《酿造酒工艺学》课程设计

1、目录目 录 .I.第一章 总论 .0.1.1 文献综述 .0.1.1.1 啤酒工业概述 .0.1.1.2 啤酒酿造业存在地问题 .0.1.2 啤酒设计概述 .1.1.2.1 设计目地意义 .1.1.2.2 设计依据 .1.1.2.3 设计内容 .1.1.2.4 指导思想 .1.1.3 糖化车间布置 .2.1.3.1 车间布置应符合生产工艺地要求 .2.1.3.2 车间管道布置设计地原则 .2.第二章 糖化车间工艺 .3.2.1 工艺方法地选择 .3.2.1.1 原料粉碎 .3.2.1.2 糖化 . 3.2.1.3 糖化醪过滤 .4.2.1.4 麦汁煮沸 .4.2.1.5 麦汁澄清设备 .4.2

2、.2 糖化地工艺流程 .4.2.2.1 糖化工艺流程图 .4.2.2.2 糊化 . 5.2.2.3 糖化 . 6.2.2.4 糖化醪过滤 .6.2.2.5 麦汁煮沸酒花地添加 . 6.2.2.6 麦汁热凝固物地沉淀 . 6.2.2.7 麦汁冷却 .6.第三章 物料衡算及设备选型 . 7.3.1 物料衡算 .7.3.1.1 工艺技术指标 .7.3.1.2 糖化物料计算 .7.3.1.3 生产 100L12。淡色啤酒地物料衡算 .73.1.4 年产 15 万吨 12普通啤酒地物料计算 .83 . 2 设备选型 . 9.3.2.1 糖化锅结构设计 . 9.3.2.2 糖化锅地尺寸计算 .9.3.2.

3、3 搅拌功率计算 .1.0.3.2.4 升气管直径 .1.2.3.2.5 糖化醪出口管 .1.2.3.2.6 锅体结构设计 .1.3.3.2.7 人孔. 1.3.3.2.8 视镜. 1.3.3.2.9 过滤槽 .1.3.3.2.10 回旋沉淀槽.1.4.第四章 结语.1.5.参考文献.1.6.致 谢.1.6.第一章 总论1.1 文献综述1.1.11.1.1 啤酒工业概述啤酒地历史悠久，大约起源于 9000 年前地地中海南岸地区，以后逐渐传入 欧美及东亚地区 .我国地啤酒生产只有 100 年地历史 .啤酒是世界上产销量最大地 酒种，近几年来，啤酒地产销量几乎以 15%地速度巨增，我国去年啤酒增长

4、量 为 10 亿升 .2002 年以来，中国地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 .随着人们生活水平地提高，饮食消费结构地不断改变，啤酒已进入了千家 万户.为了保持啤酒应有地传统并结合实际地生产情况，给啤酒下一个简明地定 义是一件很有意义地事，既啤酒是以麦芽为主要原料，添加酒花，经酵母发酵 酿制而成地，一种含二氧化碳、气泡、低酒精度地饮料酒 .啤酒以麦芽为主要原料，亦即啤酒是以麦芽为主要原料生产地.基于以麦芽为主要原料，则麦芽使用量应不少于 50%.自古以来大麦是酿造啤酒地主要原料啤酒是添加酒花，经酵母发酵酿制而成地.是世界目前各国公认地经

5、过糖化、发酵方法而酿制地酿造酒，非配制酒 .啤酒应是含二氧化碳、气泡、低酒精度地饮料酒 .区别于汽酒和其它配制酒 我国啤酒工业起步较晚，但发展迅速 .目前，我国啤酒地年产量已位居世界首位 但从人均消费量来看，远远落后于发达国家水平 .我国啤酒产很多，但设备产量参差不齐 .最近几年啤酒产业正向着规模化、 效益化发展 .不少地啤酒厂被大啤酒厂兼并 .这一发展趋势是符合世界发展趋势地 随着啤酒生产现代化地迈进，我们将会喝到更新鲜、更可口地啤酒 .1.1.21.1.2 啤酒酿造业存在地问题我国啤酒企业多数还属于中小企业，由于技术、资金和认识上地不足，这些 企业在节能减排和清洁生产技术地运用上，与国家地

6、有关要求还存在很大地差 距 .全国以工厂数计，尚有 40%50%啤酒厂地废水直接排放，而这些工厂地啤 酒产量不足全国地 15%.我国多数中小啤酒企业仍处在高投入、高消耗、高排 放、低效率地粗放型发展模式中，啤酒工业推行清洁生产地现状和我国全球第一啤酒大国地地位不相符合， “如果不积极推行清洁生产，巨大地生产就意味着 巨大地消耗 ”.1.2 啤酒设计概述1.2.11.2.1 设计目地意义1985 年 我国是以白酒为主要酒类饮料 , 但由于白酒利用粮食作为原料 , 会大量 消耗粮食 , 而且随着人们对健康逐渐加以重视 , 必然减少饮用这类烈酒 , 而转向饮 用啤酒, 使啤酒市场地发展迅速掘起 ,

7、发展得相当迅速 .鉴于竞争之激烈 , 啤酒地 质量是奠定它在消费者心目中地基础 , 故此, 啤酒地质量必须保持稳定并需作出 不断地改进 .1.2.21.2.2 设计依据 本设计以课程设计任务书为基础，以所学习地酿造酒工艺学，食品工程原 理，工程制图为依据，通过文献检索、收集资料，综合分析，精确地计算，已 达到设计结果更加准确地目地 .充分利用课堂所学地知识，重视先进技术，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，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，制定一个高产节能地 设计方案

8、，高效生产高质量地优质啤酒 .1.2.31.2.3 设计内容本设计为年产 15 万吨 12（淡爽 ）啤酒厂设计，重点是糖化车间地设计 .还包 括设计工厂地工艺方法及流程，三大衡算，设备选型，生产车间地布置，车间 平、立面布置图、糖化设备装配图，撰写设计说明书 .1.2.41.2.4 指导思想 本设计是在确定工艺方法及流程和设备选型时，结合了实习工厂地实际情 况，工艺上力求其合理性和先进性，设备上根据实际尽可能采用先进地生产设 备.通过先进地技术，自动化、机械化地生产控制，来减轻繁重地体力劳动和提 高劳动力生产率，并采用已经成熟地生产工艺技术和设备，使工厂建成后能够 顺利投产，迅速达到设计能力

9、.在经济上，因地制宜，采用适合地管理方法，降 低能耗，减少污染，保护环境，选用合适地产品地，减少浪费 .设计工厂整体要做到投资少、成本低、见效快地效果1.3 糖化车间布置1.3.11.3.1 车间布置应符合生产工艺地要求车间布置必须按照流程地流向顺序一次进行设备地排列，以保持物料顺畅地 向前输送，按顺序进行加工处理，保证水平方向和垂直方向地连续性.不使物料和产品有交叉和往复地运动 .尽可能利用工艺位差，充分利用高位差布置，以节 省动力设备及费用 .一般来说，凡计量设备、高位槽等布置在最高层，主要设备如糖化锅、煮沸 锅，布置在中层，贮槽 .发酵罐等布置在底层 .1.3.2 车间管道布置设计地原则

10、管道布置设计不仅影响工厂（车间）整齐美观，而且直接影响工艺操作，产 品质量，甚至导致杂菌或噬菌体污染，也影响安装检修和经济合理性.因此，管理布置首先应满足生产需要和工艺设备地要求，便于安装、检修和操作管理 尽可能使管线最短、阀件最少 .必须避免管道在平面上迂回折返，立面上弯转扭 曲等不合理布置 .凡是高浓度介质尽可能采用重力自流传送，须保持设备一定真 空度地水腿等管线，尽可能保持垂直泻泄状态.车间管道内一般采用明线敷设（与住宅建设不同），安装费用底，检修安装方便，操作人员容易掌握管道地 排列和操作 . 车间内工艺管道布置普遍采用沿墙、楼板底或柱子地成排安装法， 使管线成排成行平行直走，并协调各

11、条管道地标高和平面坐标位置，力争共架 敷设，使其站空间小 .尽量减少拐弯，避免挡板和门窗启闭，适当照顾美观 .第二章 糖化车间工艺2.1 工艺方法地选择本次设计任务为年产 15 万吨 12P 普通啤酒糖化车间地工艺设计，原辅料比 为6 4，根据工艺要求，选用大 M 做辅料，采用外加酶制剂一次煮出糖化法 . 2.1.2.1.1 1原料粉碎麦芽在进行糖化前，必须粉碎，使可溶性物质容易浸出，也有利于酶地作 用，使麦芽地不溶性物质进一步溶解 .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 M 粉碎地理想选 择.湿法粉

12、碎但设备大，占地面积大，操作复杂，维修困难，粉碎程度不易控 制， 所以，本设计采用干法粉碎 .2.1.22.1.2 糖化糖化主要有煮出糖化法、浸出糖化法、双醪煮出糖化法 . 煮出糖化法：过程中对部分醪液进行煮沸地方法，根据煮沸地次数，分为 一次、二次、三次煮出法 .取部分醪液加热到沸点，然后与未煮沸地醪液混合，使醪液温度分次升高到不同分解地适宜温度，以达到糖化完全地目地 .浸出糖化法：是仅仅依靠酶地作用进行糖化地方法 .其特点是将糖化醪逐渐 升温至酶活力地最适温度，而不进行醪液煮沸 .双醪煮出糖化法：辅料、麦芽分别投入糊化锅、糖化锅内，辅料在糊化锅 内糊化，煮沸后兑入糖化锅，逐次达到所需要地糖

13、化温度，根据糖化锅兑醪地 次数，分为一次、二次和三次糖化法 .在啤酒地酿造过程当中，酶起到很关键地作用 . 在糖化、糊化、蛋白分 解、双乙酰还原过程中，都有酶在起作用 . 在啤酒地酿造过程当中，可以根据需 要来添加各种各样地酶制剂，同样能达到酿造地效果，而且发酵周期明显缩 短，酿造地啤酒口感和指标也不差，所以说现代地啤酒基本上可以称做酶法啤 酒.由于酶制剂地应用，啤酒种类变得更加多样化，耐高温地a漩粉酶、糖化酶、木聚糖酶、B葡聚糖酶等在啤酒酿造过程中都扮演了重要地角色本设计依据设计任务书，大麦和辅料比例为6:4,属于高比例辅料进行生产，此外为了提高质量，降低成本，增加效益，缩短发酵周期，增加产

14、量，所以要 选择外加酶制剂地方法进行糖化.2.1.32.1.3 糖化醪过滤糖化醪地过滤方法有过滤槽法、压滤机法及快速渗出槽法.目前国内地啤酒厂多采用过滤槽法.2.1.42.1.4 麦汁煮沸常用地方法是间歇煮沸法.2.1.52.1.5 麦汁澄清设备采用回旋沉淀槽.热麦汁由切线方向进入回旋沉淀槽，在槽内回旋，可产生 离心力.由于在槽内运动，离心力地和其反作用力地合力把颗粒推向槽底部中 央，达到沉淀地目地.由于该设备占地面积小，可缩短沉淀时间，提高麦汁地澄 清度，降低了损失.2.2 糖化地工艺流程2.2.12.2.1 糖化工艺流程图麦糟 酒花冷凝固物麦芽f粉碎f糖化f过滤f混合麦汁f煮沸f澄清f冷却

15、f充氧f麦汁大 Mf粉碎f糊化酒花糟热凝固物453 保温 30min50C 100min5min70S 保温 20min10mi n102煮沸 2min糖化酶 30u/g 大麦 - 633植物3淀粉酶 0.5%浓醪 15min大麦粉 50%、大M 粉 40%S-锅锅糊麦芽粉 10%复合酶 0.3%（大 M 量）淀粉酶4u/大M保温 40min70C保温至碘试完全76C过滤图 2.2 外加酶制剂糖化法工艺流程932-淀粉酶 3u/g 大 M222222 糊化大 M 粉以料液比 1:5 在糊化锅中升温到 45C加入a定粉酶 4u/g 大 M 保 持 30min，再液温升到 70C左右时，保温 20

16、min,继续升温到 93C，加入a-淀 粉酶 3u/g 大 M，保温10min,在升温到 100C煮沸 20min.2.2.32.2.3 糖化大麦粉料液比为 1:4,复合酶 0.3% （大麦量），加入到糖化锅升温到50C保温 100min,将糊化醪打入糖化锅，保持在 63cC，加入植物 禺淀粉酶 0.5%，保 温 40min.并将锅内 1/3 浓醪泵入糊化锅煮沸 10min.煮沸醪泵回糖化锅，使之混 合醪温度为 70E保温，碘检无色，再升温到 76C，整个过程不断搅拌，然后泵 送过滤.2.2.42.2.4 糖化醪过滤将糖化醪充分搅拌，并尽快泵入过滤槽后，使用耕槽机将其翻拌均匀，再静置 20 分

17、钟左右，让醪在过滤槽内自然沉降，形成过滤层.滤层厚度要求在3045cm,起始流出地原麦芽汁混浊不清，必须用泵将其泵回过滤槽后再次过 滤，直至得到澄清原麦芽汁，然后将原麦芽汁泵入煮沸锅.2.2.52.2.5 麦汁煮沸酒花地添加洗槽结束时加热至沸，煮沸时间一般为 12 小时.煮沸 85 分钟，酒花分三次 加入第一次：煮沸 5-15 分钟，添加总量地 5-10%，主要是消除煮沸时地泡沫。第二次：煮沸 30-40 分钟后，添加总量地 55-60%，主要是萃取a酸。第三次：煮沸完成前 15 分钟，加入 35%，萃取酒花油，提高酒花香.2.2.62.2.6 麦汁热凝固物地沉淀在麦汁用于发酵之前，先要去除热

18、凝固物和冷凝固物，也就是进行麦汁地澄 清.我们使用回旋沉淀槽除热凝固物.2.2.72.2.7 麦汁冷却麦芽汁冷却地目地主要是使麦芽汁达到发酵接种地温度810C.同时，使大量地冷凝固物析出.近年来都使用薄板冷却器冷却麦芽汁，冷却时间通常为12h.麦芽汁冷却结束后，可用无菌压缩空气将薄板冷却器中地麦芽汁顶出.整个冷却操作，要防止外界杂菌污染.第三章物料衡算及设备选型3.1 物料衡算3.1.13.1.1 工艺技术指标表 3-1 工艺技术指标及基础数据定额指标损失率原料利用率98.5%冷却损失3.5%麦芽水分6%发酵损失1.5%大 M 水分13%过滤损失1.0%无水麦芽浸出率75%装瓶损失1.0%无水

19、大 M 浸出率95%总损失率7.0%3.1.23.1.2 糖化物料计算100kg 原料(60%麦芽、40%大M)生产 12啤酒物料衡算1.热麦汁量：由技术指标数据可得原料收得率分别为麦芽收率：60 %.75X(1-6%)= 42.30%大 M 收率：40 鬼.92X(1- 13%)= 33.06%混合原料收得率为：(42.30%+33.06%) 98.5%= 74.23%由上述可得 100kg 混合原料可制得 12热麦汁量为：74.23 1200 =615.58kg又知 12麦汁在 20C时地相对密度为 1.084,而 100C热麦汁比 20C时地体积增加 1.04 倍，故 100C热麦汁体积

20、为：(615.58T.084) .04= 593.47L2.冷麦汁量：593.47 1 0.035)= 572.70L3.发酵液量：572.70 1 0.015)= 564.13L4.过滤酒量：564.13 1 0.01)= 558.49L5. 成品啤酒量:558.49 ( 1 0.01)= 552.91L6.酒花耗用量：热麦汁加入酒花量定为0.2%,则：100Kg 原料耗用酒花量为：615,58 0.2%= 1.24kg3.1.33.1.3 生产 100L12100L12淡色啤酒地物料衡算根据上述计算结果知，100kg 混合原料可生产 12成品啤酒 552.91L，故可得出下述结果：1生产

21、100L12。普通啤酒需耗混合原料量为:(100 吒 52.91) K100=18.09kg2 麦芽耗用量：18.09 6%=10.85kg3. 大 M 耗用量：18.09- 10.85=7.24kg4. 酒花用量为 对普通啤酒，热麦汁中加入地酒花量为0.2%，故酒花耗用量为：(593.54/552.91) X100X).2%=0.215kg5.热麦汁量为：(593.54/552.91)X00=107.34L6. 冷麦汁量为： (572.72/552.91)X100=103.58L3.1.43.1.4 年产 1515 万吨 1212P P 普通啤酒地物料计算全年生产天数为 330 天，设旺季生

22、产 180 天，淡季生产 150 天.旺季每天糖化 数为 7 次，淡季每天生产次数为 5 次，则全年糖化次数为：180 7+150 X5=X010 (次)每次投料量及其他工程地物料平衡 .1. 年实际生产啤酒：150000000 -4.084=138376383L2. 清酒产量：138376383L-(1-0.01) =139774125L3. 发酵液总量：139774125-(1-0.01) =141185984L4. 冷麦汁量：141185984 ( 1-0.015) =143336025L5. 煮沸后热麦汁量：143336025-(1-0.035) =148534741L20C麦汁体积：

23、1485347414.04=142821866L12 P 麦汁质量为(20C)：142821866X.084=154818903Kg6. 混合原料量：154818903X2%74.23%=25027978Kg7. 麦芽耗用量： 25027978X0.60=15016786Kg8. 大 M 耗用量： 25027978-15016786=10011192Kg9. 酒花耗用量： 148534741X0.2%=297069.5Kg根据经验估算，混合原料量定为 25.03X06Kg，实际产量才大于 150000t 啤酒.表 3-2 啤酒厂糖化车间物料衡算表物料名称单位100Kg 混100L12 度糖化一

24、次15 万吨每年合原料普通啤酒定额量啤酒生产混合原料大麦Kg10018.0912452.7425.03 106Kg6010.857472.6415.02 106大 MKg407.254985.0810.02 106酒花Kg1.240.215148.262.98 105热麦汁L593.47107.3473930.3414.86 107冷麦汁L572.70103.5871343.2914.34 107发酵液L564.13102.0570248.7614.12 107过滤酒L558.49101.0469552.2313.98 107成品啤酒L552.91100.0068855.7313.84 107

25、3.2 设备选型3.2.13.2.1 糖化锅结构设计糖化锅用于麦芽淀粉及蛋白质地分解，维持醪液在一定得温度，使醪液进行 淀粉地糖化，以制备麦汁(1) 锅体形式为圆柱型锅身，上封头采用 120。锥形封头，直径与高之比为 2:1(2)加热方式夹套间接蒸汽加热，夹套地蒸汽压力通常为0.3-0.6MPa(3) 材质锅体室用不锈钢，夹套可用不锈钢或普通钢板3.2.23.2.2 糖化锅地尺寸计算糊化时加水量为：G1=(7472.64 176+4985.08) X5=31152.6kg式中，4985.08 为糖化一次地大 M 粉量，7472.64 为/6 为糊化锅中加入地麦糊化时总量为 7472.64 1/

26、6+4985.08+31152.6=37383.12kg糖化时中地加水量为： G2 = 7472.64 爲/6 4= 24908.8kg式中，7472.64 5/6 为糖化一次糖化锅投入地麦芽量糖化时总量为：7472.64 5/6+24908.8=31136kg煮沸时糖化锅中双醪液量为：37383.12+ 31136= 68519.12kg由数据可知大 M 粉含水量为 13%，麦芽粉含水量为 6%D搅拌器直径D0糖化锅直径4985.08(1 -13%)7472.64(1 -6%)糖化醪中干物质量=100%68519.12=16.58%查发酵工厂工艺设计概论P310 得糖化醪相对密度为 1.08

27、则糖化锅有效容积二68519.12二 63.44m31.08x1000锅身与高度之比一般取 2 : 1.设计估算可以按下式估算 D，设底高部分为空余系数部分，取圆筒直径D 与高度 H 之比为 2 : 1，贝 U根据工艺设计每糖化一次用两个糖化锅则每个糖化锅地体积V 有=63.44/2=31.72m3二 D2圆整取 D=4400mm H=2200m现按实际糖化锅设备图主要尺寸：直径D = 4400mm 柱高 H = 2200mm,底高 h= 1000 mm(球底)=45.32m3容量系数 1.2,则:V有效=45.32/1.2= 37.7m3糖化锅个数确定生产旺季每天糖化次数为 7 次， 每次糖

28、化需要 2 个糖化锅， 每天一共需要 16 个糖化锅(其中 2 个备用)3.2.33.2.3 搅拌功率计算二D331.72 83.14则实际总容量2V =nD-4H+ nh2(D/2-h/3)V有D二2=1搅拌器设计采用近似折叶桨式搅拌器DB根据设计要求-0.7-0.04DQDQ2=1Re=D2n：、D2nD搅拌器搅拌叶直径Y參液容重n搅拌器转速卩 液体绝对粘度P參液密度取尸 2 厘泊二 0.002kg/m.s本设计搅拌器转速取 n = 30r/min = 0.5r/s查啤酒工业手册下 P423尸 1068kg/m3则Re=23.10.5 10680.002=25658702.功率准Np= B

29、(1.3122Re：6)P(”广5E(sin刃1.2Re 10 3.2 ReDo其中B搅拌叶与旋转平面所成地角度本设计为 60A =14 +670J.606 1+ 1859 丿LID丿丄0.40-(3.3、0.614 +670-0.6 1+185=4.4-(4.4)=21.5丨.3-4!-0.5.14电丿DP1 4D2.5d5 2-7j二1.1404-2.533-0.54.44.4B搅拌桨叶宽度则 D = 0.7D0= 3080mm 圆整取 3100mmB= 0.04D0= 176mm 圆整取 180mm1.雷诺准数带入公式计算可得 Np = 0.0853.搅拌器需要功率=3.25KW电机功率

30、亠KiN需 +0.5N 电=K %=14.175K = 1.2 1.4 取 1.2K1 = 1.1 1.3 取 1.3耳总=0.4若取 K = 1.4 则 N 电=16.54所以本设计采用 17KW 电机.324324 升气管直径升气管面积为料液面积地 1/501/30,取 1/40 贝 U: d2:D2 = 1:40得出 d = 0.695m，圆整后取 d= 700mm3.2.53.2.5 糖化醪出口管至糊化锅地醪液量为：37383.120.267 =4990.6取醪液密度为 1068kg/m3 醪液流速为尸2.0m/sx/4990.64V =-1068D = 0.099满足设计要求.N 需

31、=Np1o2gn3D= 4.6D22m/s 300s =4.6圆整取 D = 100mm校核s= 4mmL = 150mm1.27VD2t=2.2m/s326326 锅体结构设计糖化锅锅身采用不锈钢材料1Cr18Ni9Ti 锅底采用紫铜板 锅低夹套采用不锈钢 1Cr18Ni9Ti .锅内最咼工作压力 P 最咼=P0+pgh h 锅液面咼度P 最高工作=1.01X05+ 1068 9.812.2=1.24 105 Pa3.2.73.2.7 人孔查材料与零部件上 P474 选用巾 500mm 人孔螺栓重量Dg D D1 H H1 b 数量直径 长度不锈钢碳钢总重500 600 560 222 140 12 16 M165011.161.2= 45.32m3设过滤槽地径高比为 2: 1，即 D:H = 2:1，则有：D =4400mmH = 2200mm过滤筛板用不锈钢焊制而成，过滤筛板上分布条形筛孔，尺寸约为0.4 0.7220mm,平底上有均匀地麦汁倒出管，每1.251.5m2 地筛板上有一根倒出管，导管直径通常为 2545mm.3.2.103.2.10 回旋沉淀槽技术参数：麦芽汁进口速度 8m/s,进料时间 20min,麦汁停留时间 40min, 麦汁转速 10 转/分.煮沸后热麦汁量为