年產(chǎn)5萬8度啤酒發(fā)酵車間設(shè)計課程設(shè)計報告

1、課程設(shè)計報告題目：年產(chǎn)5萬8啤酒發(fā)酵車間設(shè)計annual output of 50000 8 degrees of beer fermentation workshop design學(xué) 院 化學(xué)化工與生命科學(xué)學(xué)院 專 業(yè) 生物工程 課程設(shè)計成績評定表學(xué)生姓名： 學(xué)號： 10008037 專業(yè)班級： 10級生物工程 課程設(shè)計題目：年產(chǎn)5萬噸8啤酒發(fā)酵車間設(shè)計課程設(shè)計報告評語：課程設(shè)計總評成績 指導(dǎo)老師（簽字）： 年 月 日課程設(shè)計任務(wù)書 20132014 學(xué)年 第 一 學(xué)期 化學(xué)化工與生命科學(xué) 學(xué)院 生物工程 專業(yè) 設(shè)計題目： 年產(chǎn)5萬噸8啤酒發(fā)酵車間（工廠）設(shè)計 完成期限：自 2013 年12

2、月20日至 2014 年1月2日 共二周一、主要內(nèi)容及基本要求 主要內(nèi)容： 1擬在巢湖市選擇廠址新建年產(chǎn)5萬噸啤酒工廠2設(shè)計范圍：以發(fā)酵車間為主體設(shè)計，只做初步設(shè)計基本要求：生產(chǎn)方案和平面布局合理，工藝流程設(shè)計和設(shè)備選擇及生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟指標具有先進性與合理性，工藝計算正確，繪圖規(guī)范，綜合指標達到同類工廠先進水平，“三廢”環(huán)保符合國家有關(guān)規(guī)定二、重點研究的問題 生產(chǎn)工藝流程的選擇和設(shè)計；物料衡算；發(fā)酵主車間布置設(shè)計以及專業(yè)設(shè)備選型。三、工作計劃和進度 設(shè)計進度安排（1）2013年12月20-21日 查閱相關(guān)資料（2）2013年12月22-23日 完成開題報告（3）2013年12月23-30日 完成

3、設(shè)計的撰寫和圖紙的繪制（4）2013年12月31日-2014年1月2日 修改設(shè)計四、設(shè)計成果形式 1) 完成設(shè)計報告 2) 繪制工藝流程圖 摘 要本設(shè)計是年產(chǎn)五萬噸8的啤酒廠設(shè)計，此啤酒的釀造方法采用75%的麥芽，25%的大米，經(jīng)過糊化，糖化，煮沸，過濾，冷卻，發(fā)酵而成。發(fā)酵設(shè)備采用圓筒體錐底發(fā)酵罐，發(fā)酵周期是14天。本設(shè)計內(nèi)容主要包括物料衡算，熱量衡算，冷耗衡算和設(shè)備選型的計算及重點設(shè)備選型及計算。本次設(shè)計還進行了“三廢”處理和副產(chǎn)物綜合利用的設(shè)計。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。本設(shè)計的圖紙主要包括發(fā)酵罐圖，廠區(qū)圖。本論文對啤酒生產(chǎn)線工藝設(shè)計中的關(guān)鍵部分原料的糊化、糖化

4、、麥汁過濾、煮沸、發(fā)酵、啤酒過濾進行了研究。在核心設(shè)備上選用國際先進裝置，在提高啤酒質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本方面相對現(xiàn)實的生產(chǎn)工藝具有較大優(yōu)勢。關(guān)鍵詞：啤酒；糖化；發(fā)酵；發(fā)酵罐abstractthis design is the annual output of fifty thousand tons of 8 to the design of the brewery, the beer brewing method using 75% malt, rice 25%, after pasting, saccharification, boiling, filtering, cooling, and

5、fermented.fermentation equipment adopt cylinder cone bottom fermentation tank, fermentation period is 14 days.this design content mainly includes material balance, heat balance, the cold loss calculation and equipment selection calculation and equipment selection and calculation.this design also has

6、 carried on the three wastes treatment and comprehensive utilization of by-product of design.saccharification method adopts double mash leaching method of saccharification, fermentation method adopts the following fermentation.this design mainly includes the drawing figure and the factory figure fer

7、mentation tank.a key part in this paper for beer production line process design, pasting, saccharification, wort filtration of raw materials, boiling, fermentation, beer filtration were studied.on the core equipment use international advanced equipment, to improve beer quality, reduce production cos

8、ts relative to real production process has more advantages. keywords: beer; saccharify; fermentation; fermentation tank目 錄 第一章 緒論.81.1 設(shè)計選題的目的81.2 設(shè)計工作的意義81.3 中國啤酒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢81.4 課題研究內(nèi)容及方法91.4.1 設(shè)計依據(jù)91.4.2 設(shè)計范圍91.4.3 指導(dǎo)思想91.5 廠址的選擇91.6 工藝選擇101.7 設(shè)備的選擇10第二章 啤酒工藝選擇與論證.112.1 啤酒原料112.1.1 釀造用水1112.1.2 麥芽112.

9、1.3 酒花112.1.4 輔料112.1.5 酵母112.2 麥汁制備2122.2.1 麥芽及輔料的粉碎理論122.2.2 麥芽的粉碎122.2.3 輔料的粉碎122.3 麥汁過濾132.3.1 麥汁過濾的基本要求及技術(shù)指標132.3.2 麥汁過濾方法及影響因素142.4 麥汁煮沸142.4.1 麥汁煮沸設(shè)備選擇及優(yōu)缺點152.4.2 麥汁煮沸工藝152.5 麥汁后處理162.5.1 熱凝固物及冷凝固物的分離162.5.2 麥汁的冷卻162.6 啤酒發(fā)酵162.6.1 啤酒發(fā)酵方法的選擇162.6.2 一罐法發(fā)酵工藝的論證17第三章 物料衡算.173.1 物料衡算的意義173.1.1 物料衡

10、算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)183.1.2 以100kg原料為基準18第四章 耗熱量的計算.194.1 糖化用水204.2 糊化過程耗熱量q2204.3 合醪前糖化鍋需供熱q3204.3.1 糊化鍋內(nèi)醪液由18加熱至55耗熱q31204.3.2 合醪前熱損失q32204.4 計算合醪后醪液溫度t0214.5 合醪后總共需供熱q4214.5.1 合醪后至糖化結(jié)束所需熱量q41214.5.2 合醪后至糖化結(jié)束時熱損失q42214.6 整個糖化過程需供熱q1224.7 糖化一次耗用蒸汽量m224.8 過濾時洗糟水耗熱量q5224.9 麥汁煮沸過程耗熱量q6234.9.1 麥汁升溫至沸點耗熱量q61234.9.2 煮沸

11、過程蒸發(fā)耗熱量q6223第五章 耗冷量的計算.245.1 麥汁冷卻耗冷量q1245.2 制取冷凍水耗冷量q1245.3 發(fā)酵耗冷量q2255.3.1 發(fā)酵期間發(fā)酵放熱q2255.3.2 發(fā)酵后期發(fā)酵液降溫耗冷q2255.4 酵母培養(yǎng)耗冷量q3265.5 酵母洗滌用的冷無菌水冷卻耗冷量q426第六章 耗水衡算.276.1 糖化用水276.2 洗槽用水276.3 糖化室洗刷用水276.4 回旋沉淀槽洗刷用水286.5 酵母洗滌用水286.6 發(fā)酵罐洗刷用水286.7 清酒罐洗刷用水29第七章 主要設(shè)備選型與論證.307.1 麥芽暫貯箱307.2 麥芽粉貯箱307.3 大米貯箱307.4 大米粉貯箱

12、30第八章 啤酒的三廢處理.318.1 廢水的處理318.1.1 廢水有氧處理設(shè)備318.2 廢渣處理318.2.1 廢酵母的處理318.2.2 硅藻土泥的處理31第一章 緒 論1.1 設(shè)計選題的目的目前，世界上啤酒市場的競爭日益激烈，廣大消費者對啤酒品種結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來越高，相應(yīng)的新品種也層出不窮。因而，很有必要將這方面得計書加以科學(xué)地總結(jié)和分析以推動啤酒產(chǎn)品多樣化在廣度和深度上的健康發(fā)展，隨著人們生活水平的提高，飲食消費結(jié)構(gòu)的不斷改變，啤酒已進入了千家萬戶。但是我國人均啤酒的消費還沒有達到世界平均水平。所以建設(shè)新的、大型的啤酒廠，增加產(chǎn)量，就可以滿足人們將來物質(zhì)生活的需求。所以，

13、設(shè)計啤酒廠是有意義有必要的。另外，此次選題是教研室下達的任務(wù)。是根據(jù)教學(xué)的實際需求來選定的。1.2 設(shè)計工作的意義啤酒含有17種氨基酸，多種維生素及碳水化合物、礦物鹽等物質(zhì)、每升啤酒的熱量可達430卡，相當于6-7枚雞蛋，075升牛奶或50克奶油，被世界營養(yǎng)協(xié)會組織列為營養(yǎng)食品，素有“液體面包”之譽?，F(xiàn)代科學(xué)研究表明，啤酒中所含各種成份、既有較高的營養(yǎng)價值又具良好的藥療效果，啤酒中酒精含量較低，10度黃啤酒含酒精3左右，非但對胃和肝臟無損害，而且可平緩地促進人體血液循環(huán)；維生素b1、b6已能維持心臟正常活動，而煙酸則能擴張血管，故它們對心血管系統(tǒng)有益，可加速新陳代謝。 通過這次的選題，查閱資料

14、，使我們在設(shè)計中進一步掌握了啤酒的工藝方法為今后走上工作崗位打下了堅實的基礎(chǔ)。1.3 中國啤酒產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢行業(yè)結(jié)構(gòu)的變化：集團化、規(guī)模化。企業(yè)數(shù)量繼續(xù)下降，青島、燕京、華潤的下屬企業(yè)會繼續(xù)增加，生產(chǎn)能力和年產(chǎn)量還將持續(xù)增長。珠啤、金星、哈啤等二級集團也會迅速擴張。一業(yè)為主，多元發(fā)展。大多數(shù)啤酒企業(yè)集團在把啤酒業(yè)做強的同時依靠自身優(yōu)勢進入其他行業(yè)進行多元化發(fā)展。如青啤進入茶飲料業(yè)、葡萄酒業(yè)，燕啤進入生物制藥業(yè)，藍劍下屬20多家進入其他產(chǎn)業(yè)等。信息化。知識經(jīng)濟時代，企業(yè)對信息的利用效率和利用程度成為提高企業(yè)競爭力的重要方面，啤酒企業(yè)對加快企業(yè)信息化建設(shè)更加重視。一方面加快內(nèi)部信息化建設(shè)，如青啤、

15、珠啤、燕啤、哈啤投資數(shù)千萬元上erp系統(tǒng)，許多企業(yè)建立內(nèi)部局域網(wǎng)等；另一方面加快外部信息溝通和利用。更多的企業(yè)成立信息中心，加強對外部商業(yè)情報的收集、分析、利用。科技化?？萍加肋h是第一生產(chǎn)力，加快科技進步是啤酒企業(yè)未來競爭的焦點之一。在純生技術(shù)進一步提高的同時，啤酒企業(yè)會在啤酒保鮮度、延長保鮮期等方面不斷創(chuàng)新。產(chǎn)品多樣化。傳統(tǒng)的普通啤酒依然會是主流，但隨著越來越多個性化產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，功能性保健啤酒、果汁啤酒、無醇啤酒等特色啤酒的消費量會越來越大。企業(yè)所有制結(jié)構(gòu)多元化。國有企業(yè)逐漸退出，股份制企業(yè)、多種所有制混合式企業(yè)、民營企業(yè)得到大發(fā)展，新一輪的中外合資企業(yè)也會增多，不過合資的形式發(fā)生了改變

16、。市場結(jié)構(gòu)的變化：在城市市場，新一輪消費高潮掀起，中高檔啤酒市場、特色啤酒市場、女士啤酒市場得到發(fā)展。在農(nóng)村市場，隨著農(nóng)村經(jīng)濟的快速發(fā)展，啤酒消費出現(xiàn)穩(wěn)步增長趨勢。傳統(tǒng)的企業(yè)經(jīng)銷商消費者的渠道模式受到挑戰(zhàn)，企業(yè)消費者的直銷模式得到快速發(fā)展，尤其是電子商務(wù)的發(fā)展使網(wǎng)上營銷在啤酒行業(yè)得到大發(fā)展。1.4 課題研究內(nèi)容及方法1.4.1 設(shè)計依據(jù)本設(shè)計是根據(jù)巢湖學(xué)院化學(xué)化工與生命科學(xué)院生物工程教研室布置的課程設(shè)計大綱要求來進行設(shè)計的。1.4.2 設(shè)計范圍本設(shè)計為年產(chǎn)5萬噸8的啤酒廠，重點設(shè)備發(fā)酵罐，發(fā)酵工段為重點工段。該設(shè)計包括工藝方法及流程的選擇論證、物料衡算、耗熱量衡算、耗冷量衡算、設(shè)備選型及論證、

17、重點設(shè)備的詳細設(shè)計、車間的布置、繪制圖紙（發(fā)酵罐圖和廠區(qū)圖），三廢處理等。1.4.3 指導(dǎo)思想設(shè)計出來的啤酒廠要求投資小、技術(shù)高、運行穩(wěn)定、管理方便、環(huán)境好。最重要的一點是生產(chǎn)成本低。在工藝方面，力求合理性和先進性；在設(shè)備方面，采用先進技術(shù)及機械化、自動化生產(chǎn)控制，提高勞動生產(chǎn)率；在經(jīng)濟上，要做到合理利用資源，降低能耗，減少污染，保護環(huán)境，減少浪費。1.5 廠址的選擇地理位置一般工廠廠址選在城鎮(zhèn)的郊區(qū)，考慮微生物發(fā)酵工廠對環(huán)境因素的特殊要求，需要地勢平坦，利于排水，有豐富的水源。巢湖市地處安徽中部，是五大淡水湖之一，有著優(yōu)質(zhì)的水源。巢湖市還有著巨大的市場潛力，是理想的建廠地址。氣象資料是工廠總

18、平面布置的重要依據(jù)之一。廠址應(yīng)該接近原料產(chǎn)地，保證供應(yīng)方便，減少運輸損失。巢湖市當?shù)厥a(chǎn)大米和小麥，地域平坦，為啤酒廠的原料供應(yīng)提供了充足的保證。1.6 工藝選擇1.保證產(chǎn)品質(zhì)量符合國家的標準；2.盡量采用成熟的，先進的技術(shù)和設(shè)備；3.選擇生產(chǎn)方法主要依據(jù)原料的來源，種類和性質(zhì)。1.7 設(shè)備的選擇保證工藝的安全性和可靠性，經(jīng)濟上的合理性，技術(shù)先進，投資省，加工方便，運行費低，操作清洗方便。主要方法：1.查閱資料，確定工藝方法以及流程；2.進行設(shè)計衡算（如物料衡算）；3.設(shè)計圖紙繪圖；4.撰寫設(shè)計說明書。第二章 啤酒工藝選擇與論證2.1 啤酒原料2.1.1 釀造用水1水是啤酒釀造最重要的原料，釀

19、造水被稱為“啤酒的血液”。釀造水質(zhì)不僅決定著產(chǎn)品的質(zhì)量和風味，而且還直接影響著釀造的全過程。水的質(zhì)量要求：本設(shè)計為經(jīng)典啤酒，色澤較淺，水的殘堿度ra值要求小于0.89mmol/l，水中ca至少為4050mg/l，另外，ca和mg比例要大于3:1。mg過高會使啤酒產(chǎn)生苦味。水的鎂硬小于等于0.89mmol/l，水中含鹽量要求很低。2.1.2 麥芽采用淺色麥芽，麥芽外觀整齊，除根干凈，不含雜草、谷粒、塵埃、枯芽、半粒、霉粒、損傷殘粒等雜質(zhì)，色澤淡黃而有光澤。麥芽應(yīng)有特殊的香味。不應(yīng)有霉味、潮濕味、酸味、焦苦及煙熏味等。2.1.3 酒花酒花能夠賦予啤酒爽口的苦味和愉快的香味，增加麥汁和啤酒的防腐能力

20、；增加啤酒的泡持性；酒花與麥汁共同煮沸，能促進蛋白質(zhì)的凝固，有利于麥汁的澄清，有利于啤酒的非生物穩(wěn)定性。本設(shè)計采用顆粒酒花制品。2.1.4 輔料以價格低廉而富含淀粉的谷類作為輔料可以提高麥汁收得率，制取廉價麥汁，以達到降低成本的目的，輔料的蛋白質(zhì)易氧化的多酚物質(zhì)含量明顯低于麥芽，這有利于降低啤酒的色度和改善啤酒的非生物穩(wěn)定性。大米是啤酒廠最常用的輔料，其特點是價格低廉，蛋白質(zhì)、多酚物質(zhì)和脂肪含量低于麥芽，而淀粉含量高于麥芽，本設(shè)計采用大米作為輔料，生產(chǎn)出的啤酒具有色澤淺、口味清爽、泡沫細膩、酒花香突出，非生物穩(wěn)定性好等特點。2.1.5 酵母在實際生產(chǎn)中最常用的酵母有兩大類：上面酵母和下面酵母。

21、二者形態(tài)上存在明顯的差別。上面酵母又叫表面酵母，其母細胞和子細胞能夠長時間相互連接，形成多枝的牙簇 ，下面酵母又叫底面酵母、貯藏酵母，其母細胞和子細胞增殖后彼此分開，幾乎都是單細胞或幾個細胞連接。本設(shè)計設(shè)計的是經(jīng)典型啤酒，色澤淺，采用的是下面發(fā)酵技術(shù)，故選用下面酵母。2.2 麥汁制備22.2.1 麥芽及輔料的粉碎理論麥芽和谷物原料經(jīng)過粉碎后才能很好的溶解，并且粉碎質(zhì)量對糖化過程中物質(zhì)的生化變化、麥汁組成、麥汁過濾和原料的利用率都有重要作用，從理論上講，麥芽粉碎的越細，其內(nèi)含物的溶解就越迅速、越完全，化學(xué)和酶促反應(yīng)更容易進行，因此就能獲得最佳收得率，然而。在實際生產(chǎn)中，不能將麥芽粉碎的太細，因為

22、麥芽和淀粉顆粒各具有不同的性質(zhì)，麥芽的粉碎只需達到一定的程度即可。2.2.2 麥芽的粉碎麥芽的粉碎大致可分為干法、濕法、回潮增濕和浸潤增濕4種，本設(shè)計采用濕法粉碎。濕法粉碎是將麥芽以50左右熱水浸泡1520min，使麥芽含水量達到約30%后，在進入對輥粉碎機（兩輥間隙0.35-0.45mm），在粉碎的同時，將糖化用水（料水比在1:3以上）送入粉碎機對粉料調(diào)漿，邊粉碎邊投入糖化鍋。濕法粉碎包括不少優(yōu)點，由于濕法粉碎對麥芽進行了預(yù)浸，使麥殼的韌性有所增加，所以麥殼可以保持完整。這樣過濾槽中的麥層較為疏松，是麥汁過濾速度加快，并減少皮殼中有害成分的浸出，無粉塵。另外由于麥粒內(nèi)容物預(yù)先吸水，容易磨成漿

23、狀細粒，這樣，有利于顆粒的糊化。酶的游離和可溶成分的溶出。過濾槽單位面積負荷較大，達250350kg/m ，與糖化室可在同一平面。2.2.3 輔料的粉碎輔料常用的粉碎方法為干法粉碎，本設(shè)計采用的輔料為大米，大米的粉碎多采用對輥粉碎機，粉碎要求細一些好2.2.4 糖化工藝的選擇與論證利用麥芽所含的各種水解酶，在適宜的條件（溫度、ph值、時間）下，將麥芽和麥芽輔料中的不溶性高分子物質(zhì)逐步分解為可溶性低分子物質(zhì)，這個分解過程稱為糖化。從麥芽和麥芽輔料中溶解出來的物質(zhì)稱為浸出物。浸出物主要有各種發(fā)酵性的糖類（麥芽糖、麥芽三塘、葡萄糖），非發(fā)酵性的糖、蛋白質(zhì)、麥膠物質(zhì)和礦物質(zhì)組成、麥汁中的糖類比大麥原有

24、糖類（蔗糖、果糖）的含量有所增加，在11-12 p的麥汁中，這些可發(fā)酵性糖占總浸出物的61%-65%,決定了麥汁的最終發(fā)酵度。麥汁中浸出物與投料量比值的百分數(shù)稱為浸出率。在糖化過程中約有75%-80%的原料內(nèi)容物能夠浸出，未溶解的殘余物將和麥糟一起排出。糖化的目的是利于各種酶的作用，使不溶性物質(zhì)溶解出來，從而得到盡可能多的溶解物，并且使麥汁組成適和發(fā)酵。糖化的總體目標和要求見下表2-1。表2-1糖化總體目標和要求糖化的總目標糖化的工藝目標數(shù)值目標主要影響因素最佳的麥汁組分；較高的浸出率；提高原料的利用率；減小能源消耗；具備良好的過濾性；主發(fā)酵和后發(fā)酵速；有利于酵母的沉降；良好的啤酒穩(wěn)定性；良好

25、的過濾性能；減小最終發(fā)酵度與外觀發(fā)酵度的差值小于2%；色度淺；啤酒的還原能力強；口味穩(wěn)定性好；減少發(fā)副產(chǎn)物的量；減少dms、脂肪酸和羰基化合物的量；麥芽質(zhì)量；良好的粉碎；通過對溫度、時間、ph值和濃度的調(diào)整，優(yōu)化酶的最佳作用條件；(1)糖化方法麥芽的糖化方法通?？煞譃橹蟪鎏腔ê徒鎏腔?，煮出糖化法的特點是將糖化醪液分批地加熱到沸點，然后與其余未煮沸的醪液溫度分階段地升溫到不同酶作用所要求的溫度，最后達到糖化終了的溫度，煮出糖化法設(shè)備復(fù)雜，操作也比較復(fù)雜，工作時間長，生產(chǎn)成本高，設(shè)備多，占地面積大，投資較高。浸出糖化法的特點是：糖化醪液自始自終不經(jīng)煮沸，單純依靠酶的作用浸出各種物質(zhì)，麥汁在煮

26、沸前仍保留一定的酶活力，同時，浸出糖化法設(shè)備比較簡單，操作簡單，工作時間短，生產(chǎn)成本低，占地面積小。生產(chǎn)的啤酒柔和、淡爽，因而，本設(shè)計采用浸出糖化法工藝。糖化的具體過程:糖化醪與糊化醪兌醪后，醪液不再煮沸，而是直接在糖化鍋內(nèi)升溫，達到糖化各階段所要求的溫度。由于只有部分醪液進行煮沸，胚乳細胞壁的高分子麥膠物質(zhì)及其他雜志溶出較少，所制麥汁色澤淺，黏度低，口味柔和，發(fā)酵度高，特別適合釀造淺色淡爽型啤酒；而且操作簡單，糖化時間短，在3h內(nèi)即可完成。有關(guān)糖化工藝圖見下圖2-1和圖2-2。圖2-1糖化工藝圖解糖化鍋 糊化鍋30-35（30min） 50（20min）15min 15min50-55（30

27、-60min） 70（20min）15min 15min煮沸（30min）65-68（30-60min）（碘液反應(yīng)基本完全） 76-78（10min）過濾2.3 麥汁過濾2.3.1 麥汁過濾的基本要求及技術(shù)指標麥汁過濾的基本要求是迅速、徹底地分離糖化醪液中的可溶性浸出物，盡量減少影響啤酒風味的麥皮多酚、色素、苦味質(zhì)以及麥芽中的高分子蛋白質(zhì)、脂肪、脂肪酸和-葡聚糖等物質(zhì)進入麥汁，從而保證麥汁良好的口味和較高的澄清度3。技術(shù)指標應(yīng)保證過濾的麥汁達到生產(chǎn)所需要的質(zhì)量要求，盡可能多地獲得澄清麥汁，提高生產(chǎn)率，減少對環(huán)境的污染。具體技術(shù)指標見表2-4。2.3.2 麥汁過濾方法及影響因素過濾槽是大多數(shù)啤酒

28、廠經(jīng)常采用的麥汁過濾設(shè)備，在啤酒生產(chǎn)中，麥汁過濾方法大致可以分為四類：過濾槽靜壓過濾法，過濾槽正壓過濾法，過濾槽抽吸是負壓過濾法，壓濾機過濾法。我國大多數(shù)啤酒廠均采用過濾槽靜壓過濾法進行麥汁過濾。本設(shè)計采用過濾槽靜壓過濾法進行麥汁過濾。過濾槽法過濾麥汁是通過篩分效應(yīng)，濾層效應(yīng)和深層過濾效應(yīng)三方面的作用而進行的。麥汁的過濾速度受濾層阻力、濾層滲透性、濾層厚度、麥汁黏度和濾層面積等諸多因素影響。表2-4過濾操作技術(shù)指標目標理想值相關(guān)因素質(zhì)量麥汁澄清度30ebc,短期10ebc(小麥麥汁濁度略高)脂肪酸；口味穩(wěn)定性；苦味質(zhì)固形物30mg/l;最佳值為0脂肪酸；口味穩(wěn)定性；碘值；苦味質(zhì)；回旋沉淀槽凝固

29、物的數(shù)量碘值0.2e,煮沸后0.3e 過濾性；生物活性氧含值0.05mg/l色度；單寧；苦味質(zhì)；口味；口味穩(wěn)定性生產(chǎn)率收得率高實驗室值1%；過濾槽的收得率不大于實驗室值的0.5%麥芽成本速度快（過濾槽）每天8-14鍋個體；貸款；投資環(huán)保要求無洗糟殘水達到標準其它輔助設(shè)備；人員投入；質(zhì)量；廢水；成本出糟殘糟剩余量400g/m2小型過濾槽出糟困難；廢水麥糟壓榨汁在封閉系統(tǒng)進行廢水；氣味麥糟的排放飼料成本；垃圾堆放場篩本底部的沖洗下次糖化時使用廢水；成本2.4 麥汁煮沸2.4.1 麥汁煮沸設(shè)備選擇及優(yōu)缺點麥汁過濾結(jié)束后，就要進行麥汁煮沸，并在麥汁過濾中添加酒花。煮沸期間將發(fā)生一系列復(fù)雜的物理和化學(xué)變

30、化，麥汁質(zhì)量也會受多種因素影響。啤酒廠商用的煮沸鍋有內(nèi)加熱式煮沸鍋、外加熱式煮沸鍋、低壓煮沸過和連續(xù)流動式麥汁煮沸器，本設(shè)計采用內(nèi)加熱式煮沸鍋。內(nèi)加熱式煮沸鍋的特點是：麥汁加熱器垂直安裝在鍋內(nèi)，加熱器為列管式加熱器。麥汁煮沸時，麥汁由下而上穿過加熱器的列管向上沸騰，內(nèi)加熱式煮沸鍋具有以下優(yōu)點：1，設(shè)備投資少，無需維護，沒有磨損，耗電量低；2熱輻射損失小；3煮沸溫度和蒸發(fā)速率可以調(diào)整；4設(shè)備簡單，不需外加加熱器和攪拌器。2.4.2 麥汁煮沸工藝內(nèi)加熱式麥汁煮沸鍋又可分為常壓煮沸和低壓煮沸。本設(shè)計采用常壓煮沸工藝，具體為進鍋麥汁在15-20min從75升至100，在100煮沸維持30min，總煮沸

31、時間為70-90min，總蒸發(fā)量為8%-12%，其溫度變化曲線如下表2-5。 2.5 麥汁后處理2.5.1 熱凝固物及冷凝固物的分離麥汁煮沸后應(yīng)盡快將麥汁中的熱凝固物進行有效的分離，以獲得澄清的麥汁，然后將麥汁冷卻至工藝要求的溫度，冷卻的同時，要進行通風，為酵母繁殖提供足夠的氧氣。漩渦成沉淀槽是最常用的熱凝固物分離設(shè)備，與其它設(shè)備相比，她的分離效果最佳。麥汁在冷卻過程中會形成冷凝固物，并逐漸沉淀下來，去除冷凝固物的方法可以用自然沉降法和浮選法，自然沉降法是待冷凝固物自然沉降后加以除去，浮選法是麥汁在去除熱凝固物后，通入無菌空氣就會吸附在細密的小氣泡上，隨氣泡升至液面，并加以除去。2.5.2 麥

32、汁的冷卻常用的麥汁冷卻器為板式換熱器，換熱效率很高。麥汁冷卻的基本要求有：麥汁和冷卻水流經(jīng)部位要便于清洗，密封性要好，嚴防冷卻水和麥汁的滲漏。要有足夠的冷卻面積，冷卻時間要短，冷凝固物析出的量多。第三章 物料衡算3.1 物料衡算的意義物料衡算是指理論上進行生產(chǎn)時，所要消耗的物料和可以得到的產(chǎn)品以及副產(chǎn)品的量，物料衡算的準確與否關(guān)系到整個生產(chǎn)工藝的合理性和設(shè)計的可行性，是整個設(shè)計階段的重要一環(huán)。3.1.1 物料衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)根據(jù)表3-1的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，先進行100kg原料生產(chǎn)8p啤酒的物料衡算，然后進行100l8p啤酒的物料衡算，最后進行50000t/a啤酒廠的物料衡算。表3-1啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項目名

33、稱百分比說明定額指標原料利用率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原料配比麥芽75大米25損失率冷卻損失3.5發(fā)酵損失1.5對熱麥汁而言過濾損失1.0裝瓶損失1.0總損失率啤酒總損失率7.0對熱麥汁而言3.1.2 以100kg原料為基準（1）熱麥汁量根據(jù)表3-1可得原料收得率分別為：原料麥芽收得率為：0.75(100-6)100=70.5%原料大米收得率為：0.95(100-13)100=82.65%混合原料收得率為：（0.7570.50%+0.2582.65%）98.5%=72.43%由上述可得100kg混合原料可制得的8p熱麥汁量為：（72.438）100=9

34、05.38(kg)又知8p麥汁在20時的密度為1.032kg/l，而100熱麥汁比20時的麥汁體積增加1.04倍，故熱麥汁（100）體積為： （603.581.032）1.04=912.4(l)（2）冷麥汁量912(1-0.035)=880.08(l)表3-1啤酒生產(chǎn)物料衡算表物料名稱單位對100kg混合原料對100l成品啤酒糖化一次定額量混合原料kg10017.923275.9麥芽kg758.822457大米kg252.94819酒花kg1.830.21560熱麥汁l912.4107.3429889冷麥汁l880.08103.5828831濕糖化糟kg142.55114670濕酒花糟kg5.

35、480.645180發(fā)酵液l866.88102.0328398過濾酒l858.21101.0128114成品啤酒l85010027845備注：8p啤酒的密度為1008kg/m ，實際年生產(chǎn)啤酒:第四章 耗熱量的計算4.1 糖化用水糊化鍋加水量：m1=（819+164）5=4915(kg)糖化鍋加水量：m2=22933.5=8026(kg)總用水：m3=m1+m2=4915+8026=12941(kg)4.2 糊化過程耗熱量q2糊化過程耗熱有三部分，一部分為加自來水后溫度升至100耗熱q21，一部分為米醪在煮沸時蒸汽帶出的熱量q22，還有一部分為整個過程中的熱損失q23,即q2= q21+q22

36、+q23q21=m米醪c米醪（100-18）(1)計算米醪的比熱容c米醪根據(jù)經(jīng)驗公式： c谷物=0.01(100-w)c0+4.18w式中 w谷物含水百分率；c0絕對谷物比熱容；取c0=1.55kj/(kgk),則： c麥芽=0.01（100-6）1.55+4.186=1.71kj/(kgk)c大米=0.01（100-13）1.55+4.1813=1.89kj/(kgk) 所以， c米醪=（m大米c大米+m麥芽c麥芽+m1c水）/(m大米+m麥芽+m1)=(8191.89+1641.71+49154.18)/(819+164+4915)=3.79kj/(kgk) 所以， q.21=m米醪c(1

37、00-18)=58983.97(100-18)=1832981kj式中， m米醪=糊化鍋內(nèi)物料量+水的量=819+164+4915=5898kg4.3 合醪前糖化鍋需供熱q3合醪前糖化鍋耗熱由兩部分組成，一部分為物料升溫至55耗熱q31，另一部分為升溫過程中的熱損失q32，即q3=q31+q324.3.1 糊化鍋內(nèi)醪液由18加熱至55耗熱q31q31=m麥醪c麥醪(55-18)m麥醪=8026+2293=10319kgc麥醪=(m麥芽c麥芽+m2c水)/(m麥芽+m2)=(2293+1.71+8026+4.18)/(2293+8026)=3.63kj/kg.k所以, q31=103193.63

38、（55-18）=1385945kj4.3.2 合醪前熱損失q32設(shè)合醪前熱損失率為12%，則q32=q3112%=166313kj4.4 計算合醪后醪液溫度t0計算合醪后醪液的比熱容c合c合=3.69 (kj/kg.k)m合=m米醪+m麥醪=16217kg，所以合醪后醪液溫度t0=354.5 合醪后總共需供熱q4合醪后總需供熱可看做由兩部分組成，一部分為合醪后至糖化結(jié)束耗熱q41，另一部分為該過程的熱損失q42，即q4=q41+q424.5.1 合醪后至糖化結(jié)束所需熱量q41q41=m合c合（78-35）=162173.69（78-35）=2573151(kj)4.5.2 合醪后至糖化結(jié)束時熱

39、損失q42設(shè)熱損失率為12%，則q42=q4112%=257315112%=308778(kj)所以q4=q41+q42=2573151+308778=2881929(kj)4.6 整個糖化過程需供熱q1q1=q2+q3+q4=2427093+152258+2881929=6861280(kj)4.7 糖化一次耗用蒸汽量m使用表壓為0.3mpa的飽和蒸汽，h=2725.3(kj/kg)，則：m=q1/(h-h)=6861280/(2725.3-561.47)95%=3338(kg)式中h相應(yīng)冷凝水的焓（561.47kj/kg）蒸汽的熱效率，取=95%4.8 過濾時洗糟水耗熱量q5設(shè)洗槽水平均溫

40、度為70，每100kg原料用水450kg，則用水量為：m洗=（3276/100）450=14742（kg）故 q5= m洗c水(70-18)=3204321（kj）4.9 麥汁煮沸過程耗熱量q6煮沸過濾后的麥汁耗熱量可由三部分組成，一部分為麥汁升溫至沸點（近似為100）時耗熱q61，另一部分為麥汁煮沸時蒸汽帶出熱量q62以及該過程的熱損失q63，即q6=q61+q62+q634.9.1 麥汁升溫至沸點耗熱量q61由物料衡算表可知，100kg混合原料可得到912.4l熱麥汁，并設(shè)過濾完畢麥汁溫度為75，則進入煮沸鍋的麥汁量為：m麥汁=（3276/100）912.41.032=30847(kg)c

41、麥汁=(24571.71+8191.89+32766.44.18)/(32767.4)=3.53(kj/kg.k)故 q61= m麥汁c麥汁（100-75）=2722248(kj) 4.9.2 煮沸過程蒸發(fā)耗熱量q62設(shè)煮沸強度10%，時間1.5h，則蒸發(fā)水分為v2= g麥汁10%1.5=3084710%1.5=4627(kg)故, q62=iv2=2257.24627=10444064(kj) 第五章 耗冷量的計算5.1 麥汁冷卻耗冷量q1本設(shè)計采用一段式串聯(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70，糖化車間送來的熱麥汁溫度為97，冷卻至發(fā)酵起始溫度10。有前面的計算可

42、知，每糖化一次得到的麥汁為29889l，相應(yīng)的麥汁密度為1.032kg/l.故熱麥汁為:m=298891.032=30845kg麥汁的比熱容為3.53kj/kg.工藝要求在1h內(nèi)完成冷卻過程。則所耗冷：q1=mc（97-10）/1=9472807kj/h旺季每天糖化6次，每三鍋麥汁進一個發(fā)酵罐，則麥汁冷卻每罐耗冷：qf=3q1=94728073=28418421kj/罐5.2 制取冷凍水耗冷量q1設(shè)每100kg原料需冷凍水500kg，則用水量m冷=3276500/100=16380kg，故 q1=c水m冷（18-2）=4.1816380（18-2）=1095494kj/h5.3 發(fā)酵耗冷量q2

43、5.3.1 發(fā)酵期間發(fā)酵放熱q2設(shè)麥汁固形物均為麥芽糖，而麥芽糖的厭氧發(fā)酵放熱量為613.6kj/kg，設(shè)發(fā)酵度為60%，則1kg麥汁放熱量為:613.68%60%=44.18kj糖化一次得冷麥汁量:m=3276880.08/100=28831kg每錐形罐發(fā)酵放熱量q0=44.18288313=3821316(kj)由于工藝規(guī)定主發(fā)酵時間為6天，每天糖化6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：q2=（q01.56）/(2464)=59708（kj/h）5.3.2 發(fā)酵后期發(fā)酵液降溫耗冷q2主發(fā)酵后期，發(fā)酵后期，發(fā)酵液溫度從16緩降到0。

44、每天單罐降溫耗冷量為：q0=3gc1(16-0)=3308453.5316=5226377(kj)工藝要求此過程在4天內(nèi)完成，則耗冷量為（麥汁每天裝2個錐形罐）：q2=（2 q0）/(244)=(25226377)/(244)=108883(kj/h)5.3.3 發(fā)酵總耗冷量q2q2= q2+ q2 =59708+108883=168591(kj/h)5.4 酵母洗滌用的冷無菌水冷卻耗冷量q4設(shè)用1的無菌水洗滌，洗滌量為干酵母量的2倍，冷卻前，無菌水溫度為20，則由前表，生產(chǎn)100l啤酒耗活性干酵母0.16kg，則每罐耗活性干酵母：2784530.16/100=133.7kg/罐 無菌水用量：

45、133.72=267.4kg/罐則冷卻無菌水耗冷量q4=267.44.18(20-1)=21237kj/罐，又無菌水冷卻操作在兩小時內(nèi)完成，故每小時耗冷：21237/2=10619kj/h5.5 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+q1=9472807+168591+10619+70000+1095494=10817511kj/h5.6 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)驗數(shù)據(jù)選取。根據(jù)經(jīng)驗，年產(chǎn)5萬噸啤酒廠露天錐形罐的冷量在13000-3000

46、0kj/t啤酒之間，本設(shè)計選18000kj/t啤酒。則旺季每天耗冷量q5=gb18000=278451.032618000/10000=3103492(kj/d)若白天日曬高峰耗冷為平均每小時耗冷量的1.5倍，則高峰耗冷量為：q4=1.5q5/24=193968(kj/h)第六章 耗水衡算6.1 糖化用水根據(jù)熱量衡算可知，糖化用水量為12941kg，糖化用水時間設(shè)為0.5小時，則每小時最大用水量為：12941/0.5=25881kg/h。6.2 洗槽用水據(jù)前面有關(guān)計算結(jié)果，洗糟用水為14742kg，用水時間為1.5h，則每小時最大用水量為：14742/1.5=9828（kg/h）6.3 糖化室

47、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，則每小時糖化洗刷最大用水量為：1/2=0.5t/h=500kg/h6.4 回旋沉淀槽洗刷用水每次洗刷用水2t，沖洗時間設(shè)為0.5h。則每小時最大用水量：2000/0.5=4000kg/h6.5 酵母洗滌用水每天需酵母泥約1.5t，洗水量為酵母泥6倍，設(shè)備用水時間1h，則每小時最大用無菌水量：1.56=9t/h=9000kg/h6.6 發(fā)酵罐洗刷用水每罐洗水4t，洗滌0.5h，每小時最大洗刷發(fā)酵罐用水量：4/0.5=8t/h=8000kg/h第七章 主要設(shè)備選型與論證7.1 麥芽暫貯箱（1）.所需容量計算每次投料量g=2457kg,

48、麥芽容重r=500,有效容積系數(shù)所需容積 （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: 7.2 麥芽粉貯箱（1）.所需容量計算每次投料量g=2457kg 麥芽粉比容 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=2000mm總?cè)莘e為: 7.3 大米貯箱 （1）所需容量計算每次投料量g=819kg 大米容重 有效容積系數(shù)0.8所需容積 （2）結(jié)構(gòu)采用方形錐底,金屬結(jié)

49、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: 7.4 大米粉貯箱（1.）所需容量計算每次投料量g=819kg 大米容重 有效容積系數(shù)0.7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=1000mm，a=300mm b=1000mm，b=400mm h=2000mm，h=1000mm總?cè)莘e為: 7.5 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)百分數(shù)：查表得醪液密度=1059kg/m3，v=g

50、/=5898/1059=5.57m3有效容積系數(shù)為0.7，則v總=5.57/0.7=7.96m3（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： 得d=2.66m，h=1.4m，h=0.67m，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，得d=0.42m，取d=500mm7.6 麥汁暫存槽糖化一次得熱麥汁29889l，相應(yīng)體積為29.889m3，采用容積為30m3麥汁暫存槽，其直徑與高度之比為2:1，d/h=2:1v=,得d=4.24m，取d=4300mm，則h=2150mm7.7 煮沸鍋（1）容積的確定v有效=