年产12万吨浅色啤酒的工厂工艺设计毕业设计说明书.docx
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1、年产12万吨浅色啤酒的工厂工艺设计1前言1.1啤酒制备工艺简介啤酒是以大麦为主要原料的酿造酒,经粉碎,糖化,发酵等工序制得。啤酒生产过程分为麦芽制造、糖化、前发酵、后发酵、过滤灭菌、包装等几道工序。麦芽制造:大麦浸渍吸水后,在适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。发芽到一定程度,经过干燥,制成水份含量较低的麦芽。糖化:麦芽经过粉碎,加入温水,在一定的温度下,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,还可以加入一定比例的辅料(大米、玉米
2、、糖浆等)。制成的麦芽醪,进行过滤,得到麦芽汁,送入麦汁煮沸锅中,将多余的水分蒸发掉,并加入酒花。最后沉淀冷却充氧,为发酵做好充分的准备。发酵:麦芽汁经过冷却后,加入酵母菌,输送到发酵罐中,开始发酵。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,并促进啤酒的陈熟,这一期间,控制一定的罐内压力,使后酵时产生的二氧化碳保留在啤酒中。过滤灭菌:经过15天左右的发酵,将啤酒进行过滤,除去啤酒中的酵母菌和微小的颗粒,再进行低温冷却,进入清酒罐。包装:
3、包装方式主要有瓶装和罐装,还有桶装等。1.2设计的内容与依据设计题目年产12万吨浅色啤酒的工厂工艺设计课题来源设计要求1.2.3.1编写设计说明书(1)厂址选择及论证(2)总体行业生产状况及水平,生产工艺流程选定及论证(3)生产的物料衡算并列表(4)水(地下水)、电(工业用电)、汽、冷、风及热量平衡计算(5)主要工艺设备选型及计算(以国产设备为主)并列出全厂设备一览表(6)人员组织及管理(7)环境保护和三废治理方案和措施(参照有关国家标准进行)(8)相关经济概算(重点是单产消耗和成本概算)1.2.3.2设计图纸(1)工厂布置图3张:全厂平面布置图、制麦车间平面布置图,制麦车间立面图(2)工艺流
4、程图3张:制麦工艺流程图、糖化工艺流程图、发酵工艺流程图1.3厂址选择和论证选择地点本厂选在河北省新乐。1.3.气候条件石家庄地处大陆性季风气候区,冬季寒冷干燥,多西北风,夏季炎热干燥,多东南风,春秋温和。由风玫瑰图可知,该地区的主导风向为东南风。新乐是石家庄的郊县,位于石家庄的东北角。夏季产量高,正处于风的下游阶段,因此选在此处,不会给居民造成污染。厂址论证:新乐市位于河北省中部,南距石家庄39公里,北距北京240公里、天津300公里。地理位置优越,交通便利,历史上称之谓九省通衢,三辅重地。京广、朔黄两条铁路、纵横贯穿全境,交通便利,有利于产品的销售。人口密集,有着广阔的消费市场。地势平坦,
5、有利于工厂总平面布置;而且可用地面积广阔,土地的征用符合一系列的法规,地下水储量大,埋藏浅,水质优良,适合啤酒生产。1.4原辅料及成品原料主要原料为:大麦1.4.1.1来源:澳麦澳麦的特点:颗粒粗短,粒大,有光泽,背内少痕迹,麦皮薄,总氮含量适中,浸出率高,溶解性好,库值适中。采用品种优良的二棱大麦。其特点为:麦粒肥大饱满,色泽淡黄,新鲜,用它制麦无水敏性,发芽率高,溶解好,浸出率高,溶解性好,浸出率一般高到78%以上,蛋白质含量一般为11%左右,酿造性好,发酵度高,泡沫性好,细腻持久。优良酿造大麦品种的特点:()粒大饱满,皮薄,色浅,体型短()高产,低肥,抗病毒()成熟期早,休眠期短,浸出率
6、高()粒重量高,二棱大麦不低于克,六棱大麦不低于克()粉状颗粒,在以上()吸水能力强,小时浸渍水分应达以上()蛋白质含量适中,二棱大麦,六棱大麦()大麦和制成麦芽的酶活性高()发芽率不低于,溶解良好,制麦收得率高我国啤酒大麦质量标准见表表1.1我国二棱大麦质量标准项目等级一级二级三级淡黄色,具有光泽,淡黄色,具有光泽,黄色,无病斑粒,外观无病斑粒,无霉味无病斑粒,无霉味无霉味和其它异味和其它异味和其它异味千粒重量(g)403532夹杂物(%)11.52发芽率(%)959085水分(%)131414无水蛋白质121314(%)1.4.1.2大麦的储藏大麦与其它许多植物种子一样,具有特殊的休眠机制
7、,新收获的大麦不但发芽率低,而且发芽不均匀,须经过68个星期的后熟期才能正常的发芽力。本厂采用立仓储藏大麦,在立仓中设有通风管道,温度自动记录仪和喷药器的辅助装置。辅料:辅料选用大米1.4.2.1来源:山东规格要求:水分愈低愈好,粉碎愈细愈好,不得含有整粒大米,粉碎物品公斤重量为8090kg/hl。1.4.2.2论证说明我国盛产大米,大米淀粉含量高于其他谷类,添加大米的啤酒色泽浅,口味清爽,泡沫细腻,酒花香味突出,非生物稳定性较好,特别适宜制造下面发酵的淡色啤酒。虽然玉米,大麦、小麦都可以做辅助原料,但是它们都有其不足之处,由于玉米富含油脂,破坏啤酒的泡特性,减弱起泡能力,且产生异味。此外,油
8、脂在贮藏的过程中易氧化,产生不良口味,不能长期存放。用小麦、大麦做辅料,其用量低,而且制成麦汁粘度高。酒花1.4.3.1来源:新疆规格要求:中华人民共和国国家标准。本厂采用酒花颗粒和酒花制品(酒花浸膏)。1.4.3.2论证说明酒花的功能是赋予啤酒香味和爽口苦味,增进啤酒花特性和稳定性,和麦汁共沸时促进蛋白质凝固,有利于澄清,增加麦汁和啤酒的防腐蚀能力。酒花制品的优点:(1)贮运体积大大缩小;(2)可用常温保存;(3)减少麦汁损失;(4)可准确的控制苦味质含量;提高酒花利用率;水1.4.4.1来源:地下深井水1.4.4.2论证说明地表水容易受到工农业废水及生活污水污染,因此本厂选用地下水。成品啤
9、酒1.4.5.1品种:1Bx、11Bx淡色啤酒1.4.5.2规格要求:见表啤酒感官指标、表啤酒理化指标表1.2啤酒感官指标项目优级一级二级外观透明度浊度清凉透明无明显悬浮物和沉淀物1.015澄清、较透明2.0泡沫形态泡持性瓶装罐装泡沫洁白细腻持久挂杯210180泡沫洁白细腻较泡沫较洁白持久挂杯180120色(EBC)14度12118105.011.05.09.55.011.05.012.05.014.05.012.0香气和口味有明显酒花香气,爽口,酒体协调柔和,无异香异味有明显酒花香有酒花香气,口气,口味纯正,味较纯正,无异较爽口协调,无味异香异味表1.3啤酒理化指标级别优级一级二级酒精含量3
10、.73.535原麦汁浓度120.3总酸Ml100mL2.6二氧化碳4.00.380.35双乙酰mg/L0.130.150,20保质期瓶装,罐装熟啤酒保质期不少于120天(优,一级)60天(二级)瓶装鲜啤酒保质量期不少于7天,罐装,桶装鲜啤保质期不少于3天。1.5啤酒厂的环境措施副产物的处理麦芽制造和啤酒酿造生产过程中主要的副产品有:麦芽的麦根、糖化的麦糟、冷却的沉淀蛋白质、发酵的酵母和CO2等,麦糟及沉淀蛋白可做饲料;麦根和酵母可利用其所含有效成分,制造药品;CO2可回收再利用。废水处理:废水处理应根据当地市政府要求进行,采用好气性的生物处理系统,利用细菌充分分解有机物。其处理过程大致为:废水
11、流量的平衡;筛分去除固形物;加营养盐和调节PH值;废水的第一次沉降;生物氧化作用;废水的第二次沉降;污泥的排除。采用上流式厌氧污泥床氧化沟法处理啤酒生产废水。针对啤酒废水特点,吸收和引进国内较成熟的上流式厌氧污泥床生化处理技术,结合本地的实际进行使用。用法作级生化处理,配以氧化沟活性污泥法作二级处理,基本上能满足中等浓度有机废水处理达标排放标准2工艺流程的确定2.1制麦将原大麦制成麦芽习惯称为制麦,它是啤酒生产的开始,麦芽制备工艺决定了麦芽品种和质量,从而决定了啤酒的类型,麦芽质量将直接影响酿造工艺和成品啤酒的质量。工艺流程原大麦粗选机立仓贮存精选分级机称量贮藏大麦高位槽浸麦槽湿大麦萨拉丁发芽
12、箱绿麦芽单层高效干燥炉除根机立仓贮藏成品麦芽工艺论证2.1.2.1贮麦采用立仓贮藏()优点占地面积小,不易受病虫害,倒仓方便,清洁、杀菌方便。()要求 大麦已成熟,新收割的大麦不能马上进仓 干燥大麦含水量必须在12%以下,最高温度极限定为15C; 大麦必须除尘,除杂物;()辅助装置:清洗除尘装置、人工干燥装置、输送装置、通风装置、喷药装置、测麦温装置大麦的精选与分级精选:除去大麦中的糠灰,杂谷及金属;分级:为浸渍均匀,发芽整齐创造条件,提高麦芽的浸出率。分级标准如下表见表大麦分级标准表大麦分级标准分级大麦筛孔规格颗粒腹径用途I号大麦252.52.5以上制麦用II号大麦252.22.2以上制麦用
13、III号大麦2.2以下饲料用2.1.2.3浸麦:采用喷淋浸麦法(1)特点利用水雾供给麦粒氧气和水,简单而经济。耗水量少,供氧充足,发芽速度快,同时相应减少污水处理。可使麦粒接触更多的空气,提前发芽,减少浸麦和发芽时间。总的操作时间48小时,用水量只有一般浸麦法的,同时相应减少了污水处理负担。(2)操作方法: 投料后水洗浸麦6小时,每隔一小时通风十分钟。 断水喷雾18小时,每隔1小时通风10分钟。 水浸2小时,通风搅拌20分钟。 断水喷雾10小时,每隔1小时通风10分钟。 水浸2小时,通风20分钟。 断水喷雾8小时,每隔1小时通风20分钟。 停止喷雾,空水2小时出槽。(3)浸麦的添加剂 石灰水3
14、作用先制成饱和石灰乳,然后加入浸麦水中。起杀菌作用,能浸出麦皮中的多酚物质苦味等有害物质,有利于发芽力的提高和改变啤酒色泽、风味和非生物稳定性。 甲醛大麦作用有杀菌作用,浸出花色苷,提高啤酒的非生物稳定性,抑制根芽生长,降低制麦损失。2.1.2.4发芽:采用萨拉丁发芽箱特点: 占地面积小 不受季节影响,全年均可生产 通风式发芽一般一人即可操作,便于生产机械连续化和自动化 撒拉丁箱发芽的麦芽制成率较地板式发芽高12% 发芽期较地板式发芽法短12天 单位面积产量较地板式发芽法高815倍2.1.2.5干燥:采用通风式单层高效干燥炉()特点 炉体结构简单,操作方便,易实现自动控制; 麦层高可达米,不用
15、翻麦机,其他附属装置也较简单; 干燥时间短,有效时间小时; 回风可加以利用,经济上和工艺上均较合理; 占地面积小,便于自动化()单层高效干燥炉的一般工艺条件:见表表单层高效干燥炉的一般工艺条件4060C4110%凋萎1013h麦温4065C水分10-6%干燥34h6580C65%焙焦34h8085C5%以下干燥时间,干燥后的水分含量为,除根后利用真空输送系统送至麦芽立仓贮存。2.1.2.6除根:由于麦根中含有不良苦味会导致啤酒风味不良,且麦根具有很强的吸湿性,只有除去后才便于保存麦芽2.2糖化工艺流程大米称量粉碎大米粉暂存糊化一麦芽称量粉碎麦芽粉暂存糖化过滤煮沸一回旋沉淀一薄板冷却一发酵工艺论
16、证:洗槽水一麦糟酒花热凝固物对麦汁充氧2.2.2.1糖化工艺:采用三次煮出糖化法糖化方法是兼用生化作用和物理作用进行糖化的方法,其特点是将糖化醪液的一部分,分批加热到沸点,然后与其未煮沸的醪液混合,使全部醪液温度分批地升高到不同酶分解所要求的温度,最后达到糖化终了温度。操作方法:糖化锅糊化锅I兑醪CC*CC*CCC(无碘反应)CC一过滤C特点:增加麦芽浸渍过程,延长蛋白质分解和糖化时间以加强酶的作用,提高原料利用率。在糊化醪和糖化醪中可适当添加硫酸和盐酸或磷酸来调节值,使值在最适酸度范围内,再添加石膏以保证淀粉酶作用更大,以保证啤酒的非生物稳定性。过滤前的麦汁浓度约为为19度,浓度较高,酶活力
17、迟钝,生成的麦芽糖度较少,发酵度低。为避免这个现象发生,则可增加糖化的时间,因此本厂选择三次糖化法糖化车间每天糖化8锅,由糖化工艺确定设备实行七器组合的方式即糊化锅两个,糖化锅两个,过滤槽一个,煮沸锅一个,沉淀槽一个。糖化过程中原辅料配比为60:40(百分比)。麦芽、大米采用对辊式粉碎机。2.2.2.2湿粉碎:(1)特点:谷皮破而不碎,滤层较松疏,可缩短麦汁的过滤时间; 对溶解不良的麦芽可提高其浸出物收得率; 糖化浸出物收得率较干粉碎增加约0.7%;(2)工艺要求:在麦斗中浸渍麦芽的温度为50C,时间为1520min,麦芽水分要求达到2830%粉碎时间控制在30min钟左右。2.2.2.3过滤
18、:采用过滤槽法技术要求:过滤与洗糟操作应快速进行,防止对酚物质氧化而使麦汁色泽加深;应控制洗糟水的pH值,不宜用碱性水质以防止麦皮中的多酚物质和苦味物质多量溶出,影响麦汁质量。洗糟时,洗糟水应淹没糟层,尽量防止氧化作用。洗糟水温控制在7880C,过高则回导致麦汁混浊。2.2.2.4 煮沸目的:稳定麦汁成分,破坏酶的成分,使之停止作用。主要是停止淀粉酶的作用;对麦汁进行杀菌;凝固沉淀的蛋白质,提高啤酒的非生物稳定性。2.2.2.5麦汁冷却:采用薄板冷却器目的:降低麦汁温度以适应干发酵的要求;麦汁吸收一定量氧气,促使酵母的繁殖作用;析出和分离麦汁中的热冷凝固物,以及改善发酵原料和提高啤酒质量。薄板
19、冷却器的特点:占地面积小,麦汁不易收污染;清洗和杀菌比较简单;)冷却效果好。2.3发酵工艺流程2水经冲氧的冷麦汁发酵罐离心分离冷却过滤硅藻土过滤酵母培养一酵母实验室培养一酵母菌种清酒罐罐装车间工艺论证2.3.2.1发酵罐:采用露天锥型罐发酵特点:占地面积小,大大缩短了发酵周期,同时还可以回收二氧化碳,酵母添加量为全麦汁的37%。添加方法分四次打入发酵罐。第一、三次各添加全部酵母泥的5%,发酵周期为20天,满罐温度不超过7C,最高发酵温度9C,维持此温度至5%的发酵度,发酵末期,发酵度距最终发酵度为10%左右,升温至12C,至双乙酰降至0.064ppm左右时降温排酵母,然后冷却酒温至-1C时进行
20、后发酵。发酵罐采用碳钢,内涂树脂,具有投资少质量好的优点,并采用25%的酒精水对发酵的温度进行降温。采用三段冷却四段控制方法即在锥底一段,圆柱部分分两段,控制点有四个,并且发酵罐装有CIP清洗系统,用热水,碱水,强力胺清洗发酵罐。也有二氧化碳回收装置。二氧化碳回收时各发酵罐的二氧化碳可串联使用,回收二氧化碳经压缩机进入气体暂存罐,压力不超过6Mp。回收的二氧化碳经KMnO4溶液棉花活性炭过滤并洗涤后可循环使用。2.3.2.2过滤:采用硅藻土过滤加精滤的组合方式,这样可提高出酒的质量,并且降低吨酒的水耗,冷冻水可循环使用,减低了排放负荷。2.3.2.2酵母扩培:采用七罐五级扩培(1)洗扩培罐流程
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