I食品工廠綜合設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目： 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸啤酒工廠設(shè)計(jì) 學(xué)號(hào)： 姓名： 專(zhuān)業(yè)： 指導(dǎo)教師： 系主任： 一、主要內(nèi)容及基本要求主要內(nèi)容： 1.選擇廠址新建一座年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸啤酒飲料工廠； 2.以啤酒發(fā)酵（糖化）車(chē)間為主體設(shè)計(jì)； 3.以生產(chǎn)工藝（流程）設(shè)計(jì)為主導(dǎo)，為其他配套專(zhuān)業(yè)（如全廠總平面、土建、采暖通風(fēng)、水電、環(huán)保、技術(shù)經(jīng)濟(jì)與概算等單項(xiàng)工程設(shè)計(jì)）提供設(shè)計(jì)依據(jù)和提出要求，兼顧非工藝設(shè)計(jì)。 4.完成設(shè)計(jì)圖紙 23 份。 基本要求： 生產(chǎn)方案和平面布局合理，工藝流程設(shè)計(jì)和設(shè)備選擇及生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有先進(jìn)性與合理性，工藝計(jì)算正確，繪圖規(guī)范，綜合指標(biāo)達(dá)到同類(lèi)工廠先進(jìn)水平或世界先進(jìn)水平。主要包含以下幾點(diǎn)： 1. 概述與設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介； 2. 設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)表；工藝設(shè)計(jì)計(jì)算，完成編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份（2000 字以上，涵蓋總平面及車(chē)間布置、生產(chǎn)方案、工藝流程、物料衡算、設(shè)備選型、環(huán)保與綜合利用、技術(shù)經(jīng)濟(jì)與概算等內(nèi)容） ，按規(guī)定格式和順序裝訂成冊(cè)； 3.完成以下設(shè)計(jì)圖：果汁飲料車(chē)間設(shè)備裝配圖、帶控制點(diǎn)的工藝流程圖各一份； 二、重點(diǎn)研究的問(wèn)題1.生產(chǎn)工藝流程的選擇和設(shè)計(jì)； 2.物料衡算； 3. 啤酒主車(chē)間布置設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)設(shè)備選型; 4.經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及核算。 三、進(jìn)度安排II序號(hào) 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)間1 查閱資料、調(diào)研 第 1 周2 開(kāi)題報(bào)告、制訂設(shè)計(jì)方案 完成綜述 第 2 周3 初步設(shè)計(jì)（工藝設(shè)計(jì)、物料衡算） 第 35 周4 繪圖 第 6 周5 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、打印裝訂 第 78 周6 指導(dǎo)教師審閱 第 910 周78四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1. 管敦儀.啤酒工業(yè)手冊(cè).上、中、下M.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，19982. 吳思芳.發(fā)酵工廠工藝設(shè)計(jì)概論M.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2005.83. 刁玉偉.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)M.大連：大連理工大學(xué)出版社，1998(8)51-3474. 丁 浩.化工工藝設(shè)計(jì)M.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，19895. 梁世忠.生物工程設(shè)備M.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2005（2）188-1946. 石光源編寫(xiě).機(jī)械制圖M.北京：高等教育出版社，1990（5）10-217. 顧國(guó)賢.釀造酒工藝學(xué)M.北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1996（12）1-2858. 化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.材料與零部件.上、中、下M.上海：上海人民出版社，1973.109. 王文甫主編.啤酒生產(chǎn)工藝.北京：中國(guó)輕工藝出版社.199710 Takashi, K. App l. Envirom. Microbiol. J . 1993, 59 ( 40) :953.11 MarklundS,etal. Involvement of the superoxideanion radical in the autoxidation of pyrogallol and a convenient assay for superoxide dismutaseJ. Eur J Biolchem, 1974, 47: 469- 475.III目錄摘要-1前言-2第一章 啤酒工藝選擇與論證-31.1 啤酒原料-31.1.1 大麥-31.1.2 啤酒花和酒花制品-31.1.3 啤酒釀造用水-31.2 麥芽制備-41.3 生產(chǎn)工藝流程的選擇及論證-41.3.1 麥芽汁制備工藝-41.3.1.1 麥芽與大米的粉碎-41.3.1.2 糖化原理-41.3.1.3 糖化方法及設(shè)備-41.3.1.4 麥芽醪的過(guò)濾-51.3.1.5 麥汁的煮沸和酒花的添加-51.3.1.6 麥汁的處理-51.3.1.7 麥汁的充氧-61.3.2 啤酒發(fā)酵-61.3.2.1 啤酒酵母-61.3.2.2 啤酒發(fā)酵方法的選擇-71.3.2.3 啤酒發(fā)酵工藝-71.3.2.4 酵母的添加與回收-71.3.2.5 發(fā)酵設(shè)備的降溫控制-71.3.3 啤酒生產(chǎn)副產(chǎn)物的利用-71.3.4 成品啤酒-7第二章 工藝計(jì)算-92.1 物料衡算-92.1.1 物料衡算的意義-92.1.2 物料衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)-92.1.3 100原料生產(chǎn)啤酒的物料衡算-92.1.4 生產(chǎn) 100L 啤酒的物料衡算-102.1.5 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸啤酒糖化車(chē)間物料衡算-122.2 耗熱量的計(jì)算-14IV2.2.1 糖化用水耗熱量 Q1-152.2.2 第一次米醪煮沸耗熱量-152.2.3 第二次煮沸前混合醪液升溫至 70的耗熱量-152.2.4 第二次煮沸混合醪液耗熱量-152.2.5 洗糟水耗熱量-152.2.6 麥汁煮沸過(guò)程中耗熱量-152.2.7 一次糖化總耗熱量-162.2.8 一次糖化蒸汽耗用量 D-162.2.9 糖化小時(shí)最大蒸汽耗用-162.2.10 蒸汽單耗-162.3 工藝耗水量計(jì)算-162.4 工藝耗冷量的計(jì)算-172.4.1 發(fā)酵車(chē)間工藝流程-172.4.2 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)-172.4.3 工藝耗冷量的計(jì)算-172.4.4 發(fā)酵車(chē)間工藝總耗冷量-17第三章 發(fā)酵車(chē)間設(shè)備設(shè)計(jì)與選型-193.1 發(fā)酵罐的設(shè)計(jì)與選型-193.1.1 發(fā)酵罐體積的確定-193.1.2 發(fā)酵罐個(gè)數(shù)的確定-193.2 發(fā)酵車(chē)間其他附屬設(shè)備選型-193.2.1 清酒罐-193.2.2 擴(kuò)大培養(yǎng)罐選型-203.2.3 麥汁殺菌罐-213.2.4 貯酒罐的設(shè)計(jì)與選型-22第四章車(chē)間布置-234.1 發(fā)酵車(chē)間設(shè)備布置-234.1.1 發(fā)酵設(shè)備-234.1.2 泵-234.1.3 過(guò)濾機(jī)-234.1.4 清酒罐-23第五章 經(jīng)濟(jì)核算5.1 基本費(fèi)用預(yù)算-245.2 年生產(chǎn)成本的計(jì)算-24V5.3 利潤(rùn)，利潤(rùn)率，投資回收期預(yù)算-24總結(jié)-25致謝-26參考文獻(xiàn)-271摘 要本設(shè)計(jì)為年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸啤酒的啤酒廠發(fā)酵車(chē)間工藝設(shè)計(jì)，其生產(chǎn)原料為大麥麥芽和大米，生產(chǎn)旺季占全年產(chǎn)量的 80%，全年生產(chǎn)天數(shù)為 300 天，設(shè)計(jì)的主體為發(fā)酵車(chē)間，主體設(shè)備為發(fā)酵罐。首先對(duì)原料、制備、糖化、發(fā)酵工藝進(jìn)行選擇及論證，再通過(guò)物料和熱量衡算確定糖化車(chē)間主要設(shè)備的容量和數(shù)量，對(duì)發(fā)酵車(chē)間附屬設(shè)備進(jìn)行選型，對(duì)發(fā)酵罐進(jìn)行結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)主體設(shè)備發(fā)酵罐進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，最后繪制出發(fā)酵車(chē)間設(shè)備平面布置圖，發(fā)酵車(chē)間帶控制點(diǎn)流程圖和全廠工藝流程圖。關(guān)鍵詞：啤酒廠，發(fā)酵，發(fā)酵罐,工藝計(jì)算AbstractThe design for the fermentation process of beer factory workshop design with an annual output of 200000 tons of beer, the raw materials for the production of barley and rice, the production season accounted for 80% of production, annual production for 300 days, the design as the main fermentation workshop, the main equipment for fermentation tank. First of all raw materials, preparation, saccharification, fermentation process of selection and demonstration, and then determine the main saccharification workshop equipment capacity and the number of material and heat balance calculation, selection of fermentation workshop equipment, structure and strength design of fermentation tank, on this basis, the design of the main equipment in fermentation tank, finally drawing of fermentation workshop equipment layout, with control chart and process flow diagram of fermentation workshop.Keywords: beer factory, fermentation, fermentation tank,process calculation前 言啤酒是以大麥經(jīng)發(fā)芽制成的大麥芽和水為主要原料，經(jīng)麥芽汁的制備、糖化、添2加酒花、煮沸、過(guò)慮、啤酒酵母發(fā)酵等過(guò)程，釀造而成含二氧化碳，起泡的，低酒精濃度的飲料。啤酒在德國(guó)巴州等地素有液體面包之稱(chēng)。在 1972 年世界第九次營(yíng)養(yǎng)食品會(huì)議上，曾推薦啤酒為營(yíng)養(yǎng)食品。啤酒中含有的營(yíng)養(yǎng)成分，主要有酒精、糖類(lèi)、糊精、蛋白質(zhì)及其分解產(chǎn)物、維生素、無(wú)機(jī)鹽、二氧化碳等。啤酒被列為營(yíng)養(yǎng)食品必須具備的三個(gè)條件：一是啤酒中含有多種氨基酸和維生素。二是啤酒發(fā)熱高。三是啤酒中含有的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)都是在釀造過(guò)程中由酶將原料中的淀粉和蛋白質(zhì)分解成的糖類(lèi)、肽和氨基酸等，這些物質(zhì)容易被人體吸收消化。啤酒的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值表現(xiàn)為兩方面：一方面，酒精含量較低（10 度黃啤酒含酒精 3左右） ，不僅對(duì)胃和肝臟沒(méi)有損害，還可以平緩地促進(jìn)人體血液循環(huán)。另一方面，啤酒中含有煙酸，在維生素 B1 和 B6 維持心臟正?；顒?dòng)的同時(shí)，煙酸能擴(kuò)張血管，加速新陳代謝，因此啤酒對(duì)心血管系統(tǒng)有益。自 20 世紀(jì) 90 年代，中國(guó)啤酒行業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展的階段，行業(yè)發(fā)展至今，中國(guó)的啤酒產(chǎn)量和人均消費(fèi)量均有大幅度提升。2003-2007 年 5 年間，中國(guó)啤酒經(jīng)濟(jì)指標(biāo)取得了一定增長(zhǎng)，啤酒產(chǎn)量增加 1426 萬(wàn)千升，增長(zhǎng) 56.9%。隨著社會(huì)的發(fā)展，啤酒市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈了，并且廣大消費(fèi)者對(duì)啤酒種類(lèi)風(fēng)味和質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，相應(yīng)的新產(chǎn)品也層出不窮。因而，我個(gè)人認(rèn)為很有必要將啤酒生產(chǎn)方面的技術(shù)科學(xué)地總結(jié)和分析，以推動(dòng)啤酒產(chǎn)品多樣化發(fā)展。隨著人們，飲食消費(fèi)結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，生活水平的不斷提高，啤酒已進(jìn)入了萬(wàn)戶(hù)千家。然而調(diào)查顯示我國(guó)人均的啤酒消費(fèi)卻還沒(méi)有達(dá)到世界平均水平。所以只有建設(shè)新的、大型的啤酒廠，增加產(chǎn)量，才能滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)生活需求。因此，對(duì)于啤酒廠的設(shè)計(jì)是有意義的，是很有必要的。第一章 啤酒工藝選擇與論證1.1 啤酒原料1.1.1 大麥自古以來(lái)大麥?zhǔn)轻勗炱【频闹饕?，在釀造時(shí)先將大麥制成麥芽，再進(jìn)行糖化和發(fā)酵。大麥按籽粒在麥穗上斷面分配形式，可分為六棱、二棱、四棱大麥我國(guó)華北地3區(qū)都種植六棱大麥，南方都種植二棱大麥。因此，在本設(shè)計(jì)中選用二棱大麥。本啤酒廠采用優(yōu)質(zhì)一級(jí)以上淺色麥芽，粒大皮薄，有明顯的麥芽香味、無(wú)異味。質(zhì)量指標(biāo)如下：夾雜物（質(zhì)量）0.5； 水分（質(zhì)量）5.0 ； 氨基酸 mg/100g150； 糖化力 wk250； 糖化時(shí)間(min)10；色度 EBC 2.53.5煮沸色度 EBC8.0； 浸出物%(質(zhì)量)79.0； 粗細(xì)粉差%2.0粘度 Mpa*s1.601.1.2 啤酒花和酒花制品酒花對(duì)啤酒的質(zhì)量十分重要，它不僅賦予啤酒特殊的苦味，影響啤酒的口味和香氣，能加速麥汁中高分子蛋白質(zhì)的絮凝，能提高啤酒泡沫的起泡性和泡持性，能增加麥汁和啤酒的生物穩(wěn)定性，而且有一定的防腐和澄清麥汁的能力。啤酒廠直接使用酒花的比例越來(lái)越少，新的酒花制品不斷受到廠家的歡迎。酒花制品包括酒花粉末、顆粒酒花等。顆粒酒花與粉末酒花相比，體積和質(zhì)量減少，便于運(yùn)輸和儲(chǔ)藏。顆粒酒花已成為世界上使用最廣泛的酒花制品，其產(chǎn)量已占全部酒花產(chǎn)量的 50以上。本設(shè)計(jì)采用顆粒酒花。1.1.3 啤酒釀造用水 工廠用水一部分用于釀造啤酒，包括投料用水、洗槽水、啤酒稀釋用水等，而大部分用于沖刷、清洗及冷卻系統(tǒng)用水。啤酒含量最多的成分是水。水中各種離子在一定程度上影響酵母的生產(chǎn)和啤酒的質(zhì)量。1.2 麥芽制備麥芽制備工藝決定了麥芽品種和質(zhì)量，從而決定了啤酒的類(lèi)型，麥芽的質(zhì)量將直接影響釀造工藝和成品啤酒的質(zhì)量。制麥的目的在于使大麥發(fā)芽，產(chǎn)生多種水解酶類(lèi)。以便通過(guò)后續(xù)糖化，使大分子淀粉和蛋白質(zhì)得以分解溶出。而綠麥芽經(jīng)過(guò)烘干將產(chǎn)生必要的色，香，和風(fēng)味成分。全制麥過(guò)程大體可分為原料分級(jí)，浸麥，發(fā)芽，干燥、除根等過(guò)程?，F(xiàn)代啤酒生產(chǎn)，工業(yè)化程度越來(lái)越高，啤酒工廠一般不自行生產(chǎn)麥芽，而是從專(zhuān)門(mén)的麥芽生產(chǎn)工廠購(gòu)買(mǎi)所需麥芽，以達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的。41.3 生產(chǎn)工藝流程的選擇及論證 4啤酒廠的生產(chǎn)工藝主要包括麥汁的制備和啤酒的發(fā)酵。1.3.1麥芽汁制備工藝麥汁制造過(guò)程包括：原料的粉碎，原料的糊化，糖化，糖化醪的過(guò)濾，混合麥汁加酒花煮沸，麥汁處理（澄清，冷卻，通氧）等一系列物理學(xué)，化學(xué)，生物化學(xué)的加工過(guò)程。1.3.1.1 麥芽與大米的粉碎 1.麥芽的粉碎本設(shè)計(jì)采用麥芽濕法粉碎，濕法粉碎全部操作有：浸漬磨碎勻漿泵出。在0.5-2 小時(shí)內(nèi)完成一批投料，根據(jù)日加工量，選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)器臺(tái)數(shù)。2.大米的粉碎大米采用對(duì)輥碎機(jī)進(jìn)行干法粉碎，大米的粉碎度越細(xì)越好，以增加原料與水的接觸面積，有利于大米的糊化和糖化。1.3.1.2糖化原理糖化是將麥芽和輔料中高分子物質(zhì)機(jī)器分解產(chǎn)物（淀粉，蛋白質(zhì)，植酸鹽，半纖維素等機(jī)器分解中間產(chǎn)物，通過(guò)麥芽中各種水解酶的作用，以及水和熱能的作用，使之分解并溶解于水，此過(guò)程稱(chēng)作“糖化” 。1.3.1.3 糖化方法及設(shè)備由于浸出糖化法要求使用溶解良好的麥芽，成本高，原料利用率低，且更適合釀造上面發(fā)酵啤酒，本設(shè)計(jì)不采用。而煮出法糖化法可以補(bǔ)救一些麥芽溶解不良的缺點(diǎn)，原料利用率高，糖化時(shí)間短，麥汁成份好，適合釀造傳統(tǒng)下面發(fā)酵啤酒。故本設(shè)計(jì)采用該法。煮出糖化法，根據(jù)醪液煮沸的次數(shù)，常用的有一次、二次和三次煮出糖化法。二次煮出糖化法：此法靈活性大，適于各種質(zhì)量的麥芽和類(lèi)型的啤酒，其操作較簡(jiǎn)單，煮沸時(shí)間短，能耗較小，設(shè)備利用率高，生產(chǎn)周期短，成本低。故本設(shè)計(jì)才用此方法進(jìn)行糖化。1.3.1.4 麥芽醪的過(guò)濾糖化過(guò)程結(jié)束時(shí)，已基本完成了麥芽和輔料中高分子物質(zhì)的分解、萃取。因此，必須在短時(shí)間內(nèi)把麥汁和麥醪分離。此分離過(guò)程稱(chēng)麥芽醪的過(guò)濾。 麥芽醪的過(guò)濾工藝基本要求：迅速和較徹底地分解可溶性浸出物，盡可能減少有害于啤酒風(fēng)味的麥殼多酚、色素、苦味物，以及麥芽中高分子蛋白質(zhì)、脂肪、脂肪酸、-葡聚糖等物質(zhì)被萃取，盡可能獲得澄清透明的麥汁。通過(guò)比較可知過(guò)濾槽法對(duì)麥芽粉碎度要求嚴(yán)格，過(guò)濾、洗滌時(shí)間長(zhǎng)，并且過(guò)濾速度慢，因此在本設(shè)計(jì)中選用板框式壓濾機(jī)法。1.3.1.5 麥汁的煮沸和酒花的添加51. 麥汁煮沸的設(shè)備分批式麥汁煮沸，在一個(gè)有加熱裝置的特殊容器中進(jìn)行，稱(chēng)煮沸鍋。麥汁煮沸鍋具有多種形式，本設(shè)計(jì)選用的是列管式內(nèi)加熱器圓形麥汁煮沸鍋。采用列管加熱，管內(nèi)麥汁受熱上升，在加熱管上部噴出，底部麥汁不斷進(jìn)入加熱管，麥汁形成對(duì)流，省去動(dòng)力和攪拌系統(tǒng)。2. 麥汁煮沸方法傳統(tǒng)煮沸鍋均采用常壓