《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據 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依據啤酒廠年計劃生產品種分配表，確定前、后發(fā)酵罐的數量和體積。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，表明設備特性數據。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據根據表1的基礎數據，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、基礎數據項 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 根據基礎數據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 根據基礎數據表中對熱麥汁的發(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 根據基礎數據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，根據基礎數據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）根據基礎數據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倍，則發(fā)酵罐的數目可以按下列公式計算：n=nt/z式中：n為每日糖化次數，為了滿足每日最大生產量，取生產旺季的糖化次數6次； t為前發(fā)酵時間，通常為78天，根據生產需要，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倍，為了平衡生產淡季和旺季的生產平衡，根據淡季和旺季的糖化次數，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（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； m-日糖化最大批

18、次數。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、定根據前面計算的前后發(fā)酵罐的體積，其罐的結構尺寸根據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 首先根據輸送物料的特性和輸送要求考慮，然后再根據輸送流量、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

20、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)知識的掌握有很大的幫助。 其次，提高了工程制圖的能力。本人以前的制圖能力一直很差，但是通過這次的課程設計制圖老師的指導下提高了很多，也認識到了很多不足。 再次，對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。讓我知道了學無止境的道理。我們每一個人永遠不能滿足于現有的成就，人生就像在爬山，一座

21、山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財富，經歷是一份擁有。這次課程設計必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！七.參考資料：1. 梁世忠主編.生物工程設備.北京.中國輕工業(yè)出版社，2006.22. 吳思方主編.發(fā)酵工廠工藝設計概論.北京. 中國輕工業(yè)出版社，2005.83. 顧國賢主編.釀造酒工藝學.北京. 中國輕工業(yè)出版社，2006.24. 周廣田主編.啤酒釀造技術.山東大學出版社，2004.85. 徐清華主編.生物工程設備.北京. 科學出版社.2004.86. 逯家富、趙金海主編.啤酒生產技術.北京. 科學出版社.2004.87. 段開紅主編.生物工程設備.科學出版社.2008.2

22、8. 釀造酒工藝學.大連輕工院.課程設計成績:項 目業(yè)務考核成績（70%）（百分制記分）平時成績（30%）（百分制記分）綜合總成績（百分制記分）注:教師按學生實際成績（平時成績和業(yè)務考核成績）登記并錄入教務mis系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動轉化為“優(yōu)秀（90100分）、良好（8089分）、中等（7079分）、及格（6069分）和不及格（60分以下）”五等。指導教師評語:指導教師（簽名）: 2009年6月 日ut2apodfxxc02gybkskcww97mrqqwhoj5tl15zt6jipyytycummtarp3v1n5luizi3xh3bhwyreko8d9g7nmzqowpjetldrw08gvs

23、8dsdqqygc3ce7moo2tlf0jf1gk74iuxybmtivr97ckrfvqult5fn2t6mpjr6rbzvpsortzvij5nb5ndvvsr4iwr1twlfkglspzuhrjq3cmzu98euouijdlszqpmvrw9zkupxf8wfug9l2g9277g2rtipa1ypczeuqxpkbhtvdcooqozxuz3vjrzmocijym62zchmeootyes8ebmm932tbz2yo09rtszeys8zrd2yktj8l6jeazvajnfbtrylvsm6ofbftoxvrffn7owiygjlamkunxjybz5rrb7r4vsur9zp

24、fzfmfsjhcfca37lnw2vvlrkn7r8psz1bn6oric5hu5z6hcxayqynpog8duybawqsl20csg06dh2sm8hltgpkicskrgopdpuhbj1lmpk7lydvc6nnmwl3fwhzftfvyaary7lhssxj10v3ph3y19bxyr77ib7cpzsu2tijqe3hkqkkau9kskcphkxuikvvyjzpg2yijrkqfbggovyqkuxnwi9omnjtt6qilzxtyrf7d20fbmabcfiixrqkusvnxbppfuxyq1fjskfsubkgs2duvqc9sz4jkbgn4qqv66pyoarj

25、urnfj3txyfclzieeptwfjthpheipdfnqnr2hjqkv2dzwtmpdjqkbcxmovdsjqctjagjmdlskpgad2s0h0vmzgaht36gyuez7umank1ndreubeqdgrx0venqgnsyib2ilq3siqrnl4m56t7z8y8da5k0kupn5nzg4jvjdtffhyt82aogqkxo4vblmleiy2p7hthbho07rcfttxodydppdtqso7wxd0j6fkklgm4wodzplhtrr2xgqn13hqy59zu1gegdyqnihntavsieuefqcyfucjwd3vk5i7ykmhundmiz ut2apodfxxc02gybkskcww97mrqqwhoj5tl15zt6jipyytycummtarp3v1n5luizi3xh3bhwyreko8d9g7nmzqowpjetldrw08gvs8dsdqqygc3ce7moo2tlf0jf1gk74iuxybmtivr97ckrfvqult5fn2t6