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1、毕业设计 年产40万吨啤酒厂发酵车间工艺设计学 生：学 号：专 业：生物工程班 级： 指导教师： 摘要摘 要本设计为年产40万吨8P啤酒厂发酵车间工艺设计，其生产原料为大麦麦芽和大米，生产旺季占全年产量的80%，全年生产天数为300天，设计的主体为发酵车间，主体设备为发酵罐。本设计对啤酒生产线工艺设计中的关键部分原料的糊化、糖化、麦汁过滤、煮沸、发酵、啤酒过滤进行了工艺论述和选择。设计内容主要包括物料衡算，热量衡算，冷耗衡算，水衡算和设备选型的计算及重点设备选型及计算。本设计的图纸主要包括全厂总工艺流程图、发酵车间设备布置图的平立面图及重点设备的装配图(发酵罐)。关键词：啤酒,发酵,发酵罐,工
2、艺计算ABSTRACTThe design is the annual output of 40 million tons of 8 P brewery fermentation process design, the production of raw materials for barley malt and rice, production peak season account for 80% of the total production,a year of production days for 300 days, the design of main workshop for f
3、ermentation workshop, the main equipment for fermentor. The design thesis is a key part of the process design of the beer production line - raw materials, pasting, glycosylated, wort filtration, boiling, fermentation, beer filtration. Its elements include the material balance, heat balance, cold-con
4、sumption balance, water balance and equipment selection, calculation and focus on equipment selection and calculation. The design drawings, including floor planning and elevations of the fermentation workshop and focus device assembly drawing (fermentor). KEY WORDS: beer,fermentation,fermentor,proce
5、ss calculation毕业设计目 录摘 要前 言1第一章 啤酒工艺选择与论证31.1啤酒原料41.1.1 大麦41.1.2 啤酒糖化的其他原料71.1.3 啤酒花和酒花制品71.2麦芽汁制备工艺101.2.1 麦芽与大米的粉碎111.2.2 糖化原理121.2.3 糖化方法及设备141.2.4 麦芽醪的过滤151.2.6 麦汁的处理181.2.7 麦汁的充氧201.2.8浸出得率和原料利用率201.2.9最终麦汁质量211.3 啤酒发酵211.3.1 啤酒酵母211.3.2啤酒发酵机理221.3.3 啤酒发酵方法的选择221.3.4 啤酒发酵工艺241.3.5 酵母的添加与回收271.3
6、.6 发酵设备的降温控制28第二章 工艺计算312.1 物料衡算312.1.1 物料衡算的意义312.1.2 物料衡算基础数据312.1.3 100原料生产8P啤酒的物料衡算312.1.4 生产100L 8P啤酒的物料衡算322.1.5 年产40万吨8P啤酒糖化车间物料衡算342.2 耗热量的计算372.2.3 第二次煮沸前混合醪液升温至70的耗热量392.2.4 第二次煮沸混合醪液耗热量402.2.5 洗糟水耗热量412.2.6 麦汁煮沸过程中耗热量412.2.7 一次糖化总耗热量422.2.8 一次糖化蒸汽耗用量D422.2.9 糖化小时最大蒸汽耗用量422.2.10 蒸汽单耗422.3
7、工艺耗水量计算432.3.1 糖化用水432.3.2 洗糟用水量432.3.3 糖化室洗刷用水432.3.4 麦汁冷却器冷却用水432.3.5 澄清槽洗刷用水442.3.6 麦芽汁冷却器清洗用水442.3.7 CIP装置洗涤用水442.3.8 CIP系统配洗液用水442.3.9 过滤冷却器洗刷用水442.3.10 硅藻土过滤机洗刷用水442.3.11 清酒罐洗刷用水442.3.12 洗瓶机用水442.3.13 瓶装机洗刷用水452.3.14 杀菌机用水452.3.15包装车间地面洗刷用水452.3.16 发酵罐洗刷用水452.3.17 其他用水452.4 工艺耗冷量的计算452.4.1 发酵车
8、间工艺流程452.4.2 工艺技术指标及基础数据452.4.3 工艺耗冷量的计算462.4.4 发酵车间工艺耗冷量492.4.5 非工艺耗冷量492.4.6 非工艺总耗冷量502.4.7 总耗冷量50第三章 发酵车间设备设计与选型523.1 发酵罐的设计与选型523.1.1 发酵罐体积的确定523.1.2 发酵罐个数的确定523.1.3 发酵罐材料的选择533.2 发酵车间其他附属设备选型583.2.1 清酒罐583.2.2 扩大培养罐选型593.2.3.麦汁杀菌罐603.2.4过滤设备61第四章 车间布置624.1厂房的整体布置和轮廓设计624.1.1 厂房的整体布置624.1.2厂房的立体
9、布置624.1.3厂房的平面布置624.1.4厂房建筑结构624.2发酵车间设备布置634.2.1发酵设备634.2.2 泵634.3.3 过滤机634.4.4 清酒罐634.4.5其他罐644.4.6 门、楼梯64参考文献65致 谢66I前言前 言酒是人类最古老的酒精饮料，是水和茶之后世界上消耗量排名第三的饮料。啤酒是根据英语Beer译成中文“啤”，称其为“啤酒”，沿用至今。啤酒是以麦芽（包括特种麦芽）为主要原料，以大米或其它谷物为辅助原料，经麦芽汁的制备，加酒花煮沸，并经酵母发酵配制而成的，是一种含有二氧化碳、起泡的、低酒精度的饮料酒。由于其具有独特的苦味和香味，营养成分丰富，含有各种人体
10、所需的氨基酸及多量维生素、泛酸以及矿物质，当前市场需量越来越大，人们的要求也不断地提高。啤酒是以大麦经发芽制成的大麦芽为主要原料，以大米或其它谷物为辅助原料，以本地主产淀粉物为主，经麦芽汁的制备、糖化、添加酒花、煮沸、过虑、啤酒酵母发酵等过程，酿造而成含二氧化碳，低酒精浓度的酿造酒。19世纪末，啤酒输入中国。1900年俄国人在哈尔滨市首先建立了乌卢布列希夫斯基啤酒厂；但一直到1935这期间生产技术掌握在外国人手中，生产原料麦芽和酒花都依靠进口。1949年以前，全国啤酒厂不到十家，总产量不足万吨。1949年后，中国啤酒工业发展较快，并逐步摆脱了原料依赖进口的落后状态。1979年产量达到510ML
11、，1986年产量达到4000ML。中国的啤酒于1954年开始进入国际市场，当时出口仅0.3ML，到1980年已猛增到26ML。 据研究显示，啤酒里所含的各种组成成份不但有非常高的营养价值，而且还具有良好的医药疗效，具体表现在以下两个方面：一方面，啤酒中酒精含量较低（10度黄啤酒含酒精3左右），不仅对胃和肝脏没有损害，还可以平缓地促进人体血液循环。另一方面，啤酒中含有烟酸，在维生素B1和B6维持心脏正常活动的同时，烟酸能扩张血管，加速新陈代谢，因此啤酒对心血管系统有益。自20世纪90年代，中国啤酒行业进入了快速发展的阶段，行业发展至今，中国的啤酒产量和人均消费量均有大幅度提升。2003-2007
12、年5年间，中国啤酒经济指标取得了一定增长，啤酒产量增加1426万千升，增长56.9%。中国啤酒消费仍有很大的提升空间。从世界范围看，发达国家啤酒的人均消费量增长缓慢，而在经济增长较快地区，如东欧和中国的啤酒需求量和产量增长速度远远高于世界平均增长速度，增速比发达国家高3%。中国啤酒消费存在着地域分布的不均衡性。中国啤酒行业的发展路径与世界啤酒的发展路径基本一致，也就是从发达地区向不发达地区过渡。目前我国经济快速发展，成绩令世界瞩目，啤酒随着经济发展，人民生活水平的提高，逐步从城市走向农村，成为人民大众最喜爱的饮料之一。啤酒生产年增长率在810左右。我国的发展规划为：2000年达到年产2100万
13、吨，人均年占有量为15L，预计到2010年产量达30003500万吨，人均占有量达到世界平均水平。此外我国农业处于世界先列，农作物产量位居世界第一，大麦等啤原料在国内许多地区都有种植，且产量巨大，客观上发展啤酒工业的条件比较成熟。本设计将原料到制成成品啤酒中的各环节涉及的工艺、设备、控制条件等有关情况作一简单的阐述，希望能和各位共同讨论，不足之处请多多指正。71第一章 啤酒工艺选择与论证第一章 啤酒工艺选择与论证全厂工艺流程图粉碎麦芽湿法粉碎糊化蛋白分解糖化回旋分离煮沸麦糟过滤麦汁冷却酒花糟啤酒花充氧冷麦汁主酵添加酵母后熟冷贮排放酵母待滤酒硅胶缓冲罐过滤硅藻土高浓稀释添加剂自来水稀释水水处理袋
14、式过滤精滤清酒袋式过滤器装酒压盖杀菌验酒瓶盖装箱喷码贴标成品酒洗瓶卸箱上瓶验瓶检验大米二氧化碳入库图1-1 啤酒全厂工艺流程图1.1啤酒原料1.1.1 大麦自古以来大麦是酿造啤酒的主要原料，在酿造时先将大麦制成麦芽，再进行糖化和发酵。大麦之所以适于酿造啤酒，是由于： 大麦便于发芽，并产生大量的水解酶类； 大麦种植遍及全球； 大麦的化学成分适合酿造啤酒； 大麦是非人类食用主粮；大麦按籽粒生长形态分类，可分为六棱大麦、四棱大麦和二棱大麦我国华北地区都种植六棱大麦，南方都种植二棱大麦。二棱大麦是六棱大麦的变种，麦穗上只有两行籽粒，粒子均匀饱满且整齐。二棱大麦的淀粉含量较高，蛋白质的含量相对较低，浸出物收得率亦高于六棱大麦，所以，一般都用二棱大麦。因此，在本设计中选用二棱大麦。1.1.1.1大麦的化学成分（1）水分 根据收获季节的气候情况，大麦的水分含量波动在11%-20%之间，适于贮藏的大麦水分应在13%以下。（2）淀粉 大麦的淀粉含量占其干物质的58%-65%,大部分是作为贮藏物质存在的。 淀粉是大麦的主要贮藏物，存于胚乳细胞壁内。大麦淀粉有大颗粒（20
