30万吨啤酒糖化车间设计.docx

第一章绪论第一节啤酒的概况啤酒是全世界分布最广，也是历史最悠久的酒精性饮料，它的酒精度低、养分丰富、有益于人的健康，因而有“液风光包”之美称，受到众人的宠爱。我国啤酒的正规化生产，起源于十九世纪末。五六十年头，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。至八十年头，我国经济快速增长,啤酒产业也得了空前的发展，并快速成为了一个啤酒大国，啤酒的销量潜力巨大。啤酒品种不断增多，质量不断提高，满意了消费需求不断增长的须要。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。在2019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。啤酒品种许多，一般可依据生产方式，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。依据原麦汁浓度分类啤酒酒标上的度数及白酒上的度数不同，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。日常生活中我们饮用的啤酒多为11、12度啤酒。依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。黑色啤酒一一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，苦味依据产品类型而有较大差异。依据杀菌方法分类鲜啤酒一一啤酒包装后，不经巴氏灭菌的啤酒。这种啤酒味道鲜美，但简洁变质，保质期7天左右。熟啤酒一一经过巴氏灭菌的啤酒。可以存放较长时间，可用于外地销售，优级啤酒保质期为120天。依据包装容器分类瓶装啤酒国内主要为64Onll和355ml两种包装。国际上还有50OmI和33Oml等其他规格。易拉罐装啤酒一一采纳铝合金为材料，规格多为355ml。便于携带，但成本高。桶装啤酒一一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72°C,灭菌时间为30秒。多在宾馆、饭店出现,并特地配有售酒机。由于酒桶内的压力，可以保持啤酒的卫生。其次节设计方案简介啤酒是以大麦和水为主要原料，大米或谷物、酒花等为辅料，经制成麦芽、糖化、发酵等工艺而制成的一种含有二氧化碳、低酒精度和养分丰富的饮料。其中麦汁制造是啤酒生产的重要环节，它包括了对原料的糊化、液化、糖化、麦醪过滤和麦汁煮沸等处理工艺。本设计从实际生产动身，确定出年生产30万吨啤酒所须要的物料量，热量和糖化车间内的常用设备如糊化锅、糖化锅、过滤槽、煮沸锅、沉淀槽的主要尺寸以及其他协助设备的相关选型等。其次章工艺设计第一节生产方法的确定及论证糖化是指利用麦芽自身的酶类，将麦芽及辅料中不溶性的高分子物质，逐步分解为可溶性的低分子物质的过程。依据对糖化醪实行的升温方式不同，把糖化工艺分为两大类，即煮出糖化法和浸出糖化法。煮出糖化法：指麦芽醪利用酶的生化作用和热力的物理作用，使其有效成分分解和溶解，通过部分麦芽醪的热煮沸、并醪，使醪逐步梯级升温至糖化终了。煮出法的生产效率较高，原料利用率高，对麦芽质量要求不高，但煮出法的能量消耗严峻。一般适用于下面啤酒的生产。浸出糖化法：指麦芽醪只利用酶的生化作用，用不断加热或冷却调整醪的温度，使糖化完成。浸出法操作简洁，便于限制，简洁实现自动化，及煮出法相比耗能降低20%-50机麦汁在煮沸前仍旧保留肯定的酶活力。但浸出法碘反应较差，糖化得率也相对比较低，且对麦芽的质量要求高，往往不运用辅料，这就使得生产成本增加。一般适用于上面啤酒的生产。尽管煮出法的能量消耗严峻，但是可以从辅料中节约部分成本。基于煮出法的以上优点，本设计用大米作为辅料，其中麦芽大米之比为6：4o而且本车间的年产量为30万吨，产量较大，因此选择煮出法进行糖化生产麦汁。其次节工艺流程的选择及论证一、麦汁制备的工艺流程如下:二、原料的输送对于大米及麦芽的输送，主要有斗式提升机、带式输送机、螺旋输送机、气流输送系统等几种设备，其各自的特点如下：斗式提升机优点：具有输送量大，提上升度高，运行平稳牢靠，寿命长等显著有点。横断面上的外形尺寸小，有可能将物料提升到很高的地方，生产实力的范围也很大；缺点：动力消耗较大。带式输送机优点：带式输送机的输送实力大，且不会对物料或管道有磨损；在啤酒发酵的麦芽输送过程中，一般不会变更其运输方向。缺点：若变更运输方向时，需多台机联合运用螺旋输送机优点：结构简洁、紧凑、外形小，便于进行密封及中间卸料，特殊是适用于输送有毒和尘状物料。缺点：它的推力全靠摩擦，能量消耗大，槽壁及螺旋的磨损大，对物料有所研磨，输送距离不宜太长,一般在30m以下。气流输送系统优点：系统密闭，可以避开粉尘和有害气体对环境的污染；在输送过程，可以同时进行对输送物料的加热、冷却、混和、粉碎、干燥和分级除尘等操作；占地面积小，可垂直或倾斜地安装管路；设备简洁，操作便利，简洁实现自动化连续化，改善了劳动条件。缺点：所需的动力较大；风机噪音大，要求物料的颗粒尺寸限制在30mm以下；对管路和物料的磨损较大；对于输送量少而且是间歇性操作的，不宜采纳气流输送。本次设计要求啤酒产量为30万吨/年，年产量较大，输送量也大,所以依据本厂的实际状况，采纳气流输送。三、原料的粉碎1、麦芽的粉碎麦芽的粉碎方法有干法粉碎、回潮粉碎和湿法粉碎等。(1)干法粉碎干法粉碎是传统的粉碎方法，一般采纳转式粉碎机。该法要求麦芽含水在5%-8%,此时麦芽松脆，便于限制粉碎度。它的不足之处是麦皮易被破裂过细，影响麦汁过滤和啤酒的口味、色泽，粉碎时粉尘大，造成物料损失。(2)回潮粉碎又叫增湿粉碎，短时间内向麦芽通入蒸汽或热水,使麦壳增加水分，使麦皮有韧性而不破裂，有利于过滤，削减不利于啤酒质量的物质溶出。但该法对麦壳吸水量和粉碎时间要求较高，易造成增湿不匀称，粉碎质量难以保证。（3）湿法粉碎由于麦壳吸水变软，粉碎时麦片不破裂。过滤速度可提高20%25%或提高槽投料量，麦槽层厚度可达500-600mm,但不影响过滤。由于麦芽进行了预浸渍，使酶增加，从而使麦芽浸出率比干法粉碎提高0.7%左右。粉尘削减，麦汁色度下降。缺点是设备大，操作困难，修理困难且动力消耗大；投料后同时浸泡，但粉碎时间不一样，麦芽的溶解性有差异，影响糖化的匀称性。考虑到本次设计为年产30万吨，产量较大，我们采纳湿法粉粹麦芽。2、大米的粉碎大米采纳四根的二级粉碎机进行干法粉碎，大米的粉碎度越细越好，以增加原料及水的接触面积，有利于大米的糊化和糖化。四、糖化糖化是指利用麦芽本身所含的酶（或外加酶制剂）将麦芽和协助原料中的不溶性高分子物（淀粉、蛋白质、半纤维素等）分解成可溶性的低分子物质（如糖类、糊精、氨基酸、肽类等）的过程。由此得到麦芽汁。糖化方法一般分为两种，即全麦芽啤酒的糖化方法和加辅料啤酒的糖化方法。依据我国国情，国内常用其次种方法，又称复式糖化法或双醪糖化法。所谓复式即指含有辅料（大米、玉米等未发芽的谷物）及其煮沸的过程。依据糖化醪和糊化醪兑醪后，取部分醪液煮沸的次数，又分为双醪一次煮出糖化法或双醪二次煮出糖化法，其特点是：1.添加部分未发芽的谷物作为麦芽的协助原料，其添加量在20%30%,最高可达到50%,所采纳的麦芽的酶活性相对高一些。2 .麦芽在糖化锅进行蛋白分解，协助原料在糊化锅进行糊化和液化，然后兑醪，达到所须要的糖化温度。3 .各类协助原料在进行糊化时，一般要添加适量的一淀粉酶使淀粉边糊化边液化，有利于对醪后的糖化作用。4 .麦芽的蛋白分解时间应较为一般煮出糖化法长一些，避开低分子含氮物质含量不足。5 .因协助原料粉碎得较细，麦芽粉碎物应适当粗一些，尽量保持麦皮完整，防止麦芽汁过滤困难。6 .本法制备的麦芽汁色泽浅，发酵度高，适合制造淡色贮藏啤酒。本设计将采纳双醪一次煮出糖化法。五、过滤1、过滤目的：糖化工序结束后，应在最短的时间内，将糖化醪液中的原料溶出物质和非溶性的麦糟分别，以得到澄清的麦汁和良好的浸出物收得率。2、过滤方法：过滤槽法，压滤机法，快速渗出法(StrainnIaSter)(1)压滤机法：麦芽质量对于每日糖化次数的影响较小，并且可以运用较高比例的辅料。所用的废水量也较少，麦糟比较干燥。但是麦汁压滤机法的原料粉碎要细，粉碎机的动力消耗和修理费用均比过滤槽高。（2）快速渗透槽法：此法适用于高生产实力的过滤，且其对过滤性能较差的醪液进行处理的实力较差，且得率较低。（3）过滤槽法：因为麦糟中含有的多酚物质，被浸渍时间长了，易给麦芽汁带来不良的苦涩味和麦皮味，用过滤槽过滤可降低这种影响，并且麦芽的粉碎运用了连续浸渍增湿粉碎，得到的麦皮粉碎度很合适此方法的过滤。经上述比较，本次设计采纳过滤槽法进行过滤。六、煮沸过滤后的麦汁，被泵入煮沸锅煮沸，其目的和作用是蒸发多余水分，使混合麦芽汁通过煮沸、蒸发、浓缩到规定的浓度；破坏全部酶的活性，防止残余的。一淀粉酶接着作用，稳定麦汁组分；并通过煮沸，歼灭麦芽汁中存在的各种有害微生物，保证最终产品的质量；.使高分子蛋白质变性和凝固析出，提高啤酒的非生物稳定性；浸出酒花中的有效成分（软树脂、单宁物质、芳香成分等），给予麦芽汁独特的苦味和香味，提高麦芽汁的生物和非生物稳定性等。煮沸方法包括常压煮沸、加压煮沸和低压煮沸（体外煮沸）。（1）常压煮沸：操作便利，修理费用低。酒花浸出率高，所得麦汁质量好。但耗时较多。（2）加压煮沸:在0.11-0.22MPa压力下煮沸,温度高达120,缩短煮沸时间，获得更好的非生物稳定性。（3）低压煮沸：该方法设备困难，能耗大。因本次设计年糖化次数较多，故采纳加压煮沸法。七、麦汁的澄清将麦汁的热冷凝固物分别，主要是分别酒花糟和不溶性蛋白。本设计中采纳回旋沉淀槽沉淀法分别热凝固物，利用麦汁离心力实现分别。1、热凝固物的分别糖化醪过滤后得到的麦汁中含有水溶性的清蛋白和少量盐溶性蛋白质以及肽段，这些物质在煮沸时变性和多酚结合形成热凝固物，主要成分为粗蛋白质、多酚有机物、酒花树脂等。热凝固物的分别原理是热麦汁经泵加速，由槽切线方向进槽，麦汁在槽内旋转，产生的离心力，由于槽壁作用产生离心力反作用力将热凝固物推向槽底部中心。2、酒花分别运用酒花球果，并加入到煮沸锅的工艺，在煮沸结束后应尽快分别出酒花糟。本次运用带筛孔的酒花分别器。每千克酒花球果，在废酒花糟中，吸附约671.麦汁。为使损失降低，可用热水洗涤，降低酒花糟中残余物浓度。八、冷却近年来都运用薄板冷却器冷却麦芽汁，麦芽汁冷却结束后，可将无菌压缩空气将薄板冷却器中的麦汁顶出，整个冷却操作，要防止外界杂菌污染。薄板冷却器冷却分为一段冷却和两段冷却。一段冷却是指利用一种冷却介质一次性将热麦汁冷却至发酵温度，冷却介质被加热升温进入热水箱作糖化水。两段冷却，第一段冷却是用自来水作冷却介质，将麦汁冷却到肯定温度，其次段冷却是用深度冷冻的水作为冷却介质，麦汁被冷却到发酵温度，冷冻水回制冷站重新冷却后循环运用。一段冷却及两段冷却比较：（1）冷却剂消耗不同，两段冷却深度冷却的水须要添加乙醇或乙二醇作为抗冷冻剂，一段则不须要，避开了协助材料的消耗；（2）能耗不同，两段冷却冷冻机要保持冷却水在-4°C负担麦汁从45降至7的热负荷，一段冷却机负担冷却水从常温到2的热负荷，一