2022年产万吨度淡色啤酒厂糖化车间煮沸锅锅体设计方案.docx
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1、目录第一章绪论 2其次章设计概论 22.1 设计目的 22.2 设计依据 32.5 原料、辅料等物料的挑选标准 3第三章生产工艺的挑选及论证 43.1 全厂工艺的挑选及论证43.2 糖化工艺的挑选及论证43.3 发酵工艺及设备的挑选及论证 6第四章工艺运算 84.1 物料平稳运算 84.2 热量衡算 104.3 耗水量的运算 11第五章相关设备运算与选型 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 231 / 25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、低酒精度的饮料酒;由于其含醇量低,凉爽快口,深受世界各国的宠爱
2、, 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,几乎世界上全部地区都可种植,它的产量在谷物排名上,在小麦、玉M、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,用大麦制啤酒得到进展;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、哈尔滨、上海、烟台、广州等地建立了不到10年工厂,年产
3、啤酒近一万吨,从 1949年到1993年,我们用 43年的时间,进展成为世界啤酒其次生产大国,这样的进展速度举世瞩目;我国啤酒工业的将来主要有以下几方面的变化:产量的进展;规模的扩大;技术经济指标仍有差距,要不断的提高;原料的进展;啤酒品种向多样化进展;高浓度酿造技术;非热消毒的纯生啤酒酿造;人才的培育等;随着世界的进展,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,微生物检测和掌握技术,糖浆辅料的使用逐步进展起来;信任不久的将来,中国的啤酒业将以崭新的面貌跻身于世界啤酒先进领域;其次章 设计概论2.1 设计目的通过本次课程设计,使本专业的同学初步把握工厂工艺设计的程序和
4、方法,受到一次工程设计的严格训练,使其具有肯定的工程设计才能;这对于即将从事科研,生产或技术治理工作的同学具有特别重要的意义;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 10万吨 12oBx浅色啤酒工厂4 / 25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挑选、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. 煮沸锅总装配图3. 糖化车间平面图及
5、立面图2.4 设计指导思想本设计在确定工艺流程和挑选设备时,在工艺上力求其合理性和先进性,在设备上尽量采纳先进的生产设备,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;尽量采纳已成熟的生产技术和设备,使建厂后即能顺当投产,并能达到设计才能;经济上合理,因地制宜,治理便利,合理降低能耗,爱护环境;生产出能满意人们口味的优质啤酒,达到投资少,见效快的成效;2.5原料、辅料等物料的挑选标准2.5.1 原料的挑选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料,他发芽不仅含有较高的淀粉,同时也
6、为糖化生产供应了各种丰富的酶系和含氮物质;对于其选用要经过质量判定,达标后才能选 用,质量判定包括:感官判定,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,它给予啤酒以纯正的苦味和啤酒香气,同时它仍具有肯定的防腐和澄清麦汁的才能;对其选用需要通过质量评判,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;再有氧情形下将发酵糖转化为水和二氧化碳,再无氧情形下将发酵糖转化为乙醇和二氧化碳,酵母的选用要依据实际情形,从以下几点动身选用优质酵母;如:凝结性和沉淀才能,发酵度,发酵速度,抗热才能,产孢子才能
7、,对维生素的要求;4. 大 M大 M是最常用的一种麦芽帮助原料,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,非生物稳固性比较好,特殊相宜制造下面发酵的淡色啤酒;大M的用量一般是 25%-35%,质量要求如表 2-1 :表2-1 大 M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2.5.2 辅料的挑选雪白,富有新奇光泽,无黄色,棕色和青绿色不成熟粒, 无霉粒 有新奇粮香,无异味不超过 0.2%,不得含有 M胚芽 92%以上 无水物计) 10%以下 无水物计)
8、1%以下12.5%以下啤酒生产中使用辅料是由于辅料可供应廉价的浸出物或糖类,这样会削减麦芽的 使用量,降低啤酒的生产成本;主要的辅料有大M、玉 M、小麦、大麦、糖和淀粉糖浆,使用辅料应留意以下几个问题:1. 加入辅料的品种和数量应依据麦芽的质量情形和所要酿造的啤酒类型来打算;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. 辅料的加入通常情形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补偿以上不足,如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 生产工艺的挑选及论证3.1 全厂工艺的挑选及论证3.1
9、.1 全厂工艺流程大 M粉碎糊化浊液麦芽挑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 M大 M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 糖化工艺的挑选及论证3.2.1 工艺方法的挑选1. 麦芽粉碎方法麦芽的粉碎方法随着时间的推移先后显现了干法粉碎,浸湿粉碎,回潮干法粉碎,连续湿法粉碎四种方法;干法粉碎可调剂麦芽粉碎度,依据麦芽质量来掌握,此法成本较低,可以节约浸泡这一环节,但粉尘污染较大,本设计采纳干法粉碎;辅料也用同样的方法;2. 糖化方法糖化过程是一项特别复杂的生化反应过程,也是啤酒生
10、产中的重要环节;糖化的目的就是要将原料 包括麦芽和帮助原料)中的可溶性物质尽可能多的萃取出来,并且制造有利于各种酶的作用条件,使许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别糖化法外加酶制剂糖化法其它特殊糖化法现今,出于节约投资成本,使用了大量的辅料代替了原有的部分麦芽,从而显现 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化而来的方法;它对于 生产色泽极浅 5.0 6.0 EBC
11、左右),高发酵度 12oBx 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,防止添加过多的麦 芽,再糊化煮沸时;处进皮壳溶解和形成焦糖、类糊精的特点;因此本设计采纳复式 浸出糖化法;生产过程简洁,糖化时间短一般在 3小时以内),耗能少,故设计中采纳的是复式浸出糖化法;3. 过滤方法采纳过滤槽法;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, 保证分别成效;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,有用于中小
12、型厂;外加热式在国内不是很常用;本设计采纳内加热式,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,同时可防止泡沫的形成,保证麦汁在煮沸锅中较好的循环;5. 麦汁澄清设备采纳回旋沉淀槽;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心,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,降低了缺失;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,节约了投资能耗,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 M的比例为 30%,麦芽的比例为 70%;2. 糊化:糊化锅料水比为 1:5,投料后升温至 50oC,50oC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 90oC,然后升5 / 25温至100oC,保温 30分钟;3. 糖化:糖化锅料水比为 1:3.5 ,加入39oC的水使其混合后温度为 37oC,保持 30 分钟,升温至 51oC,保持 75分钟,进行蛋白休止,将换热后的 88oC糊化醪打入糖化锅,保持在 63oC,保温 30分钟,升温至
14、70oC以碘液检查为主,直至变色,表示糖化彻 底,升温至 78oC,保温 5分钟,将醪液泵入过滤槽;由于采纳了高辅糖化,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5.6 5.8 , 葡聚糖酶最适 PH值是4.6 7.0 ,就加入磷酸调剂 PH值掌握在 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, 掌握在 73- 76oC), PH值保持在 5.5 7.5之间,洗糟水温度为 80oC;当洗糟残液浓度达到工艺规定值,过滤终止;7. 酒花的添加:煮沸 90分钟,酒花分三次加入第一次
15、:煮沸 5-15 分钟,添加总量的 5-10%,主要是排除煮沸时的泡沫;其次次:煮沸 30-40 分钟后,添加总量的 55-60%,主要是萃取 酸,促其异构;第三次:煮沸完成前 15分钟,加入 35%,萃取酒花油,提高酒花香 .3.2.3 糖化工艺的掌握原理糖化曲线1. 酸休止,利用麦芽中磷酸酯酶对麦芽中菲订的水解,产生酸性磷酸盐,此工艺条件是:温度为 3537oC, PH在5.2 5.4 ,时间为 3090分钟2. 蛋白质休止,利用麦芽中羧基肽酶分解多肽形成氨基酸- 氨基酸)和利用内切肽酶分解蛋白质形成多肽和氨基酸为 4550oC,形成可溶性多肽为 5055oC,作用时间为 10 20分钟;
16、3. 糖化分解,淀粉分解成可溶性糊精和可发酵性糖,对麦芽中- 淀粉酶催化形成可发酵性糖,最适温度为 6065oC, - 淀粉酶最适活性温度为 70oC,这个酶共同作用,最适 PH为5.5 5.6 ,作用时间为 30120分钟; 4. 糖化终了,糖化终了必需使醪中除了- 淀粉酶以外,其它水解酶会失活钝化),此温度为 7080oC,再此温度范畴内主要依据需保留- 淀粉酶的量及考虑到过滤的要求;采纳上限温度,醪黏度小, 过滤加快,有害物质溶解多,- 淀粉酶残留少;4. 酶制剂和添加剂的应用,- 淀粉酶,- 淀粉酶,糖化酶, R-酶等酶制剂再卫生规范下,依据工艺要求,适时适量的使用,对改善工艺和麦汁组
17、分有肯定的作用;3.2.4 流程论证本设计引用了的辅料,而辅料都为不发芽谷物,谷物中淀粉是包含在胚乳细胞壁中的生淀粉,只有经过破除淀粉细胞壁,使淀粉溶出,再经糊化和液化,使之形成淡薄的淀粉浆,才能受到麦芽中淀粉酶的充分利用,形成可发酵性糖和可溶性低聚糊 精;此未发芽谷物的预处理,一般在糊化加水加麦芽后,生温生至煮沸;而本设计选用的复式浸出糖化法,能很好的完成辅料的酶和煮沸处理;此法对辅料糊化有两大特点:一是大加水比,二是尽可能利用外加- 淀粉酶,帮助糊化、液化,防止添加过多的麦芽,再糊化煮沸时,促进皮壳溶解和形成焦糖,类黑精;并且此法采纳两段式糖 化温度,提高了可发酵性糖的含量;综上所述,复式
18、浸出糖化法对本设计是特别有用 的;7 / 253.3 发酵工艺及设备的挑选及论证3.3.1 工艺流程的说明1. 麦汁的冷却过程:采纳薄板冷却器;冷却介质为 2oC的冷水,经换热后麦汁的温度为8oC,热麦汁进口温度为 8oC,水出口温度为 80oC,冷却时间为 1小时;此流程的优点如下:1) 有效解决啤酒生产中生产用水的问题;经过一段冷却后的本身被加热到80oC左右;2) 可以做为糖化和洗涤用水;3) 冷却面积大;4) 降低能耗;操作简洁;2. 麦汁充氧:麦汁冷却到发酵接种温度后,接触氧,此时氧反应柔弱,氧在麦汁 中成溶解状态,它是酵母前期发酵繁衍所必需的;它可使酵母自身的数量增殖560) 10
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