年产10万吨9°P淡色啤酒厂发酵车间设计

四川理工学院毕业论文

四川理工学院毕业设计

年产10万吨9°P淡色啤酒厂发酵车间设计

学 生：唐小川 学 号：12051050110 专 业：生物工程

班 级：12级生物工程本硕班 指导教师：黄治国

四川理工学院生物工程系

二O一六年五月

I

毕业设计任务书

四 川 理 工 学 院 毕业设计（论文）任务书

设计（论文）题目： 年产10万吨啤酒厂发酵车间工艺设计

系： 生物工程 专业：生物工程 班级：生工本硕班 学号： 12051050110 学生： 唐小川 指导教师： 黄治国 接受任务时间 2016年3月14日

教研室主任 （签名）二级学院院长 （签名） 0. 毕业设计（论文）的主要内容及基本要求 全厂工艺流程及工艺参数选择论证 发酵车间物料及热量衡算 绘制全厂工艺方框流程图 绘制发酵车间带控制点工艺流程图

绘制发酵车间平面图、立面图各一份或主体设备装配图一份 撰写设计说明书一份

1. 指定查阅的主要参考文献及说明

[1]顾国贤.酿造酒工艺学（第二版）[M].中国轻工业出版社，1996

[2]管敦议.啤酒工业手册（第一版）[M]中国轻工业出版社.1985

[3]化工设备设计手册（第一版）[M].编写组.材料也零部件.上海人民出版社，1973 [4]梁世中.生物工程设备（第一版）[M].中国轻工业出版社.2006 [5]吴思方.发酵工厂工艺设计概论（第一版）[M].中国轻工业出版社.2006

3．进度安排

1 2 3 4 5 设计（论文）各阶段名称 毕业设计下达任务，搜集有关材料，数据 进行设备选型、设计方案的初步确定 工艺论证、物料衡算、基础数据进行统一 车间设备选型 绘图和设计说明书的撰写 起 止 日 期 2016.3.14-2016.3.20 2016.3.21-2016.3.30 2016.4.01-2016.4.15 2016.4.16-2016.4.20 2016.4.21-2016.6.10 注：本表在学生接受任务时下达 II

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毕 业 设 计 说 明 书

题

学

专 业

学

指 导

目 生 别 班 级 号 12051050110 教 师 年产10万吨淡色啤酒厂发酵车间设计(9°P) 唐小川

生 物 工 程 系

生物工程12级本硕班 黄治国 III

系

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目 录

前 言 ................................................. 错误！未定义书签。 第一章.全厂工艺论证 ..................................................... 2 1.1原 料 ............................................................... 2 1.1.1 大麦 .............................................................. 2 1.1.2 啤酒酿造用水 ...................................................... 2 1.2麦芽制备 ............................................................. 2 1.3麦芽汁制备工艺 ....................................................... 3 1.3.1 概述 .............................................................. 3 1.3.2 麦汁制造的工艺要求 ................................................ 3 1.3.3 麦芽与玉米的粉碎 .................................................. 4 1.3.4 啤酒糖化的其他辅料 ................................................ 5 1.3.7 麦芽醪的过滤 ...................................................... 9 1.3.8 麦汁的煮沸、酒花 ................................................. 10 1.3.9 麦汁的处理 ....................................................... 11 1.3.10 麦汁的充氧 ...................................................... 13 1.4啤酒发酵 ............................................................ 14 1.4.1 啤酒发酵机理 ..................................................... 14 1.4.2 啤酒发酵工艺 ..................................................... 14 1.4.3 发酵温度 ......................................................... 15 1.4.4 罐压、CO2浓度对发酵的影响 ........................................ 16 1.4.5 啤酒的过滤 ....................................................... 16 第二章 工 艺 计 算 ..................................................... 17 2.1 物料衡算 ........................................................... 17 2.1.1定额指标 .......................................................... 17 2.2发酵车间物料衡算 .................................................... 17 2.3工艺耗水量计算(含冷水) .............................................. 22 2.4 发酵车间耗冷衡算 ................................................... 24 第三章 发酵车间设备的设计与选型 ....................................... 29 3.1 发酵罐的设计与选型 ................................................. 29 3.1.1 发酵罐体积确定 ................................................... 29 3.1.2 罐子个数的确定 ................................................... 30 3.1.3 发酵罐材料的选择 ................................................. 30 3.2 发酵车间其他附属设备选型 ........................................... 33 3.2.1清酒罐 ............................................................ 33 3.2.2扩大培养罐选型 .................................................... 34 3.2.3麦汁杀菌罐 ........................................................ 36 3.2.4 过滤设备 ......................................................... 36 3.3 车间布置 ........................................................... 36 3.3.1厂房的整体布置和轮廓设计 .......................................... 36 3.3.2厂房的立面布置 .................................................... 37

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2.玉米的粉碎

玉米应当适当地磨细，依靠机械剪切力，使谷物淀粉颗粒的细胞壁被撕开，磨得愈细，糊化和液化愈容易。但磨得太细时，也会撕碎谷物中蛋白质，是麦芽醪过滤困难，麦汁混浊。一般原料以通过40目筛为宜。

1.3.4 啤酒糖化的其他辅料

在啤酒麦汁制造的原料中，除了主要原料大麦麦芽以外，还包括特种大麦、小麦麦芽以及辅助原料。

1.啤酒生产中使用辅助原料的意义

(1)降低啤酒生产过程的成本

将大麦制成麦芽，其价格约增加70％～100％，浸出物含量减少10％。麦芽的价格远远高于不发芽的大麦、小麦、玉米、大米等谷物，在麦汁制造中使用适当比例的辅料，虽然要增加辅料价格设备，有热能消耗，有时还需增加酶制剂等费用，但总成本是降低的，所以，具有经济性。

(2)降低麦汁总氮，提高啤酒稳定性

由于大多数辅料（大米、玉米、糖和糖制品等）含有可溶性氮很少，它们只提供麦汁浸出物中糖类，几乎不给麦汁带来含氮组分，因此，可以降低麦汁总氮。同时可相对减少麦汁中高分子含氮化合物的比例，可以提高啤酒的非生物稳定性。

(3)调整麦汁组分，提高啤酒某些特性

使用除大麦以外的其他辅料，由于它们很少含有多酚类化合物，故可提高啤酒非生物稳定性和降低啤酒的色泽，小麦、大麦中含有丰富的糖蛋白，故可提高啤酒泡持性。使用蔗糖和糖浆作辅料，可以提高啤酒的发酵度，酿制色泽浅、口味爽快的啤酒。

在本设计中选用大米作辅料。

2.大米做啤酒辅料的特性

大米，玉米，小麦，大麦，糖和制品等是大多数国家为降低成本和麦汁总氨含量，调整麦汁成分，提高啤酒发酵度，提高啤酒稳定性和改善啤酒风味作为麦芽的辅料，其用量一般为20%--30%。

大米是最常用的辅助原料，其特点是价格较低。而淀粉含量远高于麦芽，多酚物质

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第一章 全厂工艺论证

与麦芽蛋白质含量，则较麦芽为低。添加大米的啤酒色泽浅，口味清爽，泡沫细腻。酒花香味突出，非生物稳定性比较好，特别适宜制造下面发酵的淡色啤酒。四川大米多，原料易收集。

1.3.5酒花的添加

酒花属蔓性草本植物，自公元9世纪酿造啤酒添加酒花为香料以来，酒花一直是啤酒生产的香料。酿造啤酒用成熟雌花，酒花中对酿造有意义的三大成分是酒花树脂，酒花酒和多酚物质，它们赋予啤酒特有的香味和爽口的苦味，酒花树脂还具有防腐的能力，多酚物质的单宁，则具有澄清麦汁的作用。添加酒花的作用是：赋予啤酒特有的香味，爽品的苦味。增加啤酒的防腐能力。提高啤酒的非生物稳定性，添加酒花颗粒量0.28%。分三次添加，第一次：煮沸5～10分钟后，添加苦型酒花，总量的5％～10％，作用为压泡。第二次：煮沸30～40分钟后，添加苦花，占酒花总量的55％～60％，主要为萃取α-酸，并促进异构。第三次：煮沸后80～85分钟，添加香花，占酒花总量30％～40％，作用为萃取芳香物质，提高酒花香味。

酒花颗粒较全酒花均匀一致，添加煮沸麦汁中极易分散，酒花利用率可提高10~25%； 麦汁煮沸后不需要酒花分离器。用回旋沉淀槽极易分离残渣，麦汁损失也少，贮存与运输体积较全。酒花减少达80%以上，使用和贮藏却更为方便

1.3.6 糖化法选用双醪二次煮出法糖化法

1.目的、要求及控制方法

糖化是将麦芽和辅料中高分子物质机器分解产物（淀粉。蛋白质、植酸盐、半纤维素等机器分解中间产物）通过麦芽中各种水解酶的作用，以及水和热能作用，使之分解并溶解于水，此过程称作糖化。溶解的各种干物质称作浸出物，而构成的澄清溶液称作麦芽汁或麦汁。麦汁中浸出物的含量和原料中干物质的比称无水浸出率。麦汁的组成、颜色将直接影响到啤酒的品种和质量；糖化工艺和原料；水、电、汽以及热量的消耗，与生产成本密切相关。因此糖化过程是啤酒生产中的重要环节。

糖化中的工艺控制，主要通过下列环节来进行： （1）麦芽的质量、辅料的种类及其配料比 （2）麦芽及非发芽谷物的粉碎度。

（3）控制麦芽中各水解酶的作用条件及其，如温度、pH、底物浓度、作用时间。 （4）加热的温度和时间。

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（5）需通过外加酶制剂、酸、无机盐进行调节。

2.糖化时的主要物质变化

原料麦芽的无水浸出物，仅占17％左右，非发芽谷物更少。经过糖化过程的酶促分解和热力的作用，麦芽的浸出率提高到75％～80％，玉米的无水浸出率提高到90％以上糖化过程提高了原料和辅料的浸出率。糖化过程中原料和辅料的分解深度即分解产物的基本要求是：

淀粉被最大限度的分解成可溶性无色糊精和麦芽糖等可发酵性糖类，二者之间有一定的比例。

淀粉的分解产物站到麦汁组成的90％以上。麦汁中以麦芽糖为主的可发酵糖类供酵母发酵产生酒精及副产物，低聚糊精是构成啤酒残余浸出物的主体，它给啤酒带来粘度和口味的浓醇性。啤酒原料的利用率主要取决于淀粉的利用率，优良的糖化工艺可使淀粉分解以后99％进入麦汁。

麦芽中高分子物质和肽类，在糖化时得到进一步分解，但分解程度及比例远远低于发芽过程。

本设计中采用二次煮出糖化法

二次煮出糖化法适合于淡色啤酒酿造，其特点如下:

(1)辅料加水比较大（1：6以上），并且尽可能外加α-淀粉酶，协助帮助糊化、液化，避免过多添加麦芽，在糊化煮沸时促进皮壳溶解形成焦糖、类黑精。

(2)辅料比较大，大米可占到总投料的30％～40％。 (3)辅料糊化醪分两次倒入糖化锅。

(4)大米糊化醪倒入时，调整ｐH至5.3。蛋白质休止温度为50～520C,时间为20分钟。

(5)采用二段式糖化温度，提高可发酵性糖含量。

(6)第二段700C糖化休止，由碘试至醪不变色时，再升温至750C时糖化结束。

二次煮出糖化法曲线如下：

7

第一章 全厂工艺论证

100 75

50 25

1 2 3 4 时间/h 各段曲线的操作：

1.麦芽粉投入糖化锅，与37度热水混合，并与35度进行酸休止保温30～60min 2.将1/3左右的浓麦醪通过倒醪泵送至糊化锅，加热至50℃，保温10min再以1℃/min 的速度升温到100℃；

3.煮沸醪泵回糖化锅边搅拌，边漫漫泵入，休止20～90min；

4.将糖化锅内1/3左右的浓醪第二次泵入糊化锅内至70℃，保温10min再以1℃/min 的速度升温到100℃，煮沸10min ;

注：实线为糖化曲线，虚线为糊化曲线 温度控制： 1.糊化阶段

麦芽粉可先用35?37℃左右的温水浸泡10min左右，有利于麦芽粉中的的酶的浸出,然后升温到50℃保温30-120分钟蛋白质分解。而糊化锅内的大米粉和少量麦芽粉在用温水浸渍后则升温到45-50℃。这个温度有利于蛋白质的分解，保温20分钟左右开始缓慢升温到70℃此过程约耗时10min.70℃是α-淀粉酶的最适温度。这一温度保持20min

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左右，大米淀粉大部分被糊化。然后经过15分钟左右加热到煮沸，糊化完成将醪液通过糖化锅。此时糖化锅内温度约为65-68℃。 2. 糖化温度的阶段控制

(1) 35-40℃浸渍阶段。有利用酶的浸出和酸的形成.并有利于β-葡萄糖的分解. (2) 45-55℃蛋白质分解阶段。温度偏向氨基酸生成量相对多些，温度偏向上限，可溶性氮生成多些；对溶解性良好的麦芽来说，温度可以偏 离一些，蛋白质分解时间可短一些，对溶解不良的麦芽。温度应控制偏低，并延长蛋白质分解时间，由于所先麦芽溶解性较高故选择蛋白质分解温度为50℃时间为60min，有利于充争分解。

(3) 62-70℃糖化阶段。在62-65℃下，生成的可发酵性糖较多，适于制造高发酵度啤酒；控制在65-70℃则麦芽的浸出率相对增多。可发酵糖相对减少。适于制造低发酵度啤酒。；控制65℃糖化，可得到较高的可发酵浸出物收得率。；糖化温度偏高，有利于α-淀粉酶作用。糖化时间缩短,生成的非糖比例高；故，先用65℃糖化，既保证了可发酵浸出物得收率，又使糖化时间不会太长。

(4)75-80℃ 糊精化阶段

在此温度下，α-淀粉酶仍起作用,残留的淀粉可进一步分解。故，在第二次煮出时采用此温度，提高原料利用率。

1.3.7 麦芽醪的过滤

在本设计中麦汁的过滤采用过滤槽进行。操作如下：

(1)进醪前，从麦汁引出管进78°C热水直至溢过滤板，预热槽壁及排除管、筛底的空气。

(2)泵入糖化醪，送完后开动耕糟机保持3～5分钟，使糖化醪均匀分布。 (3)静止10～30分钟，使醪沉降，形成滤层。

(4)通过麦汁阀或麦汁泵抽出混浊麦汁，回到槽内重新过滤，直至麦汁澄清。 (5)进行正常过滤，注意调节麦汁流量（逐步减少）。收集头号麦汁。一般持续45～90分钟。

(6)待麦糟将露出时，开动耕糟机，将麦糟疏松。

(7)喷水洗糟，采用连续或分2～3次洗糟，同时收集二滤麦汁，此操作也需回流澄清。

(8)带洗糟残液浓度降到工艺值（0.1°P、1.0°P或3.0°P）时，结束过滤，旋转耕糟机刀或出糟刀，打开麦糟排出阀，排走麦糟，然后清洗过滤槽。

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第一章 全厂工艺论证

过滤工艺控制:

(1)过滤时间尽量缩短，麦芽应粉碎适当，溶解良好。

(2)过滤时保持温度不变（73～76°C之间），若麦糟降温将导致收缩，过滤阻力增加。

(3)糖化醪ｐH维持在5.5～5.75之间。

(4)头号麦汁收集量ｖ和浓度，取决于混合原料的浸出物含量和加水比。

(5)洗糟水将参与二、三滤麦汁，所以洗糟要用酿造水，洗糟时麦糟ｐH会逐步增加，若ｐH超过6.0，将不利于过滤和麦汁组分，此时应调节ｐH至5.3～5.6并且水温应高于糖化醪过滤温度。

1.3.8 麦汁的煮沸、酒花

1.目的

(1)蒸发水分、浓缩麦汁 过滤后的麦汁其浓度低于需定型浓度（约1.0～1.5°P），通过煮沸、蒸发浓缩，方可达到规定浓度。

(2)灭酶和杀菌 过滤后麦汁中残留有少量酶类，为保证酿造过程中麦汁组分的一致，需通过加热使酶钝化。同时杀菌，以保证发酵的安全性。

(3)蛋白质变形和絮凝 煮沸时利用蛋白质热变性与单宁结合等反应使麦汁中高分子蛋白质变性和絮凝以便除去。

(4)浸出酒花中物质。 (5)排除麦汁异杂臭气。

2.煮沸设备

(1)麦芽汁过滤之后应尽快进行煮沸，该操作在煮沸锅内完成。本设计中采用W型夹套煮沸锅进行煮沸，麦汁煮沸时，受热均匀，对流较好，煮沸强度适中，锅底不易结垢，便于清洗。

煮沸锅夹套加热面积，可由煮沸麦汁量、煮沸强度及最终定型麦汁浓度情况，综合算得。

(2)麦汁煮沸ｐH

麦汁煮沸时的ｐH取决于煮沸前麦汁的ｐH，煮沸中热凝固物蛋白质沉降、磷酸盐形成等都会使ｐH上升，而由于酒花的溶解，温度的升高，ｐH有所下降，整个煮沸过程

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ｐH变化在0.2～0.4之间。

表1-1麦汁煮沸pH及效果（混合麦汁10.8OP，蒸发强度8%）

冷麦汁中热凝固氮（mg/L）

麦汁情况

3.酒花的添加

酒花添加量应依据酒花质量、消费者习惯、啤酒品种、浓度等不同而不同。为便于物料衡算，酒花添加量定为0.2％。但实际生产时由于酒花品质、添加时间和方法、发酵条件、酵母品种等条件的不同或变动，酒花中有效物的损失变化很大，应根据以上情况，在衡算基础上做一定的调整。

酒花添加分三次完成（煮沸时间90分钟），操作如下：

第一次：煮沸5～10分钟后，添加苦型酒花，总量的5％～10％，作用为压泡。 第二次：煮沸30～40分钟后，添加苦花，占酒花总量的55％～60％，主要为萃取α-酸，并促进异构。

第三次：煮沸后80～85分钟，添加香花，占酒花总量30％～40％，作用为萃取芳香物质，提高酒花香味。

pH6.5 52 极浑浊

pH6.0 38 浑浊

pH5.6 25 较清

pH5.2 15 清絮状块

1.3.9 麦汁的处理

从煮沸锅放出的定型热麦汁，进入发酵以前还需要进行一系列处理：酒花糟分离、热凝固物分离、冷凝固物分离、冷却、充氧等，才能成为发酵麦汁。

麦汁处理要求是：

(1)尽可能将引起啤酒非生物混浊的冷、热凝固物分离。

(2)麦汁处于高温时，尽可能减少空气接触，防止氧化，麦汁冷却后，在发酵前，补充适量空气，供酵母前期呼吸。

(3)麦汁处理各工序中，严格杜绝有害微生物的污染。

麦汁处理因使用设备和要求不同，流程很多，经比较本设计采用以下流程对麦汁进

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第一章 全厂工艺论证

行处理:

煮沸锅→热麦汁→泵→回旋沉淀槽→薄板冷却系统→通风→发酵

↓

↑充氧

（酒花糟＋热凝固物） （无菌空气）

1.酒花分离

使用酒花球果，并加入到煮沸锅的工艺，在煮沸结束后应尽快分离出酒花糟。我国广泛使用带筛孔的酒花分离器。

每千克酒花球果，在废酒花糟中，吸附约6～7L麦汁。为使损失降低，可用热水洗涤，降低酒花糟中残余物浓度。每千克酒花约产生含水85％的废糟3千克。 2.热凝固物的分离 (1)热凝固物成分

糖化醪过滤后得到的麦汁中含有水溶性的清蛋白和少量盐溶性蛋白质以及肽段，这些物质在煮沸时变性和多酚结合形成热凝固物， (2)回旋沉淀槽分离热凝固物

本设计中采用回旋沉淀槽沉淀法分离热凝固物，利用麦汁离心力分离实现分离。 A.结构(尺寸特性)：

H麦汁：D＝1：1.5～2.0 H麦汁≤3.0(ｍ)

麦汁切线进槽速度v＝10～20（ｍ/ｓ） B.原理

热麦汁经泵加速，由槽切线方向进槽，麦汁在槽内旋转，产生的离心力，由于槽壁作用产生的离心力反作用力将热凝固物推向槽底部中央。

热凝固物在槽内的沉淀情况和以下因素有关：

a.麦汁切线速度 它决定麦汁在槽内的旋转速度，旋转速度应达到5～8周/分钟。 b.热凝固物大小。 c.麦汁粘度。

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C操作工艺和效果 操作：

进罐：20～30分钟 静置：40～80分钟 出罐：30～40分钟 除渣情况：20～30分钟 作业周期：100～140分钟

3.冷凝固物分离

本设计采用浮选法对冷凝固物进行分离。浮选法的原理是将无菌空气通入冷麦汁，冷凝固物吸附于气泡并随着汽泡上升至液面，将冷凝固物分离。

浮选法是目前去除麦汁中冷凝固物的最好方法。其特点是简单,投资少，不产生环境污染，提高成品啤酒非生物稳定性，冷凝固物去除效果较好。

1.3.10 麦汁的充氧

1.热麦汁的氧化

麦汁在高温下接触氧，此时氧很少以溶解形式存在，而是和麦汁中物质发生氧化反应。麦汁在高温下（60OC以上）应该严格隔绝空气，隔氧操作是酿造淡爽型啤酒的关键。 2.冷麦汁的充氧

麦汁冷却至发酵接种温度以后，即使与氧接触，氧化反应也较微弱，氧在麦汁中呈溶解状态，是酵母前期繁殖必需的。

麦汁中氧气的溶解度，与麦汁中氧分压成正比，与麦汁温度成反比。麦汁浓度增加将减少饱和溶氧量。

充氧操作为:麦汁温度降至6 OC以下，空气通风，10 OP麦汁饱和溶氧量约为9.9ml/L。 若采用纯氧，溶氧将达到40ml/L以上。一般只有快速发酵法生产啤酒时采用纯氧，普通啤酒发酵采用压缩空气通风。即将无菌、无油的压缩空气在麦汁冷却的输送线路中，通过文丘里管或不锈钢舌片混合器、肽管混合器，在线上充氧。

此外麦汁应采取分批进罐，冷麦汁通风时间。宜早不宜晚，最后1～2批进罐麦汁不再通风。因为通风太迟，会延长酵母停滞期，增加双乙酰，并使罐中泡沫增加，影响罐容积。

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第一章 全厂工艺论证

1.4啤酒发酵 1.4.1 啤酒发酵机理

啤酒是依赖于纯种啤酒酵母，对麦汁某些组分进行一系列的代谢过程，产生酒精等各种风味物质，构成有独特风味的饮料酒。

影响啤酒质量的主要因素：

1.麦汁组成，2.啤酒酵母的品种的菌株特性，3.投入酵母的数量的质量状况，以及发酵中酵母的生长情况，4.发酵容器的形状、尺寸、材料，5.发酵工艺条件（pH、温度、溶氧水平、发酵时间等）。

1.4.2 啤酒发酵工艺

传统式分批发酵，每批定型麦汁经过添加酵母、前发酵、主发酵、后发酵和储酒等阶段。本次设计采用圆筒体锥底发酵罐发酵工艺。 1.前发酵 (1)酵母添加量

本设计分批发酵采用低温、缓慢发酵，因此接种量比较小，接种量后细胞浓度控制在（5～12）×10６个/ｍｌ。

设酵母泥浓度为20×10８个/ｇ，工厂规定接种后酵母浓度为：8×10６个/ｍｌ，则每Kｇ麦汁接种酵母泥克数（ｎ）：

ｎ＝8×10６×1000/20×10８＝4ｇ即接种量为0.4％。 (2)前发酵

所谓前发酵，就是指接种酵母泥处于休眠阶段，酵母和麦汁接触后，有较长（数小时至十小时）的生长滞缓期，之后才能加入出芽繁殖，当酵母克服生长缓滞期，出芽繁殖细胞浓度达到20×106个/ml，发酵麦汁表面开始起泡，此阶段即为前发酵。 2.啤酒主发酵

主发酵前期酵母吸收麦汁中氨基酸和营养物质，应用糖类发酵合成细胞并产生热量。此时糖降比较缓慢，而氨基氮下降迅速。由于有机酸和麦汁缓冲物质减少，pH下降迅速。酵母达到最高浓度时，糖降最快，每天外观浓度降可达1.5～2.0oP。此阶段大量

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式中：n——每天麦汁满锥形罐的数

t----主发酵天数

即N=24/16×6=9（罐）

故主发酵期间每天每小时最大放热量Q最大为：

Q

最大

=91206.8×9=820861.2（KJ/h）

2.4.5主发酵期间酒精最大耗用D最大

发酵采用-4℃稀酒精进行冷却，冷却后稀酒精温度升至0℃，则： D= QC (t-t)=820861.2/(3.725×4)=55091.4（㎏/h）

最大

最大/

2

1

2.4.6降温期耗冷量Q2??

2.4.7啤酒由12℃降至7℃，每个发酵罐的耗冷量Q2?1

?? Q2?1???VrC(t1?t2)

式中：V——发酵液量，每罐109880×4=329640(L) r----发酵液比重1.0358㎏/h C——发酵液比热3.979㎏/㎏℃ t1.t2---降温前后温度

故：Q=329640×1.0358×3.979×(12-7)=57970.9（KJ）

把啤酒由12℃降至7℃需36小时，设同时有3个锥形罐进行降温，则每小时所需-4℃稀酒精量D2?1??

D2?1??=Q2?1??×3/C(t-t) ×36

”2-1

2

1

=5792970.9×3/(3.725×4×36) =32399.2(KJ/h)

2.4.8啤酒由7℃降至3℃每个发酵罐的耗冷量Q2?2

Q2?2??=VrC(t2-t1)

?? =332970×1.0358×3.979×(7-3)

=5489274.4（KJ）

把啤酒由7℃降至3℃需36小时，设同时有3个罐进行降温，则每个小时需-4℃，

稀酒精量D2?2??为：

D2?2??=Q2?2??×3/C(t-t) ×36

2

1

=5489274.4×3/(3.725×4×36) =30700.6（KJ/h）

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第二章 工艺计算

2.4.9把啤酒由3℃降至-1℃每个发酵罐的耗冷量Q2?3??

Q2?3???VrC酒(t2?t1)

=332970×1.0358×3.979×[3-(-1)] =5489274.4（KJ）

把啤酒由3℃降至-1℃需24小时，设同时有2个罐进行降温，则每小时需-4℃稀

酒精量D2?3??为：

D2?3??= Q2?3??×2/C(t-t) ×24

=5489274.4×2/{3.725×[0-(-4)] ×24} =30700.6（KJ/h）

2

1

2.4.10降温期间每个发酵罐的总耗冷量Q降

Q降?Q2?1???Q2?2???Q2?3??

=5792970.9+5489274.4+5489274.4

=16771519.7（KJ）

降温期间每个发酵罐需-4℃稀酒精的量D为：

D= Q/C (t-t)

降

降

降

2

1

=16771519.7/{3.725×[0-(-4)]} =945789.553（㎏/罐）

2.4.11啤酒过冷却器耗量Q3 2.4.11.1每小时耗冷量

设旺季每天有两罐啤酒要进行过冷却，过冷却时间8小时，啤酒过冷温度要求2℃→-1℃

Q3=GC(t1-t2)

式中：G——每天过冷却啤酒量332970×1.0358×2=689780.652(kg) C——啤酒比热3.979KJ/㎏℃ ?——过冷时间8小时

则：Q=689780.652×3.979×[2-(-1)]/8=1029238.955（KJ/h）

3

2.4.11.2 -4℃稀酒精每小时的需用量

D= Q/C(t-t)=1029238.955/3.725×[2-(-4)]=46050.96（㎏/h）

3

3

2

1

2.4.11.3酵母培养室及无菌水耗冷量Q4

酵母培养期间，最大耗冷量约为600000KJ

Q4?600000(KJ/h)

26

四川理工学院毕业论文

2.4.11.4酒花库耗冷量Q5

为减少酒花有效成分的损失酒花应进行低温贮藏，酒花耗冷应包括两方面一是酒花围护结构传热而引起的耗冷量Q5?，二是经营操作的耗冷量Q5??。

2.4.11.5围护结构传热而引起的耗冷量Q5?

Q5??qV(tw?tn)

式中:q---建筑物的热指标，查表的酒花库q=0.67-0.83KJ/mh℃ V——酒花库的容积，设为400m

tw---冷间外空气计算温度，设32℃ tn——冷间空气计算温度，设2℃ 故：Q5?=0.83×400×(32-2)=9960（KJ/h）

3

3

2.4.11.6经营操作的耗冷量Q5??

Q5??包括开门耗冷量Q5?1??和操作工厂耗冷量Q5?2??两部分 （1）开门耗冷量Q5?1??

Q5?1???qcF

式中：qc---每米地面面积，每小时由开门所引起的耗冷量，查表得酒花库的

qc=16.67（KJ/mh）

F——冷间面积，设为100m 故：Q5?1???16.67?100?1667（KJ/h）

2

2

2

（2）操作工人耗冷量

Q5?2???qdn

式中qd——每个操作工人工作时，单位时间内产生的热量，查表得酒花库的

qd=1000（KJ/h人）

n——操作工人数，设为1人 故：Q5?2???1000?1?1000（KJ/h） （3）酒花库耗冷量Q5

Q5?Q5??Q5???Q5??Q5?1???Q5?2??

?9960?1667?1000?12627（KJ/h）

2.4.11.7非工艺耗冷量

年产10万吨啤酒厂露天锥形罐的冷量散失在26000-60000KJ/t啤酒之间，取最高

值。故旺季每天耗冷量为：

Q5′＝60000G=377.56203×60000=22653721.8（KJ/d）

b

27

第二章 工艺计算

式中：Gb——旺季成品啤酒的量

若白天日晒高峰耗冷为平均每小时耗冷量的2倍，则高峰冷量为：

Q5＝2 Q5′/24=2×22653721.8/24=1887810.15（KJ/h）

冷媒（－4℃稀酒精）用量：

M5＝Q5/[C2（t2－t1）]＝1887810.15/[4.18×4] ＝112907.3056(kg/h)

28

四川理工学院毕业论文

第三章 发酵车间设备的设计与选型

3.1 发酵罐的设计与选型

3.1.1 发酵罐体积确定

本次设计选用锥底发酵罐，由物料衡算可知，糖化设备一次性糖化麦汁量76.168 m3 。一日糖化6次。选用发酵罐的有效容积为（三锅装一罐）

Vs=76.168×3=228.5 m3

发酵罐H∶D=2～4∶1。这里选用4∶1，锥角60-80゜。这里选用60。。装料系数取80-85%。这里取?=80%。接种量范围在0.7-0.8%。这里取0.8%。

则容积为：V有ˊ=Vs（1+0.8%）

=228.5×（1+0.8%） =230.3 m3

V有效 = V有ˊ/0.8=287.9 m3

主要尺寸比例：

?2DH 4?1?3

V椭圆 =D2（h+D）=D

62443

V锥底 = ?D2/12h=?D3

24

对此发酵罐选用标准椭圆形封头为上封头，60゜锥角的锥形封头为下封头，柱体部分高与直径比4:1。则可得：

??3 3?D3 + V0ˊ=D2×4D+D

2442425?3287.9=?D3

24∴ D=4.35m

取D=4.3m。则H=4×4.35=17.4m V

圆柱

=

??3?×4.33 +×4.32×4.3×4 +×4.33=278.07 m3

24424

圆整后取V0ˊ=278 m3

最后圆整取V0 =278m3的发酵罐体。

校核： V有效 /V总=230.3/278=82.8% 符合要求 V0ˊ=

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