2022年年产万吨啤酒厂糖化、发酵工段课程设计报告.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 生物与化学工程学院课程设计报告题目 年产 5 万吨啤酒厂糖化、发酵工段同学姓名：李非杨专业班级：生物工程 2022010502班学号： 1101815036指导老师：罗建成设计时间： 2022.5.202022.5.26名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 生物反应工程与设备课程设计任务书学 院生化学院专业班级11 生物 2 班姓 名李非杨所在组别第三组设计题目年产 5 万吨啤酒厂糖化、发酵工段完成时间2022.5.12-2022.5.16（13周）1.设计题目 年产

2、5 万吨啤酒车间（工厂）设计（重点为糖化、发 酵车间） 2生产基础数据（1） 产品规格： 11 度淡色啤酒（2） 生产天数： 300 天/年（3） 原料配比：麦芽：大 M70：30 （4） 原料利用率： 98%（5） 麦芽水分： 5% （6） 大 M 水分： 12% （7） 无水麦芽浸出率： 80%（8） 无水大 M 浸出率： 90% 设计（9） 啤酒缺失率（对热麦汁）：冷却缺失6%；发酵缺失1.5%；过滤缺失 1.5%；灌装缺失 2 %内容（10）空瓶缺失： 1.0 %及要求（11）瓶盖缺失 1.0 % 12 商标缺失 0.1 % 13 麦芽清净及磨碎缺失： 0.1 % 14 总缺失： 10

3、% 15 糖化次数：生产旺季（160 天） 8 次/天；生产淡季（150 天） 4 次/天. 具体工艺指标由指导老师下达 .3设计内容1 依据以上设计任务.查阅有关资料、文献、搜集必要地技术资料,工艺参数与数据,进行生产方法地挑选,工艺流程与工艺条件地确定与论证 . 2 工艺运算：糖化和发酵车间地热量衡算（即蒸汽耗量地运算）、用水量运算以及耗冷量运算 .3 糖化车间和发酵车间设备地选型运算：包括设备地容名师归纳总结 量、数量、主要地形状尺寸.（供挑选）第 2 页,共 32 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 4 挑选其中某一重点设备进行单体设备地具体化

4、工运算与 设计 .（供挑选）4设计要求 1 依据以上设计内容,撰写设计说明书 . 2 完成图纸 1 张：全厂工艺流程图（或重点单体设备总装 图）1、查阅资料 1 天 2、工艺运算 2 天工作3、结构图和工艺图设计、绘制1 天4、编写说明书 1 天进度及支配年产 5 万吨啤酒车间设计（重点为糖化、发酵车间）【摘要】：啤酒是以大麦和水为原料,并添加少量酒花,采纳制麦芽、糖化、发酵等特定工艺酿造而成地是一种含有少量酒精和充分二氧化碳,具有酒花香和爽口苦味,养分丰富,风味特殊地低度酿造酒 .本设计是对年产 5 万吨 11淡色啤酒地工厂工艺设计 .啤酒生产地工艺流程设计,工艺运算,糖化车间物料衡算（工艺

5、技术指标及基础数据）、糖化车间热量衡算（糖化用水消耗热量、第一次M 醪煮沸消耗热量、其次次煮沸前混合醪升温耗热量、其次次 M 醪煮沸消耗热量、洗槽水耗热量、麦汁煮沸耗热量、糖化一次总耗热量、糖化一次耗用蒸汽量、蒸汽单耗）、发酵车间耗冷量衡算（工艺耗冷量、非工艺耗冷量）,设备地设计与选型（包括糖化锅、糊化锅、过滤锅、煮沸锅、回旋沉淀槽、发酵罐）,并在此基础上,对啤酒生产工艺流名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 程图和重点单体设备总装图进行简洁地绘制 . 【关键词】：啤酒工艺流程工艺运算设备选型Annual output

6、 of 50000 tons of beer workshop design mainly for saccharification and fermentation workshop【 Abstract 】 : beer barley and water as raw material, and adding a small amount of hops, malt preparation, saccharification, fermentation and a specific brewing process and is a sufficient containing a small

7、amount of alcohol and carbon dioxide, with crisp wine fragrance and bitter taste, rich nutrition, unique flavor of low-alcohol wine brewing.This design is the annual output of 50000 tons of 11 ale factory process design. Beer production process design, process calculation, the saccharification works

8、hop material balance technology index and basic data, saccharification workshop heat balance saccharifying boiling water consumption quantity of heat, the first meters mash before the consumption quantity of heat, the second boiling mix mash temperature heat consumption, the second rice mash boiling

9、 heat consumption, the basin water heat consumption, wort boiling heat consumption, saccharification time total heat consumption, saccharification time consumed steam, the steam consumption, the fermentation workshop of cold consumption balance the process 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 32 页精选学习资料 - -

10、- - - - - - - of cold consumption, the process of cold consumption, design and selection of equipment including mash tun, mash copper, filtration pot, boiling pans, cyclotron sedimentation tank, fermentation tank, and on this basis, the beer production process flow diagram and key equipment assembly

11、 for simple mapping.【 key words 】 : beer process technology calculation equipment type selection 目 录摘要 .2 设计任务书 .3 第一章 设计概论 .5 1.1 啤酒行业简介 .5 1.2 设计目地 .5 1.3 设计内容 .5 1.4 原料、辅料等物料地挑选标准.6其次章 工艺流程 .7 2.1 主要工艺流程图 .7 2.2 工艺要点 .8 第三章 工艺运算 .10 3.1 物料平稳运算 .10 3.2 糖化车间地耗热量运算 .13 3.3 发酵车间地耗冷量运算 .19名师归纳总结 - - -

12、 - - - -第 5 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第五章 主要设备选型及运算 .24 5.1 主要设备运算 .24 5.2 设备一览表（见附录A）.28参考文献 .28 附录 .28 课程设计体会 .30 成果评定表 .31 第一章 设计概论 1.1 啤酒行业简介 啤酒是以麦芽为主要原料,添加酒花,经酵母发酵酿制而成地,是一种含二氧化碳、起泡、低酒精度地饮料酒 地宠爱,成为世界性地饮料酒 . .由于其含醇量低,凉爽快口,深受世界各国啤酒地原料是大麦 .大麦是世界上种植最早地谷物之一,几乎世界上全部地区都可种植,它地产量在谷物排名上,在小麦、玉M、稻谷之下

13、,居第四位,而且大麦不是人类主要地粮食,习惯上作饲料 .酿酒后地麦糟中,蛋白质含量得到相对富集,更相宜于做饲料,于是,用大麦制啤酒得到进展 . 中国近代啤酒是从欧洲传入地,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地英德啤酒厂 .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年地 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,年产啤酒近一万吨,从1949 年到 1993 年,我们用 43 年地时间,进展成为世界啤酒其次生产大国,这样地进展速度举世瞩目

14、.信任不久地将来, 中国地啤酒业将跻身于世界啤酒先进领域 .1.2 设计目地本设计是将我们学到地学问应用到实践中来.在独立完成这个设计地过程中,一方面巩固学到地学问,另一方面通过查阅,整理资料增加我们地熟识和科研 技能,同时,进一步熟识工厂地生产实际,培育我们理论联系实际地才能,锻 炼了我们作为一名技术骨干应有地独立工作才能 .1.3 设计内容名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 本设计为年产 5 万吨 11o淡色啤酒工厂设计 重点工段：糖化、发酵工段重点设备：煮沸锅 发酵罐设计地主要内容如下：1.啤酒生产工艺流程地挑

15、选、设计及论证. . 2.物料衡算,水、汽、冷衡算. . 3.糖化工段设备及重点设备地选型及设计4.发酵工段设备及重点设备选型及设计 5.附属设备地选型 . 设计地绘图内容：1.糖化及发酵工艺流程图 2.煮沸锅总装配图 3.锥形罐总装配图 1.4 原料、辅料等物料地挑选标准 1.4.1 原料地挑选 酿造啤酒所需原料地质量直接影响所生产地啤酒质量、啤酒酿造所需地原料主要是大麦、酒花和酵母 . 1.大麦 大麦是啤酒生产中最重要地原料,他发芽不仅含有较高地淀粉,同时也为糖化生产供应了各种丰富地酶系和含氮物质.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

16、验 . 2.酒花酒花是啤酒生产重要地原料,它给予啤酒以纯正地苦味和啤酒香气,同时它仍具有肯定地防腐和澄清麦汁地才能.对其选用需要通过质量评判,达标后才能选用 .质量包括：酒花地感官,酒花地化学鉴定,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,酵母地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,名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 发酵度,发酵速度,抗热才能,产孢子才能,对维生素地要求

17、. 4.大 M 大 M 是最常用地一种麦芽帮助原料,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,又可改善啤酒地风味和色泽,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地淡色啤酒 1.3.2辅料地挑选.大 M 地用量一般是 25%-35%.啤酒生产中使用辅料是由于辅料可供应廉价地浸出物或糖类,这样会减少麦芽地使用量,降低啤酒地生产成本.主要地辅料有大 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.加入辅料地品种和数量应依据麦芽地质量情形和所要酿造地啤酒类型来 打算 . 2.添加辅料量过大或麦芽

18、力不足时应适当加入相应地酶制剂 . 3.辅料地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,如仍达不到拟定地标准,应考虑降低辅料地比例 . 4.辅料地使用不应对啤酒质量指标产生太大地影响 . 其次章 工艺流程2.1 主要工艺流程图 2.1.1啤酒酿造工艺流程名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.1.2 糖化车间工艺流程图2.2 工艺要点 2.2.1 粉碎 大 M、麦芽在进行糊化和糖化前第一经过粉碎机粉碎,粉碎虽是简洁地 机械过程,但粉碎程度对糖化地生化变化,对麦

19、汁地组成成分,对麦汁地过滤速度及原料地利用率都是特别重要地 .（1）粉碎使原料表面积增加,与水接触面积增加,糖化时间削减,收得率 增加 .（2）麦芽可粉碎成麦皮、粗粒、细粒、粗粉、细粉五个组分 .（3）要求麦芽皮壳破而不碎,胚乳部分尽可能细一些 . 2.2.2 糖化、糊化 糊化：大 M 粉碎后,加到糊化锅中,加入温水,在肯定地温度下 45 ,淀粉 在水中溶涨、分裂,形成匀称糊状溶液,制成液化完全地醪液,再加入糖化锅名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中与麦芽一起糖化 .糖化：麦芽经过适当地粉碎后,加到糖化锅内,加入温

20、水,在肯定地温度下50）,利用麦芽本身地酶,将麦芽及大M 中地淀粉水解成麦芽糖等糖类,将蛋白质分解成酵母易于发酵利用地氨基酸等养分物质,这一过程就是糖化过程 . 2.2.3 麦汁过滤糖化终止后,将糖化醪液泵送到过滤机,把麦芽汁与麦糖分别出来,得到澄清地麦芽汁 .（1）糖化工序终止后,意味着麦芽汁已经形成.采纳过滤方法尽快将麦汁和麦糟分别 .过滤地好坏,对麦汁地产量和质量有重要地影响.（2）麦汁过滤分为过滤和洗槽两个操作过程.（3）过滤地目地是获得凉爽地麦汁和较高地麦汁收得率（4）要求麦汁过滤速度正常,过滤应在规定时间内完成,麦汁低吸氧,具 有正常地色、香、味 . 2.2.4 高温煮沸 煮沸在煮

21、沸锅中进行 .使余外地水分蒸发,使麦芽汁浓缩到规定浓度；使酒花 有效成分溶入麦汁中；给予麦汁特殊地酒气香气和爽口地苦味；使麦汁中可凝固蛋白质凝固析出,以提高啤酒地非生物稳固性；破坏全部地酶活性,麦汁进 行灭菌,以获得定型地麦汁 . 煮沸要求适当地煮沸温度,分批添加酒花,在预定煮沸时间内,使麦汁达到 规定浓度,保持有明显酒花香味和柔和地苦味,以保证成品啤酒有光泽、风味 好、稳固性高 . 煮沸时间 7090min,麦汁地煮沸强度应达到 810. 2.2.5 澄清冷却 麦汁进入冷却器中冷却,冷却至 10左右便接种啤酒酵母进行发酵 .（1）麦汁煮沸定型后,必需立刻进行冷却,使温度适合酵母发酵地需要 .

22、（2）要求冷却时间短,麦汁无细菌,并且不混浊,沉淀缺失少,操作简 单,可削减人力 .（3）本工艺采纳 “下面 ”酵母发酵,因此麦汁温度应冷却至 48. 2.2.6 加入酵母发酵名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 麦芽汁经过冷却后,加入啤酒酵母和无菌空气,输送到发酵罐中,开头发酵.发酵 -6- 黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）主要是利用啤酒酵母将买芽汁中地买芽糖转化成酒精和二氧化碳,并产生各种风味物质,经过肯定地发酵周期后,成为成熟地发酵液,也称 25,需时 57 天. 2.2.7 硅藻过滤“嫩啤酒 ” .用上面

23、酵母地发酵温度 10发酵液成熟后,经过离心及多重过滤,去掉发酵液中地酵母、大分子地蛋白 质,成为晶莹、清亮地酒精,再经巴氏灭菌制成熟啤酒,才可以进行罐装 .2.2.8 包装成品 啤酒包装是啤酒生产地最终过程,啤酒包装过程对啤酒质量和外观有直接影响,包装过程应尽量削减二氧化碳地缺失和氧气地摄入.啤酒包装可依据市场需要挑选各种包装形式,常见地有玻璃瓶装、易拉罐装及桶装 .第四章 工艺运算4.1 物料平稳运算 4.1.1 工艺技术指标及基础数据 年产 5 万吨 11淡色啤酒生产车间工艺设计 表 4-1 啤酒生产基础数据名师归纳总结 工程名称百分比工程名称百分比第 11 页,共 32 页定无水麦芽（%

24、）啤酒缺失率冷却缺失（%）80 6 浸出率发酵缺失1.5 额90 无水大 M 过滤缺失1.5 浸出率灌装缺失2 指原料利用率98 空瓶缺失1.0 （对热麦标麦芽水分5 瓶盖缺失1.0 汁）大 M 水分12 商标缺失0.1 原料配比麦芽70 麦芽清净及0.1 磨碎缺失- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 大 M 30 总缺失10 生产天数： 300天/年 糖化次数：生产旺季（ 160 天） 8 次/天 生产淡季（ 150天） 4 次/天依据以上地基础数据,第一进行100kg原料生产 11淡色啤酒地物料运算,然后进行 100L 10淡色啤酒地物料衡算,最终进行

25、 50000t/年啤酒厂糖化车间地 物料平稳运算 . 4.1.2 糖化物料运算 1. 100kg原料地物料衡算（1）热麦汁量麦芽清净及磨碎缺失量： 700.1%=0.07kg 麦芽浸出量： 700.07 15% 80%53.15kg 大 M 浸出量： 30112% 90%=23.76kg 浸出物总量： 53.15+23.76=76.91kg 混合原料收得率为： 76.91 98% 100=75.37%由上述可得 100kg 混合原料可制得地11热麦汁量为： 75.37 11%=685.18kg查资料知 11o麦汁在 20时地相对密度为 1.044,而 100热麦汁比 20时地麦 汁体积增加 1

26、.04 倍,故热麦汁（ 100）体积为： 685.181.04 1.044=682.55L（2）冷麦汁量 682.55 （10.06）=641.60L（3）发酵液量 641.60 1-0.015=631.98L（4）过滤酒量 631.98 1-0.015=622.50L（5）成品啤酒量 622.50 1-0.02=610.05L（6）酒花耗用量 682.55 100 0.2=1.37kg 2、100L 啤酒地物料衡算 100kg 原料生产 11淡色成品啤酒 610.05L （1）生产 100L11啤酒需用混合原料为 100610.05 100=16.39kg （2）麦芽耗用量： 16.39 7

27、0%=11.47kg （3）大 M 耗用量： 16.39-11.47=4.92kg 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - （4）酒花耗用量 ：对浅色啤酒热麦汁中加入地酒花量为 0.2% 即每 100升热 麦汁中添加 0.2kg,故为： 111.88100=0.22 kg （5）热麦汁量： 682.55610.05100=111.88L （6）冷麦汁量 :：641.60610.05100=105.17L （7） 湿糖化糟量：设湿麦芽糟水分含量为80%,就湿麦芽糟量为 11.7（1-0.05）（1-0.80）/（1-0.

28、8）=10.9kg湿大 M 糟量： 4.92 （1-0.12）（1-0.9）/1-0.8=2.16kg故湿糖化糟量： 10.90+2.16=13.06kg（8）酒花糟量 设麦汁煮沸过程干酒花浸出率为40%,且酒花糟水分含量为80%,就酒花糟量： 0.22 （ 1-0.4）/（1-0.8）=0.66kg（9）发酵液量： 631.98 610.05100=103.6L（10）过滤酒量： 622.50610.05100=102.04L（11）成品啤酒量： 102.04（1-0.02）=100L（12）空瓶需用量： 1000.64 （1+1.0%）=157.81个（13）瓶盖需用量： 1000.64

29、1+1.0%）=157.81个（14）商标需用量： 1000.64 （1+0.1%=156.41个 3、每次糖化地物料衡算 50000t/a 11淡色啤酒生产旺季160天,每天糖化 8 次,淡季 150天,每天糖化 4 次,就全年地总糖化次数为：8160+4150=1880次由以上设计中可得出 100kg 原料可得成品啤酒 610.05L,而 11啤酒地密度为 =1012kg/m3. 就 610.05L 啤酒质量 M=610.051.012=617.37kg7 6由此可得 年产 5 万吨啤酒所需地原料量为 510 100617.37=8.10 10 kg（1）每次糖化地原料量为：混合原料： 8

30、.10 10 /1880=4310kg麦芽： 43100.7=3017kg大 M：43103017=1293kg（2）热麦汁量： 682.551004308.51=29407.74（L） 3 冷麦汁量： 10.06 29407.74=27643.28（L）名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4 湿麦糟量： 10.05 10. 801292.552865.16kg10 .8（5 湿 M 糟量： 10 .12 10 .901292.55568.72kg10.8 6 湿糖化糟量：2865.16568.723433.88k

31、g（7）酒花用量： 0.2%29407.74=58.82（kg） 8 湿酒花糟量： （140%）/（180%）58.82=176.46（kg） 9 发酵液量： 27643.28（10.015）=27228.63（L） 10 过滤酒量： 27228.63（10.015）=26820.20（L） 11成品酒量： 26820.20（10.02）=26283.80（L）表 42 啤酒酿造车间物料衡算物料名称 单位 对 100kg混 100L11度 糖化一次定 5 万吨 /年啤合物料 淡色啤酒 额量 酒生产量混合原料 kg 100 16.39 4308.51 8.10 106麦芽 kg 70 11.47

32、 3015.96 5.67 106大 M kg 30 4.92 1292.55 2.43 106酒花 kg 1.37 0.22 58.82 1.106 105热麦汁 L 682.55 111.88 29407.74 5.53 107冷麦汁 L 641.60 105.17 27643.28 5.197 107湿糖化糟 kg 60.94 13.06 3433.88 6.456 106湿酒花糟 kg 4.11 0.66 176.46 3.317 105发酵液量 L 631.98 103.59 27228.63 5.119 107过滤酒量 L 622.50 102.04 26820.20 5.042

33、107成品酒量 L 610.05 100 26283.80 4.941 107备注： 11淡色啤酒地密度为 1012kg/m3,实际年产啤酒 50003t 4.2 糖化车间地耗热量运算名师归纳总结 4.2.1 糖化和糊化用水耗热量Q 1第 14 页,共 32 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 糊化锅加水量为 :G =1292.55+258.515=7755.3kg式中, 1292.55 为糊化一次大M 粉量,记为G 大米=1292.55kg.1292.550.2 为糊化锅加入地麦芽粉量（为大M 量地 20%）,料水比 1:5 而糖化锅加水量为：G =

34、2757.45 3.5=9651.07kg 式中, 2757.45为糖化一次糖化锅投入地麦芽粉量,即 3015.96258.51=2757.45kg 而 3015.96 为 糖 化 一 次 麦 芽 定 额 量 , 记 为G 糖麦 =3015.96kg 料水比 1:3.5 故糖化总用水量为：G = G + G =7755.3+9651.07=17406.37kg自来水地平均温度取 T =18,而糖化配料用水温度 T =50,故耗热量为：Q = C w G （T -1T ）=4.18 17406.37 （50-18）=2328276.05kJ 4.2.2糊化锅中 M 醪煮沸耗热量名师归纳总结 Q

35、2第 15 页,共 32 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 由糖化工艺流程简图（图4-1）可知：Q =Q +Q 22+Q23名师归纳总结 Q 为 M 醪由初温即室温T 加热到煮沸 100地耗热,Q 22为煮沸过程中蒸汽带第 16 页,共 32 页走地热量,Q 23为升温过程中地热缺失 .（1）糊化锅内 M 醪由初温T 加热至煮沸地耗热量Q21Q =C 米醪G 米醪（100-T ）.（a）运算 M 醪地比热容C 米醪依据体会公式C谷物=0.01（100-W）C +4.18W进行运算 .式中 W 为含水百分率,C 为肯定谷物比热容,取C =1.55kJ/

36、（kgK）C 麦芽=0.01 （100-5）1.55+4.18 5=1.68kJ/（kgK）C 大米=0.01 （100-12）1.55+4.18 12=1.87kJ/（kgK）- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - =G 大米C 大米G 麦芽C麦芽G 1 CwG 大米G 麦芽G 1 =1292.551.87.258.511 .6877553.418=3.79kJ/（kgK）129255258. 517755.3M 醪地初温T 设原料地初温为18,而热水为 50,就T = G 大米C 大米G 麦芽C 麦芽）18G 1 C w50G 米醪C 米醪=1292.551.87258.511 .68 .187755.34.1850=47.49306.36379M=1292.55+258.51+7755.3=9306.36kg把上述结果代入（ a）中,得Q =3.79 9306.36 （100-47.4）=1855260kJ（2）煮沸过程蒸汽带出地热量Q22设煮沸时间为 40分钟,蒸发量为每小时5%,就蒸发水量为：v1G 米醪5% 4060=9306.36 5% 4060=310.21