年产20万吨淡色啤酒厂糖化车间糖化锅设计毕设论文.doc
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1、北京理工大学珠海学院2010级本科生课程设计年产20万吨淡色啤酒厂糖化车间糖化锅设计摘 要啤酒是仅次于水和茶的三大饮料,同时也是目前世界上消费量最大的酒精饮料。啤酒是用含有淀粉的谷类(主要是大麦)酿造而成的,多数添加啤酒花来调味。本次设计是对年产20万吨淡色啤酒厂糖化车间糖化锅设计。主要包括啤酒生产的工艺流程设计,工艺计算,糖化车间物料衡算、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),设备的设计与选型(主要设计糖化锅)等。关键词:啤酒 工艺 糖化
2、锅Mash tun design of Brewhouse in the Annual output of 200,000 tons light beer workshopABSTRACTBeer ranked the third popular drink after water and tea, at the same time, it sells best among the worlds alcoholic beverages. Beer is brewed from starch grains (containing is mainly a barley), most add hop
3、s to taste. The design is aimed at the mash tun design of Brew house in the Annual output of 200,000 tons light beer workshop. Including the design of beer production process, calculation process, glycosylated plant material balance, heat balance saccharification workshop (calories for glycosylated
4、water , heat dissipation for the first mash boiled rice , and the heat dissipation for the second mixed mash temperature before boiling heat loss, the secondsub-meter heat consumption of boiled mash, wash water tank heat loss, heat loss wort boiling, consumption of heat for mashing a total, mashing
5、a steam consumption, steam consumption per unit), the design and selection for equipment (the main design is mash tun), etc.Key words: beer calculation mash tun目 录摘 要IABSTRACTII1.绪论11.1啤酒定义11.2啤酒的起源11.3我国啤酒工业发展趋势11.4营养成分21.5啤酒的分类21.5.1根据啤酒的色泽分类21.5.2根据发酵性质划分21.5.3根据原麦汁浓度分类31.5.4 根据是否巴氏杀菌分类31.5.5根据生产
6、方法分类32.全厂工艺流程42.1产品设计标准42.1.1感官标准42.1.2理化标准42.1.3卫生标准52.2原料简介52.2.1大麦和麦芽62.2.2大米62.2.3啤酒花62.2.4酵母72.2.5水72.3生产工艺流程图72.4生产工艺要点82.4.1麦芽制备82.4.2麦汁制备92.4.3发酵102.4.4后处理及包装103.设计工艺计算123.1全场物料衡算123.1.1工艺指标123.1.2对100Kg原料(75%麦芽、25%大米)生产啤酒物料衡算123.1.3生产100L啤酒物料衡算133.1.4年产20万吨啤酒糖化一次物料衡算143.2糖化车间热量衡算163.2.1糖化工艺
7、流程图163.2.2糖化用水消耗热量Q1163.2.3第一次米醪煮沸耗热量 Q2173.2.4第二次煮沸前混合醪升温到 70的耗热量 Q3183.2.5第二次煮沸混合醪的耗热量 Q4193.2.6洗糟水耗热量 Q5193.2.7麦汁煮沸过程耗热量Q6193.2.8糖化一次总耗热量Q总203.2.9糖化一次耗用蒸汽量D203.2.10糖化过程每小时最大蒸汽量 Qmax203.2.11蒸汽单耗214.糖化车间相关设备设计计算与选型224.1糊化锅224.2过滤槽224.3煮沸锅234.4回旋沉淀槽235.糖化锅的结构设计和强度计算245.1糖化锅的结构设计245.1.1糖化锅尺寸计算245.1.2
8、搅拌器设计255.1.3糖化锅排醪管径(至滤过槽)275.1.4糖化醪出口管径275.1.5糖化锅进水管径275.2糖化锅锅体设计及强度计算285.2.1锅体结构设计285.2.2 锅身壁厚的计算及强度校核28设计总结30参考文献31附 录32谢 辞34321.绪论1.1啤酒定义 啤酒是人类最古老的酒精饮料,是水和茶之后世界上消耗量排名第三的饮料。啤酒于二十世纪初传入中国,属外来酒种。啤酒是根据英语Beer译成中文“啤”,称其为“啤酒”,沿用至今。啤酒以大麦芽酒花水为主要原料,经酵母发酵作用酿制而成的饱含二氧化碳的低酒精度(2.5%-7.5%)的饮料酒。现在国际上的啤酒大部分均添加辅助原料。有
9、的国家规定辅助原料的用量总计不超过麦芽用量的50。在德国,除出口啤酒外,德国国内销售啤酒一概不使用辅助原料。1.2啤酒的起源啤酒的起源与谷物的起源密切相关。人类食用谷物制造酒类饮料已有8000多年的历史。已知最古老的酒类文献,是公元前6000年左右巴比伦人用黏土板雕刻的献祭用啤酒制作法。公元前4000年美索不达米亚地区已有用大麦、小麦、蜂蜜制作的16种啤酒。公元前3000年起开始使用苦味剂。公元前18世纪,古巴比伦国王汉穆拉比颁布的法典中,已有关于啤酒的详细记载。公元前1300年左右,埃及的啤酒作为国家管理下的优秀产业得到高度发展。拿破仑的埃及远征军在埃及发现的罗塞塔石碑上的象形文字表明,在公
10、元前196年左右当地已盛行啤酒酒宴。苦味剂虽早已使用,但首次明确使用酒花作为苦味剂是在公元768年。啤酒的酿造技术是由埃及通过希腊传到西欧的。1881年,E.汉森发明了酵母纯粹培养法,使啤酒酿造科学得到飞跃的进步,由神秘化、经验主义走向科学化。1874年林德冷冻机的发明,使啤酒的工业化大生产成为现实。目前全世界啤酒年产量已居各种酒类之首。1.3我国啤酒工业发展趋势我国啤酒的正规化生产,起源于十九世纪末。五六十年代,随着国家的经济的复苏和人民生活的改善,政府斥资兴建了一批啤酒厂,使我国的啤酒生产业初具规模。至八十年代,我国经济快速增长,啤酒产业也得了空前的发展,并迅速成为了一个啤酒大国。早期的啤
11、酒生产,设备落后,且监控过程大多采用人工方式,再加上啤酒生产的长时性特点,使人工任务量过大,很容易出现质量问题。后期虽然开始启用一些控制设备,但多数存在控制过程简单,可视性差,生产过程数据不能进行有效地保存分析,控制精度和灵活性也欠佳。随着近些年来计算机的迅速普及,监控组态软件技术的日益成熟,人们开始运用组态软件进行啤酒生产过程自动化控制,避免了人为操作的失误,具有足够的灵活性,控制过程精度也有了很大的进步。生产过程历史数据的有效保存,也为厂家进行控制过程分析,控制曲线改进,进一步提高产品质量,提供了良好的原始数据参考。本设计内容为:了解啤酒的种类和生产的原料,啤酒的生产方法和生产工艺。并进行
12、生产的物料衡算,热量衡算,还有糖化设备的设计及选型。本设计采用最为普遍的11P淡色啤酒,其原料配比为:麦芽70%,大米30%。1.4营养成分啤酒是以发芽大麦为主要原料酿造的一类饮料。含酒精度最低,营养价值高,成分有水分、碳水化合物、蛋白质、二氧化碳、维生素及钙、磷等物质。含17种氨基酸,包括 8 种人体“必需氨基酸”。还富含 VB1、B2、B6、PP、泛酸、叶酸等。1.5啤酒的分类1.5.1根据啤酒的色泽分类啤酒色泽是啤酒质量的一项重要指标,按色度的深浅可将啤酒分为三类。(1)淡色啤酒:色度为5.0-14.0EBC单位,是产量最大的啤酒品种, 约占98%,根据地区的嗜好,淡色啤酒又分为淡黄色啤
13、酒、金黄色啤酒和棕黄色啤酒三种类型。(2)浓色啤酒:色度为15.0-40.0EBC单位,色泽呈红棕色或红褐色,特点是麦芽香突出、口味醇厚、酒花苦味较轻。酿制浓色啤酒除采用溶解度较高的浓色麦芽外,尚需加入部分特种麦芽,如焦香麦芽、巧克力麦芽等。(3)黑色啤酒:色度为大于40.0EBC单位,色泽深红褐色乃至黑褐色。特点是一般原麦汁浓度较高、麦芽香味突出、口味醇厚、泡沫细腻,苦味则根据产品的类型有较大的差异。1.5.2根据发酵性质划分 (1)顶部发酵。使用该酵母发酵的啤酒在发酵过程中,液体表面大量聚集泡沫发酵。这种方式发酵的啤酒适合温度高的环境 16-24 C,在装瓶后啤酒会在瓶内继续发酵。这类啤酒
14、偏甜,酒精含量高。 (2)底部发酵。顾名思义,该啤酒酵母在底部发酵,发酵温度要求较低,酒精含量较低,味道偏酸。1.5.3根据原麦汁浓度分类低浓度啤酒,原麦汁浓度在2.5%-9.0%之间,酒精含量0.8%-2.5%之间的属低浓度啤酒。中浓度啤酒,原麦汁浓度在11%-l4%之间,酒精含量3.2%-4.2% 之间的属中浓度啤酒。高浓度啤酒,原麦汁浓度在14%-20%之间,酒精含量4.2%- 5.5%,少数酒精含量高达7.5%,这种啤酒均属高浓度啤酒。1.5.4 根据是否巴氏杀菌分类 (1)生啤酒:指不经巴氏灭菌或瞬时高温灭菌,而采用物理过滤方法除菌,达到一定生物稳定性的啤酒。(2)鲜啤酒:指不经过巴
15、氏灭菌或瞬时高温灭菌,成品中允许含有一定量的活酵母菌,达到一定生物稳定性的啤酒。鲜啤酒是地销产品,口感新鲜,但保质期较短。多为桶装啤酒,也有瓶装者。(3)熟啤酒:指经过巴氏杀菌或瞬时高温灭菌的啤酒。多为瓶装或罐装,保质期可达180天。1.5.5根据生产方法分类 (1)干啤酒:干啤酒除符合淡色啤酒的技术要求外,真正(实际)发酵度不低于72%,口味干爽。(2)冰啤酒:除符合淡色啤酒的技术要求外,在滤酒前须经冰晶化处理,其口味纯净,保质期浊度不大于0.8EBC。(3)低热量啤酒:低热量啤酒适用于那些必须或希望摄取低营养物质的消费者。其重要要求是:脂肪和酒精的含量不得高于同类的普通食品,可利用的碳水化
16、合物含量不得高于 0.75g/100L。(4)淡爽啤酒:其特点是相对于其他常见啤酒酒精含量少,热量也较少。(5)无醇啤酒:无醇啤酒是指酒精浓度低于0.5%(体积分数)的啤酒。司机可以饮用无醇啤酒而不用担心不利的影响。(6)纯生啤酒:纯生啤酒即生啤酒。由于在生产过程中没有经过巴氏杀菌或瞬时杀菌,避免了加热造成的风味物质和营养成分的破坏,保持了啤酒的新鲜口味和营养成分,而且保质期相对较长,可达180天,兼顾了鲜啤酒和熟啤酒各自的优点。2.全厂工艺流程2.1产品设计标准本课题设计淡色啤酒,采用国家标准GB49272001作为依据。标准定义:淡色啤酒色度5EBC14EBC的啤酒。2.1.1感官标准表2
17、1 感官标准表项目优级一级二级外观透明度清凉透明,无明显悬浮物和沉淀物无明显沉淀物浊度,EBC0.91.21.5泡沫形态泡沫细腻,挂杯泡沫较细腻,挂杯泡沫较粗泡特性, s瓶装200170120罐装170150香气口味有明显的啤酒花香气,口味纯正,酒体协调柔和,无异味。有较明显啤酒花香气,口味纯正,酒体协调柔和,无异味。有酒花香气,无异味。1. 对非瓶装的鲜啤酒无要求。2. 对桶装啤酒无要求。2.1.2理化标准表22 理化标准表项目优级一级二级酒精度,%(V/V)或%(m/m)14.4P5.5(4.3)5.2(4.1)12.1 P-14.0 P4.7(3.7)4.5(3.5)11.1 P-12.
18、0 P4.3(3.4)4.1(3.2)10.1 P-11.0 P4.0(3.1)3.7(2.9)8.1 P-10.0 P3.6(2.8)3.3(2.6)8.0P3.1(2.4)2.8(2.2)原麦汁浓度,P10.1 PX-0.310.0 PX-0.2总酸mL/100mL14.1 P3.510.1 P-14.0 P2.610.0 P2.2二氧化碳,%(m/m)0.40-0.650.35-0.65双乙酰mg/L0.100.150.20蔗糖转化酶活性呈阳性1.不包括低醇啤酒。2.“X”为标签上标注原麦汁浓度,“-0.3”“-0.2”为允许的负偏差3.桶装啤酒二氧化碳不小于0.25%(m/m).4.仅
19、对生啤酒和鲜啤酒有要求。2.1.3卫生标准应符合GB27581981 发酵酒卫生标准表23 发酵卫生标准表项目指标生啤酒熟啤酒细菌总数,(个/mL)50大肠菌群,(个/mL)5032.2原料简介酿造啤酒的四种基本原料是大麦(麦芽)、酒花、水、酵母、辅料(大米)。原料是啤酒质量的基础,在啤酒生产中具有极其重要的作用。2.2.1大麦和麦芽大麦是啤酒生产的主要原料。分类:根据大麦籽粒生长的形态,可分为六棱大麦、 四棱大麦和二棱大麦。其中二棱大麦的麦穗上只有两行籽粒,籽粒皮薄、大小均匀、饱满整齐,淀粉含量较高,蛋白质含量适当,浸出率高,溶解度较好,是啤酒生产的最好原料。生产中是先将大麦制成麦芽,再用来
20、酿造啤酒。麦芽的成分和质量直接影响啤酒的风味和质量,故称麦芽为“啤酒的骨架”。如今啤酒种类日趋多样化,许多产品以其特有的泡沫、色度、香味、口味以及丰满性在市场上占有特殊地位。这意味着要生产不同的啤酒,就应添加一些特别的麦芽,以突出该产品的典型特征,这些麦芽被称为特种麦芽。特种麦芽能赋予啤酒以特殊的性质,影响到啤酒的生产过程、色香味及其稳定性,一般分为小麦麦芽、焦香麦芽和黑麦芽等。小麦芽一般色度不高,酶活力较强,主要用来调节麦汁的性质,一般只掺用5%-10%,以提高啤酒的醇厚性和泡沫性能。焦香麦芽酶活力很微弱或没有,并有浅色和深色之分,色度在40140EBC之间,多用于制造中等浓色啤酒,能增进啤
21、酒的醇厚性,给予一种焦糖和麦芽香味,并有利于改善啤酒的酒体、泡沫性和非生物稳定性,在上面啤酒及下面啤酒中应用均很普遍。使用量一般为啤酒原料的3%15%。黑麦芽多用于酿造深、浓色啤酒和黑啤酒,以增加啤酒色度和焦苦味,使用量一般为啤酒原料的5%15%。2.2.2大米大米是最常用的辅助原料。添加大米的啤酒,色泽浅、口味清爽、泡沫细腻、酒花香味突出、非生物性好。大米淀粉含量高,蛋白质、多酚类 物质、脂肪含量较麦芽低。化学成分:水分1l13,淀粉7685,浸出物9095,蛋白质611,脂肪0.2 1.0。国内一般添加量为2550。大米用量过大时,会造成麦汁-氨基氮含量过低,影响酵母的 繁殖和发酵。2.2
22、.3啤酒花酒花,学名蛇麻,又叫啤酒花。添加酒花的重要作用:赋予啤酒爽口的苦味和愉快的香味;增肌啤酒的泡持性;增加买只和啤酒的防腐能力;酒花与麦汁共同煮沸,能促进蛋白质凝固,有利于麦汁的澄清,有利于啤酒的非生物稳定性。但由于新鲜酒花干燥后制成的全酒花,具有不易保管、不便运输、有效成分利用率不高等缺陷,所以酒花制品普遍受到欢迎。常用酒花制品 颗粒酒花、酒花浸膏、酒花油等。2.2.4酵母酵母是用以进行啤酒发酵的微生物。酵母的种类和质量不同将影响酵母的发酵和成品啤酒的质量。酵母营养丰富,蛋白质含量达50%,酵母多糖达25%-30%,还含有丰富的维生素和矿物质。啤酒酵母不仅含有丰富的营养和提高人体免疫力
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