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食品工程原理课程设计年产1万吨啤酒的车间设计说明书指导老师：班级：学生姓名：日期：目录一、第一章任务计划书……………………………3二、前言…………………………………………4三、第二章工艺流程及工艺要点…………………5四、第三章工艺计算3.1物料衡算…………………93.2热力衡算3.21耗水量计算……………153.22蒸汽耗量计算…………193.23耗冷量计算……………253.24压缩空气用量…………27.五、第四章主要设备选择与计算………………29六、结束语………………………….36七、参考文献………………………37八、设计图纸………………………38设计任务书年产1万吨啤酒的车间设计1.设计条件：1操作方式：连续生产。2生产能力为1万吨/年。3包装形式：瓶装2.设计计算项目1物料衡算：画出物料流线图2能量衡算：包括杀菌机的设计，超高温瞬时杀菌能量衡算等3.设计成果（1）设计说明书一份（2）设计图纸两张——设施布置的平面图4.设计时间：一周第一章前言改革开放二十多年来中国啤酒工业迅猛发展，从1987年到1994年国内啤酒年产量均增幅在20%以上，最高时达到30%以上，1995年以来我国啤酒产量增长速度放慢，但年均增幅仍达到7%以上。2003年啤酒产量为2540.48万吨，连续两年超过美国成为世界第一啤酒生产主消费大国，但至今中国人均年啤酒消费量只有18升，与世界平均水平25升相比还有相当大的差距。随着中国经济的迅速发展，居民生活水平的日渐提高，啤酒消费量将会继续稳定提升，中国啤酒市场拥有非常广阔的前景，被国外行业观察家誉为“世界啤酒产业最后的乐土！”正因为中国啤酒未来市场广阔的前景和辉煌的远景，使国内啤酒巨头不断加快了发展步伐，啤酒行业出现大规模的兼并、收购活动，形成了像青岛、燕京、华润、哈啤等超百万吨的大型集团。同时国际啤酒集团也纷纷进入中国啤酒市场，尤其是中国加入WTO之后A－B、SAB、英特布鲁、嘉士伯、海涅根、纽斯卡尔等国际啤酒集团更进一步加大了对中国市场的投资力度。中国啤酒市场的快速发展引发了新一轮程度更加激烈的市场竞争，而且竞争的层次更加高深，品牌正在逐步取代价格竞争、产品竞争，成为最有生命力、最具差异性的竞争手段，中国啤酒营销已经进入品牌营销的时代。第二章工艺流程及工艺要点2.1工艺流程图:大米、大麦→粉碎→糊化←水酒花麦糟↓↓↑麦芽→粉碎→糖化→过滤→麦芽汁→煮沸→过滤→冷却→↑酵母水↓前发酵→后发酵→过滤→包装→杀菌↓↓↓↓CO2酒脚鲜啤酒熟啤酒2.2工艺要点⑴粉碎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。麦芽可粉碎成麦皮、粗粒、细粒、粗粉、细粉五个部分。要求麦芽皮壳破而不碎，胚乳部分尽可能细一些。⑵糖化制备麦芽汁的主要过程是糖化。将粉碎后的麦芽，在带底部搅拌的糖化锅中与45℃的水混合，利用麦芽自身的酶，使麦芽和辅料中的淀粉和蛋白质等的不溶性高分子物质水解成为可溶性低分子物质，如糊精、糖类、胨、肽、氨基酸等，这就是糖化过程。本项目采用的糖化方法是国内常用的糖化方法──二次煮出糖化法。该方法简单来说，首先将辅料与部分麦芽在糊化锅中与45℃温水混合，保温20min，然后用10min时间升温到70℃，再保温20min，其后再用15min时间升温煮沸，让其沸腾40min，称第一次煮沸，得到糊化醪。与次同时，麦芽和水在糖化锅内混合，45～55℃保温30～90min，使麦芽所含蛋白质分解，称为蛋白质休止。将煮沸之糊化醪泵入糖化锅中，使混合醪温达到65～68℃，保温搅拌进行糖化。待糖化醪无碘色反应后，从糖化锅中取出部分醪液进入糊化锅进行第二次煮沸，尔后再次泵入糖化锅混合，使糖化锅中醪液升温至75～78℃（液化温度），静置10min即可送去过滤。⑶过滤糖化工序结束后,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。麦汁过滤分为过滤和洗糟两个操作过程。过滤的目的是获得清亮的麦汁和较高的麦汁收得率。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。⑷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，赋予麦汁独特的酒花香气和爽口的苦味；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强度，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70～90min，麦汁的煮沸强度应达到8%～10%，凝固性氮达1.5～20mg/L。⑸冷却麦汁煮沸定型后，必须立即进行冷却，使温度适合酵母发酵的需要。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。本工艺采用“下面”酵母发酵，因此麦汁温度应冷却至4～8℃。⑹发酵本工艺采用“前锥后卧”发酵方式。先在锥形发酵罐中进行啤酒发酵和双乙酰还原，然后送入卧式贮酒罐中进行后发酵。在主发酵结束，外观发酵达65%左右，酒温降至5～6℃时，先回受酵母，再将嫩啤酒送入贮酒罐内。此时双乙酰还原需在贮酒罐内继续进行，贮酒罐兼有后发酵、成熟和贮酒三重作用。贮酒罐需设有和发酵罐同样的冷却夹套降温设施。倒灌之后，进行后发酵和双乙酰还原，气压缓慢上升至0.08MPa左右，待双乙酰下降达到要求后，急剧降温至0～1℃，进行贮酒。贮酒时间7～14d。2.3.1生产产量啤酒厂年产量为1.0×104t2.3.2主要原料的规格本工艺采用符合我国啤酒麦芽标准QB1686—93的优质麦芽。2.3.3生产品种及数量生产品种为12度淡色啤酒。年产量1.0×104t。采用640mL瓶装生产。设计淡季日产量为20t，旺季日产量为60t。2.3.4产品质量及标准GB191包装储运图示标志GB2758发酵酒卫生标准GB4544啤酒瓶GB4789.1～4789.28食品卫生检验方法微生物学部分GB4928啤酒试验方法GB5739啤酒塑料周转箱GB6543瓦楞纸箱GB10344饮料酒标签标准GB4927—91啤酒质量标准质量特征：富有洁白、细腻又持久的泡沫，悦目明快的色泽，酒液清亮，饮后有爽口和醇厚感。第三章工艺计算3.1物料衡算3.1.1基础数据表1啤酒生产基础数据项目名称%说明原料利用率98.5麦芽水分6定额指标大米水分13无水麦芽浸出率75无水大米浸出率95原料配比麦芽75大米25冷却损失7对热麦汁言发酵损失1.5过滤损失2损失率包装损失2空瓶0.5瓶盖1商标0.1总损失率啤酒总损失率12.5对热麦汁言3.1.2100kg原料（麦芽+大米）生产12度淡色啤酒的物料计算⑴热麦汁量原料麦芽收得率=0.75(100－6)%=70.5%原料大米收得率=0.95(100－13)%=82.65%混合原料收得率=(0.75×70.5%＋0.25×82.65%)×98.5%=72.43%则100kg原料产12度热麦汁量为：72.43/12×100=603.6kg12度麦汁在20℃时的比重为1.047100℃的麦汁比20℃的麦汁体积增加1.04倍热麦汁体积=603.58/1.047×1.04=599.5L⑵冷麦汁量599.54×(1－0.07)=557.6L⑶发酵液量557.6×(1－0.015)=549.2L⑷滤过酒量549.2×(1—0.02)=538.2L⑸成品酒量538.2×(1—0.02)=527.5L3.1.3生产100L12度淡色啤酒的物料计算100公斤混合原料生产成品啤酒量为527.5L⑴则生产100L12度啤酒需用混合原料量为：100×100/527.5=18.95kg⑵麦芽耗用量18.95×75%=14.21kg⑶大米耗用量18.95×25%=4.74kg⑷酒花耗用量100L热麦汁加入酒花量定为0.2kg100×599.5/527.5×0.2%=0.227kg⑸热麦汁量100×599.5/527.5=113.7L⑹冷麦汁量100×557.6/527.5=105.7L⑺发酵液量100×549.2/527.5=104.1L⑻滤过酒量100×538.2/527.5=102.0L⑼成品酒量100×527.5/527.5=100L⑽湿糖化糟量设排出的湿麦糟含水分80%麦糟量=14.21×=16.68kg大米糟量=4.74×=1.03kg湿糖化糟量=16.68＋1.03=17.71kg⑾酒花糟量设酒花在麦汁中浸出率为40%，酒花糟含水分以80%计，则酒花糟量为：0.227×=0.68kg⑿酵母量（以商品干酵母计）生产100L啤酒可得2kg湿酵母泥，其中一半作生产接种用，一半作商品酵母用即为1kg。湿酵母泥含水分85%酵母含固形物量=1×=0.15kg则含水分7%的商品干酵母量为：0.15×=0.16kg⒀二氧化碳量12度的冷麦汁105.7kg中浸出物量为：12%×105.7=12.68kg设麦汁的真正发酵度为55%，则可发酵的浸出物量为：12.68×55%=6.97kg麦芽糖发酵的化学反应式为：C12H22O11＋H2O2C6H12O62C6H12O64C2H5OH＋4CO2＋56kcal设麦芽汁中浸出物均为麦芽糖构成，则CO2生成量为：6.97×=3.59kg式中44──CO2分子量342──麦芽糖分子量设12度啤酒含二氧化碳为0.4%，酒中含CO2量为：105.7×0.4/100=0.42kg1m3CO2在20℃常压下重1.832kg故释出的CO2体积为：3.17/1.832=1.74m3⒁空瓶需用量100/0.64×1.005=157.0个⒂瓶盖需用量100/0.64×1.01=157.8个⒃商标需用量100/0.65×1.001=156.4张表2啤酒生产物料衡算表物料名称单位对于100㎏混合原料（麦芽＋大米）对于100L成品啤酒混合原料用量kg10018.95麦芽kg7514.21大米kg254.74酒花kg1.20.227热麦（芽）汁L599.5113.7冷麦（芽）汁L557.6105.7发酵液L549.2104.1滤过酒L538.2102.0成品酒L527.5100湿糖化槽kg93.4117.71湿酒花槽kg3.590.68商品干酵母kg0.840.16游离二氧化碳kg16.723.17空瓶个828.5157.0瓶盖个832.4157.8商标张825.0156.4表3啤酒生产物料衡算表物料名称单位1000t/y啤酒厂糖化一次定额混合原料用量kg1800麦芽kg1350大米kg450酒花kg21.56热麦汁L10799冷麦汁L10042发酵液L9891滤过酒L9692成品酒L9500湿糖化糟kg1682湿酒花糟kg64.6商品干酒母kg15.2游离二氧化碳kg301空瓶个14918瓶盖个14992商标张148583.2热力衡算3.2.1耗水量计算⑴糖化用水100kg混合原料大约需用水量400kg糖化用水量=1800×400/100=7200kg糖化用水时间设为0.5h，故：每小时最大用水量=7200/0.5=14400kg/h⑵洗糟用水100kg原料约用水450kg,则需用水量：1800×450/100=8100kg用水时间为1h，则每小时洗糟最大用水量=8100/1.5=5400kg/h⑶糖化室洗刷用水一般糖化室及设备洗刷用水每糖化一次，用水约6t，用水时间为2h故洗刷最大用水量=6/2=3t/h⑷沉淀槽冷却用水G=(冷却时间为1h)式中热麦汁放出热量Q=GPCP(t'－t')热麦汁比重C麦汁=1.043热麦汁量GP=10799×1.043=11263kg/h热麦汁比热CP=0.98kcal/kg℃热麦汁温度t=100℃t'2=55℃冷却水温度t1=18℃t2=45℃冷却水比热C=1kcal/kg℃Q=11263×0.98(100－55)=496698kcal/hG==18459kg/h⑸沉淀槽洗刷用水每次洗刷用水3.5t，冲洗时间设为0.5h，则每小时最大用水量=3.5/0.5=7t/h⑹麦汁冷却器冷却用水麦汁