发酵工厂设计概论课程设计产30万吨啤酒厂工厂设计.doc
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1、第一章 总论第一节 啤酒的概况啤酒含有17种氨基酸,多种维生素及碳水化合物、矿物盐等物质、每升啤酒的热量可达430卡,相当于6-7枚鸡蛋,075升牛奶或50克奶油,被世界营养协会组织列为营养食品,素有“液体面包”之誉。现代科学研究表明,啤酒中所含各种成份、既有较高的营养价值又具良好的药疗效果,啤酒中酒精含量较低,10度黄啤酒含酒精3左右,非但对胃和肝脏无损害,而且可平缓地促进人体血液循环;维生素B1、B6已能维持心脏正常活动,而烟酸则能扩张血管,故它们对心血管系统有益,可加速新陈代谢。啤酒中的矿物盐,对人体组织细胞的代谢起着调节作用。有利于人体必需水分的摄取吸收,啤酒所含酒花素、既能促进唾液、
2、胃液和胆汁分泌、健胃益脾,又可治疗肺和淋巴结核,还能促进伤口愈合和烧伤者痊愈。贫血患者常饮啤酒,能促进红细胞的生长,增强造血功能。神经衰弱者采用“啤酒疗法”即饭后半小时和睡前各饮啤酒半瓶(约320毫升),30日为一疗程,效果显著。特别是冬季饮用温啤酒,会使人周身发热,祛寒解乏,中、老年人最为适宜。 啤酒品种很多,一般可根据生产方式,按产品浓度、啤酒的色泽、啤酒的消费对象、啤酒的包装容器、啤酒发酵所用的酵母菌等种类来分类。根据原麦汁浓度分类啤酒酒标上的度数与白酒上的度数不同,它并非指酒精度,它的含义为原麦汁浓度,即啤酒发酵进罐时麦汁的浓度。主要的度数有18、16、14、12、11、10、8度啤酒
3、。日常生活中我们饮用的啤酒多为11、12度啤酒。根据啤酒色泽分类淡色啤酒色度在5-14EBC之间。淡色啤酒为啤酒产量最大的一种。浅色啤酒又分为浅黄色啤酒、金黄色啤酒。浅黄色啤酒口味淡爽,酒花香味突出。金黄色啤酒口味清爽而醇和,酒花香味也突出。浓色啤酒色泽呈红棕色或红褐色,色度在14-40EBC之间。浓色啤酒麦芽香味突出、口味醇厚、酒花苦味较清。黑色啤酒色泽呈深红褐色乃至黑褐色,产量较低。黑色啤酒麦芽香味突出、口味浓醇、泡沫细腻,苦味根据产品类型而有较大差异。根据杀菌方法分类鲜啤酒啤酒包装后,不经巴氏灭菌的啤酒。这种啤酒味道鲜美,但容易变质,保质期7天左右。熟啤酒经过巴氏灭菌的啤酒。可以存放较长
4、时间,可用于外地销售,优级啤酒保质期为120天。根据包装容器分类瓶装啤酒国内主要为640ml和355ml两种包装。国际上还有500ml和330ml等其他规格。易拉罐装啤酒采用铝合金为材料,规格多为355ml。便于携带,但成本高。桶装啤酒材料一般为不锈钢或塑料,容量为30升。啤酒经瞬间高温灭菌,温度为72C,灭菌时间为30秒。多在宾馆、饭店出现,并专门配有售酒机。由于酒桶内的压力,可以保持啤酒的卫生。第二节 啤酒酿造原料以大麦芽和大米(包括特种麦芽)为主要原料,加酒花,经酵母发酵酿制而成。第二章 工厂总平面设计第一节 总平面设计设计原则和基本要求(1)总平面设计必须符合生产流程的要求。(2)总平
5、面设计应当将占地面积较大的生产主厂房布置在厂区的中心地带,以便其他部门为其配合服务。(3)总平面设计应充分考虑地区主风向的影响,以次合理布置各建、构筑厂房及厂区位置。(4)总平面设计应将人流、货流通道分开,避免交叉。(5)总平面设计应遵从城市规划的要求。(6)总平面设计必须符合国家有关规范和规定。第二节 工厂的组成啤酒厂是由生产车间、辅助车间、动力设施、给水、排水设施,全厂性设施等组成。生产车间:制麦车间,糖化车间,发酵车间 。辅助车间:原料预处理车间,过滤车间,灌装车间,仓库。动力设施:变电所,锅炉房,冷冻机房。给水设施:水塔,水池,冷却塔等。全厂性设施:办公室,食堂,医务室,浴室,厕所,车
6、棚,围墙,大门,传达室。第三章 啤酒工厂设计第一节 设计原则1、必须符合计划任务书的规定和要求。2、设备选用时,应满足生产工艺要求,同时安全可靠,尽量选用成套设备,通用设备, 以利于提高机械化程度,方便生产,节约投资。- h8 X8 3 H1 p4 S3、本设计尽量少或不占耕地,选择流程尽量减少,避免污染物排放。尽量减少三废处理量,同时注意节能和充分利用余热。p6 B9 P, r6 P6 ; B4、结合实际,根据国家的所需而合理决定工厂的产品品种及合理安排工厂的产品方案,兼顾经济效益和社会效益,以最小投资,换回最大的经济效益第二节 设计特点 1、本设计从实际出发,讲究效益,生产的各个环节中力图
7、以较少的人力、物力、财力取得较大的经济效益。此为本设计的指导思想,亦是本设计最主要的特点。: V. V* |; c/ h 2、本设计从国内市场的销售来确定产品,使产品在市场上具有较强的竞争力。3、本设计的厂址在城市近郊,在劳动力,动力、水的供应,排水工程及生! + g2 XB( w6 M# b活设施等方面能利用城市原有的设施,减少投资。 9 a0 2 / r) t7 q+ a6 a 4、本设计从节约用地出发,充分利用厂房设备来安排产品,对于那些类型不相同,生产设备,生产条件十分相同,甚至是用同一厂房,设备来生产不同产品,这对于厂房用地,设备投资都很有利。 , H9 VOC) R1 Ea+ e/
8、 |5、本设计是产品卫生达食品卫生法规,遵守有关条款的规定。 第三节 设计可行性在中国建立最早的啤酒厂是俄国人在哈尔滨八王子建立的乌卢布列夫斯基啤酒厂, 此后五年时间里, 俄国、德国、捷克分别在哈尔滨建立另外三家啤酒厂。然而, 我们啤酒业大力发展真正发生在1979年后十年, 我国的啤酒工业每年以30%以上的高速度持续增长。80年代, 我国的啤酒厂如雨后春笋般不断涌现, 遍及神州大地。 到1988年我国大陆啤酒厂家发展到813个, 总产量达656.4 万吨, 仅次于美国、德国, 名列第三, (到1993 年跃居第二 ) 短短十年, 我国啤酒厂家增长9 倍, 产量增长17.6 倍, 从而我国成了名
9、符其实的啤酒大国。随着经济的增长,人们对啤酒的消费会越来越大。目前,我国人均啤酒消费量虽然已接近22升,但中西部地区仅在10升左右,8亿多人口的农村人均连5升不到。因此,我国啤酒市场还拥有很大的挖掘潜力,消费量仍将保持增长。所以也看到了啤酒工业的发展前景。这时候建立一个啤酒工厂的话,产品的广阔市场为工厂的生存和发展提供了良好的保证。第四节 产品方案及规模的确定 占地10001500平方千米,总投资2.8亿元人民币。麦芽汁发酵生产,产品品种:12度淡色啤酒产品包装:500ml瓶装产品产量:年产20万吨5 W$ b1产品产期:11,12月为生产淡季 。其它月份为旺季。淡季每天糖化5次,旺季每天糖化
10、8次。第五节 厂址选择的重要性及原则厂址选择是基本建设前期工作的重要环节,在工厂设计中有明显的政治经济技术的意义。厂址选择正确与否,不仅关系到建厂过程中能否以最省的投资费用,按质按量按期完成工厂设计中所提出的各项指标,而且对投产后的长期生产,技术管理和发展远景,都有着很大的影响,并同国家地区的工业布局和城市规划有着密切的关系厂址的选择应该作到深思熟虑和严谨从事。厂址选择的原则1、要有可靠的水源,在满足啤酒厂生产用水的水质、水量及水温的条件之下,应尽可能靠近水似,以缩短管路及动力电缆的铺设工程.如用山泉水、地下水、水库水,自来水或江河水等水源,可单独采取一种水源,也可取二种或三种水源以分别用于生
11、产。 - ce: o M6 % L+ t2、根据交通运输方式的不同而考虑厂址的位置.如原材料、成品以水运为主,则应尽可能靠近河流,并考虑码头的适当位置:如以陆运为主,则须靠近铁路或公路,并尽量减少沿途修建桥、隧洞的工程。 # L9 M4 k# f3、厂址应尽可能靠近一些已有的热,电源,以充分取得企业协作的条件。 2 G D/ |: 8 n4 E+ b4、厂址地质要符合啤酒厂设计的要求,一般地耐力宜在20吨/平方米以上为好,可节约基础工程投资,但应避免在地表过浅或已露头岩石的地区及喀斯特、土崩、滑坡、流砂地区或是古河道,古墓之上选择厂区。 6 U) a) _$ j- j6 t: 2 p5、一般啤
12、酒厂厂址应避免选在地震基本烈度在七度或七度以上地区:当地展基本烈度为九度或超过九度的地区不宜建大型啤酒厂.3 6、厂址不宜选在有矿产地区、有古迹文物地区。风景游览区、有化学废料,有机废料堆放的地区等。 7 9 U% W; i. Q: p. x+ H4 7、厂址应尽量靠近城镇或啤酒销售区域,以减少大量的瓶箱运输。$ Y0 U7 ( n3 # Q( X4 h/ X 8、选厂时应考虑职工生活区的位置,并尽可能靠近城镇,以减少集体事业设施的投资,改善职工生活福利的条件。 9 U5 L) 2 w: p Q- Z# k5 J& N/ X+ ?9、选厂中还应尽量了解施工期间水电供应,劳动力来源,施工工人居住
13、生活,施工机械、预制场地、建材的运输、堆放等条件的利便情况。 # z8 j3 C7 M , R A10、要考虑啤酒厂的综合利用以及啤酒厂废料的处理及堆放场地。第六节 厂址的确定及说明厂址选择结果:, 4 n! e; D0 D: g3 Q% z) T1 T综合以各种因素,初步选择涪陵江东乌江近郊作为啤酒厂的厂址。这样原料购买运输不成问题,产品又能及时的销往各中心城市,交通较为方便,是较为理想的选择。第四章 啤酒生产工艺流程说明第一节 原料加工处理麦芽制造工艺流程: 原料(大麦)浸渍发芽干燥除根啤酒酿造工艺流程: 糖化用水洗糖用水 酒花 原料(麦芽,大米)粉碎糖化麦汁过滤麦汁煮沸装瓶灭菌喷码贴标包
14、装入库 酵母 冲氧啤酒酿造需要四种原料:大麦、酒花、水和酵母。这些原料的质量决定着所生产啤酒的质量。了解这四种原料的特性及其对工艺的影响,是对起进行加工处理的前提,只有这样才能有针对性地进行工艺控制。第二节 啤酒的生产啤酒的生产过程大体可以分为四大工序:麦芽制造;麦汁制备;啤酒发酵;啤酒包装与成品啤酒。麦芽制造大麦是酿制啤酒的主要原料,是先将其制成麦芽,再用于酿酒。大麦在人工控制的外界条件下进行发芽和干燥的过程,即为麦芽制造,简称“制麦”。发芽后的新鲜麦芽称绿麦芽。绿麦芽经干燥后称干麦芽。麦芽制造过程如下: 大麦预处理浸麦发芽干燥除根成品麦芽传统的制麦过程分为三个阶段:(1)精选后的大麦,浸渍
15、水中,使达到发芽所需要的水分,此阶段为大麦浸渍。(2)浸渍后的大麦,在人工控制的条件下进行发芽,利用发芽过程形成的酶系,使大麦的内容物质进行分解,变为麦芽,此阶段为人工发芽。(3)发芽完毕的绿麦芽,利用热空气进行干燥和焙焦此阶段为麦芽焙燥。新型的制麦方法,常运用浸渍时充分供氧的理论,使大麦在浸渍吸水过程中,即开始萌芽。边浸渍,边发芽,使浸渍和发芽合为一个生产阶段,大大缩短了生产时间。大麦发芽的目的是使麦粒内部产生一定数量的水解酶,并利用这些水解酶,分解胚乳的贮藏物质,使其进行合理的降解。(1)胚乳细胞壁的部分或全部降解,使焙燥后的麦粒变得疏松,更易粉碎,内容物质更易溶出。(2)麦粒的胶质聚糖物
16、质充分降解,使麦芽浸出物的粘度大大降低。(3)胚乳的部分淀粉和蛋白质进行合理降解,形成一部分低分子水溶性物质,这些物质是组成麦汁的主要成分。 麦芽焙燥的作用是使绿麦芽的水分降低,发芽停止,便于去根和贮藏。但麦芽焙燥并不只是一个简单的水分蒸发过程,它还同时进行了复杂的生化变化,使焙燥后的麦芽具有独特的香味和色泽。麦芽焙燥系根据制造不同的麦芽类型,采取不同的焙燥方法,以适应酿制不同类型的啤酒。麦汁制备麦汁制备通常在工厂又称为糖化。麦芽及辅料必须经过这个过程,制成各种成分含量适宜的麦汁,才能由酵母发酵酿成啤酒。麦汁制造的全过程,可分为麦芽及辅料的粉碎、醪的糖化、过滤,以及麦汁煮沸、冷却五道工序。将粉
17、碎的谷粒/麦芽于水在糊化锅/糖化锅中混合。糊化锅/糖化锅是一个巨大的金属容器:匹配CIP清洗系统与加热系统、搅拌装置以及大量自控装置。在糊化锅/糖化锅中,将难溶性的淀粉和蛋白质转变成为可溶性麦芽汁。麦芽汁在被泵入煮沸锅之前需要先在过滤槽中去除其中的麦糟。过滤后的麦汁进入煮沸锅后,混合物被煮沸以吸取酒花的味道,并起色和消毒。在煮沸后,加入酒花的麦芽汁被泵入回旋沉淀槽,除去不需要的酒花剩余物和不溶性的蛋白质。洁净的麦芽汁从回旋沉淀槽中泵出后,被送入热交换器冷却。随后,麦芽汁中被加入酵母,开始进入发酵工序。啤酒发酵冷麦芽汁添加酵母后,开始发酵作用。啤酒发酵是一项非常复杂的生化变化过程,在啤酒酵母所含
18、酶系的作用下,其主要变化产物是酒精和二氧化碳,另外还有一系列的发酵副产物,如醇类、醛类、酸类、酯类、酮类和硫化物等。这些发酵产物决定了啤酒的风味、泡沫、色泽和稳定性等各项理化性能,使啤酒具有其独特的典型性。 不同的酿造者,由于采用了不同的酵母菌株,从而衍生出不同的发酵工艺和生产出不同类型的啤酒。传统的啤酒发酵方法,可分为上面发酵和下面发酵两种类型。前者采用上面酵母和较高的发酵温度;后者采用下面酵母和较低的发酵温度。这两种啤酒风味不同,各具特点。 啤酒发酵过程分主发酵(又名前发酵)和后发酵两个阶段。酵母繁殖和大部分可发酵性糖类的分解以及酵母的一些主要代谢产物,均在主发酵阶段完成。后发酵是前发酵的
19、延续,必须在密闭容器中进行,使残留糖分分解所形成的二氧化碳溶于酒内,达到饱和;并使啤酒在低温下陈酿,促进酒的成熟和澄清。 由于科学技术的不断发展,啤酒发酵过程中的一些变化机制,正逐步为人们所掌握。为了缩短发酵周期,提高发酵设备利用率,人们在传统的发酵技术上,又创造了许多新型发酵方法,如搅拌发酵、高温发酵、加压发酵、连续发酵等,并且创造了多种新型发酵容器。啤酒包装与成品啤酒 啤酒经过后发酵或后处理,口味已经达到成熟,二氧化碳已经饱和酒内,酒液也已逐渐澄清,此时再经过机械处理,使酒内悬浮的轻微粒子最后分离,达到酒液澄清透明的的程度,即可包装出售。啤酒的包装方式系根据销售的需要而为,有瓶装啤酒,罐装
20、啤酒和桶装啤酒。 在包装啤酒之前,必须将啤酒澄清,啤酒的澄清系指啤酒与其所含的固体粒子分离的过程。啤酒在贮藏期间,因酵母逐渐沉降和部分不稳定的蛋白质-单宁复合物的析出、凝集、沉淀而逐步变得澄清。这种自然澄清的现象,主要由于固液相的不同相对密度而产生的,沉降速度较慢,只能使啤酒达到一定的澄清程度,对其中极轻微的粒子则很难在较短时间内完全沉淀下来。要使成品啤酒达到澄清透明,富有光泽的程度,则必须通过机械方法进行处理。这些机械澄清方法可以除去啤酒中的酵母和细菌以及微小的混浊物质粒子,不仅使啤酒外观富有吸引力,而且大大改善了啤酒的生物稳定性和非生物稳定性。啤酒的包装它对啤酒的质量和外观有直接的影响。在
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