[優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計精品] 產(chǎn)量3萬噸啤酒工廠設(shè)計

1、附錄 發(fā)酵濾酒工段設(shè)備一覽表1 緒論1.1 設(shè)計依據(jù) 我國啤酒質(zhì)量標準gb 49271991等國家啤酒生產(chǎn)的相關(guān)規(guī)定； 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院下達的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書； 我國普遍使用的相關(guān)設(shè)計和設(shè)備的技術(shù)規(guī)范。1.2 設(shè)計指導(dǎo)思想 采用成熟、先進的工藝技術(shù)，合理設(shè)計，產(chǎn)品符合我國啤酒質(zhì)量標準gb 49271991，保證產(chǎn)品質(zhì)量，爭取效益最大化。 提高生產(chǎn)機械化、自動化的水平，提高資源的綜合利用率，降低能耗，回收啤酒的副產(chǎn)物。 適應(yīng)消費者的需求，采用瓶裝、罐裝、桶裝等包裝規(guī)格。1.3 設(shè)計范圍 完成設(shè)計說明書一份，圖紙三份。 設(shè)計說明書內(nèi)容：總論；工藝流程選擇論證，生產(chǎn)方法，工藝條件說明；物料衡算，熱量

2、衡算；主要設(shè)備設(shè)計及選型；水、電、汽、制冷量估算及有關(guān)設(shè)備選型。繪圖內(nèi)容：發(fā)酵車間工藝流程圖；發(fā)酵車間設(shè)備平面布置圖； 發(fā)酵罐裝配圖。1.4 廠址選擇 廠址的選擇要符合城市規(guī)劃和微生物發(fā)酵對環(huán)境的要求。 工廠靠近原料產(chǎn)地、水源和電源。 有一定的基建施工條件和良好的交通運輸條件。 有利于三廢的處理。1.5 主要工藝參數(shù)1、生產(chǎn)規(guī)模年產(chǎn)3萬噸啤酒，全年生產(chǎn)300天。2、發(fā)酵周期錐行發(fā)酵罐低溫發(fā)酵24天。 3、原料配比 麥芽70，大米30 4、啤酒質(zhì)量指標 理化要求按我國啤酒質(zhì)量標準gb 49271991執(zhí)行，衛(wèi)生指標按gb 4789.14789.28執(zhí)行。 12啤酒理化指標 外觀 透明度：清亮透明

3、，無明顯懸浮物和沉淀物 濁度，ebc1.0 泡沫 形態(tài)：潔白細膩，持久掛杯 泡持性s180 色度 5.09.5 香氣和口味 明顯的酒花香氣，口味純正、爽口，酒體柔和，無異香、異味 酒精度（m/m） 3.7 原麥汁濃度（m/m） 120.3 總酸 ml/100ml 2.6 二氧化碳（m/m） 0.40 雙乙酰 mg/l 0.131.6 生產(chǎn)管理制度 1、生產(chǎn)計劃 本廠位于南方地區(qū)，產(chǎn)品也主要面向華南地區(qū)，一年四季啤酒的銷售變化不是十分明顯，所以產(chǎn)量評價分配，每月產(chǎn)量相同，一年生產(chǎn)300天，每月生產(chǎn)25天，每天糖化6次。 2、工作制度和勞動定員 各生產(chǎn)車間和行政部門一班制，保安和消防人員三班制。表

4、1.1 管理部門部門 人數(shù) 部門 人數(shù)廠長室 2 行政部 2人事部 3 市場銷售部 15財務(wù)部 3 生產(chǎn)管理部 10計劃部 2 消防保衛(wèi)部 2合計：39 人表1.2 生產(chǎn)部門車間 人數(shù) 車間 人數(shù)釀造車間 15 制冷車間 10包裝車間 30 化驗室 5動力車間 10 運輸站 20機修車間 5 污水站 3合計：98 人其他：10 人 全廠總計：147 人1.7 三廢處理及綜合利用 麥芽槽的麥芽可以作為飼料，回收酵母泥制成干酵母，作為飼料。 采用一套全自動二氧化碳回收出來系統(tǒng)，回收、處理發(fā)酵中產(chǎn)生的二氧化碳，用于啤酒的充氣和裝瓶。 糖化及粉碎用水可以用麥汁冷卻及二次蒸汽的冷凝水。 鍋爐排出的灰渣，

5、收集后供附近的磚廠加工為輕質(zhì)磚。鍋爐煙道氣經(jīng)消煙除塵達國家排放標準后排入大氣。 生產(chǎn)廢水經(jīng)污水處理站處理，符合國家排放標準，排入河溝。 粉塵經(jīng)旋風(fēng)分離器處理后用麻袋收集，可用于改良建筑材料。1.8 經(jīng)濟技術(shù)指標1、本生產(chǎn)線在核心設(shè)備上采用先進的設(shè)備，對于質(zhì)量的保證提供了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。 2、本生產(chǎn)線在糖化、發(fā)酵、酵母、瞬時巴氏殺菌等關(guān)鍵部位采用plc電腦自動控制，操作人員有較高的技術(shù)技能。 3、生產(chǎn)線采用了大量的能源節(jié)約措施，如煮沸二次蒸汽回收，所有蒸汽冷凝水回收利用，瞬時巴氏殺菌等。 4、本生產(chǎn)線在各工序的物料交接點安裝了計量器具，自動記錄和生成各項消耗報表，便于管理人員監(jiān)控和發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中存在

6、的問題。2 工藝流程的選擇及論證2.1 原料2.1.1 麥芽 大麥是啤酒生產(chǎn)的最重要的原料，先將其制成麥芽，再用于釀酒，麥芽不僅含有較高的淀粉，而且為糖化生產(chǎn)提供了各種豐富的酶系和含氮物質(zhì)，為后續(xù)發(fā)酵過程提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)1。 現(xiàn)今社會的社會分工越來越細，各生產(chǎn)要素越來越專業(yè)化。本啤酒廠采用優(yōu)質(zhì)一級以上淺色麥芽，粒大皮薄，有明顯的麥芽香味、無異味。質(zhì)量指標如下：夾雜物（質(zhì)量）0.5 水分（質(zhì)量）5.0 氨基酸mg/100g150 糖化力wk250 糖化時間(min)10 色度ebc 2.53.5 煮沸色度ebc8.0 浸出物%(質(zhì)量)79.0 粗細粉差%2.0 粘度mpa*s1.602.1.2

7、 酒花 酒花對啤酒的質(zhì)量十分重要，它不僅賦予啤酒特殊的苦味，影響啤酒的口味和香氣，能加速麥汁中高分子蛋白質(zhì)的絮凝，能提高啤酒泡沫的起泡性和泡持性，能增加麥汁和啤酒的生物穩(wěn)定性，而且有一定的防腐和澄清麥汁的能力。 啤酒廠直接使用酒花的比例越來越少，新的酒花制品不斷受到廠家的歡迎。酒花制品具有以下優(yōu)點：酒花制品所含有效苦味成分酸高，在無氧低溫下儲存，酸損失小，便于運輸和長期儲藏，費用低；酒花制品質(zhì)量穩(wěn)定；使用酒花制品可以提高有效成分利用率；酒花制品可實現(xiàn)自動計量添加1。 酒花制品包括酒花粉末、顆粒酒花、顆粒酒花等。 酒花粉的體積比整酒花的體積并沒有縮小太多，使用不方便，易損失，故較少使用。通常把粉

8、狀酒花加工成顆粒酒花。顆粒酒花與粉末酒花相比，體積和質(zhì)量減少，便于運輸和儲藏。顆粒酒花已成為世界上使用最廣泛的酒花制品，其產(chǎn)量已占全部酒花產(chǎn)量的50以上1。本設(shè)計采用顆粒酒花。2.1.3 酵母酵母在麥汁中起物質(zhì)轉(zhuǎn)化作用。采用嘉士伯酵母，該酵母是漢生氏從丹麥嘉士伯啤酒廠分離培養(yǎng)出來。使用的酵母為嘉士伯一號，細胞橢圓形，菌體大小為（710）（35）微米，發(fā)酵度高。2.1.4 水 工廠用水一部分用于釀造啤酒，包括投料用水、洗槽水、啤酒稀釋用水等，而大部分用于沖刷、清洗及冷卻系統(tǒng)用水。啤酒含量最多的成分是水。水中各種離子在一定程度上影響酵母的生產(chǎn)和啤酒的質(zhì)量。 啤酒廠水源選擇的依據(jù)是符合我國生活飲用水

9、標準（gb57491985）；水量應(yīng)充足穩(wěn)定；冷卻用水的水溫越低越好；在符合經(jīng)濟性的前提下盡可能采用地下水，地表水水質(zhì)不穩(wěn)定。地表水最大的缺點是水中含有鹽很少，水質(zhì)軟，緩沖能力差，一般ph值較低，對鐵制和鋼制設(shè)備有腐蝕作用。2.1.5 輔料 啤酒生產(chǎn)中的輔料有大米、玉米、小麥、糖和淀粉糖漿等。輔料的質(zhì)量對啤酒的品質(zhì)影響很大2。麥芽的價格遠高于不發(fā)芽的大米、玉米、小麥等谷物，在麥汁制造過程中采用合適比例的輔料，可提供廉價的浸出物或糖類，雖然增加輔料加工設(shè)備，加大熱能消耗，有時要添加酶制劑等增大費用，但減少麥芽的使用量，總成本降低，所以使用輔料具有經(jīng)濟性3。輔料在糖化時使用的配比在2050之間。

10、大部分輔料含很少的可溶性氮，幾乎沒有增多麥汁中的含氮成分，所以可以降低麥汁總氮，提高啤酒的非生物穩(wěn)定性2。由于本啤酒廠地處南方地區(qū)，盛產(chǎn)大米。而且用大米作輔料生產(chǎn)的啤酒，色度低、口味清爽、泡沫細膩、非生物穩(wěn)定性高，故采用大米作為輔料。2.2 生產(chǎn)工藝流程的選擇及論證 啤酒廠的生產(chǎn)工藝主要包括麥汁的制備和啤酒的發(fā)酵。 麥汁的制備主要在糖化車間進行。粉碎后的麥芽和輔料和水混合進入糖化鍋和糊化鍋，原料中的非水溶性物質(zhì)在酶作用下，經(jīng)過糖化、糊化過程被分解為水溶性浸出物。濾槽將麥汁中的水溶性浸出物和非水溶性麥槽等物質(zhì)分開。麥汁經(jīng)煮沸加入顆粒酒花，然后經(jīng)迴旋沉淀槽將熱麥汁與熱凝固物分離。分離后的麥汁進入薄

11、板冷卻器冷卻，再利用過濾設(shè)備等分離出麥汁中的冷凝固物4。麥芽汁組分直接影響酵母生長、發(fā)酵，進而影響啤酒的風(fēng)格和風(fēng)味穩(wěn)定性5。處理后的麥汁進入發(fā)酵罐發(fā)酵。2.2.1 麥汁的制備 熱水 蒸汽 麥槽貯槽大米粉糊化鍋 蒸汽 麥槽 7585 熱水洗槽 麥芽粉漿糖化鍋 板框式壓濾機 顆粒酒花 麥汁暫存罐薄板熱交換器煮沸鍋蒸汽 冰水 供o2 煮沸鍋迴轉(zhuǎn)沉淀槽麥汁冷卻器發(fā)酵罐 二次蒸汽 熱凝固物 80 熱水罐 冷水冷凝器90 熱水罐圖2.1 麥汁制備流程圖1、原料的粉碎及輸送原料經(jīng)過粉碎后，有較大的比表面積，物質(zhì)更容易溶解和分散在水中，加速物料的溶解和酶的反應(yīng)。 麥芽 麥芽立倉 精選篩 除鐵器 麥芽定量秤 濕

12、式粉碎機 大米 大米立倉 平面迴轉(zhuǎn)篩 除鐵器 大米定量秤 大米粉碎機 大米粉儲箱大米和麥芽由斗式提升機和螺旋機送入立倉儲藏，然后經(jīng)過傾斜輸送板送至螺旋輸送帶送入平面迴轉(zhuǎn)振篩除雜，再經(jīng)除鐵器除鐵，進入定量秤。滿秤后，大米用干法粉碎，要求盡量細。麥芽用濕法粉碎，要求麥芽皮裂而不碎。粉碎后，大米粉和麥芽粉分別進入糊化和糖化鍋。 目前原料輸送采用機械輸送和氣流輸送較多，它們的優(yōu)缺點如下：（1） 氣流輸送：設(shè)備簡單，占地面積少，費用少，連續(xù)化、自動化程度高，輸送能力和距離有較大的變動范圍。在氣流輸送的同時，還可以對物料進行加熱、冷卻、干燥等操作。但氣流輸送能耗大，使用不當(dāng)容易堵塞管道，輸送過程麥芽易磨損

13、，故不設(shè)計不采用。（2） 機械輸送：設(shè)備較復(fù)雜，占地面積大，但斗式提升機和螺旋機輸送機配合，可將原料送至所需地方，功率小，運輸能力強，操作連續(xù)，生產(chǎn)可靠，對麥芽無磨損，適于短距離輸送。根據(jù)本廠的實際情況，采用斗式提升機和螺旋輸送機相配合的機械輸送方式。 麥芽的粉碎有干法、回潮法、濕法和連續(xù)浸漬濕式粉碎等方法。 （1） 干法粉碎 干法粉碎是傳統(tǒng)的粉碎方法，一般采用輥式粉碎機。該法要求麥芽含水在58，此時麥芽松脆，便于控制粉碎度。它的不足之處是麥皮易被破碎過細，影響麥汁過濾和啤酒的口味、色澤，粉碎時粉塵大，造成物料損失。 （2） 回潮法 又叫增濕粉碎，短時間內(nèi)向麥芽通入蒸汽或熱水，使麥殼增加水分，

14、使麥皮有韌性而不破碎，有利于過濾，減少不利于啤酒質(zhì)量的物質(zhì)溶出。但該法對麥殼吸水量和粉碎時間要求較高，易造成增濕不均勻，粉碎質(zhì)量難以保證。 （3） 濕法粉碎 由于麥殼吸水變軟，粉碎時麥片不破碎。過濾速度可提高2025或提高槽投料量，麥槽層厚度可達500600 mm，但不影響過濾。由于麥芽進行了預(yù)浸漬，使酶增強，從而使麥芽浸出率比干法粉碎提高0.7左右。粉塵減少，麥汁色度下降。但缺點是：每噸麥芽粉碎電耗比干法高2030；投料后同時浸泡，但粉碎時間不一致，麥芽的溶解性有差異，影響糖化的均勻性。 （4） 連續(xù)浸漬濕式粉碎法 麥芽在進入粉碎機前先連續(xù)進入浸漬室或斗倉，用溫水浸漬60 s使麥芽殼變得富有

15、彈性后再進入粉碎機邊噴水邊粉碎，落入調(diào)漿槽中加入糖化用水后用醪泵泵入糖化鍋。此法改進了前幾種方法的缺點，本設(shè)計采用該方法。 大米采用四輥的二級粉碎機進行干法粉碎，大米的粉碎度越細越好，以增加原料與水的接觸面積，有利于大米的糊化和糖化。2、糖化3 ,6 糖化過程是利用麥芽中各種水解酶在適宜的條件下將原料中的不溶性高分子物質(zhì)（淀粉、蛋白質(zhì)等）分解為可溶性的低分子物質(zhì)。 糖化方法包括以下幾種： 煮出糖化法：一次煮出糖化法、二次煮出糖化法、三次煮出糖化法； 浸出糖化法：升溫浸出糖化法、降溫浸出糖化法； 其他方法：復(fù)式一次煮出糖化法、復(fù)式煮浸糖化法、谷皮分離糖化法、外加酶制劑糖化法、其他特殊糖化法。 煮

16、出糖化法是指麥芽醪利用酶的生化作用和熱力的物理作用 ，使其有效成分分解和溶解，通過部分麥芽醪的熱煮沸、并醪，使醪逐步梯級升溫至糖化終了。部分麥芽醪被煮沸次數(shù)則稱為幾次煮出法。 浸出糖化法是指麥芽醪只利用酶的生化作用，用不斷加熱或冷卻調(diào)節(jié)醪的溫度，使糖化完成。麥芽醪沒有煮沸。 其他方法是由兩種基本方法演變而來。當(dāng)使用大米、玉米等不發(fā)芽谷物作為輔料時，要對輔料進行糊化和液化，采用復(fù)式糖化法。由于浸出糖化法成本高，原料利用率低，且只適合釀造上面啤酒和低濃度啤酒，本設(shè)計不采用。而煮出法糖化法原料利用率高，糖化時間短，麥汁成份好，糖與非糖成分易控制，釀造出的啤酒有濃厚和殺口感覺，該工藝成熟，已被廣泛使用

17、。故本設(shè)計采用該法。煮出糖化法，根據(jù)醪液煮沸的次數(shù)，常用的有一次和二次煮出糖化法。（1） 一次煮出糖化法：該法原料利用率不高，對麥芽質(zhì)量要求高。但此法有3大顯著優(yōu)點：一是糖化時間短；二是過程簡單，節(jié)約蒸汽和動力；三是煮沸時間短，麥皮浸出物少，因而麥汁色澤清而淺，啤酒味醇。由于原料供應(yīng)商完全可以保證提供優(yōu)質(zhì)麥芽，故采用一次煮出糖化法。（2） 二次煮出糖化法：此法靈活性大，適于各種質(zhì)量的麥芽和類型的啤酒，其操作較簡單，煮沸時間短，能耗較小，設(shè)備利用率高，生產(chǎn)周期短，成本低，但與一次煮出糖化法相比，這些方面都不比一次煮出糖化法理想，故不采用。本設(shè)計采用一次煮出糖化法。 糖化鍋 糊化鍋 35 （30

18、min） 45 （20 min） 15 min 45 min50 (30 min) 90 (20 min) 15 min 68 （50 min）100 （30 min） 10 min 76 麥汁過濾圖2.2 一次煮出糖化流程圖（1） 經(jīng)過連續(xù)浸漬濕式粉碎的麥芽粉漿輸送到糖化鍋中在35 下保溫30 min,此時麥芽中磷酸酯酶將麥芽中的菲汀水解為酸性磷酸鹽，ph5.3。再利用糖化鍋夾層把醪液加熱到50 進行，在30 min的蛋白質(zhì)休止里，酶分解蛋白質(zhì)形成多肽和氨基酸，ph 5.3。 （2） 把大米粉及淀粉液化酶制劑一同送入糊化鍋中與定量的熱水混合，在45 下保溫20 min，持續(xù)加熱45 min,

19、使醪液升溫至90 ，保溫20 min。在15 min內(nèi)把醪液加熱至100 ，煮沸30 min。（3） 一邊攪拌，一邊把糊化醪液送到糖化鍋，加熱混合液到 68 ，進行糖化分解，淀粉水解成可溶性糊精和可發(fā)酵性糖，麥芽中淀粉酶催化形成可發(fā)酵性糖，ph 5.6。（4） 糖化至碘檢反應(yīng)基本完全， 10 min內(nèi)把醪液加熱至76 使糖化終了。（5） 把糖化結(jié)束的醪液送入過濾機，進行過濾處理。3、麥芽醪的過濾 糖化過程完成后，麥汁的組分基本確定，必須采用過濾方法將麥汁與麥糟盡快分離，得到清亮的麥汁和較高的麥汁收得率。要求麥汁清亮透明，無白色淀粉顆粒、麥皮等雜物，洗糟水清亮，無失光混濁，控制洗糟次數(shù)。 麥芽醪

20、過濾得到頭道麥汁；然后用80 熱水洗槽，洗出吸附在麥芽槽中的可溶性浸出物，得到二濾、三濾洗槽麥汁。 根據(jù)不同的設(shè)備配置，過濾的方法主要有以下三種:（1） 依賴于液柱靜壓力為推動力的過濾槽法；（2） 依賴于泵送醪液的正壓力為推動力的壓濾機法；（3） 依賴于液柱靜壓和麥汁泵抽吸局部負壓的滲出過濾法。近年來壓濾機開發(fā)了很多功能不斷完善的新型產(chǎn)品，包括板框式壓濾機、袋式高壓壓濾機和膜壓式壓濾機，許多大型啤酒集團使用新型麥汁壓濾機。（1） 新型壓濾機法：該法對麥芽粉碎度要求不很嚴格，過濾面積大，與舊式的過濾機不同，笨重的人工裝卸已全部實行自動控制和機械化。水、電、汽的需求量比較均衡，高峰負荷降低，縮短了

21、壓縮時間，一天可過濾12次左右，提高了設(shè)備利用率，本設(shè)計采用板框式壓濾機。（2） 過濾槽法：新型過濾槽的生產(chǎn)能力較傳統(tǒng)的麥汁過濾槽容量大，但對麥芽粉碎度要求嚴格，過濾、洗滌時間長，輔助原料用量相對少些，并且過濾速度慢，每24小時周轉(zhuǎn)4次，成為麥汁制備的限制因素，故不采用。4、麥汁煮沸和顆粒酒花添加麥汁過濾結(jié)束后，麥汁先進入暫存罐，然后通過一薄板換熱器預(yù)熱后進入煮沸鍋，在煮沸過程中添加顆粒酒花。煮沸可以蒸發(fā)水分濃縮麥汁，破壞酶的活性和殺菌，浸出酒花的有效成分，使蛋白質(zhì)變性和絮凝。煮沸鍋設(shè)內(nèi)加熱器，煮沸強度為10，總煮沸時間為90 min。煮沸時顆粒酒花分兩次加入，第一次是在初沸后10 min加1

22、0顆粒酒花，主要起消泡作用；第二次在煮沸1小時后加入剩余的顆粒酒花。使用時用手打開鋁薄包裝袋，把袋中的顆粒酒花直接加入煮沸鍋中6。 絕大多數(shù)煮沸設(shè)備采用間接加熱方式，熱源有熱水和蒸汽。熱水的總熱效率比蒸汽高20，但對設(shè)備的加熱器耐壓性要求高，設(shè)備制造費用高，所以普遍使用蒸汽。本設(shè)計使用列管式內(nèi)加熱器煮沸鍋，常壓煮沸法。采用列管加熱，管內(nèi)麥汁受熱上升，在加熱管上部噴出，底部麥汁不斷進入加熱管，麥汁形成對流，省去動力和攪拌系統(tǒng)。 煮沸方法包括常壓煮沸、加壓煮沸和低壓煮沸（體外煮沸）。（1） 常壓煮沸：工藝成熟，操作方便，維修費用低。酒花浸出率高，所得麥汁質(zhì)量好。同時由于本設(shè)計每天的糖化次數(shù)不多，故

23、采用該方法。（2） 加壓煮沸：在0.110.22 mpa壓力下煮沸，溫度高達120 ，縮短煮沸時間，獲得更好的非生物穩(wěn)定性。但降低了酸的浸出量和酒花的利用率，故本設(shè)計不采用。（3） 低壓煮沸：該方法設(shè)備復(fù)雜，能耗大，故不采用。5、熱凝固物的分離6熱凝固物是麥汁煮沸過程中高分子氮凝聚而成的不溶性混合物，主要由直徑為3080 m的蛋白質(zhì)和多酚混合物組成。迴旋沉淀槽是最常用的熱凝固物分離設(shè)備，分離效果最佳。將煮沸好的麥汁以切線方向倒入回轉(zhuǎn)沉淀槽，麥汁在槽內(nèi)回旋運動，進料時間為1520 min，停留30 min左右，麥汁從槽邊麥汁出口流出，在離心的作用下，熱凝固物下沉至槽底中心排出。6、麥汁的冷卻與充

24、氧啤酒發(fā)酵要求在低溫下進行，所以麥汁要盡快冷卻至發(fā)酵所需要的溫度。最常用的麥汁冷卻器是薄板冷卻器。麥汁冷卻方式有一段冷卻和兩段冷卻。一段薄板冷卻器無中間板，結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)能和控制方面優(yōu)于兩段冷卻薄板冷卻器，故使用一段薄板冷卻器。用3 冰水冷卻熱麥汁，冰水被加熱至7580 ，可做洗槽用水。酵母繁殖需要氧氣，給酵母提供足夠的氧氣（無菌空氣方式）有利于酵母繁殖和積累能量，并進入發(fā)酵階段。為避免氧化作用，麥汁通風(fēng)充氧須在麥汁冷卻后進行。通風(fēng)后的麥汁溶氧量一般在610 mg/l。過高會使酵母過度繁殖，產(chǎn)物減少，副產(chǎn)物增多。而酵母繁殖過少，則發(fā)酵速度慢，延長發(fā)酵周期6。2.2.2 啤酒發(fā)酵工藝麥芽汁經(jīng)啤酒酵

25、母發(fā)酵釀制而成啤酒。酵母的主要代謝產(chǎn)物是乙醇和二氧化碳，但同時也形成一系列發(fā)酵副產(chǎn)物，如醇類、醛類、酸類、酮類、酉旨類和硫化物等物質(zhì)這些發(fā)酵產(chǎn)物決定了啤酒的風(fēng)味、泡沫、色澤和穩(wěn)定性等各項理化指標，同時也賦予了啤酒典型的特色7,8。1、啤酒酵母的擴大培養(yǎng)1,9首先用平板分離法獲得優(yōu)良的酵母菌株，然后進行實驗室和生產(chǎn)現(xiàn)場的擴大培養(yǎng)。實驗室擴大培養(yǎng)：斜面試管 試管或富氏瓶培養(yǎng) 巴氏瓶或三角瓶培養(yǎng) 卡氏罐培養(yǎng)圖2.3 啤酒酵母實驗室擴大培養(yǎng)流程圖生產(chǎn)現(xiàn)場擴大培養(yǎng)：漢生庫勒氏培養(yǎng)罐擴大培養(yǎng) 酵母擴大培養(yǎng)罐 酵母二級擴大培養(yǎng)罐 錐形罐圖2.4 啤酒酵母生產(chǎn)現(xiàn)場擴大培養(yǎng)流程圖2、啤酒的發(fā)酵6,10啤酒發(fā)酵因

26、所用酵母的不同，分為上面發(fā)酵和下面發(fā)酵。前者采用上面酵母和較高的發(fā)酵溫度，后者采用下面酵母和較低的發(fā)酵溫度。下面發(fā)酵是普遍使用的啤酒生產(chǎn)方法。本設(shè)計采用下面發(fā)酵。啤酒的發(fā)酵方法有傳統(tǒng)方法和現(xiàn)代方法。傳統(tǒng)方法是將啤酒發(fā)酵分為前發(fā)酵(或主酵)和后發(fā)酵 (后貯)兩個階段;前酵池和后貯罐都放置在很大的冷藏室環(huán)境進行溫度控制調(diào)節(jié):酵母的繁殖和大部分可發(fā)酵性搪的代謝在前發(fā)酵階段完成，剩余糖份分解、二氧化碳溶解、成熟和澄清在后發(fā)酵階段完成?，F(xiàn)代方法是以20世紀60年代廣泛采用錐形發(fā)酵罐為代表，露天放置，酵母繁殖、降搪、成熟和澄清均在一個發(fā)酵罐中完成，叫做露天錐罐一罐法發(fā)酵。各發(fā)酵方法比較如下：（1） 傳統(tǒng)發(fā)

27、酵法：啤酒質(zhì)量好，工藝簡單成熟，但周期長，投資大，占地面積大，工作環(huán)境差，不便于機械化、自動化生產(chǎn)，故不采用。（2） 連續(xù)發(fā)酵法：發(fā)酵周期短，便于自動化控制，節(jié)省人力、廠房和用地，動力消耗低，但管理要求高，否則易污染，設(shè)備造價高，對酵母要求也高，產(chǎn)品質(zhì)量差，工藝不成熟，故不采用。（3） 固定化酵母發(fā)酵法：發(fā)酵周期短，設(shè)備簡單，縮減酵母培養(yǎng)工藝，節(jié)省投資，減少占地面積，便于管道化生產(chǎn)，但工藝不成熟，啤酒性能不穩(wěn)定，尚在試驗中，故也不采用。（4） 錐形罐單罐發(fā)酵法：單位占地面積的啤酒產(chǎn)量大，可方便排放酵母及其他沉淀物，發(fā)酵溫度控制方便，發(fā)酵周期短，便于自動控制，節(jié)省人力與洗滌費用，衛(wèi)生條件比較好，

28、改善了工作環(huán)境，易于回收co2和酵母，降低生產(chǎn)成本，且廣泛應(yīng)用，工藝成熟，啤酒質(zhì)量較好，故本設(shè)計采用此法。另外，高溫發(fā)酵有利縮短發(fā)酵周期，但副產(chǎn)物較多，影響啤酒的風(fēng)味。而低溫發(fā)酵則風(fēng)味好，周期長，考慮保證產(chǎn)品的質(zhì)量，故采用低溫發(fā)酵。發(fā)酵罐酵母離心分離機 留種酵母 廢酵母 廢酵母 酵母種罐 酵母洗滌 酵母干燥圖2.5 啤酒發(fā)酵工藝流程圖（1） 三鍋麥汁注滿一發(fā)酵罐，時間少于12小時，加0.7的酵母。（2） 冷麥汁進罐溫度為9 ，自然升溫至12 ，然后保持12 發(fā)酵5天.（3） 糖度降至10.511bx，通過co2測純度并回收，降至4.0bx時停止，保證0.8 kg/cm2（4） 在2 保持5天，

29、使外觀發(fā)酵度達60以上，用36小時把發(fā)酵液降至7 ，排酵母一次，還原雙乙酰6天，每天排酵母及凝固物一次。（5） 當(dāng)雙乙酰含量低于0.1 ppm后，用36小時降溫至3 ，保持3天，再泵至罐外的薄板冷卻器中把溫度冷至-1 ，然后送至啤酒處理罐冷罐7天，每天排一次酵母及冷凝固物，并進行co2洗滌，7天后濁啤酒經(jīng)硅藻土過濾機過濾，同時進行啤酒混濁經(jīng)驗和濾過酒檢查，然后進入清酒罐，再進入包裝車間。2.2.3 啤酒的過濾發(fā)酵完的啤酒冷卻器處理罐薄板冷卻器硅藻土過濾機紙板過濾機 清酒罐 圖2.6 啤酒過濾流程圖 發(fā)酵出來的啤酒經(jīng)酵母分離機分離出來后，進入一薄板冷卻器，然后進入啤酒處理罐，進行co2洗滌，再經(jīng)

30、一次冷卻器，冷卻至-1 ，經(jīng)粗濾精濾后，送清酒罐然后包裝。啤酒過濾的主要方式有棉餅過濾機、硅藻土過濾機、紙板過濾機、雙流過濾機、錯流過濾機、無菌膜過濾機?，F(xiàn)在普遍使用的是過濾設(shè)備是硅藻土過濾機、紙板過濾機和無菌膜過濾機。硅藻土過濾機作為啤酒的粗濾，紙板過濾機作為啤酒的精濾，無菌膜過濾機主要用于生產(chǎn)純生啤酒6,9。硅藻土過濾機主要有板框式、燭式、水平圓盤式三種，本設(shè)計采用板框式。2.2.4 啤酒包裝過濾完的啤酒，在清酒罐低溫存放準備包裝，通常同一批啤酒應(yīng)在24小時內(nèi)包裝完畢。均采用瞬時巴氏殺菌工藝技術(shù)和自動包裝生產(chǎn)線。啤酒殺菌的目的是保證啤酒的生物穩(wěn)定性，有利于長期保存。 濾過啤酒 瓶子選瓶 浸

31、瓶洗瓶 空水驗瓶裝酒壓蓋巴氏滅菌驗酒貼標裝箱瓶裝熟啤酒圖2.7 瓶裝流程圖 空罐卸裝托盤機鏈條輸送機洗滌機罐裝機自動定量儀分道器殺菌機風(fēng)干機測重儀垛裝圖2.8 罐裝流程圖空桶浸泡刷洗蒸汽滅菌罐裝垛裝圖2.9 桶裝流程圖2.2.5 啤酒生產(chǎn)副產(chǎn)物的利用1、麥槽的利用麥槽是麥芽和大米在不發(fā)芽谷物原料在啤酒糖化中不溶解物質(zhì)構(gòu)成的。麥槽是有價值的飼料，有較高的蛋白質(zhì)，并受到適度分解。2、二氧化碳的回收二氧化碳是啤酒發(fā)酵中最主要的副產(chǎn)物，二氧化碳也是重要的原材料。在過濾后的清酒中，直接充入二氧化碳，使啤酒在短時間內(nèi)溶解和過飽和，簡單而有效地控制成品啤酒中二氧化碳的含量。co2貯氣柜 超壓裝置 壓縮機 氧

32、化劑洗滌器 水冷卻器 活性炭過濾器 壓縮機 冷卻器 干燥裝置 冷卻器 液態(tài)co2貯存罐圖2.10二氧化碳的回收流程圖co2回收處理系統(tǒng)是使用密閉式發(fā)酵容器時特有的附屬設(shè)備，是錐形罐的配套設(shè)備?；厥展に囍饕?種：（1） 高壓法：高壓法co2純度低，操作強度大，儲存方法單一，故也不采用。（2） 低壓法：該法產(chǎn)生的co2一般不能以液態(tài)儲藏，且如果無發(fā)酵氣，就不能供氣，故不采用。（3） 中壓法：采用專用的無油co2壓縮機將co2壓縮凈化后在冷凍系統(tǒng)進行凈化，該法產(chǎn)生的co2純度高，儲存效率高，使用方便。故本設(shè)計采用。其組成部分為：泡沫捕集器，貯氣球，水洗塔，壓縮站，干燥氣，凈化器，液化器，貯液罐，氣

33、化器。3、酵母的回收與利用根據(jù)酵母和發(fā)酵液的相對密度不同，采用離心機分離酒液和酵母。每生產(chǎn)100噸啤酒可得含水分7580的剩余酵母泥1.5 t，可制成含水8.510的干酵母約0.35 t。近年來用啤酒酵母生產(chǎn)具有肉類鮮味的調(diào)料以及生產(chǎn)干酵母粉，有很好的經(jīng)濟和社會效益，故本設(shè)計采用一個酵母車間來利用廢酵母生產(chǎn)干酵母，其生產(chǎn)流程如下：啤酒放棄的酵母泥固液分離濕酵母洗滌脫苦 固液分離水解固液分離干燥 干酵母 濃縮 調(diào)配調(diào)味料 酵母膏圖2.11 酵母回收流程圖3 物料衡算3.1 原始數(shù)據(jù)表3.1 原始數(shù)據(jù)表序號項目名稱 備注 1定額指標原料利用率麥芽水份大米水份無水麥芽浸出率無水大米浸出率98.561

34、37595 2 原料配比 麥芽大米70303損失率冷卻損失發(fā)酵損失過濾損失包裝損失空瓶損失瓶蓋損失商標損失空罐損失7.0 1.52.02.01.51.00.11.5對熱麥汁 4 總損失率啤酒總損失率 12.5對熱麥汁3.2 100 kg原料（麥芽大米）生產(chǎn)12淡色啤酒的物料衡算121、熱麥汁量（1） 原料麥芽收得率： 75（1-6）70.5（2） 輔料大米收得率： 95（1-13）82.65（3） 混合原料收得率： （7070.53082.65）98.573.03（4） 100 kg原料生產(chǎn)12熱麥汁量： 73.03/12100608.61 kg（5） 100 kg原料生產(chǎn)12熱麥汁體積： 6

35、08.61/1.0471.04604.54 l，其中1.047為12麥汁在20 的密度，1.04為100 麥汁比20 麥汁的體積增加倍數(shù)2、冷麥汁量： 604.54（17）562.22 l3、發(fā)酵液量： 562.22（11.5）553.79 l4、過濾酒量： 553.79（1-2）542.71 l5、成品啤酒： 542.71（1-2）531.86 l6、顆粒酒花使用量選用質(zhì)量較好，含酸較高的顆粒酒花，一般在熱麥汁中加21.5 kg/t顆粒酒花，選擇加酒花1.5 kg/t,即100 l熱麥汁加0.15 kg的顆粒酒花0.15/100604.540.907 kg7、濕糖化槽量糖化槽含水80，則濕麥

36、槽量： 10070（1-6）（1-75）/（1-80）82.25 kg大米槽量： 10030（1-13）（1-95）/（1-80）6.525 kg糖化槽量82.256.52588.775 kg8、酵母量濕酵母泥含水分85，生產(chǎn)100 kg啤酒可得2 kg濕酵母泥，其中一半做為生產(chǎn)接種用，一半做為干酵母 酵母含固形物量531.86/1001（1-85）0.798 kg 含水分7的酵母量： 0.798/(1-7)0.858 kg9、co2含量 12冷麥汁562.22 l中浸出物量： 1.047562.221270.634 kg設(shè)麥汁真正發(fā)酵度為65則可發(fā)酵浸出物量： 70.6346545.912

37、kg麥芽糖發(fā)酵的化學(xué)反應(yīng)式為c12h22o11 + h2o = 2c6h12o62c6h12o6 = 4c2h5oh + 4co2 + 233.3 kj設(shè)麥汁的浸出物均為麥芽糖構(gòu)成則co2的生成量: 45.912444/34223.627 kg設(shè)12啤酒含co2為0.4，則酒中含co2量為： 531.861.0470.42.227 kg則釋出的co2量為：23.6272.22721.4 kg常壓下1 m3 co2重1.832 kg， 所以游離co2容積為 21.4/1.832=11.68 m310、空瓶用量：531.86/0.641.0150.6506.10 個11、瓶蓋用量： 531.86/

38、0.641.010.6503.61 個12、空罐用量： 531.86/0.3551.0150.25380.17 個13、商標用量： 531.86/0.641.0010.6499.12 張14、空桶用量： 531.86/3010.152.66 個3.3 生產(chǎn)100 l12啤酒的物料衡算根據(jù)上述衡算可知，100 kg混合原料生產(chǎn)12成品啤酒531.86 l，故1、生產(chǎn)100 l12啤酒所需混合原料量： 100/531.8610018.80 kg2、麥芽用量 18.807013.16 kg3、大米用量 18.80305.64 kg4、熱麥汁量 100604.54/531.86=113.67 l5、冷

39、麥汁量 100562.22/531.86=105.71 l6、發(fā)酵液量 100553.79/531.86=104.12 l7、過濾酒量 100542.71/531.86=102.04 l8、成品啤酒量 100531.86/531.86=100 l9、酒花用量 100604.54/531.860.15=0.170 kg10、濕糖化槽量 18.80/10088.7516.69 kg11、酵母量 18.80/1000.8580.16 kg12、co量 18.80/10011.682.20 m313、空瓶用量 100/0.641.0150.695.156 個14、空罐用量 100/0.3551.015

40、0.2571.472 個15、瓶蓋用量 100/0.641.010.694.688 個16、商標用量 100/0.641.0010.693.844 張17、空桶用量 100/3010.150.5 個3.4 年產(chǎn)3萬噸12淡色啤酒物料衡算（以下計算為每天產(chǎn)量）由于是南方地區(qū)，夏、冬兩旺、淡季的區(qū)別不是很明顯，故取每月產(chǎn)量相。因為年產(chǎn)啤酒3萬噸，生產(chǎn)時間為300天，所以每天產(chǎn)啤酒100噸，采用回鍋一機，每天糖化6鍋次。1、混合原料用量 原料用量 100=18800 kg/天=18.8 t/天 麥芽用量 18.870=13.16 t/天 大米用量 18.830=5.64 t/天2、酒花用量 100=

41、170 kg/天3、熱麥汁量 100=113670 l/天4、冷麥汁量 100=105710 l/天5、發(fā)酵液量 100=104120 l/天6、濾酒量 100=102040 l/天7、濕糖化槽量 100=17270 kg/天8、干酵母量 100=160 kg/天9、co量 100=2220 m3/天10、空瓶用量 100=95156 個/天11、空罐用量 100=71472 個/天12、瓶蓋用量 100=94688 個/天13、空桶用量 100500 個/天14、商標用量 100=93844 張/天表3.2 年產(chǎn)3萬噸啤酒工廠物料衡算表物料名稱 單位 一次糖化定額指標 每天糖化定額指標 全年

42、糖化定額指標混合原料 t麥芽 t大米 t酒花 kg熱麥汁 m33.133333 18.8 56402.1933330.9428.3333318.94517.6183317.3533317.0066713.165.64170113.67105.71104.12102.04394816925100034101317133123630612冷麥汁 m3發(fā)酵液 m3過濾酒量m3成品酒量t16.6666710030000濕糖化槽量t2.87833317.275181干酵母m326.6666716048000游離co2量m33702220666000空瓶用量個15859.339515628546800空罐

43、用量個119127147221441600瓶蓋用量個15781.339468828406400空桶用量個83.33333500150000商標用量張15640.6793844281532004 水、汽、冷、電、co用量的計算4.1 用水量的計算1、糖化用水糊化鍋加水比為1：5 糊化用水：0.9454.7 t糖化鍋加水比為1：3.5 糖化鍋用水量：2.1933333.57.677 t用水總量：4.77.67712.377 t日用水量：12.377674.262 t/天年用水量：74.26230022278.6 t/年2、洗槽用水量100 kg混合原料用水450 kg所以每次洗槽用水：2.8783

44、334.512.9525 t/次日用水量：12.9525677.715 t/日年用水量：77.71530023314.5 t/年3、糖化室洗刷用水一般糖化室及其設(shè)備洗刷，刷洗糖化鍋一次用水20 t，日用水量：206120 t/天年用水量：12030036000 t/年4、迴選沉淀槽洗刷用水每天用水3 t日用水量：3618 t/天年用水量：183005400 t/年5、麥汁冷卻器洗刷用水每次用水3 t日用水量：3618 t/天年用水量：183005400 t/年6、酵母擴大培養(yǎng)設(shè)備及車間洗刷用水每次用水15 t，每月一次，年用水量：1512180 t/年7、麥汁冷卻用水采用一級冷卻，用2 冰水將

45、98 的麥汁冷卻至9 ，冰水出口溫度為80 ，日冷卻用水：g402.06 t/d年用水量：402.06300120618 t/年8、錐形發(fā)酵罐洗滌用水四天洗七個，每個用水5 t日用水量：57/4=8.75 t/天年用水量：8.753002625 t/年9、過濾設(shè)備洗刷用水每天洗刷一次，每次用水6 t，年用水量：63001800 t/年10、清酒罐洗刷用水每天洗清酒罐一次，用水10 t，年用水量：103003000 t/年11、酵母離心機洗滌用水每天沖洗一次，用水1.5 t，年用水量：1.5300450 t/年12、啤酒薄板冷卻器用水每天沖洗一次，每次用水3.5 t年用水量：3.53001050

46、 t/年13、洗瓶機用水每臺洗瓶機生產(chǎn)能力2萬瓶/h，用水1.5 kg/瓶，日用水量：951561.5142.734 t/天年用水量：142.73430042820.2 t/年14、裝瓶機洗刷用水每天洗一次，每次用水3 t年用水量：3300900 t/年15、殺菌機用水殺菌機每瓶用水1 kg，最大生產(chǎn)能力2萬瓶/h日用水量：95156195.156 t/天年用水量：958 t/年16、包裝車間洗刷用水每天洗一次，用水15 t，年用水量：153004500 t/年17、發(fā)酵室洗滌用水每天沖洗一次，用水3 t，年用水量：3300900 t/年18、清酒車間洗滌用水每天洗一次，每次用水6 t年用水量：63001800 t/年19、啤酒過冷卻器洗滌用水每天洗刷一次，每次用水1 t，年用水量：1300300 t/年20、其他公共設(shè)施洗刷用水每天洗一次，用水10 t年用水量：103003000 t/年21、煮沸鍋二次蒸汽回收耗水量qg（t2-t1）cg95516.13 kg95