年产10万吨11度单色啤酒发酵罐设计(编辑修改稿)

年产10万吨11度单色啤酒发酵罐设计(编辑修改稿)内容摘要：

有利，取排出角 60～ 85176。 ⑵罐材料：大型 均采用碳钢加涂料或是不锈钢两种材料。 15 ⑶冷却夹套：国内 大多用低温低压（ 3℃ ,）液态冷媒在半圆管，弧形管的夹套，或米勒板式夹套内流动换热。 冷却夹套的单酿罐内一般分三段：上段距发酵液面 15cm向下排列，中段在筒体的下部距支座 15cm向上排列，锥底段尽可能接近排酵母口，向上排列。 ⑷隔热层和防护层：绝热材料常用绝热材料聚酰氨树脂或自熄式聚苯乙烯泡沫。 外防护层采用 ，特别是瓦楞型板更受欢迎。 ⑸罐主要附件：智能型铂温度传感器，清洗取样阀，安全阀， IP 执行机构，视镜，空气和二氧化碳排出管，人孔等装置。 ③圆筒体锥底发酵罐发酵工艺： ⑴进罐方法 采用直接进罐方 法。 ⑵接种量和起酵温度 麦汁直接进罐法，为了缩短起酵时间，大多采用较高接种量， %～ %，接种后细胞浓度为（ 15 加或减 3） 106 个 /ml。 接种温度是控制发酵前期酵母繁殖阶段的温度，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。 ⑶主发酵温度 采用低温发酵 ⑷ VDK 还原 在大罐发酵中，后发酵一般称 VDK 还原阶段。 VDK 还原初期一般不排放酵母，也就是发酵全部酵母参与 VDK 还原，这可缩短还原时间。 ⑸冷却、降温 VDK 还原终点是根据成品啤酒应 VDK 的含量而定。 ⑹罐压控制 利用 N2 备压 ～。 ⑺酵母的排放和收集 酵母回收循环使用五代。 啤酒发酵方法的选择 啤酒发酵方法主要有以下几种方式：连续发酵法，上面发酵法，下面发酵法，一罐发酵法，以下就这几种发酵方法进行详细分析和比较来进行取舍。 （ 1）连续发酵 连续发酵主要有多罐式连续发酵和塔式连续发酵，这种连续发酵系统都可大大缩短发酵周期，提高设备利用率，降低了投资，减少了酒损，降低了蒸汽、劳动力和洗刷费用，提高了酒花利用率，且产生的成品啤酒质量稳定。 但是这几种连续体系也各有不足 ：多罐式系统需搅拌，动力消耗大。 塔式系统对酵母要求高，使用的酵母不仅要求发酵度高，而 16 且要求凝聚性强。 并且塔式观造价高，不利于小规模生产。 更重要的是，连续发酵法啤酒从风味上品评与间歇法啤酒差别大，难以被消费者接受。 八十年代后，锥形罐发酵取代了传统发酵，生产周期得到了缩短，而连续发酵由于污染和风味（特别是双乙酰）控制的困难逐步停止了使用。 从实际情况出发，故本设计不采用此法。 （ 2）上面发酵的工艺特点 A、上面发酵系 统 在较高的温度（ 15~20℃）下进行的，酵母起发快，接种量可以减少，因此形成的酵母新细胞较多。 发 酵终了，大部分酵母浮在液面，酵母使用代数大大增加长久没有衰退现象，但酵母回收工作较下面发酵复杂。 B、上面发酵的麦汁接种温度为 14~16℃，比较高。 发酵三天左右，当酵母升至液面时，为发酵旺盛阶段，此时应开始降低液温，可采用 12~14℃冷水冷却，并在酵母形成泡盖时立即撇去，发酵 4~6 天即行结束。 C、发酵结束，酵母成紧密的一层浮在波面上，厚约 3~4 厘米。 优良的酵母，其酵母层应具有褶皱状的外观。 D、上面发酵在发酵过程中通风时间长，目的是使酵母悬浮发酵液中，对凝聚性强的酵母通风尤属必要。 E、上面发酵一般不采用 后发酵，主发酵的发酵度接近发酵度，下酒后，加胶澄清，贮藏一阶段，采用人工充 CO2，使达到饱和。 若上面发酵采用后发酵工艺，下酒是酒液中应保留部分残糖，继续发酵，产生 CO2，饱和在酒中。 F、上面发酵配制的啤酒成熟较快，设备周转快，啤酒有独特风味，但保存期短。 （ 3）下面发酵 传统下面发酵法，发酵容器安置在空气过滤、绝热良好和清洁卫生的发酵室内， 保持室温 5~6℃，采用开放式或密闭式，圆形或方形的发酵容器。 下面发酵的特点 ①采用下面酵母，主发酵温度较低，发酵进程比较缓慢。 主发酵完毕后，大部分酵母沉降在容器底部。 ②下面发酵啤酒的后发酵期较长，酒液澄清良好，酒的泡沫细致，风味柔和，保存期较长。 （ 4）一罐法发酵 随着啤酒工业的发展，现有啤酒厂普遍采用一罐发酵工艺，即麦汁的主发酵，双乙酰还原、降温以及贮酒阶段在同一个露天发酵罐中进行。 一罐法工艺有以下优点：清洗消耗少，因为只有一个容器必须清洗；转入空罐时 CO2 损失少；酒损少，因为没有了管道中残酒的损失；所需的工作时间少，因此不用倒罐；节能，因为不用倒罐，没有氧侵入的危险。 故在设计中采用此法。 故本设计选用锥形罐一罐法下面酵母发酵（即发酵温度为 5~10℃） 17 酵母的添加与回收 在麦汁进行充氧同时添加酵母，为了使酵母均匀分布在发酵罐中，酵母应在整个麦汁流入过程中均匀添加，接种量一般为（ ） 107/mL 麦汁，即约 浓酵母泥 /hL麦汁。 种酵母要求：外观色泽洁白，凝聚性良好，无黏着现象，无杂质，无变异，镜检酵母细胞大小整齐，健壮，无杂菌感染，细胞活性 97%以上，冷水低温保存时间不超过 3 天，使用代数不超过 7 代。 沉降于发酵罐底的酵母可以分为三类：上层为轻质酵母，主要由落下的泡盖和最后沉降下来的酵母细胞组成，可做饲料或经行其它综合利用。 中层为核心酵母，由健壮、发酵力强的酵母细胞组成，其量占 65%70%,可留作下批种酵母用。 下层为弱细胞或死细胞，由最初沉降下来的颗粒组成，可作饲料或弃置不用。 发酵设备的降温控制 本设计采用的发酵设备为应用极为广泛的露天锥形发酵罐，酵母在发酵过程中会产生热量，为使发酵和后熟在设计的工艺温度下进行，必须进行冷却。 常用的冷却方式有两种：间接冷却法和直接冷却法，由于直接冷却的冷却介质是液氨，即液氨直接在锥形罐的冷却夹套中蒸发并吸热，在实际生产中需要注意一下几个方面：一是液氨具有刺激性臭味，在一定条件下可燃可爆，二 是液氨工作压力较高，且渗透性很强，因而发酵罐的夹套焊接要求也较高，故本设计采用间接冷却方式。 间接冷却方式其冷溶剂是乙二醇与水的混合溶液，它在氨制冷的蒸发器箱中进行冷却，温度一般控制在 5℃左右，它主要用于麦汁冷却和发酵罐的降温，一般情况下，发酵罐冷却系统有两种介质循环，即液氨吸热蒸发制冷循环系统和冷却发酵罐酒液的酒精水循环系统。 啤酒过滤 啤酒过滤理论 经过发酵或后处理的成熟啤酒，其残余酵母和蛋白质凝固物等沉积于贮酒罐底部，少量仍悬浮于酒液中，这些物质在以后的贮存期间会从啤酒中析出 ，导致啤酒浑浊。 所以，必须经过过滤工序将其除去。 啤酒过滤式一种物理分离过程，是啤酒生产过程中非常重要的生产工序。 经过过滤后，啤酒外观清亮透明，富有光泽，使其更富有吸引力，同时，可赋予啤酒以良好的生物稳定性与非生物稳定性，使其至少在保质期内不出现外观的变化，从而保证了啤酒外观质量的完美。 啤酒过滤方式的选择与论证 对于啤酒过滤来说，现在使用较普遍的过滤方法主要有硅藻土过滤法、滤棉过滤机和微孔膜过滤机。 硅澡过滤机易实现自动化，过滤效果好，速度快，杂菌清洗容易，维修方便，过滤能力可通过加减滤板框 数调节，故选此法。 18 啤酒的包装 啤酒的包装形式有瓶装、易拉罐装和桶装三种形式，本设计生产的主要是瓶装啤酒。 一瓶啤酒质量的好坏，对消费者来说，首先看到的是这瓶啤酒的包装。 产品包装既是产品的卖点，又是市场的亮点，新颖独特的包装设计往往最容易打动消费者的心。 因此，啤酒企业不仅要生产合乎标准和品质上乘的产品，而且要有端庄美观的商标和包装，如此才能使其产品更具吸引力和竞争力，使其品牌更加深入人心。 啤酒包装的基本功能有以下几点。 （ 1）保护功能。 包装应该保证产品的安全和清洁卫生，使其在储存、运输和销售过程中 不致散失、损坏和变质，这是包装最基本的作用。 （ 2）美化增值功能。 美观大方的包装造型、生动形象的图案和新颖别致的装潢可以衬托产品形象，提高产品的附加价值。 （ 3）促销功能。 包装是“无声的推销员”，消费者通过包装可以了解产品，引起消费兴趣，激发购买动机，从而有利于扩大商品销售。 第三章 物料衡算 物料衡算的意义 物料衡算是指理论上进行生产时，所要消耗的物料和可以得到的产品以及副产品的量，物料衡算的准确与否关系到整个生产工艺的合理性和设计的可行性，是整个设计阶段的重要一环。 物料衡算基础数据 根据表 31 的基础数据，先进行 100kg 原料生产 11176。 P 啤酒的物料衡算，然后进行100L11176。 P 啤酒的物料衡算，最后进行 7 万吨 /年啤酒厂的物料衡算 表 31 啤酒生产基础数据 项目 名称 百分比﹪ 说明 定 额 指 标 原料利用率 98 麦芽水分 大米水分 11 无水麦芽浸出率 75 无水大米浸出率 95 原料 配比 麦芽 70 大米 30 损 失 冷却损失 发酵损失 对热麦汁而言 19 率 过滤损失 装瓶损失 总损 失率 啤酒总损失率 对热麦汁而言 100 ㎏原料生产 11176。 P 啤酒的物料衡算 (1)热麦汁量 根据表 31 可得原料收得率分别为： 原料麦芽收得率为： (1005)247。 100=% 原料大米收得率为： (10011)247。 100=% 混合原料收得率为： （ %+ %） 98%=% 由上述可得 100kg 混合原料可制得的 11176。 P 热麦汁量为： （ 247。 11） 100=(kg) 又知 11176。 P 麦汁在 20℃时的 密度为 ，而 100℃热麦汁比 20℃时的麦汁体积增加 倍。 故热麦汁（ 100℃）体积为： （ 247。 ） =(L) (2)冷麦汁量 ()=(L) (3)发酵液量 ()=(L) (4)过滤酒量 ()=(L) (5)成品啤酒量 ()=(L) 生产 100L 11176。 P 啤酒的物料衡算 根据上述衡 算结果知， 100kg 混合原料可生产 11176。 P 淡色啤酒约 ，故可得下述结果： (1)生产 100L11176。 P 经典啤酒需耗混合原料量 （ 100/） 100=(kg) (2)麦芽耗用量 70%=(kg) (3)大米耗用量 30%=(kg) 20 (4)酒花耗用 量 对浅色啤酒，热麦 汁中加入的酒花量为 %，故酒花耗用量为： （ ） 100 %=(kg) 同理， 100kg 原料耗酒花： = (5)热麦汁量 （ ） 100=(L) (6)冷麦汁量 （ ） 100=(L) (7)发酵液量： （ ） 100=(L) (8)滤过酒量： （ ） 100=(L) (9)成品酒量： （ ） 100=100(L) (10)湿糖化糟量： 设排出的湿麦糟含水分 80%， 湿麦芽糟量为： [()(10075)/(10080)] = 湿大米糟量为： [()(10095)/(10080)] = 故湿糖化糟量为： += 同理， 100kg 原料产生湿糖化糟： = (11)湿酒花糟量： 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： )801 0 0( )401 0 0(  同理， 100kg 原料产生湿酒花糟： = (12)酵母量（以商品干酵母计） 生产 100L 啤酒可得 2kg 湿酵母泥，其中一半作生产接种用，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 : 851001  则含水分 7%的商品干酵母量为：  21 (13)二氧化碳量 因 11176。 P 冷麦汁密度为 ，则 冷麦汁质量为： = 所以， 11176。 P 冷麦汁 中浸出物量为： 11% = 设麦汁的真正发酵度为 80%，则可发酵的浸出物量为： 80%= 麦芽糖发酵的化学反应式为： C12H22O11+H2O 2C6H12O6 2C6H2O6 4C2H5OH+4CO2+560kJ 设麦芽汁中的浸出物均为麦芽糖构成，则 CO2 生成量为：  式中 44— CO2 分子量 342— 麦芽糖（ C12H22O11） 分子量 设 11176。 P 啤酒含二氧化碳为 %，酒中含 CO2 量为 ： ﹪ = 则释放出的 CO2 量为： = 而 1m3CO2在 20℃常压下重 故释放出的 CO2 的体积为： m 年产 10 万吨 11176。 P 淡色啤酒糖化车间物料衡算 生产旺季以 170 天计，占总产量的 70%，则旺季日产量为： 100000 70%247。 170=412(吨 /天 ) 设生产旺季每天糖化 8 次，旺季总糖化。