年产4万吨12176p啤酒发酵车间的工艺设计详细方案

年产4万吨12176p啤酒发酵车间的工艺设计详细方案内容摘要：

...........................................................................................................36 废酵母的处理 ........................................................................................36 武汉科技大学本科毕业设计 VI 硅藻土泥的处理 ....................................................................................37 麦糟的处理 ............................................................................................37 废气处理 ...........................................................................................................37 结 论 ..................................................................................................................................39 参考文献 ..............................................................................................................................40 附 录 ..................................................................................................................................41 致 谢 ..................................................................................................................................42 武汉科技大学本科毕业设计 1 1 绪论 设计选题的目的 目前，世界上啤酒市场的竞争日益激烈，广大消费者对啤酒品种结构和产品质量的要求也越来越高，相应的新品种也层出不穷。 因而，很有必要将这方面信息加以科学地总结和分析以推动啤酒产品多样化在广度和深度上的健康发展。 随着人们生活水平的提高，饮食消费结构的不断改变，啤酒已进入了千家万户 ，但是我国人均啤酒的消费还没有达到世界平均水平。 所以建设新的、大型的啤酒厂，增加产量，就可以满足人们将来物质生活的需求。 设计工作的意义 啤酒含有 17 种氨基酸，多种维生素及碳水化合物、矿物盐等物质、每升啤酒的热量可达 430 卡，相当于 67 枚鸡蛋， 0． 75 升牛奶或 50 克奶油，被世界营养协会组织列为营养食品，素有 “液体面包 ”之誉。 现代科学研究表明，啤酒中所含各种成份、既有较高的营养价值又具良好的药疗效果，啤酒中酒精含量较低， 10 度黄啤酒含酒精 3％左右，非但对胃和肝脏无损害，而且可平缓地促进人体血液循环；维生素 B B6 已能维持心脏正常活动，而烟酸则能扩张血管，故它们对心血管系统有益，可加速新陈代谢。 通过这次的选题，查阅资料， 使我们在设计中进一步掌握了啤酒的工艺方法为今后走上工作岗位打下了坚实的基础。 中国啤酒产业的发展趋势 行业结构的变化 ： 集团化、规模化。 企业数量继续下降，青岛、燕京、华润的下属企业会继续增加，生产能力和年产量还将持续增长。 珠啤、金星、哈啤等二级集团也会迅速扩张。 一业为主，多元发展。 大多数啤酒企业集团在把啤酒业做强的同时依靠自身优势进入其他行业进行多元化发展。 如青啤进入茶饮料业、葡萄酒业，燕啤进入生物制药业，蓝剑下属 20 多家进入其他产业等。 信息化。 知识经济时代，企业对信息的利用效率和利用程度成为提高 企业竞争力的重要方面，啤酒企业对加快企业信息化建设更加重视。 一方面加快内部信息化建设，如青啤、武汉科技大学本科毕业设计 2 珠啤、燕啤、哈啤投资数千万元上 ERP 系统，许多企业建立内部局域网等；另一方面加快外部信息沟通和利用。 更多的企业成立信息中心，加强对外部商业情报的收集、分析、利用。 科技化。 科技永远是第一生产力，加快科技进步是啤酒企业未来竞争的焦点之一。 在纯生技术进一步提高的同时，啤酒企业会在啤酒保鲜度、延长保鲜期等方面不断创新。 产品多样化。 传统的普通啤酒依然会是主流，但随着越来越多个性化产品的不断出现，功能性保健啤酒、果汁啤酒、无醇 啤酒等特色啤酒的消费量会越来越大。 企业所有制结构多元化。 国有企业逐渐退出，股份制企业、多种所有制混合式企业、民营企业得到大发展，新一轮的中外合资企业也会增多，不过合资的形式发生了改变。 市场结构的变化 ： 在城市市场，新一轮消费高潮掀起，中高档啤酒市场、特色啤酒市场、女士啤酒市场得到发展。 在农村市场，随着农村经济的快速发展，啤酒消费出现稳步增长趋势。 传统的企业 ———经销商 ———消费者的渠道模式受到挑战，企业 ———消费者的直销模式得到快速发展，尤其是电子商务的发展使网上营销在啤酒行业得到大发展。 课题 研究内容及方法 设计依据 本设计是根据武汉科技大学化学工程与技术学院生物工程教研室布置的毕业设计大纲要求来进行设计的。 设计内容 本设计为年产 4 万吨 12176。 P 的啤酒发酵车间工艺设计，重点设备发酵罐，发酵工段为重点工段。 该设计包括工艺方法及流程的选择论证、物料衡算、耗冷量衡算、设备选型及论证、重点设备的详细设计、车间的布置、绘制图纸（发酵工艺流程图、发酵车间平面布置图、重点设备装配图），三废处理等。 指导思想 设计出来的啤酒厂要求投资小、技术高、运行稳定、管理方便、环境 好。 最重要的一点是生产成本低。 在工艺方面，力求合理性和先进性；在设备方面，采用先进技术及机武汉科技大学本科毕业设计 3 械化、自动化生产控制，提高劳动生产率；在经济上，要做到合理利用资源，降低能耗，减少污染，保护环境，减少浪费。 厂址的选择 地理位置一般工厂厂址选在城镇的郊区，考虑微生物发酵工厂对环境因素的特殊要求，需要地势平坦，利于排水，有丰富的水源。 武汉市走马岭就是一个建厂好场所。 工艺选择。 ，先进的技术和设备。 ，种类和性质。 设备的选择 保证工艺的安全性和可靠性，经济上的合理性，技术先进，投资省，加工方便，运行费低，操作清洗方便。 主要方法： ，确定工艺方法以及流程 （如物料衡算）。 武汉科技大学本科毕业设计 4 2 啤酒工艺选择与论证 啤酒原料 酿造用水 水是啤酒酿造最重要的原料，酿造水 [1]被称为“啤酒的血液”。 酿造水质不仅决定着产品的质量和风味，而且还直接影响着酿造的全过程。 水的质量要求：本设计为经典啤酒，色泽较浅，水的残碱度 RA 值要求小于，水中 Ca 至少为 40~50mg/L，另外， Ca 和 Mg比例要大于 3:1。 Mg过高会使啤酒产生苦味。 水的镁硬小于等于 ，水中含盐量要求很低。 麦芽 采用浅色麦芽，麦芽外观整齐，除根干净，不含杂草、谷粒、尘埃、枯芽、半粒、霉粒、损伤残粒等杂质，色泽淡黄而有光泽。 麦芽应有特殊的香味。 不应有霉味、潮湿味、酸味、焦苦及烟熏味等。 酒花 酒花能够赋予啤酒爽口的苦味和愉快的香味，增加麦汁和啤酒的防腐能力；增加啤酒的泡持性；酒花与麦汁共同煮沸，能促进蛋白质的凝固， 有利于麦汁的澄清，有利于啤酒的非生物稳定性。 本设计采用颗粒酒花制品。 辅料 以价格低廉而富含淀粉的谷类作为辅料可以提高麦汁收得率，制取廉价麦汁，以达到降低成本的目的，辅料的蛋白质易氧化的多酚物质含量明显低于麦芽，这有利于降低啤酒的色度和改善啤酒的非生物稳定性。 武汉科技大学本科毕业设计 5 大米是啤酒厂最常用的辅料，其特点是价格低廉，蛋白质、多酚物质和脂肪含量低于麦芽，而淀粉含量高于麦芽，本设计采用大米作为辅料，生产出的啤酒具有色泽浅、口味清爽、泡沫细腻、酒花香突出，非生物稳定性好等特点。 酵母 在实际生产中 最常用的酵母有两大类：上面酵母和下面酵母。 二者形态上存在明显的差别。 上面酵母又叫表面酵母，其母细胞和子细胞能够长时间相互连接，形成多枝的牙簇 ，下面酵母又叫底面酵母、贮藏酵母，其母细胞和子细胞增殖后彼此分开，几乎都是单细胞或几个细胞连接。 本设计设计的是经典型啤酒，色泽浅，采用的是下面发酵技术，故选用下面酵母。 本设计采用下面酵母 酵母 ZAU110。 原料处理工艺 将麦芽中非溶性物质转化为水溶性物质，特别是可发酵性糖为主酵和后酵提供基础并添加好所有辅料准备发酵。 糖化车间所包含的生产工艺流程 [2]： a、称重 麦芽原料从麦芽储仓通过传送带传送到电子称，通过电子称称取一定量的麦芽进行后续加工。 b、抛光 将麦芽送入抛光机进行抛光处理，以除去麦芽表面的芒刺。 c、精选去石 将抛光后的麦芽送入去石机，比重的不同除去大米和麦芽中的石块、玻璃块和金属等比重较大的杂质。 d、麦芽粉碎 武汉科技大学本科毕业设计 6 粉碎麦芽要求麦芽的皮破而不碎，因为麦皮的皮壳内含有对酒质量不利的苦味物质、色素、单宁，当皮壳磨得太碎时就会大量浸出，而使啤酒色泽变深，口味不正。 另外麦芽的皮壳在麦汁中过滤时构成过滤层，磨得太碎，会降低 过滤效果，造成过滤困难。 e、糖化∕糊化 对于大米∕淀粉原料而言，不需要经过前面的原料预处理过程，而是直接将其送入糊化锅糊化后，再将糊化锅醪液送入糖化锅。 辅料中的淀粉一般由细胞壁包围，以颗粒状存在。 这种颗粒不溶于冷水中，也很难被麦芽中的淀粉酶分解，当淀粉颗粒经过加热，迅速吸水膨胀，当升到一定温度后，淀粉细胞壁破裂，淀粉进入水中，淀粉继续膨胀，形成凝胶物，此过程称为“糊化”。 简言之，糊化就是淀粉分子在热溶液中膨胀破裂的过程。 糖化是指利用麦芽自身酶或外加酶制剂代替部分麦芽将麦芽和辅料中不溶性高分子物质分解成 可溶性低分子物质，如糖类、糊精、氨基酸、肽类等的麦汁制过程。 由此制得的溶液称为麦汁。 糖化的第一步是在糖化锅中加入一定量的水，升温至 37℃并保持 20min；然后加入粉碎后的麦芽并搅拌；再将温度升高至 50℃并保持 40min；然后将糊化锅醪液加入，将混合液升高至 65℃，并保持 70min。 最后将糖化液排出并送入过滤槽进行过滤。 这一糖化过程称双醪浸出糖化法，双醪浸出糖化法糖化曲线见图。 图 f、过滤 武汉科技大学本科毕业设计 7 麦汁过滤最常用的是过滤槽法。 过滤槽的槽身内安装有过滤筛板、耕刀等，槽身与若干管道、阀门以及泵组成 可循环的过滤系统，利用液柱静压为动力进行过滤。 麦汁的粘度和过滤层的厚度影响过滤速度。 g、煮沸 将过滤后的麦汁送入煮沸锅进行煮沸，煮沸麦汁有多个目的 ：蒸发多余的水分；破坏酶的活性，终止生物化学反应，固定麦汁组成；将麦汁灭菌；浸出酒花中的有效成分；使蛋白质变性凝固等。 h、回旋沉淀 发酵前必须除掉热凝固物。 热凝固物主要是蛋白质与多酚物质的复合物，另外吸附一些酒花树脂和无机物，若带入发酵醪中，可能会黏附在酵母细胞表面，将影响酵母的正常发酵，影响啤酒色度、泡沫性质、苦味和口感稳定性。 这些热凝固物是通过回旋沉淀槽 除去，其主要是利用离心力分离沉淀。 i、冷却 将从回旋冷却槽出来的热的麦汁送入薄板冷却器进行冷却，冷却后的麦汁送入发酵车间进行发酵处理。 冷却的目的有三个，一是降低麦汁温度，使之达到适合酵母发酵的温度；二是使麦汁吸收一定量的氧气，以利于酵母的生长增殖；再就是析出分离麦汁中的冷、热凝固物，改善发酵条件提高啤酒质量。 麦汁后处理 热凝固物及冷凝固物的分离 麦汁煮沸后应尽快将麦汁中的热凝固物进行有效的分离，以获得澄清的麦汁，然后将麦汁冷却至工艺要求的温度，冷却的同时，要进行通风，为酵母繁殖提 供足够的氧气。 漩涡成沉淀槽是最常用的热凝固物分离设备，与其它设备相比，她的分离效果最佳。 漩涡沉淀槽是立式柱形槽，麦汁沿切线方向泵入，形成旋转流动，并使热凝固物以锥丘状沉降于槽底中央，清亮麦汁从侧面麦汁出口排出。 麦汁在冷却过程中会形成冷凝固物，并逐渐沉淀下来，去除冷凝固物的方法可以用自然沉降法和浮选法，自然沉降法是待冷凝固物自然沉降后加以除去，浮选法是麦汁在去除热凝固物后，通入无菌空气就会吸附在细密的小气泡上，随气泡升至液面，并加以除去。 武汉科技大学本科毕业设计 8 麦汁的冷却 常用的麦汁冷却器为板式换热器，换热效率很高。 麦汁冷却的基本要求有：麦汁和冷却水流经部位要便于清洗，密封性要好，严防冷却水和麦汁的渗漏。 要有足够的冷却面积，冷却时间要短，冷凝固物析出的量多。 麦汁冷却有一段式和两段式两种冷却方式，本设计采用一段式冷却方式。 即先采用氨直冷方式将酿造用水冷却至 34℃，然后与热麦。