《发酵工程》课程设计--年产90000吨啤酒的酵母泥深加工工艺

《发酵工程》
课程设计说明书
设计题目：年产90000吨啤酒的酵母泥深加工工艺
姓名___ ___
学院生物学院
专业生物技术
学号__
指导教师
2012年7月7日
09级生物技术专业《发酵工程》课程设计任务书
题目：年产90000吨啤酒的酵母泥深加工工艺设计
基础数据
1.生产规模：年产90000吨啤酒。

2.产品规格：国标酵母提取物。

3.生产方法：以啤酒酵母泥为原料，经过脱苦，自溶，机械破碎,，
酶解，灭酶，分离，浓缩，干燥等过程。

4.原料：酵母泥(每生产100吨啤酒就可得到含水分80%的酵母泥1.5
吨)。

5.酶用量：木瓜蛋白酶加入量为酵母量的0.02％。

6.细胞壁的破碎率可达9
7.9％。

7.酵母自溶温度40～60℃，自溶后升温到85℃灭酶10min。

8.全年生产天数：300天。

一、课程设计目的
学生在掌握了基础理论，专业理论，专业知识的基础上，培养学生具备发酵工厂工艺、工程设计的能力；其基本目的是：
1、培养学生利用所学知识，解决工程实际问题的能力。

2、培养学生掌握发酵工厂工艺流程和主要设备设计的方法及设计步骤。

3、达到对学生进行基本技能的训练，例如：计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、标准、图册和规范等）的能力。

二、设计内容：
1．根据设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料及工艺参数，进行生产方法的选择与比较，工艺流程与工艺条件的确定和论证。

2.工艺计算：全厂的物料衡算；蒸汽、水用量的衡算。

3.生产设备选型计算：包括设备的选型，容量，数量及主要的外形尺寸。

三、设计要求：
1.根据以上设计内容书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》车间初步设计说明书的编写要求书写)。

2.完成一张图纸(1号图纸)酵母深加工(酵母精生产) 工艺流程图。

四、设计时间
2011—2012学年第二学期：第21、22周，共计二周
目录
选题背景及方案简介 (1)
工艺确定、工艺流程草图及说明 (1)
1.工艺确定 (1)
2.工艺流程草图 (2)
3.工艺说明 (3)
3.1离心分离1 (3)
3.2离心分离2 (3)
3.3自溶 (3)
3.4离心分离3 (4)
3.5浓缩 (4)
3.6包装1 (4)
3.7干燥 (4)
3.8包装2 (4)
3.9包装3 (4)
工艺计算 (4)
1.物料衡算 (4)
1.1.加工前 (5)
1.2.离心分离1 (5)
1.3.稀释 (6)
1.4.过滤 (6)
1.5.离心分离2 (6)
1.6.脱苦 (6)
1.7.自溶 (7)
1.8.离心分离3 (7)
1.9.浓缩 (7)
1.10.包装1 (8)
1.11.干燥 (8)
1.12.包装2 (8)
1.13.包装3 (8)
1.14.得率 (8)
2.热量衡算 (9)
2.1热量传递流程图 (9)
2.2热量衡算 (10)
设备选型 (19)
1.储水罐 (19)
2.啤酒罐 (20)
3.脱苦罐 (21)
4.自溶罐 (21)
5.过滤器 (22)
6.离心分离机 (23)
7.泵 (23)
8.浓缩器 (24)
9.干燥机 (24)
10.包装机1 (25)
11.包装机2 (25)
12.包装机3 (26)
设计结果一览表 (27)
设计评价 (30)
心得体会 (31)
参考文献 (32)
选题背景及方案简介
本方案是关于利用啤酒酵母泥生产酵母提取物（酵母膏）的工艺方法。

啤酒酵母泥是啤酒工业的副产物，产量大约是啤酒的1.5%。

啤酒酵母泥中有一半是啤酒，可直接回收作为新鲜啤酒销售，另一半中除了少量的杂质外绝大部分是啤酒酵母细胞。

啤酒酵母营养丰富，含有碳水化合物、8种人体必须氨基酸、14种矿物质以及几乎所有种类的维生素。

将酵母制成酵母提取物不仅可以使其中的营养物质更容易吸收还有浓郁的肉香味，可以用来培养微生物、加工成调味品甚至是保健品。

另外，酵母提取物的副产物——酵母细胞壁含有β-葡聚糖、甘露寡糖、脂类、蛋白质和少量的几丁质，具有增强免疫、抗病毒、抗氧化、促生长、吸附细菌及霉菌毒素等多种重要的生物学功能，是新型保健品，而且也可以制成粉末作为优良饲料使用。

可见，酵母泥浑身是宝，拥有巨大的经济价值。

中国的啤酒产业正以日新月异的速度增长，每年的酵母泥产量已经非常庞大。

然而，每年得到的酵母泥中很大一部分都作为废物直接丢弃到环境中。

这样不仅不利于环保而且会造成资源的巨大浪费如果将这些酵母直接排放到环境中，完全不符合构建“两型社会”的思想。

因此必须将酵母泥深加工，变废为宝，创造更大价值。

本方案先通过离心回收酵母泥中的啤酒，再通过除杂、脱苦、自溶等工艺得到酵母提取物以及酵母细胞壁，最后加工成酵母膏以及酵母胞壁粉。

酵母膏可直接作为微生物培养基使用，也可以再加工成调味料和保健品；酵母胞壁粉既可以作为饲料使用也可以作为保健品使用。

工艺确定、工艺流程草图及说明
1.工艺确定
通过查找文献资料，确定了酵母泥深加工的工艺为：收集酵母泥、通过离心回收啤酒上清，得到的沉淀通过祛杂、水洗分离、脱苦、自溶、灭酶、分离浓缩、包装等得到酵母膏和酵母胞壁粉。

选取此工艺的原因是可以最大限度地回收利用酵母泥，将废物产率降到最低，在获取经济利益的同时兼顾环境保护。

达到建设“资源节约型、环境友好型”企业的目标。

2.工艺流程草图
图1工艺流程草图
3.工艺说明
3.1离心分离1
此步是为了回收酵母泥中的残余啤酒，采用蝶式离心分离机。

离心分离出的上清通过离心机自带的泵泵入啤酒罐，再经过包装机3包装成啤酒出售。

得到的沉淀通过离心泵1泵入稀释罐。

包装3
将啤酒罐中的啤酒包装成成品，采用灌装包装机，可快速包装。

稀释
根据资料，加入5倍体积的水稀释酵母泥对之后的过滤有利。

过滤
由于酵母泥中含有麦芽壳、蛋白聚合物等，影响酵母提取物质量，因此要对酵母泥进行过℃滤。

根据资料，本工艺采用80目振荡筛过滤。

过滤孔径0.177mm，可有效将杂质祛除。

3.2离心分离2
此步是为了将过滤后的酵母泥浓缩，因为过滤得到的酵母泥中含有大量的水，会为之后的配制酵母悬液带来麻烦，因此需要通过离心除去酵母泥中的水，得到的沉淀含水量较低，得到的上清可作为水通过离心泵泵入储水罐再次利用。

脱苦
根据资料，脱苦前应将酵母泥稀释为20%的酵母悬液，并加入酵母悬液质量0.1%的碳酸氢钠使酵母悬液呈弱碱性。

造成苦味的主要物质是苦味酸，加入碱性物质可有效中和苦味酸的苦味。

3.3自溶
自溶就使酵母细胞自发破裂。

根据资料，自溶前应调整酵母泥浓度为9%，还要加入酵母悬液质量0.02%的木瓜蛋白酶。

将温度提高到55℃，由于此温度超过了酵母生存的适宜温度，酵母会发生自溶现象。

酵母本身含有的一系列酶类可以分解酵母裂解产物，加入木瓜蛋白酶可以更加有效分解酵母裂解后释放出的蛋白质，使之更易被吸收。

3.4离心分离3
此步是为了将酵母自溶释放的提取物与酵母细胞壁分离，采用蝶式离心分离机。

上清通过泵7泵入浓缩器，沉淀由于量少可直接人工装入干燥器。

3.5浓缩
此步是为了将离心得到的上清浓缩，得到含水33%左右的酵母膏。

采用三效降膜蒸发器，可在低温下将水分蒸发，有效保护酵母膏中的营养物质。

3.6包装1
将浓缩器中的酵母膏包装成成品。

使用膏体灌装机，可快速包装成成品。

3.7干燥
此步是为了将离心分离3中得到的沉淀干燥。

沉淀中绝大部分是酵母细胞壁，也有少量的未自溶的酵母细胞。

采用喷雾干燥器。

3.8包装2
将干燥器中的酵母胞壁粉包装成成品。

采用粉剂包装机，可快速精确包装。

3.9包装3
将啤酒罐中的回收就包装成成品啤酒出售。

工艺计算
1.物料衡算
年产90000吨啤酒的酵母泥深加工，已知每生产100吨啤酒可得1.5吨酵母泥（含啤酒50%，酵母细胞含水80%）。

全年深加工酵母泥90000÷100×1.5=1350吨。

全年生产300天。

每天可处理啤酒90000÷300=300吨。

每天深加工酵母泥1350÷300=4.5吨。

综上，每天处理一批次共4.5吨酵母泥。

加工过程中各步的损耗如下表。

1.1.加工前
1)酵母泥质量=4.5吨，
2)可回收啤酒质量=4.5×50%=2.25吨
3)固形物质量=4.5×50%=2.25吨
4)含有酵母干物质质量=2.25×（1-80%）=0.45吨
1.2.离心分离1
1)上清质量=4.5×50%=2.25吨
2)固形物质量=4.5×50%=2.25吨
3)上清进入啤酒罐，经包装3成为啤酒成品
4)上清经过啤酒罐有 1.5%损耗，出啤酒罐时上清质量=2.25×（1-1.5%）=2.216
吨
5)经包装机损耗2%，可得成品啤酒质量=2.216×（1-2%）=2.172吨
1.3.稀释
1)根据资料，加5被体积水稀释效果较好
2)由于固形物中绝大部分是酵母细胞，而酵母细胞含水80%，因此固形物的密度
可以近似等于水
3)加水质量=固形物质量×5=2.25×5=11.25吨
4)酵母悬液质量=2.25+11.25=13.5吨
5)经过稀释罐损耗，固形物质量=2.25×（1-1.5%）=2.21625吨，水质量=11.25
×（1-1.5%）=11.08125吨，酵母悬液质量=13.2975吨
1.4.过滤
1)80目筛过滤后，可以将固形物看作纯酵母
2)酵母质量=2.21625×（1-1.5%）=2.183吨
3)水质量=11.08125×（1-1.5%）=10.915吨
4)酵母悬液质量=2.183+10.915=13.098吨
5)滤出物质量=13.2975-13.098=0.1995吨
6)其中含有固形物质量=2.21625×1.5%=0.0332吨
1.5.离心分离2
离心后，滤出水质量=10.915吨（进入储水罐）
酵母质量=2.183吨
1.6.脱苦
1)根据资料，脱苦前将酵母悬液浓度稀释为20%
2)稀释后酵母悬液质量=2.183÷20%=10.915吨
3)加水量=10.915-2.183=8.732吨（此部分水由上步离心分离出的水提供）
4)脱苦前酵母悬液质量0.1%的碳酸氢钠，加入量=10.915×0.1%=0.0109吨
5)加入碳酸氢钠后酵母悬液总质量=10.915+0.0109=10.9259吨
6)经过脱苦罐损耗后，固形物质量=2.183×（1-1.5%）=2.1503吨，水+碳酸氢钠
=（8.732+0.0109）×（1-1.5%）=8.7429吨，酵母悬液总质量=2.1503+8.7429=10.8932吨
1.7.自溶
1)根据资料，自溶前将酵母泥浓度调整为9%的酵母悬液
2)已知固形物质量2.1503吨，9%酵母悬液总质量=2.1503÷9%=23.8922吨，加水
量=23.8922-10.9832=12.909吨
3)根据资料，自溶前加入酵母悬液质量0.02%的木瓜蛋白酶，加酶量=23.8922×
0.02%=0.004778吨，酵母悬液总质量=23.8922+0.004778=23.897吨
4)根据资料，自溶时，有 2.1%的细胞不能自溶，不能自溶的酵母质量=2.1503×
2.1%=0.04516吨，可以自溶的酵母质量=2.1503×（1-2.1%）=2.118吨，又已
知酵母细胞含水80%，则溶出的酵母干物质质量=2.118×（1-80%）=0.4236吨
5)自溶完成后，进入离心机，经过自溶罐的损耗1.5%
6)因此出罐时酵母悬液质量=23.897×（1-1.5%）=23.5385吨
7)其中自溶出的酵母干物质质量=0.4236×（1-1.5%）=0.4172吨，不能自溶的酵
母质量=0.04516×（1-1.5%）=0.04448吨
1.8.离心分离3
1)已知酵母细胞壁占酵母干物质质量的20%，因此上步没有自溶的酵母细胞以及
自溶后破裂的细胞壁将沉淀下来
2)上清液中酵母提取物质量=0.4172×（1-20%）=0.3338吨
3)沉淀质量=0.4172×20%+0.04448=0.1279吨
4)上清液总质量=23.5385-0.1279=23.4106吨
5)上清液中水的质量=23.4106-0.3338=23.0768吨，酵母提取物浓度=1.45%
1.9.浓缩
1)将上清液浓缩为含水33%的酵母膏，已知酵母提取物质量0.3338吨，酵母膏质
量=0.3338÷（1-33%）=0.4982吨，蒸发掉的水量=23.4106-0.4982=22.9124吨
2)经过浓缩器如同经过罐体，损耗1.5%
3)出浓缩器的酵母提取物质量=0.3338×（1-1.5%）=0.3288吨，酵母膏质量=0.4982
×（1-1.5%）=0.4907吨
1.10.包装1
因为酵母膏有一定粘性，所以包装时会损失2%，则得到成品酵母膏质量=0.4907×（1-2%）=0.4809吨，其中酵母提取物质量=0.3288×（1-2%）=0.3222吨。

1.11.干燥
1)将离心分离3中得到沉淀加入干燥器干燥，
2)沉淀中酵母细胞壁质量0.08344吨，酵母细胞质量0.04448吨（含水80%）
3)需要蒸发的水=0.035584吨
4)根据资料干燥损耗5%，得到酵母细胞壁粉质量=0.08344×（1-5%）+0.04448×
（1-80%）（1-5%）=0.07927+0.00845=0.08772吨
1.1
2.包装2
1)由于产物是粉状物质，包装时会损失一部分，根据资料包装损耗率2%
2)得到成品酵母细胞壁粉质量=0.08772×（1-2%）=0.086吨
1.13.包装3
1)出啤酒罐时，存在1.5%的损耗，进入包装机的啤酒质量=2.25×（1-1.5%）=2.216
吨
2)包装时存在2%的损耗，成品啤酒质量=2.172吨
1.14.得率
1)啤酒得率=得到成品啤酒质量÷处理前酵母泥质量×100%=2.172÷4.5×
100%=48.3%
2)酵母膏得率=成品酵母膏质量÷首次离心固形物质量×100%=0.4809÷2.25×
100%=21.4%
3)酵母提取物得率=成品酵母提取物质量÷酵母干物质质量=0.3222÷0.45×
100%=71.6%
4)酵母细胞壁粉得率=成品酵母细胞壁粉质量÷酵母干物质质量=0.086÷
0.45=19.1%
5)酵母干物质总得率=酵母提取物得率+酵母细胞壁粉得率=71.6%+19.1%=90.7%
6)酵母泥深加工总得率=（回收得到啤酒质量+成品酵母膏质量+成品酵母细胞壁粉
质量）÷加工前酵母泥质量=（2.172+0.4809+0.086）÷4.5×100%=60.8%
7)废物得率=振荡筛滤出固形物质量÷加工前酵母泥质量×100%=0.0332÷4.5×
100%=0.74%
2.热量衡算
2.1热量传递流程图
图2热量传递流程图
2.2热量衡算
由于长沙全年气温变化大，根据资料，可将长沙全年分为两个时期：炎热季（平均气温26℃）和寒冷季（平均气温13℃），两季各占全年生产天数一半。

将热量衡算也分为两部分，第一部分是炎热季的计算，第二部分是寒冷季的计
算。

选取每天一批次物料作为计算基准。

各步加水时的水温近似等于当季的平均气温。

酵母泥以及酵母泥悬液的比热容近似等于水的比热容。

罐体传热时损失5%。

2.2.1炎热季
以室温26℃为基准，水比热容=4.1805kJ/（Kg•℃）,酵母悬液比热容近似等于水比热容。

0.1MPa,100℃水的汽化潜热=2257.6 KJ/ kg。

0.001MPa,26℃水的汽化潜热=2443.6 KJ/ kg。

搅拌器功率15kW/h。

罐体热损耗5%。

脱苦前，物料以及设备均在常温下，无热量进出。

2.2.1.1.脱苦
1)需要搅拌
2)每小时搅拌热Q=P×3600×η
=15×3600×92%
=4.97×104kJ
3)脱苦期间搅拌0.5小时
4)搅拌热Q搅=Q/2=2.49×104kJ
2.2.1.2.自溶
1)自溶时需要加热搅拌
2)搅拌20h
3)搅拌热Q，搅=15×20×3600×92%
=9.94×105kJ
4)物料升温所需热量Q溶=G×C×△t1
=23.897×103×4.1805×（55-26）
=2.897×106kJ
5)由于罐体存在热损耗
6)因此加热物料实际所需热量Q需=（Q溶-Q，搅）/95%
=(2.897×106-9.94×105) /95%
=2×106kJ
7)加热罐体所需热量Q罐=G罐×C罐×△t1
=20700×0.5024×（55-26）
=3.02×105kJ
8)自溶过程罐体放热Q散=F×αT×（t W-tα）τ
=74.91×（8+0.05×55）×（55-26）×20×3600
=1.68×106kJ
9)自溶过程总需热量Q1=Q需+ Q罐+ Q散
=(2+0.302+1.68) ×106
=3.982×106kJ
2.2.1.
3.灭酶
1)需要加热搅拌
2)搅拌热Q，，搅=15×600×92%
=8.28×103kJ
3)物料升温所需热量Q灭= G×C×△t2
=23.897×103×4.1805×（85-55）
=3×106kJ
4)由于罐体热损耗
5)加热物料实际所需热量Q，需=（Q灭-Q，，搅）/95%
=（3×106-8.28×103）/95%
=3.15×106 kJ
6)加热罐体所需热量Q,罐=G罐×C罐×△t2
=20700×0.5024×（85-55）
=3.12×105k J
7)灭酶过程罐体放热Q,散=F×αT×（t W-tα）τ
=74.91×（8+0.05×85）×（85-26）×600
=3.25×104kJ
8)灭酶过程总需热量Q2=Q，需+ Q,罐+ Q,散
=(3.15+0.312+0.0325) ×106
=3.495×106kJ
2.2.1.4.冷却
1)需要放热
2)物料放热Q放= G×C×△t3
=23.897×103×4.1805×（85-26）
=5.9×106kJ
3)罐体放热Q,放= G罐×C罐×△t3
=20700×0.5024×(85-26)
=6.14×105kJ
4)总放热Q5= Q放+ Q,放
=（5.9+0.614）×106
=6.514×106kJ
2.2.1.5.浓缩
真空浓缩带走的热量Q缩=G气×（ct＋r）
=22.9124×103×（4.1805×26+2437.9）
=5.83×107kJ
2.2.1.6.干燥
1) 带走热量
2) 干燥器进风温度300℃，出风温度95℃，平均温度197.5℃，水从26℃升至100℃
平均比热容4.1830 kJ/（Kg •℃） 3) Q 干=G 气×（ct ＋r ）
=35.6×（4.1830×197.5+2257.6） =1.098×105
kJ
2.2.1.7.耗蒸汽量
2.2.1.7.1自溶
D 1=η
)(1i I Q -
=%95)47.5613.2725(10982.36
⨯-⨯
=1.936×103
kg
2.2.1.7.2灭酶
D 2=η
)(2
i I Q - =%95)47.5613.2725(10495.36
⨯-⨯
=1.670×103
kg
2.2.1.7.3浓缩
1) 根据所选设备，水蒸发量24t/h,耗蒸汽量7.2t/h 2) 根据计算，浓缩每批次物料需要蒸发水22.9126t 3) 消耗蒸汽D 6=22.9126÷24×7.2=6.874t
2.2.1.8.冷却水耗量
2.2.1.8.1脱苦时冷却
M 4=
3
t c Q ∆搅
=)226(18.41049.24
-⨯⨯
=2.482×102
kg
2.2.1.8.2灭酶后冷却
M 2=3
5t c Q ∆
=)226(18.410514.66
-⨯⨯ =6.493×104
kg
2.2.2寒冷季
以室温13℃为基准，水比热容=4.1870kJ/（Kg •℃）,酵母悬液比热容近似等于水比热容。

0.1MPa,100℃水的汽化潜热=2257.6 KJ/ kg 0.002 Mpa,13℃水的汽化潜热=2459.1 KJ/ kg 脱苦前，物料以及设备均在常温下，无热量进出
2.2.2.1.脱苦
1) 需要搅拌
2) 搅拌热Q=P ×3600×η
1. =15×3600×92%
2. =4.97×104
kJ
3) 搅拌0.5小时Q 搅=2.49×104
kJ
2.2.2.2.自溶
1) 需要加热 2) 搅拌热Q
，
搅
=15×20×3600×92% =9.94×105
kJ
3) 加热物料所需热量Q
，
溶
=G ×C ×△t 1
=23.897×103
×4.187×（55-13）
=4.20×106kJ
4)由于罐体存在热损耗
5)实际所需热量Q，需=（Q，溶-Q，搅）/95%
=（4.20×106-9.94×105）/95%
=3.37×106kJ
6)加热罐体所需热量Q罐=G罐×C罐×△t1
=20700×0.5024×（55-13）
=4.37×105kJ
7)自溶过程罐体放热Q散=F×αT×（t W-tα）τ
=74.91×（8+0.05×55）×（55-13）×20×3600
=2.43×106kJ
8)自溶过程总需热量Q3=Q，需+ Q罐+ Q散
=（3.37+0.437+2.43）×106
=6.237×106 kJ
2.2.2.
3.灭酶
1)需要加热
2)搅拌热Q，，搅=15×600×92%
=8.28×103kJ
3)加热物料所需热量Q灭= G×C×△t2
=23.897×103×4.187×（85-55）
=3×106Kj
4)由于罐体存在热损耗
5)实际加热物料所需热量Q,,需=（Q灭-Q，，搅）/95%
=(3×106-8.28×103)/95%
=3.15×106kJ
6)加热罐体所需热量Q,罐=G罐×C罐×△t2
=20700×0.5024×（85-55）
=3.12×105k J
7)灭酶过程罐体放热Q,散=F×αT×（t W-tα）τ
=74.91×（8+0.05×85）×（85-13）×600
=3.97×104kJ
8)灭酶过程总需热Q4=Q,,需+ Q,罐+ Q,散
=(3.15+0.312+0.0397)×106
=3.502×106kJ
2.2.2.4.冷却
1)需要放热
2)为了节省冷却时间，当物料和罐体降温到25℃时泵入离心机
3)物料放热Q，，放= G×C×△t3
=23.897×103×4.18×（85-25）
=5.993×106kJ
4)罐体放热Q,，，放= G罐×C罐×△t3
=20700×0.5024×(85-25)
=6.240×105kJ
5)总放热Q7= Q，，放+ Q,，，放
=（7.2+0.749）×106
=6.617×106kJ
2.2.2.5.浓缩
带走的热量Q缩=G气×（ct＋r）
=22.9124×103
×（4.187×13+2459.1） =5.76×107
kJ
2.2.2.6.干燥
1) 带走热量
2) 干燥器进风温度300℃，出风温度95℃，平均温度197.5℃，水从13℃升至100℃
平均比热容4.1805 kJ/（Kg •℃） 3) Q 干=G 气×（ct ＋r ）
=35.6×（4.1805×197.5+2257.6） =1.098×105
kJ
2.2.2.7.耗蒸汽量 2.2.27.1自溶
D 3=η
)(3i I Q -
=%95)47.5613.2725(10237.66
⨯-⨯ =3.034×103
kg
2.2.27.2灭酶
D 4=η
)(3
i I Q -
=%95)47.5613.2725(10502.36
⨯-⨯ =1.703×103
kg
2.2.2.7.3浓缩
4) 根据所选设备，水蒸发量24t/h,耗蒸汽量7.2t/h 5) 根据计算，浓缩每批次物料需要蒸发水22.9126t 6) 消耗蒸汽D 5=22.9126÷24×7.2=6.874t
2.2.2.8冷却水耗量 2.2.28.1脱苦时冷却
M 3=5
t c Q ∆搅
=)213(187.41049.24
-⨯⨯
=5.406×102
kg
2.2.2.8.2灭酶后冷却
M 2=4
6t c Q ∆
=)225(18.410617.66
-⨯⨯ =6.883×104
kg
2.2.2.9热量衡算表
车间每天和全年的热量衡算表如下。

全年（炎热季+寒冷季）
项目需热/kJ项目放热/kJ
自溶 1.533×109搅拌时冷却7.455×106
灭酶 1.050×109灭酶后冷却 1.970×109
总计 2.583×109总计 1.977×109设备选型
1.储水罐
根据表2，每批次需水21.976吨。

因此采用了淄博搪泰化工设备有限公司的25t搪玻璃卧式储罐。

参数如图，容积27.73吨，装料系数79%。

图3储水罐参数图
2.啤酒罐
根据表2，每天回收啤酒2.25吨，因此采用了淄博搪泰化工设备有限公司的3t搪玻璃卧式储罐。

参数如下图，容积3.337吨，装料系数67%。

图4啤酒罐参数图
3.脱苦罐
根据表2，脱苦的悬液质量10.926吨，因此采用了淄博搪泰化工设备有限公司的F15000型不锈钢反应罐。

参数如下图，可装料16.45吨，装料系数66%。

图5脱苦罐设计图
图6脱苦罐参数图
4.自溶罐
根据表2，自溶罐中装料23.897吨，因此采用了淄博搪泰化工设备有限公司的F30000型不锈钢反应罐。

容量32.61吨，装料系数73%。

参数如下图。

图7自溶罐参数图
5.过滤器
根据工艺要求，采用了禹州市化工机械制造厂的01#型单袋式过滤机。

参数如下图。

最大过滤能力20t/h。

图8过滤器参数图
6.离心分离机
根据工艺要求，离心机1、离心机2、离心机3均采用了辽宁祥隆制药机械有限公司的DHC500全自动排渣液固碟片式分离机。

图9分离机实物图
机型额定处理量t/h液相排除压力MPa功率kW重量t尺寸m DHC500100.215 2.2 1.2×1.1×1.78
7.泵
本工艺中采用的泵均来自上海博禹泵业有限公司。

如图10.
图10离心泵示意图
泵1泵2泵4泵6均使用同一型号的离心泵，参数如下表。

型号
流量Q
扬程m
效
率%
转速r/min
电机功率
KW
允许汽蚀余量m t/h l/s
40-250(I)C10.0 2.7852362900 5.5 2.3泵3泵5泵7均使用同一型号的离心泵，参数如下表。

型号
流量Q
扬程m效率%转速r/min电机功率KW允许汽蚀余量m t/h l/s
65-200(I)5013.95067290015 3.0泵8泵9均采用了同一型号的离心泵，参数如下表。

表9
型号
流量Q
扬程m效率%转速r/min电机功率KW允许汽蚀余量m t/h l/s
65-125(I)A4512.5167129004 3.0 8.浓缩器
根据工艺要求，采用了安徽奥森机械设备有限公司的三效降膜蒸发器。

参数如下表。

型号蒸发水量
Kg/h 生蒸汽消
耗量kg/h
生蒸汽压
力MPa
吨蒸汽蒸
发水量t
真空度
MPa
蒸发温度
℃
9.干燥机
根据工艺要求，采用了北京霍尔斯生物科技有限公司的PRODUCTION MINOR™型喷雾干燥器。

如下图。

图11干燥机实物图
最大水蒸发量最高进风温度最高出风温度200℃时气体流速尺寸/m能耗30Kg/H300℃120℃360 kg/h 4.4×2.0×2.736KW
10.包装机1
根据工艺要求，采用了河南郑州星火包装机械有限公司的膏体灌装机。

如下图所示。

图12包装机实物图
表12包装机参数图
电源功率气压灌装速度灌装精度220/110V
10W0.4-0.6MPa10-30瓶/分≦±1﹪50/60Hz
11.包装机2
根据工艺要求，采用了河南郑州星火包装机械有限公司的自动粉剂包装机。

如下图所示。

图13包装机示意图
电源功率包装精度包装时速重量Kg整机尺寸(mm) AC380V900W±1%1500-3000袋3801000×650×20
12.包装机3
根据工艺要求，采用了上海佳禾包装机械有限公司的GF-100定量灌装机。

如下图所示。

图14包装机实物图
型号灌装量(ml)操作方式灌装精度
GF-100500气动≤±1.5%
配用气压配用气量生产能力(次/分)外形尺寸(mm)
4Mpa≥0.1M3min25500×500×1400设计结果一览表
车间物料衡算表如下。

每天每年经过各设备中物量/吨各步酵母泥质量/吨原料投入/吨
离心机1 4.500处理前 4.500酵母泥1350.000
车间每天和全年的蒸汽和冷却水用量表如下。

车间所有设备统计如下。

每批次深加工时间表如下。

设计评价
在物料投入上，每年可处理废酵母泥1350吨，投入碳酸氢钠3.27吨，木瓜蛋白酶1.4323吨，水6592.8吨，蒸汽3314吨，冷却水20180吨，其中蒸汽冷凝下来的水（3314吨）以及浓缩时酵母液蒸发的水（约6600吨）都可回收利用，达到节约资源、降低成本的目的。

在生产能力上，每年得到啤酒675吨，酵母膏144.3吨，酵母胞壁粉25.8吨。

在工艺上，通过一系列的离心、过滤、脱苦、自溶、浓缩和干燥等手段将啤酒生产中的废酵母泥深加工，得到新鲜啤酒、酵母膏和酵母胞壁粉等产品，最大限度地提取了酵母泥中的有用物质，只得到很少的废物，使酵母泥的利用率达到最高，危害率降到最低。

得到的产品价值高，用途广，其中啤酒可以直接销售，也可以不超过5%的比例兑到发酵液中；得到的酵母膏总蛋白质含量不低于43.75%，最大限度地保存了酵母提取物中的营养物质可直接作为微生物培养基使用，也可以加工成调味品；得到的酵母胞壁粉可直接作为优良饲料使用，也可以经过除杂和提纯制成保健品。

本方案的美中不足之处是每批次的处理时间过长，超过24小时，需要两台自溶罐交替工作，而且车间在生产期间需全天运转，要求工人在夜间轮流值班，提高了人力成本。

本方案单批次处理时间长的主要原因是自溶的时间长（20小时），但查阅了大量文献资料后没有找到更快捷的自溶方法。

因此，本方案的缺点无法避免。

总之，本方案的优点是酵母泥利用率高，原料投入小，产品多样；缺点是需要昼夜生产。

心得体会
在课程设计前，我对生产车间的了解很少很少。

我以为生产车间和实验室差不多，只要一间不大不小的房子和几台仪器设备得到想要的结果就万事大吉了。

但通过阅读先关资料后我才发现生产车间和实验室有本质的区别。

首先，生产车间是为了盈利而实验室只求实验结果，生产需要考虑投入和产出，需要考虑成本和利润，而实验室考虑的是能不能得到漂亮的结果，能不能发好的文章；实验室研究出来的方法工艺不一定适用于生产，因此在选取生产工艺时就要有取舍，在不明显影响产量的情况下尽量选取成本低的工艺。

其次，在实验室做实验从不用进行复杂又繁琐的物料和热量衡算，而在设计生
产工艺时，这些都是必须的，其目的还是为了估计工艺的成本和产出，是最终决定选取某工艺的重要指标。

可修改可编辑
再次，车间设备的选取需要考虑更多的因素，因为实验室进行的实验都是小剂量的，实验设备也大多是小型的，而车间设备从小型到中型再到大型可谓琳琅满目、应有尽有，这就需要设计人员根据各自的生产工艺谨慎选取，除了规格的问题外，选取生产设备时还要考虑设备的价格、产地、损耗、使用年限、能耗等等问题，因为这些都会对生产成本造成影响。

最后，所谓生产就是以赚钱为首要目的，其余一切都可妥协，只有利润不能让步！
在为期一周的课程设计中，我学会了很多书本中和实验室里学不到的知识，我了解到一个企业或一个工厂在生产时要考虑的方方面面的问题。

即使我将来或许不会进入企业，这些知识以及经历会让我在以后的研究中考虑更多的因素，也会使我在以后的生活中考虑更多的实际问题。

总之，此次课程设计让我获益匪浅。

虽然在设计时有疑惑、有迷茫甚至有绝望，但我都成功地战胜了它们，圆满地完成了任务。

这会让我在以后的人生道路中走得更加坚定更加踏实！
参考文献
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