年产6万吨9度淡色啤酒糖化工艺及车间布置设计

年产6万吨9度淡色啤酒糖化工艺及车间布置 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 年产6万吨9度淡色啤酒糖化工艺及车间布 置设计 学 生: 学 号: 专 业:生物工程 班 级: 指导教师: 学院 年 月 摘 要 摘 要 啤酒是世界上产量最大、酒精含量最低、营养非常丰富的酒种。我国对啤酒的定义为:以麦芽(包括特种麦芽)为主要原料，加酒花，经酵母酿制而成得，含有二氧化碳的、起泡的、低酒精度的发酵酒(低醇啤酒酒精度除外)。 本设计是对年产6万吨9度淡色啤酒糖化工艺及车间布置设计。主要包括啤酒生产的工艺流程设计，工艺计算，糖化车间物料衡算(工艺技术指标及基础数据)、糖化车间热量衡算(糖化用水消耗热量、第一次米醪煮沸消耗热量、第二次煮沸前混合醪升温耗热量、第二次米醪煮沸消耗热量、洗槽水耗热量、麦汁煮沸耗热量、糖化一次总耗热量、糖化一次耗用蒸汽量、蒸汽单耗)，设备的设计与选型(包括糖化锅、糊化锅、过滤锅、煮沸锅、回旋沉淀槽)。绘制糖化车间设备平面布置图、糖化车间带控制点流程图和全厂工艺流程方块图。 关键词 啤酒 ;糖化车间 ;设计 I ABSTRACT Beer is the world largest and alcohol yield minimum, nutrition is rich in alcohol. Our country's beer defined as: with malt (including special malt) as main raw materials, add hops, made in the yeast, contains carbon, foaming, low of alc three alc (low alcohol beer except alc). This design is a production capacity of 60,000 tons of nine degrees ale saccharification process and workshop layout design. Mainly include beer production process design, process calculation, saccharification workshop material calculation (process technical indicators and basic data), saccharification workshop heat calculation (glycosylated water burn calories, the first mash boiled rice consumption of calories, the second boiling temperature before the heat consumption of mixed mash, mash boiled rice consumption of the second heat, wash water tank heat loss, wort boiling heat loss, a total heat loss glycosylated, glycosylated a steam consumption, steam alone consumption), and steam equipment design and selection (including glycosylated pot, paste pot, filter pot, boiling pot, swing sedimentation tank). Draw saccharification workshop equipment layout, saccharification workshop with flow chart and plant control process block diagram. Key words Beer; Saccharification workshop ; design II 目 录 目 录 摘 要.............................................................. I ABSTRACT........................................................... II 第1章 绪论........................................................ 1 1.1 啤酒的起源.................................................. 1 1.2 我国啤酒工业发展简况........................................ 1 1.3 啤酒的种类.................................................. 1 1.3.1 根据啤酒酵母的性质分类................................ 2 1.3.2 根据啤酒的色泽分类.................................... 2 1.3.3 根据原麦汁浓度分类.................................... 2 1.3.4 根据是否巴氏杀菌分类.................................. 2 1.3.5 特种啤酒.............................................. 3 第2章 全厂工艺流程及工艺参数的选择及论证........................... 4 2.1 麦芽汁制备.................................................. 4 2.1.1 主物料选取............................................ 4 2.1.2 辅助物料选取.......................................... 4 2.1.3 酒花.................................................. 5 2.1.4 水.................................................... 5 2.1.5 粉碎.................................................. 6 2.1.6 糖化.................................................. 6 2.1.7 麦汁煮沸与酒花添加................................... 10 2.1.8 热凝固物的分离....................................... 11 2.1.9 麦汁冷却............................................. 11 2.1.10 麦汁充氧............................................ 11 2.2 啤酒发酵................................................... 11 2.2.1 酵母菌的选择及扩大培养............................... 12 2.2.2 啤酒发酵............................................. 12 2.2.3 啤酒过滤............................................. 14 I 2.3 啤酒包装................................................... 14 2.3.1 验瓶................................................. 15 2.3.2 啤酒灭菌............................................. 15 2.3.3 验酒................................................. 15 2.3.4 验酒后的啤酒粘标，装箱，出厂销售。................... 16 第3章 全厂物料衡算、糖化车间热量衡算、耗水量计算.................. 17 3.1 全厂物料衡算............................................... 17 3.1.1. 100kg原料(70,麦芽、30,大米)生产9?P淡色啤酒的物 料衡算..................................................... 17 3.1.2. 生产100L9?P淡色啤酒需进行的物料衡算............... 18 3.1.3. 年产6万吨9?P啤酒厂的物料衡算..................... 19 3.2 热量衡算................................................... 21 3.2.1 糖化用水耗热量Q1 .................................... 22 3.2.2 第一次米醪煮沸耗热量Q2 .............................. 23 3.2.3 第二次煮沸前混合醪升温到70?的耗热量Q3 .............. 24 3.2.4 第二次煮沸混合醪的耗热量Q4 .......................... 25 3.2.5 洗糟水耗热量Q5 ...................................... 26 3.2.6 麦汁煮沸过程耗热量Q6 ................................ 26 3.2.7 糖化一次总耗热量 Q总 ................................ 27 3.2.8 糖化一次耗用蒸汽量D ................................. 27 3.2.9 糖化过程每小时最大蒸汽量Qmax ........................ 27 3.2.10 蒸汽单耗............................................ 27 3.3 耗水量的计算............................................... 28 3.3.1 糖化用水............................................. 28 3.3.2 洗糟用水量........................................... 28 3.3.3 糖化室洗刷用水量..................................... 28 3.3.4 沉淀槽冷却用水量..................................... 28 3.3.5 沉淀糟洗刷用水....................................... 29 3.3.6 麦汁冷却器冷却用水................................... 29 3.3.7 麦汁冷却器冲刷用水................................... 29 3.3.8 酵母洗涤用水(无菌水)................................. 29 II 目 录 3.3.9 发酵室洗刷用水....................................... 30 3.3.10 贮酒室洗刷用水...................................... 30 3.3.11 清酒罐洗刷用水...................................... 30 3.3.12 过滤机用水.......................................... 30 3.3.13 洗瓶机用水.......................................... 30 3.3.14 装酒机用水.......................................... 30 3.3.15 杀菌机用水.......................................... 31 3.3.16 其它用水............................................ 31 第4章 糖化车间相关设备计算与选型.................................. 32 4.1 麦芽暂贮箱................................................. 32 4.2 麦芽粉贮箱................................................. 32 4.3 大米暂贮箱................................................. 33 4.4 大米粉贮箱................................................. 33 4.5 糊化锅..................................................... 34 4.6 糖化锅..................................................... 34 4.7 过滤槽..................................................... 35 4.8 麦汁暂贮罐................................................. 36 4.9 麦汁煮沸锅................................................. 36 4.10 回旋沉淀槽................................................ 36 4.11 粉碎设备.................................................. 37 第5章 车间布置设计................................................ 38 设计总结........................................................... 39 参考文献........................................................... 40 致 谢.............................................................. 41 III 第1章 绪论 第1章 绪论 1.1 啤酒的起源 啤酒的渊源可以追溯到人类文明的摇篮，东方世界的两河流域底格里斯河与幼发拉底河、尼罗河下游和九曲黄河之滨。最原始的啤酒可能出自居住于两河流域的苏美尔人之距今手，至少已有6000多年的历史。 早在公元前3000年左右的埃及古王国时代，已经有作为饮料的麦酒(啤酒)和葡萄酒了。法老、贵族、祭司等人饮葡萄酒，一般平民消费价格低廉的麦酒。考古发掘证实，在古王国时代的墓葬中，不论是国王、贵族或平民，都将酒作为随葬品。自此之后，世界酒业彼此影响，飞速发展，经历了封建时代和工业社会，形成三大酒系(酿造酒、蒸馏酒和配制酒)，精品众多，各国都有名闻世界的独 [1] 特产品。 1.2 我国啤酒工业发展简况 我国啤酒的正规化生产，起源于十九世纪末。五六十年代，随着国家的经济的复苏和人民生活的改善，政府斥资兴建了一批啤酒厂，使我国的啤酒生产业初具规模。至八十年代，我国经济快速增长，啤酒产业也得了空前的发展，并迅速成为了一个啤酒大国。 早期的啤酒生产，设备落后，且监控过程大多采用人工方式，再加上啤酒生产的长时性特点，使人工任务量过大，很容易出现质量问题。后期虽然开始启用一些控制设备，但多数存在控制过程简单，可视性差，生产过程数据不能进行有效地保存 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，控制精度和灵活性也欠佳。随着近些年来计算机的迅速普及，监控组态软件技术的日益成熟，人们开始运用组态软件进行啤酒生产过程自动化控制，避免了人为操作的失误，具有足够的灵活性，控制过程精度也有了很大的进步。生产过程历史数据的有效保存，也为厂家进行控制过程分析，控制曲线改进，进一步提高产品质量，提供了良好的原始数据参考。 1.3 啤酒的种类 啤酒是世界上生产和消费量最大的酒种，全世界约有150多个国家和地区生产啤酒。啤酒的类型很多，分类的方法也有很多，现介绍几种主要的分类方法。 1 1.3.1 根据啤酒酵母的性质分类 根据啤酒酵母的性质，人们将啤酒分为下(底)面发酵啤酒和上面发酵啤酒。 下面发酵啤酒是指发酵结束后酵母沉降到发酵容器(发酵罐)底部，采用的酵母称为“下面酵母”(或底面酵母)。目前国际国内市场除少量上面发酵啤酒外，其余都属于下面发酵啤酒。 上面发酵啤酒是指发酵结束后酵母上升到发酵液(发酵池) 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面，采用的酵母称为“上面酵母”。典型的有小麦啤酒、白啤酒。 1.3.2 根据啤酒的色泽分类 啤酒色泽是啤酒质量的一项重要指标，按色度的深浅可将啤酒分为三类。 (1)淡色啤酒 色度为5.0~14.0EBC单位，是产量最大的啤酒品种, 约占98%, 根据地区的嗜好，淡色啤酒又分为淡黄色啤酒、金黄色啤酒和棕黄色啤酒三种类型。 (2)浓色啤酒 色度为15.0~40.0EBC单位，色泽呈红棕色或红褐色，特点是麦芽香突出、口味醇厚、酒花苦味较轻。酿制浓色啤酒除采用溶解度较高的浓色麦芽外，尚需加入部分特种麦芽，如焦香麦芽、巧克力麦芽等。 (3)黑色啤酒 色度为大于40.0单位，色泽深红褐色乃至黑褐色。特点是一般原麦汁浓度较高、麦芽香味突出、口味醇厚、泡沫细腻，苦味则根据产品的类型有较大的差异。 1.3.3 根据原麦汁浓度分类 低浓度啤酒，原麦汁浓度小于7?P;中浓度啤酒，原麦汁浓度7~11?P;全啤酒，原麦汁浓度11~14?P;强烈啤酒，原麦汁浓度大于16?P。 1.3.4 根据是否巴氏杀菌分类 (1)生啤酒 指不经巴氏灭菌或瞬时高温灭菌，而采用物理过滤方法除菌，达到一定生物稳定性的啤酒。 (2)鲜啤酒 指不经过巴氏灭菌或瞬时高温灭菌，成品中允许含有一定量的活酵母菌，达到一定生物稳定性的啤酒。鲜啤酒是地销产品，口感新鲜，但保质期较短。多为桶装啤酒，也有瓶装者。 (3)熟啤酒 指经过巴氏杀菌或瞬时高温灭菌的啤酒。多为瓶装或罐装， 2 第1章 绪论 保质期可达180天。 1.3.5 特种啤酒 (1)干啤酒 干啤酒除符合淡色啤酒的技术要求外，真正(实际)发酵度不低于72%，口味干爽。 (2)冰啤酒 除符合淡色啤酒的技术要求外，在滤酒前须经冰晶化处理，其口味纯净，保质期浊度不大于0.8EBC。 (3)低醇啤酒 酒精度为0.6%-2.5%(体积分数)的啤酒。 (4)小麦啤酒 以小麦麦芽为主要原料(占总原料的40%以上)，采用上面发酵或下面发酵酿制的啤酒。 )浊啤酒 在成品中含有一定量的活酵母菌，浊度为2.0-5.0EBC单位的啤(5 酒。 本设计内容为，了解啤酒的种类和生产的原料，啤酒的生产方法和生产工艺。并进行生产的物料衡算，热量衡算，耗水量的计算以及设备的设计及选型。最后画上全厂工艺流程图、糖化车间带控制点工艺流程图和车间平面布置图。 3 第2章 全厂工艺流程及工艺参数的选择及论证 啤酒的生产主要包括麦芽制备、麦汁制造、发酵、后处理及包装四大工序，每一个部分都很重要。目前很多啤酒企业都是从外购买麦芽，因次本设计中麦芽制备工艺略掉不提。 2.1 麦芽汁制备 糖化的定义:利用麦芽所含酶将麦芽和麦芽辅助原料中的不溶性高分子物质逐步分解为可溶性的低分子物质的过程。 糖化的工艺流程: 麦糟 酒花 冷凝固物 ? ? ? 麦芽?粉碎?糖化?过滤?混合麦汁?煮沸?澄清?冷却?充氧?麦汁 ? ? 大米?粉碎?糊化 酒花糟 热凝固物 2.1.1 主物料选取 啤酒生产主要原料为大麦，目前很多厂都在外面购买麦芽，而不是自主制备麦芽，而麦芽的性质决定啤酒的性质，因此，麦芽的选择尤为重要。 本设计选用浅色贮藏啤酒麦芽。 2.1.2 辅助物料选取 1.选取原因 (1)大麦制成麦芽，其价格增加70%,100%。浸出物含量减少10%。麦芽的价格远远高于不发芽的大麦。在麦汁制造中采用适当比例的辅料。虽增加加工设备，有热能消耗，还需要增加酶制剂等费用，但总成本降低，具有经济性。 (2)辅助物料含可溶性氮少，只提供麦汁浸出物中的糖类。可以降低麦汁总氮。相对减少麦汁中高分子含氮化合物的比例。提高啤酒的非生物稳定性和降低啤酒的色泽。 4 第2章 全厂工艺流程及工艺参数的选择及论证 (3)使用大米含有丰富的糖蛋白，可提高啤酒的泡持性。 2.大米的特点: 价格较廉，而淀粉含量远高于麦芽。多酚物质和蛋白质含量则较麦芽为低，添加大米的啤酒色泽浅，口味清爽，泡沫细腻。酒花香味突出。非生物稳定性比较好。特别是以制造底面发酵的淡色啤酒。 3.大米比例: 我国生产啤酒一般都是用谷类辅助原料，多数用大米，个别厂用玉米，其最低用量为10-15%，最高为40-50%，多数为20-30%，只有极个别长是用部分蔗糖 [1]为辅助原料。《啤酒工业手册》P287本设计选用大米用量为30%。 2.1.3 酒花 1.作用 酒花在啤酒酿造中最主要的成分是酒花树脂,酒花精油和多酚物质。赋予啤酒以特有的苦味和香味。酒花树脂还具有防腐能力。多酚物质中的单宁则具有澄清麦汁的作用。 2.酒花的选择 本设计选用颗粒酒花。 3.选取原因 颗粒酒花是将酒花粉压制成直径5,6mm，长约15mm的短棒状，增加了酒花的密度，减小体积，同时降低了它的比表面积,提高了酒花利用率，便于运输、贮藏和防止氧化。 2.1.4 水 1.水处理的原因 从天然水源得到水都是含有大量的各种杂质的非纯水。需要处理后才能满足生产要求，用于生产。 2.酿造水处理工艺流程: 自来水(井水)?普通过滤器?活性碳过滤器?离子交换树脂过滤器?精密过滤器?酿造用水 3.酿造水质量指标 5 色:无色 透明度:透明 味:无味 溶解盐 150,200mg/l ph 6.00,6.30 总碱度 10,50mmol/l 碳酸盐硬度 0,2? 总硬度 2,7 非碳酸盐硬度 2,5 ?100个/ml 大肠菌群 ?3个/L 细菌数 2.1.5 粉碎 1.粉碎的目的:可溶性物质容易浸出，有利于酶的作用。使麦芽的不容性物质进一步溶解。 2.粉碎方法:湿粉碎和干粉碎。 3.麦芽粉碎:本设计选用连续浸渍湿粉碎。 选择理由: 湿粉碎具有以下优点: 谷皮破而不碎，滤层较疏松，采用过滤槽可缩短麦汁过滤时间约20%; 糖化浸出物收得率较干粉碎增加约0.7%; 对溶解不良的麦芽可提高其浸出物收得率; 允许较高的投料量，糟层高达60cm而不致影响过滤时间和收得率; 如浸渍水弃置不用，酒的风味柔和，胜于干粉碎。 而连续浸渍湿粉碎不仅使糖化室收得率提高，也改善了麦汁组成，特别是多酚、最终发酵度和碘反应的改善。 4.大米粉碎:本设计采用湿粉碎。 技术条件: 水分越低越好;粉碎越细越好;粉碎物存放时间不能超过24h，防止发热结块;谷皮破而不碎 5.粉碎设备 大米、麦芽均用湿法粉碎机 2.1.6 糖化 糖化是指将麦芽和辅料中不溶性高分子物质(淀粉、蛋白质、核酸、半纤维素及其分解中间产物等)，通过麦芽中各种水解酶作用以及水和热力作用使之分 6 第2章 全厂工艺流程及工艺参数的选择及论证 解可溶性低分子物质的过程，提高了原料和辅料的浸出率。 2.1.5.1糖化方法有多种: 1.煮出糖化法:兼用生化作用和物理作用进行糖化的方法，其特点是将糖化醪液的一部分，分批地加热到沸点，然后与其余未煮沸的醪液混合，使全部醪液温度分阶段地升高到不同酶分解所要求的温度，最后达到糖化终了温度。 根据部分醪液煮沸的次数，分为一次、二次和三次煮出糖化法，以及快速糖化法。 2.浸出糖化法:纯粹利用酶的作用进行糖化的方法。其特点是将全部醪液从一定的温度开始，缓慢分阶段升温到糖化终了温度。浸出糖化法的醪液没有煮沸阶段。 2.1.5.2糖化方法的选择依据 1.原料 (1)使用溶解良好的麦芽，可采用短时快速煮出糖化法或浸出糖化法。若需添加辅料，则应采取双醪糖化法。蛋白质分解时间可以适当控制短一些，蛋白质分解温度适当高一些(50-55?)，一面麦汁中低分子氮含量过高。 (2)使用溶解度一般的麦芽，以采用二次或一次煮出糖化法比较合适。若需添加谷类辅料，则应采用双醪一次煮出糖化法或双醪浸出糖化法，并适当延长蛋白质分解和糖化时间，以充分发挥酶的作用。蛋白质分解温度可控制稍低一些(45-50?)。 (3)使用溶解很差而酶活力又低的麦芽，以采用三次煮出糖化法为宜。增添麦芽低温(35-37?)浸渍过程，降低蛋白质分解温度，延长蛋白质分解和糖化时间，以加强各种水解酶的作用，提高原料利用率。若需添加谷类辅料，则采用双醪煮出糖化法，辅料添加量应控制低一些。若麦芽质量太差，则不应添加谷类辅料，或添加辅料而采用相应的生物酶制剂，以补救麦芽酶活力的不足。 2.产品类型 (1)传统的生产方法，制造上面发酵啤酒多采用浸出糖化法，制造下面发酵啤酒，多采用煮出糖化法。 (2)制造浓色啤酒，要采用部分深色麦芽或结晶麦芽，其酶活力较低，以采用 7 三次煮出糖化法为宜;制造淡色啤酒则采用二次或一次煮出糖化法为宜，如果麦芽质量好，也可采用短时快速糖化法或进出糖化法。 (3)制造高发酵度的啤酒，糖化温度要控制低一些(62-63?)，或采用两段糖化法(62-63?，67-68?)，并适当延长蛋白质分解时间;若添加谷类辅料，麦芽的糖化方法要求高一些。 3.生产设备 (1)传统的浸出糖化法，醪液不经煮沸，只需一个有加热装置的糖化锅，便可卯足生产需求;采用煮出糖化法或双醪糖化法，因有部分醪液或辅料醪液要煮沸，需增加一有加热设施的糊化锅。 (2)糖化设备 单式糖化设备:使用这种设备，应尽量考虑采用短时间糖化方法，否则设备利用率太低。此设备陈旧落后，已逐渐被淘汰。 复式糖化设备:这种设备组合在生产上有较大的灵活性。近代化的复式糖化设备已不局限于传统的三锅两槽(糊化锅、糖化锅、麦汁煮沸锅、麦汁过滤槽、回旋沉淀槽)组合方式，二十由不同数量的锅、槽穿插组合使用，合理调整糖化方法，以达到最高设备利用率。 综上，本设计选用双醪二次煮出糖化法 双醪二次煮出糖化法的糖化曲线: 8 第2章 全厂工艺流程及工艺参数的选择及论证 控制原理: ?酸休止 利用麦芽中磷酸酯酶对麦芽中菲汀的水解，产生酸性磷酸盐，有时还利用乳酸菌来增殖产生乳酸，此工艺条件是:温度为35,37?,pH5.2,5.4，时间为30,90分钟。 ?蛋白质休止 利用内切酶分解蛋白质生成多肽和氨基酸，利用麦芽中肽酶分解多肽形成氨基酸。蛋白质休止最适pH为5.2,5.3，最适温度:形成α-氨基氮 为45,50?，形成可溶性多肽为50,55?，作用时间为10,10分钟。 ?糖化分解 淀粉水解成糖类，麦芽中β-淀粉酶催化形成可发酵性糖最适温 ,65?。α-淀粉酶最适活性温度为70?，两种酶共同作用，最适,H度为60 为5.5,5.6，时间为30,120分钟。 ?糖化终止 当糖化完成时，必须使醪液中的酶类(α-淀粉酶除外)失活， 此温度为70,80?。 ?100?煮出 部分糖化醪液加热至100?，促进物料的水解，使淀粉彻底糊化、液化。 ?酶制剂的和添加剂的使用 α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶、R-酶、葡聚 9 糖酶等酶制剂，乳酸、磷酸、石膏等,H调整物质，多酚消除剂等一系列添加剂应在卫生规范下，根据工艺需要适量使用。 2.1.7 麦汁煮沸与酒花添加 1.麦汁煮沸的目的 (1)蒸发水分、浓缩麦汁 蒸发混合麦汁中多余水分，使麦汁浓缩到要求的浓度。 (2)灭酶和杀菌 过滤后麦汁中残留有少量酶类，为保证酿造过程中麦汁组分的一致，需通过加热使酶钝化。同时杀菌，以保证发酵的安全性。 (3)蛋白质变形和絮凝 煮沸时利用蛋白质热变性与单宁结合等反应使麦汁中高分子蛋白质变性和絮凝以便除去，提高啤酒的非生物稳定性。 (4)浸出酒花中物质 赋予麦汁独特的苦味和香味，同时提高啤酒的生物和非生物稳定性。 2.煮沸方法 采用传统的煮沸方法。 3.技术条件 煮沸强度:10,12, 煮沸时间:1.5-2h ph:5.2,5.4 本设计选用:煮沸强度10% 煮沸时间:1.5h 选用理由:煮沸强度不够，则麦汁不够清亮，蛋白质凝结效果不好，但煮沸强度过高，则没有什么好处。煮沸时间对啤酒的性质影响极大，合理延长煮沸时间，对蛋白质凝固、提高酒花利用率和还原物质的形成有利，但是，过分的延长煮沸时间，不仅经济上不贺礼，麦汁质量也会下降。 4.设备:麦汁暂贮槽， 麦汁煮沸锅 5.酒花添加 添加酒花量:国内通常也用每吨啤酒所加酒花公斤数表示，或以酒花与啤酒的质量分数表示之。本设计中酒花添加量为0.2%。 添加酒花方法:颗粒酒花的添加方法(与整酒花相同) 在煮沸35min后添加一次酒花，主要是加苦酒花; 在煮沸结束前5min再添加一次酒花，主要添加香酒花。 10 第2章 全厂工艺流程及工艺参数的选择及论证 2.1.8 热凝固物的分离 1. 分离的原因:发酵前必须除掉热凝固物，若带入发酵罐中，可能会粘附在酵母细胞表面，将影响酵母的正常发酵。另外，热凝固物对啤酒色度、泡沫性质、苦味和口味稳定性都有不良影响。 2. 分离方法:传统采用自然沉降法—冷却盘或沉淀槽法。 本设计采用回旋沉淀槽分离热凝固物，采用回旋沉淀槽比传统重力沉淀槽可缩短作业时间2-2.5h，沉淀的热凝固物紧密，回旋槽含挥发物81%，传统重力槽85%-82%。 3. 选用设备:回旋沉淀槽 2.1.9 麦汁冷却 1.目的:冷却至发酵所需的温度，采用的是中温发酵，但是是低温接种，冷却到6? 2.冷却方法: 两段冷却和一段冷却。 一段冷却相对于两段冷却来说，避免了辅助材料的消耗;节电可达40%左右;一段冷却的冷却水出口温度正与洗糟用水温度相吻合，无须加热，热能得到了充分利用。本设计采用一段冷却。 3.设备:薄板冷却器 2.1.10 麦汁充氧 酵母是兼性微生物，在有氧条件下生长繁殖，在无氧条件下进行酒精发酵。酵母进入发酵阶段之前，需要繁殖到一定的数量，这阶段是需氧的。因此，要将麦汁通风，使麦汁达到一定的溶解氧(7-10mg/L)。麦汁中氧气的溶解度，与麦汁中氧分压成正比，与麦汁温度，黏度成反比。麦汁浓度增加将减少饱和溶氧量。 麦汁充氧的方式:通常采用文丘里管充气。 2.2 啤酒发酵 本设计采用下面发酵法生产啤酒 11 下面发酵法的特点 1. 采用下面发酵法主发酵温度较低，发酵进程比较缓慢，主发酵完毕大部分酵母沉降到容器底部。 2. 下面发酵法的后发酵期较长，酒液澄清良好，酒的泡沫细致，风味柔和，保存期长。 2.2.1 酵母菌的选择及扩大培养 1. 选择酵母菌:本设计选用的下面发酵法生产啤酒，目前国内很多厂都采用的U酵母，其发酵力和凝集性都很好。 2. 扩大培养 啤酒酵母的扩大培养顺序 斜面试管?富氏瓶或试管培养?巴氏瓶或三角瓶培养?卡式罐培养?汉生罐培养?酵母扩大培养罐?酵母繁殖罐?发酵罐 2.2.2 啤酒发酵 本设计采用的是下面发酵方法，其过程是每批定型麦汁，经过添加酵母、主发酵、后发酵和贮酒和成熟等阶段。相应的设备是:酵母添加器、酵母罐、发酵罐。传统下面发酵方法有敞口发酵和密闭发酵两种方式，国内大多采用敞口发酵。 2.2.2.1 酵母接种 1.接种方法 干加法;湿加法;递加法;分割法 本设计选用湿加法 2.酵母添加量 不同麦汁浓度的酵母添加量: 表2—1麦汁浓度与酵母添加量的关系 麦汁浓度 酵母泥添加量 7,9 0.3,0.4 10,12 0.4,0.6 12 第2章 全厂工艺流程及工艺参数的选择及论证 13,15 0.5,0.7 16,20 0.6,1.0 2.2.2.2 酵母的回收 酵母回收方法 人工回收:劳动强度大 工厂一般不采用 (1) (2)利用酵母离心机回收 利用酵母和发酵液的不同比重，用离心机分离酒液和酵母。分离啤酒和酵母的离心机多采用自开式盘式 为了保持下酒时酒液中的酵母液浓度。采用此法:部分酒液不经离心，直接 6与其他离心后的酒液混合。使酵母浓度保持在(5,10)×10细胞数/ml左右离心后酵母泵于贮存罐内进行处理。 特点:操作方便，但离心机及所属设备不易灭菌，而且离心过程中酒液容易摄取多量的氧。 2.2.2.3 啤酒的主发酵 1. 过程:主发酵前期酵母吸收麦汁中氨基酸和营养物质，应用糖类发酵合成细胞并产生热量。此时糖降比较缓慢，而氨基氮下降迅速。由于有机酸和麦汁缓冲物质减少，pH下降迅速。酵母达到最高浓度时，糖降最快，每天外观浓度 o降可达1.5,2.0P。此阶段大量废热产生，必须进行冷却。 发酵度达到酵母凝聚点时(一般发酵度在35,,45,)，酵母开始凝聚，发酵液中悬浮酵母细胞数开始下降，糖降速率随之降低。为 凝聚和保存凝聚酵母的活性，发酵后期应逐步降低温度，使发酵温度趋近后酵温度。 o主发酵后期每日糖降小于0.3P时，发酵缓慢，泡沫消失，逐步形成泡盖。泡盖是CO带至发酵液面的多酚、酒花树脂、蛋白质等被氧化、聚合形成的。在2 主发酵结束前，捞去泡盖，即可进行后发酵和回收凝聚酵母泥。 2. 发酵过程的控制 温度控制:接种温度一般控制在5-8?;发酵最高温度控制在7.5-9?;发酵终了温度一般控制在4-5?。 浓度的控制:在一定的酵母菌种和麦汁成分条件下，浓度的控制是由调节发 13 酵温度和发酵时间来控制的。如果发酵旺盛，消糖快，则需适当降低发酵最高温度和缩短最高温的保持时间;反之，则需延长最高温保持时间或采取缓慢降温的办法，以促进消糖。 时间的控制:下面发酵的主发酵时间一般控制在7-10天。 2.2.2.4 后酵和贮酒 主发酵结束后，进入后发酵阶段。后期进行低温贮藏。储酒温度控制在-0.6,-1.5?,之间。 后酵和贮酒的目的是:糖类继续发酵、促进啤酒风味成熟、增加CO溶解、2促进啤酒澄清。 2.2.3 啤酒过滤 啤酒过滤操作原则是:产量大，质量高，损失小，劳动条件好，CO损失小，2不易污染，不影响风味，啤酒不吸氧。 啤酒过滤的常用方法有:1.滤棉过滤;2.硅藻土过滤;3.板式过滤;4.离心分离法;5.微孔薄膜过滤法。本设计采用硅藻土过滤法对老熟啤酒进行过滤操作。 2.3 啤酒包装 瓶装啤酒包装工序生产流程: 瓶子?选瓶?浸瓶?洗瓶?控水?验瓶 ? 装酒?滤过啤酒 ? 瓶装鲜啤酒?装箱?贴标?验酒?压盖?瓶盖 ? ? 酒箱 商标 ? ? 瓶装熟啤酒?装箱?贴标?验酒?杀菌 14 第2章 全厂工艺流程及工艺参数的选择及论证 2.3.1 验瓶 验瓶方法:人工验瓶与光学检验仪验瓶。现采用光学检验仪验瓶，利用光学验瓶装置，可自动将污瓶从传送带上排除。 验瓶技术要求:1.外观:高矮一致，规格一致，颜色一致。 2.瓶口:不得有破裂痕迹。 3.瓶内:不得有任何污物。 4.瓶子运行速度:100-800瓶/分。 2.3.2 啤酒灭菌 1.灭菌的目的:啤酒灭菌的目的是为了保证啤酒的生物稳定性，有利于长期保存。 2.灭菌方式:装瓶前杀菌和装瓶后杀菌两种。目前国内外大多数厂均采用后者。 本设计采用62-65?温度灭菌25min，这样较好地保存了啤酒的营养与天然风味，又可以杀死啤酒里的乳酸杆菌和芽孢。 3.灭菌设备:喷淋巴氏杀菌机 4.啤酒灭菌的工艺技术条件: (1).酒不得发生酵母浑浊。 (2).灭菌后的啤酒，色、香、味不得与原酒有显著变化。 (3).在65?灭菌温度时，二氧化碳含量为4,5克/升的条件下，瓶颈空间容积应保持为瓶容积的3%，杀菌温度超过65?应保持瓶容积的4%。 (4).加热水温与酒温差、保持2,3?，以防局部过热。 (5).升降温度应和缓，防止骤升骤降，引起瓶子破损而造成酒和瓶子的损失。 2.3.3 验酒 杀菌后的啤酒应进行检验，将不合格的酒挑出来，具体要求如下: 15 1.酒液清亮透明，无悬浮物和杂质。 2.瓶盖不漏气，不漏酒。 3.瓶内酒液容量合乎 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，浅满不超过?10ml 4.瓶子外部无泥污及不洁的附着物。 2.3.4 验酒后的啤酒粘标，装箱，出厂销售。 16 第3章 全厂物料衡算、糖化车间热量衡算、耗水量计算 第3章 全厂物料衡算、糖化车间热量衡算、耗水量计 算 3.1 全厂物料衡算 基础数据: 项目 名称 百分比/% 定额指标 原料利用率 98 麦芽水分 6 大米水分 12 无水麦芽浸出率 75 无水大米浸出率 92 原料配比 麦芽 70 大米 30 啤酒损失率 冷却损失 3 (对热麦汁) 发酵损失 1 过滤损失 1 装瓶损失 1 总损失 6 表3-1 根据基础数据，先进行100kg原料(麦芽、大米)生产9?P淡色啤酒的物料计算，然后进行100L9?P淡色啤酒物料衡算最后进行6万吨/年 啤酒厂的物料衡算 3.1.1. 100kg原料(70,麦芽、30,大米)生产9?P淡色啤酒的物料衡算 1.热麦汁量:由基础数据可得原料收得率分别为 麦芽收率:0.78(100,6)?100,70.5, 17 大米收率:0.95(100,12)?100,83.6, 混合原料收率为:0.98(0.70×70.5,，0.30×83.6,)×100,,72.94, 由此，100kg混合原料可制得9?P热麦汁量为:72.94/9 ×100 ,810.44kg 又知9?P麦汁在20?时的相对密度为1.0359，而100?热麦汁比20?时的体积增加1.04倍，故100?热麦汁体积为:810.44/1.0359×1.04,813.65 L 2.冷麦汁量:813.65×(1,3,),789.24 L 3.发酵液量:789.24×(1,1,),781.35L 4.过滤酒量:781.35×(1,1,),773.54L 5.成品啤酒量:773.54×(1,1,),765.80 L 6.酒花耗用量:热麦汁加入酒花量定为0.2% 则100Kg原料耗用酒花量为: 810.44×0.2%,1.62 kg 7.湿糖化糟:设排出湿麦糟含水80, 麦糟70×[(1,6,)(100,75)/(100,80)],82.25 kg 大米糟30×[(1,12,)(100,95)/(100,80)],6.6 kg 湿糖化糟82.25，6.6,88.85 kg 8.酒花糟:设酒花糟在麦汁中浸出率40,，酒花糟含水量按80,计算， 则酒花糟 1.62×(1,40,)/(1,80%),4.86kg 9.酵母量(以商品干酵母计): 生产100L啤酒可得商品酵母1kg，则生产765.80L啤酒可得7.6580kg干酵母 湿酵母含水分85,，酵母固形物7.6580×(1,85,),1.1487 kg 含水分7,的商品干酵母1.1487×1/(1,7,),1.24kg 10.空瓶需用量(以规格为640ml瓶计): 765.80/0.64 ×1.005,1202.3?1203个 11.瓶盖需用量: 765.80/0.64 ×1.01,1208.5?1209个 12.商标需用量: 765.80/0.64 ×1.001,1197.8?1198张 3.1.2. 生产100L9?P淡色啤酒需进行的物料衡算 由上面计算可知100kg混合原料可生产9?P成品啤酒765.80L 18 第3章 全厂物料衡算、糖化车间热量衡算、耗水量计算 1.生产100L9?P淡色啤酒需耗混合原料为:100/765.80 ×100,13.06kg 2.麦芽耗用量:13.06×70,,9.14kg 3.大米耗用量:13.06×30,,3.92kg 4.酒花耗用量:热麦汁中加入酒花量为0.2%， ?P啤酒耗用酒花量 813.65/765.80×100×0.2%=0.21kg 则100L9 5.热麦汁量:813.65/765.80×100,106.25 L 6.冷麦汁量:789.24/765.80×100,103.06 L 7.发酵液量:781.35/765.80×100,102.03 L 8.过滤酒量:773.54/765.80×100,101.01 L 9.湿糖化糟量: 设排出的湿麦糟水份含量为80,，则 湿麦糟量 [(1,0.06)(100,75)/(100,80)]×9.14,10.74 kg 湿大米糟量 [(1,0.12)(100,95)/(100,80)]×3.92,0.86 kg 综上可得湿糖化糟量 10.74，0.86,11.60 kg 10.酒花糟量: 设麦汁煮沸过程中酒花浸出率为40,，且酒花糟水份含量为80,，则 酒花糟量 [(100,40)/(100,80)]×0.21,0.63 kg 11.酵母量(以商品干酵母计): 生产100L啤酒可得2kg湿酵母泥， 其中一半作生产接种用，一半作商品酵母用即1kg，湿酵母泥含水分85, 酵母固形物量: 1× (100,85)/100,0.15 kg 那么含水分7,的商品干酵母量为:0.15× 100/(100,7),0.16 kg 11.空瓶需用量(以规格为640ml瓶计): 100/0.064 ×1.005?157个 12.瓶盖需用量:100/0.64 ×1.01?158个 13.商标需用量:100/0.64 ×1.001?157张 3.1.3. 年产6万吨9?P啤酒厂的物料衡算 生产旺季每天糖化8次，旺季以170天计，占年产量85,，淡季每天糖化3次，以160天计。 则每年总糖化次数8×170+3×160,1840次 19 6万吨9?P淡色啤酒糖化车间物料衡算: 旺季二、三季度，按170天算，设每天糖化8次，共糖化1360次，旺季产 3量占全年85,(9?P淡色啤酒密度1036 kg/m) 4331.糖化1次成品酒定额量(6×10×10×10×85%)/(1036×1360),36196.91L 13.06/100,4727.32 kg 2.消耗混合原料 36196.91× 3.麦芽 3513.20×70,,3309.12 kg 4.大米 3510.20×30,,1418.20 kg 5.酒花 0.21×36196.91/100,76.01 kg 6.热麦汁 106.25×36196.91/100,38459.22 L 7.冷麦汁 103.06×36196.91/100,37304.54 L 8.湿糖化糟 11.60×36196.91/100,4198.84 kg 9.湿酒花糟 0.63×36196.91/100,228.04 kg 10.发酵液 102.03×36196.91/100,36931.71L 11.过滤液 101.01×36196.91/100,36562.50 L 12.成品酒 100×36196.91/100,36196.91 L 13.商品干酵母 0.16×36196.91/100,57.92 kg 14.空瓶 157×36196.91/100,56829.1?56892个 15.瓶盖 158×36196.91/100,57191.1?57192个 16.商标 157×36196.91/100,56829.1?56892张 由前可得出整个物料衡算表: 表3—2全厂物料衡算表 物料名称 单100?混合100L10?淡色糖化一次定10万吨/年啤酒 位 原料 啤酒 额 生产 6混合原料 Kg 100 13.06 4727.32 8.70×10 6麦芽 Kg 70 9.14 3309.12 6.09×10 6大米 Kg 30 3.92 1418.20 2.61×10 20 第3章 全厂物料衡算、糖化车间热量衡算、耗水量计算 5酒花 Kg 1.62 0.21 76.01 1.40×10 7热麦汁 L 813.65 106.25 38459.22 7.08×10 7冷麦汁 L 789.24 103.06 37304.54 6.86×10 6湿糖化醪 L 781.35 102.03 4198.84 7.73×10 5湿酒花醪 L 773.54 101.01 228.04 4.20×10 7发酵液 Kg 88.85 11.60 36931.71 6.80×10 7过滤液 Kg 4.86 0.63 36562.50 6.73×10 5商品干酵母 Kg 1.24 0.16 4727.32 1.07×10 8空瓶 个 1203 157 56892 1.05×10 8瓶盖 个 1209 158 57192 1.05×10 8商标 张 1198 157 56892 1.05×10 7成品啤酒 L 765.80 100 36196.91 6.66×10 7全年实际生产啤酒量为:6.66×10×1.036,69000吨 3.2 热量衡算 本设计采用二次煮出糖化法糖化工艺流程为: 自来水，18? 糊化锅 糖化锅 大米粉1418.20kg 麦芽3025.48kg 料水比1:4.5 料水比 1:3.5 热水50? 麦芽粉 283.64kg 46.7? 60min 21 10min 10min t? 63? 60min 70? 5min 10min 冷却 7min 90? 20min 100? 30min 70? 25min 20min 过滤 糖化结束 78? 100? 10min 麦糟 90min 回旋沉 酒花槽 麦汁 煮沸锅 淀槽 热凝固物 煮沸强度5% 薄板冷却器 冷麦汁 去发酵 3.2.1 糖化用水耗热量Q1 根据工艺，糊化锅加水量为: G,(1418.20+283.64)×4.5,7658.28kg 1 式中，1418.20为糖化一次的大米粉量，283.64kg为糊化锅中加入的麦芽粉量(大米的20,) 而糖化锅中的加水量为 G,3025.48×3.5,10589.18kg 2 式中，3025.48为糖化一次糖化锅投入的麦芽量，即 3309.12,283.64,3025.48kg 综上所述，糖化总用水量为:G,G，G,7658.28，10589.18= 18247.46kg w12 自来水平均温度取t′,18?，而糖化配料用水温度t″,50? 22 第3章 全厂物料衡算、糖化车间热量衡算、耗水量计算 比热容 C, 4.18 kJ/(kg.K) w 故耗热量 Q,GC(t″,t′),18247.26×4.18×(50,18),2440780.25kJ 1ww 3.2.2 第一次米醪煮沸耗热量Q2 1.糊化锅内米醪由初温t加热至100?，耗热量: 0 Q′,G.C(100,t) 米醪米醪02 (1)计算米醪的比热容:C 米醪 由经验公式 C,0.01[(100,W)C，4.18w]进行计算， 谷物0 式中w为含水百分率，C为绝对谷物比热容，且 C,1.55 kJ/(kg.K) 00 C,0.01[(100,6)1.55，4.18×6],1.71 kJ/(kg.K) 麦芽 C,0.01[(100,12)1.55，4.18×12],1.87 kJ/(kg.K) 大米 C,(GC，GC，GC)/(G，G，G) 米醪大米大米麦芽麦芽w大米麦芽11 ,(1418.20×1.87，283.64×1.71，7658.28×4.18)/ (1418.20，283.64，7658.28) ,3.76kJ/(kg.K) (2)米醪的初温t 0 设原料初温为18?，而热水为50?，则 G,G，G，G,1418.20，283.64，7658.28 米醪大米麦芽1 ,9360.12kg t,[(GC，GC)×18，GCw×50]/GC 大米大米麦芽麦芽米醪米醪01 ,[(1418.20×1.87，283.64×1.71)×18 ，7658.28×4.18×50]/(9360.12×3.76) ,47.10 ? (3)代入式Q′,GC(100,t) 米醪米醪20 ,9360.12×3.76×(100,47.10) ,1856813.81kJ 2.煮沸过程蒸汽带出的热量Q″ 2 煮沸时间30min，蒸发量为每小时5,，则蒸发水份量 V,G米醪×5,×30 /60,9360.12×5,×30/60 1 ,234.00kg 23 故， Q″,VI,234.00×2257.2,528181.80 kJ 21 式中，I为煮沸温度约100?下水的汽化潜热(kJ/kg) 3.热损失Q″′ 2 米醪升温和第一次煮沸过程的热损失为前两次耗热量的15,，即: Q″′,15,(Q′，Q″) 222 4.综上可得 Q,1.15(Q′，Q″),1.15(1856813.81，528181.80) 222 ,2742745.40kJ 3.2.3 第二次煮沸前混合醪升温到70?的耗热量Q3 按糖化工艺，来自糊化锅的煮沸的醪与糖化锅中的麦醪混合后 温度应为63?， 所以混合前米醪应先从100?冷却到中间温度t 0 1.糖化锅中麦醪的初温t麦醪 已知，麦芽粉初温为18?，用50?热水配料，则麦醪温度 t,(GC×18，GCw×50)/GC 麦醪麦芽麦芽2麦醪麦醪 其中，G,3025.48，10589.18,13614.66 kg 麦醪 C,(GC，GCw)/(G，G) 麦醪麦芽麦芽2麦芽2 ,(3025.48×1.71，10589.18×4.18)/(3025.48， 10589.18 ,3.63 kJ/(kg.K) t,(3025.48×1.71×18，10589.18×4.18×50)/13624.66×3.63 麦醪 ,46.67 ? 2.经第一次煮沸后米醪量为 G′,G,V,9360.12,234.00,9126.12kg 米醪米醪1 进入第二次煮沸的混合醪量 G,G′，G,9126.12，13614.66,22740.78 kg 混合米醪麦醪 3.混合醪比热容 C,(GC，G′C)/G 混合麦醪麦醪米醪米醪混合 ,(13614.66×3.63，9126.12×3.76)/22740.78 24 第3章 全厂物料衡算、糖化车间热量衡算、耗水量计算 ,3.68 kJ/(kg.K) 根据热量衡算，且忽略热损失，米醪与麦醪合并前后的焓不变，则米醪中间 温度为: t,(GCt—GCt),(G′C) 混合混合混合麦醪麦醪麦醪米醪米醪 ×3.68×63—13614.66×3.63×46.67) ,(22740.78 ,(9126.12×3.76) ,86.43? 因为此温度只比煮沸温度低10度多，考虑到米醪由糊化锅到糖化锅的输送过程的热损失，可不必加中间冷却器。 综上可得: Q,GC(70,63),22740.78×3.68×7,585802.49 kJ 混合混合3 3.2.4 第二次煮沸混合醪的耗热量Q4 据工艺糖化结束醪温度78?，抽取混合醪的温度70?，煮沸的混合醪 量G′ (G,G′)(78,70)C,G′C(100,78) 混合混合混合 ?G′/G,26.7% 混合 1.沸醪耗热量为: Q′,26.7%GC(100,70) 混合混合4 ,26.7%×22740.78×3.68×30 ,670325.42 kJ 2.二次煮出过程蒸汽带走的热量Q″ 4 煮沸时间为10min，蒸发强度为5%，则蒸发水分量为: V,26.7%G混合×5%×10/60,50.60kg 2 则 Q″,IV,2257.2×50.60,114214.32kJ 24 式中，I为煮沸温度下饱和蒸汽的焓(kJ/kg) 3.热损失Q″′ 4 据经验 Q″′,15%(Q′+Q″) 444 4.综上可得 Q,1.15(Q′+Q″) ,1.15(670325.42，114214.32) 444 25 ,902220.70kJ 3.2.5 洗糟水耗热量Q5 设洗糟水平均温度为80?，每100kg原料用水450kg，则用水量 G,4727.32×450/100,21272.94 kg 洗 Q,G洗C(80,18),21272.94×4.18×62,5513095.13 kJ w5 3.2.6 麦汁煮沸过程耗热量Q6 1.麦汁升温至沸点耗热量Q′6 由前物料衡算知: 100kg混合原料可得660.42kg热麦汁，设过滤完毕麦 汁温度70?。则进入煮沸锅的麦汁量为: G,4727.32×813.65/100,38463.84kg 麦汁 此时麦汁比热容为: C,[3309.12×1.71+1418.20×1.87+(7658.28+10589.18)×麦汁 4.18]/(3309.12+1418.20+7658.28+10589.18) ,3.68 kJ/(kg.K) Q′,GC(100-70),4246407.94 kJ 麦汁麦汁6 2(煮沸过程蒸发耗热量Q″ 6 煮沸强度10%，时间90min，则蒸发水分为 V,62378.5×10%×90/60,9356.78 kg 3 由上可得 Q″,IV,2257.2×38463.84,13023095.98 kJ 36 3.热损失Q″′: 6 Q″′,15%( Q′+ Q″) 666 4.综上可得麦汁煮沸总耗热量 Q″′,15%( Q′+ Q″) 666 ,1.15(4246407.94+13023095.98) ,19859929.5 kJ 26 第3章 全厂物料衡算、糖化车间热量衡算、耗水量计算 3.2.7 糖化一次总耗热量 Q总 Q,总 2440780.25+2742745.4+585802.49+902220.70+5513095.13+19859929.5 ,32044573.47kJ 3.2.8 糖化一次耗用蒸汽量D 使用表压为0.2MPa的饱和蒸汽 I,2709.2 kJ/kg ,Q/(，-,)/η= 15225.13 D总 i------相应冷凝水的焓493.71kJ/kg(《化工工艺设计手册》上2-297) η---蒸汽的热效率，取η,95% 3.2.9 糖化过程每小时最大蒸汽量Qmax 在糖化过程各步骤中，麦汁煮沸耗热量Q最大，且知煮沸时间为90min，热6 效率95%， 故 Q,Q/(，-,) /95%,13936792.63 kJ/h max6 相应的最大蒸汽耗热量为 D,Q,(，-,)=6290.61 kg/h maxmax 3.2.10 蒸汽单耗 据设计，每年糖化次数为1840次，共生产啤酒69000吨 每年耗蒸汽总量为 D,15225.13×1840,32957928.47kg T 每吨啤酒成品耗蒸汽(对糖化) Ds,32957928.47/69000,477.65kg/t啤酒 每天耗蒸汽量(按生产旺季计算)D,15225.13×8,121801.04kg/d d 综上可得，6万吨/a啤酒厂糖化车间总热量衡算表: 表3—3全厂糖化车间热量衡算表 27 名称 规格MPa 每吨产品每小时最每天耗量年耗kg/a 消耗定额大用量kg/d kg kg/h 蒸汽 0.2 477.65 6290.61 121801.04 32957928.47 3.3 耗水量的计算 3.3.1 糖化用水 100kg混合原料大约需用水量400kg。 糖化用水量,4727.32×400/100,18909.28kg 糖化用水时间设为0.5小时。 故: 每小时最大用水量,18909.28/0.5,37818.56?/h 3.3.2 洗糟用水量 100kg混合原料约用洗糟水450kg，则需水量为: 4727.32×450/100,21272.94kg 用水时间为1.5小时。则 每小时洗糟最大用水量,21272.94/1.5,14181.96kg/h 3.3.3 糖化室洗刷用水量 一般糖化室及设备每糖化一次洗刷用水约6t用水时间约2h 故: 洗刷最大用水量,6/2,3t/h 3.3.4 沉淀槽冷却用水量 G,Q/C(t,t) (冷却时间为1小时) 21 热麦汁放出热量 Q,GpCp(t′,t′) 12 热麦汁比重 C,1.036 热麦汁量 Gp,38459.22×1.036,39843.75 ?/h 28 第3章 全厂物料衡算、糖化车间热量衡算、耗水量计算 热麦汁比热 Cp,4.1KJ/(kg.?) 热麦汁温度 t′,100? t′,55? 12 冷麦汁温度 t,18? t,45? 12 冷却水比热 C,4.18KJ/(kg.?) 39843.75×4.1×(100,55),7351171.88 KJ/h Q, G,7351171.88/4.18×(45,18),65135.32 Kg 3.3.5 沉淀糟洗刷用水 每次洗刷用水3.5吨.冲洗时间设为0.5h， 则 每天最大用水用水量为 3.5/0.5 =7 t/h 3.3.6 麦汁冷却器冷却用水 麦汁冷却时间为1小时 麦汁与冰水耗量比例为1:1.2-1.4。 耗用冷冻水量为 M,1.2*39843.75=47.81t/h。 1 3.3.7 麦汁冷却器冲刷用水 冲刷一次,用水4t用水时间为0.5h, 则每次最大用水量为 4/0.5 ,8吨/h 3.3.8 酵母洗涤用水(无菌水) 在锥形罐啤酒发酵过程，主发酵结束时要排放部分酵母，经洗涤活化后重复用于新麦汁的发酵，一般可重复5,7次，设湿酵母添加量为麦汁量的1.0,，且使用1?的无菌水洗涤。洗涤无菌水量为酵母量的3倍。冷却前无菌水温为30?。用,8?的酒精液作冷却介质。 由上述条件，可得无菌水用量为: G′ ,7×1.0%×3×G,7×0.01×3×38459.22 w ,8076.44kg 每天有3班用无菌水,冷却操作2h内完成 则 无菌水耗用量为4.04t/h。 29 3.3.9 发酵室洗刷用水 每天洗刷二个发酵室,每个用水2t洗刷地面共用2吨 .每天用水2×2，2,6 吨 设时间1.5h 最大用水量6/1.5,4t/h 3.3.10 贮酒室洗刷用水 每天冲刷贮酒桶一个，用水为2吨，管路及地面冲刷用水为1t，冲刷时间 2，1,3t/h 为1小时。最大用水量为 3.3.11 清酒罐洗刷用水 每天用4桶,冲洗一次.共用水4t, 时间40分钟， 则 最大用水量 4×60/40,6t/h 3.3.12 过滤机用水 过滤机两台,每台冲刷一次,用水3t(包括顶酒用水)使用时间1.5h, 则最大用水量 2×3/1.5,4 t/h 3.3.13 洗瓶机用水 按设备规范表，洗瓶机最大生产能力为3000瓶/时，冲洗每个瓶需水1.5L。则用水量为 3000×1.5,4500L/h 每班生产7小时计,总耗水量 4500×7,31500L 3.3.14 装酒机用水 每冲洗一次用水2.5t,每班冲洗一次,每间次0.5h 最大用水量 2.5/0.5,5 t/h 30 第3章 全厂物料衡算、糖化车间热量衡算、耗水量计算 3.3.15 杀菌机用水 杀菌机每瓶耗水量1L用水量,3000×1,3000L/h 3.3.16 其它用水 包括冲洗地板,管道冲刷.洗滤布.每班需用水10吨,用水时间2h 则:每小时用水量 10/2,5t/h。 用水量衡算总表入如下: 表3—4全厂用水衡算表 编 用水量 号 用水项目 水质需要 最大用水吨/次 吨/日 量t/h 1 糖化用水 自来水或深井水 37.82 18.91 37.82 2 洗槽用水 自来水或深井水 14.14 21.27 42.54 3 糖化室洗刷用水 自来水或深井水 3 6 12 4 沉淀槽冷却用水 深井水 65.14 65.14 130.28 5 沉淀槽洗刷用水 自来水或深井水 7 3.5 7 6 麦汁冷却器冷却用水 深井水 47.81 47.81 95.62 7 麦汁冷却器洗刷用水 自来水或深井水 8 4 8 8 酵母洗涤用水 无菌水 4.04 4.04 4.04 9 发酵室洗刷用水 自来水或深井水 4.0 6.0 6.0 10 贮酒室洗刷用水 自来水或深井水 3 3 3 11 清酒罐洗刷用水 自来水或深井水 6.0 4.0 4.0 12 过滤机用水 自来水或深井水 4.0 6.0 6.0 13 洗瓶机用水 自来水或深井水 4.5 31.5 31.5 14 装酒机用水 自来水或深井水 5.0 2.5 2.5 15 杀菌机用水 自来水或深井水 3 21 21 16 其它用水 自来水或深井水 5.0 10 10 31 第4章 糖化车间相关设备计算与选型 4.1 麦芽暂贮箱 所需容量的计算 每次投料量G,3309.12kg 3麦芽容重 γ,500kg/m 有效容积系数 φ,0.8 3所需容积 V,G/γφ,3309.124/500×0.8,8.27m 结构:采用方形斜锥底木结构，内衬白铁皮。定箱内尺寸 A,2400mm a,400mm B,2000mm b,400mm H,1200mm h,1400mm 总容积 V,ABH，h/6(2AB，Ab，aB，2ab) 总 ,2.4×2×1.2，1.4/6×(2×2.4×2，2.4 ×0.4，0.4×2，2×0.4×0.4) 3,8.49m 经校核V,V满足设计要求 总 4.2 麦芽粉贮箱 每次投料量.G,3309.12 kg 3麦芽容重 C,2.560m/t 有效容积系数φ,0.7 3所需容积V,Gc/φ,12.10m 结构 采用方形锥底.木结构内衬铁皮,箱内尺寸为: A,2400mm a,400mm B,2200mm b,300mm H,1800mm h,1800mm 32 第4章 糖化车间相关设备计算与选型 V,ABH +h/6(2AB+Ab+aB+2ab) 总 3,13.22m 经校核V,V满足设计要求 总 4.3 大米暂贮箱 1. 所需容量计算. 每次投料量.G,1418.2kg 3麦芽容重 γ,800kg/m 有效容积系数φ,0.8 3所需容积V,G/γφ,2.22m 2.结构 采用方形斜锥底.木结构内衬铁皮,箱内尺寸为: A,2000mm a,400mm B,1000mm b,300mm H,1000mm h,1200mm V,ABH +h/6(2AB+Ab+aB+2ab) 总 3,3.05m 经校核V,V满足设计要求 总 4.4 大米粉贮箱 每次投料量G,1418.2kg 3麦芽容重 c,1.73m/t 有效容积系数φ,0.7 3所需容积V,Gc/φ,3.50m 2.结构 采用方形锥底.木结构内衬铁皮,箱内尺寸为: A,2000mm a,400mm B,1100mm b,300mm H,1200mm h,1200mm 33 V,ABH +h/6(2AB+Ab+aB+2ab) 总 3,3.78m 经校核V,V满足设计要求 总 4.5 糊化锅 糊化锅第一次煮沸量为9360.08?第二次煮沸9006.14kg 取大者计算 其中含大米粉量1418.2kg 含水量12% 含麦芽粉283.64kg 含水量 6% 糊化醪干物质%,[1418.2×(1,12%)+283.64×(1,6%)]/18713.59 ,16.18% 【2】 查《发酵工厂工艺设计概论》P得麦汁比重 1.0669 310 V,9360.08/1.0669×1000 有效 3,8.77m 取糊化锅充满系数0.7 V,V /0.7 总有效 3,12.53 m 采用球形底糊化锅，以球形底的容积为容积余量 则 V,πDH/4 取D:H,2:1 有效 3则 12.53,3.14×D/(4×2) D,2.8m 圆整取 D,3600mm V设计有效,πD2(H,0.5)/4，πvh2(D2/8+h2/6) 33,16.06m，12.53m 4.6 糖化锅 糊化锅糊化醪量根据前面物料计算可得:9360.08kg 根据工艺设计糊化锅中糊化醪煮沸时每小时蒸发5%的水分，第一次煮沸30min 则 蒸发量,9360.08×5%×30/60,234kg 第一次煮沸后糊化醪量,9360.08,467.84,9126.08kg 糖化醪量,13614.66kg 第一次煮沸后糖化锅中醪液量为: 9126.08，13614.66,22740.74kg 34 第4章 糖化车间相关设备计算与选型 3309.124，(1,6%)，1418.2，(1,12%)糖化醪中干物质量%, ，100%22740.74 ,19.17% 查《发酵工厂工艺设计概论》P得糖化醪相对密度为1.079 310 22740.743则糖化锅有效容积,,21.08m 1.079，1000 ，则 取糖化锅充满系数为0.7 3糖化锅的总容积,21.08/0.7,30.11m 本设计采用平底糖化锅，上封头采用120?锥形封头。取糖化锅径高比为2 :1 则 30.113D,,4.25m 0.785，0.5 圆整取 D,4400mm 1H,D,2200mm 22,DH3校核: V==25.9 m 有效4 其中H取人孔以下500mm V> V 符合设计要求。 设有效 4.7 过滤槽 2查《啤酒工业手册》(下)P 每100kg干麦芽所需过滤面积0.5,0.6m; 本设437 2计取0.55m 2则 所需的总过滤面积为 0.55 × 3309.124/100,18.2m 2由S,πD/4则 4，18.2 D, ,4.82 3.14 圆整取 D,5000mm 3查《啤酒工业手册》(下)P100kg麦芽需过滤槽的容量0.7,0.8m 437 3取0.75 则 总过滤面积,3309.124×0.75/100,24.82m 224.82,πDh/4 1 2 h,24.82×4/3.14×(5),1.26 1 设底部安装滤板等，约占总高度为0.3m。 则 H,h，0.3,1.26，0.3,1.56m 1 35 圆整取H,1600mm 4.8 麦汁暂贮罐 由前面物料衡算可知，糖化一次产生过滤液为37304.541L 3 V,37.30m过滤液 13 V,V/0.95,20m总过滤液2 22232D,D,D,D,D V,H，(h，)?H， (取H:D,2:1) 总b4464,, 33.143.14D220,2，D，D，412 D,2.2m 圆整取 D,2200mm H,4400mm 4.9 麦汁煮沸锅 查《啤酒工业手册》下P 100kg麦芽需煮沸锅容量为800,900L 448 且有25%,30%作为麦汁运动空间 则 取容量为850L 3V,3309.124/100×850,28.13m 有效 3V,28.13×1.25,35.16m 总22DD3.14DH,又V,,,35.16 有效424 D,4.4m 圆整取 D,4400mm 222,hDHD32V,35.16m, ,()，h，2总486 H,1.7m 圆整取 H,2000mm 4.10 回旋沉淀槽 煮沸后热麦汁量为:38459.22L 3V,38459.22/1000,38.46m 有效 3V,38.46×1.2,46.37m 有效 36 第4章 糖化车间相关设备计算与选型 2DH,46.37,24 ,DH138.46, 4H取液面高度:槽体直径D,1:2,2.5 1 3.1412，D，D38.46, 42.5 5.0m D,2,DH带入46.37, 则 4 H,2.4m 园整 取H,2400m 4.11 粉碎设备 选用秦皇岛鸿鼎轻工机械技术有限公司生产的C型麦芽粉碎机 技术特性 生产能力:3200公斤/小时 振动频率:434/分 主电机型号、功率:Y16 L —611kw 喂料辊电机型号、功率:AO7144 0.75kw 设备外形尺寸:长2232×宽1250×高2125 设备重量:1690公斤 37 第5章 车间布置设计 根据工艺设计，糖化车间采用一个糊化锅、一个糖化锅、一个过滤槽、一个麦汁暂贮罐、一个煮沸锅、一个回旋沉淀槽的主体设备设计。 要求设备离墙壁1m左右，设备之间相距3,4m，并且为了操作方便和管理需要设计专门的通道和一个综合控制室。 根据计算知道各设备的相关尺寸:单位 m —1糖化车间各设备相关尺寸 表5 项目 直径 高 糊化锅 3.6 1.8 糖化锅 4.4 2.2 过滤槽 5.0 1.6 煮沸锅 4.4 2.0 回旋沉淀槽 5.0 2.4 麦汁暂贮罐直径为2.2m 长度为4.4m 根据设计规范以及设备尺寸设计车间整体布置为: 糖化车间采用4层钢筋混泥土框架结构建筑楼房。车间长30m，宽18m， 。并开3m宽双扇平开式钢木大门。车间内通道处设1.5m宽单跑主楼层高5.1m 楼梯。其中糖化锅、糊化锅、过滤槽、煮沸锅、回旋沉淀槽均安置在二楼并穿过二楼楼板伸到一楼上顶部。麦汁暂贮罐以及薄板冷却器安置在一楼。并且暂贮罐 2接近煮沸锅，冷却器接近回旋沉淀槽。设备之间外壁相距3m。控制室共20m(5×4)。靠墙设计，其他三面使用钢化玻璃墙壁，并在宽边对开两个高2m，宽1.5m无门的出口。设备均离控制室尽量远。 38 设计总结 设计总结 本次设计查阅了大量的国内啤酒行业的文献资料并且参考了国内啤酒厂生产实际从而确定了技术参数。以工艺技术上先进、可靠;经济上合理可行为设计原则。采用双醪二次煮出糖化法，下面发酵法。最后选用较先进的生产设备，按照规定标准进行车间布置。 通过本次设计，我认识到了自身的不足之处，同时也遇到了一些实际问题，但是在导师以及同学的帮助下，最终所有问题都得到了解决。并且，我对自己的大学四年学习过程有了更深入的认识，大学所学的知识都是我能受用一生。 39 参考文献 管敦仪.啤酒工业手册.上、中、下[M].北京:中国轻工业出版社，1998 [1] [2] 吴思方.发酵工厂工艺设计概论[M].北京:中国轻工业出版社，2005.8 [3] 化工设备设计手册编写组.材料与零部件.上、中、下、[M].上海:上海人民出版社,1973.10 [4] 姚玉英.化工原理.上[M].天津:天津大学出版社,1999.8,327-339 [5] 上海医药设计院.化工工艺设计手册.上、 下册 数学七年级下册拔高题下载二年级下册除法运算下载七年级下册数学试卷免费下载二年级下册语文生字表部编三年级下册语文教材分析 [M].上海:化学工业出版社，1986 [6] 梁世中.生物工程设备[M].北京:中国轻工业出版社,2005.2,188-194 [7] 石光源.机械制图[M].北京:高等教育出版社,1990.5,10-12 [8] 顾国贤.酿造酒工艺学[M].北京:中国轻工业出版社,1996.12,1-285 40 致 谢 致 谢 本设计是在导师刘军老师的悉心关怀和指导下完成的。在此我对刘老师表示真诚的谢意和深深的祝福～从设计的选题、设计指导直至设计的完成始终凝结着导师的心血。老师严谨的治学作风和执着的敬业精神在潜移默化中教诲着我，在学习上给予的指导将会使我终身受益。同时，我也要感谢我的同学以及同事在整个毕业设计中给予我援手，正是由于他们的热心帮助，使我最终圆满完成了毕业设计。 41