年耗糧35萬噸啤酒工廠的初步設計畢業設計-資料下載頁

【導讀】化法，煮沸鍋采用外加熱器。采用圓筒錐底發酵罐進行一罐法發酵，發酵周期為20天。采用高濃稀釋工藝，啤酒成熟后從14°P稀釋到12°P。在設計計算主要包括物料衡算及。車間的流程，主要設備糖化鍋，以及糖化車間的平面圖。

　　

【正文】 因廢水的 BOD 值高，用一般通氣設備，很難使曝氣的溶解氧達到滿意的水平，在低溶解氧（ ~）情況下，球殼霉容易繁殖而造成污泥膨脹。采用純氧曝氣法，可以改善污泥膨脹問題；采取完全混合活性污泥法也可以解決污泥膨脹問題，但有機負荷應低一些，因此，啤酒廢水和生活污水混合處理，可以大大改善污泥的沉降性。 (3)為了使有機物進行有效而快速的生物氧化，采用活性污泥法，廢水中 的氮和磷應保持一定濃度，其 BOD 值：氮：磷的適宜比率約為 100:6:1，啤酒廢水中含氮量是比較東北電力大學畢業設計說明書（論文） 17 低的，而生活污水的含氮量相對較高，因此兩者混合處理的辦法是比較合理的，否則就要另外添加營養鹽。 (4) 采用活性污泥法，產生大量污泥，處理比較麻煩。如果延長曝氣時間，可以減少污泥產量，但設備利用率低，投資費用大。此法受有機負荷變動的影響比較大，如果設置平衡槽，并采用自控設備進行監督，可以適當解決有機負荷的變動問題，但費用較大。 生物濾池法 ： (1) 此法技術管理比較簡單，運行費用低，產生污泥少，但占地面積大，易產生臭氣，是其缺 點。 (2) 生物濾池法又叫細菌濾床法，其濾床系由天然濾料（碎巖水、砂礫、爐的熔渣等）所鋪成，鋪層約兩米高。濾床上被復著微生物形成的粘層，此粘層的形成不致堵塞濾床間隙，而且空氣可以自由流通濾床。如果廢水的污染度高，可將處理后的水進行部分回流，進行稀釋；廢水中如 SS 值過高，須先行過篩，去除部分固形物。 (3) 較大的廠可用交替雙池過濾（兩池串聯進行，輪換交替）或幾個濾池串聯 并聯使用，效果還好。 (4) 為了增加廢水中的氮源和磷源，啤酒廢水和生活污水混合處理比較好。如果采用 70%啤酒廢水和 30%生活污水混合處理，并采用雙池交替 過濾，效果較好，可以避免產生污泥膨脹的問題。 (5)快速生物濾池法是以塑料濾料（一種乙烯氯化物和依稀醋酸酯的聚合物，商品名Florcor）代替天然濾料。此種濾料質輕，強度大，具有生物惰性和化學穩定性的特點，可置于塔式過濾設備中（塔高 3~7 米），以節省地面。此種方法負荷能力較一般生物濾池法高幾倍到十幾倍，但其處理效果不高，只能除去 50%的 BOD 值，達到適合排放至市政污水溝的要求，達不到直接排放到受納水體的標準。 氧化塘法 ： (1) 此法是活性污泥法的一種特殊形式，在氣候條件適宜和有廣大地面的地方，氧化塘法是個比較經濟而簡 單的方法，可用于有機污染較強的工業廢水處理。 (2)氧化塘法的處理過程，常常只需將廢水在塘內貯蓄一定時間即可，停留時間決定于廢水的性質、池子的面積、深度、水溫、供氧狀況及所需凈化的程度等。 (3)氧化塘法的主要技術條件是維持好氣條件，使有機物的生物氧化率不超過曝氣率，因此，池塘要淺，一般為 1m左右，必要時人工供氧，利用一鼓風攪拌器使塘水流動，最后流經靜置池，使水與污泥分離。沉降的污泥，定期排除，用作肥料。 東北電力大學畢業設計說明書（論文） 18 (4)采用人工曝氣比自然曝氣可以大大縮小塘的容積，如果采用純氧曝氣，效果更好。 (5)如廢水中 SS 值比較高，在進入氧化塘前，可 先經細篩過濾。 (6)制麥廢水適于利用氧化塘法進行處理，廢水先經過篩，然后送至平衡槽，在此的混合廢液流經氧化塘曝氣后，連續流入沉淀池或沉淀槽哦，廢水與污泥分離，污泥定期排放處理。 麥芽制造和啤酒釀造生產過程中，產生很多副產物，主要有：麥芽的根芽、糖化的麥糟和廢酒花糟、冷卻的沉淀蛋白質、發酵的剩余酵母和 CO2 等。 麥糟及沉淀蛋白質是很有價值的飼料；麥根、廢酒花糟及酵母可以利用其所含的有效成分，制造出有價值的藥品； CO2 可以回收再利用于啤酒生產，用以改進工藝，提高質量和縮短啤酒生產周期，多余 的部分還可以制成液體的 CO2，供應有關廠。 (1) 麥糟 麥糟又稱酒糟或啤酒糟，是啤酒廠最大量的副產物，每投 100kg 原料，約產濕麥糟120~130kg（含水分為 75~80%），以干物質計約 25~33kg。 由于生產工藝和使用原料不同，麥糟中尚含有一定數量的可洗出浸出物 ~%和不能洗出的浸出物 ~%。麥糟作為飼料是比較理想的，因其營養價值比較高，如果將從麥汁回收的沉淀蛋白和廢酵母摻入其中，則營養價值更高。 麥糟水分大，營養豐富，不宜久放，一般酒廠都是及時將濕麥糟出售給畜牧場，防止微生物大量繁殖 ，降低其營養價值并污染環境衛生。 夏季大量做酒，大量糖化，麥糟的量是很大的，麥糟的處理就會嚴重起來。在國外，有的廠將部分麥糟采用干燥貯藏的辦法，將麥糟干燥后，放在鐵倉或鋼筋水泥倉中貯藏，或采用青貯法，將麥糟置于地窖內，也可放入密閉的鐵倉或鋼筋水泥倉內，用純粹培養的乳酸菌接種，使之進行乳酸菌發酵。 目前國內啤酒生產規模尚小，麥糟均以濕態出售，干燥或乳化貯藏的辦法尚無實用價值。但隨著啤酒產量日益增大，環境衛生要求也愈來愈高，酒糟的處理問題也會變得復雜起來，應予以重視。 (2) CO2 的回收利用 CO2 是啤酒發酵的一項 重要副產品，在主發酵過程中， CO2 大量的、集中的排放出來。不僅量大，而且質量好，在密閉的發酵條件下， CO2 一般都要進行凈化回收用于后面工序排氧、備壓、 CO2 洗滌、 CO2 充氣、濾酒、灌裝和押送酒液裝置之用，不僅減少東北電力大學畢業設計說明書（論文） 19 了酒液與氧的接觸，同時也減輕了環境污染。在發酵釋放出來的 CO2 含有嫩啤酒中一些揮發性物質，應在回收過程中，被壓縮之前，盡量排除干凈。 CO2 回收時間應在發酵開始 24h 后，及罐內所有空氣基本被 CO2 排除之后，直至主發酵接近完畢時，停止回收，回收的 CO2 的純度應至少達到 %以上方可用于后面的工序。 東北電力大學畢業設計說明書（論文） 20 第 3章 物料與能量平衡計算 年耗糧 萬噸 12176。淺色啤酒廠物料衡算 計算依據 (1) 工藝采用傳統的四器組合糖化，錐型發酵罐發酵法 (2) 以 100Kg 混合原料計算，麥芽：大米 =60： 40，釀造 12176。淺色啤酒。 (3) 工藝損耗以國家頒布的一級企業先進指標為計算依據。 (4) 基礎數據：選 澳大利亞麥芽 ，年耗糧 萬噸 12176。淺色啤酒， 麥芽：大米 =60： 40 表 31 物料衡算 基礎數據 項目 名稱 代號 % 說明 定額指標 原料利用綠 麥芽水分 大米水分 無水麥芽浸出率 無水大米浸出率 ф Wm Wn Em En 99 6 13 澳大利亞麥芽 80 95 原料配比 麥芽 大米 m n 60 40 損失率 澄清冷卻損失 發酵損失 過濾損失 包裝損失 對熱麥汁 對冷麥汁 對發酵后啤酒量 對過濾后啤酒量 啤酒總損失率 年生產 320 天，每天糖化 4 次，噸酒耗糧 公斤 /噸以下。 東北電力大學畢業設計說明書（論文） 21 以 100Kg混合原料生產 12176。淺色啤酒物料計算 (1) 谷物清凈磨碎損失重量（ kg） 采用干法粉碎： 麥芽清磨損失： gm=mPm =60%= （ kg） 大米清磨損失： gn=nPn=40%=（ kg） 總損失： g= gm+gn= (2) 麥芽收得率為： （ 1006） /100=% 大米收得率為： （ 10013） /100=% 總收得率為：（ %+%） 99%=% E=100%= (3) 糖化用水計算（ G 水 ） 釀造 12176。淺色啤酒的頭號麥汁的濃度一般為 12%~14%，現取 13%，糖化時原料利用率 Φ=99%，原料含水率和糖化時水分蒸發量忽略不計。 G 水 = B B)E(100?? = 13 )13100( ?? =（ kg） 式中 E——混合原料混合物重量（ kg） B——頭號麥汁濃度（ 13%） (4) 麥糟的計算 原料非浸出物 =原料重量 （ 1原料水分） （ 1原料浸出率） 原料利用率 麥芽中非浸出物（ g’m）為： g’m=m(1Wm)(1Em) ? =60(16%)(180%)99%=(kg) 大米中非浸出物（ gˊn）為： g’n=n(1Wn)(1En) ? =40(113%)(195%)99%=(kg) 則： 100kg 混合原料中含非浸出物 g 為： g=g’m+g’n=(kg) 設：由過濾糟排出的非浸出物即為麥糟，其含水率為 80~85%，現取 85% 則：濕麥糟重量 = %851 ?? (kg) 東北電力大學畢業設計說明書（論文） 22 (5) 麥糟吸麥汁量 當頭號麥汁濾出后，殘留在麥糟內液體是被原料中非浸出物吸收的頭號麥汁，其吸收率即為麥糟的含水率（ 85%） 麥糟吸頭號麥汁量為： %151 % % ?? ????B （ kg） (6) 頭號麥汁收量 由 100kg 混合原料可得 12%的麥汁量為： （原料浸出物含量 原料利用率） +糖化用量 即： (EΦ)+W 水 =+= (kg) 由于原料中非浸出物吸收部分麥汁，所以實際頭號麥汁收量為： =（ kg） (7) 洗糟用水量計算 ① 由麥汁帶走的水量（ W4） 設：最終麥汁濃度為 12%，麥汁煮沸后經沉淀槽和板式熱交換器冷卻時，由于麥汁自然蒸發，其濃度提高了 % 所以，在蒸發后麥汁重量 = BE ?? = 7 4% ? （ kg） 設：麥汁在煮沸鍋內大蒸發強度為 10%，大蒸發時間為 ，蒸煮鍋內蒸發水分為 Wx Wx=蒸煮前麥汁量 蒸發強度 蒸發時間 即： Wx=(Wx +)10% 所以： Wx=（ kg） 則：煮沸前麥汁量 =+=（ kg） 煮沸前麥汁濃度（ B’）為： ??%B 麥汁總量 ?*E 100%= 8 . 3 3 %% ?? 過濾槽排出所有麥汁的水分 W4 為： W4=煮沸前麥汁量 其中浸出物含量 =99%=(kg) ② 麥糟帶走的水量（ W5） W5=濕麥糟重量 濕麥糟中干物質重量 ==（ kg） ③ 原料帶走的水量（ W3） W3=706%+(30)13%= (kg) 東北電力大學畢業設計說明書（論文） 23 則：洗糟用水量 W2= W5+ W4 W1 W3 W2=+=(kg) (8) 熱麥汁體積 由上計算可知，煮沸結束后得濃度為 13%的熱麥汁，重量為 ，麥汁比重 ,而 100℃ 時熱麥汁比 20℃ 時，其體積膨脹系數為 所以，熱麥汁的體積 V= ? =（ L） (9) 酒花的計算 設：酒花用量為每百升熱麥汁添加干酒花量為 ~，現取 則：每百升熱麥汁的酒花用量 =（ kg） 設：酒花在麥汁煮沸時浸出率為 40%，濕酒花含水量為 80% 則：濕酒花糟重 = %801 %)401( ?? ?? （ kg） 澄清冷卻物料的計算 設：澄清冷卻損失占熱麥汁體積的 %， 則：冷麥汁產量： （ %） =(L) 主發酵的計算 發酵度計算 AAE ? ?? A=%。 E=10%。 n=% 真正發酵度 %%1 0 010 3 . 5 310 ??? (1) 發酵中排出的 CO2 量 設： 12%麥汁比重為 則：主發酵時被發酵的浸出物（以麥汁糖汁）為： 10%%=（ kg） C12H12O11 ?? ?? ? OH 2 4C2H5OH+4CO2 分子量 342 444 東北電力大學畢業設計說明書（論文） 24 則：由反應式可算出發酵生成 CO2 量 WCO2 為： 342： 444=： WCO2 所以， WCO2=（ kg） 設：主發酵液（嫩啤酒）中 CO2 的溶解量為 ~%（ w/w），現取 % 則：溶解在嫩啤酒中 CO2 量為： %=（ kg） 所以，發酵排出的 CO2 量 WCO2 為： =（ kg） 設： CO2 在 20℃ ，常壓下， 則：游離的 CO2 體積 3 .2 3 ?? m3 (2) 酵母產量 設：每百升麥汁在發酵后形成 ~ 的泥狀酵母，現取 則：酵母產量 = )( kg?? 設：主發酵形成泥狀酵母（含水率為 85%）平均 40%用于再生產菌重， 60%用于制造商品干酵母粉（含水率為 7%） 則：商品干酵母 = )(%71 %)851(* kg?? ? (3) 主發酵后嫩啤酒產量 設：麥汁經過主發酵，由于泡蓋，酵母沉淀及輸送等體積損失為冷麥汁的 % 則：嫩啤酒產量 =(%)=（ L） 后發酵的計算 設：啤酒在后發酵期間損失為： 貯酒桶沉淀為： ~%，桶口溢出損失 等為 ~%，現取后酵損失為嫩啤酒量的 %（ v） 則：后發酵的啤酒收量 =(12%)=（ L） 成品啤酒的計算 (1) 過濾后酒量為： （ %） =（ L） 取成品啤酒損失為后酵啤酒體積的 2%