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《发酵工厂设计概论》课程设计1第一章总论第一节设计依据和范围1.1.1设计的主要依据（1）可行性研究报告以及设计计划任务书。（2）项目工程师或项目总负责人下达的设计工作提纲和总工程师作出的技术决定。（3）如采用新原料品种、新技术和新设备时，必须在技术上有切实把握并且依据了正式的试验研究报告和技术鉴定书，经设计单位领导核准后方可作为设计依据。1.1.2设计的主要范围（1）啤酒生产工艺流程的选择、设计及论证。（2）全厂物料衡算，水、汽、冷衡算。（3）糖化工段设备及重点设备的选型及设计。（4）发酵工段设备选型及技术论证。（5）设计的绘图内容。第二节设计原则（1）设计工作认真进行调查研究，广泛查阅文献，收集设计必需的技术基础资料，加强技术经济的分析工作，与同类型厂先进技术经济指标作比较。设计的技术经济指标以达到或超过国内同类型发酵工厂生产实际平均先进水平为宜。（2）积极合理地采用新技术，力求设计在技术上具有现实性和先进性，在经济上具有合理性。并根据设备和控制系统在资金和供货可能情况下，尽可能提高劳动生产率，逐步实现机械化、自动化。（3）设计结合实际，因地制宜，体现设计的通用性和独特性相结合的原则，不能千厂一貌。发酵工厂生产规模、产品品种的确定，要适应市场的需要，要考虑资金来源，建厂地点，时间，三废综合利用等条件，并适当留有发展余地。（4）酵工厂设计还考虑了采用微生物发酵的工厂的独特要求，既要注意到周围环境(包括空气、水源)的清洁卫生，又要注意到发酵工厂内车间之间对卫生、无菌、防火等条件的相《发酵工厂设计概论》课程设计2互影响。药品、食品类发酵工厂，还应贯彻国家药品、食品有关法律法规，充分体现卫生、优美、流畅，并能让参观者放心的原则。第三节建设规模和产品方案1.3.1建设规模本设计中厂区占地80000㎡～100000㎡。1.3.2产品方案（1）每年生产280天，成品酒为12度（2）定额指标原料利用率：98。5%麦芽水分：5%大米水分：13%无水麦芽浸出率：75%无水大米浸出率：95%（3）各级段损失率麦汁冷却澄清损失：热麦汁量的8%主发酵损失：冷麦汁的2.5%过滤和罐装损失：啤酒量的3.5%（4）本设计中产品一用有三种规格250ml瓶装、500ml瓶装、30ml厅装。第四节主要原辅料供应情况巫溪镇周围有大量的农作物种植户，会有大量的粮食作物的耕种，加之便利的交通可随时为工厂提供源源不断的原料。《发酵工厂设计概论》课程设计31.4.1厂址概述1.4.1.1厂址选择原则（1）厂址符合国家下达建厂计划任务书中所作的规定和要求。（2）厂址符合当地城镇总体发展规划的要求，与附近工业企业相配合，节约建设投资。（3）厂址的面积和外形满足啤酒生产工艺的要求，留有适当的空余地。（4）厂址地形平坦。（5）厂址符合国家有关卫生、防火、人防等要求。（6）厂址在当地最高洪水水位之上。1.4.1.2厂址选择结果巫溪1.4.1.3厂址选择原因（1）地址位于大凌河变，水质良好，水源丰富，有利于原材料的采集。（2）运输既可以水运又可以陆运，交通方便，便于产品运输直销。（3）此地大米，小麦收获丰富，原材料可以方便采集，降低成本。（4）厂址可以稍微远离大凌河，避免污染河流的水质。第二章总平面布置及运输第一节设计原则和基本要求2.1.1设计原则（1）总平面设计必须符合生产流程的要求。（2）总平面设计应充分考虑地区主风向的影响，以次合理布置各建、构筑厂房及厂区位置（3）总平面设计应将人流、货流通道分开，避免交叉。（4）总平面设计应遵从城市规划的要求。（5）总平面设计必须符合国家有关规范和规定。《发酵工厂设计概论》课程设计4（6）总平面设计应当将占地面积较大的生产主厂房布置在厂区的中心地带，以便其他部门为其配合服务。2.1.2车间组成啤酒厂一般由生产车间、辅助车间、动力设施、给水、排水设施、全场性设施等组成。生产车间：制麦车间，糖化车间，发酵车间辅助车间：原料预处理车间，过滤车间，灌装车间，仓库动力设施：变电所，锅炉房，冷冻机房给水设施：水塔，水池，冷却塔等2.1.3占地面积估算估算该啤酒厂占地面积为48000-60000㎡.2.1.4工厂运输本工厂以车间连通，全部用高新设备，产品的生产到包装，在到产品出厂，一步到位，全部成流水线作业，减少人员之间的拥挤，运用设备进行运输，传带运输，可以减少必要的劳动时间，并且可以出现少量的人为事故.工厂布置，地面用水泥，避免打滑，生产的废物有效利用，废水经过处理后排放。第三章劳动定员公司总体员工1500人，临时人员400.生产车间，辅助车间、动力设施车间、给水车间、排水清理车间，人员按情况分配.第四章车间工艺第一节工艺流程及相关工艺参数4.1.1发酵工艺（1）麦汁进罐温度，第一锅8.5℃，第二锅是8℃，第三锅是8℃，满锅温度8℃。（2）冷却的麦汁用酵母计量泵定量添加酵母，直接泵入C.C.T发酵，接种量为0.6—0.8%，《发酵工厂设计概论》课程设计5接种后细胞浓度为（15±3）×106个/L。（3）麦汁（五锅）在20小时必须满罐。（4）满罐8℃，开始敞口自然发酵，维持8℃24小时，排冷凝物及死酵母。（5）进冷控制升温，使温度在24小时升至9.59℃，恒温发酵24小时，然后生温，在24小时升至11℃。（6）当糖度降至5.5—5.8BX时封罐保压，11℃恒温3—5天，进行双乙酰还原。（7）当双乙酰降至0.15mg/L以下时，以0.33℃/h速度在12h降至6℃，然后0.25℃/h速度在12h降至5℃，恒温发酵24h，排第一次酵母3—5min.（8）以0.33℃/h速度降温至-1℃(24h)，恒温24h，排第二次酵母3—5min.（9）罐压保持在0.15—0.2Mpa，如果压力不够，可通入其它罐旺盛时排出的CO2，使其达到要求，出酒前排第三次酵母。4.1.2发酵工艺参数的确定（1）进罐方法以前采用冷却麦汁混合酵母后分批进入繁殖罐，使酵母克服滞缓期，进入对数生长期再泵入C.C.T。而现在采用直接进罐法。即冷却通风后的麦汁用酵母计量泵定量添加酵母，直接泵入C.C.T发酵。操作方便，控制容易。（2）接种量和起酵温度麦汁直接进罐法，为了缩短发酵时间，大多采用较高接种量，0.6—0.8﹪，接种后细胞浓度为（15±3）×106个/ml,麦汁是分批进入C.C.T，为了减少VDK前驱位置，α—乙酰乳酸的生成量，要求满罐时间在12—18h之内。麦汁接种温度是控制发酵前期酵母繁殖阶段温度的，一般低于主发酵温度2—3℃，目的是使酵母繁殖在较低温度下进行，减少酵母代谢副产物过多积累。（3）主发酵温度大罐发酵就国内采用的酵母菌株而言，多采用低温发酵（8--9℃）和中温发酵（10--12℃），低温发酵适用于〈11度麦汁浓度。中温发酵适用于新菌株，酿造淡爽啤酒，而本设计恰好为12度淡爽啤酒，故选用中温发酵。（4）VDK还原大罐发酵中，后发酵一般称做”VDK”还原阶段。VDK还原初期一般均不排放酵母，就是发酵全部酵母参与VDK还原，这样可缩短还原时间。（5）冷却、降温《发酵工厂设计概论》课程设计6VDK还原阶段的终点，是根据成品啤酒应控制的含量而定，现代优质啤酒要求VDK0.1mg/L才称还原阶段结束，可降温。再降温、排酵母、贮酒中，VDK有少量下降，则可达到要求。本设计采用C.C.T冷却夹套对啤酒降温，有效的起到了还原，使酵母凝聚和絮凝沉淀的效果。（6）罐压控制再传统式发酵中，主发酵是在无罐压或微压下进行的。发酵中是酵母的毒物，会抑制酵母繁殖和发酵速率。本设计选用的C.C.T发酵，主发酵阶段均采用微压（0.01MP—0.02MP），主发酵后期才封罐逐步升高，还原阶段才1—2d才升至最高制，这样一来有效的提高了酵母繁殖和发酵速率。综上所述，本设计选用的圆筒锥底发酵罐大大优越于传统发酵罐。第二节工艺流程4.2.1糖化车间工艺流程示意图大米→粉碎→糊化↓麦芽→粉碎→糖化→过滤→麦汁煮沸锅→↓麦糟酒花分离器→回旋沉淀槽→薄板冷却器↓↓↓酒花糟热凝固物冷凝固物4.2.2设备流程麦芽→麦芽粉碎机→糖化锅→过滤槽→煮沸锅→回旋沉淀槽↑↓↓大米→大米粉碎机→糊化锅暂存槽薄板换热器↓成品啤酒←装酒机←清酒罐←硅藻土过滤机←发酵罐《发酵工厂设计概论》课程设计74.2.3工艺方法的选择（1）麦芽粉碎方法麦芽的粉碎方法随着时间的推移先后出现了干法粉碎，浸湿粉碎，回潮干法粉碎，连续湿法粉碎四种方法。干法粉碎可调节麦芽粉碎度，根据麦芽质量来控制，此法成本较低，可以节省浸泡这一环节，但粉尘污染较大，本设计采用干法粉碎。辅料也用同样的方法。（2）糖化方法糖化过程是一项非常复杂的生化反应过程，也是啤酒生产中的重要环节。糖化的目的就是要将原料（包括麦芽和辅助原料）中的可溶性物质尽可能多的萃取出来，并且创造有利于各种酶的作用条件，使很多的不溶性物质在酶的作用下变成可溶性物质而溶解出来，制成符合要求的买麦芽汁收得率。（3）过滤方法采用过滤槽法。此法虽然古老，但槽的结构日新月异，可有效的提高过滤速度，保证分离效果。由于表面积大，过滤的也较为充分，效率较高。（4）煮沸设备煮沸锅的种类有夹套式，内加热式和外加热式。夹套式是比较古老的加热方式，他加热循环好，但是煮沸麦汁的量受限制，制作也比较麻烦，实用于中小型厂。外加热式在国内不是很常用。本设计采用内加热式，麦汁通过垂直安装在煮沸锅内的列管式换热器的列管而被加热向上沸腾，同时蒸汽被冷凝为液体。在加热器的上方装有伞型的分布罩，借此使上升的麦汁反射向四周，同时可避免泡沫的形成，保证麦汁在煮沸锅中较好的循环。（5）麦汁澄清设备采用回旋沉淀槽。热麦汁由切线方向进入回旋沉淀槽，在槽内回旋，可产生离心力。由于在槽内运动，离心力的和其反作用力的合力把颗粒推向槽底部中央，达到沉淀的目的。由于该设备占地面积小，可缩短沉淀时间，提高麦汁的澄清度，降低了损失。（6）麦汁暂存槽麦汁在过滤后温度为78度左右，经薄板换热器使温度升至90度左右，再进入暂存槽，提高了糖化次数，节省了投资能耗，在煮沸锅中加热时可缩短到沸腾的时间。4.2.4糖化工艺流程中工艺参数及操作规程（1）大米的比例为25%，麦芽的比例为75%。《发酵工厂设计概论》课程设计8（2）糊化：糊化锅料水比为1：5，投料后升温至50℃，50℃是蛋白酶最适温度，有利于氨基酸的产生，调PH，加入耐温α—淀粉酶，保温10分钟。加热至90℃，然后升温至100℃，保温30分钟。（3）糖化：糖化锅料水比为1：3.5，加入39℃的水使其混合后温度为37℃，保持30分钟，升温至51℃，保持75分钟，进行蛋白休止，将换热后的88℃糊化醪打入糖化锅，保持在63℃，保温30分钟，升温至70℃以碘液检查为主，直至变色，表示糖化彻底，升温至78℃，保温5分钟，将醪液泵入过滤槽。由于采用了高辅糖化，所以投料糖化前应加入耐高温的α—淀粉酶。（4）pH值的调整：α—淀粉酶最适pH值是5.6～5.8，β—葡聚糖酶最适pH值是4.6～7.0，则加入磷酸调节pH值控制在5.6。（5）甲醛的加入：在糖化时加入0.025%的甲醛来降低麦汁中花色苷的含量。（6）过滤：过滤时醪液的温度保持不变，（控制在73--76℃），PH值保持在5.5～7.5之间，洗糟水温度为80℃。当洗糟残液浓度达到工艺规定值，过滤结束。（7）酒花的添加：煮沸90分钟，酒花分三次加入第一次：煮沸5--15分钟，添加总量的5--10%，主要是消除煮沸时的泡沫;第二次：煮沸30--40分钟后，添加总量的55--60%，主要是萃取α—酸，促其异构;第三次：煮沸完成前15分钟，加入35%，萃取酒花油，提高酒花香.4.2.5糖化工艺的控制原理糖化曲线（1）酸休止，利用麦芽中磷酸酯酶对麦芽中菲订的水解，产生酸性磷酸盐，此工艺条件是：温度为35--37℃，pH在5.2—5.4，时间为30—90分钟（2）蛋白质休止，利用麦芽中羧基肽酶分解多肽形成氨基酸（α—氨基酸）和利用内切肽酶分解蛋白质形成多肽和氨基酸为45--50℃，形成可溶性多肽为50--55℃，作用时间为10—20分钟。（3）糖化分解，淀粉分解成可溶性糊精