1、 长春工业大学化学与生命科学学院生物工程专业发酵工程课程设计说明书一、总论1.1 概论传统啤酒发酵工艺自己查的写的1.2 设计依据1.2.1 长春工业大学生物工程课程设计指导书。1.2.2 长春工业大学生物工程课程设计任务书。1.2.3发酵工程与设备 、 发酵工艺原理 、 发酵工厂工艺设计概论 、 化工工艺设计手册及生物工程专业基础理论课本等参考资料。1.3 设计指导思想1.3.1 尽量采用先进的生产技术与设备，认真吸取和借鉴国内外各种产品生产的成熟新工艺、新技术、新设备。1.3.2 合理利用资源，节约能量，消耗指标。1.4 设计范围1.4.1 确定工艺流程及生产操作条件1.4.2 工艺及主要
2、设备计算（物料衡算、设备计算）1.4.3 绘制生产工艺流程图1.4.4 编制课程设计说明书二、生产工艺2.1 产品产量及方案产量：年产啤酒 51000 吨产品品种：12 淡色啤酒2.2 生产方法的选择工艺方法：利用麦芽、大米、啤酒花为原料，采用国内外比较先进的、成熟的二次煮出糖化法，添加啤酒酵母，采用锥形罐一罐法发酵，是目前最成熟、最典型的啤酒生产工艺。啤酒生产全厂工艺流程简图：大米湿粉碎糊化 粉碎酒花 麦芽湿粉碎糖化过滤煮沸旋涡沉淀酵母培养扩大培养锥形罐发酵充氧麦汗冷却 酵母贮存 硅藻土过滤纸板过滤灌装过冷清酒罐杀菌贴标装箱入库出厂2.3 主要工艺参数年生产天数：300 天原料利用率：98.
3、5%麦芽水分：6%大米水分：13%无水麦芽浸出率：75%无水大米浸出率：92%麦芽、大米配比：65%：35%啤酒总损失率：11.3%其中：冷却损失：5.1%发酵损失：2.0%过滤损失：1.2%包装损失：3.0%糖化温度：65-68每批糖化醪操作时间：3-4h酵母添加量：0.5-0.8%锥形罐装料系数：85%发酵温度：9主发酵时间：3-5d双乙酰还原温度：12贮酒温度：-10发酵操作周期：25d灌装班次 2 班（每班 8h）2.4 物料衡算表 1 主要物料及动力衡算表（12淡色啤酒）单位产品消耗指标年用量序号名称 规格单位 数量 单位 时 天 年1 麦芽 含水5%kg/t 117 t 0.82
4、19.92 59672 大米 含水13%kg/t 63 t 0.45 10.71 32133 啤酒花 含水10%kg/t 1.2 t 0.0085 0.20 61.24 瓶盖 个 /t 2080 万个 1.47 35.36 106085 商标 张 /t 2080 万张 1.47 35.36 106086 瓶损 640ml 个 /t 40 万个 029 0.70 209.107 硅藻土 t/t 0.002 t 0.014 0.34 1028 瓶装纸箱 个 /t 85 万个 0.06 1.45 43359 热麦汁量 t/t 1.123 t 7.95 190.91 57273m3/t 1.114 m
5、3 7.89 189.38 5681410 冷麦汁量 m3/t 1.057 m3 7.487 179.69 5390711 发酵酒收量m3/t 1.036 m3 7.34 176.12 5283612 过滤酒收量m3/t 1.024 m3 7.25 174.08 5222413 成品酒产量m3/t 0.993 m3 7.30 168.81 50643单位产品消耗指标年用量序号名称 规格单位 数量 单位 时 天 年t/t 1.000 t 7.08 170 5100014 水 t/t 16 t 113.33 2720 81600015 电 kWh/t 120 kWh 850 20400 61200
6、0016 汽 kg/t 600 t 4250 102000 30600000三、设备选择3.1 主要工艺设备选型计算（1）发酵罐容积计算根据啤酒生产工艺，二次煮出糖化法为间歇生产，因锥形罐容量较大，糖化冷麦汁需分批在 24 小时内满罐。年生产天数 300 天，旺季每天糖化 6 次，而淡季每天糖化 4 次，考虑到生产的灵活性，选取每天 4 批次糖化冷麦汁量为发酵罐的有效容积：V 有效 =1.05751000/300=179.69m3发酵罐的填充系数为 =0.85，则全容积为：V 全 =V 有效 /=211.4 m 3发酵罐采用椭圆封头、圆形筒体和圆锥形底，则V 全 =（/6）D 2ha+（/4)
7、D 2hb+（/4)D 2H+(1/3） （/4)D 2h1取筒体 H=2D，封头高 ha=（1/4)D ，封头折边高 hb=50mm，圆锥形底角 60，圆锥形底高 h1 （D/2)/tan30=0.866D ，代入上式得V 全 =1.929D3+0.0393D2=211.4为方便计算，封头折边可忽略不计，则有V 全 =1.929D3=211.4解得 D=4.786m,筒体 H=2D=9.57m，,封头高 ha=（1/4)D=1.196m，验算全容积：V 全=0.5244.78621+0.7854.78620.05+0.7854.78629.57+0.2624.78630.866=12.002
8、6+0.899+172.097+24.87=209.866 m3211.4 m3 (2)发酵罐个数确定设发酵周期为 25 天，每天加料 1 罐（糖化 4 次） ，发酵罐个数为：N=125+1=26 个（其中 1 个备用） ，年产量为 51000t。若每天加料 1.5 罐（糖化 6 次） ，发酵罐个数为：N=1.525+1=38.5 个（其中 1 个备用）取整数 N=39 个，故本设计年最大产量可达 76500t。（3）发酵罐冷却夹套换热面积计算F=Q 总 /KtmQ 总 =Q 生 Q 蒸发 Q 罐壁根据啤酒产品一罐法工艺特性，发酵罐宜采用罐外壁盘绕半圆管冷带换热，传热系数K=120163W/m
9、2K。发酵罐冷麦汁量 236.1m3， 12麦汁的比重为 1.0484，麦汁浓度由12%5%，放热量最大，麦芽糖发酵放热 613.6kJ/kg。主酵时间为 35 天，计算取 3 天，取发酵不平衡系数为 1.5，则Q 生 =179.6910001.0484（12%5%） 613.61.5/（324）=168410kJ/hQ 蒸发 =5%Q 生 =8421kJ/h；罐壁外有保温层，Q 罐壁 可忽略不计。Q 总 =168410-8421=159989kJ/h根据工艺要求，1 天内啤酒从双乙酰还原温度 12 降至 5，降温时间选取 12 小时，啤酒比热 C 啤 =4.0kJ/kgK，此阶段传热系数 K
10、=140W/m2K，则Q 降 =179.6910001.04844.0（125） /12=439570kJ/hQ 降 Q 总 ，所以应用 Q 降 计算换热面积，则平均温度差t m=（t 1t 2）/ln(t 1t 2)12 5 啤酒发酵液-5 -2 冷媒 25%酒精t 1=17 t2=7 代入t m=（17+273.157273.15）/ln（17/7）=11.3KF=Q 降 /Ktm=439570/(1303600/1000)11.3=77.2 m2冷媒比热 C 冷 =4.186kJ/kgK，发酵罐冷带冷媒最大流量：W=Q 降 /C 冷 (t2t 1)=301673.6/4.186-2(-5)=24022.42kg/h=24.02/h3.2 发酵工段设备一览表表 2 主要生产设备一览表序号 设备名称 型号与规格 单位 数量 备注1 酵母培养罐 个 12 酵母培养罐 个 13 酵母扩大培养罐 个 24 锥形发酵罐 48009670 个 265 酵母贮罐 个 46 酵母计量罐 个 17 酒泵 个 2四、发酵工段工艺流程图（附）
