《發(fā)酵工程》課程設計--年產90000噸啤酒的酵母泥深加工工藝

1、<p><b>　　《發(fā)酵工程》</b></p><p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　設計題目：年產90000噸啤酒的酵母泥深加工工藝</p><p>　　姓    名___ ___</p><p>　　學 &#

2、160;  院 生物學院 </p><p>　　專    業(yè) 生物技術 </p><p>　　學    號__ </p><p>　　指導教師 </p><p><b>　　2012年7月7日</b>&l

3、t;/p><p>　　09級生物技術專業(yè)《發(fā)酵工程》課程設計任務書</p><p>　　題目： 年產90000噸啤酒的酵母泥深加工工藝設計</p><p><b>　　基礎數據</b></p><p>　　生產規(guī)模：年產90000噸啤酒。</p><p>　　產品規(guī)格：國標酵母提取物。</p&g

4、t;<p>　　生產方法：以啤酒酵母泥為原料，經過脫苦，自溶，機械破碎,，酶解，滅酶，分離，濃縮，干燥等過程。</p><p>　　原料：酵母泥(每生產100噸啤酒就可得到含水分80%的酵母泥1.5噸)。</p><p>　　酶用量：木瓜蛋白酶加入量為酵母量的0.02％。</p><p>　　細胞壁的破碎率可達97.9％。</p><

5、;p>　　酵母自溶溫度40～60℃，自溶后升溫到85℃滅酶10min。</p><p>　　全年生產天數：300天。</p><p><b>　　一、課程設計目的</b></p><p>　　學生在掌握了基礎理論，專業(yè)理論，專業(yè)知識的基礎上，培養(yǎng)學生具備發(fā)酵工廠工藝、工程設計的能力；其基本目的是：</p><p>

6、　　1、培養(yǎng)學生利用所學知識，解決工程實際問題的能力。</p><p>　　2、培養(yǎng)學生掌握發(fā)酵工廠工藝流程和主要設備設計的方法及設計步驟。</p><p>　　3、達到對學生進行基本技能的訓練，例如：計算、繪圖、熟悉和運用設計資料（手冊、標準、圖冊和規(guī)范等）的能力。</p><p><b>　　二、 設計內容：</b></p>

7、<p>　　1．根據設計任務，查閱有關資料、文獻，搜集必要的技術資料及工藝參數，進行生產方法的選擇與比較，工藝流程與工藝條件的確定和論證。</p><p>　　2.工藝計算：全廠的物料衡算；蒸汽、水用量的衡算。</p><p>　　3.生產設備選型計算：包括設備的選型，容量，數量及主要的外形尺寸。</p><p><b>　　三、設計要求： &l

8、t;/b></p><p>　　1.根據以上設計內容書寫設計說明書(以《發(fā)酵工廠工藝設計概論》車間初步設計說明書的編寫要求書寫)。 </p><p>　　2.完成一張圖紙(1號圖紙)酵母深加工(酵母精生產) 工藝流程圖。 </p><p><b>　　四、設計時間</b></p><p>　　2011—2012學年

9、第二學期：第21、22周，共計二周</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　選題背景及方案簡介1</p><p>　　工藝確定、工藝流程草圖及說明1</p><p><b>　　1.工藝確定1</b></p><p>　　2.工藝流程草圖2<

10、;/p><p><b>　　3.工藝說明3</b></p><p>　　3.1離心分離13</p><p>　　3.2離心分離23</p><p><b>　　3.3自溶3</b></p><p>　　3.4離心分離34</p><p><

11、b>　　3.5濃縮4</b></p><p><b>　　3.6包裝14</b></p><p><b>　　3.7干燥4</b></p><p><b>　　3.8包裝24</b></p><p><b>　　3.9包裝34</b&

12、gt;</p><p><b>　　工藝計算4</b></p><p><b>　　1.物料衡算4</b></p><p><b>　　1.1.加工前5</b></p><p>　　1.2.離心分離15</p><p><b>　　1.

13、3.稀釋6</b></p><p><b>　　1.4.過濾6</b></p><p>　　1.5.離心分離26</p><p><b>　　1.6.脫苦6</b></p><p><b>　　1.7.自溶7</b></p><p>

14、;　　1.8.離心分離37</p><p><b>　　1.9.濃縮7</b></p><p>　　1.10.包裝18</p><p><b>　　1.11.干燥8</b></p><p>　　1.12.包裝28</p><p>　　1.13.包裝38</p

15、><p><b>　　1.14.得率8</b></p><p><b>　　2.熱量衡算9</b></p><p>　　2.1熱量傳遞流程圖9</p><p>　　2.2熱量衡算10</p><p><b>　　設備選型19</b></p&g

16、t;<p><b>　　1.儲水罐19</b></p><p><b>　　2.啤酒罐20</b></p><p><b>　　3.脫苦罐21</b></p><p><b>　　4.自溶罐21</b></p><p><b&g

17、t;　　5.過濾器22</b></p><p>　　6.離心分離機23</p><p><b>　　7.泵23</b></p><p><b>　　8.濃縮器24</b></p><p><b>　　9.干燥機24</b></p><p

18、>　　10.包裝機125</p><p>　　11.包裝機225</p><p>　　12.包裝機326</p><p>　　設計結果一覽表27</p><p><b>　　設計評價30</b></p><p><b>　　心得體會31</b></p&

19、gt;<p><b>　　參考文獻32</b></p><p><b>　　選題背景及方案簡介</b></p><p>　　本方案是關于利用啤酒酵母泥生產酵母提取物（酵母膏）的工藝方法。</p><p>　　啤酒酵母泥是啤酒工業(yè)的副產物，產量大約是啤酒的1.5%。</p><p>　

20、　啤酒酵母泥中有一半是啤酒，可直接回收作為新鮮啤酒銷售，另一半中除了少量的雜質外絕大部分是啤酒酵母細胞。啤酒酵母營養(yǎng)豐富，含有碳水化合物、8種人體必須氨基酸、14種礦物質以及幾乎所有種類的維生素。將酵母制成酵母提取物不僅可以使其中的營養(yǎng)物質更容易吸收還有濃郁的肉香味，可以用來培養(yǎng)微生物、加工成調味品甚至是保健品。另外，酵母提取物的副產物——酵母細胞壁含有β-葡聚糖、甘露寡糖、脂類、蛋白質和少量的幾丁質，具有增強免疫、抗病毒、抗氧化、促生

21、長、吸附細菌及霉菌毒素等多種重要的生物學功能，是新型保健品，而且也可以制成粉末作為優(yōu)良飼料使用?？梢?，酵母泥渾身是寶，擁有巨大的經濟價值。</p><p>　　中國的啤酒產業(yè)正以日新月異的速度增長，每年的酵母泥產量已經非常龐大。然而，每年得到的酵母泥中很大一部分都作為廢物直接丟棄到環(huán)境中。這樣不僅不利于環(huán)保而且會造成資源的巨大浪費如果將這些酵母直接排放到環(huán)境中，完全不符合構建“兩型社會”的思想。因此必須將酵母泥深

22、加工，變廢為寶，創(chuàng)造更大價值。</p><p>　　本方案先通過離心回收酵母泥中的啤酒，再通過除雜、脫苦、自溶等工藝得到酵母提取物以及酵母細胞壁，最后加工成酵母膏以及酵母胞壁粉。酵母膏可直接作為微生物培養(yǎng)基使用，也可以再加工成調味料和保健品；酵母胞壁粉既可以作為飼料使用也可以作為保健品使用。</p><p>　　工藝確定、工藝流程草圖及說明</p><p><

23、b>　　1.工藝確定</b></p><p>　　通過查找文獻資料，確定了酵母泥深加工的工藝為：收集酵母泥、通過離心回收啤酒上清，得到的沉淀通過祛雜、水洗分離、脫苦、自溶、滅酶、分離濃縮、包裝等得到酵母膏和酵母胞壁粉。</p><p>　　選取此工藝的原因是可以最大限度地回收利用酵母泥，將廢物產率降到最低，在獲取經濟利益的同時兼顧環(huán)境保護。達到建設“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型

24、”企業(yè)的目標。</p><p><b>　　2.工藝流程草圖</b></p><p><b>　　圖1工藝流程草圖</b></p><p><b>　　3.工藝說明</b></p><p><b>　　3.1離心分離1</b></p><

25、;p>　　此步是為了回收酵母泥中的殘余啤酒，采用蝶式離心分離機。離心分離出的上清通過離心機自帶的泵泵入啤酒罐，再經過包裝機3包裝成啤酒出售。得到的沉淀通過離心泵1泵入稀釋罐。</p><p><b>　　包裝3</b></p><p>　　將啤酒罐中的啤酒包裝成成品，采用灌裝包裝機，可快速包裝。</p><p><b>　　稀釋

26、</b></p><p>　　根據資料，加入5倍體積的水稀釋酵母泥對之后的過濾有利。</p><p><b>　　過濾</b></p><p>　　由于酵母泥中含有麥芽殼、蛋白聚合物等，影響酵母提取物質量，因此要對酵母泥進行過℃濾。根據資料，本工藝采用80目振蕩篩過濾。過濾孔徑0.177mm，可有效將雜質祛除。</p>

27、<p><b>　　3.2離心分離2</b></p><p>　　此步是為了將過濾后的酵母泥濃縮，因為過濾得到的酵母泥中含有大量的水，會為之后的配制酵母懸液帶來麻煩，因此需要通過離心除去酵母泥中的水，得到的沉淀含水量較低，得到的上清可作為水通過離心泵泵入儲水罐再次利用。</p><p><b>　　脫苦</b></p>

28、<p>　　根據資料，脫苦前應將酵母泥稀釋為20%的酵母懸液，并加入酵母懸液質量0.1%的碳酸氫鈉使酵母懸液呈弱堿性。造成苦味的主要物質是苦味酸，加入堿性物質可有效中和苦味酸的苦味。</p><p><b>　　3.3自溶</b></p><p>　　自溶就使酵母細胞自發(fā)破裂。根據資料，自溶前應調整酵母泥濃度為9%，還要加入酵母懸液質量0.02%的木瓜蛋白酶

29、。將溫度提高到55℃，由于此溫度超過了酵母生存的適宜溫度，酵母會發(fā)生自溶現象。酵母本身含有的一系列酶類可以分解酵母裂解產物，加入木瓜蛋白酶可以更加有效分解酵母裂解后釋放出的蛋白質，使之更易被吸收。</p><p><b>　　3.4離心分離3</b></p><p>　　此步是為了將酵母自溶釋放的提取物與酵母細胞壁分離，采用蝶式離心分離機。上清通過泵7泵入濃縮器，沉淀

30、由于量少可直接人工裝入干燥器。</p><p><b>　　3.5濃縮</b></p><p>　　此步是為了將離心得到的上清濃縮，得到含水33%左右的酵母膏。采用三效降膜蒸發(fā)器，可在低溫下將水分蒸發(fā)，有效保護酵母膏中的營養(yǎng)物質。</p><p><b>　　3.6包裝1</b></p><p>　

31、　將濃縮器中的酵母膏包裝成成品。使用膏體灌裝機，可快速包裝成成品。</p><p><b>　　3.7干燥</b></p><p>　　此步是為了將離心分離3中得到的沉淀干燥。沉淀中絕大部分是酵母細胞壁，也有少量的未自溶的酵母細胞。采用噴霧干燥器。</p><p><b>　　3.8包裝2</b></p>&

32、lt;p>　　將干燥器中的酵母胞壁粉包裝成成品。采用粉劑包裝機，可快速精確包裝。</p><p><b>　　3.9包裝3</b></p><p>　　將啤酒罐中的回收就包裝成成品啤酒出售。</p><p><b>　　工藝計算</b></p><p><b>　　1.物料衡算<

33、;/b></p><p>　　年產90000噸啤酒的酵母泥深加工，已知每生產100噸啤酒可得1.5噸酵母泥（含啤酒50%，酵母細胞含水80%）。</p><p>　　全年深加工酵母泥90000÷100×1.5=1350噸。</p><p><b>　　全年生產300天。</b></p><p>

34、　　每天可處理啤酒90000÷300=300噸。</p><p>　　每天深加工酵母泥1350÷300=4.5噸。</p><p>　　綜上，每天處理一批次共4.5噸酵母泥。</p><p>　　加工過程中各步的損耗如下表。</p><p><b>　　表1物料耗損表</b></p>&

35、lt;p><b>　　1.1.加工前</b></p><p>　　酵母泥質量=4.5噸，</p><p>　　可回收啤酒質量=4.5×50%=2.25噸</p><p>　　固形物質量=4.5×50%=2.25噸</p><p>　　含有酵母干物質質量=2.25×（1-80%）=0.4

36、5噸</p><p><b>　　1.2.離心分離1</b></p><p>　　上清質量=4.5×50%=2.25噸</p><p>　　固形物質量=4.5×50%=2.25噸</p><p>　　上清進入啤酒罐，經包裝3成為啤酒成品</p><p>　　上清經過啤酒罐有1.

37、5%損耗，出啤酒罐時上清質量=2.25×（1-1.5%）=2.216噸</p><p>　　經包裝機損耗2%，可得成品啤酒質量=2.216×（1-2%）=2.172噸</p><p><b>　　1.3.稀釋</b></p><p>　　根據資料，加5被體積水稀釋效果較好</p><p>　　由于固形

38、物中絕大部分是酵母細胞，而酵母細胞含水80%，因此固形物的密度可以近似等于水</p><p>　　加水質量=固形物質量×5=2.25×5=11.25噸</p><p>　　酵母懸液質量=2.25+11.25=13.5噸</p><p>　　經過稀釋罐損耗，固形物質量=2.25×（1-1.5%）=2.21625噸，水質量=11.25

39、15;（1-1.5%）=11.08125噸，酵母懸液質量=13.2975噸</p><p><b>　　1.4.過濾</b></p><p>　　80目篩過濾后，可以將固形物看作純酵母</p><p>　　酵母質量=2.21625×（1-1.5%）=2.183噸</p><p>　　水質量=11.08125&#

40、215;（1-1.5%）=10.915噸</p><p>　　酵母懸液質量=2.183+10.915=13.098噸</p><p>　　濾出物質量=13.2975-13.098=0.1995噸</p><p>　　其中含有固形物質量=2.21625×1.5%=0.0332噸</p><p><b>　　1.5.離心分離2

41、</b></p><p>　　離心后，濾出水質量=10.915噸（進入儲水罐）</p><p>　　酵母質量=2.183噸</p><p><b>　　1.6.脫苦</b></p><p>　　根據資料，脫苦前將酵母懸液濃度稀釋為20%</p><p>　　稀釋后酵母懸液質量=2.18

42、3÷20%=10.915噸</p><p>　　加水量=10.915-2.183=8.732噸（此部分水由上步離心分離出的水提供）</p><p>　　脫苦前酵母懸液質量0.1%的碳酸氫鈉，加入量=10.915×0.1%=0.0109噸</p><p>　　加入碳酸氫鈉后酵母懸液總質量=10.915+0.0109=10.9259噸</p&g

43、t;<p>　　經過脫苦罐損耗后，固形物質量=2.183×（1-1.5%）=2.1503噸，水+碳酸氫鈉=（8.732+0.0109）×（1-1.5%）=8.7429噸，酵母懸液總質量=2.1503+8.7429=10.8932噸</p><p><b>　　1.7.自溶</b></p><p>　　根據資料，自溶前將酵母泥濃度調整為

44、9%的酵母懸液</p><p>　　已知固形物質量2.1503噸，9%酵母懸液總質量=2.1503÷9%=23.8922噸，加水量=23.8922-10.9832=12.909噸</p><p>　　根據資料，自溶前加入酵母懸液質量0.02%的木瓜蛋白酶，加酶量=23.8922×0.02%=0.004778噸，酵母懸液總質量=23.8922+0.004778=23.89

45、7噸</p><p>　　根據資料，自溶時，有2.1%的細胞不能自溶，不能自溶的酵母質量=2.1503×2.1%=0.04516噸，可以自溶的酵母質量=2.1503×（1-2.1%）=2.118噸，又已知酵母細胞含水80%，則溶出的酵母干物質質量=2.118×（1-80%）=0.4236噸</p><p>　　自溶完成后，進入離心機，經過自溶罐的損耗1.5%&

46、lt;/p><p>　　因此出罐時酵母懸液質量=23.897×（1-1.5%）=23.5385噸</p><p>　　其中自溶出的酵母干物質質量=0.4236×（1-1.5%）=0.4172噸，不能自溶的酵母質量=0.04516×（1-1.5%）=0.04448噸</p><p><b>　　1.8.離心分離3</b>

47、</p><p>　　已知酵母細胞壁占酵母干物質質量的20%，因此上步沒有自溶的酵母細胞以及自溶后破裂的細胞壁將沉淀下來</p><p>　　上清液中酵母提取物質量=0.4172×（1-20%）=0.3338噸</p><p>　　沉淀質量=0.4172×20%+0.04448=0.1279噸</p><p>　　上清液總

48、質量=23.5385-0.1279=23.4106噸</p><p>　　上清液中水的質量=23.4106-0.3338=23.0768噸，酵母提取物濃度=1.45%</p><p><b>　　1.9.濃縮</b></p><p>　　將上清液濃縮為含水33%的酵母膏，已知酵母提取物質量0.3338噸，酵母膏質量=0.3338÷（1

49、-33%）=0.4982噸，蒸發(fā)掉的水量=23.4106-0.4982=22.9124噸</p><p>　　經過濃縮器如同經過罐體，損耗1.5%</p><p>　　出濃縮器的酵母提取物質量=0.3338×（1-1.5%）=0.3288噸，酵母膏質量=0.4982×（1-1.5%）=0.4907噸</p><p><b>　　1.10

50、.包裝1</b></p><p>　　因為酵母膏有一定粘性，所以包裝時會損失2%，則得到成品酵母膏質量=0.4907×（1-2%）=0.4809噸，其中酵母提取物質量=0.3288×（1-2%）=0.3222噸。</p><p><b>　　1.11.干燥</b></p><p>　　將離心分離3中得到沉淀加入干

51、燥器干燥，</p><p>　　沉淀中酵母細胞壁質量0.08344噸，酵母細胞質量0.04448噸（含水80%）</p><p>　　需要蒸發(fā)的水=0.035584噸</p><p>　　根據資料干燥損耗5%，得到酵母細胞壁粉質量=0.08344×（1-5%）+0.04448×（1-80%）（1-5%）=0.07927+0.00845=0.087

52、72噸</p><p><b>　　1.12.包裝2</b></p><p>　　由于產物是粉狀物質，包裝時會損失一部分，根據資料包裝損耗率2%</p><p>　　得到成品酵母細胞壁粉質量=0.08772×（1-2%）=0.086噸</p><p><b>　　1.13.包裝3</b>&

53、lt;/p><p>　　出啤酒罐時，存在1.5%的損耗，進入包裝機的啤酒質量=2.25×（1-1.5%）=2.216噸</p><p>　　包裝時存在2%的損耗，成品啤酒質量=2.172噸</p><p><b>　　1.14.得率</b></p><p>　　啤酒得率=得到成品啤酒質量÷處理前酵母泥質量

54、×100%=2.172÷4.5×100%=48.3%</p><p>　　酵母膏得率=成品酵母膏質量÷首次離心固形物質量×100%=0.4809÷2.25×100%=21.4%</p><p>　　酵母提取物得率=成品酵母提取物質量÷酵母干物質質量=0.3222÷0.45×100%=71.6

55、%</p><p>　　酵母細胞壁粉得率=成品酵母細胞壁粉質量÷酵母干物質質量=0.086÷0.45=19.1%</p><p>　　酵母干物質總得率=酵母提取物得率+酵母細胞壁粉得率=71.6%+19.1%=90.7%</p><p>　　酵母泥深加工總得率=（回收得到啤酒質量+成品酵母膏質量+成品酵母細胞壁粉質量）÷加工前酵母泥質量

56、=（2.172+0.4809+0.086）÷4.5×100%=60.8%</p><p>　　廢物得率=振蕩篩濾出固形物質量÷加工前酵母泥質量×100%=0.0332÷4.5×100%=0.74%</p><p><b>　　2.熱量衡算</b></p><p>　　2.1熱量傳遞流程

57、圖</p><p><b>　　圖2熱量傳遞流程圖</b></p><p><b>　　2.2熱量衡算</b></p><p>　　由于長沙全年氣溫變化大，根據資料，可將長沙全年分為兩個時期：炎熱季（平均氣溫26℃）和寒冷季（平均氣溫13℃），兩季各占全年生產天數一半。</p><p>　　將熱量衡

58、算也分為兩部分，第一部分是炎熱季的計算，第二部分是寒冷季的計算。</p><p>　　選取每天一批次物料作為計算基準。</p><p>　　各步加水時的水溫近似等于當季的平均氣溫。</p><p>　　酵母泥以及酵母泥懸液的比熱容近似等于水的比熱容。</p><p>　　罐體傳熱時損失5%。</p><p><b

59、>　　2.2.1炎熱季</b></p><p>　　以室溫26℃為基準，水比熱容=4.1805kJ/（Kg?℃）,酵母懸液比熱容近似等于水比熱容。</p><p>　　0.1MPa,100℃水的汽化潛熱=2257.6 KJ/ kg。</p><p>　　0.001MPa,26℃水的汽化潛熱=2443.6 KJ/ kg。</p><

60、;p>　　攪拌器功率15kW/h。</p><p><b>　　罐體熱損耗5%。</b></p><p>　　脫苦前，物料以及設備均在常溫下，無熱量進出。</p><p>　　2.2.1.1.脫苦</p><p><b>　　需要攪拌</b></p><p>　　每小時

61、攪拌熱Q=P×3600×η</p><p>　　=15×3600×92%</p><p>　　=4.97×104kJ</p><p>　　脫苦期間攪拌0.5小時</p><p>　　攪拌熱Q攪=Q/2=2.49×104kJ</p><p>　　2.2.1.2.

62、自溶</p><p><b>　　自溶時需要加熱攪拌</b></p><p><b>　　攪拌20h</b></p><p>　　攪拌熱Q，攪=15×20×3600×92%</p><p>　　=9.94×105kJ</p><p>　

63、　物料升溫所需熱量Q溶=G×C×△t1</p><p>　　=23.897×103×4.1805×（55-26）</p><p>　　=2.897×106kJ</p><p><b>　　由于罐體存在熱損耗</b></p><p>　　因此加熱物料實際所需熱量Q

64、需=（Q溶-Q，攪）/95%</p><p>　　=(2.897×106-9.94×105) /95%</p><p><b>　　=2×106kJ</b></p><p>　　加熱罐體所需熱量Q罐=G罐×C罐×△t1</p><p>　　=20700×0.50

65、24×（55-26）</p><p>　　=3.02×105kJ</p><p>　　自溶過程罐體放熱Q散=F×αT×（tW-tα）τ</p><p>　　=74.91×（8+0.05×55）×（55-26）×20×3600</p><p>　　=1.6

66、8×106kJ</p><p>　　自溶過程總需熱量Q1=Q需+ Q罐+ Q散</p><p>　　=(2+0.302+1.68) ×106</p><p>　　=3.982×106kJ</p><p>　　2.2.1.3.滅酶</p><p><b>　　需要加熱攪拌</

67、b></p><p>　　攪拌熱Q，，攪=15×600×92%</p><p>　　=8.28×103kJ</p><p>　　物料升溫所需熱量Q滅= G×C×△t2</p><p>　　=23.897×103×4.1805×（85-55）</p>

68、;<p><b>　　=3×106kJ</b></p><p><b>　　由于罐體熱損耗</b></p><p>　　加熱物料實際所需熱量Q，需=（Q滅-Q，，攪）/95%</p><p>　　=（3×106-8.28×103）/95%</p><p>

69、　　=3.15×106 kJ</p><p>　　加熱罐體所需熱量Q,罐=G罐×C罐×△t2</p><p>　　=20700×0.5024×（85-55）</p><p>　　=3.12×105kJ</p><p>　　滅酶過程罐體放熱Q,散=F×αT×（tW-

70、tα）τ</p><p>　　=74.91×（8+0.05×85）×（85-26）×600</p><p>　　=3.25×104kJ</p><p>　　滅酶過程總需熱量Q2=Q，需+ Q,罐+ Q,散</p><p>　　=(3.15+0.312+0.0325) ×106<

71、/p><p>　　=3.495×106kJ</p><p>　　2.2.1.4.冷卻</p><p><b>　　需要放熱</b></p><p>　　物料放熱Q放= G×C×△t3</p><p>　　=23.897×103×4.1805×

72、（85-26）</p><p>　　=5.9×106kJ</p><p>　　罐體放熱Q,放= G罐×C罐×△t3</p><p>　　=20700×0.5024×(85-26)</p><p>　　=6.14×105kJ</p><p>　　總放熱Q5= Q

73、放+ Q,放</p><p>　　=（5.9+0.614）×106</p><p>　　=6.514×106kJ</p><p>　　2.2.1.5.濃縮</p><p>　　真空濃縮帶走的熱量Q縮=G氣×（ct＋r）</p><p>　　=22.9124×103×（4

74、.1805×26+2437.9）</p><p>　　=5.83×107kJ</p><p>　　2.2.1.6.干燥</p><p><b>　　帶走熱量</b></p><p>　　干燥器進風溫度300℃，出風溫度95℃，平均溫度197.5℃，水從26℃升至100℃平均比熱容4.1830 kJ/（

75、Kg?℃）</p><p>　　Q干=G氣×（ct＋r）</p><p>　　=35.6×（4.1830×197.5+2257.6）</p><p>　　=1.098×105kJ</p><p>　　2.2.1.7.耗蒸汽量</p><p>　　2.2.1.7.1自溶</p

76、><p><b>　　D1=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=1.936×103kg</p><p>　　2.2.1.7.2滅酶</p><p><b>　　D2=</b></p><p&g

77、t;<b>　　=</b></p><p>　　=1.670×103kg</p><p>　　2.2.1.7.3濃縮</p><p>　　根據所選設備，水蒸發(fā)量24t/h,耗蒸汽量7.2t/h</p><p>　　根據計算，濃縮每批次物料需要蒸發(fā)水22.9126t</p><p>　　消

78、耗蒸汽D6=22.9126÷24×7.2=6.874t</p><p>　　2.2.1.8.冷卻水耗量</p><p>　　2.2.1.8.1脫苦時冷卻</p><p><b>　　M4=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　

79、　=2.482×102kg</p><p>　　2.2.1.8.2滅酶后冷卻</p><p><b>　　M2=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=6.493×104kg</p><p><b>　　2.2.2

80、寒冷季</b></p><p>　　以室溫13℃為基準，水比熱容=4.1870kJ/（Kg?℃）,酵母懸液比熱容近似等于水比熱容。</p><p>　　0.1MPa,100℃水的汽化潛熱=2257.6 KJ/ kg</p><p>　　0.002 Mpa,13℃水的汽化潛熱=2459.1 KJ/ kg</p><p>　　脫苦前，

81、物料以及設備均在常溫下，無熱量進出</p><p>　　2.2.2.1.脫苦</p><p><b>　　需要攪拌</b></p><p>　　攪拌熱Q=P×3600×η</p><p>　　=15×3600×92%</p><p>　　=4.97×

82、;104kJ</p><p>　　攪拌0.5小時Q攪=2.49×104 kJ</p><p>　　2.2.2.2.自溶</p><p><b>　　需要加熱</b></p><p>　　攪拌熱Q，攪=15×20×3600×92%</p><p>　　=9.9

83、4×105kJ</p><p>　　加熱物料所需熱量Q，溶=G×C×△t1</p><p>　　=23.897×103×4.187×（55-13）</p><p>　　=4.20×106kJ</p><p><b>　　由于罐體存在熱損耗</b><

84、;/p><p>　　實際所需熱量Q，需=（Q，溶-Q，攪）/95%</p><p>　　=（4.20×106-9.94×105）/95%</p><p>　　=3.37×106kJ</p><p>　　加熱罐體所需熱量Q罐=G罐×C罐×△t1</p><p>　　=2070

85、0×0.5024×（55-13）</p><p>　　=4.37×105kJ</p><p>　　自溶過程罐體放熱Q散=F×αT×（tW-tα）τ</p><p>　　=74.91×（8+0.05×55）×（55-13）×20×3600</p><

86、p>　　=2.43×106kJ</p><p>　　自溶過程總需熱量Q3=Q，需+ Q罐+ Q散</p><p>　　=（3.37+0.437+2.43）×106</p><p>　　=6.237×106 kJ</p><p>　　2.2.2.3.滅酶</p><p><b&g

87、t;　　需要加熱</b></p><p>　　攪拌熱Q，，攪=15×600×92%</p><p>　　=8.28×103kJ</p><p>　　加熱物料所需熱量Q滅= G×C×△t2</p><p>　　=23.897×103×4.187×（85-

88、55）</p><p><b>　　=3×106Kj</b></p><p><b>　　由于罐體存在熱損耗</b></p><p>　　實際加熱物料所需熱量Q,,需=（Q滅-Q，，攪）/95%</p><p>　　=(3×106-8.28×103)/95%</p

89、><p>　　=3.15×106kJ</p><p>　　加熱罐體所需熱量Q,罐=G罐×C罐×△t2</p><p>　　=20700×0.5024×（85-55）</p><p>　　=3.12×105kJ</p><p>　　滅酶過程罐體放熱Q,散=F

90、5;αT×（tW-tα）τ</p><p>　　=74.91×（8+0.05×85）×（85-13）×600</p><p>　　=3.97×104kJ</p><p>　　滅酶過程總需熱Q4=Q,,需+ Q,罐+ Q,散</p><p>　　=(3.15+0.312+0.0397)

91、×106</p><p>　　=3.502×106kJ</p><p>　　2.2.2.4.冷卻</p><p><b>　　需要放熱</b></p><p>　　為了節(jié)省冷卻時間，當物料和罐體降溫到25℃時泵入離心機</p><p>　　物料放熱Q，，放= G×C&

92、#215;△t3</p><p>　　=23.897×103×4.18×（85-25）</p><p>　　=5.993×106kJ</p><p>　　罐體放熱Q,，，放= G罐×C罐×△t3</p><p>　　=20700×0.5024×(85-25)<

93、;/p><p>　　=6.240×105kJ</p><p>　　總放熱Q7= Q，，放+ Q,，，放</p><p>　　=（7.2+0.749）×106</p><p>　　=6.617×106kJ</p><p>　　2.2.2.5.濃縮</p><p>　　帶走

94、的熱量Q縮=G氣×（ct＋r）</p><p>　　=22.9124×103×（4.187×13+2459.1）</p><p>　　=5.76×107kJ</p><p>　　2.2.2.6.干燥</p><p><b>　　帶走熱量</b></p>&l

95、t;p>　　干燥器進風溫度300℃，出風溫度95℃，平均溫度197.5℃，水從13℃升至100℃平均比熱容4.1805 kJ/（Kg?℃）</p><p>　　Q干=G氣×（ct＋r）</p><p>　　=35.6×（4.1805×197.5+2257.6）</p><p>　　=1.098×105kJ</p&g

96、t;<p>　　2.2.2.7.耗蒸汽量</p><p>　　2.2.27.1自溶</p><p><b>　　D3=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=3.034×103kg</p><p>　　2.2.27.2滅

97、酶</p><p><b>　　D4=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=1.703×103kg</p><p>　　2.2.2.7.3濃縮</p><p>　　根據所選設備，水蒸發(fā)量24t/h,耗蒸汽量7.2t/h</p&

98、gt;<p>　　根據計算，濃縮每批次物料需要蒸發(fā)水22.9126t</p><p>　　消耗蒸汽D5=22.9126÷24×7.2=6.874t</p><p>　　2.2.2.8冷卻水耗量</p><p>　　2.2.28.1脫苦時冷卻</p><p><b>　　M3=</b>&l

99、t;/p><p><b>　　=</b></p><p>　　=5.406×102kg</p><p>　　2.2.2.8.2滅酶后冷卻</p><p><b>　　M2=</b></p><p><b>　　=</b></p>&l

100、t;p>　　=6.883×104kg</p><p>　　2.2.2.9熱量衡算表</p><p>　　車間每天和全年的熱量衡算表如下。</p><p><b>　　表4熱量衡算表</b></p><p><b>　　設備選型</b></p><p><

101、b>　　1.儲水罐</b></p><p>　　根據表2，每批次需水21.976噸。因此采用了淄博搪泰化工設備有限公司的25t搪玻璃臥式儲罐。參數如圖，容積27.73噸，裝料系數79%。</p><p><b>　　圖3儲水罐參數圖</b></p><p><b>　　2.啤酒罐</b></p>

102、;<p>　　根據表2，每天回收啤酒2.25噸，因此采用了淄博搪泰化工設備有限公司的3t搪玻璃臥式儲罐。參數如下圖，容積3.337噸，裝料系數67%。</p><p><b>　　圖4啤酒罐參數圖</b></p><p><b>　　3.脫苦罐</b></p><p>　　根據表2，脫苦的懸液質量10.926

103、噸，因此采用了淄博搪泰化工設備有限公司的F15000型不銹鋼反應罐。參數如下圖，可裝料16.45噸，裝料系數66%。</p><p><b>　　圖5脫苦罐設計圖</b></p><p><b>　　圖6脫苦罐參數圖</b></p><p><b>　　4.自溶罐</b></p><

104、;p>　　根據表2，自溶罐中裝料23.897噸，因此采用了淄博搪泰化工設備有限公司的F30000型不銹鋼反應罐。容量32.61噸，裝料系數73%。參數如下圖。</p><p><b>　　圖7自溶罐參數圖</b></p><p><b>　　5.過濾器</b></p><p>　　根據工藝要求，采用了禹州市化工機械制

105、造廠的01#型單袋式過濾機。參數如下圖。最大過濾能力20t/h。</p><p><b>　　圖8過濾器參數圖</b></p><p><b>　　6.離心分離機</b></p><p>　　根據工藝要求，離心機1、離心機2、離心機3均采用了遼寧祥隆制藥機械有限公司的DHC500全自動排渣液固碟片式分離機。</p&g

106、t;<p><b>　　圖9分離機實物圖</b></p><p><b>　　表6離心機參數圖</b></p><p><b>　　7.泵</b></p><p>　　本工藝中采用的泵均來自上海博禹泵業(yè)有限公司。如圖10.</p><p><b>　　圖

107、10離心泵示意圖</b></p><p>　　泵1泵2泵4泵6均使用同一型號的離心泵，參數如下表。</p><p><b>　　表7</b></p><p>　　泵3泵5泵7均使用同一型號的離心泵，參數如下表。</p><p><b>　　表8</b></p><p&

108、gt;　　泵8泵9均采用了同一型號的離心泵，參數如下表。</p><p><b>　　表9</b></p><p><b>　　8.濃縮器</b></p><p>　　根據工藝要求，采用了安徽奧森機械設備有限公司的三效降膜蒸發(fā)器。參數如下表。</p><p><b>　　表10</b

109、></p><p><b>　　9.干燥機</b></p><p>　　根據工藝要求，采用了北京霍爾斯生物科技有限公司的PRODUCTION MINOR?型噴霧干燥器。如下圖。</p><p><b>　　圖11干燥機實物圖</b></p><p><b>　　表11干燥機參數表&l

110、t;/b></p><p><b>　　10.包裝機1</b></p><p>　　根據工藝要求，采用了河南鄭州星火包裝機械有限公司的膏體灌裝機。如下圖所示。</p><p><b>　　圖12包裝機實物圖</b></p><p><b>　　表12包裝機參數圖</b>&

111、lt;/p><p><b>　　11.包裝機2</b></p><p>　　根據工藝要求，采用了河南鄭州星火包裝機械有限公司的自動粉劑包裝機。如下圖所示。</p><p><b>　　圖13包裝機示意圖</b></p><p><b>　　表13包裝機參數表</b></p&g

112、t;<p><b>　　12.包裝機3</b></p><p>　　根據工藝要求，采用了上海佳禾包裝機械有限公司的GF-100定量灌裝機。如下圖所示。</p><p><b>　　圖14包裝機實物圖</b></p><p><b>　　表14包裝機參數表</b></p>&

113、lt;p><b>　　設計結果一覽表</b></p><p>　　車間物料衡算表如下。</p><p>　　表2酵母泥深加工車間物料衡算表</p><p>　　車間每天和全年的蒸汽和冷卻水用量表如下。</p><p>　　表5蒸汽、冷卻水衡算表</p><p>　　車間所有設備統計如下。&l

114、t;/p><p>　　表15車間設備統計表</p><p>　　每批次深加工時間表如下。</p><p>　　表3每批次深加工時間流程表</p><p><b>　　設計評價</b></p><p>　　在物料投入上，每年可處理廢酵母泥1350噸，投入碳酸氫鈉3.27噸，木瓜蛋白酶1.4323噸，水6

115、592.8噸，蒸汽3314噸，冷卻水20180噸，其中蒸汽冷凝下來的水（3314噸）以及濃縮時酵母液蒸發(fā)的水（約6600噸）都可回收利用，達到節(jié)約資源、降低成本的目的。</p><p>　　在生產能力上，每年得到啤酒675噸，酵母膏144.3噸，酵母胞壁粉25.8噸。</p><p>　　在工藝上，通過一系列的離心、過濾、脫苦、自溶、濃縮和干燥等手段將啤酒生產中的廢酵母泥深加工，得到新鮮啤

116、酒、酵母膏和酵母胞壁粉等產品，最大限度地提取了酵母泥中的有用物質，只得到很少的廢物，使酵母泥的利用率達到最高，危害率降到最低。得到的產品價值高，用途廣，其中啤酒可以直接銷售，也可以不超過5%的比例兌到發(fā)酵液中；得到的酵母膏總蛋白質含量不低于43.75%，最大限度地保存了酵母提取物中的營養(yǎng)物質可直接作為微生物培養(yǎng)基使用，也可以加工成調味品；得到的酵母胞壁粉可直接作為優(yōu)良飼料使用，也可以經過除雜和提純制成保健品。</p>&l

117、t;p>　　本方案的美中不足之處是每批次的處理時間過長，超過24小時，需要兩臺自溶罐交替工作，而且車間在生產期間需全天運轉，要求工人在夜間輪流值班，提高了人力成本。本方案單批次處理時間長的主要原因是自溶的時間長（20小時），但查閱了大量文獻資料后沒有找到更快捷的自溶方法。因此，本方案的缺點無法避免。</p><p>　　總之，本方案的優(yōu)點是酵母泥利用率高，原料投入小，產品多樣；缺點是需要晝夜生產。</

118、p><p><b>　　心得體會</b></p><p>　　在課程設計前，我對生產車間的了解很少很少。我以為生產車間和實驗室差不多，只要一間不大不小的房子和幾臺儀器設備得到想要的結果就萬事大吉了。但通過閱讀先關資料后我才發(fā)現生產車間和實驗室有本質的區(qū)別。</p><p>　　首先，生產車間是為了盈利而實驗室只求實驗結果，生產需要考慮投入和產出，需

119、要考慮成本和利潤，而實驗室考慮的是能不能得到漂亮的結果，能不能發(fā)好的文章；實驗室研究出來的方法工藝不一定適用于生產，因此在選取生產工藝時就要有取舍，在不明顯影響產量的情況下盡量選取成本低的工藝。</p><p>　　其次，在實驗室做實驗從不用進行復雜又繁瑣的物料和熱量衡算，而在設計生產工藝時，這些都是必須的，其目的還是為了估計工藝的成本和產出，是最終決定選取某工藝的重要指標。</p><p&g

120、t;　　再次，車間設備的選取需要考慮更多的因素，因為實驗室進行的實驗都是小劑量的，實驗設備也大多是小型的，而車間設備從小型到中型再到大型可謂琳瑯滿目、應有盡有，這就需要設計人員根據各自的生產工藝謹慎選取，除了規(guī)格的問題外，選取生產設備時還要考慮設備的價格、產地、損耗、使用年限、能耗等等問題，因為這些都會對生產成本造成影響。</p><p>　　最后，所謂生產就是以賺錢為首要目的，其余一切都可妥協，只有利潤不能讓步

121、！</p><p>　　在為期一周的課程設計中，我學會了很多書本中和實驗室里學不到的知識，我了解到一個企業(yè)或一個工廠在生產時要考慮的方方面面的問題。即使我將來或許不會進入企業(yè)，這些知識以及經歷會讓我在以后的研究中考慮更多的因素，也會使我在以后的生活中考慮更多的實際問題。</p><p>　　總之，此次課程設計讓我獲益匪淺。雖然在設計時有疑惑、有迷茫甚至有絕望，但我都成功地戰(zhàn)勝了它們，圓滿地

122、完成了任務。這會讓我在以后的人生道路中走得更加堅定更加踏實！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1.肖可見等.一種利用啤酒酵母生產酵母提取物的方法.中國，201010551367.4[P].</p><p><b>　　2011-5-11</b></p><p>　　

123、2.林慧珍.高質量啤酒酵母粉的生產方法.中國，87106205.4[P].1989-3-22</p><p>　　3. 劉博群等.廢棄啤酒酵母泥除雜、脫苦工藝條件的篩選與其RNA提取技術的優(yōu)化 [J].食品科學，2008（10）：404-407</p><p>　　4.阮有杰等.啤酒釀造后廢酵母泥的脫苦研究[J].河北輕化工學院學報，1991（1）：26-29</p><