年产15万吨10°P啤酒糖化车间工艺设计.doc

精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除吉林工程技术师范学院食品工程学院酿造酒工艺学课程设计 设计题目: 年产15万吨10°P啤酒糖化车间工艺设计学生姓名: 班级学号: 2014年11月【精品文档】第 13 页目 录目 录1第一章 总论11.1文献综述11.1.1啤酒酿造技术现状与发展11.1.2我国啤酒年产量发展迅速11.1.3国产大麦生产的快速发展和应用21.1.4原辅料的选取21.2设计依据、经济技术指标31.3设计意义31.4车间布置及工艺标准41.4.1 车间布置原则41.4.2 工艺标准4第二章 糖化车间工艺52.1糖化工艺方法的选择52.2糖化工艺流程图62.3工艺流程说明7第三章 物料衡算和设备选型83.1物料衡算83.1.1 对1OOkg物料（60%麦芽，40%大米）生产10°淡色啤酒物料衡算83.1.2 生产100L 10°P淡色啤酒的物料衡算93.1.3 年产15万吨10°p啤酒的物料衡算93.2设备选型113.2.1 糖化锅的结构设计11第四章 结论14参考文献15第一章 总论1.1文献综述1.1.1啤酒酿造技术现状与发展啤酒是以大麦为原料经酵母发酵而成的一种低酒精含量的饮料酒。大约起源于9千年前的中东和古埃及地区,后跨越地中海,传入欧洲。啤酒因含有碳水化合物、蛋白质、氨基酸、多种维生素和矿物质,在1972年世界第九次营养食品会议上,被各国医学家宣布为“营养食品”,具有“液体面包”之美称。我国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年在北京由中国人投资建立了双合盛啤酒厂。综观仅有百年历史的中国啤酒工业，可以发现在改革开放以后涌现出了一大批具有品牌、技术、装备、管理等综合优势的优秀企业，如“青啤”、“燕京”、“华润”、“哈啤”、“珠江”、“重啤”、“惠泉”、“金星”等国际和国内的知名企业。由于啤酒的运输、保鲜等行业特点，加之地方保护主义作崇，使中国啤酒工业形成了诸侯割据、各自为政的“春秋战国”局面。纵然中国啤酒产量已突破2500万吨，位居世界第一；纵然已有四家中国啤酒集团的年产量超过100万吨，但与国际啤酒大国及啤酒发达国家相比，在集团化、规模化、质量、效益、品牌等方面我们均还比较落后。虽然“青啤”、“华润”、 “燕京”等已开始踏上集团化、规模化道路，但在质量、效益等方面与国际品牌尚有一定差距。1.1.2我国啤酒年产量发展迅速我国从十九世纪末开始引入啤酒和啤酒制造业，啤酒行业是我国酿酒工业中最年轻、也是发展最快、目前最大的行业，其发展令世界为之赞叹。自改革开放以来我国啤酒产量发展迅猛，1953 年全国啤酒总产量为2.74 万千升，1979 年全国啤酒总产量为37.3 万千升，1988 年全国啤酒总产量为 656.4 万千升，成为仅次于美国、德国名列第三的啤酒大国，1993 年全国啤酒总产量为1190 万千升，仅次于美国而居世界第二，2002年中国啤酒产量在持续九年居世界第二后以2386 万千升的产量超过美国居世界第一。2005 年啤酒产量突破 3000 万千升。2007 年啤酒产量达到 3500 万吨，成为世界第一啤酒生产大国，预计2008 年可达到4000 万吨以上。在啤酒企业规模上，前几年我们一直说企业数减少、呈现两极分化，2002 年仍有较明显的表现，全国啤酒企业总数 356 家，较上年减少 27 家，包括集团的下属啤酒生产厂 535 家，未比上年减少。其中啤酒产量 5 万千升的企业 84 家，比上年减少 18 家，但其产量规模更为集中，占全国总产量的 82.8%；3-5 万千升的企业 37 家，占全国总产量的 10.4%；1-3 万千升的企业 108 家，占全国总产量的 30.3%。在企业数量减少的过程中，1 万千升吨以下的小企业并未减少，在企业总数中的比例提高到 35.7%。中国啤酒工业的发展模式既相似于美国、日本的高度集中发展，也相似于德国的地方特色小啤酒厂。1.1.3国产大麦生产的快速发展和应用随着啤酒产量的快速增长,大麦、啤酒花等主要原辅材料也相继得到发展。由于进口大麦持续涨价,大大促进了国产大麦的生产和应用。据我国作物学会大麦专业委员会统计,2003年大麦种植面积达708万亩,产量达239.6万吨。春大麦区主要分布在甘肃(150万亩、60万吨)、黑龙江(128万亩、25万吨)、新疆自治区(80万亩、23万吨);冬大麦区主要分布在江苏(180万亩、63万吨)、云南省大理州(60万亩、30万吨)、河南省(40万亩、16万吨)。但是由于品质等种种原因,酿造啤酒用的国产大麦只占啤酒用量的30%左右,而大部分依赖从澳大利亚、加拿大等国进口。1.1.4原辅料的选取a.选取原因(1)大麦制成麦芽，其价格增加70%100%。麦芽的价格远远高于不发芽的大麦。在麦汁制造中采用适当的比例（本设计采用40%）的辅料。虽增加加工设备，有热能消耗，还需要增加酶制剂等费用，但总成本降低，具有经济性。(2)辅助物料含可溶性氮少，只提供麦汁浸出物中的糖类。可以降低麦汁总氮。相对减少麦汁中高分子含氮化合物的比例。提高啤酒的非生物稳定性和降低啤酒的色泽。(3)使用大米含有丰富的糖蛋白。故提高啤酒的泡持性。b.大米的特点：价格较廉，而淀粉含量远高于麦芽。多酚物质和蛋白质含量则较麦芽为低，添加大米的啤酒色泽浅，口味清爽，泡沫细腻。酒花香味突出。非生物稳定性比较好。特别是以制造底面发酵的淡色啤酒。c.大米比例： 本设计采用40%的大米比例。1.2设计依据、经济技术指标本设计以学习的酿造酒工艺学，工程制图为依据，通过文献检索、收集资料，综合分析，精确计算，已达到设计的结果更准确的目的。设计中充分利用课堂所学的基础知识，重视先进技术，降低成本等思想，从节约能源和降低原料消耗，追求经济效益等角度出发。以“工艺先进、技术可靠、系统科学、经济合理、安全环保”为原则，尽量采用本地原料、定型设备，各种设计方案综合比较，取长补短，制定一个高产节能的设计方案，高效生产高质量的优质啤酒。 1.3设计意义 啤酒是一种营养食品，它含有各种营养成分，如氨基酸，多种维生素及贪睡化合物，矿物盐等物质。而且啤酒含有很高的热量，被誉为液体面包。它还具有良好的医药疗效，不仅对胃和肝脏没有损害，还可以平缓的促进血液循环。通过啤酒厂生产方面的设计是对我们所学知识的又一次综合考察，有利于基础知识的理解，有利于逻辑思维的锻炼、有利于与其他学科的整合，培养我们独立思考、分析和解决问题的能力、进一步提升画图的能力，并学到很多书本上没有的方法和设计，把我们所学的理论知识应用到实际中，加强理论和实践知识的联系，同时还可以在实践中认识不足，为其他专业课程的学习打下基础，也为我们搞好毕业设计和走入工作岗位打下很好的基础，对于即将从事科研，生产或技术管理工作的毕生具有十分重要的意义。1.4车间布置及工艺标准 1.4.1 车间布置原则1) 确定设置布置形式 根据车间的生产纲领，分析产品-产量关系，从而确定生产类型是大量生产还是单件生产。由此决定车间设置布置形式是采用流水线式。2) 满足工艺流程要求 车间布置应保证工艺流程顺畅，物流搬运方便，减少或 避免往返交叉物流现象。3) 实行布置管理，工作环境整洁，安全。4) 选择适当的建筑形式 根据工艺流程要求及产品特点，配备适当等级的起重 运输设备，进一步确定建筑物高度，跨度柱距及形状。5) 采光，照明，通风，采暖，防尘，防噪声。6) 具备适当的柔性，适应生产的变化。1.4.2 工艺标准保证产品符合国家标准；保证工艺的安全性和可靠性，经济上的合理性；尽量采用先进的工艺，可靠的技术和设备；投资省，加工方便，运行费低，操作清洗方便。第二章 糖化车间工艺2.1糖化工艺方法的选择糖化方法主要可分为煮出糖化法和浸出糖化法。由于浸出糖化法要求使用溶解良好的麦芽，成本高，原料利用率低，且更适合酿造上面发酵啤酒，本设计不采用。而煮出糖化法可以补救一些麦芽溶解不良的缺点，原料利用率高，糖化时间短，麦汁成分好，适合酿造传统的下面发酵啤酒。故本设计采用该法。煮出糖化法，根据醪液煮沸的次数，常用的有一次，二次，三次煮出糖化法。a一次煮出糖化法：该法原料利用率不高，对麦芽质量要求高，故本设计不采用。b二次煮出糖化法：此法灵活性大，适于各种质量的麦芽和各类型的啤酒，其操作简单，煮沸时间短，能耗较小，设备利用率高生产周期短，成本低。故本设计用此法进行糖化c三次煮出糖化法：该法对麦芽质量要求不高，浸出物收得率较高，适合酿造浓色啤酒而不适合酿造淡色啤酒，相比二次煮出糖化法来说你糖化时间比较长，因此本设计不采用。发酵方法主要有单酿罐发酵和两罐法发酵。单罐法是指前发酵，主发酵，后发酵，贮酒全部在一个罐中完成。 单罐法优点：因只有一个容器，清洗消耗少；转入空罐时CO损失少；酒损少；所需工作时间少；节约能源；没有氧倾入的危险。因此本设计采用此法进行发酵。 两罐法发酵分两种情况：第一种是前发酵，主发酵在发酵罐中完成，后发酵，贮酒在贮酒罐中完成。第二种是前，主，发酵在发酵罐中完成，贮酒罐中在另一贮酒罐中完成。本次设计任务为年产15万吨10°P普通啤酒糖化车间的工艺设计，原辅料比为64，根据工艺要求，本设计利用麦芽，大米，酒花为原料，采用二次煮出糖化法，常压煮沸法，采用锥形罐一罐法发酵。2.2糖化工艺流程图大麦粉4419.88kg 大麦粉661.42kg 糖化锅 糊化锅 大米粉3390.24kg 淀粉酶5u/g复合酶13.26kg 50保温100min 45保温30min 5min 70保温20min 10min 93 淀粉酶3u/g大米 100煮沸20min糖化醪30u/g大麦 63 保温40min 70 保温至碘试完全 10010min 76 过滤2.3工艺流程说明1.糖化锅中50%的大麦粉和22%的麦芽粉进行糖化，在50保温100min进行蛋白休止。2.糊化锅中25%的大米粉和3%的麦芽粉进行糊化，45保温30min，进行蛋白休止，70保温20min进行保温液化，然后升温到93进行添加淀粉酶，促进糊化液化，最后升温至100进行煮沸。3. 煮沸后的糊化醪并入到糖化锅，开始糖化，先升温到63保温40min，使得核苷酸酶及内切肽酶等失活。4.浓醪进入煮沸锅升温到100进行一次煮出，然后回到糖化锅再进行糖化。5.一次煮出后升温到70，-淀粉酶开始作用，麦汁收率提高。保温至碘试完全。6.醪液再次升温到100进行二次煮沸。7.二次煮沸后并醪，然后降温到76，糖化终了，进行过滤。第三章 物料衡算和设备选型3.1物料衡算 表3.1 物料衡算表定额指标损失率（对热麦汁）原料利用率98.5%冷却损失3.5%麦芽水分6%发酵损失1.5%大米水分13%过滤损失1.0%无水麦芽浸出率75%装瓶损失1.0%无水大米浸出率95%总损失率7.0%3.1.1 对1OOkg物料（60%麦芽，40%大米）生产10°淡色啤酒物料衡算(1)热麦汁量麦芽收得率为：75% 大米收得率为：95% 混合原料收得率为：（0.6由上述可得100Kg混合原料可制得10°P热麦汁：74.23%×100÷10%=742.3kg又知10°P麦汁在20摄氏度时的相对密度为1.04，而100摄氏度时的麦汁比20摄氏度时的麦汁体积增加1.04倍。故100摄氏度时热麦汁的体积为：（742.3L(2)冷麦汁量：742.3L(3)发酵液量：716.32(4)酒花用量：705.581.47kg(5)酒花糟量：设煮沸过程中干酒花浸出率为40%，酒花糟水分含量为80%则酒花糟量为：kg(6)酵母用量：705.583.53L(7)过滤酒量：705.58698.52L(8)成品酒量：698.52L3.1.2 生产100L 10°P淡色啤酒的物料衡算根据上述衡算结果可知，100kg混合原料可生产10°P成品啤酒691.54L,故可得出下述结果。(1) 生产100L10°P淡色啤酒需混合原料量为：（100kg(2) 麦芽耗用量：14.46kg(3) 大米耗用量：14.46-8.676=5.784kg(4) 酒花耗用量：对淡色啤酒热麦汁中加入的酒花量为0.2%，故酒花耗用量为：（742.3kg(5) 热麦汁量：（742.3L(6) 冷麦汁量：（716.32L(7) 酒花糟量：设煮沸过程中干酒花浸出率为40%，酒花糟水分含量为80%则酒花糟量为：0.63kg(8) 发酵液量：（705.58÷691.53）×100=102.03L酵母耗用量：102.03×0.5%=0.51 L(9)过滤酒量：102.03101.01L(10)成品酒量：101.01L3.1.3 年产15万吨10°p啤酒的物料衡算全年生产天数为330天，设旺季生产240天，淡季生产90天，旺季每天糖化次数8次，淡季每天糖化次数为6次，则全年糖化次数为：240×8+90×6=2460次计算的基础数据可算出每次投料量和其他项目的物料平衡：（1） 年实际生产啤酒：150000000÷1.04=144230769L（2） 清酒产量：144230769÷(11.0%)=145687645L（3） 发酵液总量：145687645÷(11.0%)=147159237L（4） 酵母总量：147159237×0.5%=735796.185L（5） 冷麦汁量：147159237÷（11.5%）=149400241L（6） 热麦汁量：149400241÷（13.5%）=154818903L20麦汁体积：154818903÷1.04=148864330L20时10°P麦汁质量为：148864330×1.04=154818903kg（7） 混合原料量：154818903×10%÷74.23%=20856648.7kg（8） 麦芽耗用量：20856648.7×0.6=12513989.2kg（9） 麦芽日耗用量; 12513989.2÷330=37921.18kg（10） 大米耗用量：20856648.7×0.4=8342659.48kg（11） 大米日耗用量：8342659.48÷330=25280.79kg（12） 酒花耗用量：149400241×0.2%=298800.482kg（13） 酒花糟量为：896401.446kg根据经验估算，混合原料量定为25.9×106Kg，实际产量才大于150000t啤酒。把前述的有关啤酒发酵车间的三项物料衡算计算结果，整理成物料衡算表：表3.2啤酒厂物料衡算表物料名称单位对100kg混合原料100L10°P淡色啤酒糖化一次定额15万吨/年啤酒生产混合原料Kg10014.468455.282.08×107麦芽Kg608.6765081.301.25×107大米Kg405.7843390.248.34×106酒花Kg1.470.21121.542.99×105酵母L3.530.51299.197.36×105热麦汁L742.3107.363008.131.55×108冷麦汁L716.32103.660569.111.49×108湿酒花糟Kg4.410.63364.238.96×105发酵液L705.58102.0359756.101.47×108过滤酒L 698.52101.0159346.591.46×108成品啤酒L691.53100.0058536.591.44×1083.2设备选型 3.2.1 糖化锅的结构设计1锅身设计由酿造酒工艺学136页得知：糊化加水比为1:5，总加水比为1:4，根据物料以及热量衡算所得数据可知，一次糖化糖化锅中需要麦芽粉量为4419.88kg，加水17679.52kg，糊化锅中大米麦芽混合物量为（3390.24+661.42）4051.66kg，加水kg，糊化时蒸发量为607.749kg。因此第一次煮沸后，糊化醪量+糖化醪量4419.88+17679.52+4051.66+20258.3-607.74945801.64kg相对密度为1.04，则：糖化锅有效体积=44.04(m3)糖化锅的容量系数在0.770.82之间，锅直径D与高度H之比一般取21。设计估算可以按下式估算D，设底高部分为空余系数部分，取圆筒直径D与高度H之比为21，则所以，D=4.9m圆整 取D=4.9m H=2.45m 设搅拌器宽b=4.78m，锅内液柱高H液=2.2m，2.糖化锅排醪管（至过虑槽）水及低粘度液体（1×1051×106Pa）流速范围为1.53.0m/s 则取醪液流速为2m/s 工艺设计放醪时间10min糖化醪有效体积为44.04则D0.2m圆整取 D200mm s4mm L150mm校核 满足设计要求。3.糖化醪出口管（至糊化锅）至糊化锅的醪液量为：取醪液密度为1068kg/m3醪液流速为1.85m/sVD0.087圆整取D90mm s4mm L150mm校核 2.33m/s满足设计要求。4.下粉筒成品麦芽粉比容C2.560m3/t 一次糖化锅进麦芽粉量为4419.88/22209.94kg 则V总2.21×2.565.65进料时间10min 麦芽粉流速为1m/s圆整取 D200mm s4mm L150mm校核1.1m/s满足设计要求。5.糖化锅进水管糖化锅中一次加水量为：17679.52/28839.76kg 加水时间20min 自来水流速1.5m/sV8.857m30.112m圆整取 D100mm s4mm L150mm校核 1.15m/s满足设计要求。6.人孔选用500mm人孔7搅拌叶桨D=4.6m表3.3糖化锅主要构件一览表名称规格(mm)锅身D=4900 H=2450糖化锅排醪管（至过虑槽）D200糖化醪出口管（至糊化锅）D90下粉筒D200.糖化锅进水管D100人孔D500搅拌叶桨D=4600第四章 结论通过在本次做课设的过程中受益匪浅，在理论知识的学习过程中，我们可能只会对一些工业化的设计表面了解，不会学以致用，通过模拟化为工厂设计一个生产方案我们学到了太多的知识，之前我们不懂得查阅资料，不懂得变通创新，本次课设为我们提供了一个很好地锻炼机会，不仅让我们熟悉专业知识，同时也铸就我们耐心做事，刻苦专研的精神，现在终于领会到老师让我们做课设的真实意义，之前觉得这个离我们很远，老师为什么为难我们，可动手做了，觉得它并不是那么难，而且这个过程很重要，我们小组团结合作很早的完成了任务，大家一起讨论学习，各自发表自己的意见，这个过程让我意识到了合作的重要性，以后在工作中或生活中总会有些一个人不可能完成的事情，早早锻炼这种团队合作精神也是非常好的，很感谢老师给我们这次机会。本次设计查阅了大量的国内啤酒行业的文献资料、采集了啤酒厂生产实际中的技术参数。以工艺技术上先进、可靠；经济上合理可行为设计原则。采用二次煮出糖化法。选用的较先进的生产设备，设计的车间布置也是按照规定标准设计的。在设计中我们也遇到了一些实际的问题。像设备选型的时候遇到的选型找不到书上的现行的规定标准的情况等。我在设计中也发现了自己在查阅文献资料时的好多的不足之处，在以后的工作学习中还需要好好的训练自己。老师们讲的东西都是我们以后能够受用一生的，还需要好好的总结，学习。最后，我小组想要提出以下几点意见，以供大家以后共同见解学习。第一：为了提高学生对学习的信心，我们可以把学生做完的设计，其中较为实用创新的作品在老师修改后给予相应企业，应用于生产中，这样不仅是对学生能力的一种肯定，也社会对我校食品院的肯定。第二：老师可以选一些有意义实用性的设计，师生合作，做一些真正可以应用于生产中的设计。参考文献1 朱坚.液体面包一啤酒营养小议J.中国食品,1980,8:14-152 顾国贤.酿造酒工艺学(第二版)M.北京.中国轻工业出版社,19993 孔维宝,冯凌蕾,林小荣,等.我国保健啤酒的研究进展J.啤酒科技,2005,10:15 -17. 4 傅建波,刘永博,赵萍.高辅料比啤酒工艺的探讨J.啤酒世界,2007,(3):20- 25 杜绿君.国内外啤酒工业综述J.啤酒科技, 2001, 7:16 2006年中国啤酒行业再分析J.行业, 2006: 40-44.7 2002年全国啤酒工业形势及啤酒大麦现状分析.啤酒科技. 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