì)胞濃度為 ml/1020xx 6?? ，則漢生罐以后各級(jí)擴(kuò)大比定為 1： 5，高每一級(jí)細(xì)胞培養(yǎng)后濃度為 ml/1075 6個(gè)? 。 則第三級(jí)罐有效容積為大罐容積。 所以： 31 0 675 1 0 mV ??? ?? 32 mV ?? 33 mV ?? 30 第 八 章 啤酒的三廢處理 啤酒生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生一系列的副產(chǎn)品和廢棄物，主要有以下幾種： (1)廢水及其攜帶物（ 2）麥芽及酒花糟（ 3）凝固物（ 4）廢酵母（ 5）廢棄 硅藻土（ 6）殘余商標(biāo)（ 7）碎瓶（ 8）原料的灰塵（ 9）殘余包裝材料（ 10）糖化氣味（ 11）蒸汽房設(shè)備的廢氣（ 12）發(fā)酵產(chǎn)生的二氧化碳。本章重點(diǎn)介紹具有代表性的廢水，廢渣，廢氣的處理。 廢水的處理 廢水中含有許多能被微生物分解的物質(zhì)，但微生物分解時(shí)需要氧氣，因此，我們可以往水中通入空氣來處理和凈化廢水。如果不通風(fēng)，廢水則被腐爛細(xì)菌慢慢分解，這時(shí)同福哦水解作用首先會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸，然后通過甲烷化產(chǎn)生沼氣，沼氣能夠燃燒，因而我們又可通過厭氧方式處理廢水。 在實(shí)際生產(chǎn)中，有氧處理比厭氧處理要簡(jiǎn)單，成本低，因而得 到廣泛應(yīng)用，本設(shè)計(jì)采用有氧處理方式。 具體來說本設(shè)計(jì)采用帶有固定生物淤泥的反應(yīng)器，在這種反應(yīng)器中生物淤泥又不斷同廢水接觸，同時(shí)有氧氣通入。其典型代表是旋轉(zhuǎn)葉片式發(fā)酵器 [15]。這時(shí)一個(gè)水平軸上裝有間隔廢水，表面粗糙，直徑為 23m的大型塑料葉片。它的 40%浸在廢水中，同時(shí)進(jìn)行緩慢的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，這些葉片上滿是需氧微生物，慢慢分解廢水。 廢渣處理 在啤酒廠的生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生下列廢渣：（ 1）麥芽和酒花糟，（ 2）廢酵母，（ 3）熱凝固物，（ 4）硅藻土（ 5）冷凝固物，（ 6）標(biāo)簽紙等，本設(shè)計(jì)在此論述具有代表性的廢酵母 和硅藻土泥及麥糟的處理。 廢酵母的處理 大量使用的酵母成為廢酵母，屬于耗氧量大的生物，因此，酵母絕對(duì)不能進(jìn)入廢水，否則很快會(huì)變成腐爛物。最好的處理辦法是將蛋白質(zhì)和維生素含量豐富的酵母作為飼料出售。但為了能夠保存，必須立即蒸一下，否則它會(huì)在動(dòng)物的胃里發(fā)酵，造成胃絞疼。此外，這些酵母很快會(huì)自溶，并產(chǎn)生不舒服的氣體。作為飼料使用時(shí)，這酵母須進(jìn)行干燥處理，并作為混合飼料添加。 31 硅藻土泥的處理 考慮到使用后的硅藻土含有較高量的酵母，因而富含氮源，是極具有價(jià)值的土壤和植物營(yíng)養(yǎng)素。故可先將硅藻 土泥進(jìn)行壓榨，使其含水降至 50%以下，達(dá)到疏松狀態(tài)，然后與其它農(nóng)業(yè)肥料一起撒到田間。 麥糟的處理 麥糟又稱酒糟，是啤酒廠最主要的副產(chǎn)物，約占啤酒生產(chǎn)量的四分之一，隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，麥糟的綜合利用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。本設(shè)計(jì)從節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的角度出發(fā)，將酒糟加工成燃料進(jìn)行綜合利用。方法是將含水量約 80%的酒糟打入連續(xù)帶式壓濾機(jī)進(jìn)行預(yù)脫水處理，脫水后的麥糟含水量低于 60%，然后送至中間緩沖罐，預(yù)脫水后的麥糟具有很強(qiáng)的生物穩(wěn)定性，可以貯存較長(zhǎng)的時(shí)間，能為鍋爐水后的麥糟具有很強(qiáng)的生物穩(wěn)定性， 可以貯存較長(zhǎng)時(shí)間，能為鍋爐提供足夠的燃料。過濾出的水可以利用厭氧方式處理，達(dá)到環(huán)保要求后排放或回收利用，一般情況下，鍋爐通過燃燒麥糟產(chǎn)生的蒸汽量是啤酒廠所需蒸汽量的 60%，從而可以節(jié)約很大一部分能源，麥糟燃燒后產(chǎn)生灰燼可以作為肥料，通常燃燒產(chǎn)生的廢氣不經(jīng)過凈化處理即可以滿足排放標(biāo)準(zhǔn) [16]。 廢氣處理 在糖化過程中，麥汁煮沸時(shí)會(huì)帶出大量蒸汽，蒸汽帶出的水中含有揮發(fā)性的麥汁和酒花成分，因此打出買知識(shí)人們能夠在周圍聞到氣味，這點(diǎn)可看作氣味污染，使用煮沸鍋蒸汽冷凝器，可以在很大程度上降低這一危害，使用二 次蒸汽壓縮機(jī)則可以完全避免這一種氣味污染。 在發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳，若將二氧化碳直接排到大氣中會(huì)污染環(huán)境，尤其是在溫室效應(yīng)日益明顯的今天，回收二氧化碳顯得尤為重要。二氧化碳的回收可采用液態(tài)法回收工藝，預(yù)提要經(jīng)過洗滌、凈化、壓縮、干燥、冷卻、液化等過程?；厥盏亩趸伎蛇M(jìn)行綜合利用，主要有以下幾個(gè)方面：（ 1）制備稀釋用水。利用二氧化碳置換作用，制備脫氧水，作為高濃度釀造稀釋用水。（ 2）二氧化碳洗滌。在啤酒發(fā)酵后期，在發(fā)酵罐的底部通入二氧化碳，洗滌啤酒，借以驅(qū)除酒液中的雙乙酰，硫化物，醛類揮發(fā)物雜質(zhì)， 可以加速啤酒的成熟，縮短貯酒期。（ 3）二氧化碳背壓。在貯酒、濾酒、灌裝時(shí)，用二氧化碳背壓，驅(qū)除設(shè)備、容器空間存留的空氣，減少啤酒與氧氣的接觸?？梢蕴岣咂【频娘L(fēng)味穩(wěn)定性和啤酒質(zhì)量。 32 結(jié) 論 緊張而又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作結(jié)束了。在本次設(shè)計(jì)中，我們以專業(yè)理論知識(shí)基礎(chǔ)，以生產(chǎn)實(shí)習(xí)為依據(jù)，查閱了大量相關(guān)資料，并在指導(dǎo)教師的悉心指導(dǎo)下順利的完成了此次設(shè)計(jì)。 通過對(duì)設(shè)計(jì)重點(diǎn)的把握和難點(diǎn)的解決，使我們的專業(yè)知識(shí)得以進(jìn)一步提高。采用一罐法高溫發(fā)酵是本設(shè)計(jì)的一大亮點(diǎn)；此外，采用雙醪浸出糖化法制備麥汁，符合本廠設(shè)計(jì)的實(shí)際情況， 經(jīng)濟(jì)效益較好，也是本設(shè)計(jì)的突出特點(diǎn)。 通過親自動(dòng)手設(shè)計(jì)，不僅使我們對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解更加深入、系統(tǒng)，也使自己的專業(yè)水平有了大幅提高。更重要的是，讓我們更加深刻地認(rèn)識(shí)到理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，并為以后的學(xué)習(xí)和工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 33 參考文獻(xiàn) [1] 顧國(guó)賢，釀造酒工藝學(xué) .北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社， 20xx， 1517. 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