年产10万吨啤酒工厂发酵车间设计_课程设计任务书

课程设计说明书题目：年产10万吨啤酒工厂发酵车间设计

专业课程设计任务书

设计题目：年产10万吨啤酒工厂发酵车间设计

学号：学生姓名：专业：

指导教师姓名：系主任：

一、主要内容及基本要求

主要内容：

1．拟在湘潭市西郊羊牯塘选择厂址新建年产10万吨啤酒工厂

2．设计范围：以发酵车间为主体设计，只做初步设计。

3．以生产工艺（流程）设计为主导，为其它配套专业（如全厂总平面、土建、采暖通风、水电、环保、行政管理、技术经济与概算等单项工程设计）提供设计依据和提出要求，兼顾非工艺设计。

基本要求：

生产方案和平面布局合理，工艺流程设计和设备选择及生产技术经济指标具有先进性与合理性，工艺计算正确，绘图规范，综合指标达到同类工厂先进水平，“三废”环保符合国家有关规定。

二、重点研究的问题

生产工艺流程的选择和设计；物料衡算；发酵主车间布置设计以及专业设备选型。三、进度安排（指导教师填写）

四、应收集的资料及主要参考文献（指导教师填写）

[1]管敦仪主编，啤酒工业手册（上）[M]. 轻工业出版社，1985：69-346

[2]管敦仪主编，啤酒工业手册（中）[M]. 轻工业出版社，1985：33-108

[3]管敦仪主编，啤酒工业手册（下）[M]. 轻工业出版社，1985：12-207

[4]张学群、张柏青,啤酒工艺控制指标及检测手册[M]. 中国轻工业出版社，1993

[5]刘芳，啤酒工业废水治理技术研究[J]. 酿酒科技，1999,（9）：47-51

[6]吴延东，啤酒工厂糖化设备的组合比较[J]. 酿酒科技，2002,（1）：33-37

[7]李大勇，啤酒工厂糖化工艺选择[J]. 酿酒科技，2002,（3）：22-30

[8]王坚，啤酒高浓度发酵工艺技术要点[J]. 山西食品科技，2000（5）：58-63

[9]乔玉胜，啤酒麦汁一段冷却新技术[J]. 酿酒科技，2001, (2)：20-24

[10]无锡轻工业学院，轻工业部上海轻工业设计院组编，食品工厂设计基础[M]. 中国轻工业出版社，1992：8-262

[11]中国食品发酵工业研究院，中国海诚工程科技股份有限公司，江南大学主编.食品工程全书（第三卷）食品工业工程[M]. 中国轻工业出版社，2005

[12]P.F.斯坦伯里，A.惠特克.发酵工艺学原理[M]. 中国医药科技出版社，1992

[13]王念春.啤酒厂自动化控制方案的设计与实现[J]. 测控自动化，2004.1

[14]郑岳传. 现代化啤酒厂设备的选择[J]. 食品与发酵工业，2001, 5：75-84

目录

第一章总论

1.1 设计的任务及要求 (1)

1.2 设计依据和原则 (1)

第二章厂址选择及布置

2.1 厂址选择 (2)

2.2 各类建（构）筑物的布置 (2)

第三章发酵车间工艺流程

3.1 工艺流程说明 (4)

3.2 发酵生产工艺流程图 (7)

第四章物料衡算

4.1 基础数据 (8)

4.2 100kg原料生产12o P淡色啤酒物料衡算 (8)

4.3 生产100L 12o P淡色啤酒物料衡算 (9)

4.4 年生产10万吨12o P浅色啤酒物料衡算 (9)

第五章设备的设计与选型

5.1 发酵车间主要设备 (11)

5.2 设备选择

5.2.1 发酵过程采用微机控制系统进行分布式控制 (12)

5.2.2 过滤设备 (12)

5.2.3 3CIP系

统 (13)

5.2.4 酵母系统 (13)

5.2.5 关于缩短传统发酵周期的设备组合 (13)

5.2.6 配备高浓稀释设备 (13)

第六章环境保护及综合利用

6.1 环境保护

6.1.1 执行标准 (14)

6.1.2 污染物及治理方法 (14)

6.2 副产品的综合利用 (14)

参考文献 (15)

第一章总论

1.1 设计的任务及要求

设计题目：年产10万吨啤酒工厂发酵车间设计

设计内容：认真完成年产十万吨啤酒厂吨啤酒厂的基本设计工作，计划将厂址选在湘潭市西郊，本设计的重点是发酵车间。综合考虑生产同环境保护，资源利用，经济、社会效益等各方面的因素，并针对设计说明任务书，力求计算缜密、合理、科学。认真完成年产10万吨啤酒工厂的设计。本设计主要包括啤酒厂的工艺部分、建筑部分和经济部分，并完成全厂平面图、工艺流程图、设备图和主要车间的平面布置图。

1.2 设计依据和原则

首先，工艺技术上要先进，考虑机械化、自动化操作，提高劳动生产率。采用已成熟的生产技术及适当先进的生产设备。

其次，在设备原材料的选用上要以经济性味原则，达到投资少成本低的目的。

最后，设计要因地制宜，考虑地区原材料来源及水、电供应等。同时设计要在指导老师的指导下独立完成。

本设计在技术成熟的前提下尽量采用合理先进的生产工艺流程和生产设备，在生产组织上力求提高劳动生产率，避免出现多余人员。但是，由于所取得的资料范围以及个人设计水平有限，设计中不免有些许欠缺，还需大家提出宝贵建议。

第二章厂址选择及厂区总平面设计

2.1 厂址选择

工业生产的布局，涉及到一个地区的长远规划。一个食品工厂的建设，对当地资源、交通运输、农业发展都有密切关系。因此，食品工厂的选择具有十分重要的意义。

厂址选择原则：

首先，厂址选择，应符合国家的方针政策；

其次，厂址选择，应以生产条件方面考虑。根据我国具体情况，食品工厂一般倾向于设在原料产地附近的大中城市郊区，因此，本设计选在湘潭市西郊，这样一方面有利于销售，另一方面，又可获得足够数量和质量新鲜的原料，还有利于加强工厂对农村生产的指导和联系，便于辅助材料和包装材料的获得，并减少运输费用。

所选厂址要有可靠的地质条件，而且附近应有良好的卫生环境，没有有害气体、放射性源、粉尘和其他扩散性的污染源，特别是在上风向地区的工矿企业。而且，厂址不应选择在受污染河流的下游。

最后，厂址选择应从投资和经济效果考虑。所选厂址应有较方便的运输条件，有一定的供电条件，有充足的水源，而且水质亦应较好。

2.2 各类建（构）筑物的布置

建筑物布置应严格符合食品卫生要求和现行国家规程、规范规定，尤其遵守《出口食品生产企业卫生要求》、《食品生产加工企业必备条件》、《建筑设计防火规范》中的有关条文。各有关建筑物应相互衔接，并符合运输线路及管线短捷、节约能源等原则。生产区的相关车间及仓库可组成联合厂房，也可形成各自独立的建筑物。

（1）生产车间的布置

生产车间的布置应按工艺生产过程的顺序进行配置，生产线路尽可能做到径直和短捷，但并不是要求所有生产车间都安排在一条直线上。如果这样安排，当生产车间较多时，势必形成一长条，从而使仓库、辅助车间的配置及车间管理等方面带来困难和不便。为使生产车间的配置达到线性的目的，同时又不形成长条，可将建筑物设计成T形、L 形或U形。

车间生产线路一般分为水平和垂直两种，此外也有多线生产的。但不论选择何种布置形式，希望车间之间的距离是最小的，并符合卫生要求。

（2）辅助车间及动力设施的布置

锅炉房应尽可能布置在使用蒸汽较多的地方，这样可以使管路缩短，减少压力和热能损耗。在其附近应有燃料堆场，煤、灰场应布置在锅炉房的下风向。煤场的周围应有消防通道及消防设施。

污水处理站应布置在厂区和生活区的下风向，并保持一定的卫生防护距离；同时应利用标高较低的地段，使污水尽量自流到污水处理站。污水排放口应在取水的下游。污水处理站的污泥干化场地应设在下风向，并要考虑汽车运输条件。

压缩空气主要用于仪表动力、鼓风、搅拌、清扫等。因此空压站应尽量布置在空气较清洁的地段，并尽量靠近用气部门。空压站冷却水量和用电量都较大，故应尽可能靠近循环冷水设施和变电所。由于空压机工作时振动大，故应考虑振动、噪声对邻近建筑物的影响。

食品工厂生产中冷却水用量较大，为节省开支，冷却水尽可能达到循环使用。循环水冷却构筑物主要有冷却喷水池、自然通风冷却塔及机械通风冷却塔几种。在布置时，这些设施应布置在通风良好的开阔地带，并尽量靠近使用车间；同时，其长轴应垂直于夏季主导风向。为避免冬季产生结冰，这些设施应位于主建（构）筑物的冬季主导风向的下侧。水池类构筑物应注意有漏水的可能，应与其他建筑物之间保持一定的防护距离。

维修设施一般布置在厂区的边缘和侧风向，并应与其他生产区保持一定的距离。为保护维修设备及精密机床，应避免火车、重型汽车等振动对它们的影响。

仓库的位置应尽量靠近相应的生产车间和辅助车间，并应靠近运输干线（铁路，河道，公路）。应根据贮存原料的不同，选定符合防火安全所要求的间距与结构。

行政管理部门包括工厂各部门的管理机构、公共会议室、食堂、保健站、托儿所、单身宿舍、中心试验室、车库、传达室等，一般布置在生产区的边缘或厂外，最好位于工厂的上风向位置，通称厂前区。

第三章发酵车间工艺流程

本设计发酵车间采用露天锥形发酵罐一罐法的发酵工艺与设备，进行低温发酵高温后熟工艺。

3.1 工艺流程说明

（1）获得合适的酵母细胞。纯种培养要选用经时间证明合格可靠的酵母细胞。酵母细胞的分离在高泡阶段完成.单个酵母细胞在8～10摄氏度进行繁殖培养，这一温度与主酵温度相吻合。用波长410mm、强度0.2 W/m2的荧光灯对酵母悬浮液均匀光照数小时。在显微镜下追踪观察酵母细胞不同生长阶段的生长情况，由此挑选酵母细胞。借助无菌过滤纸条吸取最健壮的酵母菌落，并把它置于5ml无菌麦汁中。若酵母不立即使用，则大多将酵母细胞保存在0～5℃的麦汁琼脂（固体培养基）的斜面培养基上，以防干涸。斜面培养基可保存6～9个月。接种温度控制在5～8℃。

（2）实验室扩培。实验室扩培要利用装满5ml的容器，酵母菌落放于容器中。酵母繁殖分多次进行；把处于高泡阶段的培养液倒入大约10倍的容器中。

（3）车间酵母扩培。车间继续进行的酵母扩培的方式有：在酵母扩培设备中进行；在开放式的扩培容器中进行。以下几点对酵母纯种培养很重要：进入增殖罐以前，一切工作都必须在无菌条件下进行。否则以后根本无法去除这些污染微生物，因为它们的生存条件和酵母一样；强烈通入无菌空气是酵母迅速生长的前提，这样可培养出健壮且发酵力强的酵母；在20～25℃时，酵母繁殖速度要比低温时快。但酵母培养温度要逐步下降到车间温度，以便在生产中达到完全的发酵能力；纯种培养要使用打出麦汁，其中酒花苦味物质有抑制杂菌污染的作用。扩培的注意点：a.车间扩培时，酵母种液量与添加麦汁量之比不要超过1:3或1:4。b.扩培温度应与发酵温度相适应。

（4）发酵和后熟均在锥罐中进行。快速进入发酵的前提是：先给麦汁通几小时的氧气。这时氧气的加入不会损害麦汁，因为酵母很快会消耗掉氧气，并很快转入发酵过程。从发酵开始到啤酒罐装，都要避免氧气侵入。啤酒必须在尽可能短的时间内发酵和成熟，这样，设备利用更经济。发酵，后熟，贮藏所需的总时间大多不超过17～20天。因为在这段时间内无法用肉眼观察到啤酒。特别要重视以下几点：a.最重要的是麦汁中的氮源供给。氮源在糖化时已调节好了。原则上要注意的是：麦汁中的游离氨基氮含量，最低要求为230mg/L，只有这样，才能确保酵母营养.游离氨基氮含量不低于200mg/L 麦汁。对于添加辅料的麦汁，其游离氨基氮最低值为：150mg/L麦汁。b.麦汁通过和酵母添加是重要的因素。这两个因素对于剧烈快速起发酵影响很大。酵母添加量为每100L 热麦汁添加0.1kg。c.酵母对骤然的温度改变很敏感。骤然冷却，对发酵和酵母细胞增殖损害很大。在酵母添加时和对数生长阶段，要避免强烈的冷却。在酵母追加时，应使温度保持一致。

（5）双乙酰的分解是啤酒成熟状态的标志。要通过完善的双乙酰分解，使双乙酰和其它生青物质消失。在后熟阶段结束后，双乙酰总含量应在0.1mg/L以下，在贮酒过程中，双乙酰仍在进行少量的分解。啤酒中的双乙酰含量应在0.1mg/L以下。

（6）沉降的酵母须从罐中分离出去。超过容许量，酵母就会发生自溶，由此会损害啤酒质量。

（7）后熟完毕，为使啤酒胶体稳定性好，要使啤酒降温至-1℃～2℃，并在此温度下至少贮藏7d。若贮酒时间较短，贮酒温度较高，则所需的稳定化处理程度就较强。只进行快速降温是不行的。发酵和后熟按“一罐法工艺”进行；一罐法工艺有以下优点：清洗消耗少，因只有一个容器必须清洗；转入空罐时CO2损失少；酒损少，因没有了管道中残酒的损失；所需的工作时间少，因不用倒罐；节约能源，没有氧侵入的危险。从经济角度和环境保护角度出发，必须回收CO2，只有在高温后熟工艺中和较低压力下才需要CO2（碳酸化处理）。每个罐子基本上都需要冷却装置。

（8）锥形罐主酵酵母回收。锥形罐是从锥底排出酵母，然后才开始下酒，在很短时间内，多次回收酵母。酵母回收不应过迟，特别是上面发酵酵母对CO2的积累很敏感。回收的酵母量大约是酵母添加量的三倍原则上讲，酵母应尽可能迅速的重新添加时候。为激活胶木生命过程，酵母中不应有CO2，并应通入2～3h的空气。这样酵母便可重新添加。洗涤和过筛会降低酵母活性，也带来了微生物感染的危险。因此要尽可能放弃酵母洗涤和过筛。若酵母仅保存2～6h 可不用冷却。但酵母保存时间越长，则冷却就越重要，因为酵母的新陈代谢在不断进行。在糖化车间停止生产期间，酵母也应在含有残余浸出物的啤酒中或麦汁中于0℃保存。若要将酵母长期保存，则必须将酵母压缩，并低温贮存。若在酵母贮存之后将酵母重新加入麦汁中，则酵母会发生排泄，即在主发酵的前1～2h，酵母会分离出氨基酸，核苷酸以及有重要价值的物质，这些物质会影响到啤酒香味。本设计废酵母回收用于制备酵母抽提物。酵母抽提物作为天然调味料的一大体系，含有多种氨基酸、核苷酸、肽类化合物，维生素及微量元素等，营养丰富，滋味鲜美，肉香味浓郁而持久，及调味于营养两大功能为一体，是味精及植物蛋白所无法比拟的。酵母干燥,采用真空喷雾干燥系统和滚筒加热干燥系统。

酵母抽提物的生产工艺流程如下：