本科生畢業(yè)論文年產(chǎn)量15萬(wàn)噸的啤酒廠的發(fā)酵車間的設(shè)計(jì)

1、年產(chǎn)量15萬(wàn)噸的啤酒廠發(fā)酵車間的設(shè)計(jì) 本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題 目： 年產(chǎn)量15萬(wàn)噸的啤酒廠發(fā)酵 車間的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 李憲承 學(xué) 號(hào)： 200913040125 專業(yè)班級(jí)： 食品科學(xué)與工程09101班 指導(dǎo)教師： 楊志軍 完成時(shí)間： 2013年5月11日 年產(chǎn)量15萬(wàn)噸的啤酒廠發(fā)酵車間的設(shè)計(jì)目 錄摘 要1abstract1第一章 緒論21.1 啤酒簡(jiǎn)介21.2 啤酒在中國(guó)的發(fā)展前景21.3 啤酒生產(chǎn)技術(shù)簡(jiǎn)介31.4 設(shè)計(jì)概述31.4.1 設(shè)計(jì)目的31.4.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容41.4.3 指導(dǎo)思想4 hyperlink l _toc27928 第二章 啤酒工藝選擇與論證52.1全廠工藝流程圖52.

2、2發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程圖：52.3 啤酒發(fā)酵方法的選擇62.4 成品啤酒82.4.1啤酒的過(guò)濾與分離82.4.2啤酒的包裝和滅菌9第三章 工藝計(jì)算103.1 物料衡算103.1.1 物料衡算的意義103.1.2 物料衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)103.1.3 100原料生產(chǎn)10°p啤酒的物料衡算103.1.4 生產(chǎn)100l 10°p啤酒的物料衡算113.1.5 年產(chǎn)15萬(wàn)噸10°p啤酒糖化車間物料衡算123.2 15萬(wàn)噸啤酒廠發(fā)酵車間的耗冷量衡算143.2.1 發(fā)酵工藝流程示意圖153.2.2 工藝耗冷量的計(jì)算153.2.3 非工藝耗冷量183.2.4總耗冷量20第四章 發(fā)酵車間設(shè)備

3、設(shè)計(jì)與選型224.1 發(fā)酵的設(shè)計(jì)與選型22 4.1.1 發(fā)酵罐體積的確定224.1.2 發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定234.1.3 發(fā)酵罐材料的選擇234.2 發(fā)酵車間其他附屬設(shè)備選型274.2.1 清酒罐274.2.2 擴(kuò)大培養(yǎng)罐選型274.2.3.麥汁殺菌罐294.2.4 貯酒罐的設(shè)計(jì)與選型304.2.5過(guò)濾設(shè)備304.3 發(fā)酵車間主要設(shè)備31第五章 車間布置325.1廠房的整體布置和輪廓設(shè)計(jì)325.1.1 廠房的整體布置325.1.2廠房的立體布置325.1.3廠房的平面布置325.1.4廠房建筑結(jié)構(gòu)325.2發(fā)酵車間設(shè)備布置335.2.1發(fā)酵設(shè)備335.2.2 泵335.2.3 過(guò)濾機(jī)335.2.

4、4 清酒罐33第六章 環(huán)境保護(hù)及綜合利用346.1 環(huán)境保護(hù)346.1.1 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)346.1.2 污染物及治理方法346.2 副產(chǎn)品的綜合利用34參考文獻(xiàn)36致 謝37摘 要 本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)15萬(wàn)噸10°p啤酒廠發(fā)酵車間設(shè)計(jì)，其生產(chǎn)原料為大麥麥芽和大米，設(shè)計(jì)的主體為發(fā)酵車間，主體設(shè)備為發(fā)酵罐。設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于以最新研究為基礎(chǔ)進(jìn)行新型設(shè)備的選擇和設(shè)計(jì)。首先對(duì)啤酒廠的原料、制備、發(fā)酵工藝進(jìn)行選擇及論證。此次設(shè)計(jì)計(jì)算主要包括物料和熱量衡算，以此確定主要設(shè)備的容量和數(shù)量，并對(duì)發(fā)酵車間附屬設(shè)備進(jìn)行選型。在此基礎(chǔ)上對(duì)主體設(shè)備發(fā)酵罐進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算并繪制出主體結(jié)構(gòu)圖，最終繪制發(fā)酵車間工藝流程方塊圖及設(shè)備平

5、面布置圖。關(guān)鍵詞：啤酒廠，發(fā)酵，發(fā)酵罐,工藝流程，設(shè)備選型 abstract this design for the annual output of 150000 tons 10 ° p brewery fermentation workshop design, raw materials for production of barley malt and rice, and the design of the main body of the fermentation workshop, the main equipment for the fermentation tank.

6、design is focused on based on the latest research on selection and design of new equipment. first of all the raw materials, preparation and fermentation process of beer selection and demonstration. this design mainly includes the material and heat balance calculation, to determine the capacity and q

7、uantity of main equipment, and the fermentation workshop accessory equipment selection. on the basis of design for the main equipment fermenter is calculated and draw out the main body structure, finally draw the fermentation workshop process block diagram and equipment layout. keywords: brewery , f

8、ermentation tank, technological process, equipment type selection 第一章 緒論1.1 啤酒簡(jiǎn)介 啤酒是人類最古老的酒精飲料，是水和茶之后世界上消耗量排名第三的飲料。啤酒于二十世紀(jì)初傳入中國(guó)，屬外來(lái)酒種。啤酒是根據(jù)英語(yǔ)beer譯成中文“啤”，稱其為“啤酒”，沿用至今。啤酒是以大麥經(jīng)發(fā)芽制成的大麥芽為主要原料，以大米或其它谷物為輔助原料，以本地主產(chǎn)淀粉物為主，經(jīng)麥芽汁的制備、糖化、添加酒花、煮沸、過(guò)慮、啤酒酵母發(fā)酵等過(guò)程，釀造而成含二氧化碳，低酒精濃度的釀造酒。啤酒是酒類中酒精含量最低的飲料酒，而且營(yíng)養(yǎng)豐富，人們適量飲用時(shí)，酒精對(duì)人

9、體的毒害非常小。在1972年世界第九次營(yíng)養(yǎng)食品會(huì)議上，曾推薦啤酒為營(yíng)養(yǎng)食品，也有人把啤酒稱作營(yíng)養(yǎng)食品、可口食品、衛(wèi)生食品、方便食品。1.2 啤酒在中國(guó)的發(fā)展前景 自20世紀(jì)90年代，中國(guó)啤酒行業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展的階段，行業(yè)發(fā)展至今，中國(guó)的啤酒產(chǎn)量和人均消費(fèi)量均有大幅度提升。2003-2007年5年間，中國(guó)啤酒經(jīng)濟(jì)指標(biāo)取得了一定增長(zhǎng)，啤酒產(chǎn)量增加1426萬(wàn)千升，增長(zhǎng)56.9%。中國(guó)啤酒消費(fèi)仍有很大的提升空間。從世界范圍看，發(fā)達(dá)國(guó)家啤酒的人均消費(fèi)量增長(zhǎng)緩慢，而在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較快地區(qū)，如東歐和中國(guó)的啤酒需求量和產(chǎn)量增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于世界平均增長(zhǎng)速度，增速比發(fā)達(dá)國(guó)家高3%。中國(guó)啤酒消費(fèi)存在著地域分布的不均衡性

10、。中國(guó)啤酒行業(yè)的發(fā)展路徑與世界啤酒的發(fā)展路徑基本一致，也就是從發(fā)達(dá)地區(qū)向不發(fā)達(dá)地區(qū)過(guò)渡。近幾年，啤酒行業(yè)面臨著較好的發(fā)展際遇：國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展和城市化水平的提高，給行業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了巨大的需求空間；西部大開(kāi)發(fā)、振興東北地區(qū)等老工業(yè)基地、促進(jìn)中部崛起和建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村等重大發(fā)展戰(zhàn)略，為啤酒行業(yè)創(chuàng)造了新的發(fā)展機(jī)遇；全球經(jīng)濟(jì)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程的加快，為中國(guó)啤酒行業(yè)在更大范圍內(nèi)配置資源、開(kāi)拓市場(chǎng)創(chuàng)造了條件。并且隨著人們，飲食消費(fèi)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，生活水平的不斷提高，啤酒已進(jìn)入了萬(wàn)戶千家。然而調(diào)查顯示我國(guó)人均的啤酒消費(fèi)卻還沒(méi)有達(dá)到世界平均水平。所以只有建設(shè)新的、大型的啤酒廠，增加產(chǎn)量，才能滿足人們?nèi)找?/p>

11、增長(zhǎng)的物質(zhì)生活需求。1.3 啤酒生產(chǎn)技術(shù)簡(jiǎn)介啤酒生產(chǎn)過(guò)程分為麥芽制造、麥芽汁制造、前發(fā)酵、后發(fā)酵、過(guò)濾滅菌、包裝等幾道工序。麥芽制造：大麥（也正在試驗(yàn)用小麥）浸漬吸水后，在適宜的溫度和濕度下發(fā)芽，發(fā)芽時(shí)產(chǎn)生各種水解酶，如蛋白酶、糖化酶、葡聚糖酶等，這些酶可將麥芽本身的蛋白質(zhì)分解成肽和氨基酸，將淀粉分解成糊精和麥芽糖等低分子物質(zhì)。發(fā)芽到一定程度，就要中止發(fā)芽，經(jīng)過(guò)干燥，制成水份含量較低的麥芽。麥芽汁的制造：麥芽經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)姆鬯椋尤霚厮?，在一定的溫度下，利用麥芽本身的?制劑，進(jìn)行糖化（主要將麥芽中的淀粉水解成麥芽糖），為了降低生產(chǎn)成本，還可以加入一 定比例的大米粉作輔料（大米粉中先加水煮沸）。制

12、成的麥芽醪，用過(guò)濾槽進(jìn)行過(guò)濾，得到麥芽汁，將麥芽汁輸送到麥汁煮沸鍋中，將多余的水份蒸發(fā)掉，并加入酒花。酒花是一種植 物的花，加入到啤酒中,可使啤酒帶有特有的酒花香味和苦味，同時(shí)，酒花中的一些成份還具有防腐作用，可延長(zhǎng)啤酒的保藏期發(fā)酵：麥芽汁經(jīng)過(guò)冷卻后，加入酵母菌，輸送到發(fā)酵罐中，開(kāi)始發(fā)酵。傳統(tǒng)工藝分為前發(fā)酵和后發(fā)酵，分別在不同的發(fā)酵罐中進(jìn)行，現(xiàn)在流行的作法是在一個(gè)罐內(nèi)進(jìn)行前發(fā)酵和后發(fā)酵。前發(fā)酵主要是利用酵母菌將麥芽汁中的麥芽糖轉(zhuǎn)變成酒精，后發(fā)酵主要是產(chǎn)生一些風(fēng)味物質(zhì)，排除掉啤酒中的異味，并促進(jìn)啤酒的陳熟，這一期間，控制一定的罐內(nèi)壓力，使后酵時(shí)產(chǎn)生的二氧化碳保留在啤酒中。過(guò)濾滅菌：經(jīng)過(guò)二個(gè)星期左

13、右的發(fā)酵（有些啤酒發(fā)酵期可能長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月），將啤酒經(jīng)過(guò)過(guò)濾，除去啤酒中的酵母菌和微小的顆粒，再經(jīng)達(dá)低溫滅菌（62左右），冷卻，啤酒就可以包裝。包裝方式主要有瓶裝和罐裝，還有桶裝等。 1.4 設(shè)計(jì)概述1.4.1 設(shè)計(jì)目的通過(guò)此畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們初步掌握了工廠工藝設(shè)計(jì)的程序和方法。并受到一次工程設(shè)計(jì)的嚴(yán)格訓(xùn)練，讓我們具有一定的工程設(shè)計(jì)能力。這對(duì)于即將從事科研，生產(chǎn)或技術(shù)管理工作的畢業(yè)生具有十分重要的意義。 1.4.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)15萬(wàn)噸10°(淡爽)啤酒廠設(shè)計(jì)，重點(diǎn)設(shè)備發(fā)酵罐，重點(diǎn)是發(fā)酵車間的設(shè)計(jì)。還包括設(shè)計(jì)工廠的工藝方法及流程，物料衡算，設(shè)備選型，生產(chǎn)車間的布置，車間平面流程圖、

14、發(fā)酵罐工藝圖、過(guò)濾工藝流程圖及車間三廢處理。1.4.3 指導(dǎo)思想 在國(guó)際上，啤酒工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是大型化和自動(dòng)化，工藝上于縮短生產(chǎn)周期，提高整體生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。在啤酒工藝基本成熟的情況下，啤酒生產(chǎn)裝備的影響要比其工藝的影響大。因此，啤酒行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，最直接的表現(xiàn)是啤酒企業(yè)對(duì)裝備的快速更新和技術(shù)提升。所以對(duì)新建啤酒工廠來(lái)說(shuō)，發(fā)酵方法以及所選用的設(shè)備室非常關(guān)鍵的。 因此，本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于以工藝技術(shù)上先進(jìn)、可靠；經(jīng)濟(jì)上合理可行為為基礎(chǔ)，根據(jù)最新的研究成果進(jìn)行新型設(shè)備的選擇和設(shè)計(jì)。來(lái)選用的較先進(jìn)合適的生產(chǎn)設(shè)備，發(fā)酵所用到的設(shè)備室錐形罐，采用三段式冷卻，兩罐法進(jìn)行發(fā)酵。使建成的啤酒廠車間布局合理投資少、成本

15、低、見(jiàn)效快，且產(chǎn)出啤酒質(zhì)量較好，生產(chǎn)效益更高。第二章 啤酒工藝選擇與論證2.1全廠工藝流程圖 麥槽 酒花 麥芽粉碎糖化過(guò)濾混合麥汁煮沸沉淀冷 卻充氧 大米、麥芽粉碎糊化 酒花糟 熱凝固 冷凝固物擴(kuò)培酵母麥芽汁發(fā)酵貯酒粗濾精濾清酒裝瓶卸箱驗(yàn)瓶 酵母泥 剩余酵母洗瓶檢驗(yàn)罐酒壓蓋檢驗(yàn)殺菌貼標(biāo)噴碼檢驗(yàn)裝箱2.2發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程圖： 2-1 發(fā)酵工藝生產(chǎn)流程圖 2.3 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：傳統(tǒng)發(fā)酵，錐形罐發(fā)酵；連續(xù)發(fā)酵法，分批式發(fā)酵法；上面發(fā)酵法，下面發(fā)酵法；一罐發(fā)酵法，兩罐法發(fā)酵；本設(shè)計(jì)選用的是錐形罐發(fā)酵,上面發(fā)酵,兩罐式發(fā)酵法。以下就這幾種發(fā)酵方法進(jìn)行分析和比較來(lái)進(jìn)行取

16、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(dòng)力和洗刷費(fèi)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(dòng)力消耗大。塔式系統(tǒng)對(duì)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(qiáng)。并且塔式觀造價(jià)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(fēng)味上品評(píng)與間歇法啤酒差別大，難以被消費(fèi)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(fēng)味（特別是雙乙酰）控制的困難逐步停止了使用。從實(shí)際情況出發(fā)，故本設(shè)計(jì)

17、不采用此法。2.下面發(fā)酵傳統(tǒng)的下面發(fā)酵法，主發(fā)酵容器安置在空氣過(guò)濾，絕熱良好和清潔衛(wèi)生的發(fā)酵室內(nèi)。室溫保持56；采用開(kāi)放式或密閉式、圓形或方形的主發(fā)酵容器。后發(fā)酵則設(shè)置在單獨(dú)的貯酒室內(nèi)，采用金屬或木制的貯酒罐，作后發(fā)酵和貯酒用。貯酒室溫保持在ol。下面發(fā)酵的工藝特點(diǎn)是：（1） 采用下面酵母，主發(fā)酵溫度比較低，發(fā)酵進(jìn)程比較緩慢，發(fā)酵的代謝副產(chǎn)物相對(duì)較少。主發(fā)酵完畢后，大部分酵母沉降發(fā)酵容器底部。（2） 下面發(fā)酵啤酒的后發(fā)酵和貯酒期比較長(zhǎng)，酒液澄清良好。c02飽和穩(wěn)定，酒的泡沫細(xì)微，風(fēng)味柔和，保存期較長(zhǎng)。3.上面發(fā)酵啤酒發(fā)酵系以上面發(fā)酵為起源，而后由于選用的純粹培養(yǎng)酵母不同，劃分為上面發(fā)酵與下面發(fā)

18、酵兩種啤酒發(fā)酵類型。上面發(fā)酵在發(fā)酵外觀、技術(shù)操作和發(fā)酵設(shè)備方面與下面發(fā)酵有所不同，但兩者的發(fā)酵機(jī)理是一致的。上面發(fā)酵工藝的特點(diǎn):（1） 上面發(fā)酵系采用上面酵母，是在較高的溫度(1520)下進(jìn)行的。酵母起發(fā)快，接種量可以減少，形成的酵母新細(xì)胞較多。發(fā)酵終了，大部分酵母浮在液面，酵母回收工作雖較下面發(fā)酵復(fù)雜，但酵母使用代數(shù)遠(yuǎn)較下面發(fā)酵為多，長(zhǎng)久沒(méi)有衰退現(xiàn)象。（2） 上面發(fā)酵的麥汁接種溫度為1316，比較高。發(fā)酵23天，當(dāng)酵母升至液面時(shí)，為發(fā)酵旺盛階段，此時(shí)應(yīng)開(kāi)始降低液溫，可采用1214冷水冷卻，并在酵母形成泡蓋時(shí)立即撤去，發(fā)酵46天即行結(jié)束。（3） 發(fā)酵結(jié)束后，酵母成緊密的一層浮在液面上，厚為34

19、cm。（4） 上面發(fā)酵在發(fā)酵過(guò)程中通風(fēng)時(shí)間長(zhǎng)，目的是使酵母分散懸浮在發(fā)酵液中，對(duì)凝集性強(qiáng)的酵母，通風(fēng)尤屬必要。（5） 上面發(fā)酵一般不采用后發(fā)酵，主發(fā)酵的發(fā)酵度接近最終發(fā)酵度。分離酵母后，加膠處理，貯藏澄清一階段，采用人工充二氧化碳，使達(dá)飽和。若上面發(fā)酵采用后發(fā)酵工藝，下酒時(shí)，酒液中保留部分殘?zhí)?，繼續(xù)發(fā)酵，產(chǎn)生的二氧他碳飽和在酒中。（6） 上面發(fā)酵釀制的啤酒成熟快，設(shè)備周轉(zhuǎn)快，啤酒有獨(dú)特的風(fēng)味，但保存期短。從實(shí)際出發(fā)，選用下面酵母發(fā)酵法。4.一罐法發(fā)酵隨著啤酒工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)有啤酒廠一罐發(fā)酵工藝開(kāi)始普及，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(gè)露天發(fā)酵罐中進(jìn)行。一罐法工藝有以下優(yōu)點(diǎn)：清

20、洗消耗少，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)容器必須清洗；轉(zhuǎn)入空罐時(shí)co2損失少；酒損少，因?yàn)闆](méi)有了管道中殘酒的損失；所需的工作時(shí)間少；節(jié)能，因?yàn)椴挥玫构?，沒(méi)有氧侵入的危險(xiǎn)。5. 兩罐法發(fā)酵一罐法發(fā)酵工藝簡(jiǎn)單, 便于操作, 能夠節(jié)省投資, 但由于麥汁整個(gè)發(fā)酵過(guò)程都在同一個(gè)發(fā)酵罐中進(jìn)行, 使得冷凝物的排放及酵母沉淀效果不十分理想。由于露天發(fā)酵罐一般直徑較大, 若酒液缺少對(duì)流, 就會(huì)使其溫度分布不均勻, 罐中心酒液溫度與罐壁處酒液溫度需長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到平衡, 從而影響啤酒風(fēng)味。同時(shí), 一罐法發(fā)酵工藝發(fā)酵周期較長(zhǎng), 生產(chǎn)旺季難以滿足市場(chǎng)需求。故不采用一罐法。故本設(shè)計(jì)采用兩罐法發(fā)酵。2.4 成品啤酒2.4.1啤酒的過(guò)濾與分離

21、經(jīng)過(guò)后發(fā)酵的成熟酒，大部分蛋白質(zhì)顆粒和酵母已沉降，少量懸浮于酒中，必須濾除后才能包裝。啤酒過(guò)濾的常用方法有：a濾棉過(guò)濾b.硅藻土過(guò)濾，c板式過(guò)濾，d離心分離法，e微孔薄膜過(guò)濾法。啤酒過(guò)濾操作原則是：產(chǎn)量大，質(zhì)量高，損失小，勞動(dòng)條件好，co2損失小，不易污染，不影響風(fēng)味，啤酒不吸氧。實(shí)際上不論任何方法要達(dá)到十全十美的效果都是很困難的。本設(shè)計(jì)采用大家比較熟悉的硅藻土過(guò)濾法對(duì)老熟啤酒進(jìn)行過(guò)濾操作。操作采用柱式硅藻土過(guò)濾機(jī)進(jìn)行。過(guò)濾機(jī)中每根柱長(zhǎng)1067mm，單臺(tái)機(jī)過(guò)濾面積93150m3，濾速75000130000l/h。該機(jī)可連續(xù)工作8h以上。含酵母0.5×1051.5×105個(gè)/

22、ml的啤酒，可一次濾清，濁度為0.40.6ebc單位或更低，清酒酵母數(shù)1020個(gè)/l。過(guò)濾前必須預(yù)涂硅藻土二次，第一次400500g/粗粒，第二次涂粗細(xì)混合粒400500g/。先在混合罐內(nèi)將硅藻土和脫氧水配成10濃度的懸浮液，泵入濾機(jī)，并讓溶液在混合罐和濾機(jī)內(nèi)循環(huán)至無(wú)細(xì)粒流出為止；接著進(jìn)行第二次預(yù)涂。每天涂12mm厚，預(yù)涂畢酒液通過(guò)混合罐入濾機(jī)，可根據(jù)酒的混濁度添加80300 g/100l硅藻土。過(guò)濾時(shí)壓差每小時(shí)上升0.020.04 mpa，待壓力上升至0.30.4 mpa時(shí)，停止進(jìn)酒，更新濾床。2.4.2啤酒的包裝和滅菌過(guò)濾完的啤酒，在請(qǐng)酒罐低溫包裝，通常應(yīng)在24小時(shí)內(nèi)包裝完畢。啤酒經(jīng)過(guò)正確

23、的包裝滅菌后既可出廠銷售。第三章 工藝計(jì)算3.1 物料衡算3.1.1 物料衡算的意義物料衡算是指理論上進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，所要消耗的物料和可以得到的產(chǎn)品以及副產(chǎn)品的量，物料衡算的準(zhǔn)確與否關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)工藝的合理性和設(shè)計(jì)的可行性，是整個(gè)設(shè)計(jì)階段的重要一環(huán)。3.1.2 物料衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)根據(jù)表2-1的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行100kg原料生產(chǎn)10°淡色啤酒的物料計(jì)算，然后進(jìn)行100l 10°淡色啤酒的物料衡算，最后進(jìn)行150000t/a啤酒廠糖化車間的物料平衡計(jì)算。表3-1啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項(xiàng)目名稱百分比說(shuō)明定額指標(biāo)原料利用率98.5麥芽水分5.0大米水分12無(wú)水麥芽浸出率75無(wú)水大米浸出率95

24、原料配比麥芽70大米30損失率冷卻損失5.0發(fā)酵損失1.5對(duì)熱麥汁而言過(guò)濾損失1.0裝瓶損失1.0總損失率啤酒總損失率8.5對(duì)熱麥汁而言3.1.3 100原料生產(chǎn)10°p啤酒的物料衡算熱麥汁量根據(jù)表2-1可得原料收得率分別為：原料麥芽收得率為： 0.75(100-5)÷100=71.25%原料大米收得率為： 0.95(100-12)÷100=83.6%混合原料收得率為： 0.7×71.25%+0.3×83.6%）×98.5%=73.83%由上述可得100kg混合原料可制得10°p熱麥汁量為：（73.83÷10）&#

25、215;100=738.3（kg）查啤酒工業(yè)手冊(cè)得10°p麥汁在20°c的密度為1.04kg/l。而100°c熱麥汁比20°c時(shí)的麥汁體積增加1.04倍。故，1.熱麥汁（100°c）體積為：738.3÷1.04×1.04=738.3（l）2.冷麥汁量為： 738.3×（1-0.05）=701.38(l)3.發(fā)酵液量為： 701.38×（1-0.015）=690.86（l）4.過(guò)濾酒量為： 690.86×（1-0.01）=683.95(l)5.成品啤酒量： 683.95×（1-0.01）

26、=677.11（l）3.1.4 生產(chǎn)100l 10°p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)10°p淡色啤酒約677.11l，故可得下述結(jié)果：1. 生產(chǎn)100l 10°p淡色啤酒需耗混合原料量為： 100÷677.11×100=14.77（kg）2.麥芽耗用量： 14.77×70%=10.34（kg）3.大米耗用量： 14.77×30%=4.43（kg）4.酒花耗用量： 對(duì)淺色啤酒，熱麥汁中加入的酒花量為0.2%，故酒花耗用量為：738.3÷677.11×100×0.2%=0

27、.218（kg） 同理，100kg原料耗酒花： 677.11÷100×0.218=1.48(kg)5.熱麥汁量： 738.3÷677.11×100=109.04（l）6.冷麥汁量： 701.38÷677.11×100=103.58（l）7.發(fā)酵液量： 690.86÷677.11×100=102.03（l）8.濾過(guò)酒量: 683.95÷677.11×100=101.01(l)9.成品酒量： 677.11÷677.11×100=100（l）10.濕糖化糟量： 設(shè)排出的濕麥糟含水分

28、80% 濕麥芽糟量：(1-0.05)(100-75)/(100-80) ×10.34=12.28（kg） 濕大米糟量： (1-0.12)(100-95)/(100-80) ×4.43=0.97(kg) 故濕糖化糟量： 12.28+0.97= 13.25（kg） 同理，100kg原料產(chǎn)生濕糖化糟： 677.11÷100×13.25=89.72(kg)11.酒花糟量： 設(shè)酒花在麥汁中的浸出率為40%，酒花糟含水分以80%計(jì)，則酒花糟量為： 同理，100kg原料產(chǎn)生濕酒花糟：677.11÷100×0.654=4.43（kg）12.酵母量（以

29、商品干酵母計(jì)） 生產(chǎn)100l啤酒可得2kg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1kg。濕酵母泥含水分85%酵母含固形物量：1×（100-85）÷100=0.15（kg）則含水分7%的商品干酵母量：0.15×100÷（100-7）=0.16（kg）13.二氧化碳量： 因10°p冷麥汁密度為1.04kg/l，則103.58l冷麥汁質(zhì)量為： 103.58×1.04=107.72（kg） 所以，10°p冷麥汁中浸出物量：103.58×10%=10.36（kg） 設(shè)麥汁的真正發(fā)酵度為80%，則可發(fā)酵的浸出

30、物量： 10.36×80%=8.29（kg） 麥芽糖發(fā)酵的化學(xué)反應(yīng)式為： c12h22o11+h2o2c6h12o6 2c6h2o64c2h5oh+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： 8.29×4×44÷342=4.27（kg） 式中 44co2分子量 342麥芽糖（c12h22o11）分子量 設(shè)10°p啤酒含co2為0.4%啤酒中其含量有： 103.58×0.4%=0.41（kg） 則釋放出的co2量： 4.27-0.41=3.86（kg） 而1m3 co2在20°c常壓下重1.832k

31、g 故釋放出的co2的體積為： 3.86÷1.832=2.11 m33.1.5 年產(chǎn)15萬(wàn)噸10°p啤酒糖化車間物料衡算 生產(chǎn)以200天計(jì)，日產(chǎn)量為: 150000÷200=750(噸/天) 設(shè)生產(chǎn)每天糖化6次，總糖化次數(shù)為6×200=1200次（可算得每次糖化可產(chǎn)成品啤酒量（灌裝后）為： 750÷6=125（噸/次） 由此可以算出每次投料量和其他項(xiàng)目的物料平衡：成品啤酒量（罐裝前）： 125000÷（1-1%）÷1.010=125012.5（l）麥芽用量： 125012.5÷677.11×70=1292

32、3.9（kg）大米用量： 125012.5÷677.11×30=5538.8（kg）混合原料用量： 12923.9+5538.8=18462.7（kg）熱麥汁量： 125012.5÷677.11×738.3= 136309.8（l）冷麥汁量： 125012.5÷677.11×701.38= 129493.4（l）濕糖化糟量： 125012.5÷677.11×89.72= 16564.7（kg）濕酒花糟量： 125012.5÷677.11×4.43= 817.89（kg）發(fā)酵液量： 125012.

33、5÷677.11×690.86= 127551.1（l）過(guò)濾酒量： 125012.5÷677.11×683.95=126275.3（l）酒花量： 125012.5÷677.11×1.48=273.24（kg）由此可算得全年產(chǎn)量： 125012.5×6×200=150×106（l）年實(shí)際產(chǎn)量為： 150×106×1010=16.06（萬(wàn)噸）以單次糖化生產(chǎn)做基準(zhǔn)，可算得各個(gè)項(xiàng)目全年?duì)顩r如下：全年混合原料需要量： 18462.7×6×200=22155240（kg）全年麥

34、芽耗用量： 12923.9×6×200=15508680（kg）全年大米耗用量： 5538.8×6×200=6646560（kg）全年酒花耗量： 273.24×6×200=327888（kg）熱麥汁量： 136309.8×6×200=163571760（l）冷麥汁量： 129493.4×6×200=155392080（l）全年濕糖化糟量： 16564.7×6×200=19877640（kg）全年濕酒花糟量： 817.89×6×200=981468（kg）全

35、年發(fā)酵液量： 127551.1×6×200=153061320（l）全年過(guò)濾酒量： 126275.3×6×200=151530360（l）全年成品啤酒量： 125012.5×6×200= 150015000（l）表3-2 15萬(wàn)噸啤酒廠發(fā)酵車間物料恒算表物料名稱單位對(duì)100混合原料對(duì)100l 10°p啤酒糖化一次定額15萬(wàn)噸/年啤酒生產(chǎn)混合原料麥芽大米酒花熱麥汁冷麥汁濕糖化糟濕酒花糟發(fā)酵液過(guò)濾酒成品啤酒lllll10070301.48738.3701.3889.724.43690.86683.95677.1114.7710.

36、344.430.218109.04103.5813.250.65413.250.65410018462.712923.95538.8273.24136309.8129493.416564.7817.89 127551.1126275.3125012.522155240155086806646560327888163571760155392080198776409814681530613201515303601500150003.2 15萬(wàn)噸啤酒廠發(fā)酵車間的耗冷量衡算 現(xiàn)代發(fā)酵工廠通常有制冷系統(tǒng)。無(wú)論菌種培養(yǎng)、發(fā)酵、產(chǎn)品提取精制等過(guò)程，都可能要求在室溫以下的溫度進(jìn)行。啤酒生產(chǎn)過(guò)程中，主發(fā)酵溫度為

37、6，和后發(fā)酵在-1左右。此外，許多生物活性物質(zhì)，如酶、乙肝疫苗、干擾素以及一些抗生素等，其發(fā)酵生產(chǎn)或精制提取過(guò)都需要在較低溫度下進(jìn)行操作。以上這些過(guò)程均需制冷操作。通過(guò)耗冷量的計(jì)算，結(jié)合冷凍工藝要求，選定制冷系統(tǒng)的類型和冷凍機(jī)的型號(hào)、規(guī)格進(jìn)而完成制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。3.2.1 發(fā)酵工藝流程示意圖本設(shè)計(jì)發(fā)酵車間耗冷工藝流程見(jiàn)圖 表3-3 發(fā)酵車間耗冷工藝流程3.2.2 工藝耗冷量的計(jì)算3.2.2.1 麥汁冷卻耗冷量q1本設(shè)計(jì)采用一段式串聯(lián)逆流式麥汁冷卻方法，使用的冷卻介質(zhì)為2的冷卻水，出口溫度為85，糖化車間送來(lái)的熱麥汁溫度為94，冷卻至發(fā)酵起始溫度6。根據(jù)物料衡算可知，每糖化一次得熱麥汁13630

38、9.8l，而相應(yīng)的麥汁密度為1040kg/m3，故麥汁量為：g=136309.8×1040÷1000= 141762.2（kg）10°p麥汁的比熱容為4.0kj/(kg.k)，工藝要求在1h內(nèi)完成冷卻過(guò)程。則麥汁冷卻每鍋耗冷量:q1=g×c1(t2-t1)/ =141762.2×4.0×(94-6)/1= 49900294.4(kj/h)式中： t2、t1分別為麥汁冷卻前后溫度94°c和6°c 為冷卻操作過(guò)程時(shí)間1h根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，每個(gè)錐形發(fā)酵罐裝3鍋麥汁，則麥汁冷卻每罐耗冷量為：qf=3*q1=3×499

39、00294.4=149700883.2（kj/罐）相應(yīng)的冷卻介質(zhì)（2°c的冷水）耗量為：m1=q1÷×(t2-t1)=49900294.4÷(4.18×83) =143829.7(kg/h)式中：t2 t1分別為冷凍水的初溫和終溫85°c、2°c 為水的比熱容，4.18kj/(kg.k)全年耗冷量為：=×1200÷3=59880353280(kj)3.2.2.2 發(fā)酵耗冷量1. 發(fā)酵期間發(fā)酵放熱 假設(shè)麥汁固形物為麥芽糖，而麥芽糖的厭氧發(fā)酵熱發(fā)酵量為q=613.6 kj/kg，設(shè)發(fā)酵度為60%，則1l麥汁放

40、熱量為：q0=613.6×10%×60%=36.82(kj)糖化一次得冷麥汁量129493.4l每錐形罐發(fā)酵放熱量：=36.82×129493.4×3=14303841（kj）由于工藝規(guī)定主發(fā)酵時(shí)間為6天，每天糖化6鍋麥汁，并考慮到放熱的不平衡，取系數(shù)1.5忽略主發(fā)酵的麥汁升溫，則發(fā)酵高峰的耗冷量為：=×1.5×6/（24×6×3） =14303841×1.5×6/（24×6×3）=297996.7（kj/h）2. 發(fā)酵后期發(fā)酵液降溫耗冷主發(fā)酵后期，發(fā)酵后期，發(fā)酵液溫度從6緩

41、降到-1。每天單罐降溫耗冷量為：=3×6-(-1)=3×141762.2×4.0×7 =11908024.8(kj)工藝要求此過(guò)程在2天內(nèi)完成，則耗冷量為（麥汁每天裝2個(gè)發(fā)酵罐）：=2/(24×2) =2×11908024.8/（24×2）=496167.7（kj/h）3. 發(fā)酵總耗冷量=+=297996.7+496167.7=794164.4(kj/h)4. 每酵用冷媒耗量= +=14303841+11908024.8=26211865.8(kj)5. 發(fā)酵用冷媒耗量（循環(huán)量）發(fā)酵過(guò)程冷卻用稀酒精做冷卻介質(zhì)，進(jìn)出口溫度為-

42、8°c和0°c，固耗冷量為：=/(c2×8) =794164.4/（4.18×8）=23749（kg/h）6. 全年耗冷量為：=×1200÷3 =26211865.8×1200÷3=10484746320(kj)3.2.2.3 酵母洗滌用冷無(wú)菌水冷卻耗冷量在錐形罐啤酒發(fā)酵過(guò)程中，主發(fā)酵結(jié)束時(shí)要排放部分酵母經(jīng)洗滌活化后重復(fù)用于新麥汁的發(fā)酵一搬可重復(fù)使用5-7次，設(shè)濕酵母量為麥汁量的1.0%，且使用1無(wú)菌水洗滌，洗滌無(wú)菌水量為酵母的3倍，冷卻前無(wú)菌水溫度為30，用-8的酒精液做冷卻介質(zhì)。由上面條件可得無(wú)菌水的用量為：=

43、129493.4×6×1.0%×3=23308.8（kj/d）式中：129493.4為糖化一次冷麥汁量（kg）每班無(wú)菌水用量:=÷3=23308.8÷3= 7769.6(kg/班)假定無(wú)菌水冷卻操作2 h內(nèi)完成，則無(wú)菌水冷卻耗冷量為：= ××（-）/=7769.6×4.18×(30-1)/2 = 470915.5（kj/h）所耗冷凍介質(zhì)量為：= /(-)=470915.5/(4.18×8)=14082.4(kg/h)式中：、為冷凍酒精液熱交換前后的溫度0和-8。每罐用于酵母洗滌的耗冷量為：= （

44、-）/2=7769.6×4.18×(30-1)/2 =470915.4(kj) 式中：2為每班裝罐2罐。全年耗冷量為：=×1200÷3=470915.4×1200÷3=188366160（kj)3.2.2.4酵母培養(yǎng)耗冷量根據(jù)工藝設(shè)計(jì)，每月需進(jìn)行一次酵母純培養(yǎng)，培養(yǎng)時(shí)間為12d,即288h，根據(jù)實(shí)踐，年產(chǎn)150000噸啤酒工廠酵母培養(yǎng)耗冷量為：=91624（kj/h）對(duì)應(yīng)的年耗冷量為：=×288×10=91624×2880=263877120 （kj）單罐工藝耗冷量為： =÷（1500÷

45、;3） =2.64×108÷（1200÷3）=660000（kj）相應(yīng)的高峰冷凍介質(zhì)循環(huán)量為： =/(-) =91624/(4.18×8)=2739.96（kj/h）3.2.2.5發(fā)酵車間工藝耗冷量1. 工藝耗冷量為： =+=49900294.4+794164.4+470915.5+91624=51256998.3（kj/h）2. 全年工藝總耗冷量為：=+ =59880353280+10484746320+188366160+263877120 = 70817342880 (kj)3. 單罐工藝耗冷量=+ =149700883.2+26211865.8+

46、470915.4+660000=177043664.4(kj)3.2.3 非工藝耗冷量 除了上述發(fā)酵過(guò)程工藝好冷外，發(fā)酵罐外壁，運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械，維護(hù)結(jié)構(gòu)及管道等均會(huì)耗用或散失冷量，構(gòu)成所謂的非工藝好冷量，現(xiàn)在分別介紹。3.2.3.1露天錐形罐冷量損失 錐形啤酒發(fā)酵工廠幾乎都是把發(fā)酵罐置于露天，由于太陽(yáng)輻射，對(duì)流傳熱和熱傳導(dǎo)等造成冷量散失，可根據(jù)低溫設(shè)備，管道的冷量損失公式計(jì)算，通常這部分的冷量散失可由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)求取。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，年產(chǎn)150000噸啤酒廠露天錐形發(fā)酵罐冷量損失在26000-60000kj/t啤酒之間，若在南亞熱帶地區(qū)，可取高值，固旺季每天耗冷量為：=×30000=125×

47、;1.01×6×60000=45450000(kj/d)式中：gb為旺季成品啤酒日產(chǎn)量，t。單罐耗冷量為： =÷（6÷3）=45450000÷（6÷3）=22725000（kj）年耗冷量為：=×1200÷3 =22725000×1200÷3 =9090000000（kj/a）若白天日曬高峰耗冷量為平均每小時(shí)耗冷量的2倍，則高峰耗冷量為： =2×/24=2×45450000/24=3787500(kj/h)冷媒（-8稀酒精）用量：=/(-) =3787500/(4.18

48、5;8) =113262.6(kj/h)3.2.3.2清酒罐，過(guò)濾機(jī)及管道等散失冷量因涉及的設(shè)備、管路很多，故啤酒廠設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)選取。通常取=12%,所以=12%=12%×51256998.3=6150839.8(kj/h)單罐耗冷量： =12%=12%×177043664.4=21245239.7(kj)年耗冷量: =×1200÷3= 8498095880(kj)冷媒（-8）稀酒精用量：=/(-) =6150839.8/（4.18×8）=183936.5(kj/h)3.2.3.3非工藝總耗冷量每小時(shí)非工藝總耗冷量為：=+=3787500

49、+6150839.8=9938339.8(kj/h)單罐非工藝總耗冷量為：=+=22725000+21245239.7 =43970239.7(kj)全年非工藝總耗冷量為：=+=9090000000+8498095880kj)3.2.4總耗冷量 每小時(shí)總耗冷量：=+=51256998.3+9938339.8=61195338.1 (kj/h)每罐總耗冷量：=+=177043664.4+43970239.7=104545986.3(kj) 全年總耗冷量：=+=7081734288088405438760 (kj)單耗：88405438760&#

50、247;150000*1.01= 595263.28 (kj/t)將上述結(jié)果，整理后可得年產(chǎn)15萬(wàn)噸啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表，如下： 表3-4 15萬(wàn)噸啤酒廠發(fā)酵車間耗冷量衡算表耗冷分類耗冷項(xiàng)目每小時(shí)耗冷量（kj/h)冷媒用量（kg/h）每罐耗冷量（kj）年耗冷量（kj）工藝耗冷量麥汁冷卻49900294.4143829.7149700883.25.98×發(fā)酵耗冷794164.42374926211865.81.05×無(wú)菌水耗冷470915.514082.4470915.41.88×酵母培養(yǎng)916242739.966600002.64×工藝總耗冷5125

51、6998.3177043664.47.08×非工藝耗冷量錐形罐冷損失3787500113262.6227250009.09×管道等冷損6150839.8183936.521245239.7 8.49×非工藝總耗冷9938339.843970239.71.75×合計(jì)總耗冷61195338.1221013904.18.84×單耗595263.28kj/t啤酒第四章 發(fā)酵車間設(shè)備設(shè)計(jì)與選型4.1 發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)與選型4.1.1 發(fā)酵罐體積的確定本次設(shè)計(jì)選用錐底發(fā)酵罐，由物料衡算可知，糖化設(shè)備一次性糖化麥汁量129.4。一日糖化6次，選用發(fā)酵罐的有效容積

52、為（三鍋裝一罐） =129.4×3=388.2()發(fā)酵罐h:d=1.5-6:1,這里選用41；錐角60°80°，這里選用60°；裝料系數(shù)取80-85%，這里取85%。 = /=388.2/0.85 =456.7()主要尺寸比例：對(duì)此發(fā)酵罐選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭為上封頭，60°錐角的錐形封頭為下封頭，柱體部分高與直徑比4：1.則可得：=456.7可得d=5.1m 圓整到5.1m,那么h=5.1×4=20.4m圓整后取校核： =388.2÷460=84.4%（符合要求）4.1.2 發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定設(shè)錐形發(fā)酵罐的發(fā)酵周期為16天。所以

53、對(duì)錐體個(gè)數(shù)的最低要求：n=nt+1=（6÷3）×16+1=33（個(gè)） 式中：n每天裝罐數(shù) t發(fā)酵周期 1備用罐個(gè)數(shù)4.1.3 發(fā)酵罐材料的選擇本設(shè)備采用不銹鋼制作。0cr18ni9不銹綱。因?yàn)榘l(fā)酵罐里面所裝的溶液是酸性的，而cip清洗液中僅有堿性溶液，因此。選用材料必須耐酸耐堿耐腐蝕。因此材料選用不銹鋼。（1） 發(fā)酵罐圓柱部分壁厚確定：sd=pcdi/(2【】t-pc)+c式中：pc為設(shè)計(jì)壓力工作壓力的確定，發(fā)酵罐的高度（不加橢圓形封頭）即筒體與錐體的高度：h=5.1×4+(/2) ×5.1=24.82m封罐之前，由于與外界接通，則罐內(nèi)的壓力只有液柱壓力

54、，但如封罐以后，罐內(nèi)壓力上升，而封罐之后壓力最大0.12mpa.發(fā)酵罐內(nèi)全部裝滿時(shí)的最高工作壓力為：p最高工作壓力=p表+p液柱=0.12+gh=0.12+1.04×9.8×24.82×1000÷106 =0.373mpapc=1.1p工作壓力=1.1×0.373=0.410 mpa 在此設(shè)計(jì)壓力pc取0.6 mpasd=pcdi/(2【】t-pc)+c=0.410×5100/（2×137×1-0.410）= 7.64mmdi發(fā)酵罐內(nèi)徑5100mm不銹鋼許用應(yīng)力為137，自化工設(shè)備基礎(chǔ)焊縫系數(shù)為1，雙面對(duì)接頭100%c壁厚附加量c1鋼板負(fù)偏差。查表取0.6c2_腐蝕余量，不銹鋼雙面腐蝕取2，單面腐蝕取1，本設(shè)計(jì)取2mm。c3加工減薄量冷加工取0，熱加工取1，本設(shè)計(jì)取0。s=s