万吨12啤酒厂糖化工段进行初步工艺34页.docx
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万吨12啤酒厂糖化工段进行初步工艺34页
沈阳化工大学
生物工程课程设计
——年产9万吨啤酒厂糖化工序工艺设计
指导老师＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
班级生物0902
学号
姓名＿
成绩＿＿＿
前言
啤酒是以优质大麦芽、水为主要原料，啤酒花（包括酒花制品）为香料，经过制麦芽、糖化、发酵等工序制成的富含营养物质和二氧化碳的酿造酒。
啤酒的酒精含量仅为3%~6%（体积分数），有酒花香和爽口的苦味，深受消费者欢迎，因此消费面广，消费量大，是世界上产量最大的酒种。
啤酒的历史悠久，大约起源于9000年前的地中海南岸地区，以后逐渐传入欧美及东亚地区。
我国的啤酒生产只有100年的历史。
啤酒是世界上产销量最大酒种，近几年来，啤酒的产销量几乎以15%的速度巨增，我国去年啤酒增长量为10亿升。
2002年以来，中国的啤酒产销量已超过了美国，跃居世界第一位。
2008年我国啤酒产销量超过5500万吨。
啤酒中高级醇、有机酸、双乙酰、醛、酯等物质的存在量不多，但影响啤酒的风味，它们的数量及配比，造成了啤酒色香味上的差别，造就品牌啤酒的个性。
未来几年我国啤酒行业将会出现几大趋势：
一：
集团化、规模化发展，企业总体数量下降；二是一业为主、多元化发展，一些啤酒企业将逐步进入茶饮料业、葡萄酒业、生物制药业等领域；三是科技化，更多的企业将在啤酒保鲜度、延长保鲜期等方面进行科技创新；四是品种多样化，各种功能性保健啤酒、果汁啤酒、无醇啤酒等特色啤酒的消费量将越来越大。
此外，纯生啤酒生产技术，膜过滤技术、微生物检测技术、糖浆辅料的使用、PET包装的应用、啤酒错流过滤技术及ISO管理模式等将在啤酒生产中继续应用推广，啤酒质量将得明显提高。
绪论1
一、设计任务书2
1.1设计任务2
1.2技术指标2
1.3要求2
二、糖化工艺方法与流程2
2.1啤酒生产工艺总体流程3
2.2糖化工艺的流程3
2.3原辅料预处理4
2.4麦芽汁的准备6
2.5麦汁热凝固物的沉淀7
2.6麦汁冷却7
三、工艺计算8
3.1物料衡算8
3.1.1100kg原料（75％麦芽、25％大米）生产12°啤酒物料衡算8
3.1.2生产1000L10°淡色啤酒的物料衡算9
3.1.3年产9万吨12°啤酒厂的物料衡算9
3.2热量衡算11
3.2.1糖化用水耗热量Q111
3.2.2第一次米醪煮沸耗热量Q212
3.2.3第二次煮沸前混合醪升温至70℃的耗热量Q313
3.2.4第二次煮沸混合醪的耗热量Q414
3.2.5洗槽水耗热量Q515
3.2.6麦汁煮沸过程耗热量Q615
3.2.7糖化一次总耗热量Q总16
3.2.8糖化一次耗用蒸汽量D16
3.2.9糖化过程每小时最大蒸汽耗量Qmax16
3.2.10蒸汽单耗17
四、计算结果18
4.1物料衡算结果18
4.2热量衡算结果18
五、问题分析与讨论19
5.1蒸汽能量的回收利用19
5.2环境保护19
5.2.1三废概况19
5.2.2三废的治理19
5.3啤酒生产过程中废水的处理…………………………………………………19
六、设计评价20
七．总结20
八．附图21
绪论
一．设计目的
通过在学习所学的《生化工艺学》、《生物工程设备》、《化工原理》、《发酵技术》等课程的基本理论和基础知识的基础上，通过本次课程设计，我们可以应用所学，培养我们综合运用这些知识分析和解决实际问题的能力以及协作攻关的能力，训练我们使用文献资料和进行技术设计、运算的能力，提高文字和语言表达能力、画图看图的基础技能的能力，为其它专业课程的学习和毕业论文（设计）打下基础。
二．设计思想
本设计以课程设计任务书为基础，以最新科研成果和实际经验为依据，通过文献检索、收集资料，综合分析；贯彻节省基建投资，充分重视技术先进，降低工程造价等思想，从节约能源和降低原料消耗，追求经济效益等角度出发，以“工艺先进、技术可靠、系统科学、经济合理、安全环保”为原则，同时注重“三废”治理和综合利用副产物，充分重视环保防污。
尽量采用本地原料、定型设备，各种设计方案综合比较，取长补短，制定一个高产节能的设计方案，高效生产高质量的优质啤酒。
三．啤酒酿造业存在的问题
我国啤酒企业多数还属于中小企业，由于技术、资金和认识上的不足，这些企业在节能减排和清洁生产技术的运用上，与国家的有关要求还存在很大的差距。
全国以工厂数计，尚有40%—50%啤酒厂的废水直接排放，而这些工厂的啤酒产量不足全国的15%。
我国多数中小啤酒企业仍处在高投入、高消耗、高排放、低效率的粗放型发展模式中，啤酒工业推行清洁生产的现状和我国全球第一啤酒大国的地位不相符合，“如果不积极推行清洁生产，巨大的生产就意味着巨大的消耗”。
一、设计任务书
1.1设计任务
对9万吨/年12°啤酒厂糖化工段进行初步工艺设计
1.2技术指标
表一啤酒生产基础数据
项目
名称
百分比（%）
项目
名称
百分比（%）
定额指标
原料利用率
96.5
原料配比
麦芽
75
麦芽水分
6
大米
25
大米水分
12
啤酒损失率（对热麦汁）
冷却损失
3.0
无水麦芽浸出率
73
发酵损失
1.0
无水大米浸出率
92
过滤损失
1.5
麦芽清净和磨碎损失
0.1
装瓶损失
1.5
总损失
7.0
1.3要求
1.依据给出的技术指标，选择适当的糖化工艺并进行糖化工段的物料衡算和热量衡算。
2.将计算结果分别汇总成物料衡算一览表和能量衡算一览表。
3.根据计算结果绘制糖化工段工艺流程图。
二、糖化工艺方法与流程
2.1啤酒生产工艺总体流程
啤酒是一种以麦芽和水为主要原料，经糖化、添加酒花煮沸、过滤、啤酒酵母发酵等过程，酿造而成含二氧化碳、低酒精浓度的酿造酒。
啤酒生产首先要经过预处理、糖化、过滤、煮沸，才能供酒母发酵所用，这段工艺的水准将直接影响到糖化收得率、过滤时间、麦汁澄清度、发酵进程、双乙酰还原速度、啤酒澄清状况等质量参数，因此这是关系到啤酒质量的一个重要工艺流程。
其一般的工艺流程如下：
啤酒生产工艺流程图
图1啤酒生产总体工艺流程示意图
2.2糖化工艺的流程
麦芽汁制备俗称糖化，就是指麦芽及辅料的粉碎，醪的糖化、过滤，以及麦汁煮沸、冷却的过程。
其流程图如附图所示。
糖化工序主要将大米和麦芽等原料经除尘、粉碎、调浆后送入糊化、糖化锅内，严格按照啤酒生产的工艺曲线进行升温、保温，并在酶的作用下，使麦芽等辅料充分溶解，再将麦汁与麦糟过滤分离。
过滤后的麦汁经煮沸、蒸发、浓缩以达到工艺要求的浓度，同时，在这个工艺过程中添加酒花，煮沸后的麦汁送入回旋沉淀槽中进行澄清，再经过薄板冷却至7℃~8℃左右送入发酵罐。
2.3原辅料预处理
在本设计中原料为麦芽，辅料为大米，在原辅料处理阶段主要包括麦芽及水的选择，原辅料的贮存及粉碎方式。
2.3.1原辅料处理流程与说明
斗式提升机斗式提升机
大米粉碎至糖化
下料坑立仓除杂机
麦芽干粉碎
图2原辅料处理流程图
将大米和麦芽分别用斗式提升机从下料坑提到立仓，再将其提到除杂机中处理，然后将大米和麦芽用粉碎机粉碎，最后送至糖化。
麦芽和大米的粉碎对啤酒质量的好坏有直接影响。
2.3.2水质要求
啤酒中水的含量占90%以上，因此水质对啤酒口味的影响极大。
国内外的著名啤酒之所以质量较好，其酿造用水的水质优良是原因之一，同时水也要用于洗涤、冷却、消防和生活等各个方面。
酿造用水是指糖化用水、酵母洗涤用水以及高浓度酿造时的稀释用水。
酿造用水必须达到饮用水标准，一般由深井水经改良处理而成。
改良和处理的方法主要机械过滤、软化处理、脱盐处理等。
而冷却用水，只要求干净、硬度低、金属离子含量少，一般的自来水即可达到要求。
2.3.3辅料的贮存方式
本设计选用立仓贮存麦芽和大米，目前国内的贮存有散装、袋装和立仓贮存三种方式。
钢筋混凝土所制立仓具有一下优点：
容积利用高，容量大，传热性小，节省劳动力，杀菌方便。
由于麦芽和大米需注意防潮，故本设计选用钢筋混凝土制立仓贮存麦芽和大米。
2.3.4原料粉碎方法
麦芽在进行糖化前，必须粉碎，粉碎后的麦芽，可溶性物质容易浸出，也有利于酶的作用，使麦芽的不溶性物质进一步溶解。
目前国内啤酒厂麦芽和大米的粉碎方法有干法、湿法，都是为了增加原料的表面积，提高热处理效果；增加物料流动性，提高生产自动化程度。
干法粉碎：
设备投资少，占地面积少。
生产操作简单灵活，粉碎程度易于控制，便于设备维修。
且多采用粗碎和细碎两级粉碎工艺，是麦芽及大米粉碎的理想选择。
湿法粉碎：
可获得良好的过滤层，解决了粉尘的危害。
另外，麦芽和大米经过温水浸泡，糖化时间可减少。
但设备大，占地面积大，操作复杂，维修困难，粉碎程度不易控制，此外，其耗电量要比干法粉碎高出8%－10%。
所以，本设计采用干法粉碎。
2.3.5粉碎机的选择
啤酒厂粉碎麦芽和大米的方法有辊式粉碎机和湿式粉碎机。
由上面可知，我们采用的是干法粉碎，所以湿式粉碎机就不考虑了。
辊式粉碎机常用的有两辊式、四辊式、五辊式和六辊式等。
两辊式粉碎机主要工作机构为两个相对旋转的平行装置的圆柱形辊筒。
工作时，装在两辊之间的物料由于辊筒对物料的摩擦作用而被拖入两辊的间隙中被粉碎。
两辊式粉碎机制造简便，结构紧凑，运行平稳。
四辊式粉碎机由两对辊筒和一组筛子所组成。
原料经第一对辊筒粉碎后，由筛选装置分离出皮壳排出，粉碎再进入第二对辊筒粉碎。
五辊式粉碎机前三个是光棍，组成两个磨碎单元；后两个辊筒是丝辊，单独成一磨碎单元。
通过筛选装置的配合，可以分离出细粉、细粒和皮壳。
该机性能很好，在啤酒加工过程中，通过调节可以应用于各种麦芽。
六辊式粉碎机性能与五辊式相同。
它由三对辊筒组成，前两对用光棍，主要以挤压作用粉碎原料，可以使得生物质原料的皮壳不至粉碎得太细而影响后一工序的操作。
第三对辊筒用丝辊，将筛出的粗碎粉碎成细粉和细粒，有利于糖化时充分浸出有用物质。
根据上面的内容，我们对麦芽粉碎采用六辊式粉碎机，对大米粉碎采用两辊式粉碎。
2.3.6原料输送设备的选择
在现代化工业生产中，输送的方式有两种：
一种是机械输送，利用机械运动输送物料；另一种是气力输送，借助风力输送物料。
我们选择机械输送，因为气力输送与机械输送相比要求动力较大，且不适合间歇操作。
在机械输送中，用于输送固体原料的主要有带式输送机、斗式提升机、刮板输送机、螺旋输送机。
在这些输送机中，只有斗式提升机用于物料从低的地方提升到高的地方。
所以，我们在输送麦芽和大米的时候选择斗式提升机。
2.4麦芽汁的制备
2.4.1糊化
辅料需先在糊化锅中煮沸糊化，然后再与麦芽粒一起进行糖化。
辅料的淀粉颗粒在温水中吸水膨胀，当液温升到70℃左右时，颗粒外膜破裂，内部的淀粉呈糊状物溶出而进入液体中，使液体黏度增加。
如果对淀粉糊继续加热，那么淀粉长链断裂变成短链的糊精，糊状淀粉成为半透明的均质胶体。
又糊状淀粉变成可流动的糊精的过程，称为液化。
在糊化大米时，可按100kg大米加入20kg的麦芽，利用麦芽中的酶使大米中的淀粉有一定程度的分解，以加速糖化酶作用，同时也可降低糊化醪的黏度。
2.4.2糖化
糖化是利用麦芽自身的酶（或外加酶制成剂代替部分麦芽）将麦芽和辅料中不溶性的高分子物质分解成可溶性的低分子物质等的麦汁制备过程。
整个过程主要包括：
淀粉分解，蛋白质分解，β－葡聚糖分解，酸的形成和多酚物质的变化。
麦芽自身的酶含量丰富足以用于糖化
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