啤酒发酵车间通风系统设计文档格式.docx

1、5. 小结6. 致谢7. 参考文献1 引言 本设计以啤酒生产工艺为背景，根据啤酒生产现有设备和企业的发展战略， 规划出啤酒发酵车间通风系统的设计， 其主要内容包括通风系统的主要结构、 功 能、工作原理， 同时对设备维修与管理方面的知识作深入了解。 做好设备的前期 管理是极其重要的事， 影响着企业产品成本， 生产效率和产品质量， 投资阶段决 定了装备的适用性、可靠性和维修性。总之，啤酒发酵车间通风系统的设计是符合生产需要的， 符合企业经济效益， 节省企业资金； 设备的前期管理是一生管理中的重要环节， 它对提高设备技术水 平和提高设备投资技术经济效果具有重要作用。2啤酒发酵车间通风系统设计的工程背

2、景工程背景：以常州华夏酿酒有限公司的啤酒酿造工艺为工程背景， 以现有的 通风系统设备为基础，根据公司现有资金的情况，为节省资金消耗所做的设计。 并且结合啤酒生产工艺学、 啤酒酿造技术、 啤酒过滤技术等资料为设计做好了前 期工作，使设计能顺利完成。啤酒是一种低酒精度的清凉营养饮料，被誉为液体面包，饮料之王，以大 麦芽酒花水为主要原料， 经酵母发酵作用酿制而成的饱含二氧化碳的低酒精 度酒。现在国际上的啤酒大部分均添加辅助原料。 有的国家规定辅助原料的用量 总计不超过麦芽用量的 50。但在德国，除制造出口啤酒外，国内销售啤酒一 概不使用辅助原料。 国际上常用的辅助原料为： 玉米、大米、大麦、小麦、淀

3、粉、 糖浆和糖类物质等。 根据所采用的酵母和工艺， 国际上啤酒分下面发酵啤酒和上 面发酵啤酒两大类。 啤酒具有独特的苦味和香味， 营养成分丰富， 含有各种人体 所需的氨基酸及多量维生素如维生素 B、B、B，菸酸， 泛酸以及矿物质等。19 世纪末，啤酒输入中国。 1900 年俄国人在哈尔滨市首先建立了乌卢布列 希夫斯基啤酒厂； 1901 年俄国人和德国人联合建立了哈盖迈耶尔 - 柳切尔曼啤酒 厂； 1903 年捷克人在哈尔滨建立了东巴伐利亚啤酒厂； 1903 年德国人和英国人 合营在青岛建立了英德啤酒公司 （ 青岛啤酒厂前身 ） ；1905 年德国人在哈尔滨建 立了梭忌怒啤酒厂。 此后， 不少外

4、国人在东北和天津上海北京等地建厂， 如 东方啤酒厂建于 1907 年，谷罗里亚啤酒厂建于 1908年，上海斯堪的纳维亚啤酒 厂（上海啤酒厂前身 ）建于 1920年，哈尔滨啤酒厂建于 1932年，上海怡和啤酒厂 （ 华光啤酒厂前身 ） 建于 1934 年，沈阳啤酒厂建于 1935 年，亚细亚啤酒厂建于 1936年，北京啤酒厂建于 1941 年等。这些酒厂分别由俄德波日等国商人 经营。中国人最早自建的啤酒厂是 1904 年在哈尔滨建立的东北三省啤酒厂，其 次是 1914年建立的五洲啤酒汽水厂 （ 哈尔滨 ） ，1915年建立的北京双合盛啤酒厂， 1920年建立的山东烟台醴泉啤酒厂 （ 烟台啤酒厂前

5、身 ） ，1935 年建立的广州五羊 啤酒厂 （ 广州啤酒厂前身 ） 。当时中国的啤酒业发展缓慢，分布不广，产量不大。 生产技术掌握在外国人手中，生产原料麦芽和酒花都依靠进口。 1949 年以前， 全国啤酒厂不到十家，总产量不足万吨。 1949 年后，中国啤酒工业发展较快， 并逐步摆脱了原料依赖进口的落后状态。 1979 年产量达到 510Ml， 1986 年产量 达到 4000Ml。中国的啤酒于 1954 年开始进入国际市场，当时出口仅 0.3Ml ，到 1980年已猛增到 26Ml） 。从 2001 年啤酒行业的统计资料来看，全行业总产量 达到 2274 万吨，完成工业总产值 476 亿元

6、，实现销售收入 449 亿元，分别比 上年增长 5.8 、5.3 和 4.3 ，而 2002 年的啤酒产量已达到 2386.83 万吨。 2003 年达到 2540.48 万吨， 2004 年达到 2910.5 万吨， 2005 年达到 3061.56 万吨， 2006 年达到 3515.15 万吨。啤酒产量增长表啤酒生产流程图2.2.1 整个啤酒生产过程简介啤酒生产大致可分为麦芽制造啤酒酿造啤酒灌装 3 个主要过程。 麦芽制造有以下 6 道工序。大麦贮存 : 刚收获的大麦有休眠期 , 发芽力低 , 要进行贮存 后熟。大麦精选 :用风力筛机除去杂物 , 按麦粒大小筛分成一级二级三级。 浸麦:在

7、浸麦槽中用水浸泡 23 日,同时进行洗净 ,除去浮麦,使大麦的水分 （浸 麦度）达到 4248。发芽：浸水后的大麦在控温通风条件下进行发芽 , 形成各 种,使麦粒内容物质进行溶解。发芽适宜温度为 1318,发芽週期为 46 日, 根芽的伸长为粒长的 11.5 倍。长成的湿麦芽称绿麦芽。焙燥：目的是降低水 分, 终止绿麦芽的生长和的分解作用 , 以便长期贮存；使麦芽形成赋予啤酒色香 味的物质； 易于除去根芽 , 焙燥后的麦芽水分为 35。贮存：焙燥后的麦芽 , 在除去麦根 , 精选 , 冷却之后放入混凝土或金属贮仓中贮存。啤酒酿造有以下 5 道工序。主要是糖化发酵贮酒后熟 3 个过程。原料粉碎

8、: 将麦芽大米分别由粉碎机粉碎至适于糖化操作的粉碎度。 糖化 : 将粉碎的麦芽和淀粉质辅料用温水分别在糊化锅糖化锅中混合 , 调节温度。糖化锅先维持在适于蛋白质分解作用的温度 （4552）（ 蛋白休止 ） 。将糊化锅中液化完全的醪液兑入糖化锅后 , 维持在适于糖化 （- 淀粉和 -淀粉）作用的温度 （62 70）（ 糖化休止 ）, 以制造麦醪。麦醪温度的上昇方法有浸出法和煮出法两 种。蛋白糖化休止时间及温度上昇方法 , 根据啤酒的性质使用的原料设备 等决定用过滤槽或过滤机滤出麦汁后 , 在煮沸锅中煮沸 , 添加酒花 , 调整成适当的 麦汁浓度后 , 进入迴旋沉淀槽中分离出热凝固物 , 澄清的麦

9、汁进入冷却器中冷却 到 58。发酵: 冷却后的麦汁添加酵母送入发酵池或圆柱锥底发酵罐中进行发 酵,用蛇管或夹套冷却并控制温度。进行下面发酵时 , 最高温度控制在 813, 发酵过程分为起泡期高泡期低泡期 ,一般发酵 510 日。发酵成的啤酒称为 嫩啤酒,苦味犟,口味粗糙,CO 含量低,不宜饮用。后酵 :为了使嫩啤酒后熟 ,将其 送入贮酒罐中或继续在圆柱锥底发酵罐中冷却至 0左右, 调节罐内压力 ,使 CO溶入啤酒中。贮酒期需 12 月,在此期间残存的酵母冷凝固物等逐渐沉淀 ,啤 酒逐渐澄清 ,CO 在酒内饱和 ,口味醇和 , 适于饮用。过滤 : 为了使啤酒澄清透明成 为商品,啤酒在- 1下进行

10、澄清过滤。对过滤的要求为 : 过滤能力大质量好 ,酒 和 CO的损失少 , 不影响酒的风味。过滤方式有硅藻土过滤纸板过滤微孔薄膜 过滤等。 啤酒灌装灌装是啤酒生产的最后一道工序 , 对保持啤酒的质量 , 赋予啤酒的商品外观 形象有直接影响。灌装后的啤酒应符合卫生标准 , 尽量减少 CO损失和减少封入容 器内的空气含量。桶装:桶的材质为铝或不锈钢 ,容量为1520253050l 。其中30l 为常 用规格。桶装啤酒一般是未经巴氏杀菌的鲜啤酒。 鲜啤酒口味好 ,成本低, 但保存 期不长, 适于当地销售。瓶装:为了保持啤酒质量 ,减少紫外缐的影响 , 一般采用棕色或深绿色的玻璃 瓶。空瓶经浸瓶槽 （

11、碱液 25,4070）浸泡, 然后通过洗瓶机洗净 ,再经灌装 机灌入啤酒 , 压盖机压上瓶盖。经杀菌机巴氏杀菌后 ,检查合格即可装箱出厂。罐装: 罐装啤酒于 1935 年起始于美国。第二次世界大战中因军需而发展很 快。战后经一系列技术改造需要量逐步上昇。 1966年, 美国的瓶装与罐装之比 已为 52:46 。罐体材料为铝或铜。罐装啤酒体轻 , 运输携带和开启饮用方便 , 因此 很受消费者欢迎 , 发展很快。PET（聚对苯二甲酸乙二酯 ）塑料瓶装:自 1980年后投放市场 ,数量逐年增加。 其优点为高度透明 ,重量轻, 启封后可再次密封 ,价格合理。主要缺点为保气性差 , 在存放过程中 ,CO

12、 逐渐减少。增添涂层能改善保气性 , 但贮存时间也不能太长。 PET瓶不能预先抽空或巴氏杀菌 , 需采用特殊的灌装程序 , 以避免摄入空气和污 染杂菌。2.2.2 啤酒发酵工段简介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）麦汁组成分（2）啤酒酵母的品种和菌株特性（3）投入发酵的酵母数量和质量状态，以及在整个发酵中酵母细胞的生活状况（4）发酵容器的几何形状、尺寸和材料，它会影响到发酵流态和酵母的分布、 CO2的排出（ 5）发酵工艺条件： pH、温度、溶氧水平、发酵时间等一、糖类的发

13、酵麦芽汁中糖类成分占 90%左右，其中葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、麦芽三糖和 棉子糖等称为可发酵性糖， 为啤酒酵母的主要碳素营养物质。 麦芽汁中麦芽四糖 以上的寡糖、 戊糖、异麦芽糖等不能被酵母利用称为非发酵性糖。 啤酒酵母对糖 的发酵顺序为： 葡萄糖 果糖蔗糖麦芽糖 麦芽三糖。葡萄糖、 果糖可以直接透 过酵母细胞壁， 并受到磷酸化酶作用而被磷酸化。 蔗糖要被酵母产生的转化酶水 解为葡萄糖和果糖后才能进入细胞内。 麦芽糖和麦芽三糖要通过麦芽糖渗透酶和 麦芽三糖渗透酶的作用输送到酵母体内， 再经过水解才能被利用。 当麦汁中葡萄 糖质量分数在 0.2%0.5% 以上时，葡萄糖就会抑制酵母分泌麦芽糖

14、渗透酶，从 而抑制麦芽糖的发酵，当葡萄糖质量分数降到 0.2%以下时抑制才被解除，麦芽 糖才开始发酵。 此外， 麦芽三糖渗透酶也受到麦芽糖的阻遏作用， 麦芽糖质量分 数在 1%以上时，麦芽三糖也不能发酵。不同菌种分泌麦芽三糖渗透酶的能力不 同，在同样麦芽汁和发酵条件下发酵度也不相同。啤酒酵母在含一定溶解氧的冷麦汁中进行以下两种代谢，总反应式如下：有氧 C6H12O6+6O2+38ADP+38Pi 6H2O+6CO2+38ATP+281kJ无 氧 1/2C12H22O12+1/2H2O C6H12O6+2ADP+2Pi 2C2H5OH+2C2O+2ATP+226.09kJ啤酒酵母对糖的发酵都是通

15、过 EMP途径生成丙酮酸后，进入有氧 TCA循 环或无氧分解途径。 酵母在有氧下经过 TCA循环可以获得更多的生物能， 此时无 氧发酵被抑制， 称为巴斯德效应。 但在葡萄糖 （含果糖）质量分数在 0.4%1.0% 以上时，氧的存在并不能抑制发酵，而有氧呼吸却受大抑制，称反巴斯德效应。 实际酵母接入麦汁后主要进行的是无氧酵解途径 （发酵），少量为有氧呼吸代谢。 二、麦汁含氮物质的转化麦芽汁中的 - 氨基氮含量和氨基酸组成对酵母和啤酒发酵有重要影响，酵母 的生长和繁殖需要吸收麦汁中的氨基酸、短肽、氨、嘌呤、嘧啶等可同化性含氮 物质。啤酒酵母接入冷麦汁后， 在有氧存在的情况下通过吸收麦汁中的低分子含

16、 氮物质如氨基酸、二肽、三肽等用于合成酵母细胞蛋白质、核酸等，进行细胞的 繁殖。酵母对氨基酸的吸收情况与对糖的吸收相似， 发酵初期只有 A组 8 种氨基 酸（天冬酰氨、丝氨酸、苏氨酸、赖氨酸、精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、谷酰氨） 很快被吸收，其它氨基酸缓慢吸收或不被吸收。当上述 8 种氨基酸浓度下降 50% 以上时，其它氨基酸才能被输送到细胞内。 当合成细胞时需要 8 种氨基酸以外的 氨基酸时， 细胞外的氨基酸不能被输送到细胞内， 这时酵母就通过生物合成所需 的氨基酸。麦汁中含氮物质的含量及所含氨基酸的种类、 比例不同对酵母的生长、 繁殖和代谢副产物高级醇、 双乙酰等的形成都有很大影响。 一般情

17、况下， 麦汁中 含氮物质占浸出物的 4%6%，含氮量 8001000mg/L左右， -氨基氮含量在 150 210mg/L左右、啤酒发酵工艺技术控制至今尚未深入到发酵代谢控制， 多数停留在外界影响因素的选择性控制1酵母菌株的选择：啤酒菌株特性深刻影响到糖类的发酵，氨基酸的同化，酒 精和副产物的形成，啤酒的风味，啤酒的稳定性等方面 2麦汁组成：有些会直接影响啤酒风味， 有些将影响发酵3接种量：提高它可以加快发酵4发酵工艺条件控制1）发酵温度：啤酒发酵是采用变温发酵，发酵温度是指主发酵阶段的最高发1. 酵母繁殖期麦汁添加酵母 8-16 个小时以后， 液面上出现二氧化碳小气泡， 逐渐形 成白色的，乳

18、脂状的泡沫，酵母繁殖 20 小时以后立即进入主发酵槽。2. 起泡期还槽 4-5 小时后，在麦汁表面逐渐出现更多的泡沫，由四周渐渐向中 间，洁白细腻，厚而紧密，如花菜状，有二氧化碳小气泡上涌，并且 带出一些析出物。3. 高泡期发酵后 2-3 天，泡沫增高，形成隆起，并因酒内酒花树脂和蛋白质 - 单宁复合物开始析出而逐渐变为棕黄色，此时为发酵旺盛期，需要人 工降温，但是不能太剧烈，以免酵母过早沉淀，影响发酵作用。4. 落泡期发酵 5 天以后，发酵力逐渐减弱，二氧化碳气泡减少，泡沫回缩，酒 内析出物增加，泡沫变为棕褐色。5. 泡盖形成期发酵 7-8 天后，泡沫回缩，形成泡盖，撇去所析出的多酚复合物，

19、酒 花树脂，酵母细胞和其他杂质，此时应大幅度降温，使酵母沉淀。酵温度。近代啤酒类型崇尚淡爽， 因此，比较喜欢采用较高温度发酵 （ 2）罐压、 CO2浓度对发酵的影响：在有罐压下发酵，会发现酵母增殖浓度减 少，发酵滞缓，代谢副产物也减少酵母的添加和前发酵1酵母接种量：接种量比较小， 接种后细胞浓度常控制在 （512）106个/ml2酵母添加方法（1）干道和湿道添加法： 当今传统式发酵酵母均采用干道添加法（2）倍量添加法（3）分割法：当接种酵母泥不够生产使用时， 采用分割法， 可分割 13 次（ 4）递加法：若首次培养酵母不够一池的接种量，可采用逐步递加麦汁，每次 递加麦汁间隔时间为 610h3前

20、发酵：室温一般控制比接种温度略高，无菌要求比主发酵室更严格，发酵 池内不设冷却排管主发酵池和发酵设备1主发酵池（ 1）外型和尺寸：大多为方形，容积为 10100m （2）材料：现在开始推广使用漆料（3）冷却：传统发酵池均装有浸沉式冷却蛇管2主酵室（1）有良好隔水绝热层围护厂房（ 2）有良好调温设备，使主发酵能维持在 68 （3）必须有通风换气设备后酵和贮酒 目的：糖类继续发酵，促进啤酒风味成熟， 增加 CO2的溶解，促进啤酒的澄清 1糖 类继续发酵：在后发酵中发酵糖类主要是残余麦芽糖和主发酵中大多未发酵的麦 芽三糖。只需控制麦汁极限发酵度和下酒嫩啤酒真正发酵度之差， 就能保留足够 的糖类在后发

21、酵中发酵2增加 CO2的溶解： CO2是啤酒的重要组成部分，它能赋予啤酒起泡性和杀口 性，增加啤酒的防腐性和抗氧化， CO2在啤酒中溢出能拖带啤酒芳香味散发 3促进啤酒的成熟：啤酒风味成熟是复杂过程，包括还原、氧化、酯化、聚合 等过程4促进啤酒的澄清：过去啤酒的过滤只有简单的粗滤，最终包装后啤酒的透明 度、非生物稳定性主要取决于过滤前啤酒的澄清度。 现在， 啤酒工业有各种高技 术澄清方法，相对来说，在后发酵和贮藏过程 “自然澄清” 意义要小得多。3啤酒发酵车间通风系统设计的工程基础运用所学内容和掌握的知识来很好的完成此项设计任务，如设备的前期管 理、计算机绘图等等。 通过这些工程基础， 我们才

22、能顺利的完成设计任务设备的前期管理又称为设备的规划工程， 是指设备从规划开始到投产这一阶 段的管理。 对设备前期各个环节进行有效的管理， 将为设备后期鉴定管理创造良 好的条件。 设备前期管理是设备一生管理中的重要环节， 它对提高设备技术水平 和投资技术经济效果具有重要作用。作好设备前期管理的重要性70 年代后期，我国的经济建设进入了一个新的历史时期。改革、开放，引 进先进经验和技术， 使我国企业设备管理也发生了很大变化。 仅仅依靠对设备使 用阶段的局部过程进行管理， 已不适应现代设备管理发展的要求。 一个以设备一 生为对象，以追求设备寿命周期费用最经济为目的完整的管理理论和管理体系正 在逐步形

23、成。企业为了实现其经营目标、 在竞争中保持优势和获得最佳效益， 就需要投资 企业投资的大部分是用于设置固定资产， 而在固定资产中， 设备占绝大部分， 一 般在 70%以上。因此，企业投资的主要部分是设备投资。设备在“使用期”的维护保养、修理和使用管理固然重要，而设备“前期” 管理却是“使用期”的“先天”条件，直接影响着设备使用的经济效果。因此， 设备投资适当与否关系着将来企业的经济效益。过去，我国实行的是计划经济体制，投资的主体是国家，企业经营者只注意 投资的设备能否满足生产要求而对投资和追加投资的效益关心较少。 随着经济体 制改革的深化，绝大多数企业已将设备投资视为企业发展战略的重要组成部分

24、， 并将设备投资规划与实施纳入企业设备管理范围， 作为企业设备的前期管理的内 容。设备的前期管理，对于企业能否“保持设备完好、不断改善和提高企业技术 装备水平、充分发挥设备效能、取得良好的投资效益” ，起着关键性的作用，其重 要性在于：1）投资阶段决定了几乎全部寿命周期费用的 90%，也影响着企业产品成本。2）投资阶段决定了企业装备的技术水平和系统功能，也影响着企业生产效 率和产品质量。3）投资阶段决定了装备的适用性、可靠性和维修性，也影响到企业装备效 能的发挥和可利用率。总之，设备的前期管理， 不仅决定了企业技术装备的素质， 关系着战略目标 的实现同时也决定了费用效率和投资效益。设备的前期管

25、理包括： 新建、 扩建改造项目中有关的设备投资。 对设备的追 加投资和更新改造。所设置的设备从规划购置到安装，在正式转入固定资产前， 设备动力部门参与这一阶段的管理工作。 其工作内容包括： 设备规划方案的调研、 制定、论证和决策；设备市场货源调查和信息的收集、整理、分析；设备投资计 划的编制、费用预算、实施程序；设备采购、 订货、合同管理；自制设备的设计、 制造；设备安装、调试运转；设备使用初期管理；设备投资效果分析、评论和信 息反馈等。 从系统的观点来看， 设备前期管理与后期管理构成了完整的设备寿命 周期管理循环系统，如图：AutoCA（D Auto Computer Aided Desig

26、n, 计算机辅助设计）是由美国 Autodesk 公司开发的一种通用计算机辅助绘图设计软件包。近几年来， Autodesk 公司对 AutoCAD软件不断地进行改进和完善，使其功能日益强大。 AutoCAD已经从最初 简易的二维绘图软件发展到现在集三维设计、真实感显示、通用数据库管理及 Internet 通信为一体的通用计算机辅助绘图软件包。它与 3ds max、Lightscape 和 Photoshop 等渲染处理软件相结合， 能实现具有真实感的三维透视和动画图形功能要实现计算机辅助绘图， 完成图形处理、 显示和输出等操作， 除了硬件系统 外，还离不开软件系统的支持。随着计算机技术的飞速发

27、展， CAD软件在工程中 的应用层次也在不断地提高， 一个集成的、 智能化的 CAD软件系统已经成为当今 CAD工程的主流。 目前，Autodesk 公司已经发布了 AutoCAD2006版本。它不仅在 机械、建筑、电子、石油、化工及冶金等部门得到了大规模的应用，同时也在地 理、气象、航海及拓扑等特殊图形，甚至乐谱、幻灯及广告等领域开辟了极其广 阔的市场。作为图形图像软件的一种， AutoCAD2006 中文版有着特定的界面和操作方 法。AutoCAD2006对用户的计算机系统有如下几个要求。操作系统 推荐采用以下操作系统之一：Windows XP Professional Service P

28、ack1 或 2Windows XP Home Service Park 1 或 Windows XP Home Service Pack 2Windows XP Tablet PCWindows 2000 Service Pack4处理器Intel Pentium 以上 CPU，主频最小应为 500MHz，推荐采用主频为 800MHz 以上或者主频更快的处理器 .内存（ RAM）最小配置应为 256MB，建议配置 512MB。如果条件允许，则应配置更大容量 的内存以提高处理的速度。磁盘空间安装需要 300MB可用磁盘空间。显示器1024 像素 X768像素 VGA，真彩色（最低） Web浏览

29、器AutoCAD2006提供了完善而强大的网络功能， 这就要求 Web浏览器应采用具 有 Service Pack 1 （或更高版本）的 Microsoft Internet Explorer 6.0 。AutoCAD2006中文版是 Autodesk 公司推出的最新绘图软件版本，它提供了 一个更加轻松、舒适的绘图环境。综合起来， AutoCAD2006新增加了以下几个主 要功能。填充图形图形填充在很多 AutoCAD图形中会经常用到。这一功能在 2006 版本中又有 了很大的增强， 可以让用户更有效地使用它。 对边界填充和填充 （另名为阴影和 渐变）以及填充编辑对话框都进行了改进。它提供了更多、更容易操作的选项， 包括可伸缩屏以访问高级选项。1 控制填充原点在创建填充图案时， 图案的外观与 UCS原点有关。 这种默认的行为创建的图 案外观很难预知， 而且得到的经常是自己不希望的结果。 要更改它的外观只能通 过使用不同位置的边界实现。在 2006 版本中，在创建和编辑填充图案时可以指定填充原点。新的填充原 点可以在【填充】以及【填充和渐变】对话框中控制。用户可以使用当前的原点 通过单击一个点来设置新的原点， 或利用边界的范围来确定， 甚至可以指定这些 选项中的一个作为默认的行为用于以后的填充操作。2 指定填充边界以前在 AutoCAD中指定填充区域有许多的限制，