毕业设计啤酒厂设计――重点设备――糖化锅

齐齐哈尔大学毕业设计(论文)1第1章绪论1.1黑啤酒概述啤酒是酒类中酒精含量最低的饮料酒，主要原料为大麦，而且营养丰富，人们适量饮用时，酒精对人体的毒害相对较小。啤酒的历史悠久，大约起源于9千年前的中东和古埃及地区，后跨越地中海，传入欧洲。19世纪末，随着欧洲强国向东方侵略，传入亚洲。中国近代啤酒也是这个时期传入的。改革开放三十年来，中国啤酒工业迅猛发展。2008年啤酒产量为4103.09万kL]1[，连续七年超过美国成为世界第一啤酒生产主消费大国。然而，在众多的啤酒产品中，黑啤酒可谓独树一帜，为啤酒行业的发展增添了生机。黑啤酒，又称浓色啤酒，酒液一般为咖啡色或黑褐色，原麦汁浓度12度至20度，酒精含量在3.5%以上，其酒液突出麦芽香和麦芽焦香味，口味比较醇厚，略带甜味，酒花的苦味不明显，黑啤酒的营养成份相当丰富，除含有一定量的低分子糖和氨基酸外，还含有维生素C，维生素H，维生素G等。其氨基酸含量比其它啤酒要高3至4倍。而且发热量很高，每毫升黑啤酒的发热量大约100千卡。因此，人们称它是饮料佳品，享有“黑牛奶”的美誉。]2[1.2设计概述1.2.1计选题依据根据生命科学与工程学院生物工程教研室毕业设计任务书和啤酒厂设计规范QB6004-92，进行设计。1.2.2设计任务书本次设计为年产5万吨14°黑啤啤酒厂的设计（重点设备-糖化锅）。1.2.2.1工艺选择啤酒生产工艺的选择；啤酒糖化工艺的选择；物料，水，热，冷的平衡计算；设备尺寸的计算；啤酒厂的副产物利用和三废治理；齐齐哈尔大学毕业设计(论文)21.2.2.2绘图内容啤酒厂糖化车间生产工艺流程图；啤酒厂发酵车间生产工艺流程图；糖化车间平面布置图；糖化车间立面布置图；重点设备装配图—糖化锅。1.2.3指导思想设计是在确定工艺方法及流程和设备选型时，参考了实习单位的情况，工艺上力求合理性和先进性，设备上根据实际尽可能采用先进的生产设备。通过先进的技术，自动化、机械化的生产控制，来减轻繁重的体力劳动和提高劳动力生产率，并采用已经成熟的生产工艺技术和设备，使工厂建成后能够顺利投产。经济上，因地制宜的采用适合的管理方法，降低能耗，减少污染，保护环境，选用合适的产品，减少浪费，还要考虑职工的生活便利。设计工厂整体要做到投资少、成本低、见效快的效果。1.3厂址选择本次设计的是5万吨的啤酒厂，从啤酒的生产和销售角度考虑，将厂址选在黑龙江省齐齐哈尔市，其交通发达，水，电，煤丰富。人口众多，啤酒消费量大。1.3.1齐齐哈尔地理环境齐齐哈尔是黑龙江省第二大城市，东北老工业基地。同时也是丹顶鹤的故乡，扎龙自然保护区所在地。属平原地区，其主要河流是嫩江，嫩江的水质量良好，年降雨量也很高，日最大降水量，是中国仅有的没被污染的两条河流之一。因此通过各方面考虑选择齐齐哈尔作为厂址是比较有利于工厂的建设和发展的，并且此设计也可以带动齐齐哈尔的经济发展，同时可以缓解齐齐哈尔的就业压力，从长远角度考虑是切实可行的。1.3.2环境保护方案工厂应设有必要的环保方案，距大型的化工厂等重污染工厂较远，工厂选在远离市中心的，水源丰富的西区。因为西区位于嫩江的上游，水质量比较好，而且可以尽量减少大气污染和水污染。要有完善的污水处理系统，三废排除要符合国家标准。工厂重视绿化厂区，美化厂区，争做现代化企业。齐齐哈尔大学毕业设计(论文)3第2章生产工艺的选择与论证2.1啤酒生产的工艺流程及设备流程2.1.1生产工艺流程图麦芽→粉碎→糖化→过滤→煮沸→回旋沉淀→麦汁的冷却→薄板换热器→发酵→过滤→无菌灌装2.1.2设备流程麦芽→粉碎机→糖化锅→过滤槽→煮沸锅→回旋沉淀槽↓洗瓶机←清酒罐←硅藻土过滤机←发酵罐←薄板换热器↓灌装机→贴标机→装箱机2.2啤酒酿造原料的选择2.2.1原料的选择麦芽是啤酒生产的开始，麦芽质量将直接影响酿造工艺和成品啤酒的质量。本次设计选用合格品麦芽为原料，成品麦芽出炉水分5%，本设计选用的麦芽水分为6%。本设计采用全麦芽，不使用辅料。因为虽然使用部分辅料可降低生产成本，但会增加着色麦芽和糖色的用量，有时还会引起成品酒口感方面的缺陷。]3[感官要求：淡色麦芽—淡黄色，有光泽，具有麦芽香味，无异味，无霉粒；着色黑麦芽—具有麦芽香和焦香味，无异味，无霉粒，理化标准。2.2.2酿造水啤酒生产用水主要包括加工水及洗涤、冷却水两大部分。加工水中投料水、洗糟水、啤酒稀释用水直接参与啤酒酿造，是啤酒的重要原料之一，在习惯上称酿造水。啤酒酿造水的性质主要取决于水中溶解盐类的种类和含量、水的生物学纯净度及气味。它们将对啤酒酿造全过程产生很大的影响。因此，必须重视酿造用水的质量。除必须符合饮用齐齐哈尔大学毕业设计(论文)4水标准外，还要至少应达到表2-1所列各项指标的要求。表2-1酿造用水的质量标准序号项目单位标准1色度—无色透明无沉淀2味度—无异臭味3pH—16.5-7.54总盐mg/lm/l50-2005硬度度暂时硬度0-3；永久硬度3-5；总硬度2-82.2.3酒花的选择酒花的化学组成中，对啤酒酿造有特殊意义的有三大成分为酒花精油、苦味物质和多酚。根据设计要求，选取优质符合QB1668-93标准的一级颗粒酒花。色泽：浅黄绿色，有光泽，褐色花片少于2%。香气：富有浓郁的啤酒花香气，无异杂气味。花体完整度：花体基本完整。夹杂物：梗、叶等无害夹杂物不超过1.0%。匀整度：颗粒均匀、散碎度〈4.0%。硬度：≥602/mN。崩解时间：≤10s。水分：8.0%～12%。-酸含量（以干态计）：5.0%—7.0%。-酸含量（以干态计）：3.0%—4.1%（参考值）。]4[2.3糖化工艺的选择及论证2.3.1麦芽的制作和粉碎1.焦香麦芽的制作方法：将回潮成品淡色麦芽水浸8—10h，捞出沥干，然后装人转筒式炒炉，缓慢升温至50—55℃保持60min，使蛋白质分解，再升温至65—70℃保持60min，然后在30min内升温到170—200℃，维持15—20min使之产生类黑精物质，再用文火炒20—30min，直至麦芽外观完全符合规定的标准。]5[齐齐哈尔大学毕业设计(论文)52.黑麦芽的制作方法：将干麦芽加水浸渍6—8h，沥干后，装入炒炉，缓慢升温至48%—52%维持30—40min，进行蛋白质分解。然后升温至65—68℃，进行20—30min的糖化，再在30min内加热至160—180℃。随后加热至200—210℃保持30min。当闻到浓郁的焦香气味时，再加热麦芽至220—230℃保持10—20min，即可出炉摊冷。]6[3.麦芽的粉碎可分为干法粉碎，湿法粉碎，回潮干法粉碎。本次设计采用的是连续浸渍湿法粉碎。优点：连续浸渍，浸渍和粉碎是连续作业，自动化程度较高，可实现对工艺参数的自动调节和计量显示，以及故障的控制。连续浸渍湿式粉碎改进了原来湿式粉碎的两个缺点，麦芽浸渍时间比湿法粉碎要短的多，溶解均匀一致。缺点：结构复杂，价格高，维修费高，粉碎电负荷峰值大，粉尘损失大。2.3.2糖化方法的选择及论证糖化是将淀粉水解成可溶性糊精和可发酵性糖。糖化方法是指麦芽和非发芽谷物原料的不溶性固形物转化成可溶性的、并有一定组成比例的浸出物，所采用的工艺方法和工艺条件：它包括配料浓度、各物质分解温度、PH、热煮出的利用等，常常还包括酶制剂、添加剂的选择使用等。现在的啤酒厂一般采用浸出糖化法。其方法的选择取决于原料的质量，产品的类型，设备状况等多种因素。因为本次设计的任务是140P黑啤酒，由于用全麦芽，我选择了升温浸出糖化法。升温浸出糖化法,完全依靠麦芽中水解酶对麦芽成分的逐段升温分解。各段温度段的保留时间,完全取决于此段作用酶的含量及麦汁组成分的要求。其曲线变化较多。升温浸出糖化法,由于麦芽醪未经煮沸分解,因此,要求麦芽发芽率高,溶解充分。若麦芽溶解差(麦尖部分溶解不足)或发芽率低,就很难将其生淀粉通过酶而溶解,因此,会影响麦汁收率。糖化曲线如图2-1齐齐哈尔大学毕业设计(论文)6图2-1糖化曲线0102030405060708090025456585105125145时间/min温度/℃原料的配比：麦芽100%粉碎前浸泡60秒糖化：在糖化中,麦芽的糖化分解,采用二段式糖化。首先经过62.5℃糖化,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）；内切肽酶还有一定活性,可补充蛋白质的分解,形成较多的可溶性氮（多肽）；-淀粉酶在此段温度有最高活性,有利于形成较多的可发酵性糖。此休止一般为20～40min。随后再升至70℃进行第二段糖化,主要发挥-淀粉酶的催化作用,提高麦汁收率。二段温度糖化分解,对提高麦汁发酵度十分有利。2.3.3麦芽醪的过滤糖化结束后，应尽快地把麦芽汁和麦糟分开，以得到清亮和较高收得率的麦芽汁，避免影响半成品麦芽汁的色香味。因为麦糟中含有的多酚物质，浸渍时间长，会给麦芽汁带来不良的苦涩味和麦皮味，麦皮中的色素浸渍时间长，会增加麦芽汁的色泽，微小的蛋白质颗粒，可破坏泡沫的持久性。过滤的方法有压滤机法和过滤槽法，此次设计所采用的方式是过滤槽法。过滤槽的优点是操作简单，工艺成熟，进醪排糟都很容易也是比较普遍的。在醪夜进槽前其中就有78℃的温水，使水溢过率板，作用是预热槽以及排除管塞底的空气，泵送糖化醪送完齐齐哈尔大学毕业设计(论文)7后开幼耕槽机转3～5r，使糖化醪在槽内均匀分布，静置20min使糖化醪沉降形成过滤层通过回流泵使麦汁回流直至麦汁澄清,一般需要10～15min。进行正常过滤注意调节麦汁流量（逐步减少）收集头号滤过麦汁一般需要45～90min，待麦糟快要露出时开动耕槽机耕槽，疏松麦糟层，喷水洗槽。采用2～3次洗槽，同时收集二滤麦汁，开始比较浑浊，需要回流直至澄清待洗槽残液流出浓度达7度时过滤结束，旋转耕槽机刀开动耕槽机，打开麦糟排除阀。2.3.4麦汁的煮沸和酒花的添加1.煮沸的目的:(1)蒸发水分、浓缩麦汁(2)钝化全部酶和麦汁杀菌(3)蛋白质变性和絮凝(4)酒花有效组分的浸出(5)排除麦汁中特异的异杂臭气麦汁的容量已盖满煮沸锅的加盐层时,即开始加热了,使麦汁维持在70～80℃之间,防止菌酸菌等产菌污染,待麦糟洗涤结束后即加大蒸汽量,使麦汁达到沸腾。本设计采用外加热煮沸锅,可以防止局部过热,引起麦汁色度加深和加热面结垢,清洗困难。煮沸强度10%,1.5小时煮沸时间,加入石膏调pH。2.添加酒花的目的:(1)赋予啤酒爽快的口感(2)赋予啤酒特殊的香气(3)保持啤酒的非生物稳定性添加方法：第一次，煮沸5～15min后，添加总量的5%～10%，主要是消除煮沸物的泡沫；第二次，煮沸30～40min后，添加总量的55%～60%，主要是萃取-酸，并促进异构；第三次，煮沸80～85min后，加剩余酒花，主要是萃取酒花油，提高酒花香。]4[优点：1、广泛采用酒花颗粒，酒花的苦味物质比酒花球果易溶解。2、煮沸设备改进、麦汁循环强化、蒸发强度提高，煮沸时间缩短。3、酒花使用量减少，更强调-酸的异构化率。2.3.5麦汁的处理热凝固物分离工艺，采用回旋沉淀槽法。热麦汁由双向切线方向进槽,在槽内回旋产生离心力。由于受槽内运动离心力的作用力的合力把颗粒推向槽底中央。该设备占地面积小,加工容易投资也少。如不分离热凝固物,在发酵中,会引起热凝固物吸附大量酵齐齐哈尔大学毕业设计(论文)8母,使发酵不正常。同时在发酵中被分散,将来进入啤酒,影响啤酒的非生物稳定性。技术条件：(1)麦汁液面与槽直径比1:2～3。(2)槽底部向出口倾斜1～2%便于凝固物中麦汁缓慢流出。(3)麦汁进口速度10～16m/s(泵能力)。(4)进料时间12～20min,麦汁静置时间30～40min。(5)麦汁切线进口位置约在麦汁高度1/3处。2.4发酵工艺冷却后的麦汁添加酵母以后，便是发酵的开始。整个发酵过程可以分为：酵母恢复阶段，有氧呼吸阶段，无氧呼吸阶段。酵母接种后，在麦汁充氧的条件下，恢复其生理活性，以麦汁中的氨基酸为主要氮源，可发酵性糖为主要碳源，进行呼吸作用，并从中获取能量而增殖，同时产生一系列的代谢副产物，此后