2022年毕业设计方案说明书,啤酒厂的设计方案 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 摘要本设计为年产15 万吨11 淡爽型）啤酒厂设计,糖化工段的工艺设计是设计的重点；该啤酒经过糊化,糖化,过滤,煮沸,冷却,采纳圆筒体锥底发酵罐,历经14 天发酵而成；此次设计运算主要包括物料衡算,热量衡算,冷耗运算和设备选型的运算以及重点设备糊化锅的运算；该啤酒厂 设计的图纸主要包括糖化车间和发酵车间的流程,重点设备糊化锅装配图,以及糖化车间的平面图 和立面图；啤酒的酿造采纳 70%的优质麦芽, 30%的大 M ；设计中采纳湿法粉碎,该工艺可以使麦芽皮壳充分 吸水变软,粉碎时皮壳不易磨碎,胚乳带水碾磨,较匀称,糖化速度快,可提高过滤速度；对大

2、 M 来说,粉碎的越细越好,越利于糊化；而湿法粉碎恰恰能更好的更细的粉碎；糖化采纳二次煮出糖 化法,用此方法酿造啤酒,其颜色色泽淡黄,泡沫丰富长久具有特殊味道；可以补救一些麦芽溶解 不良的缺点,促进物料的溶解,使溶液完全糊化,便于淀粉酶的作用,以提高浸出物收得率；关键词：淡爽型；啤酒厂；糊化锅；设计；二次煮出法Abstract This design for yearly produces 150,000 tons 11的运算和选型 29 5.1.1 糊化锅的容积运算 29 5.1.2 糊化锅的厚度运算 30 5.1.3 糊化锅的管径运算 31 5.1.4 糊化锅重运算 32 5.1.5 法兰

3、挑选 32 5.1.6 支座的挑选 32 5.1.7 CIP 清洗管路的设计 33 第 6 章 啤酒三废的处理 33 6.1 啤酒厂废水的治理 33 6.1.1 好氧处理工艺 33 6.1.2 水解 -好氧处理 35 6.1.3 厌氧 好氧联合处理技术 36 6.2 副产物的利用 36 6.2.1 麦糟的利用 36 6.2.2 二氧化碳的回收 37 6.2.3 酵母的回收利用 37 III / 44 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 44 页精选学习资料 - - - - - - - - - 结论 37 参考文献 40 附录 38 致谢 38 IV / 44 名师归纳总结

4、- - - - - - -第 4 页,共 44 页精选学习资料 - - - - - - - - - 第 1 章 绪论 1.1 啤酒工业概述 随着人们生活水平的提高,饮食消费结构的不断转变,啤酒已进入了千家万户；为了保持啤酒应有 的传统并结合实际的生产情形,给啤酒下一个简明的定义是一件很有意义的事,既啤酒是以麦芽为 主要原料,添加酒花,经酵母发酵酿制而成的,一种含二氧化碳、气泡、低酒精度的饮料酒；上述 定义的实际意思：1、啤酒以麦芽为主要原料,亦即啤酒是以麦芽为主要原料生产的；基于以麦芽为主要原料,就麦芽使用量应不少于50%；自古以来大麦是酿造啤酒的主要原料； 2、啤酒是添加酒花,经酵母发酵酿制

5、而成的；是世界目前各国公认的经过糖化、发酵方法而酿制 的酿造酒,非配制酒； 3、啤酒应是含二氧化碳、气泡、低酒精度的饮料酒；区分于汽酒和其它配制酒；我国啤酒工业起 步较晚,但进展快速；目前,我国啤酒的年产量已位居世界首位；但从人均消费量来看,远远落后 于发达国家水平；我国啤酒产很多,但设备产量参差不齐；最近几年啤酒产业正向着规模化、效益化进展；不少的啤 酒厂被大啤酒厂兼并；这一进展趋势是符合世界进展趋势的；随着啤酒生产现代化的迈进,我们将 会喝到更新奇、更可口的啤酒；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,一种含二氧化碳、气泡、低酒精度 的饮料酒；1.2 啤酒设计概述 1.2.

6、1 设计目的 通过此毕业设计,使我们初步把握了工厂工艺设计的程序和方法；并受到一次工程设计的严格训 练,让我们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毕业生具有十 分重要的意义；1.2.2 设计选题依据 本设计是依据齐齐哈尔高校生命科学与工程学院生物工程教研室布置的毕业设计大纲的要求来进行 设计的；1.2.3 设计内容 本设计为年产 15 万吨 11 淡爽 啤酒厂设计,重点设备糊化锅,重点是糖化车间的设计；仍包括 设计工厂的工艺方法及流程,三大衡算,设备选型,生产车间的布置,绘制设计图纸 工艺流程 图,车间平、立面布置图、重点设备装配图）,撰写设计说明书；1.2.4 指

7、导思想 本设计是在确定工艺方法及流程和设备选型时,结合了实习工厂的实际情形,工艺上力求其合理性 和先进性,设备上依据实际尽可能采纳先进的生产设备；通过先进的技术,自动化、机械化的生产 掌握,来减轻繁重的体力劳动和提高劳动力生产率,并采纳已经成熟的生产工艺技术和设备,使工 厂建成后能够顺当投产,快速达到设计才能；在经济上,因地制宜,采纳适合的治理方法,降低能 耗,削减污染,爱护环境,选用合适的产品的,削减铺张；设计工厂整体要做到投资少、成本低、见效快的成效；1.3 课题争论的内容和流程 厂址的挑选：地理位置一般工厂厂址选在城镇的郊区,考虑微生物发酵工厂对环境因素的特殊要 求,需要地势平整,利于排

8、水,有丰富的水源 2；气象资料是工厂总平面布置的重要依据之一；厂址应当接近原料产地,保证供应便利,削减运输损 失；1 / 44 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 44 页精选学习资料 - - - - - - - - - 工艺挑选： 1.保证产品质量符合国家的标准2.尽量采纳成熟的,先进的技术和设备；3.挑选生产方法主要依据原料的来源,种类和性质；设备的挑选：保证工艺的安全性和牢靠性,经济上的合理性,技术先进,投资省,加工便利,运行 费低,操作清洗便利；主要流程： 1.查阅资料,确定工艺方法以及流程2.进行设计衡算 ；1958 年我国在天津、杭州、武汉、重庆、西安、兰州、昆

9、明等大城市投资新建了一批规模在 2000吨左右的啤酒厂,成为我国啤酒业进展的一批骨干企业；1.4.2 当代中国啤酒工业新中国成立以来,啤酒工业的进展经受了四个阶段：第一阶段 从 1953 年到 1962 年,是啤酒工业的调整和进展阶段,新建了一批新的啤酒厂,啤酒年产量的平均增长速度为 38.2%；1963 年至 1972 年,速度虽有所放慢,但啤酒产量仍增长 1.4 倍；到1978 年,我国的啤酒年产量达到 40 万吨；在这一阶段 ,在啤酒科学争论、训练、人才培育等方面的工作为啤酒工业的今后的进展打下了基础；其次阶段 1979 年后 ,啤酒生产全面进展；全国除西藏外,各省、市、自治区都建立了啤

10、酒厂,全国除轻工系统外,其他部们如商业、农业、机械、国防、冶金等都建立了啤酒厂；一些啤酒厂的规模也越来越大；如在 1980 年,我国共生产啤酒 68. 8 万吨 2；第三阶段 在这一阶段,我国的啤酒工业高速进展,其主要特点是扩建和新建的啤酒厂如雨后春笋,啤酒生产规模也逐步扩大,在有的省份 , 几乎每个县市都有啤酒厂；据 1987 年的统计 , 在浙江省就有啤酒厂 104 家；由于实行改革开放政策 ,从国外引进技术 ,装备 ,人才 ,加快了啤酒工业的进展 .如从国外引进了啤酒生产线,特殊是啤酒灌装线；产量翻番的时间缩短,如 1982 年,全国啤酒产量为117 万吨,到1985 年,啤酒产量就达到

11、310.4 万吨； 1988 年,啤酒产量又翻了一番,达到654 万吨；第四阶段这一阶段可说是中国的啤酒工业进入了旺盛的成熟期,一方面 , 啤酒工业连续以高速度进展,在高速进展的同时,开头对啤酒的质量,啤酒工业的经济效益更加重视,啤酒工业的规模依据国际 上的惯例,开头向大型化,集团化方向进展；一些中小型啤酒厂被大型啤酒厂兼并；1.5 啤酒生产技术 1.5.1 啤酒的主要工艺 啤酒生产过程分为麦芽制造、麦芽汁制造、前发酵、后发酵、过滤灭菌、包装等几道工 序；麦芽制造：大麦 也正在试验用小麦）浸渍吸水后,在相宜的温度和湿度下发芽,发芽时产生各种 水解酶,如蛋白酶、糖化酶、葡聚糖酶等,这些酶可将麦芽

12、本身的蛋白质分解成肽和氨基酸,将淀粉分解成糊精和麦芽糖等低分子物质；发芽到肯定程度,就要中止发芽,经过干燥,制成水份含量 较低的麦芽；麦芽汁的制造：麦芽经过适当的粉碎,加入温水,在肯定的温度下,利用麦芽本身的酶 制剂,进 行糖化 主要将麦芽中的淀粉水解成麦芽糖）,为了降低生产成本,仍可以加入一 定比例的大 M 粉2 / 44 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 44 页精选学习资料 - - - - - - - - - 作辅料 大 M 粉中先加水煮沸）；制成的麦芽醪,用过滤槽进行过滤,得到麦芽汁,将麦芽汁输送到麦汁煮沸锅中,将余外的水份蒸发掉,并加入酒花；酒花是一种植物的花,

13、加入到啤酒中,可使啤酒带有特有的酒花香味和苦味,同时,酒花中的一些成份仍具有防腐作用,可延长啤酒的保藏 期；发酵：麦芽汁经过冷却后,加入酵母菌,输送到发酵罐中,开头发酵；传统工艺分为前发酵和后发 酵,分别在不同的发酵罐中进行,现在流行的作法是在一个罐内进行前发酵和后发酵；前发酵主要 是利用酵母菌将麦芽汁中的麦芽糖转变成酒精,后发酵主要是产生一些风味物质,排除掉啤酒中的 异味,并促进啤酒的成熟,这一期间,掌握肯定的罐内压力,使后酵时产生的二氧化碳保留在啤酒 中；因此后期要充入二氧化碳,把二氧化碳通过冲气管中的小泡吹入到发酵液中；在后发酵中压强 会逐步上升；过滤灭菌：经过二个星期左右的发酵有些啤酒

14、发酵期可能长达几个月）,将啤酒经过过滤,除去啤酒中的酵母菌和微小的颗粒,再经达低温灭菌 62左右）,冷却,啤酒就可以包装；瓶装的啤酒,瓶子要经过几次的灭菌,瓶盖要经过紫外线灭菌,包装方式主要有瓶装和罐装,仍有 桶装等；1.5.2 啤酒国家标准 啤酒国家标准编号：GB4927-91 国家技术监督局 1991.9.10 批准 , 1992.8.1 实施1.引用标准 : GB 191 包装储运图示标志 GB 2758 发酵酒卫生标准 GB 4544 啤酒瓶 GB 4789.1 4989.28 食品卫生检验方法-微生物学部分 GB 4928 啤酒试验方法 GB 5739 啤酒塑料周转箱 GB 6543

15、 瓦楞纸箱 GB 10344 饮料酒标签标准 2.技术要求 感观要求 : 淡色啤酒的感观指标应符合表 1 的规定；表 1-1 项目透亮度瓶装优级一级二级清亮透亮,无明显悬浮物和沉淀尚清,较透亮外观浊度,物泡沫形态泡持性色度 听装 香气和口味 有酒花香气,具有明显的酒有较明显的酒花香气,口味花香气,口味口味较纯正,纯正,爽口,纯 正 , 较 爽无异味酒体谐调,柔口,谐调,无3 / 44 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 44 页精选学习资料 - - - - - - - - - 和无异香、异 异香、异味 味3啤酒的保质期瓶装、听装熟啤酒保质期不少于120 天优、一级）, 60

16、 天 表 2-1 水质要求表水质内容颜色透亮度味道总溶解盐PH 值有机物 氯 化 以Cl1游离氯抱负状态计）计 0 计 0.1mg/L 0.3mg/L 0.1mg/L 20-60mg/L 酿造啤酒的另一个重要原料就是酒花；作为啤酒工业的原料开头使用于德国；使用的主要目的是利用其苦味,香味,防腐力和澄清麦汁的才能；酒花的主要成分有：-酸 和 B-酸 及未定性的B- 组分 B-Fraction, 以及酒花油和多酚物质；酒花又称啤酒花,英文名5 / 44 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 44 页精选学习资料 - - - - - - - - - 称“HOP ” ,其实它的真正学

17、名应为Humuluslupulus ；这种植物雌雄异株,只有雌株才能结出花朵；它将自身的苦味物质,单宁,酒花油和矿物质给予了啤酒,增强了啤酒的防腐才能,使啤酒具 有芳香,安神和调剂整个人体新陈代谢的功能,并且使啤酒的泡沫雪白,细腻,长久；因此可以 说,大麦和啤酒和共同构成了啤酒的灵魂；酵母是生产全部酒类不行缺少的物质,酵母的种类很多,啤酒酵母的学名：Saccharomyces cerevisiae,依据 Loder 分类,酵母有39 属, 350 种；啤酒酿造中酵母主要起的作用就是降糖,产生二氧化碳和酒精；但不是全部的酵母都可以用来酿酒,用来酿制啤酒的酵母大部分是经过人工培育的专用酵母,称之为

18、啤酒酵母；啤酒酵母又可分为上面发酵酵母和下面发酵酵母；用上面发酵酵母酿造的啤酒,在发酵过程中,温度比较高,发酵时间比较短,发酵完毕以后,酵母大多漂浮在上面；一般来讲,Ale,Stout 这些种类的啤酒大多采纳此种酵母；相反,使用下面发酵酵母在酿制啤酒的发酵过程中,温度比较低,发酵时间比较长,发酵完毕之后,酵母大多沉聚在底部,像 Pilsner Beer,Munich Beer 这一类的闻名啤酒,大多采纳此种酵母进行发酵；值得一提的是,用来酿酒的酵母,均含有大量的蛋白质和多种氨基酸,维生素以及矿物质,特殊是核酸,更具有抗老防衰的特殊作用；2.3 麦汁的制备主要过程有原料粉碎,糖化,醪液过滤,麦汁

19、煮沸,麦汁后处理等几个过程；啤酒是发酵后直接饮用的饮料酒,因此麦汁的颜色,芬香味、麦汁组成有一些会影响啤酒的风味、有一些影响发酵、最终也影响啤酒的风味4；麦汁组成中影响发酵的主要因子是：原麦汁浓度、溶氧水平、pH 值、麦汁可发酵性糖含量、-氨基酸、麦汁中不饱和脂肪酸含量等；2.4 主要工艺方法2.4.1 糖化工艺糖化的主要方法：煮出糖化法,浸出糖化法,双醪糖化法,分级糖化法；本设计采纳二次煮出糖化法,特点：颜色色泽淡黄,泡沫丰富长久具有特殊味道；其可以补救一些麦芽溶解不良的缺点,当部分醪液加热至煮沸是,利用热力作用,促进物料的溶解,使溶液完全糊化,便于淀粉酶的作用,以提高浸出物收得率；而且其敏

20、捷性比较大,适用于处理各种性质的麦芽和制造各种类型的啤酒；用淡色麦芽采纳此法制造淡色贮藏啤酒是比较普遍的；就二次煮出糖化法的糖化曲线：糖化工艺曲线120100糊化曲线8060糖化曲线度40分醪煮出曲线温200050100150200250时间min图 2-2 糖化工艺曲线曲线的说明：1）帮助原料与部分麦芽粉在糊化锅中与水混合,并升温煮沸糊化；与此同时麦芽与水分在糖化锅内混合,52 度保温,进行蛋白质休止；2）采纳两段式糖化6 / 44 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 44 页精选学习资料 - - - - - - - - - 温度,提高可发酵性糖含量糖化温度为63 度,

21、此温度下糖化,麦芽中核苷酸、内切肽酶及 -淀粉酶均有活性,促进了核酸分解 形成核苷酸、及嘌呤、嘧啶）；内切肽酶仍有肯定活性,可补充蛋白质的分解,形成较多的可溶性氮；有利于形成较多的可发酵性糖；3）其次段糖化,主要发挥-淀粉酶的催化作用,提高麦汁收率；此段要分醪煮沸至 100 度,在回到糖化对醪,最终升温至 78 度时糖化终止；2.4.2 发酵工艺 冷却后的麦汁添加酵母以后,便是发酵的开头,整个发酵过程可以分为：酵母复原阶段,有氧呼吸 阶段,无氧呼吸阶段；酵母接种后,开头在麦汁充氧的条件下,复原其生理活性,以麦汁中的氨基 酸为主要的氮源,可发酵性糖为主要的碳源,进行呼吸作用,并从中猎取能量而发生

22、繁衍,同时产 生一系列的代谢副产物,此后便在无氧的条件下进行酒精发酵；酵母复原阶段：酵母细胞膜的主要组成物质是甾醇,当酵母在上一轮繁衍完毕后,甾醇含量降的 很低,因此当酵母再次接种的时候,第一要合成甾醇,产生新的细胞膜,复原渗透性和进行繁衍甾 醇的生物合成主要在不饱和脂肪酸和氧的参加下进行,合成代谢的主要能量来源由暂贮存细胞内的 肝糖和海藻糖供应；在次阶段,酵母细胞基本不繁衍,所谓的酵母停滞期；一旦细胞膜形成,复原 渗透性,养分物质进入,酵母立刻吸取糖类供应的能量,肝糖再行积存,供下一次接种使用；有氧呼吸阶段：此阶段主要是指酵母细胞以可发酵糖为主要能量来源,在氧的作用下进行繁衍；无氧呼吸阶段：

23、在此发酵过程中,绝大部分可发酵糖被分解成乙醇和二氧化碳；这些糖类被酵母吸 收,进行酵解的次序是葡萄糖,果糖,蔗糖,麦芽糖,麦芽三糖；本设计采纳的是下面发酵工艺；表 2-2 主发酵现象和要求 5发 酵 阶 外观状态和要求 段 酵 母 繁 麦汁添加酵母 8-16 个小时以后,液面上显现二氧化碳小气泡,逐步形成白色的,乳脂状 殖期 的泡沫,酵母繁衍 20 小时以后立刻进入主发酵槽；泡期 仍槽 4-5 小时后,在麦汁表面逐步显现更多的泡沫,由四周慢慢向中间,雪白细腻,厚 而紧密,如花菜状,有二氧化碳小气泡上涌,并且带出一些析出物；高泡期发酵后 2-3 天,泡沫增高,形成隆起,并因酒内酒花树脂和蛋白质-

24、单宁复合物开头析出而逐步变为棕黄色,此时为发酵旺盛期,需要人工降温,但是不能太猛烈,以免酵母过早沉淀,影响发酵作用；落泡期 发酵 5 天以后,发酵力逐步减弱,二氧化碳气泡削减,泡沫回缩,酒内析出物增加,泡 沫变为棕褐色；泡 盖 形 发酵 7-8 天后,泡沫回缩,形成泡盖,撇去所析出的多酚复合物,酒花树脂,酵母细胞 成期 和其他杂质,此时应大幅度降温,使酵母沉淀；后发酵以及贮存：麦汁经主发酵后的发酵液叫嫩啤酒,此时酒的二氧化碳含量不足,双乙酰,乙 醛,硫化氢等挥发性物质没有减低到合理的程度,酒液的口敢不成熟,不适合饮用；大量的悬浮酵 母和凝聚析出的物质尚未沉淀下来,酒液不够澄清,一般仍要几个星期

25、的后发酵和贮酒期,啤酒的 成熟和澄清均在后发酵和贮酒期；发酵工艺曲线：7 / 44 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 44 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.5 厂址挑选的地点及条件2.5.1 地理位置哈尔滨位于东经125 42-130 10 ,北纬 44 04-46 40 ,是黑龙江省会,是东北地区北部最大的中心城市,也是中国省辖市中面积最大、人口居其次位的特大城市 2.5.2 气候仅次于成都）；哈尔滨的气候属中温带大陆性季风气候,特点是四季分明,春季山野披绿、满城丁香；夏季凉爽宜人、休闲避暑；秋季秋高气爽、层林尽染；冬季银装素裹、雪韵冰情；冬季

26、 1 月平均气温约零下19 度；夏季 7 月的平均气温约 23 度；全年平均降水量 569.1 毫 M ,夏季占全年降水量的 60%；2.5.3 地势哈尔滨市区及双城市、呼兰区地域平整、低洼,东部10 县 市）多山及丘陵地；东南临张广才岭支脉丘陵,北部为小兴安岭山区,山势不高,河流纵横,平原广阔；第 3 章 物料衡算 3.1 糖化车间物料衡算啤酒厂糖化车间的物料平稳运算主要工程为原料麦芽、大M ）和酒花用量,热麦汁和冷麦汁量,废渣量 糖化槽和酒花槽）等；3.1.1 糖化车间工艺流程 依据我国啤酒生产现况,有关生产原料配比、工艺指标及生产过程的缺失等数据如表 2-3 所示；图 3-1 啤酒厂糖化

27、车间工程流程示意图 3.1.2 工艺技术指标及基础数据8 / 44 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 44 页精选学习资料 - - - - - - - - - 依据表2-2 的基础数据,第一进行100kg 原料生产11 淡爽啤酒的物料运算,然后进行100L11 淡色啤酒的物料衡算,最终进行 表 3-1 啤酒生产基础数据150000t/a 啤酒厂糖化车间的物料平稳运算；工程名称百分比说明定原料利用率98 对热麦汁而言麦芽水分6 额大 M 水分12 指无水麦芽浸出率78 标无水大 M 浸出率90 原料麦芽70 配比大 M 30 冷却缺失7 损发酵缺失2 失过滤缺失1 率装瓶缺失2 总缺失率啤酒总缺失率12 对热麦汁而言3.1.3 100kg 原料的物料衡算 1.100kg 原料：依据表 1 可得到原料收得率分别为：原料麦芽收得率为：0.78（1006）1007