年產(chǎn)20萬噸啤酒發(fā)酵車間的課程設計

1、<p>　　食品工廠綜合設計任務書</p><p>　　設計題目： 年產(chǎn)20萬噸啤酒工廠設計 </p><p>　　學號： 姓名： 專業(yè)： </p><p>　　

2、指導教師： 系主任： </p><p>　　一、主要內(nèi)容及基本要求</p><p>　　主要內(nèi)容： </p><p>　　1.選擇廠址新建一座年產(chǎn)20萬噸啤酒飲料工廠；

3、 </p><p>　　2.以啤酒發(fā)酵（糖化）車間為主體設計； </p><p>　　3.以生產(chǎn)工藝（流程）設計為主導，為其他配套專業(yè)（如全廠總平面、土建、采暖通風、水電、環(huán)保、技術經(jīng)濟與概算等單項工程設計）提供設計依據(jù)和提出要求，兼顧非工藝設計。

4、 </p><p>　　4.完成設計圖紙2~3份。 </p><p>　　基本要求：

5、 </p><p>　　生產(chǎn)方案和平面布局合理，工藝流程設計和設備選擇及生產(chǎn)技術經(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或世界先進水平。主要包含以下幾點： 1. 概述與設計方案簡介；

6、 </p><p>　　2. 設計條件及主要物性參數(shù)表；工藝設計計算，完成編寫設計說明書一份（2000字以上，涵蓋總平面及車間布置、生產(chǎn)方案、工藝流程、物料衡算、設備選型、環(huán)保與綜合利用、技術經(jīng)濟與概算等內(nèi)容），按規(guī)定格式和順序裝訂成冊；

7、 </p><p>　　3.完成以下設計圖：果汁飲料車間設備裝配圖、帶控制點的工藝流程圖各一份； </p><p><b>　　二、重點研究的問題</b></p><p>　　1.生產(chǎn)工藝流程的選擇和設計； 2.物料衡算；

8、 </p><p>　　3. 啤酒主車間布置設計以及生產(chǎn)設備選型; 4.經(jīng)濟指標及核算。 </p><p><b>　　三、進度安排</b></p><p>　　四、應收集的資料及主要參考文獻</p><p>　　

9、[1]. 管敦儀.啤酒工業(yè)手冊.上、中、下[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1998</p><p>　　[2]. 吳思芳.發(fā)酵工廠工藝設計概論[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2005.8</p><p>　　[3]. 刁玉偉.化工設備機械基礎[M].大連：大連理工大學出版社，1998(8)51-347</p><p>　　[4]. 丁 浩.化工工藝設計[M].上海

10、：上?？茖W技術出版社，1989</p><p>　　[5]. 梁世忠.生物工程設備[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2005（2）188-194</p><p>　　[6]. 石光源編寫.機械制圖[M].北京：高等教育出版社，1990（5）10-21</p><p>　　[7]. 顧國賢.釀造酒工藝學[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1996（12）1-285</

11、p><p>　　[8]. 化工設備設計手冊編寫組.材料與零部件.上、中、下[M].上海：上海人民出版社，1973.10</p><p>　　[9]. 王文甫主編.啤酒生產(chǎn)工藝.北京：中國輕工藝出版社.1997</p><p>　　[10] Takashi, K. App l. Envirom. Microbiol. [ J ]. 1993, 59 ( 40) :953.

12、</p><p>　　[11] MarklundS,etal. Involvement of the superoxideanion radical in the autoxidation of pyrogallol and a convenient assay for superoxide dismutase[J]. Eur J Biolchem, 1974, 47: 469- 475.</p>

13、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要------------------------------------------------------1</p><p>　　前言------------------------------------------------------2</p><p>　　第一章 啤

14、酒工藝選擇與論證---------------------------------3</p><p>　　1.1 啤酒原料-----------------------------------------------3</p><p>　　1.1.1 大麥-------------------------------------------------3</p><p&

15、gt;　　1.1.2 啤酒花和酒花制品-------------------------------------3</p><p>　　1.1.3 啤酒釀造用水-----------------------------------------3</p><p>　　1.2 麥芽制備-----------------------------------------------4</p&

16、gt;<p>　　1.3生產(chǎn)工藝流程的選擇及論證--------------------------------4</p><p>　　1.3.1 麥芽汁制備工藝----------------------------------------4</p><p>　　1.3.1.1 麥芽與大米的粉碎------------------------------------4<

17、;/p><p>　　1.3.1.2 糖化原理--------------------------------------------4</p><p>　　1.3.1.3 糖化方法及設備--------------------------------------4</p><p>　　1.3.1.4 麥芽醪的過濾-----------------------------

18、-----------5</p><p>　　1.3.1.5 麥汁的煮沸和酒花的添加------------------------------5</p><p>　　1.3.1.6 麥汁的處理------------------------------------------5</p><p>　　1.3.1.7 麥汁的充氧--------------------

19、----------------------6</p><p>　　1.3.2 啤酒發(fā)酵----------------------------------------------6</p><p>　　1.3.2.1 啤酒酵母--------------------------------------------6</p><p>　　1.3.2.2 啤酒發(fā)酵方法

20、的選擇----------------------------------7</p><p>　　1.3.2.3 啤酒發(fā)酵工藝----------------------------------------7</p><p>　　1.3.2.4酵母的添加與回收------------------------------------7</p><p>　　1.3.2.

21、5發(fā)酵設備的降溫控制----------------------------------7</p><p>　　1.3.3啤酒生產(chǎn)副產(chǎn)物的利用----------------------------------7</p><p>　　1.3.4成品啤酒----------------------------------------------7</p><p>　　

22、第二章 工藝計算---------------------------------------------9</p><p>　　2.1 物料衡算------------------------------------------------9</p><p>　　2.1.1 物料衡算的意義----------------------------------------9</p>

23、;<p>　　2.1.2 物料衡算基礎數(shù)據(jù)--------------------------------------9</p><p>　　2.1.3 100㎏原料生產(chǎn)啤酒的物料衡算---------------------------9</p><p>　　2.1.4 生產(chǎn)100L 啤酒的物料衡算------------------------------10</p

24、><p>　　2.1.5 年產(chǎn)20萬噸啤酒糖化車間物料衡算-----------------------12</p><p>　　2.2 耗熱量的計算--------------------------------------------14</p><p>　　2.2.1 糖化用水耗熱量Q1-------------------------------------15

25、</p><p>　　2.2.2 第一次米醪煮沸耗熱量----------------------------------15</p><p>　　2.2.3 第二次煮沸前混合醪液升溫至70℃的耗熱量----------------15</p><p>　　2.2.4 第二次煮沸混合醪液耗熱量------------------------------15</

26、p><p>　　2.2.5 洗糟水耗熱量------------------------------------------15</p><p>　　2.2.6 麥汁煮沸過程中耗熱量----------------------------------15</p><p>　　2.2.7 一次糖化總耗熱量----------------------------------

27、----16</p><p>　　2.2.8 一次糖化蒸汽耗用量D-----------------------------------16</p><p>　　2.2.9 糖化小時最大蒸汽耗用----------------------------------16</p><p>　　2.2.10 蒸汽單耗-----------------------------

28、----------------16</p><p>　　2.3 工藝耗水量計算------------------------------------------16</p><p>　　2.4 工藝耗冷量的計算----------------------------------------17</p><p>　　2.4.1 發(fā)酵車間工藝流程----------

29、----------------------------17</p><p>　　2.4.2 工藝技術指標及基礎數(shù)據(jù)--------------------------------17</p><p>　　2.4.3 工藝耗冷量的計算--------------------------------------17</p><p>　　2.4.4 發(fā)酵車間工藝總耗冷量

30、----------------------------------17</p><p>　　第三章 發(fā)酵車間設備設計與選型-------------------------------19</p><p>　　3.1 發(fā)酵罐的設計與選型--------------------------------------19</p><p>　　3.1.1 發(fā)酵罐體積的確定

31、--------------------------------------19</p><p>　　3.1.2 發(fā)酵罐個數(shù)的確定--------------------------------------19</p><p>　　3.2 發(fā)酵車間其他附屬設備選型--------------------------------19</p><p>　　3.2.1 清

32、酒罐------------------------------------------------19</p><p>　　3.2.2 擴大培養(yǎng)罐選型----------------------------------------20</p><p>　　3.2.3 麥汁殺菌罐--------------------------------------------21</p>

33、<p>　　3.2.4 貯酒罐的設計與選型------------------------------------22</p><p>　　第四章車間布置----------------------------------------------23</p><p>　　4.1 發(fā)酵車間設備布置----------------------------------------2

34、3</p><p>　　4.1.1 發(fā)酵設備----------------------------------------------23</p><p>　　4.1.2 泵----------------------------------------------------23</p><p>　　4.1.3過濾機-----------------------

35、--------------------------23</p><p>　　4.1.4清酒罐-------------------------------------------------23</p><p><b>　　第五章 經(jīng)濟核算</b></p><p>　　5.1基本費用預算----------------------------

36、-----------24</p><p>　　5.2年生產(chǎn)成本的計算-----------------------------------------24</p><p>　　5.3利潤，利潤率，投資回收期預算-----------------------------24</p><p>　　總結----------------------------------

37、---------------------25</p><p>　　致謝-------------------------------------------------------26</p><p>　　參考文獻----------------------------------------------------27</p><p><b>　　摘

38、要</b></p><p>　　本設計為年產(chǎn)20萬噸啤酒的啤酒廠發(fā)酵車間工藝設計，其生產(chǎn)原料為大麥麥芽和大米，生產(chǎn)旺季占全年產(chǎn)量的80%，全年生產(chǎn)天數(shù)為300天，設計的主體為發(fā)酵車間，主體設備為發(fā)酵罐。首先對原料、制備、糖化、發(fā)酵工藝進行選擇及論證，再通過物料和熱量衡算確定糖化車間主要設備的容量和數(shù)量，對發(fā)酵車間附屬設備進行選型，對發(fā)酵罐進行結構及強度設計，在此基礎上，對主體設備發(fā)酵罐進行設計計算，最

39、后繪制出發(fā)酵車間設備平面布置圖，發(fā)酵車間帶控制點流程圖和全廠工藝流程圖。</p><p>　　關鍵詞：啤酒廠，發(fā)酵，發(fā)酵罐,工藝計算</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The design for the fermentation process of beer factory workshop desi

40、gn with an annual output of 200000 tons of beer, the raw materials for the production of barley and rice, the production season accounted for 80% of production, annual production for 300 days, the design as the main ferm

41、entation workshop, the main equipment for fermentation tank. First of all raw materials, preparation, saccharification, fermentation process of selection and demonstration, and then determine the main saccharifi</p>

42、;<p>　　Keywords: beer factory, fermentation, fermentation tank,</p><p>　　process calculation</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　啤酒是以大麥經(jīng)發(fā)芽制成的大麥芽和水為主要原料，經(jīng)麥芽汁的制備、糖化、添加酒花、煮

43、沸、過慮、啤酒酵母發(fā)酵等過程，釀造而成含二氧化碳，起泡的，低酒精濃度的飲料。</p><p>　　啤酒在德國巴州等地素有液體面包之稱。在1972年世界第九次營養(yǎng)食品會議上，曾推薦啤酒為營養(yǎng)食品。</p><p>　　啤酒中含有的營養(yǎng)成分，主要有酒精、糖類、糊精、蛋白質(zhì)及其分解產(chǎn)物、維生素、無機鹽、二氧化碳等。啤酒被列為營養(yǎng)食品必須具備的三個條件：一是啤酒中含有多種氨基酸和維生素。二是啤酒發(fā)

44、熱高。三是啤酒中含有的營養(yǎng)物質(zhì)都是在釀造過程中由酶將原料中的淀粉和蛋白質(zhì)分解成的糖類、肽和氨基酸等，這些物質(zhì)容易被人體吸收消化。</p><p>　　啤酒的營養(yǎng)價值表現(xiàn)為兩方面：一方面，酒精含量較低（10度黃啤酒含酒精3％左右），不僅對胃和肝臟沒有損害，還可以平緩地促進人體血液循環(huán)。另一方面，啤酒中含有煙酸，在維生素B1和B6維持心臟正?；顒拥耐瑫r，煙酸能擴張血管，加速新陳代謝，因此啤酒對心血管系統(tǒng)有益。<

45、/p><p>　　自20世紀90年代，中國啤酒行業(yè)進入了快速發(fā)展的階段，行業(yè)發(fā)展至今，中國的啤酒產(chǎn)量和人均消費量均有大幅度提升。2003-2007年5年間，中國啤酒經(jīng)濟指標取得了一定增長，啤酒產(chǎn)量增加1426萬千升，增長56.9%。</p><p>　　隨著社會的發(fā)展，啤酒市場的競爭越來越激烈了，并且廣大消費者對啤酒種類風味和質(zhì)量的要求也越來越高，相應的新產(chǎn)品也層出不窮。因而，我個人認為很有必

46、要將啤酒生產(chǎn)方面的技術科學地總結和分析，以推動啤酒產(chǎn)品多樣化發(fā)展。隨著人們，飲食消費結構的不斷調(diào)整，生活水平的不斷提高，啤酒已進入了萬戶千家。然而調(diào)查顯示我國人均的啤酒消費卻還沒有達到世界平均水平。所以只有建設新的、大型的啤酒廠，增加產(chǎn)量，才能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)生活需求。因此，對于啤酒廠的設計是有意義的，是很有必要的。</p><p>　　第一章 啤酒工藝選擇與論證</p><p>&

47、lt;b>　　1.1啤酒原料</b></p><p><b>　　1.1.1 大麥</b></p><p>　　自古以來大麥是釀造啤酒的主要原料，在釀造時先將大麥制成麥芽，再進行糖化和發(fā)酵。大麥按籽粒在麥穗上斷面分配形式，可分為六棱、二棱、四棱大麥我國華北地區(qū)都種植六棱大麥，南方都種植二棱大麥。因此，在本設計中選用二棱大麥。</p>&

48、lt;p>　　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：</p><p>　　夾雜物％（質(zhì)量）≤0.5； 水分％（質(zhì)量）≤5.0 ； α－氨基酸mg/100g≥150； 糖化力wk≥250； 糖化時間(min)≤10；色度EBC 2.5—3.5</p><p>　　煮沸色度EBC≤8.0； 浸出物%(質(zhì)量)≥79.0； 粗細粉差%≤2.

49、0</p><p>　　粘度Mpa*s≤1.60</p><p>　　1.1.2 啤酒花和酒花制品</p><p>　　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。</p><p>　　

50、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。酒花制品包括酒花粉末、顆粒酒花等。</p><p>　　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。</p><p>　　本設計采用顆粒酒花。</p><p>　　1.1.3 啤酒釀造用水 </p>

51、<p>　　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。</p><p>　　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。</p><p><b>　　1.2 麥芽制備</b></p><p>　　麥芽制備工藝決定了麥芽品種和質(zhì)量，從而決定了

52、啤酒的類型，麥芽的質(zhì)量將直接影響釀造工藝和成品啤酒的質(zhì)量。</p><p>　　制麥的目的在于使大麥發(fā)芽，產(chǎn)生多種水解酶類。以便通過后續(xù)糖化，使大分子淀粉和蛋白質(zhì)得以分解溶出。而綠麥芽經(jīng)過烘干將產(chǎn)生必要的色，香，和風味成分。</p><p>　　全制麥過程大體可分為原料分級，浸麥，發(fā)芽，干燥、除根等過程。</p><p>　　現(xiàn)代啤酒生產(chǎn)，工業(yè)化程度越來越高，啤酒工

53、廠一般不自行生產(chǎn)麥芽，而是從專門的麥芽生產(chǎn)工廠購買所需麥芽，以達到降低生產(chǎn)成本的目的。</p><p>　　1.3生產(chǎn)工藝流程的選擇及論證[4]</p><p>　　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。</p><p>　　1.3.1麥芽汁制備工藝</p><p>　　麥汁制造過程包括：原料的粉碎，原料的糊化，糖化，糖化醪的過濾，

54、混合麥汁加酒花煮沸，麥汁處理（澄清，冷卻，通氧）等一系列物理學，化學，生物化學的加工過程。</p><p>　　1.3.1.1 麥芽與大米的粉碎 </p><p><b>　　1.麥芽的粉碎</b></p><p>　　本設計采用麥芽濕法粉碎，濕法粉碎全部操作有：浸漬→磨碎→勻漿→泵出。在0.5-2小時內(nèi)完成一批投料，根據(jù)日加工量，選擇適當?shù)臋C

55、器臺數(shù)。</p><p><b>　　2.大米的粉碎</b></p><p>　　大米采用對輥碎機進行干法粉碎，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。</p><p>　　1.3.1.2糖化原理</p><p>　　糖化是將麥芽和輔料中高分子物質(zhì)機器分解產(chǎn)物（淀粉，蛋白質(zhì)，植酸鹽，半纖維

56、素等機器分解中間產(chǎn)物，通過麥芽中各種水解酶的作用，以及水和熱能的作用，使之分解并溶解于水，此過程稱作“糖化”。</p><p>　　1.3.1.3 糖化方法及設備</p><p>　　由于浸出糖化法要求使用溶解良好的麥芽，成本高，原料利用率低，且更適合釀造上面發(fā)酵啤酒，本設計不采用。而煮出法糖化法可以補救一些麥芽溶解不良的缺點，原料利用率高，糖化時間短，麥汁成份好，適合釀造傳統(tǒng)下面發(fā)酵啤酒

57、。故本設計采用該法。</p><p>　　煮出糖化法，根據(jù)醪液煮沸的次數(shù)，常用的有一次、二次和三次煮出糖化法。</p><p>　　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，設備利用率高，生產(chǎn)周期短，成本低。故本設計才用此方法進行糖化。</p><p>　　1.3.1.4 麥芽醪的過濾</p>&

58、lt;p>　　糖化過程結束時，已基本完成了麥芽和輔料中高分子物質(zhì)的分解、萃取。因此，必須在短時間內(nèi)把麥汁和麥醪分離。此分離過程稱麥芽醪的過濾。 </p><p>　　麥芽醪的過濾工藝基本要求：迅速和較徹底地分解可溶性浸出物，盡可能減少有害于啤酒風味的麥殼多酚、色素、苦味物，以及麥芽中高分子蛋白質(zhì)、脂肪、脂肪酸、β-葡聚糖等物質(zhì)被萃取，盡可能獲得澄清透明的麥汁。</p><p>　　

59、通過比較可知過濾槽法對麥芽粉碎度要求嚴格，過濾、洗滌時間長，并且過濾速度慢，因此在本設計中選用板框式壓濾機法。</p><p>　　1.3.1.5 麥汁的煮沸和酒花的添加</p><p>　　1. 麥汁煮沸的設備</p><p>　　分批式麥汁煮沸，在一個有加熱裝置的特殊容器中進行，稱煮沸鍋。麥汁煮沸鍋具有多種形式，本設計選用的是列管式內(nèi)加熱器圓形麥汁煮沸鍋。采用列

60、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)。</p><p><b>　　2. 麥汁煮沸方法</b></p><p>　　傳統(tǒng)煮沸鍋均采用常壓煮沸，常壓煮沸的優(yōu)點有工藝成熟，操作方便，維修費用低。酒花浸出率高，所得麥汁質(zhì)量好。故本設計采用該方法。</p><p><b>　　3

61、. 酒花的添加</b></p><p>　　酒花添加量應依據(jù)酒花質(zhì)量（含α-酸的量），消費者習慣，啤酒品種，濃度等不同而不同。淺色啤酒苦味物值為15-40（Bu）之間，一般在此范圍內(nèi)選取一個固定值，生產(chǎn)時允許在固定值上波動±5 Bu。</p><p>　　酒花的添加方法，還是以傳統(tǒng)分3～4次添加法為主。酒花添加分三次完成，操作如下：</p><p&

62、gt;　　第一次：煮沸5～15分鐘后，添加總量的5%～10%，主要作用是消除煮沸物得泡沫。第二次：煮沸30～40分鐘后，添加總量的55%～60%，主要是萃取α-酸，并促進異構。第三次：煮沸后80～85分鐘，添加總量的30%～40%，主要是萃取酒花油，提高酒花香味。</p><p>　　1.3.1.6 麥汁的處理</p><p>　　從煮沸鍋放出的定型熱麥汁，進入發(fā)酵以前還需要進行一系列處理

63、：酒花糟分離，熱凝固物分離，冷凝固物分離，冷卻，充氧等才能成為發(fā)酵麥汁。近代的啤酒生產(chǎn)大大縮短了發(fā)酵和貯酒周期，發(fā)酵容器也增大到數(shù)百至上千立方米。</p><p>　　麥汁處理應適用設備的要求不同，流程很多，經(jīng)比較采用以下流程對麥汁進行處理：</p><p>　　煮沸鍋→熱麥汁→泵→回旋沉淀槽→薄板冷卻系統(tǒng)→通風→發(fā)酵 ↓

64、 ↑</p><p>　?。ň苹ㄔ?熱凝固物） （無菌空氣） </p><p>　　1.3.7 麥汁的充氧</p><p><b>　　1. 熱麥汁的氧化</b></p><p>　　麥汁在高溫之下接觸氧，此時氧很少以溶解形式存在，而是和麥汁中糖類、蛋白質(zhì)、酒花樹脂、多酚等發(fā)生氧化反應。目前

65、我國認為從麥芽粉加水投料至冷卻前，隔氧操作是關鍵措施。</p><p>　　2. 冷卻麥汁的充氧</p><p>　　麥汁冷卻至發(fā)酵接種溫度以后，即使與氧接觸，氧化反應較微弱，氧在麥汁中呈溶解狀態(tài)，是酵母前期繁殖必須的。麥汁濃度增加減少飽和溶氧量。</p><p>　　3. 冷麥汁通風方法</p><p>　　普通啤酒發(fā)酵采用壓縮空氣通風，即

66、將無菌，無油的壓縮空氣在麥汁冷卻的輸送線路中，通過文丘里管或不銹鋼舌片混合器，肽管混合器，在線上充氧。</p><p>　　1.3.2 啤酒發(fā)酵[7]</p><p>　　1.3.2.1 啤酒酵母</p><p>　　1. 啤酒酵母的選擇</p><p>　　能使含糖液體自然發(fā)酵，生成二氧化碳和酒精，液面上形成“膜”，器底形成“沉淀”的生物，

67、統(tǒng)稱為“酵母”。廣義上說，凡是單細胞、世代時間較長的低等真核生物，統(tǒng)稱為“酵母”。</p><p>　　本設計采用嘉士伯酵母，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（7－10）×（3－5）微米，發(fā)酵度高。</p><p>　　2. 啤酒酵母的擴大培養(yǎng) </p><p>　　啤酒酵母純正與否，對啤酒發(fā)酵

68、和啤酒質(zhì)量的影響很大。啤酒工廠生產(chǎn)使用的酵母由保存的純種酵母，經(jīng)過擴大培養(yǎng)，達到一定數(shù)量后，供生產(chǎn)現(xiàn)場使用。</p><p>　　1.3.2.2 啤酒發(fā)酵方法的選擇</p><p>　　啤酒發(fā)酵方法主要有以下幾種方式：傳統(tǒng)發(fā)酵，錐形罐發(fā)酵；連續(xù)發(fā)酵法，分批式發(fā)酵法；上面發(fā)酵法，下面發(fā)酵法；一罐發(fā)酵法，兩罐法發(fā)酵；本設計選用的是兩罐式發(fā)酵法。</p><p>　　1.

69、3.2.3 啤酒發(fā)酵工藝</p><p>　　傳統(tǒng)式分批發(fā)酵，每批（一鍋或兩鍋）定型麥汁，經(jīng)過添加酵母，前發(fā)酵（酵母增殖），主發(fā)酵，后發(fā)酵和貯酒等階段。相應的設備是：酵母添加器，前發(fā)酵池，主發(fā)酵池，后發(fā)酵罐和儲酒罐。各段發(fā)酵均在有絕熱維護層，并具有室溫調(diào)節(jié)裝置的的廠房內(nèi)進行，一般分為前發(fā)酵室（7-8℃）主發(fā)酵室（6-7℃），后酵和儲酒室（2-0℃）等部分。</p><p>　　1.3.2.

70、4 酵母的添加與回收</p><p>　　在麥汁進行充氧同時添加酵母，為了使酵母均勻分布在發(fā)酵罐中，酵母應在整個麥汁流入過程中均勻添加，接種量一般為（1.5～1.8）×10/mL麥汁，即約0.6～0.8L濃酵母泥/hL麥汁。</p><p>　　1.3.2.5 發(fā)酵設備的降溫控制</p><p>　　本設計采用的發(fā)酵設備為應用極為廣泛的露天錐形發(fā)酵罐，酵母

71、在發(fā)酵過程中會產(chǎn)生熱量，為使發(fā)酵和后熟在設計的工藝溫度下進行，必須進行冷卻。因為發(fā)酵罐的夾套焊接要求也較高，故本設計采用間接冷卻方式。</p><p>　　1.3.3 啤酒生產(chǎn)副產(chǎn)物的利用</p><p><b>　　1、麥糟的利用</b></p><p>　　麥糟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)構成的。麥糟是有價值的飼料，有

72、較高的蛋白質(zhì)，并受到適度分解。</p><p><b>　　2、二氧化碳的回收</b></p><p>　　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。</p><p>　　3、酵母的回收與利用</p>&

73、lt;p>　　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。</p><p>　　每生產(chǎn)100噸啤酒可得含水分75%～80%的剩余酵母泥1.5t，可制成含水8.5%～10%的干酵母約0.35t。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。</p><p>　　1.3.4 成品啤酒</p><p><b>

74、;　　1. 啤酒的過濾</b></p><p>　　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)一次冷卻器，冷卻至-1 ℃，經(jīng)粗濾精濾后，送清酒罐然后包裝。</p><p>　　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 </p><p>　　圖2.6 啤酒

75、過濾流程圖</p><p><b>　　2．啤酒包裝</b></p><p>　　啤酒的包裝形式有瓶裝、易拉罐裝和桶裝三種形式，本設計生產(chǎn)的主要是瓶裝啤酒。</p><p><b>　　過濾啤酒</b></p><p><b>　　↓</b></p><p&

76、gt;　　瓶子—→選瓶—→ 浸瓶—→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</p><p>　　圖2.7 瓶裝流程圖</p><p>　　啤酒包裝的基本功能有以下幾點。</p><p>　　1. 保護功能。包裝應該保證產(chǎn)品的安全和清潔衛(wèi)生，使其在儲存、運輸和銷售過程中不致散失、損壞和變質(zhì)，這是包裝最基本的作用。<

77、;/p><p>　　2. 美化增值功能。美觀大方的包裝造型、生動形象的圖案和新穎別致的裝潢可以襯托產(chǎn)品形象，提高產(chǎn)品的附加價值。</p><p>　　3. 促銷功能。包裝是“無聲的推銷員”，消費者通過包裝可以了解產(chǎn)品，引起消費興趣，激發(fā)購買動機，從而有利于擴大商品銷售。</p><p>　　第二章 工藝計算[1]</p><p><b>

78、;　　2.1 物料衡算</b></p><p>　　2.1.1 物料衡算的意義</p><p>　　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系到整個生產(chǎn)工藝的合理性和設計的可行性，是整個設計階段的重要一環(huán)。</p><p>　　2.1.2 物料衡算基礎數(shù)據(jù)</p><p>　

79、　根據(jù)表2-1的基礎數(shù)據(jù)，先進行100kg原料生產(chǎn)10°P啤酒的物料衡算，然后進行100L 10°P啤酒的物料衡算，最后進行20萬噸/年啤酒廠的物料衡算。</p><p>　　表2-1啤酒生產(chǎn)基礎數(shù)據(jù)</p><p>　　2.1.3 100㎏原料生產(chǎn)啤酒的物料衡算</p><p><b>　　熱麥汁量</b></p&g

80、t;<p>　　根據(jù)表2-1可得原料收得率分別為：</p><p>　　原料麥芽收得率為： </p><p>　　0.75(100-5)÷100=71.25%</p><p><b>　　原料大米收得率為：</b></p><p>　　0.95(100-12)÷100=83.6%<

81、;/p><p><b>　　混合原料收得率為：</b></p><p>　?。?.7×71.25%+0.3×83.6%）×98.5%=73.83%</p><p>　　由上述可得100kg混合原料可制得10°P熱麥汁量為：</p><p>　?。?3.83÷10）×

82、100=738.3（kg）</p><p>　　查《啤酒工業(yè)手冊》得10°P麥汁在20°C的密度為1.04kg/L。而100°C熱麥汁比20°C時的麥汁體積增加1.04倍。故，</p><p>　　1.熱麥汁（100°C）體積為：</p><p>　　738.3÷1.04×1.04=738.3（L

83、）</p><p><b>　　2.冷麥汁量為： </b></p><p>　　738.3×（1-0.05）=701.38(L)</p><p><b>　　3.發(fā)酵液量為： </b></p><p>　　701.38×（1-0.015）=690.86（L）</p>

84、<p><b>　　4.過濾酒量為： </b></p><p>　　690.86×（1-0.01）=683.95(L)</p><p><b>　　5.成品啤酒量： </b></p><p>　　683.95×（1-0.01）=677.11（L）</p><p>　　

85、2.1.4 生產(chǎn)100L啤酒的物料衡算</p><p>　　根據(jù)上述衡算結果知，100kg混合原料可生產(chǎn)10°P淡色啤酒約677.11L，故可得下述結果：</p><p>　　1.生產(chǎn)100L 10°P淡色啤酒需耗混合原料量為：</p><p>　　100÷677.11×100=14.77（kg）</p><

86、;p><b>　　2.麥芽耗用量： </b></p><p>　　14.77×70%=10.34（kg）</p><p><b>　　3.大米耗用量： </b></p><p>　　14.77×30%=4.43（kg）</p><p><b>　　4.酒花耗用量：

87、</b></p><p>　　對淺色啤酒，熱麥汁中加入的酒花量為0.2%，故酒花耗用量為：</p><p>　　738.3÷677.11×100×0.2%=0.218（kg）</p><p>　　同理，100kg原料耗酒花： </p><p>　　677.11÷100×0.218=

88、1.48(kg)</p><p><b>　　5.熱麥汁量： </b></p><p>　　738.3÷677.11×100=109.04（L）</p><p><b>　　6.冷麥汁量：</b></p><p>　　701.38÷677.11×100=103

89、.58（L）</p><p><b>　　7.發(fā)酵液量： </b></p><p>　　690.86÷677.11×100=102.03（L）</p><p><b>　　8.濾過酒量: </b></p><p>　　683.95÷677.11×100=10

90、1.01(L)</p><p><b>　　9.成品酒量： </b></p><p>　　677.11÷677.11×100=100（L）</p><p><b>　　10.濕糖化糟量：</b></p><p>　　設排出的濕麥糟含水分80%</p><p&g

91、t;<b>　　濕麥芽糟量：</b></p><p>　　[(1-0.05)(100-75)/(100-80)] ×10.34=12.28（kg）</p><p><b>　　濕大米糟量：</b></p><p>　　[(1-0.12)(100-95)/(100-80)] ×4.43=0.97(kg)&

92、lt;/p><p>　　故濕糖化糟量：12.28+0.97= 13.25（kg）</p><p>　　同理，100kg原料產(chǎn)生濕糖化糟：</p><p>　　677.11÷100×13.25=89.72(kg)</p><p><b>　　11.酒花糟量：</b></p><p>

93、　　設酒花在麥汁中的浸出率為40%，酒花糟含水分以80%計，則酒花糟量為：</p><p>　　同理，100kg原料產(chǎn)生濕酒花糟：</p><p>　　677.11÷100×0.654=4.43（kg）</p><p>　　12.酵母量（以商品干酵母計）</p><p>　　生產(chǎn)100L啤酒可得2kg濕酵母泥，其中一半作生

94、產(chǎn)接種用，一半作商品酵母用，即為1kg。濕酵母泥含水分85%</p><p><b>　　酵母含固形物量：</b></p><p>　　1×（100-85）÷100=0.15（kg）</p><p>　　則含水分7%的商品干酵母量：</p><p>　　0.15×100÷（100-

95、7）=0.16（kg）</p><p><b>　　13.二氧化碳量：</b></p><p>　　因10°P冷麥汁密度為1.04kg/L，則103.58L冷麥汁質(zhì)量為：</p><p>　　103.58×1.04=107.72（kg）</p><p>　　所以，10°P冷麥汁中浸出物量：1

96、03.58×10%=10.36（kg）</p><p>　　設麥汁的真正發(fā)酵度為80%，則可發(fā)酵的浸出物量：</p><p>　　10.36×80%=8.29（kg）</p><p>　　麥芽糖發(fā)酵的化學反應式為：</p><p>　　C12H22O11+H2O→2C6H12O6</p><p>　

97、　2C6H2O6→4C2H5OH+4CO2+56KJ</p><p>　　設麥芽汁中的浸出物均為麥芽糖構成，則CO2生成量：</p><p>　　8.29×4×44÷342=4.27（kg）</p><p>　　式中 44—CO2分子量</p><p>　　342—麥芽糖（C12H22O11）分子量&l

98、t;/p><p>　　設10°P啤酒含CO2為0.4%啤酒中其含量有：</p><p>　　103.58×0.4%=0.41（kg）</p><p>　　則釋放出的CO2量： </p><p>　　4.27-0.41=3.86（kg）</p><p>　　而1m3 CO2在20°C常壓下重1.

99、832kg</p><p>　　故釋放出的CO2的體積為：</p><p>　　3.86÷1.832=2.11 m3</p><p>　　2.1.5 年產(chǎn)20萬噸啤酒糖化車間物料衡算</p><p>　　設全年生產(chǎn)共有300天，其中旺季淡季各150天。設生產(chǎn)旺季每天糖化8次，而淡季則糖化4次，每年總糖化次數(shù)為1800次。</p

100、><p>　　200000÷1800=111.11（噸/次）</p><p>　　由此可以算出每次投料量和其他項目的物料平衡：</p><p>　　成品啤酒量（罐裝前）：</p><p>　　111.11×1000÷（1-1%）÷1.010=111121.1（L）</p><p>&

101、lt;b>　　麥芽用量： </b></p><p>　　111121.1÷677.11×70=11487.76（kg）</p><p><b>　　大米用量：</b></p><p>　　111121.1÷677.11×30=4923.33（kg）</p><p>

102、;<b>　　混合原料用量：</b></p><p>　　11487.76+4923.33=16411.1（kg）</p><p><b>　　熱麥汁量： </b></p><p>　　111121.1÷677.11×738.3=121163.04（L）</p><p><

103、b>　　冷麥汁量： </b></p><p>　　111121.1÷677.11×701.38=115104.07（L）</p><p><b>　　濕糖化糟量： </b></p><p>　　111121.1÷677.11×89.72=14724.03（kg）</p>&

104、lt;p><b>　　濕酒花糟量： </b></p><p>　　111121.1÷677.11×4.43=727.01（kg）</p><p><b>　　發(fā)酵液量： </b></p><p>　　111121.1÷677.11×690.86=113377.62（L）<

105、/p><p><b>　　過濾酒量： </b></p><p>　　111121.1÷677.11×683.95=112243.62（L）</p><p><b>　　酒花量： </b></p><p>　　111121.1÷677.11×1.48=242.88

106、（kg）</p><p>　　由于全年糖化次數(shù)為1800次，由此可算得全年產(chǎn)量：</p><p>　　111121.1×1800=200.02×106（L）</p><p><b>　　年實際產(chǎn)量為： </b></p><p>　　200.02×106×1010=20.2（萬噸）&

107、lt;/p><p>　　以單次糖化生產(chǎn)做基準，可算得各個項目全年狀況如下：</p><p>　　全年混合原料需要量： </p><p>　　16411.1×1800=29.54×106（kg）</p><p><b>　　全年麥芽耗用量： </b></p><p>　　11487.

108、76×1800=20.68×106（kg）</p><p><b>　　全年大米耗用量： </b></p><p>　　4923.33×1800=8.86×106（kg）</p><p><b>　　全年酒花耗量： </b></p><p>　　242.88&

109、#215;1800=4.37×105（kg）</p><p><b>　　熱麥汁量：</b></p><p>　　121163.04×1800=218.09×106（L）</p><p><b>　　冷麥汁量：</b></p><p>　　115104.07×

110、1800=207.19×106（L）</p><p><b>　　全年濕糖化糟量： </b></p><p>　　14724.03×1800=26.5×106（kg）</p><p><b>　　全年濕酒花糟量： </b></p><p>　　727.01×1

111、800=13.09×105（kg）</p><p><b>　　全年發(fā)酵液量： </b></p><p>　　113377.62×1800=204.08×106（L）</p><p><b>　　全年過濾酒量： </b></p><p>　　112243.62×

112、;1800=202.04×106（L）</p><p><b>　　全年成品啤酒量：</b></p><p>　　111121.1×1800=200.02×106（L）</p><p>　　把前述的有關啤酒物料衡算計算結果整理見下表3-2：</p><p>　　表2-2 7萬噸啤酒廠糖化車

113、間物料衡算表</p><p>　　備注：10°P啤酒的密度為1010kg/m3，實際年生產(chǎn)啤酒：20.2萬噸</p><p>　　2.2 耗熱量的計算</p><p>　　在論證部分，選用二次煮出糖化法生產(chǎn)麥汁，下面就以此工藝為基準進行糖化車間的熱量計算。工藝流程示意圖如下圖所示：投料為糖化一次所需原料。操作示意圖如下所示：</p><

114、p><b>　　自來水，18℃</b></p><p>　　糊化鍋 糖化鍋</p><p>　　大米粉 4923.33kg </p><p>　　麥芽粉 984.67kg

115、 料水比 1:4.5 料水比 1:3.5 麥芽粉 6430.9kg</p><p>　　T(℃，20分鐘) 熱水 50℃ 46.07℃ 60分鐘</p><p>　　13分鐘 10分鐘</p><

116、p>　　70℃ 63℃，60分鐘</p><p>　　T(℃) </p><p>　　12分鐘 5分鐘</p><p&g

117、t;　　90℃，20分鐘 7分鐘 100℃，40分鐘 70℃，25分鐘</p><p>　　20分鐘 </p><p>　　過濾 糖化結束 78℃ 100℃，10分鐘</p><p>　　麥糟

118、 酒花糟，熱凝固物 冷凝固物</p><p>　　90分鐘 </p><p>　　麥汁 煮沸鍋 回旋沉淀槽 薄板冷卻器 </p><p><b>　　酒花</b></p><p>　　去發(fā)酵

119、罐 冷麥汁</p><p>　　表2-3 20萬噸啤酒廠糖化車間總熱量衡算表</p><p>　　2.3 工藝耗水量計算</p><p>　　2.3.1 糖化用水</p><p>　　每小時最大用水量：63346.797÷0.5=126693.59（kg/h）</p><p>　　2.3.2

120、 洗糟用水量</p><p>　　每100kg混合原料洗糟水用量為450，則洗糟水用量為：</p><p>　　16411.09×450÷100=73849.91（kg）</p><p>　　洗糟時間定為1.5h，則洗糟水最大用量為：73849.91÷1.5=49233.27（kg/h）</p><p>　　2.