生物工程专业毕业设计说明书Word格式.docx
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主要原料为：
大麦
1.4.1.1来源：
澳麦
澳麦的特点：
颗粒粗短，粒大，有光泽，背内少痕迹，麦皮薄，总氮含量适中，浸出率高，溶解性好，库值适中。
采用品种优良的二棱大麦。
其特点为：
麦粒肥大饱满，色泽淡黄，新鲜，用它制麦无水敏性，发芽率高，溶解好，浸出率高，溶解性好，浸出率一般高到78%以上，蛋白质含量一般为11%左右，酿造性好，发酵度高，泡沫性好，细腻持久。
优良酿造大麦品种的特点：
（1）粒大饱满，皮薄，色浅，体型短
（2）高产，低肥，抗病毒
（3）成熟期早，休眠期短，浸出率高
（4）粒重量高，二棱大麦不低于42克，六棱大麦不低于34克
（5）粉状颗粒，在80%以上
（6）吸水能力强，72小时浸渍水分应达47.5%以上
（7）蛋白质含量适中，二棱大麦9-11%，六棱大麦10-12%
（8）大麦和制成麦芽的酶活性高
（9）发芽率不低于95%，溶解良好，制麦收得率高
我国啤酒大麦质量标准见表1.1
表1.1我国二棱大麦质量标准
项目等级
一级
二级
三级
外观
淡黄色，具有光泽，
无病斑粒，无霉味
和其它异味
黄色，无病斑粒，
无霉味和其它异味
千粒重量（g）
≥40
≥35
≥32
夹杂物（%）
≤1
≤1.5
≤2
发芽率（%）
≥95
≥90
≥85
水分（%）
≤13
≤14
无水蛋白质（%）
≤12
1.4.1.2大麦的储藏
大麦与其它许多植物种子一样,具有特殊的休眠机制,新收获的大麦不但发芽率低,而且发芽不均匀,须经过6～8个星期的后熟期才能正常的发芽力。
本厂采用立仓储藏大麦，在立仓中设有通风管道，温度自动记录仪和喷药器的辅助装置。
1.4.2辅料：
辅料选用大米
1.4.2.1来源：
山东
规格要求：
水分愈低愈好，粉碎愈细愈好，不得含有整粒大米，粉碎物品公斤重量为80～90kg/hl。
1.4.2.2论证说明
我国盛产大米，大米淀粉含量高于其他谷类，添加大米的啤酒色泽浅，口味清爽，泡沫细腻，酒花香味突出，非生物稳定性较好，特别适宜制造下面发酵的淡色啤酒。
虽然玉米，大麦、小麦都可以做辅助原料，但是它们都有其不足之处，由于玉米富含油脂，破坏啤酒的泡特性，减弱起泡能力，且产生异味。
此外，油脂在贮藏的过程中易氧化，产生不良口味，不能长期存放。
用小麦、大麦做辅料，其用量低，而且制成麦汁粘度高。
1.4.3酒花
1.4.3.1来源：
新疆
中华人民共和国国家标准。
本厂采用酒花颗粒和酒花制品（酒花浸膏）。
1.4.3.2论证说明
酒花的功能是赋予啤酒香味和爽口苦味，增进啤酒花特性和稳定性，和麦汁共沸时促进蛋白质凝固，有利于澄清，增加麦汁和啤酒的防腐蚀能力。
酒花制品的优点：
（1）贮运体积大大缩小；
（2）可用常温保存；
（3）减少麦汁损失；
（4）可准确的控制苦味质含量；
提高酒花利用率；
1.4.4水
1.4.4.1来源：
地下深井水
1.4.4.2论证说明
地表水容易受到工农业废水及生活污水污染，因此本厂选用地下水。
1.4.5成品啤酒
1.4.5.1品种：
12°
Bx、11°
Bx淡色啤酒
1.4.5.2规格要求:
见表1.2啤酒感官指标、表1.3啤酒理化指标
表1.2啤酒感官指标
项目
优级
透明度
清凉透明无明显悬浮物和沉淀物
澄清、较透明
浊度
≤1.0
≤2.0
泡沫
形态
泡沫洁白细腻持久挂杯
泡沫洁白细腻较持久挂杯
泡沫较洁白
泡持性
瓶装
≥210
≥180
≥120
罐装
色度（EBC）
14°
5.0～11.0
5.0～14.0
11°
10°
5.0～9.5
5.0～12.0
8°
香气和口味
有明显酒花香气，爽口，酒体协调柔和，无异香异味
有明显酒花香气，口味纯正，较爽口协调，无异香异味
有酒花香气，口味较纯正，无异味
表1.3啤酒理化指标
级别
酒精含量%
≥3.7
≥3.5
原麦汁浓度%
12±
0.3
总酸Ml/100mL
≤2.6
二氧化碳%
≥4.0
≥0.38
≥0.35
双乙酰mg/L
≤0.13
≤0.15
≤0.20
1.4.6保质期
瓶装，罐装熟啤酒保质期不少于120天（优，一级）60天（二级）瓶装鲜啤酒保质量期不少于7天，罐装，桶装鲜啤保质期不少于3天。
1．5啤酒厂的环境措施
1.5.1副产物的处理
麦芽制造和啤酒酿造生产过程中主要的副产品有：
麦芽的麦根、糖化的麦糟、冷却的沉淀蛋白质、发酵的酵母和CO2等，麦糟及沉淀蛋白可做饲料；
麦根和酵母可利用其所含有效成分，制造药品；
CO2可回收再利用。
1.5.2废水处理：
废水处理应根据当地市政府要求进行，采用好气性的生物处理系统，利用细菌充分分解有机物。
其处理过程大致为：
废水流量的平衡；
筛分去除固形物；
加营养盐和调节PH值；
废水的第一次沉降；
生物氧化作用；
废水的第二次沉降；
污泥的排除。
采用上流式厌氧污泥床-氧化沟法处理啤酒生产废水。
针对啤酒废水特点，吸收和引进国内较成熟的上流式厌氧污泥床生化处理技术，结合本地的实际进行使用。
用UASB法作级生化处理，配以氧化沟活性污泥法作二级处理，基本上能满足中等浓度有机废水处理达标排放标准
2工艺流程的确定
2.1制麦
将原大麦制成麦芽习惯称为制麦，它是啤酒生产的开始，麦芽制备工艺决定了麦芽品种和质量，从而决定了啤酒的类型，麦芽质量将直接影响酿造工艺和成品啤酒的质量。
2.1.1工艺流程
原大麦→粗选机→立仓贮存→精选分级机→称量贮藏→大麦高位槽→浸麦槽→湿大麦→萨拉丁发芽箱→绿麦芽→单层高效干燥炉→除根机→立仓贮藏→成品麦芽
2.1.2工艺论证
2.1.2.1贮麦:
采用立仓贮藏
（1）优点:
占地面积小，不易受病虫害，倒仓方便，清洁、杀菌方便。
（2）要求:
①大麦已成熟，新收割的大麦不能马上进仓
②干燥大麦含水量必须在12%以下，最高温度极限定为15℃；
③大麦必须除尘，除杂物；
（3）辅助装置：
清洗除尘装置、人工干燥装置、输送装置、通风装置、喷药装置、测麦温装置
2.1.2.2大麦的精选与分级
精选：
除去大麦中的糠灰，杂谷及金属；
分级：
为浸渍均匀，发芽整齐创造条件，提高麦芽的浸出率。
分级标准如下表:
见表2.1大麦分级标准
表2.1大麦分级标准
分级大麦
筛孔规格
颗粒腹径
用途
Ⅰ号大麦
25×
2.5
2.5以上
制麦用
Ⅱ号大麦
2.2
2.2以上
Ⅲ号大麦
2.2以下
饲料用
2.1.2.3浸麦：
采用喷淋浸麦法
（1）特点:
利用水雾供给麦粒氧气和水，简单而经济。
耗水量少，供氧充足，发芽速度快，同时相应减少污水处理。
可使麦粒接触更多的空气，提前发芽，减少浸麦和发芽时间。
总的操作时间48小时，用水量只有一般浸麦法的1/4，同时相应减少了污水处理负担。
（2）操作方法：
投料后水洗浸麦6小时，每隔一小时通风十分钟。
断水喷雾18小时，每隔1小时通风10分钟。
水浸2小时，通风搅拌20分钟。
断水喷雾10小时，每隔1小时通风10分钟。
水浸2小时，通风20分钟。
断水喷雾8小时，每隔1小时通风20分钟。
停止喷雾，空水2小时出槽。
（3）浸麦的添加剂:
①石灰水1.3Kg/m3
作用:
先制成饱和石灰乳，然后加入浸麦水中。
起杀菌作用，能浸出麦皮中的多酚物质苦味等有害物质，有利于发芽力的提高和改变啤酒色泽、风味和非生物稳定性。
②甲醛1～1.5kt/h大麦
有杀菌作用，浸出花色苷，提高啤酒的非生物稳定性，抑制根芽生长，降低制麦损失。
2.1.2.4发芽：
采用萨拉丁发芽箱
特点：
占地面积小
②不受季节影响，全年均可生产
通风式发芽一般一人即可操作，便于生产机械连续化和自动化
撒拉丁箱发芽的麦芽制成率较地板式发芽高1～2%
发芽期较地板式发芽法短1～2天
单位面积产量较地板式发芽法高8～15倍
2.1.2.5干燥：
采用通风式单层高效干燥炉
①炉体结构简单，操作方便，易实现自动控制；
②麦层高可达1米，不用翻麦机，其他附属装置也较简单；
③干燥时间短，有效时间18～20小时；
④回风可加以利用，经济上和工艺上均较合理；
⑤占地面积小，便于自动化
（2）单层高效干燥炉的一般工艺条件：
见表2.2
表2.2单层高效干燥炉的一般工艺条件
凋萎
10～13h
麦温
40～60℃
水分
41～10%
40～65℃
10～6%
干燥
3～4h
65～80℃
6～5%
焙焦
80～85℃
5%以下
干燥时间20h，干燥后的水分含量为3～3.5%，除根后利用真空输送系统送至麦芽立仓贮存。
2.1.2.6除根：
由于麦根中含有不良苦味会导致啤酒风味不良，且麦根具有很强的吸湿性，只有除去后才便于保存麦芽
2.2糖化
2.2.1工艺流程
大米麦芽
↓↓
称量称量
粉碎粉碎
↓↓
大米粉暂存麦芽粉暂存
糊化→糖化
↓
洗槽水→过滤←麦糟
煮沸←酒花
回旋沉淀→热凝固物
薄板冷却←对麦汁充氧
发酵
2.2.2工艺论证：
2.2.2.1糖化工艺：
采用三次煮出糖化法
糖化方法是兼用生化作用和物理作用进行糖化的方法，其特点是将糖化醪液的一部分，分批加热到沸点，然后与其未煮沸的醪液混合，使全部醪液温度分批地升高到不同酶分解所要求的温度，最后达到糖化终了温度。
操作方法：
糊化锅糖化锅
45℃（20′）
↓
70℃（20′）37℃（30′）
↓15′兑醪↓
100℃（30′）—————————→54℃（40′）
54℃←———————————54℃
100℃（10′）—————————→66℃（无碘反应）
66℃←———————————66℃
100℃（10′）—————————→78℃→过滤
增加麦芽浸渍过程，延长蛋白质分解和糖化时间以加强酶的作用，提高原料利用率。
在糊化醪和糖化醪中可适当添加硫酸和盐酸或磷酸来调节PH值，使PH值在最适酸度范围内，再添加石膏以保证α淀粉酶作用更大，以保证啤酒的非生物稳定性。
过滤前的麦汁浓度约为为19度，浓度较高，酶活力迟钝，生成的麦芽糖度较少，发酵度低。
为避免这个现象发生，则可增加糖化的时间，因此本厂选择三次糖化法
糖化车间每天糖化8锅，由糖化工艺确定设备实行七器组合的方式即糊化锅两个，糖化锅两个，过滤槽一个，煮沸锅一个，沉淀槽一个。
糖化过程中原辅料配比为60：
40（百分比）。
麦芽、大米采用对辊式粉碎机。
2.2.2.2湿粉碎：
（1）特点：
谷皮破而不碎，滤层较松疏，可缩短麦汁的过滤时间；
对溶解不良的麦芽可提高其浸出物收得率；
糖化浸出物收得率较干粉碎增加约0.7%；
（2）工艺要求：
在麦斗中浸渍麦芽的温度为50℃，时间为15～20min，麦芽水分要求达到28～30%粉碎时间控制在30min钟左右。
2.2.2.3过滤：
采用过滤槽法
技术要求：
过滤与洗糟操作应快速进行，防止对酚物质氧化而使麦汁色泽加深；
应控制洗糟水的pH值，不宜用碱性水质以防止麦皮中的多酚物质和苦味物质多量溶出，影响麦汁质量。
洗糟时，洗糟水应淹没糟层，尽量防止氧化作用。
洗糟水温控制在78～80℃，过高则回导致麦汁混浊。
2.2.2.4煮沸
目的：
稳定麦汁成分，破坏酶的成分，使之停止作用。
主要是停止淀粉酶的作用；
对麦汁进行杀菌；
凝固沉淀的蛋白质，提高啤酒的非生物稳定性。
2.2.2.5麦汁冷却：
采用薄板冷却器
降低麦汁温度以适应干发酵的要求；
麦汁吸收一定量氧气，促使酵母的繁殖作用；
析出和分离麦汁中的热冷凝固物，以及改善发酵原料和提高啤酒质量。
薄板冷却器的特点：
占地面积小，麦汁不易收污染；
清洗和杀菌比较简单；
）冷却效果好。
2.3发酵
2.3.1工艺流程
CO2→水
经冲氧的冷麦汁→发酵罐→离心分离→冷却过滤→硅藻土过滤→
↑
酵母培养←酵母实验室培养←酵母菌种
→清酒罐→罐装车间
2.3.2工艺论证
2.3.2.1发酵罐：
采用露天锥型罐发酵
占地面积小，大大缩短了发酵周期，同时还可以回收二氧化碳，酵母添加量为全麦汁的3～7%。
添加方法分四次打入发酵罐。
第一、三次各添加全部酵母泥的5%，发酵周期为20天，满罐温度不超过7℃，最高发酵温度9℃，维持此温度至5%的发酵度，发酵末期，发酵度距最终发酵度为10%左右，升温至12℃，至双乙酰降至0.064ppm左右时降温排酵母，然后冷却酒温至-1℃时进行后发酵。
发酵罐采用碳钢，内涂树脂，具有投资少质量好的优点，并采用25%的酒精水对发酵的温度进行降温。
采用三段冷却四段控制方法即在锥底一段，圆柱部分分两段，控制点有四个，并且发酵罐装有CIP清洗系统，用热水，碱水，强力胺清洗发酵罐。
也有二氧化碳回收装置。
二氧化碳回收时各发酵罐的二氧化碳可串联使用，回收二氧化碳经压缩机进入气体暂存罐，压力不超过6Mp。
回收的二氧化碳经KMnO4溶液棉花活性炭过滤并洗涤后可循环使用。
2.3.2.2过滤：
采用硅藻土过滤
加精滤的组合方式，这样可提高出酒的质量，并且降低吨酒的水耗，冷冻水可循环使用，减低了排放负荷。
2.3.2.2酵母扩培：
采用七罐五级扩培
（1）洗扩培罐流程：
热水→火碱→冷水→热水→强力氨→冰水→取样化验{无大肠杆菌}→背压0.78MP防菌进入→洗下一个
（2）扩培：
麦汁→2#罐灭菌（115℃维持71～75分钟，再冷却至15℃，恒温恒压到24小时）→1#罐保温48小时→3#罐保温24小时→其它逐级扩培24小时
（3）发酵罐清洗：
采用“冷酸”CIP清洗
常水→温碱→常温酸洗涤→灭菌剂
①采用复合酸洗涤
②工艺上采用低温（小于40℃）
③实现在线测浓度和自动化控制
④卫生指标理想
热碱CIP工艺（以80～85℃的热碱为主）。
耗能大，CIP循环位差大，对发酵罐的视镜，阀门泵等的损坏也大。
另外，刚刷完的发酵罐对接种酵母非常不利。
为了达到工艺要求还需耗一定的冷量来中和这部分热量，否则容易影响酵母正常发酵。
所以选用“冷酸”CIP清洗。
2.4灌装
进瓶→洗瓶→验瓶瓶盖
清酒→灌装→压盖→杀菌→验酒→贴标→装箱→出厂
本灌装线可采用广州轻工厂生产的自动化灌装线。
2.5高浓稀释技术
本厂采用的是高浓稀释技术，高浓度稀释啤酒简称稀释啤酒。
在麦汁制备时先制备高浓度的原麦汁，根据设备平衡条件，在以后的工艺中进行稀释，使达到所要求的浓度，以提高糖化、发酵、贮酒甚至啤酒澄清设备的利用率。
优点：
糖化设备和发酵设备利用率提高，节省工厂建设投资；
生产费用的降低，热能和能源的显著降低，成本的降低；
实物劳动生产率的提高；
啤酒风味稳定性和非生物稳定性的提高。
此工艺可在啤酒过滤前后，本厂采用啤酒过滤前进行稀释，在过滤前稀释，技术条件要求较低。
2.6全厂全年生产安排
全年生产时间为300天，一月份下旬，二月份上旬和十一月份为大修时间。
全年产量请见表2.3
表2.3全厂全年生产安排（产量/万吨）
月份数值
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
平均月生产量
实际月生产量
0.7
0.4
0.8
1.15
1.6
1.35
0.9
一吨啤酒需要混合原料250.9Kg，产酒旺季在6、7和8月，每月产量1.6万吨，其中70%为12度，30%为11度。
采用高浓稀释稀释。
则每月生产16度的啤酒量为:
万吨
每天的啤酒产量为：
11700/30＝390t/d，则日耗原料390×
250.9=97.85t
每天糖化8锅，则每锅投料量:
97.85/8=12.23t
其中麦芽:
12.23×
60%=7.338t
大米:
40%＝4.892t
3物料衡算
3．1麦芽生产的物料衡算
3.1.1计算依据（浅色麦芽）
表3.1麦芽物料衡算
序号
代号
%
备注
原大麦含水分
W1
13
二棱大麦
浸渍大麦含水分
W2
45
绿麦芽含水分
W3
43
干麦芽含水分
W4
3.5
商品麦芽含水分
W5
浮麦含水分
Wn
35
清理除杂损失
P
粗选过程，占原料大麦%
分级损失
R
精选过程，占原料大麦%
浮麦损失
N
占精选大麦干物质%
发芽损失
M
浸麦损失
T
除根损失
Q
3.1.2100kg精选大麦生产淡色麦芽的物料衡算
3.1.2.1浸渍大麦
大麦的干物质含量=100-W1=100-13=87kg
浸渍总损失=N+T=1%+0.8%=1.8%
大麦浸渍后干物质质量=87×
（1-1.8%）=85.43kg
浸渍大麦重量=
kg
浸渍大麦容量以660kg/m3计算
浸渍大麦容量=155.33×
1000/660=235.3L
3.1.2.2绿发芽
精选大麦浸麦，发芽过程中的总损失为：
N+T+M=（1+0.8+7）%=8.8%
100kg精选大麦发芽后，绿麦芽的干物质含量：
87×
（1-8.8%）=79.34kg
绿麦芽重量=
绿麦芽的容重以410kg/m3计算
绿麦芽容积=
L
精选大麦容重以635kg/m3计算
精选大麦容积=
由精选大麦制成半成品绿麦芽的容积增加倍数为：
339.5/157.5=2.16倍
附：
100kg精选大麦（G1）的呼吸损失，发芽室水分蒸发和发芽过程CO2释出量：
反应如下：
C6H10O5+6O2→6CO2+5H2O
16226490
（1）发芽呼吸损失：
S=G1×
（1-W1）×
M=100×
（1-13%）×
7%=6.09kg
（2）发芽室水分蒸发：
式中0.55-每千克淀粉燃烧时所蒸发的水分
（3）发芽过程CO2释出量：
每千克淀粉燃烧时所释放的CO2：
1×
264/162=1.63kg
C=1.63×
S=1.63×
6.09=9.272kg
3.1.2.3成品麦芽
根据基础数据，干麦芽（成品麦芽）含水分3.5%，除根损失Q=4%
则100千克精选大麦得麦芽根量：
87×
4%=3.48kg
除根后成品麦芽干物质为：
79.34-3.48=75.86kg
则100kg精选大麦制成成品麦芽的重量为：
kg
成品麦芽容重以500kg/m3计算
麦芽容积：
L
3.1.2.4原大麦
根据基础数据，清麦及杂谷分离损失分别为：
P=10%，R=5%
则100kg精选大麦需原大麦量为：
原大麦容重为650kg/m3计算
原大麦容积：
116.6/650×
1000=181L
或分级前大麦重量：
100/（1-10%）=111.1kg
大麦精选率%=精选大麦重×
100%/原大麦重=100×
100%/117.6=85%
麦芽生成率%=除根后麦芽量×
100%/精选大麦重=78.6×
100%/100=
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