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1、 生化工程课程设计啤酒发酵中粉碎机的设计生化工程课程设计 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 生化工程课程设计 目录目录引言1第一篇 啤酒生产工艺21.1啤酒工艺过程21.2 典型啤酒生产工艺流程31.3 物料衡算71.4 热量衡算10第二篇 粉碎机设计172.1啤酒生产的主要原料172.2麦芽的处理182.2.1麦芽粉碎的意义182.2.2麦芽粉碎的方法182.2.3麦芽粉碎的标准182.3 粉碎机的选择与计算192.3.1 麦芽粉碎机192.3.2 大米粉碎机192.3.3 粉碎机的选择192.4对辊式粉碎机概述202.4.1对辊式粉碎机的工作原理结构202.4.2对辊式粉碎机的结构
2、202.4.3对辊式粉碎机基本参数的确定222.4.4粉碎机基本参数的估算242.4.5 带传动设计252.4.6 齿轮传动设计29第三篇 设计总结34参考文献35生化课程设计 引言引言 啤酒是全世界分布最广，也是历史最悠久的酒精性饮料，它的酒精度低、营养丰富、有益于人的健康，因而有“液体面包”之美称，受到众人的喜爱。我国最新的国家标准规定：啤酒以大麦芽(包括特种麦芽)为主要原料，加酒花，经酵母发酵酿制而成的，含二氧化碳的、起泡的、低酒精度2.57.5%(v/v)的发酵酒。它营养丰富、含酒精低、易为人体吸收。1 我国啤酒的正规化生产源于十九世纪末。五六十年代，随着国家的经济的复苏和人民生活的改
3、善，政府斥资兴建了一批啤酒厂，使我国的啤酒生产业初具规模。至八十年代，我国经济快速增长，啤酒产业也得了空前的发展，并迅速成为了一个啤酒大国。 早期的啤酒生产，设备落后，且监控过程大多采用人工方式，再加上啤酒生产的长时性特点，使人工任务量过大，很容易出现质量问题。后期虽然开始启用一些控制设备，但多数存在控制过程简单，可视性差，生产过程数据不能进行有效地保存分析，控制精度和灵活性也欠佳。随着近些年来计算机的迅速普及，监控组态软件技术的日益成熟，人们开始运用组态软件进行啤酒生产过程自动化控制，避免了人为操作的失误，具有足够的灵活性，控制过程精度也有了很大的进步。生产过程历史数据的有效保存，也为厂家进
4、行控制过程分析，控制曲线改进，进一步提高产品质量，提供了良好的原始数据参考。34生化课程设计 第一篇 啤酒生产工艺第一篇 啤酒生产工艺1.1啤酒工艺过程啤酒生产工艺流程可以分为制麦、糖化、发酵、包装四个工序。现代化的啤酒厂一般已经不再设立麦芽车间，因此制麦部分也将逐步从啤酒生产工艺流程中剥离。）21.1.1麦芽制造 麦芽制造主要有三大步骤：浸麦、发芽、干燥，流程如下：原料（大麦）除根干燥发芽浸渍1.浸麦 使麦芽吸收发芽所需要的一定量水分的过程，称为大麦的浸渍，简称浸麦。经浸渍后的大麦称为浸渍大麦。浸麦是为了供给大麦发芽时所需的水分，给以充足的氧气，使之开始发芽。与此同时还可洗涤麦粒，除去浮麦，
5、除去麦皮中对啤酒有害的物质。浸麦水最好使用中等硬度的饮用水，不得存在有害健康的有机物，应无漂浮物。水中亚硝酸盐含量达到一定量时，对发芽有抑制作用。水中含铁、锰过多，会使麦芽表面呈灰白色。碱性的水，会提高皮壳的办渗透性，增加水的铁含量，限制沉降作用，甚至影响色泽。32.发芽浸渍大麦在理想控制的条件下发芽，生成适合啤酒酿造所需要的新鲜麦芽的过程，称为发芽。然后送入焙燥系统制成啤酒麦芽。因此，发芽是一种生理生化过程。大麦发芽的目的：激活原有的酶；生成新的酶；物质转变。3.干燥未干燥的麦芽称为绿麦芽，绿麦芽含水分高，不能贮存，也不能进入糖化工序，必须经过干燥。通过干燥，可以使麦芽水分下降至5%以下，利
6、于贮藏；终止化学生物学变化，固定物质组成；去除绿麦芽的生青味，产生麦芽特有的色、香、味；容易除去麦根。4.除根根芽对啤酒酿造没有意义，并影响啤酒质量。根芽吸湿性强，能够很快吸收环境的水分，使干燥麦芽含水量重新提高；根芽含有不良的苦味，影响啤酒的口味；根芽能使啤酒的色度增加。所以麦芽干燥后应将根芽除掉。41.2 典型啤酒生产工艺流程一个典型的啤酒生产工艺流程图如下 图1 （不包括制麦） 图1 啤酒生产工艺流程注：本图来源于中国轻工业出版社出版 管敦仪主编啤酒工业手册一书图中代号所表示的设备为：原料贮仓 麦芽筛选机 提升机 麦芽粉碎机 糖化锅 大米筛选机 大米粉碎机 糊化锅 过滤槽 麦糟输送 贮罐
7、 煮沸锅/回旋槽 外加热器 、酒花添加罐 、麦汁冷却器 、空气过滤器 、酵母培养及添加罐 发酵罐 啤酒稳定剂添加罐 缓冲罐 硅藻土添加罐 硅藻土过滤机 啤酒精滤机 清酒罐洗瓶机 灌装机杀菌机 贴标机装箱机1.2.1原料处理为了使原料中的有效成分最大限度得到利用，有害物质减少，要进行原料处理。原料处理包括麦芽处理，辅料处理，酵母处理等。制麦的主要过程为：大麦进入浸麦槽洗麦、吸水后，进入发芽箱发芽，成为绿麦芽。绿麦芽进入干燥塔/炉烘干，经除根机去根，制成成品麦芽。从大麦到制成麦芽需要10天左右时间。制麦工序的主要生产设备为：筛（风）选机、分级机、永磁筒、去石机等除杂、分级设备；浸麦槽、发芽箱/翻麦
8、机、空调机、干燥塔（炉）、除根机等制麦设备；斗式提升机、螺旋/刮板/皮带输送机、除尘器/风机、立仓等输送、储存设备。51.2.2 糖化工序麦芽、大米等原料由投料口或立仓经斗式提升机、螺旋输送机等输送到糖化楼顶部，经过去石、除铁、定量、粉碎后，进入糊化锅、糖化锅糖化分解成醪液，经过滤槽/压滤机过滤，然后加入酒花煮沸，去热凝固物，冷却分离麦芽在送入酿造车间之前，先被送到粉碎塔。在这里，麦芽经过轻压粉碎制成酿造用麦芽。糊化处理即将粉碎的麦芽/谷粒与水在糊化锅中混合。糊化锅是一个巨大的回旋金属容器，装有热水与蒸汽入口，搅拌装置如搅拌棒、搅拌桨或螺旋桨，以及大量的温度与控制装置。在糊化锅中，麦芽和水经加
9、热后沸腾，这是天然酸将难溶性的淀粉和蛋白质转变成为可溶性的麦芽提取物，称作麦芽汁。然后麦芽汁被送至称作分离塔的滤过容器。6麦芽汁在被泵入煮沸锅之前需先在过滤槽中去除其中的麦芽皮壳，并加入酒花和糖。煮沸：在煮沸锅中，混合物被煮沸以吸取酒花的味道，并起色和消毒。在煮沸后，加入酒花的麦芽汁被泵入回旋沉淀槽以去处不需要的酒花剩余物和不溶性的蛋白质。糊化锅：首先将一部分麦芽、大米、玉米及淀粉等辅料放入糊化锅中煮沸。 糖化槽：往剩余的麦芽中加入适当的温水，并加入在糊化锅中煮沸过的辅料。此时，液体中的淀粉将转变成麦芽糖。 麦汁过滤槽：将糖化槽中的原浆过滤后，即得到透明的麦汁（糖浆）。煮沸锅：向麦汁中加入啤酒
10、花并煮沸，散发出啤酒特有的芳香与苦味。7 1.2.3发酵工序发酵罐成熟罐：在冷却的麦汁中加入啤酒酵母使其发酵。麦汁中的糖分分解为酒精和二氧化碳，大约一星期后，即可生成嫩啤酒，然后再经过几十天使其成熟。 啤酒过滤机：将成熟的啤酒过滤后，即得到琥珀色的生啤酒。 冷却、发酵：洁净的麦芽汁从回旋沉淀槽中泵出后，被送入热交换器冷却。随后，麦芽汁中被加入酵母，开始进入发酵的程序。在发酵的过程中，人工培养的酵母将麦芽汁中可发酵的糖份转化为酒精和二氧化碳，生产出啤酒。发酵在八个小时内发生并以加快的速度进行，积聚一种被称作皱沫的高密度泡沫。这种泡沫在第3或第4天达到它的最高阶段。8从第5天开始，发酵的速度有所减
11、慢，皱沫开始散布在麦芽汁表面，必须将它撇掉。酵母在发酵完麦芽汁中所有可供发酵的物质后，就开始在容器底部形成一层稠状的沉淀物。随之温度逐渐降低，在810天后发酵就完全结束了。整个过程中，需要对温度和压力做严格的控制。当然啤酒的不同、生产工艺的不同，导致发酵的时间也不同。通常，贮藏啤酒的发酵过程需要大约6天，淡色啤酒为5天左右。9发酵结束以后，绝大部分酵母沉淀于罐底。酿酒师们将这部分酵母回收起来以供下一罐使用。除去酵母后，生成物嫩啤酒被泵入后发酵罐（或者被称为熟化罐中）。在此，剩余的酵母和不溶性蛋白质进一步沉淀下来，使啤酒的风格逐渐成熟。成熟的时间随啤酒品种的不同而异，一般在721天。经过后发酵而
12、成熟的啤酒在过滤机中将所有剩余的酵母和不溶性蛋白质滤去，就成为待包装的清酒。1.2.4包装工序装瓶、装罐机：酿造好的啤酒先被装到啤酒瓶或啤酒罐里。然后经过目测和液体检验机等严格的检查后，再被装到啤酒箱里出厂。 洗瓶机：洗净回收的啤酒瓶。 空瓶检验机：极其细小的伤痕也不会放过。 感官检查：每天新酿制的啤酒，由专门的负责人员进行实际品尝。只有在确保其品质后，才将鲜美可口的啤酒呈送给您。 每一批啤酒在包装前，还会通过严格的理化检验和品酒师感官评定合格后才能送到包装流水线。成品啤酒的包装常有瓶装、听装和桶装几种包装形式。再加上瓶子形状、容量的不同，标签、颈套和瓶盖的不同以及外包装的多样化，从而构成了市
13、场中琳琅满目的啤酒产品。瓶装啤酒是最为大众化的包装形式，也具有最典型的包装工艺流程，即洗瓶、灌酒、封口、杀菌、贴标和装箱。1.3 物料衡算啤酒厂糖化车间的物料平衡计算主要项目为原料(麦芽、大米和酒花)用量，热麦汁、冷麦汁、废渣的量的计算等。10根据我国啤酒生产现状，有关生产原料配比、工艺指标及生产过程的损失数据4如下表所示：表1工艺技术指标及基础数据项目名称百分比(%)项目名称百分比(%)定额指标原料利用率98.5原料配比麦芽75麦芽水分6啤酒损失率(相对热麦汁)大米25大米水分13冷却7.5无水麦芽浸出率75发酵损失1.6过滤损失1.5无水大米浸出率92瓶装损失2.0总损失12.6根据上表的
14、基础数据，首先进行100 kg原料生产12淡色啤酒的物料衡算，然后进行100 L 12淡色啤酒的物料衡算。1 . 100 kg原料(70%麦芽、30%大米)生产12啤酒的物料衡算 (1)热麦汁量：根据上表可得到原料收得率分别为：麦芽收得率： 0.75(100-6)/100 =70.5%大米收得率：0.92(100-13)/100 =80.04%混合原料收得率： (0.770.5% + 0.380.04%)100 =73.36%由上述可得100 kg原料可制得的12热麦汁为： (73.3612)100 =611.3 kg加热后的麦汁体积增加1.04倍，12麦汁在20时的相对密度为1.084kg/L9故热麦汁100的体积为：(611.31.084)1.04 =586.5 L(2)添加酒花量：611.3
