年產(chǎn)16萬噸啤酒工廠發(fā)酵車間設(shè)計(jì)

1、年產(chǎn)16萬噸啤酒工廠發(fā)酵車間設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)計(jì)說明書題 目： 年產(chǎn)16萬噸啤酒工廠發(fā)酵車間設(shè)計(jì)專 業(yè)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 化工學(xué)院專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目： 年產(chǎn)16萬噸啤酒工廠發(fā)酵車間設(shè)計(jì) 學(xué)號(hào)： 姓名： 專業(yè)： 指導(dǎo)教師： 系主任： 一、主要內(nèi)容及基本要求 主要內(nèi)容 1.新建一個(gè)年產(chǎn)16萬噸啤酒的工廠發(fā)酵車間 2.設(shè)計(jì)依據(jù)：已批準(zhǔn)的項(xiàng)目建議書，可行性研究報(bào)告及設(shè)計(jì)計(jì)劃任務(wù)書（假設(shè)）； 3.設(shè)計(jì)范圍：以年產(chǎn)16萬噸啤酒廠發(fā)酵車間為主體設(shè)計(jì)，只做初步設(shè)計(jì)，不做施工圖設(shè)計(jì)； 4以生產(chǎn)工藝（流程）設(shè)計(jì)為主導(dǎo)，為其他配套專業(yè)（如全廠總平面、土建、采暖通風(fēng)、水電、環(huán)保、行政管

2、理、技術(shù)經(jīng)濟(jì)與概算等單項(xiàng)工程設(shè)計(jì)）提供設(shè)計(jì)依據(jù)和提出要求，兼顧非工藝設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)任務(wù) 1.完成編寫設(shè)計(jì)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(shè)備選型、環(huán)保與綜合利用等內(nèi)容），按規(guī)定格式和順序裝訂成冊(cè)； 2.完成下列初步設(shè)計(jì)圖：發(fā)酵車間設(shè)備主體圖、帶控制點(diǎn)的工藝流程圖各一份。 基本要求 生產(chǎn)方案和平面布局合理，工藝流程設(shè)計(jì)和設(shè)備選擇及生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有先進(jìn)性與合理性，工藝計(jì)算正確，繪圖規(guī)范，綜合指標(biāo)達(dá)到同類工廠先進(jìn)水平或世界先進(jìn)水平，“三廢”環(huán)保符合國(guó)家有關(guān)規(guī)定。 重點(diǎn)研究的內(nèi)容 1.生產(chǎn)工藝流程的選擇和設(shè)計(jì)； 2.物料衡算； 3.啤酒主車間布置設(shè)計(jì)以

3、及生產(chǎn)設(shè)備選型; 4.經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及核算。 二、進(jìn)度安排序號(hào)各階段完成的內(nèi)容完成時(shí)間1學(xué)生選題、下發(fā)任務(wù)書、查閱資料、調(diào)研第12周2初步設(shè)計(jì)（工藝設(shè)計(jì)、物料衡算）第1314周3繪圖第1516周4編寫設(shè)計(jì)說明書、打印裝訂第1718周三、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1 管郭儀主編.啤酒工業(yè)手冊(cè)（上）M.輕工業(yè)出版社，1985：69346. 2 管郭儀主編.啤酒工業(yè)手冊(cè)（中）M.輕工業(yè)出版社，1985：33108. 3 管郭儀主編.啤酒工業(yè)手冊(cè)（下）M.輕工業(yè)出版社，1985：12207. 4 無錫輕工業(yè)學(xué)院，輕工業(yè)部上海輕工業(yè)設(shè)計(jì)院組編.食品工廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M. 中國(guó)輕工業(yè)出版社 1992：8262. 5

4、徐同興，胡叔平，王智方編.啤酒生產(chǎn)M.上?？茖W(xué)普及出版社 1996：29127. 6 魏崇光，鄭曉梅.化工工程制圖.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2001. 7 吳思方.發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論.北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社，2000. 目 錄第一章 總論 1.1啤酒的簡(jiǎn)介11.2 設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求 11.3 設(shè)計(jì)依據(jù)和原則 1第二章 發(fā)酵車間工藝流程2.1生產(chǎn)工藝流程概況圖22.2 原料的選擇2 2.2.1 大麥（麥芽）2 2.2.2 大米2 2.2.3啤酒花2 2.2.4釀造用水3 2.2.5酵母32.3麥芽汁的制備3 2.3.1糖化和糊化工藝設(shè)計(jì)與論證4 2.3.2 麥汁煮沸和添加酒花4 2.3.3麥汁冷

5、卻52.4發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程5 2.4.1啤酒發(fā)酵工藝技術(shù)控制6 2.4.2前發(fā)酵6 2.4.3主發(fā)酵6 2.4.4后發(fā)酵62.5發(fā)酵設(shè)備的降溫72.6啤酒的包裝7第三章 工藝衡算3.1物料衡算83.1.1物料衡算的意義8 3.1.2 物料衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)8 3.1.3 100kg原料生產(chǎn)8P啤酒的物料衡算8 3.1.4 生產(chǎn)100L 8P啤酒的物料衡算9 3.1.5 年產(chǎn)16萬噸8P啤酒糖化車間物料衡算113.2耗熱量的計(jì)算14 3.2.1糖化用水耗熱量15 3.2.2第一次米醪煮沸耗熱量15 3.2.3第二次煮沸前混合醪液升溫至70的耗熱量16 3.2.4第二次煮沸混合醪液耗熱量17 3.2.5

6、一次糖化總耗熱量18第四章 設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型4.1發(fā)酵車間主要設(shè)備194.2薄板冷卻器尺寸計(jì)算204.3 清酒罐尺寸計(jì)算204.4 發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)與論證20 4.4.1 冷卻方式的確定20 4.4.2 罐的保溫材料的選擇20 4.4.3 罐材料的選擇20第五章 廠址選擇及廠區(qū)設(shè)計(jì)5.1 廠址選擇215.2廠房的整體布置21第六章 環(huán)境保護(hù)及綜合利用6.1 廢水22 6.1.1 廢水來源22 6.1.2 廢水處理226.2 酵母22 6.2.1 廢酵母在食品工業(yè)中的應(yīng)用22 6.2.2 廢酵母在制藥工業(yè)中的應(yīng)用22結(jié)論23參考文獻(xiàn)24第一章 總 論1.1啤酒的簡(jiǎn)介啤酒是世界上產(chǎn)量最大的備受國(guó)際人民

7、喜愛的低酒精濃度飲料，它以麥芽為主要原料，以大米或其它谷物為輔助原料，是一種含有二氧化碳的起泡性飲料酒，被稱為“液體面包”。由于啤酒乙醇含量較少，故喝啤酒不但不易醉人傷身，少量飲用反而對(duì)身體健康有益處，啤酒具有獨(dú)特的苦味和香味，營(yíng)養(yǎng)成分豐富，含有各種人體所需的氨基酸及多種維生素、泛酸以及礦物質(zhì)。19世紀(jì)末，啤酒輸入中國(guó)，1900年俄國(guó)人在哈爾濱市首先建立了烏盧布列希夫斯基啤酒廠，但一直到1935這項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)都掌握在外國(guó)人手中，生產(chǎn)原料麥芽和酒花都依靠進(jìn)口。1949年以前，全國(guó)啤酒廠不到十家，總產(chǎn)量不足萬噸。中國(guó)啤酒的大發(fā)展期主要是20世紀(jì)70年代末至80年代，隨著啤酒工業(yè)的發(fā)展，20世紀(jì)90年

8、代中期以后啤酒廠將向大型化、集中化、集團(tuán)化發(fā)展?，F(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)有近30家啤酒企業(yè)年產(chǎn)量超過10萬噸，這些大型啤酒廠的產(chǎn)量已經(jīng)超過了全國(guó)啤酒總產(chǎn)量的25%，年產(chǎn)510萬噸的中型啤酒廠也已經(jīng)超過了40家，產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的20以上，但是這仍然不能滿足人們對(duì)啤酒的需要，所以為了順應(yīng)發(fā)展趨勢(shì)需要設(shè)計(jì)一個(gè)規(guī)模較大工藝先進(jìn)的現(xiàn)代化啤酒廠。1.2 設(shè)計(jì)的任務(wù)及要求 設(shè)計(jì)任務(wù)：完成年產(chǎn)16萬噸啤酒工廠發(fā)酵車間的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：認(rèn)真完成年產(chǎn)16萬噸啤酒廠發(fā)酵車間的基本設(shè)計(jì)工作，計(jì)劃將廠址選在湘潭市西郊，本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是發(fā)酵車間，同時(shí)綜合考慮生產(chǎn)同環(huán)境保護(hù)、資源利用、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益等各方面的因素，以設(shè)計(jì)說明任務(wù)書為基礎(chǔ)

9、，力求計(jì)算縝密、合理、科學(xué)。1.3 設(shè)計(jì)依據(jù)和原則首先，工藝技術(shù)上要先進(jìn)，考慮機(jī)械化、自動(dòng)化操作，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，采用已成熟的生產(chǎn)技術(shù)及適當(dāng)先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備。其次，在設(shè)備原材料的選用上要以經(jīng)濟(jì)性為原則，達(dá)到投資少成本低的目的。最后，設(shè)計(jì)要因地制宜，考慮地區(qū)原材料來源及水、電供應(yīng)等。本設(shè)計(jì)在技術(shù)成熟的前提下盡量采用合理先進(jìn)的生產(chǎn)工藝流程和生產(chǎn)設(shè)備，在生產(chǎn)組織上力求提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，避免出現(xiàn)多余人員，但是，由于所取得的資料范圍以及個(gè)人設(shè)計(jì)水平有限，設(shè)計(jì)中不免有些許欠缺，還需大家提出寶貴建議。第二章 發(fā)酵車間工藝流程2.1 生產(chǎn)工藝流程概況圖麥槽 酒花 冷凝固物 麥芽粉碎糖化過濾混合麥汁煮 沸沉 淀冷

10、卻充氧 大米、麥芽粉碎糊化 酒花槽 熱凝固物 擴(kuò)培酵母麥芽汁發(fā)酵貯酒粗濾精濾清酒裝瓶卸箱驗(yàn)瓶 酵母泥剩余酵母洗瓶檢驗(yàn)灌酒壓蓋檢驗(yàn)冷殺菌貼標(biāo)噴碼檢驗(yàn)裝箱圖2-1 生產(chǎn)工藝流程概況圖本設(shè)計(jì)發(fā)酵車間采用露天錐形發(fā)酵罐“一罐法”的發(fā)酵工藝與設(shè)備，進(jìn)行低溫發(fā)酵高溫后熟工藝。2.2 原料的選擇2.2.1 大麥（麥芽）大麥屬禾木科，有栽培廣，品種多，產(chǎn)量高等多種優(yōu)點(diǎn)，其主要成分包括淀粉、蛋白質(zhì)、纖維素、維生素等，因?yàn)槠涞矸酆扛?，蛋白質(zhì)適中，是啤酒釀造的最好原料。大麥在粉碎糖化之前一般要經(jīng)過浸麥、發(fā)芽的過程來增加大麥的酶系量利于糖化的進(jìn)行，但現(xiàn)代啤酒生產(chǎn)，酒廠一般直接購買麥芽，本設(shè)計(jì)采用的麥芽主要有蘇北麥芽

11、、西北麥芽以及一些進(jìn)口的優(yōu)質(zhì)麥芽。2.2.2 大米在啤酒釀造的過程中，除了將大麥或者麥芽作為主要原料外，一般還添加部分輔助原料來達(dá)到降低成本價(jià)格、調(diào)整麥汁組成、提高啤酒發(fā)酵度、改善啤酒泡沫性質(zhì)等的目的。我國(guó)盛產(chǎn)大米，且大米有淀粉含量高、蛋白質(zhì)含量低的特點(diǎn)，用它作為釀造啤酒的輔料，得到的啤酒色澤淺，口味爽凈，泡沫細(xì)膩，酒花香味突出，非生物穩(wěn)定性好。2.2.3 啤酒花酒花，學(xué)名“蛇麻”，又名“忽布”，是蕁麻科葎草屬蔓性宿根多年生草本植物。釀造上用的是酒花的雌花，當(dāng)酒花成熟時(shí)，前葉和苞葉所分泌的樹脂和酒花油是釀造啤酒的主要成分，為啤酒提供了芬芳的香味和苦味。用于啤酒釀造的酒花有很多種形式，如：壓縮酒

12、花、顆粒酒花、酒花浸膏、異構(gòu)酒花浸膏等。在啤酒釀造中酒花的作用是： a.賦予啤酒特殊的香氣與清爽的苦味；b.形成啤酒優(yōu)良的泡沫，增加啤酒的泡沫性和穩(wěn)定性；c.使蛋白質(zhì)沉淀，有利于麥汁的澄清；d.酒花有抑菌作用，能增強(qiáng)麥芽汁和啤酒的防腐能力;e.酒花對(duì)啤酒釀造的不利影響是，酒花中的花色苷能引起啤酒的非生物性渾濁。2.2.4 釀造用水啤酒生產(chǎn)用水分為釀造用水和洗刷用水。釀造用水是啤酒釀造最重要的原料之一，被稱為“啤酒的血液”2，所以釀造用水必須達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：無色透明、無懸浮物、無沉淀、無異味、無異臭味；硝酸鹽含量及碳酸根含量150200mg/L；pH值應(yīng)在6.87.2之間；不允許有毒離子存在；游離

13、氯、氨的含量低于0.3mg/L、無雜菌污染、符合飲用水的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。工廠用水主要來源于江水、河水、泉水、井水等，只要經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚磉_(dá)到上述要求的均可作為釀造用水。2.2.5 酵母啤酒是麥汁經(jīng)過釀酒酵母的發(fā)酵釀制而成的，所以啤酒的質(zhì)量與不同酵母的不同性能有很大關(guān)系，在發(fā)酵過程中，啤酒酵母利用發(fā)酵液中的葡萄糖、麥芽糖、半乳糖以及蔗糖等糖類進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)生酒精、CO2、SO2等。本設(shè)計(jì)使用下面酵母種類下的薩士酵母，該酵母的細(xì)胞呈卵圓形、發(fā)酵度低、凝集性強(qiáng)、沉淀快3 。2.3 麥芽汁的制備麥汁制造過程包括：原料的粉碎、原料的糊化、糖化、糖化醪的過濾、混合麥汁加酒花煮沸、麥汁處理（澄清，冷卻，通氧）等一系列

14、物理學(xué)、化學(xué)、生物化學(xué)的加工過程。麥汁制造的工藝要求:(1)原料中的有效成分得到最大限度的萃?。褐饕冈虾洼o料中的淀粉轉(zhuǎn)變成可溶性無色糊精和可發(fā)酵性糖類的過程，這關(guān)系到麥汁的收得率和原料利用率，和啤酒生產(chǎn)成本直接掛鉤。(2)原料中無用和有害的成分溶解最少：主要指麥芽的皮殼物質(zhì)、原料的脂肪、高分子蛋白質(zhì)等物質(zhì)溶解最少，因?yàn)檫@些物質(zhì)會(huì)影響到啤酒的風(fēng)味和穩(wěn)定性。(3)制成麥汁的有機(jī)和無機(jī)組分在數(shù)量和配比上應(yīng)符合淡色啤酒的要求：啤酒風(fēng)格和類型的形成除了需要依靠酵母品種發(fā)芽技術(shù)外，還需要依靠麥汁組成這一主要的物質(zhì)基礎(chǔ)。在保證上述三點(diǎn)原則的前提下，需要改進(jìn)工藝和方法來縮短生產(chǎn)時(shí)間，降低工時(shí)和能耗。2.3

15、.1糖化和糊化工藝設(shè)計(jì)與論證1.糊化淀粉在常溫下不溶于水，但在53的水中其物理性能會(huì)發(fā)生明顯變化，逐漸溶脹、分裂，最后形成均勻糊狀溶液，稱為淀粉的糊化。2.糖化糖化是指麥芽利用自身的酶（或外加酶制劑）將麥芽和輔助原料中的不溶性高分子物質(zhì)分解為可溶性低分子物質(zhì)的過程，其工藝概況圖和工藝曲線圖如下：煮沸鍋過濾槽粉碎的麥芽麥汁的糊化糊化鍋麥汁的糖化糖化鍋麥汁的過濾麥汁的煮沸加酒花至發(fā)酵車間圖2-2 糖化工藝概況圖44701015068667392溫度 020303550608090100110120125165 175時(shí)間/min糊化鍋糖化鍋倒入過濾槽投料時(shí)間微沸圖2-3 糖化工藝曲線圖2.3.2麥

16、汁煮沸和添加酒花麥汁過濾結(jié)束后先進(jìn)入暫存罐，再通過一薄板換熱器預(yù)熱后進(jìn)入煮沸鍋煮沸，在煮沸的過程中添加顆粒酒花。 麥汁煮沸以及添加酒花的目的：破壞酶活性，固定麥汁組成；殺滅麥汁中的各種雜菌；蒸發(fā)多余的水分，使其濃縮到規(guī)定的濃度；使苦味物質(zhì)溶出，并賦予啤酒特殊的苦味和香味；降低pH值；提高麥汁的生物穩(wěn)定性5。酒花的添加量和方法：酒花的添加方式一般分為一次、二次、三次添加法，本設(shè)計(jì)采用三次添加方式。在麥汁初沸時(shí)，先加入50%的酒花，煮沸30分鐘后再添加30%的酒花，最后在麥汁煮沸結(jié)束前加入剩下20%的酒花。2.3.3 麥汁冷卻麥汁冷卻有三個(gè)目的：(1)將麥汁冷卻到定型溫度，適合酵母發(fā)酵；(2)充入

17、一定量的氧氣，有利于酵母的繁殖；(3)除去麥汁煮沸及冷卻時(shí)凝聚的沉淀物，有利于發(fā)酵和提高啤酒的質(zhì)量。當(dāng)麥汁表面泛起泡沫時(shí)，說明酵母已經(jīng)繁殖到了一定的階段，產(chǎn)生了CO2，此時(shí)，應(yīng)將麥汁送入發(fā)酵罐進(jìn)行發(fā)酵。麥汁冷卻過程中的溫度應(yīng)保持一致，不能忽高忽低，會(huì)造成酵母的衰老或發(fā)酵不正常。2.4 發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程圖2-4 發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程圖圖2-3 發(fā)酵生產(chǎn)工藝流程圖2.4.1 啤酒發(fā)酵工藝技術(shù)控制啤酒發(fā)酵的工藝技術(shù)控制，至今尚未深入到發(fā)酵代謝控制，所謂的工藝控制多停留在外界影響因素的選擇性（非定量）控制，它包括如下幾方面：(1)啤酒酵母的菌株選擇。(2)麥汁組分。(3)酵母接種量和接種技術(shù)。(4)起酵溫

18、度和發(fā)酵溫度。(5)發(fā)酵設(shè)備和酵母在發(fā)酵中的流態(tài)。(6)后酵（或雙乙酰還原）條件選擇。(7)酵母分離時(shí)間和方法。(8)儲(chǔ)酒條件和時(shí)間。(9)發(fā)酵中壓力或者CO2濃度。上述的控制技術(shù)，不但會(huì)影響發(fā)酵工藝過程，而且也會(huì)影響啤酒風(fēng)味物質(zhì)的代謝，造成啤酒風(fēng)味的千差萬別。2.4.2 前發(fā)酵前發(fā)酵就是指當(dāng)接種酵母泥處于休眠階段，酵母和麥汁接觸后有較長(zhǎng)時(shí)間（數(shù)小時(shí)至十小時(shí)）的生長(zhǎng)滯緩期，之后才能進(jìn)行出芽繁殖。當(dāng)酵母克服生長(zhǎng)滯緩期后，其出芽繁殖的細(xì)胞濃度可達(dá)到20106個(gè)/ml，此時(shí)發(fā)酵麥汁表面開始產(chǎn)生氣泡，但由于工藝的改進(jìn)，前發(fā)酵階段已縮短至2030個(gè)小時(shí)。2.4.3 主發(fā)酵主發(fā)酵前期酵母吸收麥汁中的氨基酸

19、和其它營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)行糖類發(fā)酵來合成細(xì)胞并產(chǎn)生熱量，此時(shí)糖降比較緩慢，氨基酸含量下降迅速，同時(shí)，由于有機(jī)酸和麥汁緩沖物的減少，pH下降迅速。當(dāng)酵母達(dá)到最高濃度時(shí)，糖降最快，此階段會(huì)產(chǎn)生大量廢熱，必須進(jìn)行冷卻。當(dāng)發(fā)酵度達(dá)到酵母凝聚點(diǎn)時(shí)（發(fā)酵度35%45%），酵母開始凝聚，發(fā)酵液中的懸浮酵母細(xì)胞數(shù)開始下降，糖降速度隨之降低。為了保持凝聚酵母的活性，發(fā)酵后期應(yīng)逐步降低溫度。主發(fā)酵后期發(fā)酵緩慢，泡沫變小并逐步形成泡蓋（由CO2帶至發(fā)酵液面的多酚、酒花樹脂、蛋白質(zhì)等被氧化、聚合而形成的），在主發(fā)酵結(jié)束前撈去泡蓋，即可進(jìn)行后發(fā)酵和回收凝聚酵母泥。2.4.4 后發(fā)酵過濾后的麥汁經(jīng)主發(fā)酵后得到了嫩啤酒，此時(shí)啤酒

20、的二氧化碳含量不足，口味不成熟，不適于飲用，為了得到成熟和澄清的啤酒需要進(jìn)行后發(fā)酵。后發(fā)酵的作用:(1)使嫩啤酒中殘留的可發(fā)酵性糖繼續(xù)發(fā)酵，此時(shí)在密閉的貯酒容器中產(chǎn)生的二氧化碳不斷溶解在酒中，使之達(dá)到飽和的狀態(tài)。(2)后發(fā)酵初期產(chǎn)生的CO2在排出貯酒罐外時(shí)會(huì)帶走去酒內(nèi)所含的一些酒類揮發(fā)性成分，如乙醛、硫化氧、雙乙酰等，減少啤酒的不成熟味覺，加快啤酒成熟。(3)在較長(zhǎng)的后發(fā)酵期中，懸浮的酵母、冷凝固物和酒花樹脂等在低溫和低pH值的情況下緩慢沉淀下來，使啤酒逐漸澄清。(4)在較低的貯酒溫度下，一些易形成混濁的蛋白質(zhì)單寧復(fù)合物逐漸析出，產(chǎn)生了沉淀并被過濾除去，改善了啤酒的非生物穩(wěn)定性，提高了成品啤酒

21、的保存期。2.5 發(fā)酵設(shè)備的降溫酵母在發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，為了使發(fā)酵和后熟在設(shè)計(jì)的工藝溫度下進(jìn)行，必須進(jìn)行冷卻。常用的冷卻方式有兩種：間接冷卻法和直接冷卻法，由于直接冷卻的冷卻介質(zhì)是液氨，液氨直接在錐形罐的冷卻夾套中蒸發(fā)并吸熱，但是在實(shí)際生產(chǎn)中液氮有以下的缺點(diǎn)：一是液氨具有刺激性臭味，在一定條件下可燃可爆；二是液氨的工作壓力較高，且滲透性很強(qiáng)，因而發(fā)酵罐的夾套焊接要求也較高，故本設(shè)計(jì)采用間接冷卻方式。間接冷卻方式的冷溶劑是乙二醇與水的混合溶液，在蒸發(fā)器箱中進(jìn)行冷卻，溫度一般控制在-6至-9左右，它主要用于麥汁冷卻和發(fā)酵罐的降溫。2.6 啤酒的包裝啤酒的包裝有瓶裝、易拉罐裝和桶裝三種形式

22、，本設(shè)計(jì)生產(chǎn)的主要是瓶裝啤酒。對(duì)于消費(fèi)者來說好的產(chǎn)品包裝能在第一時(shí)間吸引他們的眼球，所以產(chǎn)品包裝既是產(chǎn)品的賣點(diǎn)又是市場(chǎng)的亮點(diǎn)，新穎獨(dú)特的包裝設(shè)計(jì)往往最容易打動(dòng)消費(fèi)者的心。因此，啤酒企業(yè)不僅要生產(chǎn)符合標(biāo)準(zhǔn)和品質(zhì)上乘的產(chǎn)品，而且要設(shè)計(jì)美觀的商標(biāo)和包裝，這樣才能使產(chǎn)品更具吸引力和競(jìng)爭(zhēng)力，使品牌更加深入人心。啤酒包裝的基本功能有：(1)保護(hù)功能。包裝應(yīng)該保證產(chǎn)品的安全和清潔衛(wèi)生，使其在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和銷售過程中不散失、損壞和變質(zhì)，這是包裝最基本的作用。(2)美化增值功能。美觀大方的包裝造型、生動(dòng)形象的圖案和新穎別致的標(biāo)語可以襯托產(chǎn)品形象，提高產(chǎn)品的附加價(jià)值。第三章 工藝衡算3.1 物料衡算3.1.1 物料

23、衡算的意義物料衡算是指理論上進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)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(zhǔn)確與否關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)工藝的合理性和設(shè)計(jì)的可行性，是整個(gè)設(shè)計(jì)階段的重要一環(huán)。3.1.2 物料衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)根據(jù)表3-1的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，先進(jìn)行100kg原料生產(chǎn)8P啤酒的物料衡算，然后進(jìn)行100L 8P啤酒的物料衡算，最后進(jìn)行16萬噸/年啤酒廠的物料衡算。表3-1啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項(xiàng)目名稱百分比%定額指標(biāo)原料利用率98麥芽水分5.0大米水分12無水麥芽浸出率75無水大米浸出率95原料配比麥芽70大米30損失率冷卻損失5.0發(fā)酵損失1.5過濾損失1.0裝瓶損失1.0總損失率啤酒總損失率8.53.1.3 100kg

24、原料生產(chǎn)8P啤酒的物料衡算根據(jù)表3-1可得原料收得率分別為：原料麥芽收得率為： 75%(1-5%)=71.25%原料大米收得率為：95%(1-12%)=83.6%混合原料收得率為：(0.771.25%+0.383.6%)98%=73.46%由上述可得100kg混合原料可制得20的8P麥汁量為：(73.468)100=918.25kg查啤酒工業(yè)手冊(cè)得8P麥汁在20C的密度為1.0315 kg/L，而100C熱麥汁比20C時(shí)的麥汁體積增加1.04倍。故，(1) 熱麥汁(100C)的體積為：918.251.03151.04=925.82 L(2) 冷麥汁量為： 925.82(1-0.05)=879.

25、53 L(3) 發(fā)酵液量為： 879.53(1-0.015)=866.34 L(4) 過濾酒量為： 866.34(1-0.01)=857.68 L(5) 成品啤酒量： 857.68(1-0.01)=849.10 L3.1.4 生產(chǎn)100L 8P啤酒的物料衡算根據(jù)上述衡算結(jié)果知，100kg混合原料可生產(chǎn)8P淡色啤酒約848.10L，故可得下述結(jié)果：(1) 生產(chǎn)100L 8P淡色啤酒需耗混合原料量為：100848.10100=11.79 kg(2) 麥芽耗用量： 11.7970%=8.254 kg(3) 大米耗用量： 11.7930%=3.537 kg(4) 酒花耗用量： 對(duì)淺色啤酒，熱麥汁中加入

26、的酒花量為0.2%，故酒花耗用量為：925.82849.101000.2%=0.218 kg同理，100kg原料耗酒花： 849.101000.218=1.85 kg(5) 熱麥汁量： 925.82849.10100=109.04 L(6) 冷麥汁量：879.53849.10100=103.58 L(7) 發(fā)酵液量： 866.34849.10100=102.03 L(8) 過濾酒量: 857.68849.10100=101.01 L(9) 成品酒量： 849.10849.10100=100 L(10) 濕糖化糟量：設(shè)排出的濕麥糟含水分80%。濕麥芽糟量：(1-0.05)(100-75)/(10

27、0-80) 8.254=9.802 kg濕大米糟量：(1-0.12)(100-95)/(100-80) 3.537=0.778 kg故濕糖化糟量：9.802+0.778=10.58 kg同理，100kg原料產(chǎn)生濕糖化糟：849.1010010.58=89.83 kg(11) 酒花糟量： 設(shè)酒花在麥汁中的浸出率為40%，酒花糟含水分以80%計(jì)，則酒花糟量為：同理，100kg原料產(chǎn)生濕酒花糟：849.101000.654=5.55 kg(12) 酵母量（以商品干酵母計(jì)）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：1(

28、100-85)100=0.15 kg則含水分7%的商品干酵母量：0.15100(100-7)=0.16 kg(13) 二氧化碳量： 因8P冷麥汁密度為1.0315kg/L，則103.58L冷麥汁質(zhì)量為：103.581.0315=106.84 kg所以，8P冷麥汁中浸出物量：103.588%=8.29 kg設(shè)麥汁的真正發(fā)酵度為80%，則可發(fā)酵的浸出物量：8.2980%=6.63 kg麥芽糖發(fā)酵的化學(xué)反應(yīng)式為：C12H22O11+H2O2C6H12O62C6H2O64C2H5OH+4CO2+56KJ設(shè)麥芽汁中的浸出物均為麥芽糖構(gòu)成，則CO2生成量：6.63444342=3.41 kg式中 44CO

29、2分子量 342麥芽糖(C12H22O11)分子量設(shè)8P啤酒含CO2為0.4%啤酒中其含量有：103.580.4%=0.41 kg則釋放出的CO2量： 3.41-0.41=3 kg而1m3 CO2在20C常壓下重1.832kg，故釋放出的CO2的體積為：31.832=1.64 m33.1.5 年產(chǎn)16萬噸8P啤酒糖化車間物料衡算生產(chǎn)旺季以170天計(jì)，占總量的80%，則旺季日產(chǎn)量為: 16000080%170=752.94(噸/天)設(shè)生產(chǎn)旺季每天糖化8次，旺季總糖化次數(shù)為8170=1360次（淡季根據(jù)需要酌情調(diào)整糖化次數(shù)），可算得每次糖化可產(chǎn)成品啤酒量（灌裝后）為：752.948=94.12（噸

30、/次）由此可以算出每次投料量和其他項(xiàng)目的物料平衡：(1) 成品啤酒量（罐裝前）：94.121000（1-1%）1.01=94129.41 L(2) 麥芽用量： 94129.41849.170=7760.05 kg(3) 大米用量：94129.41849.130=3325.74 kg(4) 混合原料用量：7760.05+3325.74=11085.79 kg(5) 熱麥汁量： 94129.41849.1925.82=102634.43 L(6) 冷麥汁量： 94129.41849.1879.53=97502.81 L(7) 濕糖化糟量： 94129.41849.189.83=9958.36 kg

31、(8) 濕酒花糟量： 94129.41849.14.43=491.1 kg(9) 發(fā)酵液量： 94129.41849.1866.34=96040.6 L(10) 過濾酒量： 94129.41849.1857.68=95080.57 L(11) 酒花量： 94129.41849.11.85=205.09 kg由于生產(chǎn)旺季占到全年產(chǎn)量的80%，由此可算得全年產(chǎn)量：94129.41817080%=1.6108 L年實(shí)際產(chǎn)量為： 1.61081010=16.16（萬噸）以單次糖化生產(chǎn)做基準(zhǔn)，可算得各個(gè)項(xiàng)目全年?duì)顩r如下：(1) 全年混合原料需要量： 11085.79817080%=1.88107 kg(

32、2) 全年麥芽耗用量： 7760.05817080%=1.32107 kg(3) 全年大米耗用量： 3325.74817080%=5.65106 kg(4) 全年酒花耗量： 205.09817080%=3.49105 kg(5) 熱麥汁量：102634.43817080%=1.74108 L(6) 冷麥汁量：97502.81817080%=1.66108 L(7) 全年濕糖化糟量： 9958.36817080%=1.69107 kg(8) 全年濕酒花糟量： 491.1817080%=8.35105 kg(9) 全年發(fā)酵液量： 96040.6817080%=1.63108 L(10) 全年過濾酒

33、量： 95080.57817080%=1.62108 L(11) 全年成品啤酒量：94129.41817080%=1.6108 L把前述的有關(guān)啤酒物料衡算計(jì)算結(jié)果整理見下表2-2： 表3-2 40萬噸啤酒廠糖化車間物料衡算表物料名稱單位混合原料100L 8啤酒糖化一次定額16萬噸/年啤酒生產(chǎn)混合原料kg10011.7911085.791.88107麥芽kg708.2547760.051.32107大米kg303.5373325.745.65106酒花kg1.850.218205.093.49105熱麥汁L925.82109.04102634.431.74108冷麥汁L879.53103.589

34、7502.811.66108濕糖化糟kg89.8310.589958.361.69107濕酒花糟kg5.550.654491.18.35105發(fā)酵液L866.34102.0396040.61.63108過濾酒L857.68101.0195080.571.62108成品啤酒L849.1010094129.411.6108注：8P啤酒的密度為1010kg/m3，實(shí)際年生產(chǎn)啤酒：1.61081.01=16.16萬噸3.2 耗熱量的計(jì)算選用二次煮出糖化法生產(chǎn)麥汁，以此工藝為基準(zhǔn)進(jìn)行糖化車間的熱量計(jì)算。投料為糖化一次所需原料，工藝流程示意圖如下圖所示：70大米粉 3325.74 kg麥芽粉 665.15

35、 kgT(，20分鐘)糊化鍋料水比1:4:5麥芽粉 7094.90 kg46.07，60分鐘熱水，50自來水，18料水比1:3.513分鐘12分鐘7分鐘90,20分鐘t100,40分鐘冷卻10分鐘63,60分鐘5分鐘100,10分鐘70,25分鐘20分鐘78糖化結(jié)束回旋沉淀槽薄板冷卻器煮沸鍋過濾麥糟麥汁酒花酒花及熱凝固物冷凝固物冷麥汁發(fā)酵圖3-1 啤酒廠糖化工藝流程圖3.2.1 糖化用水耗熱量根據(jù)工藝設(shè)計(jì)糊化鍋中的料水比為1:4.5，糖化鍋中的料水比為1:3.5，所以糊化鍋加水量為：G1=（3325.740.2+3325.74）4.5=17959 kg式中3325.74為糖化一次大米粉量，33

36、25.740.2為糊化鍋加入的麥芽粉量（為大米量的20%）。糖化鍋加水量為：G2=7094.903.5=24832.15 kg式中糖化一次投入糖化鍋麥芽量為7094.90 kg, 7760.05-665.15=7094.9 kg，因此式中的7094.9為糖化一次麥芽定額量。故糖化總用水量為：=+=17959+24832.15=42791.15 kg自來水溫度t1=18C，而糖化配料用水溫度t2=50C，一次耗熱量為： Q1=GWCW(t2-t1)= 42791.154.1832=5723744.22 kJ3.2.2 第一次米醪煮沸耗熱量由流程圖可知：=+1.糊化鍋內(nèi)米醪由初溫加熱到100耗熱=

37、 G米醪C米醪（100- t0）(1)計(jì)算米醪的比熱容根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式C容物=0.01(100-W)C0+4.18W進(jìn)行計(jì)算。公式中W為含水量，C0為絕對(duì)谷物比熱容，取C0=1.55kJ/（kgK）C麥芽=0.01(100-5) 1.55+4.185=1.68 kJ/（kgK）C大米=0.01(100-12) 1.55+4.1812=1.87 kJ/（kgK）C米醪=（G大米C大米+G麥芽C麥芽+G1CW）/（G大米+G麥芽+G1） =（3325.741.87+665.151.68+179594.18）/（3325.74+665.15+17959） =3.75 kJ/（kgK）(2)米醪初溫t0t

38、0 = （G大米C大米+ G麥芽C麥芽）18+ G1CW50/(G米醪C米醪) =（3325.741.87+665.151.71）18+179594.1850/ （3325.74+665.15+17959）3.75 =47.2C(3)米醪煮沸耗熱量= G米醪C米醪（100-47.2） =（3325.74+665.15+17959）3.75（100-47.2） =4346078.22（kJ）2.煮沸過程蒸汽帶走的熱量糊化時(shí)間定為40分鐘，蒸發(fā)強(qiáng)度為5%，則水分蒸發(fā)量為=5%4060=（3325.74+665.15+17959）5%4060 =21949.895%4060 =731.66（kg）=

39、I=731.662257.2=1651509.72（kJ）式中，I為100C下飽和氣壓下水的汽化潛熱2257.2kJ/kg3.損失熱 米醪升溫和第一次煮沸過程的熱損失約為前兩次耗熱量的15%，即：=（+）15%4.由上述各項(xiàng)可得出： =1.15（+）=1.15（4346078.22+1651509.72） =6897226.13（kJ）3.2.3 第二次煮沸前混合醪液升溫至70的耗熱量從示意圖上可以看出，糊化鍋內(nèi)的煮沸米醪和糖化鍋中的麥醪混合后溫度約為63，固混合前米醪從100降溫到中間溫度t1.麥醪初溫 已知麥芽粉溫度為18，用50熱水配料，由前面數(shù)據(jù)可算得麥醪比熱容C麥醪C麥醪=(G麥芽C

40、麥芽+G2CW) (G麥芽+G2) =（7094.901.68+24832.154.18）（7094.90+24832.15） =3.62 kJ/（kgK）結(jié)合前面麥醪的比熱容，可算得麥醪米醪混合后的比熱容C混合=（G麥醪C麥醪+G米醪C米醪）（G麥醪+G米醪）G麥醪=7094.90+24832.15=31927.05（kg）C混合=（31927.053.62+21949.893.75）（31927.05+21949.89） =3.67 kJ/（kgK）可以算得麥醪溫度為： t麥醪=（G麥芽C麥芽18+ G2CW50）（G麥醪C麥醪） =(7094.901.6818+24832.154.185

41、0）（31927.053.62） =46.76C2.根據(jù)熱量衡算，且忽視熱損失，米醪與麥醪混合前后的焓不變，則米醪的中間溫度t為：t=（G混合C混合t混合-G麥醪C麥醪t麥醪）（G,醪C米醪）G,米醪=G米醪-V1=21949.89-731.66=21218.23（kg）G混合=GW+G麥芽+G大米=42791.15+7760.05+3325.74=53876.94（kg）t=（53876.943.6763-31927.053.6246.76）（21218.233.75）=88.64C3.混合醪從63升溫到70所需要的熱量：Q3=G混合C混合（70-63）=53876.943.67（70-63）=1384098.59（kJ）3.2.4 第二次煮沸混合醪液耗熱量1.由工藝流程可知：經(jīng)過