毕业设计论文: 产5万吨啤酒厂生产车间工艺设计.doc
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1、 年产50000吨11o啤酒厂生产车间工艺设计摘 要本设计是对年产5万吨11淡色啤酒厂生产车间设计。在设计过程中,完成了啤酒生产工艺流程的确定,根据产量进行糖化和发酵车间的物料衡算及热量衡算,车间的设备计算和设备选型,糖化车间平面布置及工厂总平面设计,而且对啤酒厂的投资及经济效益进行评估并进行可行性分析。关键词:设计;工艺流程;发酵;糖化Annual output of 50,000 tons of 11o Brewery Process Design WorkshopAbstractThis design is about an annual output of 50,000 tons pa
2、le beer production plant design. In the design process, the completion of the determination of the beer production process, according to production for saccharification and fermentation plant material balance and heat balance, workshop equipment and computing equipment selection, plant layout and pl
3、ant glycosylation total graphic design, and on the brewerys investment and economic benefits and feasibility analysis.Key word:Design;process;fermentation;saccharification目 录 摘 要IABSTRACTII第1章 绪 论11.1 啤酒行业简介11.2 生产规模11.3 设计范围11.4 厂址的选择11.5 项目实施的意义2第2章 设计说明书32.1 规模及生产方案32.2 产品质量及标准3第3章 工艺流程53.1 啤酒酿造工
4、艺流程图53.2 工艺要点53.2.1 粉碎53.2.2 糖化、糊化53.2.3 麦汁过滤63.2.4 高温煮沸63.2.5 澄清冷却63.2.6 加入酵母发酵63.2.7 硅藻过滤73.2.8 包装成品7第4章 工艺计算84.1 工艺技术指标及基础数据84.1.1 100kg原料的物料衡算84.1.2 100L啤酒的物料衡算94.1.3 每次糖化的物料衡算104.2 糖化车间的耗热量计算114.2.1 糖化和糊化用水耗热量Q1114.2.2 糊化锅中米醪煮沸耗热量Q2124.2.3 第二次煮沸前混合醪升温至70的好热量Q3144.2.4 第二次煮沸混合醪的耗热量Q4144.2.5 洗槽水耗热
5、量Q5154.2.6 麦汁煮沸过程好热量Q6154.2.7 糖化一次总耗热量Q总164.2.8 糖化一次耗用蒸汽量D164.2.9 糖化过程每小时最大蒸汽耗热量Qmax164.2.10 蒸汽单耗174.3 发酵车间耗冷量计算174.3.1 工艺耗冷量184.3.2 非工艺耗冷量Qnt20第5章 主要设备选型及计算225.1 主要设备计算225.1.1 糖化锅225.1.2 糊化锅225.1.3 煮沸锅225.1.4 过滤槽235.1.5 回旋沉淀槽235.1.6 发酵罐235.1.7 清酒罐245.1.8 CIP系统设计思路245.2 设备一览表(见附录A)24第6章 车间平面布置设计256.
6、1 发酵工厂车间布置的原则256.1.1 车间布置应符合生产工艺的要求256.1.2 车间布置应符合生产操作的要求256.1.3 车间布置应符合设备安装及检修的要求256.2 发酵车间布置设计的内容266.2.1 厂房的整体布置和轮廓设计266.2.2 设备的排列和布置266.2.3 车间附属工程设计266.3 车间的主要设备布置26第7章 环境保护287.1 主要设计依据287.2 啤酒生产中的大气污染287.3 啤酒生产中的废水287.3.1 啤酒厂工业废水的污染来源287.3.2 废水处理方法297.4 绿化29第8章 节能及综合利用308.1 概述308.2 节能308.2.1 工艺3
7、08.2.2 建筑308.2.3 电气308.2.4 给排水308.3 计量308.4 副产品的综合利用30结 论32参考文献33附 录34致 谢36第1章 绪 论1.1 啤酒行业简介啤酒是以大麦和其它谷物为原料,并加少量酒花,采用制麦芽、糖化、发酵等其它工艺酿制而成的。是一种含有少量酒精和充足二氧化碳、具有酒花香和爽口的苦味、营养丰富、风味独特的低度酿造酒1。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,啤酒的销量
8、潜力巨大。啤酒品种不断增多,质量不断提高,满足了消费需求不断增长的需要。特别值得提出的是,随着人们生活水平的不断提高,近几年来,人们对中高档啤酒的需求量逐渐增大。冬天啤酒的销售量也逐年上升,啤酒销售的淡旺季逐渐缩小2。当前,虽然啤酒产量增长速度减缓,但发展前景依然十分广阔。在2002年,中国成为世界第一啤酒大国,中国啤酒工业对国民经济建设将发挥更加重要的作用,并对世界啤酒工业产生越来越大的影响。1.2 生产规模 啤酒厂年产量为5万吨厂建设采取统一的规划布局,规范化建设,科学化管理,规模化生产,一体化经营,完全采用现代化企业管理模式将逐渐形成规模。本项目从立项到施工达产验收,共需2年。1.3 设
9、计范围本设计包括设计说明书、图纸设计和车间平面布置说明。说明书主要由工艺流程、配方、物料和热量的衡算、设备计算、选型和设计图纸等。1.4 厂址的选择本厂根据工农结合、城乡结合、有利生产、方便生活的原则,选定厂址位于通河县镇北经济技术开发区。于该地建厂有以下好处:(1)该地为农作物高产区,原料及辅料供应充足。(2)该地交通十分便利,对于产品的内销和出口运输都十分有利。(3)选厂址地形平坦、地形简单、整齐。(4)该厂靠近水源、电源,附近有热电厂。(5)该厂房建设在城市中心风向的下游以免污染城市空气。(6)工厂所排除的废物能够得到及时处理,有较大的排污空间3。1.5 项目实施的意义本设计采用合理的加
10、工技术,大力的挖掘当地啤酒生产的潜力,有效促进了当地啤酒生产工业的兴起。同时合理地选择厂址,并根据销售状况,灵活调整生产能力,严格质量管理。开拓城市市场和农村市场,可以避免工厂的一些亏损情况,把该项目做好4。从总体上看,本啤酒厂项目的实施具备有良好的政策环境,产品结构符合国家的工业化调整政策,有利于加速地方的工业化进程。本项目有利地利用当地资源及能源,推动产业结构调整,并采用先进的加工技术进行生产,面向广大农村和城市市场,从而达到农业增收、企业增值、国家增税,促进地方经济发展的多重效益。本文主要设计小型啤酒厂糖化及发酵车间。第2章 设计说明书本项目的设计按照国家要求投资小、产出大、见效快的原则
11、,尽可能使建筑设施、能源(水、电、汽)在设计时与治理三废、环保、消防同步进行。2.1 规模及生产方案设计项目:年产50000t11啤酒厂生产车间工艺设计设计规模:淡季日产100t,旺季日产:166t成品:11淡色啤酒2.2 产品质量及标准(1)产品质量标准感官指标: 透明度 清凉透明,无明显悬浮物和沉淀物 浊度(保质期)/EBC单位 1.0 形态 泡沫洁白细腻,持久挂杯 泡持性/s 210s 色度/EBC单位 5.09.5 香气和口味 明显有酒花香气,口味纯正,爽口,酒体协调,无异香、异味理化指标: 酒精含量/% 3.7 原麦汁浓度/% 140.2 总酸含量/0.1mLL-1 2.6 二氧化碳
12、含量/% 0.4 双乙酰含量/mgL-1 0.13(2)产品卫生标准:卫生指标按GB2758执行产品用途:广泛用于食品及餐饮行业5。GB191 包装储运图示标志GB2758 发酵酒卫生标准GB4544 啤酒瓶GB4789.14789.28 食品卫生检验方法 微生物学部分GB4928 啤酒实验方法GB5739 啤酒塑料周转箱GB6543 瓦楞纸箱GB10344 饮料酒标签标准GB4927-91 啤酒质量标准质量特征:富有洁白、细腻又持久的泡沫,悦目明快的色泽,酒液清凉,饮后有爽口和醇厚感6。第3章 工艺流程3.1 啤酒酿造工艺流程图图3-1 啤酒酿造工艺流程图3.2 工艺要点3.2.1 粉碎大米
13、、麦芽在进行糊化和糖化前首先经过粉碎机粉碎,粉碎虽是简单的机械过程,但粉碎程度对糖化的生化变化,对麦汁的组成成分,对麦汁的过滤速度及原料的利用率都是非常重要的。(1)粉碎使原料表面积增加,与水接触面积增加,糖化时间减少,收得率增加。(2)麦芽可粉碎成麦皮、粗粒、细粒、粗粉、细粉五个组分。(3)要求麦芽皮壳破而不碎,胚乳部分尽可能细一些。3.2.2 糖化、糊化糊化:大米粉碎后,加到糊化锅中,加入温水,在一定的温度下(45 ),淀粉在水中溶涨、分裂,形成均匀糊状溶液,制成液化完全的醪液,再加入糖化锅中与麦芽一起糖化。糖化:麦芽经过适当的粉碎后,加到糖化锅内,加入温水,在一定的温度下(50),利用麦
14、芽本身的酶,将麦芽及大米中的淀粉水解成麦芽糖等糖类,将蛋白质分解成酵母易于发酵利用的氨基酸等营养物质,这一过程就是糖化过程。3.2.3 麦汁过滤糖化结束后,将糖化醪液泵送到过滤机,把麦芽汁与麦糖分离出来,得到澄清的麦芽汁。(1)糖化工序结束后,意味着麦芽汁已经形成。采用过滤方法尽快将麦汁和麦糟分离。过滤的好坏,对麦汁的产量和质量有重要的影响。(2)麦汁过滤分为过滤和洗槽两个操作过程。(3)过滤的目的是获得清凉的麦汁和较高的麦汁收得率。(4)要求麦汁过滤速度正常,过滤应在规定时间内完成,麦汁低吸氧,具有正常的色、香、味。3.2.4 高温煮沸煮沸在煮沸锅中进行。使多余的水分蒸发,使麦芽汁浓缩到规定
15、浓度;使酒花有效成分溶入麦汁中;赋予麦汁独特的酒气香气和爽口的苦味;使麦汁中可凝固蛋白质凝固析出,以提高啤酒的非生物稳定性;破坏全部的酶活性,麦汁进行灭菌,以获得定型的麦汁。煮沸要求适当的煮沸温度,分批添加酒花,在预定煮沸时间内,使麦汁达到规定浓度,保持有明显酒花香味和柔和的苦味,以保证成品啤酒有光泽、风味好、稳定性高。煮沸时间7090min,麦汁的煮沸强度应达到8%10%。3.2.5 澄清冷却麦汁进入冷却器中冷却,冷却至10左右便接种啤酒酵母进行发酵。(1)麦汁煮沸定型后,必须立即进行冷却,使温度适合酵母发酵的需要。(2)要求冷却时间短,麦汁无细菌,并且不混浊,沉淀损失少,操作简单,可减少人
16、力。(3)本工艺采用“下面”酵母发酵,因此麦汁温度应冷却至48。3.2.6 加入酵母发酵麦芽汁经过冷却后,加入啤酒酵母和无菌空气,输送到发酵罐中,开始发酵。发酵主要是利用啤酒酵母将买芽汁中的买芽糖转化成酒精和二氧化碳,并产生各种风味物质,经过一定的发酵周期后,成为成熟的发酵液,也称“嫩啤酒”。用上面酵母的发酵温度1025,需时57天7-10。3.2.7 硅藻过滤发酵液成熟后,经过离心及多重过滤,去掉发酵液中的酵母、大分子的蛋白质,成为晶莹、清澈的酒精,再经巴氏灭菌制成熟啤酒,才可以进行罐装。3.2.8 包装成品啤酒包装是啤酒生产的最后过程,啤酒包装过程对啤酒质量和外观有直接影响,包装过程应尽量
17、减少二氧化碳的损失和氧气的摄入。啤酒包装可根据市场需要选择各种包装形式,常见的有玻璃瓶装、易拉罐装及桶装11。第4章 工艺计算4.1 工艺技术指标及基础数据年产5万吨11淡色啤酒生产车间工艺设计表4-1 啤酒生产基础数据项目名称百分比(%)定额指标无水麦芽浸出率75无水大米浸出率95原料利用率98.5麦芽水分5大米水分10原料配比麦芽70大米30啤酒损失率(对热麦汁)冷却损失4发酵损失1装瓶损失2过滤损失0.5总损失7.5根据表4-1的基础数据,首先进行100kg原料生产11淡色啤酒的物料计算,然后进行100L 11淡色啤酒的物料衡算,最后进行5万吨/年啤酒厂糖化车间的物料平衡计算12。4.1
18、.1 100kg原料的物料衡算100kg原料(70%麦芽,30%大米)生产11淡色啤酒的物料衡算(1)热麦计算 根据表1可得到原料收得率分别为:麦芽收率为:0.75(100-5)100=71.25%大米收率为:0.95(100-10)100=85.5%混合原料收得率为:(0.771.25%+0.385.5%)98.5%=74.39%由上述可得100kg混合料原料可制得的11热麦汁量为:74.3911%=676.27(kg)查资料知11麦汁在20时的相对密度为1.044,而100的麦汁比20的麦汁体积增加1.04倍,故热麦汁(100)体积为: 676.271.0441.04=673.68(L)
19、(2)冷麦汁量为:673.68(1-0.04)=646.73(L)(3)发酵液量为:646.73(1-0.01)=640.26 (L)(4)过滤酒量为:640.26(1-0.005)=637.06 (L)(5)成品啤酒量为:637.06(1-0.02)=624.32(L)4.1.2 100L啤酒的物料衡算生产100L11淡色啤酒的物料衡算,根据上述衡算结果知,100kg混合原料可生产11淡色成品啤酒624.32L,故可得以下结果:(1)生产100L11淡色啤酒需耗混合原料量为:(100/624.32)100=16.02(kg)(2)麦芽耗用量为:16.0270%=11.21(kg)(3)大米耗
20、用量为:16.02-11.21=4.81(kg)(4)酒花耗用量:对浅色啤酒热麦汁中加入的酒花量为0.2 % 即每100升热麦汁添加0.2kg,故为:(673.68/624.32)1000.2%=0.22(kg)(5)热麦汁量为:(673.68/624.32)100=107.91 (L)(6)冷麦汁量为:(646.73/624.32)100=103.59(L)(7)湿糖化糟量 设湿麦芽糟水分含量为80%,则湿麦芽糟量为: 11.21(1-0.05)(1-0.75)/(1-0.8)=13.31(kg)0.05是麦芽水分含量,0.75是无水麦芽浸出率。湿大米糟量为:4.81(1-0.1)(1-0.
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