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1、1目 录第一章 绪 论 .2第二章 设计概论 .22.1 设计目的 .22.2 设计依据 .32.5 原料、辅料等物料的选择标准 .3第三章 生产工艺的选择及论证 .43.1 全厂工艺的选择及论证 .43.2 糖化工艺的选择及论证 .43.3 发酵工艺及设备的选择及论证 .6第四章 工艺计算 .84.1 物料平衡计算 .84.2 热量衡算 .104.3 耗水量的计算 .11第五章 相关设备计算与选型 .155.2 重点设备的设计选型 .15第六章 设计感想 .22第七章 参考文献 .232第 一 章 绪 论 啤酒是以麦芽为主要原料，添加酒花，经酵母发酵酿制而成的，是一种含二氧化碳、起泡、低酒精
2、度的饮料酒。由于其含醇量低，清凉爽口，深受世界各国的喜爱，成为世界性的饮料酒。啤酒的原料是大麦。大麦是世界上种植最早的谷物之一，几乎世界上所有地区都可种植，它的产量在谷物排名上，在小麦、玉米、稻谷之下，居第四位，而且大麦不是人类主要的粮食，习惯上作饲料。酿酒后的麦糟中，蛋白质含量得到相对富集，更适宜于做饲料，于是，用大麦制啤酒得到发展。中国近代啤酒是从欧洲传入的，据考证在1900年俄罗斯技师在哈尔滨建立了第一家啤酒作坊。第一家现代化啤酒厂是1903年在青岛由德国酿造师建立的英德啤酒厂。1915年在北京由中国人出资建立了双合盛啤酒厂。从1905年到1949年的40多年中，中国只有在青岛、北京、哈
3、尔滨、上海、烟台、广州等地建立了不到10年工厂，年产啤酒近一万吨，从1949年到1993年，我们用43年的时间，发展成为世界啤酒第二生产大国，这样的发展速度举世瞩目。我国啤酒工业的未来主要有以下几方面的变化：产量的发展；规模的扩大；技术经济指标还有差距，要不断的提高；原料的发展；啤酒品种向多样化发展；高浓度酿造技术；非热消毒的纯生啤酒酿造；人才的培养等。随着世界的发展，啤酒的生产技术逐步成为重点。当今，纯生啤酒的生产技术，膜过滤技术，微生物检测和控制技术，糖浆辅料的使用逐步发展起来。相信不久的将来，中国的啤酒业将以崭新的面貌跻身于世界啤酒先进领域。第 二 章 设 计 概 论2.1 设计目的通过
4、本次课程设计，使本专业的学生初步掌握工厂工艺设计的程序和方法，受到一次工程设计的严格训练，使其具有一定的工程设计能力。这对于即将从事科研，生产或技术管理工作的学生具有十分重要的意义。2.2 设计依据本设计以生物工程学院生物工程教研室的“生物工程专业设计任务书”为依据。2.3 设计内容本设计为年产5万吨 12Bx 浅色啤酒工厂3重点工段：糖化工段重点设备：煮沸锅设计的主要内容如下：1.啤酒生产工艺流程的选择、设计及论证。2.全厂物料衡算，水、汽、冷衡算。3.糖化工段设备及重点设备的选型及设计。4.发酵工段设备选型及技术论证。5.附属设备的选型。设计的绘图内容：(1).糖化及发酵工艺流程图(2).
5、煮沸锅总装配图(3).糖化车间平面图及立面图2.4 设计指导思想本设计在确定工艺流程和选择设备时，在工艺上力求其合理性和先进性，在设备上尽量采用先进的生产设备，做到技术上先进，生产过程机械化、自动化，减轻繁重的体力劳动，提高劳动生产率。尽量采用已成熟的生产技术和设备，使建厂后即能顺利投产，并能达到设计能力。经济上合理，因地制宜，管理方便，合理降低能耗，保护环境。生产出能满足人们口味的优质啤酒，达到投资少，见效快的效果。2.5 原料、辅料等物料的选择标准2.5.1原料的选择酿造啤酒所需原料的质量直接影响所生产的啤酒质量、啤酒酿造所需的原料主要是大麦、酒花和酵母。1.大麦大麦是啤酒生产中最重要的原
6、料，他发芽不仅含有较高的淀粉，同时也为糖化生产提供了各种丰富的酶系和含氮物质。对于其选用要经过质量判断，达标后才能选用，质量判断包括：感官判断，物理分析，化学分析，生理检验。2.酒花酒花是啤酒生产重要的原料，它赋予啤酒以纯正的苦味和啤酒香气，同时它还具有一定的防腐和澄清麦汁的能力。对其选用需要通过质量评价，达标后才能选用。质量包括：酒花的感官，酒花的化学鉴定，压缩酒花技术要求。3酵母酵母是单细胞微生物，在麦汁中起着物质转化作用。再有氧情况下将发酵糖转化为水和二氧化碳，再无氧情况下将发酵糖转化为乙醇和二氧化碳，酵母的选用要根据实际情况，从以下几点出发选用优质酵母。如：凝聚性和沉淀能力，发酵度，发
7、酵速度，抗热能力，产孢子能力，对维生素的要求。4.大米大米是最常用的一种麦芽辅助原料，其特点是价格较低廉，而淀粉高于麦芽，多酚物质和蛋白质含量低于麦芽。糖化麦芽汁收得率提高，成本降低，又可改善啤酒的风味和色泽，啤酒泡沫细腻，酒花香气突出，非生物稳定性比较好，特别适宜制造下4面发酵的淡色啤酒。大米的用量一般是25%-35%，质量要求如表2-1：表2-1大米的质量要求项 目 要 求色泽香 味夹杂物浸出物蛋白质脂肪水 分洁白，富有新鲜光泽，无黄色，棕色和青绿色不成熟粒，无霉粒 有新鲜粮香，无异味不超过0.2%，不得含有米胚芽 92%以上（无水物计）10%以下（无水物计）1%以下12.5%以下2.5.
8、2辅料的选择啤酒生产中使用辅料是因为辅料可提供廉价的浸出物或糖类，这样会减少麦芽的使用量，降低啤酒的生产成本。主要的辅料有大米、玉米、小麦、大麦、糖和淀粉糖浆，使用辅料应注意以下几个问题：1.加入辅料的品种和数量应根据麦芽的质量情况和所要酿造的啤酒类型来决定。2.添加辅料量过大或麦芽力不足时应适当加入相应的酶制剂。3.辅料的加入通常情况下使麦汁中蛋白质含量偏低，可通过降低蛋白质休止温度或加入中性蛋白酶等方法弥补以上不足，若仍达不到拟定的标准，应考虑降低辅料的比例。4.辅料的使用不应对啤酒质量指标产生太大的影响。第 三 章 生 产 工 艺 的 选 择 及 论 证3.1 全厂工艺的选择及论证3.1
9、.1全厂工艺流程大米粉碎糊化浊液麦芽筛选粉碎糖化过滤煮沸回旋沉淀冷却充氧发酵过滤清酒灌装3.1.2设备流程麦芽麦芽粉碎机糖化锅过滤槽煮沸锅回旋沉淀槽 大米大米粉碎机糊化锅 暂 存 槽 薄板换热器成品啤酒装酒机清酒罐 硅藻土过滤机 发酵罐 3.2 糖化工艺的选择及论证3.2.1工艺方法的选择 1.麦芽粉碎方法麦芽的粉碎方法随着时间的推移先后出现了干法粉碎，浸湿粉碎，回潮干法粉碎，连续湿法粉碎四种方法。干法粉碎可调节麦芽粉碎度，根据麦芽质量来控制，此法成5本较低，可以节省浸泡这一环节，但粉尘污染较大，本设计采用干法粉碎。辅料也用同样的方法。2.糖化方法糖化过程是一项非常复杂的生化反应过程，也是啤酒
10、生产中的重要环节。糖化的目的就是要将原料（包括麦芽和辅助原料）中的可溶性物质尽可能多的萃取出来，并且创造有利于各种酶的作用条件，使很多的不溶性物质在酶的作用下变成可溶性物质而溶解出来，制成符合要求的买麦芽汁收得率。糖化方法可分为以下几大类：三次浸出糖化法 煮出糖化法 二次浸出糖化法 一次浸出糖化法 升温浸出糖化法 浸出糖化法 糖化方法 降温浸出糖化法 复式一次煮出糖化法 复式煮浸糖化法 谷皮分离糖化法外加酶制剂糖化法 其它特殊糖化法现今，出于节省投资成本，使用了大量的辅料代替了原有的部分麦芽，从而出现了一种新的糖化方法，复式浸出糖化法，它是由这两种方法演变而来的方法。它对于生产色泽极浅（5.0
11、6.0 EBC 左右） ，高发酵度（12Bx 啤酒的真正发酵度为66%左右） ，残余可发酵性糖少的啤酒有较好的应用。它具有加水比大，避免添加过多的麦芽，再糊化煮沸时。处进皮壳溶解和形成焦糖、类糊精的特点。因此本设计采用复式浸出糖化法。生产过程简单，糖化时间短（一般在3小时以内） ，耗能少，故设计中采用的是复式浸出糖化法。3.过滤方法采用过滤槽法。此法虽然古老，但槽的结构日新月异，可有效的提高过滤速度，保证分离效果。由于表面积大，过滤的也较为充分，效率较高。4.煮沸设备：煮沸锅的种类有夹套式、内加热式和外加热式。夹套式是比较古老的加热方式，他加热循环好，但是煮沸麦汁的量受限制，制作也比较麻烦，实
12、用于中小型厂。外加热式在国内不是很常用。本设计采用内加热式，麦汁通过垂直安装在煮沸锅内的列管式换热器的列管而被加热向上沸腾，同时蒸汽被冷凝为液体。在加热器的上方装有伞型的分布罩，借此使上升的麦汁反射向四周，同时可避免泡沫的形成，保证麦汁在煮沸锅中较好的循环。5.麦汁澄清设备采用回旋沉淀槽。热麦汁由切线方向进入回旋沉淀槽，在槽内回旋，可产生离心力。由于在槽内运动，离心力的和其反作用力的合力把颗粒推向槽底部中央，达到沉淀的目的。由于该设备占地面积小，可缩短沉淀时间，提高麦汁的澄清度，降低了损失。6.麦汁暂存槽麦汁在过滤后温度为78度左右，经薄板换热器使温度升至90度左右，再进入暂存槽，提高了糖化次
13、数，节省了投资能耗，在煮沸锅中加热时可缩短到沸腾的时间。3.2.2糖化工艺流程中工艺参数及操作规程1.大米的比例为30%，麦芽的比例为70%。62.糊化：糊化锅料水比为1：5，投料后升温至50C，50C 是蛋白酶最适温度，有利于氨基酸的产生，调 PH，加入耐温 淀粉酶，保温10分钟。加热至90C，然后升温至100C，保温30分钟。3.糖化：糖化锅料水比为1：3.5，加入39C 的水使其混合后温度为37C，保持30分钟，升温至51C，保持75分钟，进行蛋白休止，将换热后的88C 糊化醪打入糖化锅，保持在63C，保温30分钟，升温至70C 以碘液检查为主，直至变色，表示糖化彻底，升温至78C，保温5分钟，将醪液泵入过滤槽。由于采用了高辅糖化，所以投料糖化前应加入耐高温的 淀粉酶。4.PH 值的调整： 淀粉酶最适 PH 值是5.65.8， 葡聚糖酶最适 PH 值是4.67.0，则加入磷酸调节 PH 值控制在5.6。5.甲醛的加入：在糖化时加入0.025%的甲醛来降低麦汁中花色苷的含量。6.过滤：过滤时醪液的温度保持不变， （控制在73-76C） ，PH 值保持在5.57.5之间，洗糟水温度为80C。当洗糟残液浓度达到工艺规定值，过滤结束。7.酒花的添加：煮沸90分钟，酒花分三次加入第一次
