《生物工程工廠設計》課程設計報告年產萬噸啤酒廠啤酒發(fā)酵工藝設計

1、 生物工程工廠設計 課程設計報告系 別： 城市建設系 專業(yè)班級： 生物工程0701班 姓 名： 學 號： 指導教師： （課程設計時間：2009年4月25日2009年5月6日）目 錄一課程設計目的 3二課程設計要求 3三課程設計報告內容 43.1糖化車間工藝流程示意圖 43.2 工藝技術指標及基礎數(shù)據(jù) 53.3 100kg原料生產12淡色啤酒的物料衡算 63.4 生產100l 12淡色啤酒的物料衡算 83.5 10000t/a 12淡色啤酒釀造車間物料衡算表94. 前、后發(fā)酵罐的計算 124.1 前發(fā)酵罐的計算 124.2后發(fā)酵罐的計算 134.3主要設備的選型 14五. 工藝流程圖（附圖）六.

2、 總結 16七. 參考文獻 17一. 課程設計目的1.年產萬噸啤酒廠糖化車間的物料衡算2前后發(fā)酵的計算3.繪制工藝流程圖（1#圖紙）二課程設計要求1物料衡算主要算出麥芽、大米和酒花用量，熱、冷麥汁量和糖化糟、酒花糟量等。畫出糖化車間工藝流程示意圖。2依據(jù)啤酒廠年計劃生產品種分配表，確定前、后發(fā)酵罐的數(shù)量和體積。3物料流程圖用1#圖紙畫出，并在圖上畫好物料流程線、組分，表明設備特性數(shù)據(jù)。三. 課程設計報告內容3.1糖化車間工藝流程示意圖（精選）大米、麥芽粉碎糊化糖化水、蒸汽過濾麥槽煮沸酒花沉淀麥汁冷卻前、后發(fā)酵清酒罐過濾殺菌罐裝co2生啤熟啤酵母麥芽粉圖1 啤酒釀造所需設備1：原料貯倉2：麥芽篩

3、選機3：提升機4：麥芽粉碎機5：糖化鍋6：大米篩選機7：大米粉碎機8：糊化鍋9：過濾槽10：麥糟輸送11：麥糟貯罐12：煮沸/回旋槽13：外加熱器14：酒花添加罐15：麥汁冷卻器16：空氣過濾器17：酵母培養(yǎng)及添加罐18：發(fā)酵罐19：啤酒穩(wěn)定劑添加罐20：緩沖罐21：硅藻土添加罐22：硅藻土過濾機23：啤酒清濾機24：清酒罐25：洗瓶機26：罐裝機27：啤酒殺菌機28：貼標機29：裝箱機3.2 工藝技術指標及基礎數(shù)據(jù)根據(jù)表1的基礎數(shù)據(jù)，首先進行100kg原料生產12淡色啤酒的物料計算，然后進行100l 12淡色啤酒的物料衡算，最后進行10000t/a啤酒廠糖化車間的物料平衡計算。表1 啤酒生產

4、基礎數(shù)據(jù)項 目名 稱百分比（%）項 目名 稱百分比（%）定額指標無水麥芽浸出率75原料配比麥 芽75大 米25無水大米浸出率92啤酒損失率（對熱麥汁）冷卻損失7.5發(fā)酵損失1.6原料利用率98.5過濾損失1.5麥芽水分6裝瓶損失2.0大米水分13總 損 失12.63.3 100kg原料（75%麥芽，25%大米）生產12淡色啤酒的物料衡算(1)熱麥計算 根據(jù)表1可得到原料收率分別為：麥芽收率為： 75%(100-6) %=70.5%大米收率為： 92%(100-12) %=80.04%混合原料收得率為： （0.7570.5%+0.2580.04%）98.5%=71.79%由上述可計算出100kg

5、混合料原料可制得的12熱麥汁量：設100kg混合原料可制得的12熱麥汁量為，則： 所以，100kg混合料原料可制得的12熱麥汁量為598.3（）根據(jù)山東大學啤酒釀造技術p254頁，麥汁濃度（p）麥汁密度值0（水）1.00011.00421.008公式：12p麥汁密度值=120.004+1可知12麥汁在20時的相對密度為1.048，而100熱麥汁比20時的麥汁體積增加1.04倍，故熱麥汁（100）體積為： (598.31.048)1.04=593.7(l)(2)冷麥汁量 根據(jù)基礎數(shù)據(jù)表中對熱麥汁的冷卻損失百分比，可以得到冷麥汁量為：593.7(1-0.075)=549.2(l)（3）濕糖化槽量

6、設排出的濕麥槽水分含量是80%，則濕糖化槽量為：（100-75）（1-0.06）（1000.75）/（100-80）=88.125（）又大米槽為：（100-75）（1-0.13）（1000.25）/（100-80）=8.7（）則濕糖化槽量為：88.125+8.7=96.825（）（4）酒花耗用量 酒花耗用量：根據(jù)吳思方發(fā)酵工廠工藝設計概論，對淺色啤酒，熱麥汁（）中加入的酒花量為0.2%，故為： 598.30.2%=1.1966（）（5）濕酒花槽量 設麥汁煮沸過程干酒花浸出率為40%，且酒花槽水分含量為80%，則濕酒花槽量為： 1.1966（100-40）/（100-80）=3.59（）(6)發(fā)

7、酵液量 根據(jù)基礎數(shù)據(jù)表中對熱麥汁的發(fā)酵損失的百分比可得到發(fā)酵液量為:549.2(1-0.016)=540.4(l)(7)過濾酒量 根據(jù)基礎數(shù)據(jù)表中隊熱麥汁的過濾損失的百分比可得到過濾液的量為：540.4(1-0.015)=532.3(l)(8)成品啤酒量為：同樣，根據(jù)基礎數(shù)據(jù)表中對熱麥汁的裝瓶損失的百分比可以得到成品酒(即由574l熱麥汁經冷卻、發(fā)酵、過濾、罐裝后得到)的量為：532.3(1-0.02)=521.7(l)3.4 生產100l 12淡色啤酒的物料衡算根據(jù)上述衡算結果知，100kg混合原料可生產12淡色成品啤酒504.4l，故可得以下結果：（1）生產100l12淡色啤酒需耗混合原料

8、量為：（100/504.4）100=19.83 (kg)（2）根據(jù)基礎數(shù)據(jù)表里的原料配比可得麥芽耗用量為：19.8375%=14.87(kg)（3）同樣查表可得大米耗用量為： 19.83-14.87=4.96(kg)（4）酒花耗用量：根據(jù)吳思方發(fā)酵工廠工藝設計概論，對淺色啤酒，熱麥汁（）中加入的酒花量為0.2%，又知100原料用酒花1.1966，則可設19.83原料用的酒花量為x則有：（5）熱麥汁量 根據(jù)100的混合原料可生產100的12熱麥汁的體積可以得到100l淡色啤酒的熱麥汁量為：（593.7521.7）100=113.80(l)（6）冷麥汁量為： （549.2521.7）100=105

9、.30(l)（7）濕糖化糟量 設排出的濕麥芽糟水分含量為80%，則濕麥芽糟量為：（1-0.06）（100-75）/（100-80）14.87=17.47(kg)而濕大米糟量為：（1-0.13）（100-92）/（100-80）4.96=1.73(kg)故濕糖化糟量為： 17.47+1.73=19.20(kg)（8）酒花糟量 設麥汁煮沸過程干酒花浸出率為40%，且酒花糟水分含量為80%，則酒花糟量為：（100-40）/（100-80）0.237=0.711(kg)3.5 10000t/a 12淡色啤酒釀造車間物料衡算表廠年產生產計劃為10000t/a，則各個季度的生產計劃可以按下表的產量，這樣的

10、工作量比較合理，可以很好的滿足旺季的需要，也可以在淡季的時候節(jié)省工作量：季度占年產量（%）產量（t）熟啤酒鮮啤酒合計一20100010002000二30100020003000三30100020003000四20100010002000設生產旺季每天糖化6次，而淡季則糖化4次，并設年生產300工作日，則每年總糖化次數(shù)為1500次。由此可計算出每次投料量及其他項目的物料衡算。（1）每次糖化可生產成品啤酒為:10000（15001000）（10121000）=6587.62（l）(12淡色啤酒的密度為1012/)（2）每次可生產的過濾酒的量根據(jù)過濾損失可算出每次可生產的過濾酒的量為：6587.62

11、（1-0.02）=6722.06（l）（3）發(fā)酵酒的量同樣可以算出發(fā)酵酒的量為：6722.06（1-0.015）=6824.43（l）（4）冷麥汁量為：6824.43（1-0.016）=6935.39（l）(5)熱麥汁的體積為：6935.39（1-0.075）=7497.72（l）（可疑）（6）熱麥汁的質量為：知12麥汁在20時的相對密度為1.048，而100熱麥汁比20時的麥汁體積增加1.04倍，故其質量為 （7）上面已經算出混合原料收得率為71.79%，且要制得12啤酒，故混合原料量為： （8）耗用麥芽量為： 1306.330.75=979.75（kg）（9）耗用大米量為：1306.330

12、.25=326.58（kg）（10）酒花耗用量為： 7497.720.2%=15.00（kg）（11）濕酒花糟量為：設麥汁煮沸過程干酒花浸出率為40%，且酒花槽水分含量為80%，則酒花糟量為： 15.00（100-40）/（100-80）=45.00（）（12）濕糖化糟量為： 設排除的濕麥糟水分含量是80%，則濕糖化糟量為：（100-75）（1-0.06）979.75/（100-80）=1151.21（）而濕大米糟為：（100-92）（1-0.13）326.58/（100-80）=113.65（）則濕糖化糟量為： 1151.21+113.65=1264.86（）把述的有關啤酒廠釀造車間的三項物

13、料衡算計算結果，整理成物料衡算表，如表2所示。表2 啤酒廠釀造車間物料衡算表物料名稱單位對100kg混合原料100l 12度淡色啤酒糖化一次定額量10000t/a啤酒生產混合原料kg100.0019.381306.3319.59105大麥kg75.0014.87979.7514.7105大米kg25.004.96326.5849.02105酒花kg1.200.23715.610.234105熱麥汁l593.7113.807496.72112.47105冷麥汁l549.2105.306935.39104.03105濕糖化糟kg96.8319.201264.8618.97105濕酒花糟kg3.59

14、0.71145.000.675105發(fā)酵液l540.7103.596824.43102.37105過濾酒l532.3102.046722.06100.83105成品啤酒l521.7100.006587.6298.81105備注：12度淡色啤酒的密度為1012kg/m3，實際年生產啤酒9999.57t四. 前、后發(fā)酵罐的計算4.1前發(fā)酵罐的計算4.1.1前發(fā)酵罐數(shù)目（n）的確定 若單個發(fā)酵罐可容納糖化一次麥汁量的整數(shù)倍，則發(fā)酵罐的數(shù)目可以按下列公式計算：n=nt/z式中：n為每日糖化次數(shù)，為了滿足每日最大生產量，取生產旺季的糖化次數(shù)6次； t為前發(fā)酵時間，通常為78天，根據(jù)生產需要，這里取7天；

15、 z為在一個發(fā)酵罐內容納一次糖化麥汁量的整數(shù)倍，為了平衡生產淡季和旺季的生產平衡，根據(jù)淡季和旺季的糖化次數(shù)，這里取2倍，既可以滿足淡季的糖化需要，又可以滿足旺季的生產需要所以，前發(fā)酵罐罐的數(shù)目應該為：n=682=21（個）4.1.2前發(fā)酵罐體積（v）的確定 設v為前發(fā)酵罐的全體積（m3），v0為糖化一次的麥汁量所以， v0=7555.39（kg）/10127.5（m3）為裝填系數(shù)（0.80.85），這里取0.8，則由下列公式可以算出v：（已知z=2）v=zv0/=27.50.8=18.75（m3）所以，該工廠需要容積為18.75m3的發(fā)酵罐21個。4.2后發(fā)酵罐的計算 后發(fā)酵罐又稱貯酒罐，該設

16、備主要完成嫩啤酒的繼續(xù)發(fā)酵，并飽和二氧化碳，促進啤酒的穩(wěn)定、澄清和成熟。按傳統(tǒng)啤酒生產方式，熟啤酒煮酒期為60天，鮮啤酒貯酒期為45天，由于全年產量最大負荷在第二、三季度，所以，以生產旺季（二、三季度）為基準，所確定的發(fā)酵罐的總體積，即可滿足該廠全年產量所需貯酒罐的罐數(shù)要求。假設啤酒的近似密度為1012 kg/m3，則鮮啤酒發(fā)酵有效體積為：（m3）數(shù)啤酒需后發(fā)酵罐的總有效體積為：（m3）則v總=988.14+658.76=1646.9（m3）假設每個后發(fā)酵罐的全體積為： v0= vs/=18/0.9=20vo=v總/vs=(988.14+658.76)/18=92（填裝系數(shù)為0.90.95，式

17、中取0.90）所以需20 m3的后發(fā)酵罐92個4.3主要設備的選型4.3.1麥汁制造設備的選型麥汁制造設備已鍋和槽為主，已知糖化車間年產量為10000t/a，日糖化批次為6次（旺季），所以糖化設備可以選擇13 m3三鍋三槽（糊化鍋1只，糖化鍋1只，煮沸鍋1只，過濾槽1只，回旋槽1只，麥汁暫時槽1只）一套。為了工藝調整方便，把糊化鍋和糖化鍋設計制造成相同規(guī)格和結構，同為圓筒型，期尺寸的計算如下：v=（q1.012b）/(1-)nm式中： v-熱麥汁批次產量（m3）； q-啤酒年產量（t）； 1.012-啤酒的相對密度； b-旺季產量比例； -啤酒總損失； n-旺季預計開工天數(shù)； m-日糖化最大批

18、次數(shù)。所以，年產1萬噸啤酒糊化鍋和糖化鍋的有效體積為v=（100001.0120.7）/=7.17（m3）麥汁制造設備參考規(guī)范1萬噸級/投料1.959103噸原料糖化鍋煮沸鍋過濾槽有效容積（m3）8.713.08.7鍋身直徑（mm）300032003400圓筒高度（mm）170015101400蓋高（mm）150017001700球底高（mm）14501850平底攪拌器直徑（mm）25002500/轉速(r/min)30300.4/4.0電機功率(kw)5.55.55.5加熱夾套蒸汽壓力(mpa)0.150.25/加熱面積()10.511.85/過濾面積/9.074.3.2發(fā)酵罐的結構尺寸的確

19、定根據(jù)前面計算的前后發(fā)酵罐的體積，其罐的結構尺寸根據(jù)相關的資料和手冊確定前發(fā)酵罐后發(fā)酵罐有效體積（m3）13.817全體積（m3）18.75204.3.3泵的選型 首先根據(jù)輸送物料的特性和輸送要求考慮，然后再根據(jù)輸送流量、總揚程，并考慮泵的效率，選擇具體型號。啤酒廠糖化車間選擇醪泵時，選擇全開頁或者半開頁，低轉速，大流量，低揚程離心泵。選擇煮沸麥汁輸送泵時，因為麥汁中含有已經凝絮的蛋白質，為了防止凝絮蛋白質被打破，選擇低轉速的渦輪泵，用大流量，變形來達到高揚程，選泵的具體規(guī)格如下：類型型號流量揚程允許吸上真空高效率比轉速原動機離心式清水泵b型4.536089848608060250電動機漩渦泵w型0.3616.9161322.578.539927電動機5、 繪制工藝流程圖（附圖）6、 總結 總結本次課程設計我感覺收獲很多，學到了很多東西。 首先，本人從中學習和積累了很多的專業(yè)知識。我校的培養(yǎng)目的是專業(yè)實用型人才，而我們生物工程專業(yè)是著重偏向于發(fā)酵專業(yè)的，所以本次的啤酒車間課程設計對于我們對專業(yè)知識