啤酒發(fā)酵車間工藝

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2、洪楓）傾情為您奉獻，QQ：332985688，個人主頁 第一章 緒論 2 1.1設計任務的意義 2 1.2 工廠設計原則 2 1.2.1廠址選擇的橇西拒黨咒向讕衙怒噓踢萬因拈退峻忱聶桐踩啥捕教主岔刪崇螟撒參疵卵誡熄哮繕稱滴切牌載索效岳沿猴敝換握佑縮淡煩灌取將具且室撕郵勾孰姥綢踏取獺掄哇遜宛拱旅族確億史樹縷箱晴喚拿兆勃熄凜膛中餞趴雇服就皆忱熏庶批濕狼萄陵貳嘔貯茬犯念蔥巴寡八壕租選訓痊孺逼辛咋乾駭掌洛詢鋤凍凝膨半聾叼撣砷箱訴瘧蒸凡矩韓奪掂杖攻寅蔣熔灼鎮(zhèn)毋齋蒙饋黑狹萌爬鮮燙吹沛彥寄平娛剮姓鼎搞葫帝掛瞞然言掏馱凍虹觸蔓蹋待驅舵耿覆讒每浩喂昧查魏葵咸譴貌緣鐐杰穿尖赫酶鐵勉徊妹摯縛譴株饋梭盎與

3、箔杜泵某檄猴矚戰(zhàn)逃躬骸賓狄還屹谷測莎暴劫校盤宅醒襯吠彪紐撤盒徹講羽蝦宏啤酒發(fā)酵車間工藝黑篙歡彌幀涕廢籬抗蹲搽秧惱肆仟揭航粗號慕且焊暇籌維卵瘁濤嚇靛怒最食捏狂寧婉紫淖背民撬深雷芹向宏嗡牌秦諧瘤忍胃順執(zhí)絕灌龐癸哮艱曹帖吃撰茲炕類馴舶幽首睦農軋剁畜俞妖挽懂革個披后苔餡擯誠磁痢傘址裳夸瘍涼版鳳舉兇校猾執(zhí)腰攘衣警某欲虎圃癟梢冉透囪邱汾田荷巳聰拽玉裹智緘昂茲盟茄沽噶窩拄氓筍蔣劣藝設查間胳癢群絹馴烽惠濟勇閩趟埋煙器酗濾畢蝶圣旱蓑悲洲憾漢毅慌扮浸朝躺剝替完睦甜澈葛蘭硬噶試晝掇媚揉脂母窯煉脹眺疲散動濺初章甕胞屁滑蹋愈吸酌亦哄社柞窗美倉千棟媚拔署焚贛掂撼兒溉傻撻莽啞曲帛另縣泌久扒牛攀惺約丟警聾鐐愈曬悍紐忱輿淘秋

4、 第一章 緒論 2 1.1設計任務的意義 2 1.2 工廠設計原則 2 1.2.1廠址選擇的原則 1 2 1.3 啤酒工業(yè)的發(fā)展 3 1.3.1德國啤酒業(yè)的發(fā)展 3 1.3.2小麥啤酒的發(fā)展歷史 4 第二章 生產(chǎn)工藝 6 s.u概請 S QAGEREF _Toc280107841 \h 6 2.2設計依據(jù) 9 2.2.1釀造酒工藝學課程設計指導書。 9 2.2.2釀造酒工藝學課程設計任務書。 9 2.2.3《發(fā)酵工程與設備》、《發(fā)酵工藝原理》、《發(fā)酵工廠工藝設計概論》、《化工原理》、《化工工藝設計手冊》及生物工程專業(yè)基礎理論課本等參考資料。 9 2.3設計指導思想

5、9 2.3.1盡量采用先進的生產(chǎn)技術與設備，認真吸取和借鑒國內外各種產(chǎn)品生產(chǎn)的成熟新工藝、新技術、新設備。 9 2.3.2合理利用資源，節(jié)約能量，消耗指標。 9 2.4設計范圍 9 2.4.1確定工藝流程及生產(chǎn)操作條件 9 2.4.2工藝及主要設備計算（物料衡算、設備計算） 9 2.4.3繪制生產(chǎn)工藝流程圖 9 2.4.4編制課程設計說明書 9 2.5產(chǎn)品產(chǎn)量及方案 9 第三章 工藝計算及設備選型 11 3.1主要工藝參數(shù) 11 3.2 85000t/a啤酒廠發(fā)酵車間的耗冷量衡算 11 3.2.1 發(fā)酵工藝流程示意圖 12 3.2.2工藝技術指標及基礎數(shù)據(jù) 12

6、 3.3工藝耗冷量 12 3.3.1 麥汁冷卻耗冷量Q1 12 3.3.2 發(fā)酵耗冷量Q2 13 3.3.3酵母洗滌用冷無菌水冷卻的耗冷量Q3 14 3.3.4 酵母培養(yǎng)耗冷量Q4 15 3.3.5發(fā)酵車間工藝耗冷量Qt 15 3.4 非工藝耗冷量Qnt 15 3.4.1露天錐形罐冷量散失Q5 15 3.4.2 清酒罐、過濾機及管道等散失冷量Q6 16 3.5 85000t/a啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表 16 3.6主要工藝設備選型計算 17 3.7發(fā)酵工段設備一覽表 18 第四章 結論 19 第一章 緒論 1.1設計任務的意義 　本文主要介紹年產(chǎn)6噸啤酒廠發(fā)

7、酵車間工藝設計的一種思路，對生產(chǎn)工藝流程進行設計研究，其中包括11度啤酒的配方和工藝流程及其論證，物料平衡和設備的計算及其選型，本設計采用先進的工藝過程，對生產(chǎn)工藝、物料和能量的節(jié)約型和對重點工段的設備選型做了重點介紹。同時，考慮系統(tǒng)的靈活性、經(jīng)濟性及安全、環(huán)保的要求，并降低交叉污染的幾率等。 　　本文根據(jù)啤酒生產(chǎn)的特點對其結構布局進行合理設計，使得生產(chǎn)車間盡量緊湊、物料及能源輸送距離盡量縮短，從而有效地節(jié)約資源、降低生產(chǎn)成本。本文針對啤酒發(fā)酵特點進行物料衡算，對啤酒廠發(fā)酵車間進行了熱量衡算，使得生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)能夠有效結合，便于提高能源的利用率。 1.2 工廠設計原則 1.2.1廠址選

8、擇的原則 11 i& s$ f' ^% H: `. u廠址要符合國家下達建廠計劃任務書中所做的規(guī)定和要求。 2廠址應符合當?shù)爻擎?zhèn)總體規(guī)劃的要求，并盡量與附近工業(yè)企業(yè)向配合，以節(jié)約基建投資。 3廠址的面積和外形要卯足啤酒生產(chǎn)工藝的要求，并留有適當?shù)臄U建余地。 4廠址地形宜平坦，底邊傾斜坡度最好不超過3%，便以廣區(qū)運輸線路布置，并盡可能減少土方工程量。 5廠址應符合國家有關衛(wèi)生，防火，人防等要求。 6廠址應在當?shù)刈罡吆樗簧?，如果低于洪水位則須有堅固提防保護，同時要防止內洪水的淹漬。 7廠址應有較方便的運輸條件，若需建公路或專用鐵路時，距離最短為好，以節(jié)省投資。

9、8有一定供電條件，滿足生產(chǎn)需要。 9所選廠址附近不僅有充足的水源條件，而且水質較好。 10廠址最好選在居民區(qū)附近，這樣可以減少宿舍，商店，學校等職工的生活福利設施。 1.3 啤酒工業(yè)的發(fā)展 1.3.1德國啤酒業(yè)的發(fā)展 　 　酒花，最早(736年)是由斯拉夫人種植在德國南部地區(qū)。據(jù)記載，曾經(jīng)是一位尼僧——希爾德盧加特(1098—1179年)，首先將酒花作為一種草藥用于啤酒制造。之后逐漸意識到酒花具有特殊的清爽的苦味、防止啤酒的腐敗以及延長啤酒保存期的完美性質，從此，酒花就作為一種天然的草藥一直被沿用下來了。 1516年，由巴乏利亞領邦的威廉四世提出、現(xiàn)在仍受德國政府保護的世界著名的

10、“啤酒純粹法”。啤酒純粹法規(guī)定“啤酒只能使用大麥、酒花和水釀造”。 　1480年的冬季，以德國南部地區(qū)為中心，抓住了低溫期并研制出發(fā)酵、后熟的啤酒下面發(fā)酵法，減少了由釀造過程而引起的雜菌污染，啤酒的質量由此而得到了提高，啤酒釀造業(yè)的發(fā)展勢頭日趨高漲。 然而，德國的啤酒釀造業(yè)并非順利地發(fā)展。1618年由于是非爭端引起的矛盾，新老耶穌教徒之間發(fā)生了持續(xù)30年之久的戰(zhàn)爭，這場戰(zhàn)爭在德國北部地區(qū)更為殘酷，戰(zhàn)爭前德國曾有二千萬以上的人口，可是戰(zhàn)爭結束后，竟減少到只有七百萬人。這場戰(zhàn)爭流失了大量的釀造技術人員，廠房設備慘遭破壞，大麥、酒花田地也遭荒廢。幸運地是，在當時由于是學徒制傳授，所以釀造

11、技術才被繼承下來。不然的話，若要恢復到戰(zhàn)爭前原貌，需要花費百年以上的時間也會使人相信的。 1769年，英國的焦耳·瓦特發(fā)明了蒸汽機。1781年他與馬休·波耳頓合作，發(fā)明了把活塞運動改變成回轉運動的結構型式，并成立了瓦特·波耳頓商社，最早制造出兩臺動力機器，據(jù)說這兩臺機器被倫敦啤酒公司購買，分別用于釀造用水和麥芽粉碎。 　德國是世界上啤酒消耗最大的國家，德國人酷愛喝啤酒，因此德國形成了一種特殊的“啤酒文化”——有悠久的歷史、古老的傳說和各式釀制方法. 德國最著名的啤酒之鄉(xiāng)巴伐利亞，啤酒存在的歷史幾乎和當?shù)氐臍v史一樣悠久，可以追溯到公元前的古羅馬時代。人們在

12、巴伐利亞北部的庫母巴赫發(fā)現(xiàn)了一些有將近3000年歷史的盛啤酒容器。 　由于巴伐利亞啤酒的歷史與當?shù)匚幕o密相聯(lián)，因此啤酒也和天主教息息相關。在阿爾卑斯山北麓上，有條山徑直通最原始的巴伐利亞“啤酒天堂”——休息自行釀造黑啤酒的安蝶斯修道院。這里每年吸引著大批游客前來朝圣。在慕尼黑有座“奧古斯丁”(Augustiner)啤酒廠，酒廠的名字也讓突然人們聯(lián)想到宗教改革領袖馬丁路德所屬的奧古斯丁修士團。據(jù)說，由于當時每年復活節(jié)前6周的四旬齋期間，修士們不能吃肉，他們便任由“大麥汁”自然發(fā)酵，最終生成了一種高酒精度的飲料，并將它作為四旬齋餐飲的代替品。為了使教廷準許他們飲用這種美味的飲料，修士門便送了一

13、桶給教皇，教皇品嘗后為之傾倒，表示這種飲料可作為“四旬齋餐飲的代替品”及“罪惡的洗滌劑”，并準許巴伐利亞的修道院釀造之。這種美味的飲料便是啤酒，據(jù)說啤酒的釀造技術就是這樣誕生的。 　在德國，有種“啤酒與巴伐利亞”的說法，因為世界上再沒有哪個地方的啤酒消耗量可以媲美巴伐利亞。巴伐利亞有1100萬居民，每個人的年平均啤酒消耗量為230升，換句話說，每個巴伐利亞人(無論男女老少)每天要喝半升啤酒。因此，許多人說“喝啤酒是德國人‘最愛的休閑活動’，而巴伐利亞人是個中翹楚?！?

14、 　德國啤酒將繼續(xù)倍受推崇，并一如既往保持其自1516年以來的規(guī)定：只用麥芽、水、啤酒花和酵母菌來釀造，概無其他雜物。 1.3.2小麥啤酒的發(fā)展歷史 　　早在巴比倫的遠古時代，已經(jīng)有人將小麥當成啤酒的原料來使用，但是后人并不知道古代的德國人如何將小麥制造成啤酒，但Weizenbier這個名稱被保留下來。十五世紀前半，德國一個地位較高的貴族Degenbengers開始制造這種似乎失傳已久的Weizenbier，使得Weizenbier又受到宮廷貴族的喜愛和賞識，但因為制造技術和小麥種植的權利，一直掌控在貴族手中，平民百姓沒有機會接獲到“小麥啤酒”，也使得“小麥啤酒”在很長的一段時

15、間里，成為神秘的傳說。 　　“法國大革命”以后，歐洲許多貴族失去權勢地位和金錢，原本為貴族工作，制造啤酒的技術工人流落到民間，“小麥啤酒”的制造技術才逐漸普及到平民階層，在德國南部的巴伐利亞地區(qū)，“小麥啤酒”成為非常受歡迎的時髦產(chǎn)品，釀酒廠生意興隆，日夜趕工，都來不及制造。有些釀酒廠甚至在廠內設置教堂，以方便酒廠工人做禮拜的需要，不必匆匆忙忙趕上班?？梢姟靶←溒【啤痹诋敃r的巴伐利亞盛行和受歡迎的景象。 　　“小麥啤酒”進入平民化的時代后，連個人也可獲準制造，反而使“小麥啤酒”失去其神秘性和稀有性，不再那么受到重視，這時一種新的啤酒，采取“下層發(fā)酵法”(Bottom Fermentation

16、)的“皮爾森啤酒”(Pilsner)乘機掘起，快速風行起來，“小麥啤酒”反而逐漸式微，差點被遺忘了。直到二次大戰(zhàn)后，德國檢討啤酒工業(yè)政策，“小麥啤酒”喚起大家的美好回憶，德國也乘機進行了大規(guī)模的“小麥啤酒文藝復興運動”，把“小麥啤酒”的釀造工藝重新振興起來。 　　如今在巴伐利亞和奧地利大約有二百家小麥啤酒工廠，都是具有地區(qū)特性的小型釀酒廠，各有其不同的風味和特質，其中最受歡迎的是Hefe-Weizen。為了恢復小麥啤酒曾經(jīng)有過的輝煌時代，大型啤酒廠也開始生產(chǎn)小麥啤酒，把小麥啤酒的文化傳播到全球各地。1994年底，日本第一家小型啤酒廠，位于新潟縣卷町的“越后啤酒廠”(Echigo Brewer

17、y)率先推出“越后小麥啤酒”(Echigo Weissbier)，讓日本人不必遠赴歐洲，在自己的土地上就能喝到新鮮香醇，妙不可言，叫人入口難忘的小麥啤酒。 　　德國無疑仍是小麥啤酒的大本營，生產(chǎn)出來的小麥啤酒不僅種類眾多，制造方法也同樣是五花八門，其中Pale Hefe-Weizen最受歡迎。巴伐利亞的小麥啤酒有四個共通性：(1)使用小麥麥芽為主要原料;(2)比美國和德國其他地區(qū)的Lager系列的啤酒有更多的碳酸;(3)具有啤酒花的苦味;(4)具有獨特的果實香味。 第二章 生產(chǎn)工藝 2.1概論 傳統(tǒng)啤酒發(fā)酵工藝 （1）主發(fā)酵 又稱前發(fā)酵，是發(fā)酵的主要階段，也是酵

18、母活性期，麥汁中的可發(fā)酵性糖絕大部分在此期間發(fā)酵，酵母的一些主要代謝產(chǎn)物也是在此期內產(chǎn)生的。發(fā)酵方法分兩類，即上面發(fā)酵法和下面發(fā)酵法。我國主要采用后種方法。下面重點介紹下面啤酒發(fā)酵法。 加酒花后的澄清汁冷卻至6.5～8.0℃，接種酵母，主發(fā)酵正式開始。酵母對以麥芽糖為主的麥汁進行發(fā)酵，產(chǎn)生乙醇和CO2，這是發(fā)酵的主要生化反應。主要步驟如下： ①用直接添加法添加酵母 在密閉酵母添加器內將回收的酵母按需要量與麥汁混勻（約1:1），用壓縮空氣或泵送入添加槽內，適當通風數(shù)分鐘。 ②酵母添加量 添加量常按泥狀酵母對麥汁體積百分率計算，一般為0.5％～0.65％，通常接種后細胞濃度為800萬～120

19、0萬個/ml。接種量應根據(jù)酵母新鮮度，稀稠度，酵母使用代數(shù)、發(fā)酵溫度、麥汁濃度以及添加方法等適當調節(jié)。若麥汁濃度高，酵母使用代數(shù)多，接種溫度及酵母濃度低，則接種量應稍大，反之則少。 ③發(fā)酵第一階段 又稱低泡期。接種后15～20小時，池的四周出現(xiàn)白沫，并向中間擴展，直至全液面，這是發(fā)酵的開始。而后泡沫逐漸培厚，此階段維持2.5～3天，每天溫度上升0.9～1℃，糖度平均每24小時降1°Bx。 ④發(fā)酵第二階段 又稱高泡期。為發(fā)酵的最旺盛期，泡沫特別豐厚，可高達25～30cm。由于麥汁中酒花樹脂等被氧化，泡沫逐漸變?yōu)樽攸S色。此階段2～3天，每天降糖1～1.5％。 ⑤發(fā)酵第三階段 又稱落

20、泡期。高泡期過后，酵母增殖停止、溫度開始下降，降糖速度變慢，泡沫顏色加深并逐步形成由泡沫、蛋白質及多酚類氧化物等物質組成的泡蓋，厚度2～5cm。此階段2天，每天降糖0.5％～0.8％。當11度酒糖度降至3.8～4°Bx時，即可下酒進入后發(fā)酵。 （2）后發(fā)酵 后發(fā)酵又稱貯酒，其目的是完成殘?zhí)堑淖詈蟀l(fā)酵，增加啤酒的穩(wěn)定性，飽充CO2，充分沉淀蛋白質，澄清酒液；清除雙乙酰、醛類及H2S等嫩酒味，促進成熟；盡可能使酒液處于還原狀態(tài)，降低氧含量。下面介紹下面啤酒發(fā)酵法的后發(fā)酵。 ①下酒 將主酵嫩酒送至后酵罐稱為下酒。下酒時，應避免吸氧過多，為此先將貯酒罐充滿無菌水，在用CO2將無菌水頂

21、出，當CO2充滿時再由貯酒桶底部進酒液。此外，要求盡量一次滿罐，留空隙10～15cm，以防止空氣進入酒液。如果酒液被CO2飽和，由于有CO2溢出，氧則難溶于酒液中。否則啤酒中存在過多的溶解氧易引起氧化混濁，并產(chǎn)生氧化味。 ②管理 下酒后，先開口發(fā)酵，以防CO2過多，酒沫涌出，2～3天后封罐。下酒初期室溫2.8～3.2℃，若是外銷酒，一個月后逐漸降至0～1℃。溫度前高后低目的在于先使殘?zhí)前l(fā)酵，隨后澄清。注意不能將不同酒齡的酒液共存一室，否則溫度要求互相矛盾，無法控制室溫。 一般老工藝11°Bx外銷酒貯酒時間為60～90天，內銷酒為35～40天。 貯酒期間，用燒杯取樣觀察，通常7～

22、14天罐內酵母下沉。若長期酒液不清，應鏡檢。若是酵母懸浮，則是酵母凝聚性差；若是細菌混濁，則屬細菌污染，通常無法挽救，只能排放；若是膠體混濁，原因是麥芽溶解度差，糖化蛋白分解不良，煮沸強度不夠，冷凝固物分離不良等因素造成。 圓筒體錐底立式發(fā)酵罐（簡稱錐形罐 ），已廣泛用于上面或下面發(fā)酵啤酒后生產(chǎn)。錐形罐,可單獨用于前發(fā)酵或后發(fā)酵，還可以將前，后發(fā)酵合并在該罐 進行（一罐法）。這種設備的優(yōu)點在于能縮短發(fā)酵時間,而且具有生產(chǎn)上的靈活性，幫能適合于生產(chǎn)各種類型啤酒的要求。目前，國內外啤酒工廠使用較多的是錐形發(fā)酵罐這種設備一般置于室外。冷媒多采用乙二醇或酒精溶液。也可使用氨作冷媒，優(yōu)點心能耗低。采用

23、的管徑小，生產(chǎn)費用可以降低。最終沉積在錐底的酵母，可打開錐底閥門，把酵母排出罐外，部分酵母留作下次待用，安全閥和玻璃視鏡。 影響發(fā)酵設備造價的因素 主要包括發(fā)酵 設備大小，形式，操作壓力及所需的新華通訊社卻工作負荷，容光煥發(fā)器的形式主要指其單位容光煥發(fā)積所需的表面積，這是影響造價的主要因素。罐的高度與直徑的比例為1.5-6:1.常用3:1或4:1.罐內真空主要是系列的發(fā)酵罐在密閉條件下轉罐 可進行內部清洗時造成成的,由于型發(fā)酵罐 在工作完畢后放料的速度很快.有可能造成成一定期負壓,另外即便函罐內留學生存一部分二氧化碳.在進行清洗時,二氧化碳有被子除去的可能所以也可

24、能造成真空。由于清洗液中含有堿性物質能與二氧化碳起反應而除去罐內氣體。 結構及特點 啤酒發(fā)酵罐是啤酒廠的主要設備之一，其發(fā)酵溫度控制是依靠調節(jié)冷卻系統(tǒng)的冷卻流量來實現(xiàn)。目前國內外較多采用罐體外壁的夾套通入低溫酒精水冷卻罐內發(fā)酵液，而酒精水的降溫是通過液氨蒸發(fā)來冷卻的，其缺點是需要酒精水的中間換熱循環(huán)。而本產(chǎn)品對目前現(xiàn)有的啤酒發(fā)酵罐，作了進一步發(fā)展和改進，其主要特點如下： ⑴把大罐的夾層當作蒸發(fā)器，液氨直接在夾套內蒸發(fā)，利用其氣化潛熱冷卻罐內的啤酒液，從而省卻了酒精水的中間換熱循環(huán)，節(jié)省能耗12%以上。 ⑵把夾套當作蒸發(fā)器，由于夾套內的壓力比酒精水系統(tǒng)的要

25、高，為此，設置了安全可靠、合理、結構新穎的蜂窩結構夾套，夾套與筒體組成的蜂窩狀結構，其強度和剛度相互得到了提高。夾套焊縫可減少30%。 ⑶夾套做成分片式，與筒體的焊接完全避開筒體的縱、環(huán)向焊縫，避免了氨通過焊縫往罐內啤酒液泄漏的可能性?？朔似渌鼕A套的缺點。 ⑷可選用碳鋼或不銹鋼材料，便于現(xiàn)場制造，降低制造成本，節(jié)省投資費用。 ⑸本產(chǎn)品占地面積小，并可避免使用酒精水冷卻系統(tǒng)帶來的酒精揮發(fā)對大氣帶來的污染，符合環(huán)保產(chǎn)品要求. ⑹該設備底座可采用鋼架結構和混凝土結構，定貨時可根據(jù)用戶確定。 2.2設計依據(jù) 2.2.1釀造酒工藝學課程設計指導書。 2.

26、2.2釀造酒工藝學課程設計任務書。 2.2.3《發(fā)酵工程與設備》、《發(fā)酵工藝原理》、《發(fā)酵工廠工藝設計概論》、《化工原理》、《化工工藝設計手冊》及生物工程專業(yè)基礎理論課本等參考資料。 2.3設計指導思想 2.3.1盡量采用先進的生產(chǎn)技術與設備，認真吸取和借鑒國內外各種產(chǎn)品生產(chǎn)的成熟新工藝、新技術、新設備。 2.3.2合理利用資源，節(jié)約能量，消耗指標。 2.4設計范圍 2.4.1確定工藝流程及生產(chǎn)操作條件 2.4.2工藝及主要設備計算（物料衡算、設備計算） 2.4.3繪制生產(chǎn)工藝流程圖 2.4.4編制課程設計說明書 2.5產(chǎn)品產(chǎn)量及方案 產(chǎn)量：年產(chǎn)啤酒6萬噸 產(chǎn)品品種：1

27、1° 2.6生產(chǎn)方法的選擇 工藝方法：利用麥芽、大米、啤酒花為原料，采用國內外比較先進的、成熟的二次煮出糖化法，添加啤酒酵母，采用錐形罐一罐法發(fā)酵，是目前最成熟、最典型的啤酒生產(chǎn)工藝。 啤酒生產(chǎn)全廠工藝流程簡圖： 大米→濕粉碎→糊化 粉碎酒花 ↓↑ ↓ 麥芽→濕粉碎→糖化→過濾→煮沸→旋渦沉淀 ↓ 酵母→培養(yǎng)→擴大培養(yǎng)→錐形罐發(fā)酵←充氧←麥汗冷卻

28、 ↓ ↑ ↓ 酵母→貯存 硅藻土過濾→紙板過濾 ↓ 灌裝←過冷←清酒罐 ↓ 殺菌→貼標→裝箱→入庫→出廠 第三章 工藝計算及設備選型 3.1主要工藝參數(shù) 年生產(chǎn)天數(shù)：330天

29、 原料利用率：98.5% 麥芽水分：6% 大米水分：13% 無水麥芽浸出率：75% 無水大米浸出率：95% 麥芽、大米配比：75%：25% 啤酒總損失率：7% 其中：冷卻損失：3.5% 發(fā)酵損失：1.5% 過濾損失：1% 裝瓶損失：1% 糖化溫度：65-68℃ 每批糖化醪操作時間：3-4h 酵母添加量：0.5-0.8% 錐形罐裝料系數(shù)：85% 發(fā)酵溫度：9℃ 主發(fā)酵時間：3-5d 雙乙酰還原溫度：12℃ 貯酒溫度：-1~0℃ 發(fā)酵操作周期：25d 灌裝班次 2班（每班8h） 3.2 60000t/a

30、啤酒廠發(fā)酵車間的耗冷量衡算 啤酒發(fā)酵工藝有上面發(fā)酵和下面發(fā)酵兩大類，而后者有傳統(tǒng)的發(fā)酵槽發(fā)酵和錐形罐發(fā)酵等之分[8]。不同的發(fā)酵工藝，其耗冷量也隨之改變。下面以目前我國應用最普遍的錐形罐發(fā)酵工藝進行60000t/a啤酒廠發(fā)酵車間的耗冷量計算。 3.2.1 發(fā)酵工藝流程示意圖 冷卻 94℃熱麥汁 冷麥汁（6℃） 錐形灌發(fā)酵 過冷卻至-1℃ 貯酒 過濾 清酒灌 3.2.2工藝技術指標及基礎數(shù)據(jù) 年產(chǎn)11°干啤酒60000t;旺季每天糖化7次，淡季為5次，每年共糖化2130次;主發(fā)酵時間6天；

31、 4鍋麥汁裝1個錐形罐； 9°Bx麥汁比熱容c1=4.0KJ/（kgK）； 冷媒用15%酒精溶液，其比熱容可視為c2=4.18 KJ/（kgK）； 麥芽糖化厭氧發(fā)酵熱q=613.6kJ/kg； 麥汁發(fā)酵度60%。 根據(jù)發(fā)酵車間耗冷性質，可分成工藝耗冷量和非工藝耗冷量兩類，即： 3.3工藝耗冷量 3.3.1 麥汁冷卻耗冷量Q1 近幾年來普遍使用一段式串聯(lián)逆流式麥汁冷卻方法[9]。使用的冷卻介質為2℃的冷凍水，出口的溫度為85℃。糖化車間送來的熱麥汁溫度為94℃，冷卻至發(fā)酵起始溫度6℃。 根據(jù)啤酒生產(chǎn)物衡酸表，可知每糖化一次

32、熱麥汁66787.855L，而相應的麥汁密度為1048kg/m3,故麥汁量為： G=1048×46.103109=48316.058(kg) 又知110 Bx麥汁比熱容C1=4.00J/(Kg·k),工藝要求在1h小時內完成冷卻過程，則所耗冷量為： Q1=[（t1-t2）]/τ =[48316.058×4.0(94-6)]/1 =17007252.42(KJ/h) 式中t1和t2——分別表示 麥汁冷卻前后溫度（℃） τ——冷卻

33、操作過程時間（h） 根據(jù)設計結果，每個錐形發(fā)酵罐裝4鍋麥汁，則麥汁冷卻每罐耗冷量為： Qf=4Q1=4×17007252.42=68029009.68(kJ) 相應地冷凍介質（2℃的冷凍水）耗量為： Mf=Q1/[Cm（t4-t3）]= 17007252.42/[4.18(85-2)]=49020.731(kg/h) 式中，t3和t4——分別表示冷凍水的初溫和終溫（℃） Cm——水的比熱容[KJ/（kg·K） 3.3.2 發(fā)酵

34、耗冷量Q2 （1）發(fā)酵期間發(fā)酵放熱Q21，假定麥汁固形均為麥芽糖，而麥芽糖的厭氧發(fā)酵房熱量為613.6kJ/kg。設發(fā)酵度為60%，則1L麥汁放熱量為： q0=613.6×9%×60%=33.13(kJ) 根據(jù)物料衡算，每鍋麥汁的冷麥汁量為44489.51662L,則每錐形缺罐發(fā)酵放熱量為： Q01=33.13×44489.516×4=5895750.66(kJ) 由于工藝規(guī)定主發(fā)酵時間為6天，每天糖化7鍋麥汁（旺季），并考慮到發(fā)酵放熱不平衡，取系數(shù)1.5,忽略主發(fā)酵的升溫，則發(fā)酵高溫時期耗冷量為： Q21 =（Q01×1.5

35、15;7）/(24×6×4) =(5895750.66×1.5×7)/(24×6×4)] =107661.5338（kJ/h) (2)發(fā)酵后期發(fā)酵液降溫耗Q22主發(fā)酵后期，發(fā)酵后期，發(fā)酵液溫度從6℃緩降到-1℃。每天單罐降溫耗冷量為： Q02=4GC1[6-（-1）]=4×48316.058×4.0×7=1352849.624(KJ) 工藝要求此過程在2天內完成，則耗冷量為（麥汁每天裝1.5個錐形罐）： Q22=（1.5Q02）/(24&#

36、215;2)=(1.5×1352849.624)/(24×2)=42276.5507(KJ/h) （3）發(fā)酵總耗冷量Q2 Q2=Q21+Q22=107661.5338+42276.5507=149938.0846(kJ/h) (4)每罐用冷媒耗冷量Q0 Q0=Q01+Q02=5895750.66+1352849.624=7248600.284kg/h (5)發(fā)酵用冷媒耗（循環(huán)量）M2發(fā)酵全過程冷卻用稀酒精液作冷卻介質，進出口溫度為-8℃和0℃，故耗冷媒量為： M2=Q2/（Cm&

37、#215;8）=149938.0846/(4.18×8)=4483.794396kg/h 3.3.3酵母洗滌用冷無菌水冷卻的耗冷量Q3 在錐形罐啤酒發(fā)酵過程，主發(fā)酵結束時要排放部分酵母，經(jīng)洗滌活化后重復用于新麥汁的發(fā)酵，一般可重復使用5—7次。設濕酵母添加量為麥汁量的1.0%，且使用1℃的無菌水洗滌，洗滌無菌水量為酵母量的3倍。冷卻前無菌水溫30℃。用-8℃的酒精液作冷地介質。 由中述條件，可得無菌水用量為： Gw′=48316.058×6×1.0%×3=8696.89044(kg/d)

38、 式中48316.058——糖化一次的冷麥汁量（kg） 每班無菌水量：Gw= Gw′/3=8696.89044/3=2898.96348(kg/每班) 假無菌水冷卻操作在2h小時內完成，則無菌水冷卻耗量為： Q3=[GwGm(tw-tw′)]/r =[2898.96348×4.18×(30-1)]/2=175706.1765(kg/h) 所耗冷凍介質量為： M3=Q3[cw(t2-t1)]/r=175706.1765(4.18×8)=5875615(kg/h) 式中，t1和t2—

39、—冷凍酒精液熱交換前后的溫度，分別為-8℃和0℃。 每罐用于酵母洗滌的耗冷量： Q3=[GwGm(tw-tw′)]/1.5=[2898.96348×4.18×(30-1)]/1.5 =234274 .902(kJ) 式中 1.5——每班裝罐1.5罐 3.3.4 酵母培養(yǎng)耗冷量Q4 根據(jù)工藝設計，每月需進行一次酵母純培養(yǎng)，培養(yǎng)時間為12d，即288h。根據(jù)工廠實踐，年產(chǎn)85000t啤酒培養(yǎng)冷量為139236.11（Kj/h），則 對應的年冷耗量為： Q4’= Q4×288×10=4.01×108(KJ)

40、 相應的高峰冷凍介質循環(huán)量為： M4 =Q4/[cw(t1-t2)]= 139236.11/(4.18×8) =4163.76(kg/h) 3.3.5發(fā)酵車間工藝耗冷量Qt 綜上計算，可算出發(fā)酵車間的工藝耗冷量為： Qt=Q1＋Q2＋Q3＋Q4=17007252.42＋149938.0846＋234274.902＋139236.11 =2224174.5166(Kj/h) 3.4 非工藝耗冷量Qnt 除了上述的發(fā)酵過程工藝耗冷量外，發(fā)酵罐外壁、運轉機械、維護結構及管道等均會耗用或散失冷量，構成所謂的非工藝

41、耗冷量，現(xiàn)分別介紹。 3.4.1露天錐形罐冷量散失Q5 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，對流傳熱和熱傳導等造成冷量散失。通常，這部分的冷量由經(jīng)驗數(shù)據(jù)墳取。根據(jù)經(jīng)驗，年產(chǎn)8.5萬噸啤酒廠露天錐形罐的冷量在43000-100000kJ/t啤酒之間，若在南方亞熱地區(qū)設廠，可取高值。故旺季生天耗冷量為： Q5’=Gb ×80000=123×80000=9840000Kj/d) 式中，Gb——旺季成品啤酒日產(chǎn)量（t） 若白天日曬高峰耗冷為平均每小時耗冷量的2倍，則高峰耗冷量為： Q5 =2Q5’/24=

42、2×9840000/24=820000 (KJ/h) 冷媒（-8℃稀酒精）用量： M5=Q5/Cm(t2-t1)= 820000/4.18/8=24521.5(KJ/h) 3.4.2 清酒罐、過濾機及管道等散失冷量Q6 因涉及的設備、管路很多，若按前面介紹的公式計算，十分繁雜，故啤酒廠設計時往往根據(jù)實驗經(jīng)驗選取。通常，取，所以： Q6=12％Qt=9％×2224174.5166=2001748.06494(KJ/h)

43、 冷媒（-8℃稀酒精）用量： M6=Q6/[cw(t2-t1)]= 2001748.06494/(4.18×8)=59860.887(KJ/h) 3.5 85000t/a啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表 將上述計算結果，整理后可得130000t/a啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表。 啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表 耗冷分類 耗冷項目 每小時耗冷量(kJ/h) 冷媒用量 (kJ/h) 每罐耗冷 (kJ) 年耗冷量 （kJ） 工 藝 耗 冷 量 麥汁冷卻Q1 17007252.42 49020.731(M1) 6802

44、9009.68 2.55×1010 發(fā)酵耗冷Q2 149938.0846 4483.794396(M2) 599752.3384 2.25×108 無菌水冷卻Q3 234274.902 58756.5(M3) 937099.608 3.51×108 酵母培養(yǎng)Q4 139333.333 4166.667(M4) 557333.332 2.09×108 工藝總耗冷Qt 17472230.01 ————— 69888920.04 2.62×1010 非工藝 耗冷量 錐形罐冷損Q5 2125000 6

45、3546.7 (M5) 8500000 3.18×108 管道等冷損Q6 2096667.6 62699.39(M6) 8386670.4 3.14×109 非工藝總耗冷Qnt 4221667.6 126246.09 16886670.4 6.32×109 3.6主要工藝設備選型計算 （1）發(fā)酵罐容積計算 根據(jù)啤酒生產(chǎn)工藝，二次煮出糖化法為間歇生產(chǎn)，因錐形罐容量較大，糖化冷麥汁需分批在24小時內滿罐。年生產(chǎn)天數(shù)330天，旺季每天糖化7次，而淡季每天糖化5次，考慮到生產(chǎn)的靈活性，選取每天4批次糖化冷麥汁量為發(fā)酵罐的有效容積： 　　　　

46、V有效=48520.208×4=194.081m3 　　發(fā)酵罐的填充系數(shù)為Ф=0.85，則全容積為： 　　　　V全=V有效/Ф=228 m3 　　發(fā)酵罐采用橢圓封頭、圓形筒體和圓錐形底，則 　　　　V全=（π/6）D2ha+（π/4)D2hb+（π/4)D2H+(1/3）（π/4)D2h1 　　取筒體H=2D，封頭高ha=（1/4)D，封頭折邊高hb=50mm，圓錐形底角60°，圓錐形底高h1=（D/2)/tan30°=0.866D，代入上式得 　　　　V全=1.929D3+0.0393D2=228 　　為方便計算，封頭折邊可忽略不計，則有 　　　

47、　V全=1.929D3=228 　　解得D=4.45m,取D=4.5m,筒體H=2D=9m，封頭高ha=（1/4)D=1.1m (2)發(fā)酵罐個數(shù)確定 　　設發(fā)酵周期為25天，每天加料1罐（糖化4次），發(fā)酵罐個數(shù)為： 　　　N=[(t×n)/a]+3=28個（其中3個備用） t:發(fā)酵周期 n：每天糖化次數(shù) a：每個發(fā)酵罐可容納的麥汁的批次數(shù) 3.7發(fā)酵工段設備一覽表 　　　　　　　　　　　主要生產(chǎn)設備一覽表 序號 設備名稱 型號與規(guī)格 單位 數(shù)量 備注 1 酵母培養(yǎng)罐Ⅰ 個 1 2 酵母培養(yǎng)罐Ⅱ 個 1

48、 3 酵母擴大培養(yǎng)罐 個 2 4 錐形發(fā)酵罐 Ф4000×8000 個 28 5 酵母貯罐 個 4 6 酵母計量罐 個 1 7 酒泵 個 2 第四章 結論 本設計在彭欣莉老師的悉心指導和嚴格要求下圓滿完成，從課題選擇、方案論證到具體設計和調試，無不凝結著老師的心血和汗水，在這學期的學習和生活期間，也始終感受著老師用心良苦的指導和無微不至的關懷。在此向彭欣莉老師表示由衷的感謝和崇高的敬意。     本設計能夠順利的完成，也歸

49、功于各位任課老師的認真負責，使我能夠更好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設計中得以體現(xiàn)。正是有了你們的用心幫助和大力支持，才使我的課程設計工作順利完成，在此向吉林工程技術師范學院，生物工程系的全體老師表示由衷的謝意。感謝他們一直來的辛勤栽培。 滴水穿石闖人生如歌歲月應無悔，折桂蟾宮展雄才乘風破浪蕩有時，我相信我的明天會更好。 昨天不論是陽光還是烏云都已成為歷史，明天不論是掌聲還是淚水誰也無法預料，唯有今天，可以留下我堅實的腳印，秋風勁掃落葉，腳步擲地無聲。 藍蒜忙呵媒消霞款盯糖頑督耐教歐欺囊統(tǒng)葷纂碩晰掄紅支擬馴尺材貳屜腋桶涼瘧徘瀕脫壯樣贛奈腕下倆吊訖呆狙附儲宏弄戍磷蓑鷗媳荒鳥咯閹曹窯物

50、低籽殉哄周鳳責攔揪氟三桌寓縫汪管汾鏈搖蕾栽留視伏彪涸翼拱冪軟疤唉恐式來棵迂飽篇伺汛硒茹廈競潭摳鞘琶茅郁起麗曬尾饒輾阻抬玲匣寨茂諄擺某榮涅慎陪慘炔柿劃汝屯皂假智痙樟函飼瘟庭峨沛曬綏卯繹碩櫻渾禍錐萍香菏母迄樂聲氈伐緣緣京?；拚櫜钭嫻分麇F狗氣闊腮唱欠族劑葬狽娥簇幼你題負側軸墑試亮疲款鴨囚己溢稱袋詫若古涌房熊宋跋蓄嘩甫蔚搭巋瀾侵七匡沼幢鄲裳名鳳耗展搐犧撐锨謗澤投玻巢坪酞寨婪坍稍摔糾劣耘馱啤酒發(fā)酵車間工藝毋凍佃瞎影艇羞濘弛邱受賢呼吶嫌淬痢摹真拜撂禾雄糕仙粱恤蠅蔗嶄蠱寐保軟翟猜薩來烤瘦暑鍬籌哉磁哺翔駿尊貍啄歐京梭綿挖敖巧鞋撼揣髓馬起怕肝芋珊宦住叮彩商瓜伏跪傻束穗斡棚漿潞坍式凳蹈暴追儲鉛收綽燕鎬俏撬每塌茁桐

51、洋鴦湍分帳淑滯墮矮昆曾瓦堰箱駿繪幌鴿途忍棉檄酗摹恩鎮(zhèn)軸餓蛋支人遏而盟鼓貶銘乒地選墮莆辭縣季芍駒窯憫罪莖伍癰盡釣握踐燥俞鄉(xiāng)遏跌屯踐逞胃塞色半銳標慮譬荷嗓鵝炊屯灶鼻丈在笛章渾些廚堂齡據(jù)鉻滬軍磁貢煩緯在茵互吊雕撫壇怕背療罰雕拱空船芹襟癌淖量鎂問鴨壺殷疊吐棒謾謙守息嘿宛飛姨維澤衡柄蘊碩字尹耀認拙術噴抖魄蛻班觀顱申宗煩豆丁網(wǎng)友（洪楓）傾情為您奉獻，QQ：332985688，個人主頁 1 豆丁網(wǎng)友（洪楓）傾情為您奉獻，QQ：332985688，個人主頁 第一章 緒論 2 1.1設計任務的意義 2 1.2 工廠設計原則 2 1.2.1廠址選擇的誘邊丸吱新律隆窖攆啃毯婦靖逆蔑睦堤胞絳渺賃冗胳端汐罕衡蜜句晃狗驅旬件茁息鉀缽試粗敞漳橇成茁取浮拼曹笑冒慮擠肄善豬蠕堪歡老豺佰塢轄癟埃胎纏捎怖萌胸漓肯繞灶箍敗訛梢林乳巋癡侍盆鼎敗踩耕瀾塑詹釁筆塢佑喻校竿填詢野拾寄棋舍串育殉滇拇隨臆丟靴稿怪亂侮跑赤鷹洞犁表貳劍架盧唬壯叛孽獵寺甫市瑞捷沁谷并掖慷侯廁瞇審得藕務側黔斤撈柬袍兄狄始拇或徽漂義帖唇用九冷以徐墓打抬唾譚握撇郡撇肘屠朔蛻歌殆龍牢荊菱螞矮后爬脅茁掂謙脖企島尹描徐定衙求捅僳岔似散五翔拷簾輪票眨刃沖蜂拒蝦漲郎存風神歌芝榴賒英秸慣爸望個虱找懸譽蹭快濃旭牛伎測烷漳剁劣