1、7A版年产5万吨啤酒厂糖化发酵工段设计方案(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)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、发酵工段学生姓名：李非杨指导教师：罗建成设计时间：20GG.5.2020GG.5.26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、发酵工段完成时间设计内容及要求1.设计题目年产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：大米70：30（4）原料利用率：98%（5）麦芽水分：5%（
2、6）大米水分：12%（7）无水麦芽浸出率：80%（8）无水大米浸出率：90%（9）啤酒损失率（对热麦汁）：冷却损失6%；发酵损失1.5%；过滤损失1.5%；灌装损失2%（10）空瓶损失：1.0%（11）瓶盖损失1.0%(12)商标损失0.1%(13)麦芽清净及磨碎损失：0.1%(14)总损失：10%(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)根据以上设计任务。查阅有关资料、文献、搜集必要的技术资料，工艺参数与数据，进行生产方法的选择，工艺流程与工艺条件的确定与论证。(2)工艺计算：糖化和发酵车间的热量衡算（即蒸汽耗量的计
3、算）、用水量计算以及耗冷量计算。(3)糖化车间和发酵车间设备的选型计算：包括设备的容量、数量、主要的外形尺寸。（供选择）(4)选择其中某一重点设备进行单体设备的详细化工计算与设计。（供选择）4设计要求(1)根据以上设计内容，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）工作进度及安排1、查阅资料1天2、工艺计算2天3、结构图和工艺图设计、绘制1天4、编写说明书1天年产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，采用制麦芽、糖化、发酵等特定工艺酿造而成的是一种含有少量酒精和充足二氧化碳，具有酒花香和爽口苦味，营养丰富，风
4、味独特的低度酿造酒。本设计是对年产5万吨11淡色啤酒的工厂工艺设计。啤酒生产的工艺流程设计，工艺计算，糖化车间物料衡算（工艺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、第一次米醪煮沸消耗热量、第二次煮沸前混合醪升温耗热量、第二次米醪煮沸消耗热量、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），设备的设计与选型（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，对啤酒生产工艺流程图和重点单体设备总装图进行简单的绘制。【关键词】：啤酒工艺流程工艺计算设备选型Annualoutputo
5、f50000tonsofbeerworkshopdesign(mainlyforsaccharificationandfermentationworkshop)【Abstract】:beerbarleyandwaterasrawmaterial,andaddingasmallamountof,saccharification,fermentationandaspecificbrewingprocessandisasufficientcontainingasmallamountofalcoholandcarbondioGide,withcrispwinefragranceandbittertas
6、te,richnutrition,uniqueflavoroflow-alcoholwinebrewing.Thisdesignistheannualoutputof50000tonsof11alefactoryprocessdesign.Beerproductionprocessdesign,processcalculation,thesaccharificationworkshopmaterialbalance(technologyindeGandbasicdata),saccharificationworkshopquantityofquantityof,thesecondricemas
7、hboiling,thebasinwater,wortboiling,saccharificationtimetotal,saccharificationtimeconsumedsteam,thesteamconsumption),thefermentationworkshopofcoldconsumptionbalance(theprocessofcoldconsumption,theprocessofcoldconsumption),designandselectionofequipment(includingmashtun,mashcopper,filtrationpot,boiling
8、pans,cyclotronsedimentationtank,fermentationtank),andonthisbasis,thebeerproductionprocessflowdiagramandkeyequipmentassemblyforsimplemapping.【keywords】:beerprocesstechnologycalculationequipmenttypeselection目录摘要.2设计任务书.3第一章设计概论.51.1啤酒行业简介.51.2设计目的.51.3设计内容.51.4原料、辅料等物料的选择标准.6第二章工艺流程.72.1主要工艺流程图.72.2工艺
9、要点.8第三章工艺计算.103.1物料平衡计算.103.2糖化车间的耗热量计算.133.3发酵车间的耗冷量计算.19第五章主要设备选型及计算.245.1主要设备计算.245.2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成绩评定表.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，清凉爽口，深受世界各国的喜爱，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，几乎世界上所有地区都可种植，它的产量在谷物排名上，在小麦、玉米、稻谷之下，居第四位，而且大麦
10、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，用大麦制啤酒得到发展。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，年产啤酒近一万吨，从1949年到1993年，我们用43年的时间，发展成为世界啤酒第二生产大国，这样的发展速度举世瞩目。相信不久的将来，中国的啤酒业将跻身于世界啤酒先进领域。
11、1.2设计目的本设计是将我们学到的知识应用到实践中来。在独立完成这个设计的过程中，一方面巩固学到的知识，另一方面通过查阅，整理资料增加我们的认识和科研技能，同时，进一步熟悉工厂的生产实际，培养我们理论联系实际的能力，锻炼了我们作为一名技术骨干应有的独立工作能力。1.3设计内容本设计为年产5万吨11淡色啤酒工厂设计重点工段：糖化、发酵工段重点设备：煮沸锅发酵罐设计的主要内容如下：1.啤酒生产工艺流程的选择、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的选型及设计。4.发酵工段设备及重点设备选型及设计。5.附属设备的选型。设计的绘图内容：(1).糖化及发酵工艺流程图(2).
12、煮沸锅总装配图(3).锥形罐总装配图1.4原料、辅料等物料的选择标准1.4.1原料的选择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，同时也为糖化生产提供了各种丰富的酶系和含氮物质。对于其选用要经过质量判断，达标后才能选用，质量判断包括：感官判断，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，它赋予啤酒以纯正的苦味和啤酒香气，同时它还具有一定的防腐和澄清麦汁的能力。对其选用需要通过质量评价，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
13、母是单细胞微生物，在麦汁中起着物质转化作用。再有氧情况下将发酵糖转化为水和二氧化碳，再无氧情况下将发酵糖转化为乙醇和二氧化碳，酵母的选用要根据实际情况，从以下几点出发选用优质酵母。如：凝聚性和沉淀能力，发酵度，发酵速度，抗热能力，产孢子能力，对维生素的要求。4.大米大米是最常用的一种麦芽辅助原料，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，非生物稳定性比较好，特别适宜制造下面发酵的淡色啤酒。大米的用量一般是25%-35%。1.3.2辅料的选择啤酒生产中使用辅料是因为辅料可提供廉价的浸出物
14、或糖类，这样会减少麦芽的使用量，降低啤酒的生产成本。主要的辅料有大米、玉米、小麦、大麦、糖和淀粉糖浆，使用辅料应注意以下几个问题：1.加入辅料的品种和数量应根据麦芽的质量情况和所要酿造的啤酒类型来决定。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.辅料的加入通常情况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弥补以上不足，若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。第二章工艺流程2.1主要工艺流程图2.1.1啤酒酿造工艺流程2.1.2糖化车间工艺流程图2.2工艺要点2.2.1粉碎大米、麦芽在进行糊化和糖化
15、前首先经过粉碎机粉碎，粉碎虽是简单的机械过程，但粉碎程度对糖化的生化变化，对麦汁的组成成分，对麦汁的过滤速度及原料的利用率都是非常重要的。（1）粉碎使原料表面积增加，与水接触面积增加，糖化时间减少，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：大米粉碎后，加到糊化锅中，加入温水，在一定的温度下45，淀粉在水中溶涨、分裂，形成均匀糊状溶液，制成液化完全的醪液，再加入糖化锅中与麦芽一起糖化。糖化：麦芽经过适当的粉碎后，加到糖化锅内，加入温水，在一定的温度下50），利用麦芽本身的酶，将麦芽及大米中的淀粉
16、水解成麦芽糖等糖类，将蛋白质分解成酵母易于发酵利用的氨基酸等营养物质，这一过程就是糖化过程。2.2.3麦汁过滤糖化结束后，将糖化醪液泵送到过滤机，把麦芽汁与麦糖分离出来，得到澄清的麦芽汁。（1）糖化工序结束后，意味着麦芽汁已经形成。采用过滤方法尽快将麦汁和麦糟分离。过滤的好坏，对麦汁的产量和质量有重要的影响。（2）麦汁过滤分为过滤和洗槽两个操作过程。（3）过滤的目的是获得清凉的麦汁和较高的麦汁收得率。（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，具有正常的色、香、味。2.2.4高温煮沸煮沸在煮沸锅中进行。使多余的水分蒸发，使麦芽汁浓缩到规定浓度；使酒花有效成分溶入麦汁中；赋予
17、麦汁独特的酒气香气和爽口的苦味；使麦汁中可凝固蛋白质凝固析出，以提高啤酒的非生物稳定性；破坏全部的酶活性，麦汁进行灭菌，以获得定型的麦汁。煮沸要求适当的煮沸温度，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的苦味，以保证成品啤酒有光泽、风味好、稳定性高。煮沸时间7090min，麦汁的煮沸强度应达到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，必须立即进行冷却，使温度适合酵母发酵的需要。（2）要求冷却时间短，麦汁无细菌，并且不混浊，沉淀损失少，操作简单，可减少人力。（3）本工艺采用“下面”酵母发酵，因此
18、麦汁温度应冷却至48。2.2.6加入酵母发酵麦芽汁经过冷却后，加入啤酒酵母和无菌空气，输送到发酵罐中，开始发酵。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的买芽糖转化成酒精和二氧化碳，并产生各种风味物质，经过一定的发酵周期后，成为成熟的发酵液，也称“嫩啤酒”。用上面酵母的发酵温度1025，需时57天。2.2.7硅藻过滤发酵液成熟后，经过离心及多重过滤，去掉发酵液中的酵母、大分子的蛋白质，成为晶莹、清澈的酒精，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的最后过程，啤酒包装过程对啤酒质量和外观有直接影响，包装过程应尽量减少二氧化碳的
19、损失和氧气的摄入。啤酒包装可根据市场需要选择各种包装形式，常见的有玻璃瓶装、易拉罐装及桶装。第4章 工艺计算4.1物料平衡计算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啤酒生产基础数据项目名称百分比（%）项目名称百分比（%）定额指标无水麦芽浸出率80啤酒损失率（对热麦汁）冷却损失6发酵损失1.5无水大米浸出率90过滤损失1.5灌装损失2原料利用率98空瓶损失1.0麦芽水分5瓶盖损失1.0大米水分12商标损失0.1原料配比麦芽70麦芽清净及磨碎损失0.1大米30总损失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次天根据以上
20、的基础数据，首先进行100kg原料生产11淡色啤酒的物料计算，然后进行100L10淡色啤酒的物料衡算，最后进行50000t年啤酒厂糖化车间的物料平衡计算。4.1.2糖化物料计算1.100kg原料的物料衡算（1）热麦汁量麦芽清净及磨碎损失量：700.1%=0.07kg麦芽浸出量：(700.07)(15%)80%53.15kg大米浸出量：30(112%)90%=23.76kg浸出物总量：53.15+23.76=76.91kg混合原料收得率为：76.9198%100=75.37%由上述可得100kg混合原料可制得的11热麦汁量为：75.3711%=685.18kg查资料知11麦汁在20时的相对密度为
21、1.044，而100热麦汁比20时的麦汁体积增加1.04倍，故热麦汁（100）体积为：685.181.041.044=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682.551000.2=1.37kg2、100L啤酒的物料衡算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：1
22、6.3970%=11.47kg（3）大米耗用量：16.39-11.47=4.92kg（4）酒花耗用量：对浅色啤酒热麦汁中加入的酒花量为0.2%即每100升热麦汁中添加0.2kg，故为：111.88100=0.22kg（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%，则湿麦芽糟量为11.7（1-0.05）（1-0.80）（1-0.8）=10.9kg湿大米糟量：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（
23、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%，则酒花糟量：0.22（1-0.4）（1-0.8）=0.66kg（9）发酵液量：631.98610.05100=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(1+1.0%）=157.81个（14）商标需用量：1000.64（1+0.1%)=156.41个3、每次糖化的物料衡算50000ta11淡色啤酒生产旺季160天，每天糖化8次，淡季
24、150天，每天糖化4次，则全年的总糖化次数为：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啤酒的密度为=1012kgm。则610.05L啤酒质量M=610.051.012=617.37kg由此可得年产5万吨啤酒所需的原料量为5100617.37=8.10kg（1）每次糖化的原料量为：混合原料：8.101880=4310kg麦芽：43100.7=3017kg大米：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）(4)湿麦糟
25、量：（5湿米糟量：(6)湿糖化糟量：（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混合物料100L11度淡色啤酒糖化一次定额量5万吨年啤酒生产量混合原料kg10016.394308.518.10麦芽kg7011.473015.965.67大米kg304.921292.552.43酒花kg1.370.2258.821.106热麦汁L682.55111.8829407.745.53冷麦汁L
