年处理3000啤酒酵母泥吨深加工工厂设计

年处理3000啤酒酵母泥吨深加工工厂设计

总论

(一)设计任务

利用学习的生物工程工厂设计的知识，将3000吨啤酒酵母泥经过深加工，变废为宝，制取出酵母精的工厂设计。

(二)设计指导思想

参考高等学校专业级教材《生物工程工厂设计概论》为依据

参考网上利用啤酒酵母泥制取酵母精的相关文献。

(三)设计特点

本设计严格按照微生物发酵工厂设计的要求，严格注意环境的清洁卫生，注意工厂车间对防火，卫生的影响，充分注意“三废”的影响和处理，保护环境。工厂设计采用现代化生产工艺，能实现自动化、连续化、高效率的生产。

(四)设计范围

本设计为处理啤酒酵母泥，加工生产酱油的初稿内容：

1.以啤酒厂的废啤酒酵母泥为原料，经过洗涤过筛，脱苦等预处理，提

出酵母乳液，在经过发酵酱油的工艺流程提取蛋白质

2.全厂水、电、汽、冷及压缩空气用量的计算

3.主要设备的选型

4.工艺流程平面图

5.全厂平面图布置图

6.全厂的技术经济指标及经济效益计算

（五）设计背景

酵母精，又称为酵母抽提物（yeast extract）国内一般称为酵母

味素、酵母浸膏、酵母精粉。酵母抽提物营养丰富，蛋白质含量高、并且含有8种人体必须的氨基酸和功能性多肽——谷胱甘肽，含有膳食纤维葡聚糖和甘露聚糖及人体不可缺少的核酸（RNA）及核苷酸、含有维生素B族和钙，富含磷、锰、锌、镁、硒等多种微量元素，是一种营养价值很高的天然调味剂。

作为啤酒第二生产大国，我国有着广泛的废弃啤酒酵母资源。目前，我国主要利用面包酵母生产酵母精，利用废啤酒酵母生产的酵母精质量同样好，而且具有成本低廉的优势。酵母精的生产方法很多，有自溶法、机械破碎法(包括高压匀浆法和高速球磨法)、加酶法等。本文主要研究利用酵母细胞本身的酶系，在添加一定的自溶促进剂、控制一定的条件(温度、pH值)下，降解细胞内的蛋白质和核酸，形成构成酵母精的营养和风味成分物质。白溶后的酵母残渣，可烘干作饲料酵母。（六）建设规模

1.年处理量：3000吨废啤酒酵母泥

2．旺季每天处理12吨，淡季每天处理6吨，每年工作天数300天，其中旺季按200天算，淡季按100天算。一年处理3000吨。

3.年生产量：150吨酵母精粉，100万L酵母精液，100吨酵母精膏（七）产品方案

1.产品品种：

酵母精粉500克/瓶

酵母精液500毫升/瓶

酵母精膏500克/瓶

2.产品包装（如下图）

（八）经济技术指标

1.生产规模： 150吨酵母精粉，100万L酵母精液，100吨酵母精膏

2.生产方法：分离酵母菌、经过脱苦、自溶、离心、浓缩、干燥等工艺，制取出酵母精粉、酵母精液、酵母精膏。

3.生产天数：300/年，旺季按200天算，淡季按100天算

4.产品质量：酵母精粉、酵母精液、酵母精膏均达到BOD标准

5.总损失率：酵母精10%

6.原料：啤酒酵母泥、无菌水、碳酸氢钠、乳酸、中性蛋白、B—葡酸糖酶、谷氨酸钠、乌苷酸钠、肌苷酸钠

7.劳动生产率

①正式职工110人

②取每瓶酵母精粉50元、每瓶酵母精液20元、每瓶酵母精膏50，生产总值为2465万元

8.总投资：合计约520万元。

①主要生产设备投资约200万元

②其他辅助设备及厂房约100万元

③污水处理设备120万元

④流动资金约100万元

7.经济效益估算（见表1）

表1效益估算表

（九）工作制度及定员

要求：①制订合理的工作制度和运转班次，根据生物加工类型和生产过程特点，提出工作时间、工作制度、生产班次和方案等。②分析员工配置数量，根据精简、高效的原则和劳动定额，提出配备各职能部门、各工作岗位所需人员数量。技术改造项目，应根据改造后技术水平和自动化水平提高的情况，优化人员配置，所需人员首先由企业内部调剂解决。

1.制度：工厂每年生产300天，其余时间作为开机前，开机后的维修、

保养时间。对于行政人员，每年按每天8小时的工作时间，不实行倒班制，每周休息两天。对于生产人员，生长时间里，实行倒班制，各小组按白班、中班、夜班轮换，每7天轮换一班；在停产进行设备大检修时，按8小时工作制度。

2.定员（见表2）

表2人员安排表

劳动力价格：高级工1800元/月，中级工1500元/月，普通工1000元/月。

3.人员培训

①培训目的：为保证与质量活动相关岗位的人员具有从事本岗位职能所必须

的素质和技能，确保质量体系有效运行，特制定本程序。本程序适用于公司对所有从事与质量活动有关人员的内、外部培训活动。每年初根据质量

方针和质量目标，结合本公司发展的要求，研究各部门和各岗位人员的素质要求，对照现有员工受教育程度、工作经验和熟练程度，明确培训要求。

②培训计划：各科室、车间根据企业生产、管理的需要和现有人员的结构、

素质情况，于每年初提出本科室、车间本年度培训需求建议报总经办。梳理培训需求建议后，于1月底前编制本年度职工培训计划，报分管副总经理批准后实施。培训计划的内容包括：培训的要求、形式、时间、人数、地点等。

③培训实施培训方式：主要有内部培训和外出培训两种。采取请进来、送出

去和互教互学的有效途径，组织各级各类培训。同时，本公司提倡和鼓励职工自学。

（1）内部培训：内部培训根据批准后的职工年度培训计划的要求，由总经办或各科室、车间自行组织实施。各科室要合理安排，保证参训人员的培训时间。（2）外出培训：参加上级组织的各类培训（进修）和各科室提出的送外培训的项目和对象，需填写《职工培训、进修申报审批表》，送总经理办公室办理相应手续。

（3）特殊工作岗位培训：凡从事特殊工作的人员，如电工、点焊工、锅炉工、铲车司机等，以及检验、理化、计量和内审员等验证人员，由总经办根据行业主管部门的培训通知，外送进行培训，取得相应的资格证书后，持证上岗。（4）HACCP体系培训：内容至少包括：相关法律、法规知识；基础知识和专业知识；标准、规程及工作规范；食品卫生常识；HACCP体系文件等。培训人员包括：HACCP小组成员、管理人员、专业技术人员、新进人员等。

④培训考核：培训结束后，外出培训人员和内部培训组织部门需填写《培训情况记录表》，并将有关培训资料（如成绩单）备案。职工培训结束后，根据需要进行考核、评定。

（十）公用工程及辅助工程

主要是变电所、冷冻机房、办公室、厂房、机修房、仓库、食堂、瓶箱堆场等。

(十一)厂址概况

选择厂址原则及注意事项：

①应设在当地的规划区内，以适应当地发展规划的统一布局，做到节约

用地

②一般建在原料产地附近的大中城市郊区，个别产品为有利于销售也可

设在市区

③所选厂址要有可靠的地质条件，应避免将工厂设在流沙、淤泥、土崩

断裂层上

④厂区的标高应高于当地历史最高洪水位

⑤所选厂址面积的大小，应能尽量满足生产要求，并有发展余地和留有

适当的空余场地

⑥所选厂址附近应有良好的卫生环境、较方便的运输条件

⑦所选厂址附近不仅要有充足的水源，而且水质要好

厂址：长沙去浏阳高速公路旁的工业区，工厂临近高速公路，去往车站和机场都有直通路，运输十分方便。工业园区供电量大，工厂用水采用地下水源，水质符合国家标准。

该厂气候条件如下：

最高温度：36 ℃最低温度：5℃

一般气温：18∽25℃平均湿度：60%

最高湿度：90% 主导风向：西北风

水温：18∽28℃

(十二)三废处理及综合利用节能措施

1.三废处理及综合利用：在提取酵母精的过程总会有许多副产物，如麦芽的根芽、糖化的麦基、酵母菌、蛋白沉淀、二氧化碳、废水等。合理的利用这些副产物，能有效的降低生产成本，减少污染，有一定的社会和经济效益。

2麦渣：里面含有酵母菌，啤酒发酵的麦芽的根芽、糖化的麦槽、废酒花槽等，营养含量高，可以作为饲料给动物使用。

3.蛋白质沉淀：可以卖出作饲料，给动物食用，有很高的营养价值。

4.二氧化碳：会对空气质量造成很大影响，要经过处理才能排放。

5.废水：由于该废水与啤酒厂的废水差不多，可以借鉴啤酒厂的废水处理方法进行污水治理。使之达到国家污水排放标准。

（十三）产品的质量，卫生，质检措施及防火

1.产品的质量：由于酵母精有很强的吸湿性，所以在装瓶后需要保证密封性，储存时候需要在背光阴凉的地方。

2.食品卫生

个人卫生

（1）车间生产人员每年至少进行一次健康体检，新进厂地人员必须进行健康检查，取得健康证后方可参加工作；

（2）生产人员必须经过车间入口处地消毒池，经洗手消毒以后方可进入车间，上岗以前必须穿戴整洁、统一的工作服、帽，工作服应盖住外衣，头发不得露出帽子外；

（3）生产人员应保持良好地卫生习惯，做到“四勤”，即:勤洗澡、勤洗工作服、勤剪指甲、勤理发；

（4）进入车间生产人员不准戴耳环、戒指、手镯、项链，不准浓艳化妆、涂染指甲、喷洒香水、不准吃零食、吸烟、随地吐痰或其它有碍食品卫生地活动；

（5）生产人员不准穿工作服、工作帽和工作鞋,进厕所或离开生产加工车间；

（6）生产人员遇到下列情况必须洗手：开始工作前、上厕所后、处理被污染地原料以后、从事与生产活动无关的其它活动以后，操作期间也应该常洗手。

车间设备、环境卫生

（1）车间光线充足，通风良好，地面平整、清洁、无积水、无污垢，墙面、门窗应经常清洗；

（2）车间入口处设有感应式吸收清洗设备及消毒措施；

（3）车间设有防蚊蝇、防虫和防鼠设施，车间门窗严禁随便乱开，以防鼠、蚊蝇、飞鸟及昆虫等侵入；

（4）车间生产废弃物每班必须定时清除，并清洗干净；

（5）更衣室、厕所、车间参观走廊等公共场所必须经常清扫、清洗、定期消毒；

（6）操作人员在生产前和生产后应立即对所使用的设备和物料管道进行清洗，对于清洗不到的设备、部件及设备外部也要及时清洗、消毒，保证设备及工艺管道的卫生。

3.质检措施：

4.防火：厂房、变电所、仓库、瓶箱堆积场等都是防火重地，应该重点

防范，同时要对该工段的员工进行严格考核。

二．工艺流程

工艺流程要求

①生物工厂的工艺设计是以生产产品的生产车间为核心的设计。

②根据计划任务书所规定的生产规模、产品品种、质量要求，并结合建厂地点、原料来源动力供应及水源水质等具体情况，因地制宜地确定生产方法、技术水平。

③选择工艺流程、生产设备进行生产车间的布置。

④工艺设计还需对工厂设计的其它部门或阶段设计提供技术要求和基本数据资料。

⑤工艺设计应力求技术先进，经济合理。

工艺流程确定的意义：保证产品质量、提高设备利用率、降低生产成本、影响企业的经济利益。

确定原则

①根据原料性质、产品的规格要求、相关国家标准拟定；

②注意经济效益，尽量选投资少、能耗低、成本低、产品收率高的生产

工艺；

③注意“三废”处理效果；

④产品在市场上有较强的竞争能力，有利于原材料的综合利用；

（一）啤酒酵母泥制取酵母精工艺流程

1.酵母的收集

杀菌：酵母收集罐与管道在使用前应进行杀菌。从进料管道中泵人80℃的热水杀菌20分钟，用无菌空气把水排空备用，连续使用时，可视情况一周杀菌一次。

进料：将啤酒过滤前每次排放的酵母打人收集罐。可用离心或压榨的方

法收集部分酒液，得到含水较低的酵母，作为生产用原料。酵母泥温度应控制在4℃以下，以免受到污染。

洗涤：将收集罐的废酵母泥泵人洗涤罐内，加入1倍的低温无菌水，搅拌均匀后，用醪泵将料液用80目筛过滤，以滤去冷凝固物等大颗粒物质，然后静置，待酵母完全沉降后，打开边阀门，弃去上层清水，再用0～4℃的无菌水清洗一次，然后用5000rpm的分离机分离出酵母泥，打人处理罐。脱苦处理：在处理罐中加入1倍的无菌水，再调成含水90％的酵母液，然后用碳酸氢钠调pH值为8．0，搅拌2小时，离心分离去除液体，再用无菌水清洗酵母泥两次，以去除酵母泥的苦味及不良风味，然后打人到自溶罐中。整个操作过程要低温无菌。

自溶：自溶效果的好坏直接关系到成品的质量。在自溶罐中加入约1倍的无菌水(具体加量要看酵母的含水量情况)和2％～3％的食盐，用乳酸或磷酸调pH为6．0～7．0，再加入30ppm的中性蛋白酶和葡聚糖酶，加热到35℃保温l0小时，以活化细胞内的各种酶，再升温到50℃进行蛋白质分解，保温20小时。在这期间隔一段时间测一次氨基酸浓度，其氨基酸浓度变化如图。(表3)

表3自溶过程氨基酸浓度变化

去渣、灭菌：将自溶液用5000rpm的分离机离心分离去除细胞壁及大分子物质，然后将分离的酵母自溶液立即煮沸，保温30分钟，进行灭菌、灭酶和蒸发掉自溶液中的酵母味等异杂味。

浓缩：把灭菌后的自溶液温度降到90℃进行浓缩。若生产固体酵母精，则将自溶液浓缩至干物质含量达45％，再干燥成粉状酵母精；若生产液

体酵母精，则继续浓缩至干物质含量达65％左右灌装成产品；若生产膏状酵母精，则浓缩到干物质含量达80％左右包装。

调配：在浓缩液中加入4％的谷氨酸钠，0．2％的鸟苷酸钠，0．2％的肌苷酸钠，以增加酵母精的鲜味和醇厚性，搅拌均匀使其彻底溶解。

干燥：配后的浓缩液用醪泵送人干燥机的投料槽中，利用压力差放人带有0．2—0．3MPa蒸汽加热的滚筒中转动，滚筒干燥后刮下成片状的酵母精，粉碎后即可包装

（二）成品质量指标(见表4、表5、表6)

表4 液体酵母精质量指标

表5 膏状酵母精的质量指标

表6 固体酵母精质量指标

产品包装流程图如下：

食品接触表面清洁卫生标准

工厂加工设备与工器具条件必须符合卫生要求，并始终保持完好的维修状态，具体的要求如下。

与食品接触面的材料卫生要求：

（1）耐腐蚀、光滑、易清洗、不生锈；

（2）禁止使用竹木制品、纤维等。

与食品接触的设备、工器具要求

（1）无粗糙焊缝、破裂、凹陷；

（2）表里如一；

（3）拆装方便，便于清洗和维护保养。

包装材料的卫生要求

（1）盛放食品的内包装塑料袋，必须来自经卫生防疫部门备案的、有卫生许可证的企业，并有产品的检测报告；

（2）外包装纸箱必须有检验检疫部门出具的包装性能检验结果单。[21]与食品表面接触的消毒液浓度规定

（1）手消毒水：次氯酸钠50-100ppm；

（2）脚踏消毒池、车间墙壁、车间地面消毒水：次氯酸钠150-200 ppm 三．水、电、气、冷及压缩空气消耗耗水来源主要是用于溶啤酒酵母泥、洗脱啤酒酵母泥、洗瓶用水等工业用水，还有员工生活用水等非工业用水。耗水量约3000㎡/天

耗电来源主要是设备用电、照明用电和生活用电，耗电量约20KWh/t 四．主要设备的设计与选型（图表）

设备选择原则：

①满足工艺要求，保证产品的质量和产量。

②先进性。关键设备的质量性能、使用寿命、能量消耗、自动化水平应

尽可能接近或达到国际先进水平或国内领先水平

③适用性。结合我国国情，选用的设备应与建设规模、产品方案，以及

工厂的员工素质和管理水平相适应；与可能得到的原材料、辅助材料和燃料相适应；与环境保护要求相适应。

④可靠性。选用的设备应经过生产、运行的检验，并有良好的可靠性记

录。

⑤安全性。选用的设备在正常使用中应确保安全运行，考察所采用的设

备是否会对操作人员造成人身伤害，有无保护措施，是否会破坏自然环境和生态平衡，能否预防等。

⑥经济合理性。在注重所采用的设备先进适用、安全可靠的同时，应着

重分析所采用的设备是否经济合理，是否有利于节约项目投资和降低生产成本。

⑦所选设备应符合生物卫生要求，拆装清洗方便，与生物接触部分用不

易腐蚀的不锈钢或对生物无污染的材料制成。设备结构合理，材料性能可适应各种工作条件(温度、压力、湿度和酸碱度等)。

⑧在温度、压力、真空、浓度、时间、速度、流量、液位、计数和程序

等方面有合理的控制系统，并尽量采用自动控制方式。

主要材料：酵母泥、食盐、碳酸氢钠、中性蛋白酶和B-葡聚糖酶、磷酸或乳酸、谷氨酸钠。

设备

1)不锈钢洗涤罐：敞口，侧面从上到下分布数个排水阀，用于洗涤酵母时放出上清液而又不致酵母流失。

2)不锈钢自溶罐：具有保温和加热层，用于酵母自溶和酶解反应。

3)酵母收集罐：用于收集新鲜酵母。

4)不锈钢处理罐：带搅拌器，用于处理酵母泥。

5)分离机：用于分离酵母泥。

6)干燥机：用于干燥浓缩液。

7)包装机：用于包装成品酵母精

五．建筑结构设计图

1.建筑概述

根据啤酒酵母泥制取酵母精的工厂车间工艺流程、生产要求及特点，考虑到全厂的建筑群体结构整齐美观，经凑合里，并兼顾到将来的扩建需要，将工厂设计成长方形，主体建筑是中心点的工厂产房，里面负责所有的生产处理。还有旁边的产品包装房，负责将制取好的产品分装成瓶。位于工厂边有变电所、冷冻机房、办公室、机修房、仓库、食堂、瓶箱堆场等。

六．工厂的污水治理

废水来源主要是废水中主要含有淀粉、残糖、蛋白质、废酵母、醇类及各种残渣，有机物和SS含量高，容易腐败。若直接排入水体中，则将造成水体富营养化现象，促使水体底层的有机物质在厌氧条件下分解，产生臭气，引起鱼类和其它水体动物死亡。

为保护环境，减少污染，该厂决定将废水处理达国家二级排放标准后回用。本公司根据用户要求，采用先进、成熟的技术，特编制以下方案。

设计依据：中华人民共和国污水综合排放标准（GB8978-88）

建筑给水排水设计规范

废水水量、水质及排放标准:

表7 废水排水量

表8 水质排放标准

废水处理机理：啤酒酵母泥中含有大量的有机物，其BOD5与CODcr比值高达0.52-0.65，可生化性强，但废水进水CODcr高达2000-2500mg/l，故采用高负荷活性污泥法和生物接触氧化法相结合的办法，先用高负荷活性污泥池降解60%-70%的有机物，再进入生物接触氧化池进一步降解剩余的有机物，使出水达到排放标准。

工艺流程图如下