課程設(shè)計年產(chǎn)7萬噸12°淺色啤酒麥芽玉米樣本

第1章緒論1.1啤酒定義以小麥為重要原料，以各類和很少量酒花為輔料，具有CO2、具備泡沫、酒花香味兒和爽口苦味兒，營養(yǎng)豐富，風味獨特低酒精度釀造酒。1.2啤酒分類1.2.1依照啤酒色澤劃分(l)淡色啤酒(PaleBeers)淡色啤酒是各類啤酒中產(chǎn)量最多一種，按色薄澤深淺，淡色啤酒又可分為如下三種。①淡黃色啤酒此種啤酒大多采用色澤極淺，溶解度不高麥芽為原料，糖化周期短,因而啤酒色澤淺。其口味多屬淡爽型，酒花香味濃郁。②金黃色啤酒此種啤酒所采用麥芽，溶解度較淡黃色啤酒略高，因而色澤呈金黃色,其產(chǎn)品商標上普通標注Gold一詞，以便消費者辨認。口味醇和，酒花香味突出。③棕黃色啤酒此類酒采用溶解度高麥芽，烘烙麥芽溫度較高,因而麥芽色澤深，酒液黃中帶棕色，事實上已接近濃色啤酒。其口味較粗重、濃稠。濃色啤酒(BrownBeer)色度：15—30EBC單位（1—3.5ml碘液）呈棕色或紅褐色，有明顯麥芽香味典型啤酒：愛爾啤酒，北京大眾啤酒，北京五星啤酒。黑啤(stoutBeer)色度：50—130EBC單位（5—15ml碘液）典型啤酒：德國慕尼黑啤酒，青島波打黑啤酒1.2.2依照啤酒殺菌解決狀況劃分鮮啤酒(DraughtBeem)特點：經(jīng)常就地銷售，沒有通過巴氏殺菌，不適當長期存儲，保存時間:7天左右，有桶裝和瓶裝倆中類型，純生啤酒（經(jīng)倆次過濾，第二次用超濾膜過濾）保質(zhì)期：3—4個月以上。熟啤酒(PasteurimdBeer)包裝經(jīng)巴式滅菌故又叫殺菌啤酒包裝形式:瓶裝，罐裝，保質(zhì)期：不少于120天1.2.3依照原麥汁濃度劃分低濃度啤酒(SmallBeer)普通啤酒：原汁麥濃度：2.5—8.0%酒精含量0.8—2.2%（v/v）營養(yǎng)啤酒：原汁麥濃度：2.5—5.0%酒精含量0.8—1.8%（v/v）佐餐啤酒：原汁麥濃度：4.0—9.0%酒精含量1.2—2.5%（v/v）(2)中濃度啤酒(lightBeer)原汁麥濃度：9—12%酒精濃度2.5—3.5%（v/v）市場大某些均出售此酒，工藝提高后原汁麥濃度：11—14%酒精濃度：3.5—4%（v/v）高濃度啤酒(StrongBeer)原汁麥濃度：13—22%酒精含量3.6—5.5%（v/v）1.2.4依照發(fā)酵性質(zhì)劃分頂部發(fā)酵（上面發(fā)酵啤)。使用該酵母發(fā)酵啤酒在發(fā)酵過程中，液體表面大量匯集泡沫發(fā)酵。這種方式發(fā)酵啤酒適合溫度高環(huán)境16-24°C，在裝瓶后啤酒會在瓶內(nèi)繼續(xù)發(fā)酵。此類啤酒偏甜，酒精含量高，其代表就是各種不同愛爾啤酒（Ale)。底部發(fā)酵（下面發(fā)酵啤酒)。顧名思義，該啤酒酵母在底部發(fā)酵，發(fā)酵溫度規(guī)定較低，酒精含量較低，味道偏酸。此類啤酒代表就是國內(nèi)常喝窖藏啤酒（Larger)。啤酒原料。1.2.5按銷售渠道分類(1)內(nèi)銷酒：保質(zhì)期短，大概在半年左右。外銷酒：工藝與外銷售有所不同，保質(zhì)期長，產(chǎn)量約占全國產(chǎn)量5%—10%，生產(chǎn)地大某些在青島，又叫特制啤酒。1.3世界啤酒業(yè)發(fā)展17～18世紀，德國啤酒盛行19世紀初，英國啤酒生產(chǎn)大規(guī)模工業(yè)化，年產(chǎn)量達20ML。19世紀中葉﹐德國巴伐利亞洲開始浮現(xiàn)下面發(fā)酵法。在美洲新大陸﹐17世紀初由荷蘭﹑英國新教徒帶入啤酒技術(shù)，1637年在馬薩諸塞建立了最初啤酒工廠。1874年林德冷凍機創(chuàng)造，使啤酒工業(yè)化大生產(chǎn)成為現(xiàn)實。當前全世界啤酒年產(chǎn)量已居各種酒類之首，已突破100000ML。1986年全世界生產(chǎn)啤酒101588.7ML1.4中華人民共和國啤酒業(yè)發(fā)展19世紀末﹐啤酒輸入中華人民共和國。19俄國人在哈爾濱市一方面建立了烏盧布列希夫斯基啤酒廠﹔19俄國人和德國人聯(lián)合建立了哈蓋邁耶爾-柳切爾曼啤酒廠﹔19捷克人在哈爾濱建立了東巴伐利亞啤酒廠﹔19德國人和英國人合營在青島建立了英德啤酒公司(青島啤酒廠前身)﹔中華人民共和國人最早自建啤酒廠是19在哈爾濱建立東北三省啤酒廠﹐另一方面是19建立五洲啤酒汽水廠(哈爾濱)﹐19建立北京雙合盛啤酒廠﹐19建立山東煙臺醴泉啤酒廠(煙臺啤酒廠前身)﹐1935年建立廣州五羊啤酒廠(廣州啤酒廠前身)。當時中華人民共和國啤酒業(yè)發(fā)展緩慢﹐分布不廣﹐產(chǎn)量不大。1949年後﹐中華人民共和國啤酒工業(yè)發(fā)展較快﹐并逐漸掙脫了原料依賴進口落後狀態(tài)。1979年產(chǎn)量達到510Ml﹐1986年產(chǎn)量達到4000Ml。中華人民共和國啤酒于1954年開始進入國際市場﹐當時出口僅0.3Ml﹐到1980年已猛增到26Ml)。啤酒原料為大麥﹑釀造用水﹑酒花﹑酵母以及淀粉質(zhì)輔助原料(玉米﹑玉米﹑大麥﹑小麥等)和糖類輔助原料等。1.5啤酒在國民經(jīng)濟中地位和發(fā)展方向隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，人們生活水平不斷提高。啤酒作為一種潮流消費品，已成為人們生活眾不可或缺商品，其市場需求日益漸增。在國內(nèi)啤酒生產(chǎn)基本上，提高啤酒生產(chǎn)工藝技術(shù)，提高生產(chǎn)過程中自動化水平，提高產(chǎn)品技術(shù)含量，積極參加國際市場競爭。第2章設(shè)計概論2.1設(shè)計指引思想本設(shè)計在擬定工藝流程和選取設(shè)備時，工藝上力求其合理性和先進性，在設(shè)備上盡量采用先進生產(chǎn)設(shè)備，做到技術(shù)上先進，生產(chǎn)過程機械化、自動化，減輕繁重體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率。盡量采用已成熟生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備，使建廠后即能順利投產(chǎn)，并能達到設(shè)計能力。經(jīng)濟上合理，因地制宜，管理以便，合理減少能耗，保護環(huán)境。生產(chǎn)出能滿足人們口味優(yōu)質(zhì)啤酒，達到投資少，見效快效果。2.2設(shè)計闡明2.2.1生產(chǎn)辦法啤酒發(fā)酵辦法重要有如下幾種方式：持續(xù)發(fā)酵法，上面發(fā)酵法，下面發(fā)酵法，一罐發(fā)酵法，如下就這幾種發(fā)酵辦法進行詳細分析和比較來進行取舍。1.持續(xù)發(fā)酵持續(xù)發(fā)酵重要有多罐式持續(xù)發(fā)酵和塔式持續(xù)發(fā)酵，這種持續(xù)發(fā)酵系統(tǒng)都可大大縮短發(fā)酵周期，提高設(shè)備運用率，減少了投資，減少了酒損，減少了蒸汽、勞動力和洗刷費用，提高了酒花運用率，且產(chǎn)生成品啤酒質(zhì)量穩(wěn)定。但是這幾種持續(xù)體系也各有局限性：多罐式系統(tǒng)需攪拌，動力消耗大。塔式系統(tǒng)對酵母規(guī)定高，使用酵母不但規(guī)定發(fā)酵度高，并且規(guī)定凝聚性強。并且塔式觀造價高，不利于小規(guī)模生產(chǎn)。更重要是，持續(xù)發(fā)酵法啤酒從風味上品評與間歇法啤酒差別大，難以被消費者接受。八十年代后，錐形罐發(fā)酵取代了老式發(fā)酵，生產(chǎn)周期得到了縮短，而持續(xù)發(fā)酵由于污染和風味（特別是雙乙酰）控制困難逐漸停止了使用。從實際狀況出發(fā)，故本設(shè)計不采用此法。2.上面發(fā)酵A、上面發(fā)酵系在較高溫度（15~20℃）下進行，酵母起發(fā)快，接種量可以減少，因而形成酵母新細胞較多。發(fā)酵終了，大某些酵母浮在液面，酵母使用代數(shù)大大增長長期沒有衰退現(xiàn)象，但酵母回收工作較下面發(fā)酵復雜。B、上面發(fā)酵麥汁接種溫度為14~16℃，比較高。發(fā)酵三天左右，當酵母升至液面時，為發(fā)酵旺盛階段，此時應(yīng)開始減少液溫，可采用12~14℃冷水冷卻，并在酵母形成泡蓋時及時撇去，發(fā)酵4~6天即行結(jié)束。C、發(fā)酵結(jié)束，酵母成緊密一層浮在波面上，厚約3~4厘米。優(yōu)良酵母，其酵母層應(yīng)具備褶皺狀外觀。D、上面發(fā)酵在發(fā)酵過程中通風時間長，目是使酵母懸浮發(fā)酵液中，對凝聚性強酵母通風尤屬必要。E、上面發(fā)酵普通不采用后發(fā)酵，主發(fā)酵發(fā)酵度接近發(fā)酵度，下酒后，加膠澄清，貯藏一階段，采用人工充CO2，使達到飽和。若上面發(fā)酵采用后發(fā)酵工藝，下酒是酒液中應(yīng)保存某些殘?zhí)?，繼續(xù)發(fā)酵，產(chǎn)生CO2，飽和在酒中。F、上面發(fā)酵配制啤酒成熟較快，設(shè)備周轉(zhuǎn)快，啤酒有獨特風味，但保存期短。3下面發(fā)酵老式下面發(fā)酵法，發(fā)酵容器安頓在空氣過濾、絕熱良好和清潔衛(wèi)生發(fā)酵室內(nèi)，保持室溫5~6℃，采用開放式或密閉式，圓形或方形發(fā)酵容器。下面發(fā)酵特點（1）采用下面酵母，主發(fā)酵溫度較低，發(fā)酵進程比較緩慢。主發(fā)酵完畢后，大某些酵母沉降在容器底部。（2）下面發(fā)酵啤酒后發(fā)酵期較長，酒液澄清良好，酒泡沫細致，風味柔和，保存期較長。4一罐法發(fā)酵隨著啤酒工業(yè)發(fā)展，既有啤酒廠普遍采用一罐發(fā)酵工藝，即麥汁主發(fā)酵，雙乙酰還原、降溫以及貯酒階段在同一種露天發(fā)酵罐中進行。一罐法工藝有如下長處：清洗消耗少，由于只有一種容器必要清洗；轉(zhuǎn)入空罐時CO2損失少；酒損少，由于沒有了管道中殘酒損失；所需工作時間少，因而不用倒罐；節(jié)能，由于不用倒罐，沒有氧侵入危險。故在設(shè)計中采用此法。故本設(shè)計選用錐形罐一罐法下面酵母發(fā)酵（即發(fā)酵溫度為5~10℃）2.2.2啤酒生產(chǎn)流程圖：原大麥原大麥發(fā)芽分級粗選除根干燥貯藏粉碎發(fā)芽貯色糊化鍋糖化鍋過濾麥汁貯槽煮沸漩渦沉淀冷卻發(fā)酵離心分離過冷過濾清酒罐灌裝輔料粉碎貯色精選圖2-1啤酒生產(chǎn)流程圖2.2.3工藝流程闡明1.操作規(guī)程1)玉米比例為25%，麥芽比例為75%。2)糊化：糊化鍋料水比為1：5，投料后升溫至50oC，50oC是蛋白酶最適溫度，有助于氨基酸產(chǎn)生，調(diào)PH，加入耐溫α—淀粉酶，保溫10分鐘。加熱至90oC，然后升溫至100oC，保溫30分鐘。3)糖化：糖化鍋料水比為1：3.5，加入39oC水使其混合后溫度為37oC，保持30分鐘，升溫至51oC，保持75分鐘，進行蛋白休止，將換熱后88oC糊化醪打入糖化鍋，保持在63oC，保溫30分鐘，升溫至70oC以碘液檢查為主，直至變色，表達糖化徹底，升溫至78oC，保溫5分鐘，將醪液泵入過濾槽。由于采用了高輔糖化，因此投料糖化前應(yīng)加入耐高溫α—淀粉酶。4)PH值調(diào)節(jié)：α—淀粉酶最適PH值是5.6～5.8，β—葡聚糖酶最適PH值是4.6～7.0，則加入磷酸調(diào)節(jié)PH值控制在5.6。5)甲醛加入：在糖化時加入0.025%甲醛來減少麥汁中花色苷含量。6)過濾：過濾時醪液溫度保持不變，（控制在73--76oC），PH值保持在5.5～7.5之間，洗糟水溫度為80oC。當洗糟殘液濃度達到工藝規(guī)定值，過濾結(jié)束。7)酒花添加：煮沸90分鐘，酒花分三次加入第一次：煮沸5--15分鐘，添加總量5--10%，重要是消除煮沸時泡沫;第二次：煮沸30--40分鐘后，添加總量55--60%，重要是萃取α—酸，促其異構(gòu);第三次：煮沸完畢前15分鐘，加入35%，萃取酒花油，提高酒花香.2.糖化曲線(1)酸休止，運用麥芽中磷酸酯酶對麥芽中菲訂水解，產(chǎn)生酸性磷酸鹽，此工藝條件是：溫度為35--37oC，PH在5.2—5.4，時間為30—90分鐘(2)分解蛋白質(zhì)形成多肽和氨基酸為45--50oC，形成可溶性多肽為50--55oC，作用時間為10—20分鐘。(3)糖化分解，淀粉分解成可溶性糊精和可發(fā)酵性糖，對麥芽中β-淀粉酶催化形成可發(fā)酵性糖，最適溫度為60--65oC，α—淀粉酶最適活性溫度為70oC，這個酶共同作用，最適PH為5.5—5.6，作用時間為30—120分鐘。(4)糖化終了，糖化終了必要使醪中除了α—淀粉酶以外，其他水解酶會失活（鈍化），此溫度為70--80oC，再此溫度范疇內(nèi)重要根據(jù)需保存α—淀粉酶量及考慮到過濾規(guī)定。采用上限溫度，醪黏度小，過濾加快，有害物質(zhì)溶解多，α—淀粉酶殘留少。(5)酶制劑和添加劑應(yīng)用，α—淀粉酶，β-淀粉酶，糖化酶，R-酶等酶制劑再衛(wèi)生規(guī)范下，依照工藝規(guī)定，適時適量使用，對改進工藝和麥汁組分有一定作用。流程解說(1)麥汁制備①麥芽粉碎麥芽粉碎大體可分為干法粉碎、濕法粉碎、回潮粉碎和持續(xù)浸漬粉碎4種。由于濕法粉碎有表皮比較完整課獲得良好過濾層，解決了粉塵危害，過濾時間短，糖化效果好，麥芽汁清亮對溶解不良麥芽可提高其浸出率，適合比較高投料量，長處，故本設(shè)計采用濕法粉碎。②輔料粉碎對于輔料玉米胚乳比較堅硬對粉碎規(guī)定是有較大粉碎，要粉碎得細某些有助于輔料糖化和糊化粉碎采用三堒或四堒二級粉碎機。粉碎辦法為干法粉碎。（2）糖化工藝選取與論證運用麥芽所含各種水解酶，在適當條件（溫度、pH值、時間）下，將麥芽和麥芽輔料中不溶性高分子物質(zhì)逐漸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物質(zhì)稱為浸出物。麥汁中浸出物與投料量比值百分數(shù)稱為浸出率。糖化目是利于各種酶作用，使不溶性物質(zhì)溶解出來，從而得到盡量多溶解物，并且使麥汁構(gòu)成適和發(fā)酵。①糖化辦法麥芽糖化辦法普通可分為煮出糖化法和浸出糖化法，其中煮出糖化法又分為一次、二次和三次煮出糖化法。浸出糖化法：是純粹運用麥芽中酶生化作用，浸出麥芽中可溶性物質(zhì)。它是最簡樸糖化辦法，是把醪液從一定溫度開始加熱至幾種溫度休止階段進行，最后達到糖化終結(jié)溫度。只適合使用麥芽，釀制上面發(fā)酵啤酒和低濃度發(fā)酵啤酒，糖化時間長，必要采用質(zhì)量較好麥芽，故不采用。一次糖化法適于蛋白質(zhì)分解良好，糖化能力高麥芽，原料運用率低，故不采用。二次糖化法對原料適應(yīng)性較強，常采用此辦法生產(chǎn)淺色啤酒，也可生產(chǎn)其她類型啤酒，因此二次糖化法好了靈活性較大。合用于各種性質(zhì)麥芽和制造各種類型啤酒，比較經(jīng)濟，原料運用率高，故采用此法。三次糖化法原料運用率高，利于酶作用，合用于濃色啤酒，耗熱能多，生產(chǎn)周期長，故不采用。②糖化詳細過程: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，達到糖化各階段所規(guī)定溫度。由于只有某些醪液進行煮沸，胚乳細胞壁高分子麥膠物質(zhì)及其她雜志溶出較少，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；并且操作簡樸，糖化時間短，在3h內(nèi)即可完畢。（3）麥汁過濾麥汁過濾基本規(guī)定是迅速、徹底地分離糖化醪液中可溶性浸出物，盡量減少影響啤酒風味麥皮多酚、色素、苦味質(zhì)以及麥芽中高分子蛋白質(zhì)、脂肪、脂肪酸和β-葡聚糖等物質(zhì)進入麥汁，從而保證麥汁良好口味和較高澄清度[3]。技術(shù)指標應(yīng)保證過濾麥汁達到生產(chǎn)所需要質(zhì)量規(guī)定，盡量多地獲得澄清麥汁，提高生產(chǎn)率，減少對環(huán)境污染。過濾槽是大多數(shù)啤酒廠經(jīng)常采用麥汁過濾設(shè)備，在啤酒生產(chǎn)中，麥汁過濾辦法大體可以分為四類：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。國內(nèi)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)三方面作用而進行。麥汁過濾速度受濾層阻力、濾層滲入性、濾層厚度、麥汁黏度和濾層面積等諸多因素影響。（4）麥汁煮沸麥汁過濾結(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)生一系列復雜物理和化學變化，麥汁質(zhì)量也會受各種因素影響。啤酒廠商用煮沸鍋有內(nèi)加熱式煮沸鍋、外加熱式煮沸鍋、低壓煮沸過和持續(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列管向上沸騰。內(nèi)加熱式煮沸鍋具備如下長處：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??；3煮沸溫度和蒸發(fā)速率可以調(diào)節(jié)；4設(shè)備簡樸，不需外加加熱器和攪拌器。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。通過麥芽汁煮沸可達到蒸發(fā)水分、濃縮麥汁目。過濾后麥汁其濃度低于需定型濃度（約1.0～1.5°P），通過煮沸、蒸發(fā)濃縮，方可達到規(guī)定濃度。煮沸重要作用：⑴滅酶和殺菌；⑵蛋白質(zhì)變形和絮凝；⑶浸出酒花中物質(zhì)；⑷排除麥汁異雜臭氣。（5）麥汁后解決麥汁煮沸后應(yīng)盡快將麥汁中熱凝固物進行有效分離，以獲得澄清麥汁，然后將麥汁冷卻至工藝規(guī)定溫度，冷卻同步，要進行通風，為酵母繁殖提供足夠氧氣。漩渦成沉淀槽是最慣用熱凝固物分離設(shè)備，與其他設(shè)備相比，她分離效果最佳。漩渦沉淀槽是立式柱形槽，麥汁沿切線方向泵入，形成旋轉(zhuǎn)流動，并使熱凝固物以錐丘狀沉降于槽底中央，清亮麥汁從側(cè)面麥汁出口排出。麥汁在冷卻過程中會形成冷凝固物，并逐漸沉淀下來，去除冷凝固物辦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小氣泡上，隨氣泡升至液面，并加以除去。①麥汁冷卻慣用麥汁冷卻器為板式換熱器，換熱效率很高。麥汁冷卻基本規(guī)定有：麥汁和冷卻水流經(jīng)部位要便于清洗，密封性要好，嚴防冷卻水和麥汁滲漏。要有足夠冷卻面積，冷卻時間要短，冷凝固物析出量多。麥汁冷卻有一段式和兩段式兩種冷卻方式.本設(shè)計采用三段式冷卻方式，其長處是利于酵母沉降，溫差會有助于醪液對流。②麥汁充氧發(fā)酵需要大量酵母，而酵母繁殖需要氧氣，以利于酵母增殖并同步進入發(fā)酵階段。為使空氣溶解至冷麥汁中，必要通入很細小空氣泡，并以渦流形式與麥汁進行混合。2.2.4工藝條件1.選麥、制麥（1）浸麥：設(shè)備采用浸麥槽及附屬空氣壓縮機和輸送泵等。A.工藝條件：①添加劑：采用甲醛溶液1—1.5kg/t大麥②浸麥溫度：13—18℃為宜，普通不應(yīng)超過20℃③通風：每隔1—2h通10—20min④浸麥度：淺色麥芽 43—45%深色麥芽 45—48%⑤浸麥時間：65—70hB.辦法：采用浸水斷水交替法。（2）發(fā)芽：A.辦法：采用薩拉丁箱式發(fā)酵B.工藝條件：麥層厚度 0.6m左右 發(fā)芽后0.8m左右進風口溫度 12—16% 麥層溫度14—18℃室內(nèi)濕度 >95% 發(fā)芽時間5—7天攪拌器 3—4r/min 邁進3—4m/min（3）干燥：單床高效干燥爐t：8—22h（4）除根與貯藏：除根：采用除根機貯藏：立倉貯藏貯藏期：最短一種月，最長半年 2.發(fā)酵主發(fā)酵過程控制（1）溫度控制：接種溫度普通控制在5－8℃，若酵母起發(fā)速度越快，酵母添加量較大，可恰當減少溫度；上面發(fā)酵最高溫度普遍低于下面發(fā)酵，就下面發(fā)酵而言，低溫發(fā)酵控制在7.5－9℃，高溫階段控制在10－13℃；發(fā)酵結(jié)束溫度普通控制在4－5℃。（2）濃度控制：在保持酵母添加量和麥汁構(gòu)成一定狀況下，麥汁濃度受發(fā)酵溫度和發(fā)酵時間控制，如果發(fā)酵旺盛，則降糖濃度快，則可恰當減少溫度和縮短其溫度保持時間，發(fā)酵時間重要取決于發(fā)酵溫度變化，發(fā)酵溫度高，則發(fā)酵時間短，對下面發(fā)酵而言，主發(fā)酵時間普通在7－14天。（3）后發(fā)酵工藝條件控制：a.壓力控制下面發(fā)酵滿罐后，普通敞口發(fā)酵2－3天，然后可封罐，罐壓在0.05－0.05mPa。b.發(fā)酵酒工藝規(guī)定將發(fā)酵液從貯酒罐下面進入，不易起泡，易控制酵母細胞濃度，普通在每毫升（5－10）×106個。c.溫度控制后發(fā)酵采用室溫控制酒溫，先高溫后低溫，開始溫度在3℃左右，而后逐漸降溫至－1℃－1℃d.時間控制依照啤酒種類、原麥汁濃度和貯九溫度而異來決定期間控制范疇。3.麥汁澄清與冷卻冷卻干凈麥芽汁從回旋沉淀槽中泵出后，被送入薄板換熱器冷卻，冷卻至主發(fā)酵溫度6℃。隨后，麥芽汁中被加入酵母，開始進入發(fā)酵程序。2.3原料來源和原則2.3.1原輔材料來源原料：玉米輔料：玉米、玉米、小麥、大麥（未發(fā)芽）、淀粉、糖、糖漿。2.3.2原輔材料質(zhì)量原則1.原料釀造啤酒所需原料質(zhì)量直接影響所生產(chǎn)啤酒質(zhì)量、啤酒釀造所需原料重要是大麥、酒花和酵母。(1）大麥大麥是啤酒生產(chǎn)中最重要原料，她發(fā)芽不但具有較高淀粉，同步也為糖化生產(chǎn)提供了各種豐富酶系和含氮物質(zhì)。對于其選用要通過質(zhì)量判斷，達標后才干選用，質(zhì)量判斷涉及：感官判斷，物理分析，化學分析，生理檢查。(2）酒花酒花是啤酒生產(chǎn)重要原料，它賦予啤酒以純正苦味和啤酒香氣，同步它還具備一定防腐和澄清麥汁能力。對其選用需要通過質(zhì)量評價，達標后才干選用。質(zhì)量涉及：酒花感官，酒花化學鑒定，壓縮酒花技術(shù)規(guī)定。（3）酵母酵母是單細胞微生物，在麥汁中起著物質(zhì)轉(zhuǎn)化作用。再有氧狀況下將發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，再無氧狀況下將發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化為乙醇和二氧化碳，酵母選用要依照實際狀況，從如下幾點出發(fā)選用優(yōu)質(zhì)酵母。如：凝聚性和沉淀能力，發(fā)酵度，發(fā)酵速度，抗熱能力，產(chǎn)孢子能力，對維生素規(guī)定。（4）玉米是最慣用一種麥芽輔助原料，其特點是價格較低廉，而淀粉高于麥芽，多酚物質(zhì)和蛋白質(zhì)含量低于麥芽。糖化麥芽汁收得率提高，成本減少，又可改進啤酒風味和色澤，啤酒泡沫細膩，酒花香氣突出，非生物穩(wěn)定性比較好，特別適當制造下面發(fā)酵淡色啤酒。玉米用量普通是25%-35%，質(zhì)量規(guī)定如表2-1：表2-1玉米質(zhì)量規(guī)定項目要求色澤香味夾雜物浸出物蛋白質(zhì)脂肪水分潔白，富有新鮮光澤，無黃色，棕色和青綠色不成熟粒，無霉粒有新鮮糧香，無異味不超過0.2%，不得具有米胚芽92%以上（無水物計）10%如下（無水物計）1%如下12.5%如下2.輔料啤酒生產(chǎn)中使用輔料是由于輔料可提供便宜浸出物或糖類，這樣會減少麥芽使用量，減少啤酒生產(chǎn)成本。重要輔料有玉米、玉米、小麥、大麥、糖和淀粉糖漿，使用輔料應(yīng)注意如下幾種問題：1.加入輔料品種和數(shù)量應(yīng)依照麥芽質(zhì)量狀況和所要釀造啤酒類型來決定。2.添加輔料量過大或麥芽力局限性時應(yīng)恰當加入相應(yīng)酶制劑。3.輔料加入普通狀況下使麥汁中蛋白質(zhì)含量偏低，可通過減少蛋白質(zhì)休止溫度或加入中性蛋白酶等辦法彌補以上局限性，若仍達不到擬定原則，應(yīng)考慮減少輔料比例。4.輔料使用不應(yīng)對啤酒質(zhì)量指標產(chǎn)生太大影響。2.3.3水質(zhì)規(guī)定水是啤酒釀造最重要原料，釀造水被稱為“啤酒血液”。釀造水質(zhì)不但決定著產(chǎn)品質(zhì)量和風味，并且還直接影響著釀造全過程。水質(zhì)量規(guī)定：本設(shè)計為典型啤酒，色澤較淺，水殘堿度RA值規(guī)定在-5~+5度之間；水中Ca至少為40~50mg/L。此外，Ca和Mg比例要不不大于3:1。啤酒釀造用水中具有10~15mg/LMg已經(jīng)足夠，過高會使啤酒變干，苦味重。水鎂硬不大于等于0.89mmol/L，水中含鹽量規(guī)定很低。2.3.4產(chǎn)品質(zhì)量原則1）感官規(guī)定：2）保質(zhì)期：瓶裝、罐裝熟啤酒保質(zhì)期優(yōu)級、一級不少于120天，二級不少于60天，瓶裝鮮啤酒保質(zhì)期不少于7天，罐裝、桶裝鮮啤酒保質(zhì)期不少于30天。3）衛(wèi)生規(guī)定：衛(wèi)生指標按GB2758執(zhí)行。4）理化規(guī)定：表2-2濃黑啤酒理化規(guī)定級別項目優(yōu)級一級二級外觀透明度無明顯懸浮物和沉淀物無明顯濁度（保質(zhì)期內(nèi)）/EBC單位≦1.0≦1.5≦2.0泡沫形態(tài)泡沫潔白細膩，掛杯泡沫較細膩，掛杯泡沫較粗，泡沫性瓶裝≧210≧180≧120罐裝≧180色度/EBC單位14°（原麥汁濃度）5.0~11.05.0~14.012°、12°、10°5.0~9.55.0~11.05.0~12.08°－－5.0~12.0香味和口味有明顯酒花香氣，口味純正，爽口，酒體協(xié)調(diào)，柔和，無異香，異味。有教明顯酒花香氣，口味純正，爽口，酒體協(xié)調(diào)，柔和，無異香，異味。有酒花香氣，口味教純正，無異味。表2-3淡色啤酒理化規(guī)定級別項目優(yōu)級一級二級外觀透明度清亮透明，無明顯懸浮物和沉淀物局部清亮，較透明。濁度（保質(zhì)期內(nèi)）/EBC單位≦1.0≦1.5≦2.0泡沫形態(tài)泡沫潔白細膩，持久泡沫潔白較細膩，較持久泡沫尚潔白，泡沫性瓶裝≧210≧180≧120罐裝≧180色度/EBC單位14°（原麥汁濃度）5.0~11.05.0~14.012°、12°、10°5.0~9.55.0~11.05.0~12.08°無5.0~12.0香味和口味有明顯酒花香氣，口味純正，爽口，酒體協(xié)調(diào)，柔和，無異香，異味。有教明顯酒花香氣，口味純正，爽口，酒體協(xié)調(diào)，柔和，無異香，異味。有酒花香氣，口味教純正，無異味。第3章工藝計算計算根據(jù)1、工藝采用老式四器組合糖化，錐型發(fā)酵罐一罐法；2、以100Kg混合原料計算，麥芽：玉米=65：35，釀造12°淺色啤酒；3、工藝損耗以國家頒布一級公司先進指標為計算根據(jù)。4、基本數(shù)據(jù)：選澳大利亞麥芽，年產(chǎn)7萬噸12°淺色啤酒，麥芽：玉米=65：35，重點設(shè)備為漩渦沉淀槽。表3-1啤酒生產(chǎn)基本數(shù)據(jù)項目名稱代號%闡明定額指標原料運用率麥芽水分玉米水分淀粉水分無水麥芽浸出率無水玉米浸出率無水淀粉浸出率фWmWnEmEn9951112普通麥芽75澳大利亞麥芽80加拿大麥芽829590．5無原料配比麥芽玉米mn高檔酒6535無損失率澄清冷卻損失發(fā)酵損失過濾損失包裝損失無1.02.02.52.0對熱麥汁對冷麥汁對發(fā)酵后啤酒量對過濾后啤酒量啤酒總損失率無7.5無年生產(chǎn)320天，每天糖化8次。噸酒耗糧158公斤/噸（折算成11°）如下。3.2啤酒生產(chǎn)物料衡算3.2.1100㎏原料生產(chǎn)12°P啤酒物料衡算(1)熱麥汁量依照表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=71.25%原料玉米收得率為：0.95(100-11)÷100=84.55%混合原料收得率為：（0.75×71.25%+0.25×84.55%）×98.5%=73.46%由上述可得100kg混合原料可制得12°P熱麥汁量為：（73.46÷11）×100=667.82(kg)又知12°P麥汁在20℃時密度為1.0442kg/L，而100℃熱麥汁比20℃時麥汁體積增長1.04倍。故熱麥汁（100℃）體積為：（667.82÷1.0442）×1.04=665.1(L)(2)冷麥汁量665.1×(1-0.05)=631.84(L)(3)發(fā)酵液量631.84×(1-0.015)=622.36(L)(4)過濾酒量622.36×(1-0.01)=616.14(L)(5)成品啤酒量616.14×(1-0.01)=609.99(L)3.2.2生產(chǎn)100L12°P啤酒物料衡算依照上述衡算成果知，100kg混合原料可生產(chǎn)12°P淡色啤酒約609.99L，故可得下述成果：(1)生產(chǎn)100L12°P典型啤酒需耗混合原料量（100/609.99）×100=16.39(kg)(2)麥芽耗用量16.39×70%=11.47(kg)(3)玉米耗用量16.39×30%=4.92(kg)(4)酒花耗用100L熱麥汁中加入酒花量為0.2公斤，故酒花耗用量為：（665.1/609.99）×100×0.2%=0.218(kg)同理，100kg原料耗酒花：609.99/100×0.218=1.33kg(5)熱麥汁量（665.1/609.99）×100=109.03(L)(6)冷麥汁量（631.84/609.99）×100=103.58(L)(7)發(fā)酵液量：（622.36/609.99）×100=102.03(L)(8)濾過酒量：（616.14/609.99）×100=101.01(L)(9)成品酒量：（609.99/609.99）×100=100(L)(10)濕糖化糟量：設(shè)排出濕麥糟含水分80%，濕麥芽糟量為：[(1-0.05)(100-75)/(100-80)]×11.47=13.62濕玉米糟量為：[(1-0.11)(100-95)/(100-80)]×4.92=1.09故濕糖化糟量為：13.62+1.09=14.7同理，100kg原料產(chǎn)生濕糖化糟：609.99/100×14.7=89.67kg(11)濕酒花糟量：設(shè)酒花在麥汁中浸出率為40%，酒花糟含水分以80%計，則酒花糟量為：同理，100kg原料產(chǎn)生濕酒花糟：609.99/100×0.654=3.99kg(12)酵母量（以商品干酵母計）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:則含水分7%商品干酵母量為：(13)二氧化碳量因12°P冷麥汁密度為1.0442kg/L，則103.58L冷麥汁質(zhì)量為：103.58×1.0442=108.16kg因此，12°P冷麥汁108.16kg中浸出物量為：11%×103.58=11.9kg設(shè)麥汁真正發(fā)酵度為80%，則可發(fā)酵浸出物量為：11.9×80%=9.52kg麥芽糖發(fā)酵化學反映式為：C12H22O11+H2O2C6H12O62C6H2O64C2H5OH+4CO2+560kJ設(shè)麥芽汁中浸出物均為麥芽糖構(gòu)成，則CO2生成量為：式中 44—CO2分子量342—麥芽糖（C12H22O11）分子量設(shè)12°P啤酒含二氧化碳為0.35%，酒中含CO2量為：103.58×0.35=0.36kg則釋放出CO2量為：4.9-0.36=4.54kg而1m3CO2在20℃常壓下重1.832kg故釋放出CO2體積為：3.2.3年產(chǎn)7萬噸12°P淡色啤酒糖化車間物料衡算生產(chǎn)旺季以170天計，占總產(chǎn)量70%，則旺季日產(chǎn)量為：70000×70%÷170=412(噸/天)設(shè)生產(chǎn)旺季每天糖化7次，旺季總糖化次數(shù)為1190次（淡季依照需要酌情調(diào)節(jié)糖化次數(shù)），可算得每次糖化可產(chǎn)成品啤酒量（灌裝后）為：412÷7=58.9（噸/天）由此可算出每次投料量和其她項目物料平衡。(1)成品啤酒量（灌裝前）：58.9×1000÷（1-1%）÷1.012=58789（L）(2)麥芽用量：58789÷609.99×70=6746（kg）(3)玉米用量：58789÷609.99×30=2891(kg)(4)混合原料用量：6746+2891=9637(kg)(5)熱麥汁量：58789÷609.99×665.1=64100（L）(6)冷麥汁量：58789÷609.99×631.84=60895（L）(7)濕糖化糟量：58789÷609.99×89.67=8642（kg）(8)濕酒花糟量：58789÷609.99×3.99=384.5（kg）(9)發(fā)酵液量：58789÷609.99×622.36=59981（L）(10)過濾酒量：58789÷609.99×616.14=59381.7（L）(11)酒花量：58789÷609.99×1.33=128（kg）由于生產(chǎn)旺季占到全年產(chǎn)量70%，由此可算得全年產(chǎn)量：（58789×7×170）/70%=99.9×106（L）年實際產(chǎn)量為：99.9×106×1012=10.1098（萬噸）以單次糖化生產(chǎn)做基準，可算得各個項目全年狀況如下：(1)全年混合原料需要量：9637×7×170÷70%=16.4×106（kg）(2)全年麥芽耗量：6746×7×170÷70%=11.47×106（kg）(3)全年玉米耗量：2891×7×170÷70%=4.91×106（kg）(4)全年酒花耗量：128×7×170÷70%=2.18×105（kg）(5)熱麥汁量：64100×7×170÷70%=108.97×106（L）(6)冷麥汁量：60895×7×170÷70%=103.52×106（L）(7)全年濕糖化糟量：8642×7×170÷70%=14.69×106（kg）(8)全年濕酒花糟量：384.5×7×170÷70%=6.54×105（kg）(9)全年發(fā)酵液量：59981×7×170÷70%=101.97×106（L）(10)全年過濾酒量：59381.7×7×170÷70%=100.95×106（L）(11)全年成品啤酒量：58789×7×170÷70%=99.94×106（L）3.2.4成品啤酒計算成品啤酒產(chǎn)量=628.83×(1－4.5%)=600.53（L）成品啤酒總收率=成品啤酒量÷熱麥汁量=600.53÷648.14=92.65%即：總損失率為=1－92.65%=7.35%12°啤酒噸酒耗糧設(shè)12°啤酒每升重1.012kg，則：12°噸酒耗糧=（100×1000）/(600.53×1.012)=164.54kg/T=11°噸酒耗糧150.83kg/T<158kg/T把前述關(guān)于啤酒物料衡算計算成果整頓見下表3-2：物料名稱單位對100㎏混合原料對100L12°P啤酒糖化一次定額7萬噸/年啤酒生產(chǎn)混合原料麥芽玉米酒花熱麥汁冷麥汁濕糖化糟濕酒花糟發(fā)酵液過濾酒成品啤酒㎏㎏㎏㎏LL㎏㎏LLL10070301.33665.1631.8489.673.99622.36616.14609.9916.3911.474.920.218109.03103.5814.70.654102.03101.0110096376746289112864100608958642384.55998159381.75878916.4×10611.47×1064.91×1060.218×106108.97×106103.52×10614.69×1060.654×106101.97×106100.95×10699.94×106備注：12°P啤酒密度為1012kg/m，實際年生產(chǎn)啤酒:：7.1098萬噸。設(shè)備設(shè)計計算與選型4.1發(fā)酵罐體積擬定本次設(shè)計選用錐底發(fā)酵罐，由物料衡算可知，糖化設(shè)備一次性糖化麥汁量60.9m3。一日糖化7次。選用發(fā)酵罐有效容積（三鍋裝一罐）為：Vs=60.9×3=182.7m3發(fā)酵罐H:D=1.5—6:1,這里選用4:1。錐角60—85°，這里選用60°。裝料系數(shù)取80%--85%，這里取Φ=80%。接種量范疇在0.7%--0.8%，這里取0.8%。則容積為：V有=Vs(1+0.8%)=182.7×（1+0.8%）=184.16m3V有效=V有/Φ=184.16÷85%=216.66m3重要尺寸比例：V圓柱=πD2H/4V橢圓=π/4[D2（h+D/6）]=πD3/24V錐底=πD2/12h=πD3/24對此發(fā)酵罐采用原則橢圓形封頭為上封頭，60°錐角錐形封頭為下封頭，柱體某些高與直徑比為4:1。則可得：VO’=πD2×4D/4+πD3/24+πD3/24216.66=(25+)πD3/24D=3.96m取D=4，則H=4×4=16m。VO=π/4×42×4×4+π/24×43+π/24×43=223.23m3圓整后取VO=230m3最后圓整取VO=230m3發(fā)酵罐體。校核：V有/V總=184.16/230=80.07%符合規(guī)定。4.2發(fā)酵罐材料選取本設(shè)備采用不銹鋼制作，0Cr18Ni9不銹鋼。由于發(fā)酵罐里面所裝溶液是酸性，而CIP清洗液中僅有堿性溶液，因而，選用材料必要耐酸耐堿耐腐蝕，因而，材料應(yīng)選用不銹鋼。(1)發(fā)酵罐圓柱體某些壁厚擬定：Sd=PcDi/(2【б】tΦ-Pc)+C上式：Pc---設(shè)計壓力工作壓力擬定發(fā)酵罐高度（不加橢圓封頭）即筒體與錐體高度H=4×4+/2×4=19.46m封罐之前，由于與外界接觸，則罐內(nèi)壓力只有液柱力，但如封罐后來，罐內(nèi)壓力上升，而封罐之后壓力最大0.12Mpa。發(fā)酵罐內(nèi)液體所有裝滿時最高工作壓力為：P最高工作壓力=P表+P液柱=0.12+pgh=0.12+1.012×19.46×103×10-6=0.317Mpa取其值為0.32Mpa因此，Pc=1.1P工作壓力=0.352Mpa在此設(shè)計壓力Pc取0.6MpaS=PcDi/(2【б】tΦ-Pc)=0.352×4000/（2×137×1-0.352）=5.14mm式中：Di—發(fā)酵罐內(nèi)徑4000mm【б】—不銹鋼許用應(yīng)力【б】=137，出自《化工設(shè)備機械基本》P319Φ—焊縫系數(shù)Φ=1，雙面對接頭100%C—壁厚附加量C1—鋼板負偏差，C1=0.6C2—腐蝕裕量，不銹鋼，腐蝕裕微量，普通單面腐蝕C2=1,雙面C2=2C3—加工減薄量C3=0(冷加工C3=0，熱加工C3=1mm)Sd=S+C2=7.14mm查《化工設(shè)備機械基本》P97表4-9得C1=0.60mm因此：Sn=7.14+0.6=7.74mm圓整后取Sn=8mm罐筒體厚度為8mm0Cr18Ni9鋼板制作。在《發(fā)酵工廠設(shè)計概論》和工藝手冊中查得Dg=4000mm,一米高筒節(jié)鋼板重790kg,則16米筒體重：790×16=12640kg(2)原則橢圓封頭壁厚計算普通中低壓容積采用橢圓形封頭，為了便于設(shè)計加工，本設(shè)計選用原則橢圓形封頭，也是用不銹鋼0Cr18Ni9制作起許用應(yīng)力【б】t137S=PcDi/(2【б】tΦ-0.5Pc)+C=0.352×4000/(2×137-0.5×0.352)+2.6=7.70mm圓整后取Sd=8mm由《發(fā)酵工廠設(shè)計概論》表15和《材料與零部件》（上）得：表5-1橢圓封頭系數(shù)公稱直徑曲面高度直邊高度內(nèi)表面積容積VбDg(mm)H1hF(㎡)m3mm400010005017.99.028(3)罐底錐形封頭設(shè)計選型選用不銹鋼【б】t=1370Cr18Ni9制作，錐殼半頂角30°，可選用無折邊不需加強錐形封頭，便于收集和卸除這些設(shè)備。Sd=PcDi/(2【б】tΦ-Pc)cosα+C=0.352×4000/（2×137-0.352）×1/cos30°+2.6=8.55mm無折邊錐形封頭錐體大端與圓筒連接時，應(yīng)按下述辦法擬定連接處錐殼大端厚度，以Pc/【б】tΦ與半頂角值查《化工設(shè)備機械基本》圖4-15：Pc/【б】t=0.352÷137=0.00269Q值為1.775在增長厚度區(qū)域需增長厚度，由下式計算得：Sr=QPcDi/(2【б】tΦ-Pc)=1.775×0.352×4000/（2×137×1-0.352）=9.133mm圓整后取厚度為10mm，在任何狀況下，加強段厚度不得不大于相連接錐殼厚度，錐殼加強段長度L不得不大于2=290.46mm圓筒加強長度L應(yīng)不不大于2=270.3mm圓錐體小端連接處厚度無需加強，仍取10mm。(4)進料管及排酒管直徑與選型本設(shè)計選用直型接管及進料管為同一管道，與派酵母也為同一管道。對于進料管與排酒管流量相差不大，可選用同一管徑管子。該發(fā)酵罐實裝醪液184.16m3由工廠實際經(jīng)驗知，普通裝滿一發(fā)酵罐麥汁需要6h，則進醪速度：Vs=V/τ=184.16/（6×4000）=0.0077m3/s查《化工原理》（上）表1-1，高粘度流體速度在0.5—1m/s，取發(fā)酵醪流速u=0.8m/s。則管徑D===0.111m則管徑取125mm在《材料與零部件》（上）P154查得Φ133×4無縫鋼管內(nèi)徑為：di=125校核：u=4Vs/πdi2=4×0.0077/(3.14×0.1252)=0.63m/s，（在0.5—1m/s范疇內(nèi)，因此可采用此管。）表5-2管法蘭連接尺寸（mm）公稱直徑DNN0.6MPaDKLThn12524020018M168(5)冷媒進出管由前面冷量衡算可知，發(fā)酵過程冷媒流量為12666.3kg/h,設(shè)酒精密度為804kg/m3。為三段冷卻，三個冷媒進口管。因此管內(nèi)流量為：Vs=12666.3/(804×4000)=0.0039m3/s查《化工原理》酒精屬于低黏度流體，流速范疇在0.5—3.0m/s。取冷媒流速u=2.5m/s。則冷媒進出口管徑：D===0.045m取D=50mm查《化工設(shè)備機械基本》表2-6.管子規(guī)格選用Φ57×3.5無縫鋼管，其內(nèi)徑di=0.05m校核u=4Vs/πdi2=4×0.0039/（3.14×0.052）=1.99m/s（在0.5—3.0范疇內(nèi)，符合規(guī)定。）表5-3管法蘭連接尺寸（mm）公稱直徑DNPN0.6MPaDKLThn5014011014M124(6)發(fā)酵罐夾套選用a．冷卻面積計算F=Q/Kt由于發(fā)酵時產(chǎn)熱高峰為0.86×4.18kJ/（L.h），則每罐放熱高峰：Q=0.86×4.18×V有=0.86×4.18×184.16=66.4kJ采用夾套安裝罐外壁，用間接冷卻法冷卻，冷卻介質(zhì)為酒精，分三段冷卻，冷卻介質(zhì)進出口溫度為-8℃和0℃。發(fā)酵前期平均溫度：6℃→6℃-8℃→0℃14℃→6℃△tm=（△t1-△t2）/In（△t1/△t2）=（14-6）/In（14/6）=9.4℃取夾套傳熱系數(shù)為K=4.18×220kJ/(m2.h.℃)∴冷卻面積F=Q/K△tm=66.4/（4.18×220×9.4）=76.58m2發(fā)酵后期平均溫差：6℃→-1℃-8℃→0℃△t1=t1-t2=6℃△t2=t2-t1=7℃△tm=（△t1-△t2）/In（△t1/△t2）=（6-7）/In（6/7）=6.5℃∴冷卻面積F=Q/(K△tm)=66.4/(4.18×220×6.5)=110.75m2由于發(fā)酵后期散熱較大，故后來期面積110.75m2為準，對于單釀C.C.T發(fā)酵，一次冷媒直接蒸發(fā)冷卻。b.夾套各段比例：普通為三段夾套冷卻，大概比例為上段30%、中段55%、下段15%，故：S上=110.75×30%=33.23㎡S中=110.75×55%=60.91㎡S下=110.75×15%=16.61㎡上段距發(fā)酵液面15cm排列，中段在筒體下部距支座底15cm向上排列，錐底盡量接近排酵母口排列。各段高度：S上=33.23㎡=πDh上h上=2.65mS中=60.91㎡=πDh中h中=4.85mS下=16.61㎡=0.5πDh下h下h下=1.63m(7)CO2排出管及CIP清洗管CO2排出管與CIP清洗管都安放在封頭上，又設(shè)CO2管與清潔管徑一致，洗滌發(fā)酵罐通過三次，第一次進堿，第二次進清水，第三次進消毒水。又設(shè)洗滌時間為0.5h。消耗CO2體積為2.83m3則洗滌體積流量Vs=Q/t=2.83/1800=0.00157m3/s查《化工原理》（上）P20表1-1，自來水流速范疇1--1.5m/s，取洗滌水流速為1.3m/s，則管徑為D==(4×0.00157/3.14×1.3)0.5=0.0392m取40mm查《化工設(shè)備機械基本》P56表2-6，選用Φ45*2.5無縫鋼管，其內(nèi)徑為di=0.040m校核：u=4Vs/πdi2=4×0.00167/3.14×0.0402=1.25m/s，（在范疇內(nèi)，滿足規(guī)定。）表5-4管法蘭連接尺寸（mm）公稱直徑DNPN0.6MPaDKLThn4013010014M124(8)其她選型a.溫度計接管：查表得到溫度計接管應(yīng)選用Φ14×3無縫鋼管b.入孔和試鏡選取由《材料與零部件》，設(shè)備內(nèi)徑不不大于2500mm應(yīng)當有兩個入孔原則，橢圓封頭上入孔選用Dg450圓形入孔，普通碳鋼制造?？偢逪=233mm,此外封頭試鏡取Dg125mm。筒體下部也安裝一種同樣圓形入孔，也由普通碳鋼制造。c.取樣塞得選用取樣塞重要作用是在發(fā)酵后期儲酒過程中，不同步間取發(fā)酵醪來檢測，看與否符合原則，狀況與否正常，還能通過此口來檢測罐內(nèi)CO2濃度，由于此流量不大，內(nèi)徑取10mm就夠了。d.支座選用發(fā)酵工廠設(shè)備慣用支座分為臥式支座和立式支座，其中臥式支座又分為支腿，圖型支座和鞍型支座三種，立式支座也分為三種：懸掛支座，支撐式和裙式支座。對于公稱容積為75立方米以上發(fā)酵罐，由于設(shè)備總重量較大，應(yīng)選用裙式支座。本設(shè)計罐體容積為230立方米，故選用裙式支座。e.安全閥與壓力表在鍋爐，管道和各種壓力容器中，為了控制壓力不超過容許數(shù)值，需要安裝安全閥。安全閥能依照介質(zhì)工作壓力自動啟閉。4.3碎碎機4.3.1麥芽粉碎機每天解決麥芽重67959kg，每天工作7h，則粉碎機生產(chǎn)能力為＇==9708.43kg/h≈10噸選用六輥型麥芽粉碎機，生產(chǎn)能力為5噸/小時，棍子規(guī)格Φ150×1000mm，配電機Y160L－6112千瓦，970轉(zhuǎn)/分，2臺。4.3.2玉米粉碎機每天解決玉米重33131.88kg，每天工作7h，則粉碎機生產(chǎn)能力為==6472.28kg/h4.4糖化鍋 投麥芽量8500kg/h①糖化加水比 m2==4.53②糖化投料量 G2=（1+m2）Go2=(1+4.53)×8500=47005kg③糖化T：a．糊化鍋投料量為：34587kg 蒸發(fā)水分：567kg實際糊化醪量：34587－567=34020kgb．糊化鍋干物質(zhì) 14.5% 淀粉干物質(zhì)比熱C=0.37kcal/kg℃ 則：糊化醪比熱C1=0.37×14.5%+(1－14.5%)×1=0.9087kcal/kg℃c．麥芽醪干物質(zhì)重量干物質(zhì)重%==11.18%麥芽醪比熱C2=0.37×17.5%+（1－17.5%）×1=0.9296kcal/kg℃醪液濃度控制在18左右，基本不影響酶作用，糖化鍋內(nèi)加入麥芽；50℃保溫時，只有pr分解，干物質(zhì)百分對糖化影響不大。d．糖化醪干物質(zhì)重量比例%==18.48%e.糖化醪比熱 C=0.37×18.48%+1×（1－18.48%）=0.88357kcal/kg℃f．糖化溫度pr休止溫度50℃ t===70.69℃因此m1,m2合理。④糖化鍋尺寸a．糖化醪量為81025，糖化醪干物質(zhì)重量比例11.18%，r=1.025/m3糖化鍋有效容積 V有效==79.05m3取糖化鍋容積系數(shù)Φ=0.7 V總==112.93m3b．各某些尺寸：采用圓柱底式鍋H：D=1：2 V總=V體+V底=D2H+（R3）=D3D=1.15×=1.15×=5.56m 圓整 D=5.60 H=2.80校核：V總=V總=D3=×3.14×（5.10）3=114.88m3===68.81%即：在所規(guī)定范疇內(nèi)。c．升氣筒直徑：同糖化鍋，糖化鍋蒸汽量不大，取=1/50因此，d=D=2.2×=0.792m 圓整 d=0.8md．加熱面積：糖化鍋采用不銹鋼，球底為鋼質(zhì)，中有加熱夾套（備用） A=a×V a取0.8 則：A=0.8×79.05×68.81%=43.52m3e．鍋重計算：鍋厚取8mm r鋼=7900kg/m3,r銅=8900kg/m3,則：W=f．附屬設(shè)備：電機J02－62－8F一臺：I=25，N2=30rPm 4.5過濾槽1.所需容積計算：按物料衡算，每次糖化總量81025kg,糖化醪干物質(zhì)重量分數(shù)11.18%。查干物質(zhì)比重換算得r=1.075/m3V有效==79.05m3生產(chǎn)需要1.2容積系數(shù)V總=1.2×V有效=94.86m32.過濾面積：采用圓柱平底 F×h=G×y，每批糖化時，投麥芽量8500kg，每噸麥芽形成糟量1.8—2.0m3/T取1.8m3/T，糟層厚度0.3—0.45m取0.4F===38.25m23.過濾槽直徑高度： D===6.98m 圓整 D=7.00mH＇===2.07 H＇＇容積高度，普通0.3—0.4m，取0.3，因此H總=H＇+H＇＇=2.07+0.3=2.37m校核：F＇=D2=(7)2=38.465m3V＇總=D2H=×（7）2×2.37=91.16m3===86.72%4.升氣筒直徑d ：取d=×D因此，d=×D=×7=0.99m 圓整 d=1m5.出料管：做底出料分布，依照啤酒工業(yè)手冊P435，1個管/1.25—1.5m2，取1個管/1.25m2有出料管個數(shù)n=d==25.5 圓整 n=26個管導出管直徑25—40mm，取Φ=40mm6.過濾槽內(nèi)耕槽裝置轉(zhuǎn)速：a．耕槽時，為避免麥槽揚起，普通轉(zhuǎn)速為0.25—0.4r/min，圓周轉(zhuǎn)速0.04—0.07m/sb．槽時轉(zhuǎn)速，依照實際約4—5r/min，圓周轉(zhuǎn)速0.4—0.7m/s太快：達不到出槽目；太慢：出槽時間太長7.過濾槽與篩板間距：至少應(yīng)不不大于槽底管中直徑1/4，查手冊（下）P438表8—2.3間距為：d+5—8，取×40+7=17mm8.洗糟用水量：由物料衡算W=365.57×14158.13/100=51757.88kg/次9.附屬設(shè)備：電機J03/60S－4T2一臺：轉(zhuǎn)速120轉(zhuǎn)/分4.6蒸煮鍋1.鍋容積以每批次麥汁為準V成品=24×10000×1000÷（320×8×1016）=92.27m3啤酒生產(chǎn)總損失為：7.5%V2===99.76m3蒸發(fā)水分百分率：a=G×t=1.5×10%=15%(蒸煮1.5h)蒸煮前麥汁體積：V1===101.28m3設(shè)蒸煮鍋容積分數(shù)Φ=0.6鍋容積V===168.80m3采用內(nèi)加熱式煮沸鍋，忽視加熱器中麥汁量 H：D=1：2D=1.15×=1.15=6.36 圓整 D=6.40mmH=D=3.20mm2.升氣筒直徑：與糊化鍋相似，蒸汽量大，?。ǎ?=，因此，d=D=×6.40=1.17m3.煮沸鍋加熱面積計算：煮沸前麥汁濃度Bx1=Bx2=×10.7=10.64B由《釀造酒工藝學》F：V=1.3～1.4：1，取1.35：1F=1.35×101.28=136.73㎡采用內(nèi)加熱式煮沸鍋，設(shè)加熱管直徑100mm，長1.5m,加熱器直徑1.5m,加熱面積136.73m2,加熱管數(shù)nπ×0.2×1.5n+π×1.5×1.5+2×[×1.52－n×π×0.2/4]=113.4m2得n=個，因此：n=個，成三角形排列。4.洗滌器：用φ50×5mm不銹鋼管一圈，設(shè)在柱體與球缺蓋交接處，管子具鍋壁100毫米，其上對著鍋比壁，開有小孔，當洗鍋時把泵加壓水管（橡膠）接在該管管口，運用壓力使水從小孔噴出，刷洗鍋壁。5.鍋重：取壁厚=8毫米r=7900kg/m3W=π×D×H×r×σ+π×D×R×r×σ4.7旋渦沉淀槽麥制制備完畢后，得到適當濃度麥汁，將麥汁中熱凝固蛋白質(zhì)分離，同步在冷卻時使麥汁吸取，溶解一某些氧氣，以利發(fā)酵。槽底可用平底（斜度2%）或錐型底。麥汁泵入槽內(nèi)時間10－20分，切線速度為10－25m/s，噴嘴直徑為40－80mm，加工成收縮噴嘴，安裝在槽底1/3液面下，為使麥汁中沉淀物質(zhì)析出，熱麥汁在槽內(nèi)靜止20－40分，而去往冷卻器，沉淀物用水洗滌至下水道。為保證槽內(nèi)麥汁旋轉(zhuǎn)速度規(guī)定，熱麥汁輸送管內(nèi)液體壓力不不大于6㎏/㎝2，同步為測定麥汁輸送管內(nèi)液體壓力，可安裝液體壓力計，旋渦沉淀槽技術(shù)條件規(guī)定。液柱高h=V液/πR2=2.20m入口處高度h1=1/3h=1/3×2.20=0.73m旋渦時液體邊沿最高處H=h+1/2h=1.5h=3.3m選此數(shù)為主體高度D:H=7.6：3.3=2.30：14.總?cè)莘e取φ=0.7V總=V有/φ=99.76/0.7=142.51m35.升氣管直徑，蒸汽量不大，選D，則：d=×7.60=1.07m圓整取d=1.1m6.進口管徑擬定Vλ=5～20m/s，取Vλ=15m/s進料時間取20min，(4/π)d2Vλt=V液d===0.084m取d=85mm，進料管個數(shù)2個，實際外徑d=90mm核算流速u==14.66m/s7.出口位置擬定第一位置h1=2/3h=(2/3)×2.20=1.47m第二位置h2=1/10h=1/10×2.20=0.22m8.出口管徑擬定：設(shè)液體流出速度2m/s,在1h內(nèi)冷卻完π/4d2ut′=vd=0.133m取d=130mm核算流體流速u=V//4×d2t＇=4×99.76/3.14×0.1332×3600=2.09m/s體積流量Q=2.00×3.14/4×0.1332=0.0283/s=99.76m3/h9.凝固物與清水管徑d取150mm10.升氣管沿有調(diào)節(jié)氣流裝置Φ=600mm11.冷凝水排出管管徑取Φ=25mm，由上部液槽引出12.人孔選用，常壓不銹鋼制人孔J04－0045，DY500選兩個13.選兩個液面計L=1200HG5－226－65－1614.洗槽管管徑d取60mm15.取樣口，用來檢查沉淀狀況PG6G3/416.底座用混凝土制成用20#工字鋼將槽體架在混凝土底座上17.保證入槽麥汁切線速度最大壓頭H0=up2/2g=14.662/2×9.81=10.95m18.泵出口全壓設(shè)h核=25mV流量=/4d2u=3.14/4×0.052×14.66=0.0288m3/s=103.57m3/h選F100－57型泵兩個Q150m3/h；H揚程42.5；轉(zhuǎn)速2910轉(zhuǎn)/分；軸功率24.23KW；配用電機功率40KW；泵效率η=62%，容許吸上真空度4m。4.8薄板冷卻器1.溫度擬定：冷卻時間1h（1）由物料平衡計算可知：100kg混合原料得：708.60L熱麥汁每批麥汁量為：708.60×3280/100=100375kg每小時冷卻麥汁量為100375kg/h取3臺薄板冷卻器，2臺正常工作，備用1臺每臺每小時工作量為100375/2=50187.5kg/h·臺（2）麥汁比熱c=0.37×11%+1×（1－16%）=0.9107kcal/kg℃（3）冷水段：冷水段換熱量設(shè)麥汁冷卻至7℃，中間溫度30℃，采用18℃深井水，3℃冷水冷卻麥汁Q1=50187.5×0.911×(90－30)=2742345.38kcal/hQ2=50187.5×0.911×(30－7)=1051232.39kcal/h（4）冰水段終溫冷水用量是麥汁3倍（經(jīng)驗數(shù)據(jù)）t2=t1+Q1/G1C1×3=18+2742345.38/50187.5×3×0.999)=36.23℃t2＇=t1＇+Q2/G2C2×3=3+1051232.39/50187.5×1.002×3)=9.97℃2.傳熱系數(shù)K(冷水段)=1\*GB3①流通系數(shù)m擬定m=G/ρfu經(jīng)驗取薄板冷卻流速u=0.3m/sm—每程并聯(lián)流通數(shù)G—流體流量（㎏/h）ρ—流體密度（㎏/m3）取麥汁1000f—每一流道橫截面積0.285×0.003m2w—流體平均流速（m/s）依照經(jīng)驗取0.2～0.9m/s,取0.3m/s=2\*GB3②校正麥汁流速u=0.302m/s=3\*GB3③冷水麥汁α，計算麥汁平均溫度為60℃查《發(fā)酵生產(chǎn)設(shè)備》ρ=1040㎏/m3,u=0.99Cp,C=0.9364kcal/㎏℃,λ=0.5184kcal/khRe=2huρ/μ=2×0.003×0.302×1040/0.99×10－3=1903.52Pr=1000Cμ/λ=1000×0.9364×0.99×10－3×40187/0.5184×1.163=6.44w/mkα1=0.1×α/de(Re)0.7(Pr)0.43(Pr/Prc)0.25=0.1××(1903.52)0.7×(6.44)0.43×0.95=4200.76=4\*GB3④水面α2計算，平均溫度為27.21℃查得:ρ=997.00㎏/m3 μ=0.9101CP λ=0.522kcal/w.h.℃，C=4.177KJ/㎏℃u水=3u=3×0.302=0.906m/sRe=2huρ/μ=2×0.003×0.906×997.00/0.9101×10－3=5955.05Pr=1000Cμ/λ=1000×0.998×4.187×0.9101×997/0.522×1.163=6.26α2=0.1×0.522×1.163×(5955.05)0.7×(6.26)0.43×1.05/2×0.003=9773.40=5\*GB3⑤K值計算K1=2488.87w/m2k=6\*GB3⑥冷水段F1,Z1,i1換熱面積F1=Q1/K1△tm1==38.38m2板片數(shù)Z1=F1/f設(shè)每片薄板有效換熱面積f=0.21m2則板片數(shù)Z1=38.38/0.21=182.76≈183片麥芽計程數(shù)i1=(Z1－1)/2m=(183－1)/2×54=1.69≈2程=3\*Arabic3.冰水段傳熱系數(shù)K=1\*GB3①冰水段麥汁平均溫度為18.5℃，α1計算查得：ρ=1048.8㎏/m3C=0.916kcal/㎏℃μ=Cp λ=0.5kcal/m2hkRe=2×0.003×0.302×1048.8/2.12×10－3=944.55Pr=1000×0.916×4.187×2.12×10－3/0.5×1.163=13.98α1=0.1××(944.55)0.7×(13.98)0.43×0.95=3462.16=2\*GB3②冰水段α2計算冰水段平時溫度為6.52℃查得：ρ=999.8㎏/m3 C=1.003KJ/㎏℃ μ=150.22×10－5kgf/m2λ=56.635×10－2w/mq則：Re=2×0.003×0.906×999.8/150.22×10－5=3617.97Pr=1000×1.003×4.187×1.5×10－3/（0.487×1.163）=11.12α2=0.1×(3617.97)0.7×(11.12)0.43×1.05=8647.63=3\*GB3③K2計算K2===2146.41=4\*GB3④冰水段F2,Z2,i2F2=Q2/K2△tm2==52.40m2Z2=F2/f=52.4/0.21=249.5≈250片i2=(250－1)/2×54=2.31≈2程共用薄板Z=Z1+Z2=183+250=433片冷卻面積F=F1+F2=38.38+52.40=90.78m2故選用BR3－82－38板式換熱器三臺=5\*GB3⑤冷水耗量G1=Q1/C1(t2－t1)=2742345.38/0.997×(36.23－18)=150883.00㎏/h臺=150.88T/臺h=6\*GB3⑥冰水耗量G2=Q2/C2(t2＇－t2)=1051232.39/[1.002×(9.97－3)]=150521.39㎏/h臺150.52T/臺h第5章重點設(shè)備及其計算重點設(shè)備：過濾槽1.過濾槽容積糖化總量=69062.51kg，糖化醪干物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為17.65%，查《生物工業(yè)分析》附表4-3，醪液密度ρ=1.075t/m3糖化醪體積V有效=69062.51/(1.075*1000)=16.53m3需富余系數(shù)1.2V總=1.2×16.53=20.27m32.篩板面積擬定F=其中G—每批糖化時，投麥芽量G—每噸麥芽形成糟量，取1.8m3/T,糟層厚度0.35mD=(4F/π)1/2=7.30m，圓整D=7.30mH′=V有效/F=77.09/41.86=1.53H′′-容積高度，取0.3mH總=H′+H′′=1.72m校核過濾面積：F=πD2/4H=3.14*7.302*1.72/4=71.95m3.過濾槽重要構(gòu)造尺寸直徑為D高為HF=π/4·D2，D===3.96m取D=4.0mH=+h’式中h’——富余高度（0.2~0.4m）取h’=0.3m升汽筒直徑d=×D=0.566m取d=0.6m梭核過濾面積F=D2=×4.02=12.56m2V總’=D2H=×4.02×1.5=18.84m3===86.47%4出料量：主料管分布每1.25~1.5m2上省一根導管，現(xiàn)取1.25m2上一根管主料管根數(shù)n==9.8取n=10根管徑25~40mm取40mm5.過濾槽內(nèi)耕槽裝置轉(zhuǎn)速①耕槽時，為避免麥槽揚起，普通轉(zhuǎn)速為0.25-0.4r/min，圓周轉(zhuǎn)速0.04-0.07m/s②耕槽時轉(zhuǎn)速，依照實際約4-5r/min，圓周轉(zhuǎn)速0.4-0.7m/s，太快，達不到出槽目；太慢，出槽時間太長。6.篩板與過濾槽間距至少應(yīng)不不大于槽底管中直徑1/4，查手冊（下）P438表8-2-3，間距為d/