1、齐齐哈尔大学毕业设计(论文)1第 1 章 绪 论1.1 黑啤酒概述啤酒是酒类中酒精含量最低的饮料酒，主要原料为大麦，而且营养丰富，人们适量饮用时，酒精对人体的毒害相对较小。啤酒的历史悠久，大约起源于 9 千年前的中东和古埃及地区， 后跨越地中海，传入欧洲。19 世纪末，随着欧洲强国向东方侵略，传入亚洲。中国近代啤酒也是这个时期传入的。改革开放三十年来，中国啤酒工业迅猛发展。2008 年啤酒产量为 4103.09 万kL ，连续七年超过美国成为世界第一啤酒生产主消费大国。然而，在众多的啤酒产1品中，黑啤酒可谓独树一帜，为啤酒行业的发展增添了生机。黑啤酒，又称浓色啤酒，酒液一般为咖啡色或黑褐色，原
2、麦汁浓度 12 度至 20 度，酒精含量在 3.5%以上，其酒液突出麦芽香和麦芽焦香味，口味比较醇厚，略带甜味，酒花的苦味不明显，黑啤酒的营养成份相当丰富，除含有一定量的低分子糖和氨基酸外，还含有维生素 C，维生素 H，维生素 G 等。其氨基酸含量比其它啤酒要高 3 至 4倍。而且发热量很高，每毫升黑啤酒的发热量大约 100 千卡。因此，人们称它是饮料佳品，享有“黑牛奶”的美誉。 21.2 设计概述1.2.1 计选题依据根据生命科学与工程学院生物工程教研室毕业设计任务书和啤酒厂设计规范QB6004-92，进行设计。1.2.2 设计任务书本次设计为年产 5 万吨 14黑啤啤酒厂的设计（重点设备-
3、糖化锅） 。1.2.2.1 工艺选择啤酒生产工艺的选择；啤酒糖化工艺的选择 ；物料，水，热，冷的平衡计算；设备尺寸的计算；啤酒厂的副产物利用和三废治理；齐齐哈尔大学毕业设计(论文)21.2.2.2 绘图内容啤酒厂糖化车间生产工艺流程图；啤酒厂发酵车间生产工艺流程图；糖化车间平面布置图；糖化车间立面布置图；重点设备装配图糖化锅。1.2.3 指导思想设计是在确定工艺方法及流程和设备选型时，参考了实习单位的情况，工艺上力求合理性和先进性，设备上根据实际尽可能采用先进的生产设备。通过先进的技术，自动化、机械化的生产控制，来减轻繁重的体力劳动和提高劳动力生产率，并采用已经成熟的生产工艺技术和设备，使工厂
4、建成后能够顺利投产。经济上，因地制宜的采用适合的管理方法，降低能耗，减少污染，保护环境，选用合适的产品，减少浪费，还要考虑职工的生活便利。设计工厂整体要做到投资少、成本低、见效快的效果。1.3 厂址选择本次设计的是 5 万吨的啤酒厂，从啤酒的生产和销售角度考虑，将厂址选在黑龙江省齐齐哈尔市，其交通发达，水，电，煤丰富。人口众多，啤酒消费量大。1.3.1 齐齐哈尔地理环境齐齐哈尔是黑龙江省第二大城市，东北老工业基地。同时也是丹顶鹤的故乡，扎龙自然保护区所在地。属平原地区，其主要河流是嫩江，嫩江的水质量良好，年降雨量也很高，日最大降水量，是中国仅有的没被污染的两条河流之一。因此通过各方面考虑选择齐
5、齐哈尔作为厂址是比较有利于工厂的建设和发展的，并且此设计也可以带动齐齐哈尔的经济发展，同时可以缓解齐齐哈尔的就业压力，从长远角度考虑是切实可行的。1.3.2 环境保护方案工厂应设有必要的环保方案，距大型的化工厂等重污染工厂较远，工厂选在远离市中心的，水源丰富的西区。因为西区位于嫩江的上游，水质量比较好，而且可以尽量减少大气污染和水污染。要有完善的污水处理系统，三废排除要符合国家标准。工厂重视绿化厂区，美化厂区，争做现代化企业。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)3第 2 章 生产工艺的选择与论证2.1 啤酒生产的工艺流程及设备流程2.1.1 生产工艺流程图麦芽 粉碎 糖化 过滤 煮沸 回旋沉淀 麦汁的
6、冷却 薄板换热器 发酵 过滤 无菌灌装2.1.2 设备流程麦芽粉碎机糖化锅过滤槽煮沸锅 回旋沉淀槽 洗瓶机 清酒罐 硅藻土过滤机 发酵罐 薄板换热器 灌装机 贴标机 装箱机2.2 啤酒酿造原料的选择2.2.1 原料的选择麦芽是啤酒生产的开始，麦芽质量将直接影响酿造工艺和成品啤酒的质量。本次设计选用合格品麦芽为原料，成品麦芽出炉水分5%，本设计选用的麦芽水分为 6%。本设计采用全麦芽，不使用辅料。因为虽然使用部分辅料可降低生产成本，但会增加着色麦芽和糖色的用量，有时还会引起成品酒口感方面的缺陷。 3感官要求：淡色麦芽淡黄色，有光泽，具有麦芽香味，无异味，无霉粒；着色黑麦芽具有麦芽香和焦香味，无异
7、味，无霉粒，理化标准。2.2.2 酿造水啤酒生产用水主要包括加工水及洗涤、冷却水两大部分。加工水中投料水、洗糟水、啤酒稀释用水直接参与啤酒酿造，是啤酒的重要原料之一，在习惯上称酿造水。啤酒酿造水的性质主要取决于水中溶解盐类的种类和含量、水的生物学纯净度及气味。它们将对啤酒酿造全过程产生很大的影响。因此，必须重视酿造用水的质量。除必须齐齐哈尔大学毕业设计(论文)4符合饮用水标准外，还要至少应达到表 2-1 所列各项指标的要求。表 2-1 酿造用水的质量标准序号 项目 单位 标准1 色度 无色透明无沉淀2 味度 无异臭味3 pH 16.5-7.54 总盐 mg/l m/l 50-2005 硬度 度
8、 暂时硬度 0-3；永久硬度 3-5；总硬度 2-82.2.3 酒花的选择酒花的化学组成中，对啤酒酿造有特殊意义的有三大成分为酒花精油、苦味物质和多酚。根据设计要求，选取优质符合 QB1668-93 标准的一级颗粒酒花。色泽：浅黄绿色，有光泽，褐色花片少于 2%。香气：富有浓郁的啤酒花香气，无异杂气味。花体完整度：花体基本完整。夹杂物：梗、叶等无害夹杂物不超过 1.0%。匀整度：颗粒均匀、散碎度4.0%。硬度：60 。2/mN崩解时间：10s。水分：8.0%12%。-酸含量（以干态计）：5.0%7.0%。-酸含量（以干态计）：3.0%4.1%（参考值） 。 42.3 糖化工艺的选择及论证2.3
9、.1 麦芽的制作和粉碎1.焦香麦芽的制作方法：将回潮成品淡色麦芽水浸 810h，捞出沥干，然后装人转筒式炒炉，缓慢升温至 5055保持 60min，使蛋白质分解，再升温至 6570保持 60min，然后在 30min 内升温到 170200，维持 1520min 使之产生类黑精物质，再用文火炒 2030min，直至麦芽外观完全符合规定的标准。 5齐齐哈尔大学毕业设计(论文)52.黑麦芽的制作方法：将干麦芽加水浸渍 68h，沥干后，装入炒炉，缓慢升温至48%52%维持 3040min，进行蛋白质分解。然后升温至 6568，进行 2030min的糖化，再在 30min 内加热至 160180。随后
10、加热至 200210保持 30min。当闻到浓郁的焦香气味时，再加热麦芽至 220230保持 1020min，即可出炉摊冷。 63.麦芽的粉碎可分为干法粉碎，湿法粉碎，回潮干法粉碎。本次设计采用的是连续浸渍湿法粉碎。 优点：连续浸渍，浸渍和粉碎是连续作业，自动化程度较高，可实现对工艺参数的自动调节和计量显示，以及故障的控制。连续浸渍湿式粉碎改进了原来湿式粉碎的两个缺点，麦芽浸渍时间比湿法粉碎要短的多，溶解均匀一致。缺点：结构复杂，价格高，维修费高，粉碎电负荷峰值大，粉尘损失大。2.3.2 糖化方法的选择及论证糖化是将淀粉水解成可溶性糊精和可发酵性糖。糖化方法是指麦芽和非发芽谷物原料的不溶性固形
11、物转化成可溶性的、并有一定组成比例的浸出物，所采用的工艺方法和工艺条件：它包括配料浓度、各物质分解温度、PH、热煮出的利用等，常常还包括酶制剂、添加剂的选择使用等。现在的啤酒厂一般采用浸出糖化法。其方法的选择取决于原料的质量，产品的类型，设备状况等多种因素。因为本次设计的任务是 140P 黑啤酒，由于用全麦芽，我选择了升温浸出糖化法。升温浸出糖化法,完全依靠麦芽中水解酶对麦芽成分的逐段升温分解。各段温度段的保留时间,完全取决于此段作用酶的含量及麦汁组成分的要求。其曲线变化较多。升温浸出糖化法,由于麦芽醪未经煮沸分解,因此, 要求麦芽发芽率高,溶解充分。若麦芽溶解差(麦尖部分溶解不足)或发芽率低
12、,就很难将其生淀粉通过酶而溶解,因此,会影响麦汁收率。糖化曲线如图 2-1齐齐哈尔大学毕业设计(论文)6图 2-1 糖 化 曲 线01020304050607080900 25 45 65 85 105 125 145时 间 /min温度/原料的配比：麦芽 100%粉碎前浸泡 60 秒糖化：在糖化中,麦芽的糖化分解,采用二段式糖化。首先经过 62.5糖化,此温度下糖化,麦芽中核苷酸、内切肽酶及 -淀粉酶均有活性,促进了核酸分解（形成核苷酸、及嘌呤、嘧啶） ；内切肽酶还有一定活性,可补充蛋白质的分解,形成较多的可溶性氮（多肽） ； -淀粉酶在此段温度有最高活性,有利于形成较多的可发酵性糖。此休止
13、一般为 2040min。随后再升至 70进行第二段糖化,主要发挥 -淀粉酶的催化作用,提高麦汁收率。二段温度糖化分解,对提高麦汁发酵度十分有利。2.3.3 麦芽醪的过滤糖化结束后，应尽快地把麦芽汁和麦糟分开，以得到清亮和较高收得率的麦芽汁，避免影响半成品麦芽汁的色香味。因为麦糟中含有的多酚物质，浸渍时间长，会给麦芽汁带来不良的苦涩味和麦皮味，麦皮中的色素浸渍时间长，会增加麦芽汁的色泽，微小的蛋白质颗粒，可破坏泡沫的持久性。过滤的方法有压滤机法和过滤槽法，此次设计所采用的方式是过滤槽法。过滤槽的优点是操作简单，工艺成熟，进醪排糟都很容易也是比较普遍的。在醪夜进槽前其中就有 78的温水，使水溢过率
14、板，作用是预热槽以及排除管塞底的空气，泵送糖化齐齐哈尔大学毕业设计(论文)7醪送完后开幼耕槽机转 35r，使糖化醪在槽内均匀分布，静置 20min 使糖化醪沉降形成过滤层通过回流泵使麦汁回流直至麦汁澄清,一般需要 1015min。进行正常过滤注意调节麦汁流量（逐步减少）收集头号滤过麦汁一般需要 4590min，待麦糟快要露出时开动耕槽机耕槽，疏松麦糟层，喷水洗槽。采用 23 次洗槽，同时收集二滤麦汁，开始比较浑浊，需要回流直至澄清待洗槽残液流出浓度达 7 度时过滤结束，旋转耕槽机刀开动耕槽机，打开麦糟排除阀 。2.3.4麦 汁 的 煮 沸 和 酒 花 的 添 加1.煮沸的目的:(1)蒸发水分、
15、浓缩麦汁(2)钝化全部酶和麦汁杀菌(3)蛋白质变性和絮凝(4)酒花有效组分的浸出(5)排除麦汁中特异的异杂臭气麦汁的容量已盖满煮沸锅的加盐层时,即开始加热了,使麦汁维持在 7080之间,防止菌酸菌等产菌污染,待麦糟洗涤结束后即加大蒸汽量,使麦汁达到沸腾。本设计采用外加热煮沸锅,可以防止局部过热,引起麦汁色度加深和加热面结垢,清洗困难。煮沸强度 10%,1.5 小时煮沸时间,加入石膏调 pH。2.添加酒花的目的:(1)赋予啤酒爽快的口感(2)赋予啤酒特殊的香气(3)保持啤酒的非生物稳定性添加方法：第一次，煮沸 515min 后，添加总量的 5%10%，主要是消除煮沸物的泡沫；第二次，煮沸 304
16、0min 后，添加总量的 55%60%，主要是萃取 -酸，并促进异构；第三次，煮沸 8085 min 后，加剩余酒花，主要是萃取酒花油，提高酒花香。 4优点：1、广泛采用酒花颗粒，酒花的苦味物质比酒花球果易溶解。2、煮沸设备改进、麦汁循环强化、蒸发强度提高，煮沸时间缩短。3、酒花使用量减少，更强调-酸的异构化率。2.3.5麦 汁 的 处 理热凝固物分离工艺，采用回旋沉淀槽法。热麦汁由双向切线方向进槽,在槽内回旋产生离心力。由于受槽内运动离心力的作用力的合力把颗粒推向槽底中央。该设备占地面积小,加工容易投资也少。如不分离热凝固物,在发酵中,会引起热凝固物吸附大量酵母,使发酵不正常。同时在发酵中被
17、分散,将来进入啤酒,影响啤酒的非生物稳定性。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)8技术条件：(1)麦汁液面与槽直径比 1:23。(2)槽底部向出口倾斜 12%便于凝固物中麦汁缓慢流出。(3)麦汁进口速度 1016m/s(泵能力)。(4)进料时间 1220min,麦汁静置时间 3040min。(5)麦汁切线进口位置约在麦汁高度 1/3 处。2.4 发酵工艺冷却后的麦汁添加酵母以后，便是发酵的开始。整个发酵过程可以分为：酵母恢复阶段，有氧呼吸阶段，无氧呼吸阶段。酵母接种后，在麦汁充氧的条件下，恢复其生理活性，以麦汁中的氨基酸为主要氮源，可发酵性糖为主要碳源，进行呼吸作用，并从中获取能量而增殖，同时产生一系
18、列的代谢副产物，此后便在无氧的条件下进行酒精发酵。 酵母恢复阶段：酵母细胞膜的主要组成物质是甾醇，当酵母在上一轮繁殖完毕后，甾醇含量降的很低，因此当酵母再次接种的时候，首先要合成甾醇，产生新的细胞膜，恢复渗透性和进行繁殖甾醇的生物合成主要在不饱和脂肪酸和氧的参与下进行，合成代谢的主要能量来源由暂储藏细胞内的肝糖和海藻糖提供。下一阶段，酵母细胞基本不繁殖，即所谓的酵母停滞期。一旦细胞膜形成，恢复渗透性，营养物质进入，酵母立即吸收糖类提供的能量，肝糖再行积累，供下一次接种使用。 有氧呼吸阶段：此阶段主要是指酵母细胞以可发酵性糖为主要能量来源，在氧的作用下进行繁殖。 无氧呼吸阶段： 在此发酵过程中，
19、绝大部分可发酵性糖被分解成乙醇和二氧化碳。这些糖类被酵母吸收，进行酵解的顺序是葡萄糖，果糖，蔗糖，麦芽糖，麦芽三糖。2.4.1 啤酒酵母酵母是生产所有酒类不可缺少的物质，酵母的种类很多，啤酒酵母的学名：Saccharomyces cerevisiae，根据 Loder 分类，酵母有 39 属，350 种。啤酒酿造中酵母的主要作用是降糖，产生二氧化碳和酒精。但不是所有的酵母都可以用来酿酒，用来酿制啤酒的酵母大部分是经过人工培养的专用酵母，称之为啤酒酵母。啤酒酵母又可分为上面发酵酵母和下面发酵酵母。用上面发酵酵母酿造的啤酒，在发酵过程中，温度比较高，发酵时间比较短，发酵完毕以后，酵母大多漂浮在上面
20、。一般来讲，Ale,Stout这些种类的啤酒大多采用此种酵母。相反，使用下面发酵酵母在酿制啤酒的发酵过程中，温度比较低，发酵时间比较长，发酵完毕之后，酵母大多沉聚在底部，像 Pilsner 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)9Beer,Munich Beer 这类的著名啤酒，大多采用此种酵母进行发酵。值得一提的是，用来酿酒的酵母，均含有大量的蛋白质和多种氨基酸，维生素以及矿物质，特别是核酸，更具有抗老防衰的独特作用。2.4.2发 酵 工 艺 曲 线发 酵 工 艺 曲 线 如 图 2-2。图 2-2 发 酵 工 艺 曲 线-2024681012141 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
21、13 14时 间 /d温度/2.4.3工 艺 的 论 证入罐温度为 10,此温度选在 10比较适合，因为若低于此温度，升温的时间会很长，在长时间的升温过程中很容易染菌。因此一天就要升到主发酵温度，并且采用的是自然升温。本设计中麦汁进罐的方法是直接进罐法。冷却通风后的麦汁用酵母计量泵定量添加酵母,泵到锥形发酵罐，全量酵母与第一锅麦汁一次性加入锥形罐中。直接进罐的作用是为了缩短起酵时间,大多采用较高的接种量。本次设计采用的接种是设定在 3.0%，因此接种后细胞浓度为 2.0106个/ml，此细胞浓度对啤酒风味物高级醇以及双乙酰的含量是均匀合理的,对啤酒的发酵度与酒精度也是有帮助的，麦汁是分批进入
22、C.C.T 的，为了减少 VDK 前驱物质 -2 乙酰乳酸的生成量,要求满罐时间在 1218h 内。因本设计为 14o全麦啤酒，主发酵温度在 9.512比较适合,主发酵的温度若过低会导致啤酒酿造完后容易上头，设计选取主发酵温度 12，属中温发酵。在发酵的过程中双乙酰的还原也是非常重要的环节，双乙酰已被视为啤酒好坏的标度。由于本设计选用的菌种繁殖快，满罐后第 2 天发酵的降糖与还原双乙酰这两个齐齐哈尔大学毕业设计(论文)10生化过程基本在 12下同时进行。 当外观浓度降至 40pVDK0.1mg/l,在 1 天内降至 5停留 24 小时，排酵母,是为了提高啤酒的口感、味道及改善酵母泥的品质。2.
23、5 啤酒的过滤和贮酒2.5.1过 滤 的 目 的发酵结束的成熟啤酒，虽然大部分蛋白质和酵母已经沉淀，但仍有少量物质悬浮于酒中，必须经过澄清处理才能进行包装。啤酒过滤的目的：除去酒中的悬浮物，改善啤酒外观，使啤酒澄清透明，富有光泽；除去或减少使啤酒出现浑浊沉淀的物质（多酚物质和蛋白质等） ，提高啤酒的胶体稳定性（非生物稳定性） ；除去酵母或细菌等微生物，提高啤酒的生物稳定性。2.5.2过 滤 的 方 法本次设计采用烛式过滤系统和膜式过滤系统。由于滤层铺设在刚硬的支承环上，故管路压力波动，不致于引起预涂层折裂变形；滤柱是圆形截面，过滤表面积随着滤层厚度而增加，当滤层积聚成大的外直径时，不仅仅外表面
24、的硅藻土起过滤作用，在较小直径的内部也引起过滤作用；在机壳内部没有任何活动部件，这对灭菌是有利的；易于实现自动化控制。综合其他因素，设计中采用了环式（烛式）硅藻土过滤机。膜式过滤主要用于精滤生产无菌啤酒,啤酒先经离心机离心或硅藻土过滤机粗滤后,再入膜滤除菌。该法的优点是可以直接滤出无菌鲜酒，若配合无菌包装可省出巴氏杀菌机而产生出生物稳定性可靠的成品啤酒，从而有利于啤酒泡沫稳定性，成品酒无过滤介质污染，产品损失率减少。2.5.3贮 酒本次设计采用贮酒温度是-1,因为对酒的保质期有好处,但也不能太低因为酒会结冻。啤酒过滤后存放清酒的容器称为清酒罐。清酒罐是过滤机和灌装机之间的缓冲容器，为了灌装稳定
25、，清酒需要停留 6-12 小时才能灌装，但清酒在清酒罐最多只能存放 3 天。清酒罐不能用空气背压，要用二氧化碳或无菌氮气背压，因为整个发酵过程要求的无菌程度较高。清酒罐每周要用酸、碱洗一次，每隔 1-2 个月进行一次 CIP 系统清洗。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)112.6 啤酒的包装滤清啤酒啤酒瓶 选瓶 洗瓶 验瓶 灌装机 co 2验酒 杀菌机 验酒 压盖机 瓶盖 商标 贴标机 装箱机 瓶装熟啤酒2.7 成品啤酒的质量成品啤酒应符合国家标准的，中华人民共和国国家标准啤酒（GB4927-2001）如表 2-2 所示：表 2-2 中华人民共和国国家标准啤酒（GB4927-2001）项目 优级 一
26、级 二级大于、等于 14.1P 5.54.3 5.24.112.1P -14.0P 4.73.7 4.53.511.1P -12.0P 4.33.4 4.13.210.1P -11.0P 4.03.1 3.72.98.1P -10.0P 3.62.8 3.32.6酒精含量 a%（V/V）或%（m/m）等于、小于 8.0P 3.12.4 2.82.2续表 2-2 中华人民共和国国家标准啤酒（GB4927-2001）项目 优级 一级 二级大于、等于 10.1P x-0.3原麦汁浓度 Pb等于、小于 14.1P x-0.2大于、等于 14.1P 3.510.1P -14.0P 2.6总酸（mL/10
27、0mL）等于、小于P 2.2二氧化碳 %（m/m）c 0.40-0.65 0.35-0.65齐齐哈尔大学毕业设计(论文)12双乙酰 mg/L 0.10 0.15 0.20蔗糖转化酶活性 d 呈阳性注： 不包括低醇啤酒。a“X”为标签上标注的原麦汁浓度， “-0.3”或“-0.2”为允许的负偏差。b桶装（鲜、生、熟）啤酒二氧化碳不得小于 0.25%（m/m） 。c仅对“生啤酒”和“鲜啤酒”有要求。d齐齐哈尔大学毕业设计(论文)13第 3 章 啤酒生产工艺计算3.1 物料衡算3.1.1 基础数据3-1 啤酒生产基础数据项 目 名 称 % 说 明定额指标 原料利用率 98.5麦 芽 水 分 6无水麦
28、芽浸出率 75原料配比 麦 芽 100损 失 率 冷却损失 3.5 对热麦汁而言发酵损失 1.5滤过损失 1包装损失 1总损失率 啤酒总损失率 7 对热麦汁而言3.1.2 100 kg 原料生产 14黑啤酒的物料衡算1.热麦汁量:原料麦芽收得率:0.75（100-6）98.5%=69.44%则 100kg原料可制得的 14热麦汁量为： kg49610.69又知 14麦汁在 20时的相对密度为 1.0568，而 100热麦汁比 20的麦汁体积增加 1.04 倍，故热麦汁（100）的体积为： L56.4870.156.492.冷麦汁量：48756（1-0.035）=470.5L3.发酵液量：470
29、.5(1-0.015)=463.4L4.滤过酒量：齐齐哈尔大学毕业设计(论文)14463.4(1-0.01)=458.8L5.成品酒量：458.8(1-0.01)=454.2L3.1.3 生产 100L 14黑 啤 酒 的 物 料 衡 算根 据 上 述 衡 算 结 果 知 ， 100kg 原料生产 14成品啤酒量为 454.2L故可得出下述结果：1.生产 100L 14黑 啤酒需用原料量: kg0245102.麦芽耗用量2202100%=22.02kg3.酒花耗用量：100L 热麦汁加入酒花量定为 0.2kg,故酒花用量为： kg215.0%.245687104.热麦汁量： L3.7.5.冷麦
30、汁量： 6.102.45106.发酵液量： L37.滤过酒量： 0.12.458108.成品酒量： L.9.湿糖化糟量：设排出的湿麦糟含水分 80%，麦糟量： kg36.27801)5)(6.(02. 故湿糖化糟量：27.36kg10.酒花糟量设酒花在麦汁中的浸出率为 40%，酒花糟含水分以 80%计，则酒花糟量为：齐齐哈尔大学毕业设计(论文)15kg645.01)80(4215. 11.酵母量（以商品干酵母计）生产 100L 啤酒可得 2kg 湿酵母泥，其中一半做生产接种用，一半作商品酵母用，即为 1kg。湿酵母泥含水分 85%酵母含固形物量: kg15.081则含水分 7%的商品干酵母量为
31、： 6.75.012.二氧化碳量因 14冷麦汁汁密度为 1.0568，则 103.6L 冷麦汁质量为： kg5.1090568.16.10333所以,14冷麦汁 109.5kg 中浸出物量为：14%109.5=15.33kg设麦汁的真正发酵度为 55%，则可发酵的浸出物量为：15.3355%=8.43kg麦芽糖发酵的化学反应式为：C12H22O11+H2O2C6H12O62C6H2O64C2H5OH+4CO2+56kJ设麦芽汁中的浸出物均为麦芽糖构成，则 CO2生成量为： kg34.43.8式中 44CO 2分子量342麦芽糖（C 12H22O11）分子量设 14啤酒含二氧化碳为 0.4%，酒
32、中含 CO2量为：109.50.4%=0.44kg则释放出的 CO2量为：4.34-0.44=3.9kg而 1mCO2在 20常压下重 1.832kg故释放出的 CO2的体积为： 31.28.93m齐齐哈尔大学毕业设计(论文)163.1.4 物 料 衡 算设 生 产 旺季 200 天，每天糖化 6 次，而淡季 120 天，每天糖化 4 次，因此，每年总糖化次数：2006+124=1680 次则一次糖化生产成品啤酒量为： kg431098.21605而 14啤酒 20时密度为 1056 ，则一次糖化生产啤酒量：3/mkgL280.105698.234又 生 产 100L成 品 啤 酒 消 耗 原
33、 料 22.02kg则 糖 化 一 次 消 耗 原 料 量 ： kg04.21.18每 次 酒花耗用量： 67.5.02热麦汁量： L0.328.18冷麦汁量： 9.56.02发酵液量： L40.287.18滤过酒量： .5.02成品酒量： L2818湿糖化糟量： kg0.736.02湿酒花糟量： 2.1845.18商品干酵母量：齐齐哈尔大学毕业设计(论文)17kg15.46.0128二氧化碳量：释放 CO2 的量： kg58.109.31028释放 CO2的体积： 3.6.m3.1.5啤 酒 生 产 物 料 料 衡 算 表3-2 啤酒生产物料衡算表物料名称 单位 对 100kg混合原料对 1
34、00L成品啤酒糖化一次定额量50000t/a啤酒生产混合原料(麦芽)kg 100 22.02 6214.04 7104.酒 花 kg 0.98 0.215 60.67 52.热 麦 汁 L 487.56 107.3 30280.06 7109冷 麦 汁 L 470.5 103.6 29235.92 .4发 酵 液 L 463.4 102.0 28784.40 78滤 过 酒 L 458.8 101.0 28502.20 109.成 品 酒 L 454.2 100 28220 74湿糖化糟 kg 124.25 27.36 7721.10 3.湿酒花糟 kg 2.93 0.645 182.02 5
35、106商品干酵母kg 0.73 0.16 45.15 49.7游离二氧化碳kg 17.71 3.9 1100.58 61085.备注：14啤酒的密度为 1056kg/m3实际年生产啤酒: t4.5016074. 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)183.2 热量衡算本设计采用的是一次浸出糖化法，其中的投料量为糖化一次的用料量。1.糖化用水耗热量 1Q根据工艺，糖化用水量为：G=6214.044= 24856.16kg式中 6214.01糖化一次麦芽用量； 4料水比采用 1：4自来水平均温度取 =18,而糖化配料用水温度 =50,故耗热量为：1t 2t=GC( - )=24856.164.18(50-
36、18)=3324759.96kJ1Q2t2.糖化锅中麦醪的初温 麦 醪计算麦醪的比热容 ：麦 醪C根据经验公式 进行计算。18.4)10(.0wC谷 物式中 w 为含水百分率；为绝对谷物比热容，取0 )/(5.0KkgJ则： )/(71.68.4.1)6(1. KkgJC 麦 芽 54.3.250.72G麦 芽麦 芽麦 芽麦 醪 )/(kg17.064816麦 芽麦 醪 54.3170018.628.6214麦 醪麦 醪麦 芽麦 芽麦 醪 CGt=48.973.麦醪由 48.97升温到 63耗热量 2Q)97.4863(5.1730)9.486(2 麦 醪麦 醪 CGQ齐齐哈尔大学毕业设计(论
37、文)19=1543137.28kJ4.麦醪由 63升温到 70耗热量 3QkJCGQ 81.769)30(54.170)67(3 麦 醪麦 醪5.麦醪由 70升温到 78耗热量 4 kJ2.8.3)8(4麦 醪麦 醪6.洗糟水耗热量 5Q设洗糟水平均温度为 80，每 100kg 原料用水 450kg,则用水量：kgG05.279631450.62洗故 kJCQ04.98.)8(5洗7.麦汁煮沸过程耗热量 6 66Q(1)麦汁升温至沸点耗热量 6Q由糖化物料衡算表可知，100kg 混合原料可得 514.86kg 热麦汁，并设过滤完毕麦汁温度为 70，则进入煮沸锅的麦汁量为：(料水比 1：4) k
38、gG45.3986.5401.62麦 汁又 )/(9.3501.2. 8.7 KkgJCC 麦 芽麦 芽麦 芽麦 汁故 kJGQ 57.469.34)701(6 麦 汁麦 汁(2)煮沸过程蒸发耗热量 6煮沸强度 10%，时间 1.5h，则蒸发水分为： kgV02.4795.1%04.319故 JIQ.83.2.76齐齐哈尔大学毕业设计(论文)20(3)热损失为： kJQ38.214706)9.108357.3469(%15)(15 66 (4)麦汁煮沸总耗热：Q 9246668.糖化一次总耗热量 总kJii19.308476 89.16470.72491.890.76128.15436.326
39、 总9.糖化一次耗用蒸汽量 D使用表压为 0.3MPa 的饱和蒸汽，I=2725.3kJ/kg，则: kgiIQ70.14683%95)47.613.275(08)( 总式中 i相应冷凝水焓 561.47kJ/kg;蒸汽的热效率 =95%10.糖化过程每小时最大蒸汽耗量 maxQ在糖化过程各步骤中，麦汁煮沸耗热量 为最大，且知煮沸时间为 90min，热效6率为 95%，故: hkJ/8.152630%95.18.4795.16max 相应的最大蒸汽耗量为： hkgiIQD/1.53247.63.27580maxa11.蒸汽单耗据设计，每年糖化次数为 1680 次，共生产啤酒 50054.4 吨
40、，年耗蒸汽总量为：kgT24681107.4683每吨啤酒成品耗蒸汽（对糖化）为： 啤 酒tDs /.9.52每昼夜耗蒸汽量（生产旺季算）为：齐齐哈尔大学毕业设计(论文)21dkgDd /2.81067.143将上述计算结果列成热量消耗综合表，如表 3-3 所示3-3 50000t/a 啤酒厂糖化车间总热量衡算表名称 规格MPa每吨产品消耗定额 kg每小时最大用量 kg/h每昼夜消耗量 kg/d年消耗量kg/a蒸汽 0.3(表压) 492.84 5352.11 88102.2 246686163.3 水平衡计算1.糖化用水100kg 原料大约需用水量为 400kg糖化用水量： kg16.248
41、510.624糖化用水时间设为 0.5h，故：每小时最大用水量： hk/3.975.82.洗糟用水100kg 原料约用水 450kg，则需用水量： kg18.26104.62用水时间设为 1.5h，则每小时洗糟最大用水量： h/.5.87933.糖化室洗刷用水一般糖化室及设备洗刷用水每糖化一次，用水约 6 吨，用水时间为 2h，故：洗刷最大用水量： ht/324.沉淀槽冷却用水(冷却时间设为 1h)12tCQG式中，热麦汁放出热量 2p热麦汁比重 043.1麦 汁C热麦汁量 hkgGp /10.358204.1628齐齐哈尔大学毕业设计(论文)22热麦汁比热 =0.98 KJ/kgpC热麦汁温
42、度 ; =5510t2t冷却水温度 =18; =45冷却水比热 c=1 hKJQ/61.39270)510(98.3152kgtCG/.84)4(6.327)(125.麦汁冷却器冷却用水麦汁冷却时间设为 1h，麦汁冷冷却温度为 5.5至 6分二段冷却，第一段：麦汁温度 55至 25冷水温度 18至 30麦汁放出热量 hKJtCGQp /74.9285131)5(98.0352)(21 冷却水用量 kgtQ/.736)80(4.)(126.酵母洗涤用水（无菌水）每天酵母泥最大产量约 300L，酵母贮存期每天换水一次，新收酵母洗涤 4 次，每次用水量为酵母的二倍，则连续生产每天用水量： L302)
43、14(设用水时间为 1h，故最大用水量为 3t/h7.发酵室洗刷用水每天洗刷发酵罐 2 个，第个用水 2t，洗刷地面共用水 2t，每天用水量：t62用水时间设为 1.5h，最大用水量: ht/45.168.贮酒室洗刷用水每天冲洗一个贮酒罐，用水为 2t，管路及地面冲刷用水 1t，冲刷时间为 1h，最大用水量： ht/329.清酒罐洗刷每天使用 4 桶，冲洗一次，共用水 4t，冲刷时间为 40min，则最大用水量：齐齐哈尔大学毕业设计(论文)23ht/60410.其他用水包括冲洗地板、管道冲刷、洗滤布等，每班需用水 10t，设用水时间为 2h，则每小时用水量： ht/5210将上述结果列于表 3
44、-43-4 啤酒用水量衡算表项目 水质需要 最大用水量 t/h t/次糖化用水 自来水 49.71 24.86洗糟用水 自来水 18.64 27.96糖化室洗刷用水 自来水 3.0 6.0沉淀槽冷却用水 自来水 51.58 51.58麦汁冷却器冷却用水 自来水 77.38 77.38酵母洗涤用水 无菌水 3.0 3.0发酵室洗刷用水 自来水 4.0 6.0贮酒室洗刷用水 自来水 3.0 3.0清酒罐洗刷用水 自来水 6.0 4.0其他用水 自来水 5.0 10.03.4 耗冷量计算3.4.1 发 酵 工 艺 流 程 示 意 图94热麦汁冷麦汁（5）锥形罐发酵过冷却至-1贮酒过滤清酒罐。3.4.
45、2工 艺 技 术 指 标 及 基 础 数 据年产 14黑啤酒 50054.4 吨；旺季每天糖化 6 次，淡季 4 次，每年共糖化 1680 次；主发酵时间 15 天；4 锅麦汁装 1 个锥形发酵罐； 14BX 麦汁比热容 =4.0 kJ/(kg.K)；C冷煤用 15%酒精溶液，比热容可视作 =4.18kJ/(kg.K)；2C麦芽糖厌氧发酵热 =613.6(kJ/kg)；q麦汁发酵度 60%；齐齐哈尔大学毕业设计(论文)24根据发酵车间耗冷性质，可分成工艺耗冷量和非工艺耗冷量两类，即： nttQ3.4.3工 艺 耗 冷 量 tQ1.麦汁冷却耗冷量 1近几年来普遍使用一段式串联逆流式麦汁冷却方法，
46、使用的冷却介质为 2的冷冻水，出口温度 85，糖化车间送来的热麦汁温度为 94，冷却至发酵起始温度 6。根据啤酒生产物料衡算表，可知每糖化一次得热麦汁 30280.06L，而相应的麦汁密度为 1048 ,故麦汁量为：3/mkg kgG50.31706.328104又知 14麦汁的比热容为 4.0kJ/(kg.K)，工艺要求在 1h 内完成冷却过程，则所耗冷量为： hkJtCQ /170921)594(0.537)(211 式中 , 麦汁冷却前后的温度（） ；1t2冷却操作过程的时间（h） ；根据设计结果，每个锥形发酵罐装 4 锅麦汁，则麦汁冷却每罐耗冷量为： kJQf 468071792相应的
47、冷冻介质（2的冷水）耗量为： hkgtCMm /32.1)85(1.4)(211 式中 和 分别为冷冻水的初温和终温()；1t2水的比热容kJ/(kg.K)m2.发酵耗冷量 2Q(1)发酵期间发酵放热量 2假定麦汁固形物均为麦芽糖，而麦芽糖的厌氧发酵放热量为 613.6kJ/kg，设发酵度为 60%，则 1L 麦汁放热量为：齐齐哈尔大学毕业设计(论文)25kJq54.1%6014.630根据物料衡算，每锅麦汁的冷麦汁量为 29235.92L，则每锥形罐发酵放热量为：Q27.92.5.0由于工艺规定主发酵时间为 15 天，每天糖化 6 锅麦汁，并考虑到发酵放热不平衡，取系数 1.5，忽略主发酵期的麦汁温升，则发酵高峰期耗冷量为： hkJ/48.3704152.7604152.0 (2)发酵后期发酵液降温耗冷 Q主发酵后期，发酵液温度从 5缓慢降到-1，每天单罐降温耗冷量为： kJCG30461.53174)(540 工艺要求此过冷过程在 2 天内完成，则耗冷量为（麦汁每天装 1.5 个锥形罐）：hkJQ/.922406.10(3)发酵总耗冷量 2 hkJ/98.132705.98.37602 (4)每罐发酵耗冷量 0QkJ.64.(5)发酵用冷媒耗量（循环量） 2M发酵过程冷却用稀酒
