啤酒厂设计开题报告.doc

北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）开题报告题 目： 年产10万吨啤酒厂 糖化车间的设计 学 院： 北京理工大学珠海学院 专 业： 生物工程 学生姓名： 方旭冰 指导教师： 苏秀霞 一、研究的现状及其意义现阶段酿造啤酒的主要原料是大麦、水、酵母、酒花。大麦在谷物中具有较为便宜，易于发芽，酶系统完全，并且含有蛋白质，脂肪，磷酸盐以及其他无机盐，维生素，碳水化合物和其他多种矿物质等优点，因此成为生产啤酒的主要原材料。酿造啤酒用的优质大麦具有籽粒饱满，皮薄，淀粉含量高和发芽率高的4大特点。大麦首先必须将其制成麦芽，方能用于酿酒。大麦在人工控制和外界条件下发芽和干燥的过程，即称为麦芽制造。大麦发芽后称绿麦芽，干燥后叫麦芽。酿造水：每瓶啤酒90%以上的成份是水，水在啤酒酿造的过程中起着非常重要的作用。啤酒酿造所需要的水质除洁净外，还必须去除水中所含的矿物盐成为软水。糖化的主要方法：煮出糖化法，浸出糖化法，双醪糖化法，分级糖化法。本设计采用二次煮出糖化法，特点：颜色色泽淡黄，泡沫丰富持久具有特殊味道。其可以补救一些麦芽溶解不良的缺点，当部分醪液加热至煮沸是，利用热力作用，促进物料的溶解，使溶液彻底糊化，便于淀粉酶的作用，以提高浸出物收得率。而且其灵活性比较大，适用于处理各种性质的麦芽和制造各种类型的啤酒。用淡色麦芽采用此法制造淡色贮藏啤酒是比较普遍的。则二次煮出糖化法的糖化曲线：上图糖化工艺曲线说明：（1）辅助原料与部分麦芽粉在糊化锅中与水混合，并升温煮沸糊化。与此同时麦芽与水分在糖化锅内混合，52度保温，进行蛋白质休止。（2）采用两段式糖化温度，提高可发酵性糖含量糖化温度为63度，此温度下糖化，麦芽中核苷酸、内切肽酶及-淀粉酶均有活性，促进了核酸分解（形成核苷酸、及嘌呤、嘧啶）；内切肽酶还有一定活性，可补充蛋白质的分解，形成较多的可溶性氮；有利于形成较多的可发酵性糖。（3）第二段糖化，主要发挥-淀粉酶的催化作用，提高麦汁收率。此段要分醪煮沸至100度，在回到糖化对醪，最后升温至78度时糖化结束。根据我国啤酒生产现况，啤酒厂糖化车间工程流程示意图如下： 开放二十多年来中国啤酒工业得到迅猛发展，从1987年到1994年国内啤酒年均增幅在20%以上，年产量增幅最高时达到30%以上，1995年以来我国啤酒产量增长速度放慢，但年均增幅仍达到7%以上。2001年啤酒产量为2274万吨，2002年啤酒产量达到2386万吨，首次超过美国成为世界第一啤酒生产大国。而却我国的人均收入明显提高，人均消费有大幅度的提升，所以兴建啤酒工厂具有很大的现实意义，可以满足人们大众日益增长的物质需求，则本糖化车间设计具有很大的现实意义。很快形成规模化、产业化，为企业赢得了强劲的市场竞争力，创造了丰厚的利润，对促进我国啤酒工业的健康发展起到了非常积极的作用。 二、研究目标、研究内容和拟解决的关键问题1.研究目标：本设计查阅了大量的国内啤酒行业的文献资料、采集了啤酒厂生产实际中的技术参数。以工艺技术上先进、可靠；经济上合理可行为设计原则。采用二次煮出糖化法，下面发酵法。选用的较先进的生产设备，按照规定标准设计糖化车间布置，使建成的啤酒厂车间布局合理，产出啤酒质量较好，生产效益更高。2.研究内容：1糖化车间物料衡算：通过工艺计算确定主要结构参数。 2糖化车间热量衡算：通过热量衡算找出流程中设备的热负荷及热损失。 3耗水量的计算：通过耗水量的计算确定工厂的日耗水量及年耗水量。 4耗冷量的计算：通过耗冷量的计算确定发酵车间的年耗冷量。 5确定设备结构形式及尺寸：根据工艺要求，按物料的容积、重量、特点、传热的型式、 安装、维修要求，确定糖化锅的结构形式和外形尺寸，如简体高度、封头形状的选择、轴封形式选择等。 6选用零部件：反应釜用搅拌、传动、密封、传热等装置及其他零部件、大多已系列化、标准化。因此根据工艺条件及制造、安装等因素分别选用反应釜用零部件。 7设备图设计：根据设计计算的结果，绘制CAD图，确定制造技术要求，提出各零部件重量及设备总重、材料品种、规格、用量及标准件、外购件等。一般包括：设备总图、装配图、部件图、零件图、特殊工具图、管口及支座方位图、预焊件图等。技术要求：提出制造、装配、检验和试车、维护、修理等技术要求，可以标注在图纸上，也可以单独编制，单独编制时称为技术条件。 3.关键问题： 1工艺的确定。 2物料衡算。 3设备工艺参数的确定。 4设备的绘制。4.解决方法： 1阅读啤酒相关书籍，对比各种工艺，从而确定。 2 查阅相关书籍，认真仔细的进行各步骤地计算。 3通过计算得到相应的数据，通过查找资料书来确定设备的工艺参数。4学习使用通过CAD制图软件，绘制重点设备（糖化锅）CAD图象。三、研究的基本思路和方法、技术路线、实验方案及可行性分析1.研究的基本思路和方法：本设计是根据北京理工大学珠海学院生物工程教研室布置的毕业设计大纲要求来进行设计的。2.研究的技术路线：本设计为年产10万吨淡色啤酒糖化车间的设计，重点设备糖化锅，糖化工段为重点工段。该设计包括工艺方法及流程的选择论证，物料衡算，耗热量衡算，耗冷量衡算，设备选型及论证，车间的布置，设计并绘制图纸（糖化车间流程图、糖化车间平面布置图、重点设备糖化锅CAD图）等。采用如下工艺流程：辅料粉碎糊化 酵母 麦芽粉碎糖化过滤煮沸沉淀冷却发酵过滤罐装压盖杀菌贴标装箱 氧气上图为啤酒酿造工艺流程图。原料麦芽和辅料粉碎后，分别进入糖化锅和糊化锅。糊化好的糊化醪液进入糖化锅，与糖化醪混合后继续糖化。糖化完成后经过过滤，进入煮沸锅煮沸，然后进入回旋沉淀槽沉淀，之后进入发酵车间。进入发酵车间的麦汁要先经过冷却，然后通入氧气并加入酵母一起进行发酵。发酵好的啤酒经过过滤后进入清酒罐，然后就可以进入包装车间罐装、压盖、杀菌、贴标、装箱。3.实验方案的确定：实验方案的确定是关系到工艺流程的选择，设备型号的选择，车间的平面布置，车间的面积等等。对工艺设计和整个车间设计都有重大的关系，实验方案是工艺设计的主要依据。符合计划任务书的规定。必须考虑产品在国内外市场的销售情况，以及产品的成本和获得的利润，有利于收到较好的经济效益。必须考虑充分利用原料资源，尤其是充分利用季节性的原料资源，使生产原料供应充足。必须解决淡旺季生产的均衡性问题，以便充分的利用厂房、设备，使工厂发挥最大的生产潜力。必须有利于原料的综合利用和对产品进行多层次的深加工，以提高原料的利用价值，有助于降低产品生产成本，提高生产的经济效益。确定实验方案如下：产品品种：11度淡色啤酒。产品产量：年产10万吨。产品产期：生产旺季每天糖化7次，旺季以170天计，占年产量70%，淡季每天糖化4次，均留10天检修，以170天计。4.实验方案可行性分析：啤酒含有17种氨基酸，多种维生素及碳水化合物、矿物盐等物质、每升啤酒的热量可达430卡，相当于6-7枚鸡蛋，075升牛奶或50克奶油，被世界营养协会组织列为营养食品，素有“液体面包”之誉。现代科学研究表明，啤酒中所含各种成份、既有较高的营养价值又具有良好的药疗效果，啤酒中酒精含量较低，10度啤酒含酒精3左右，非但对胃和肝脏无损害，而且可平缓地促进人体血液循环；维生素B1、B6已能维持心脏正常活动，而烟酸则能扩张血管，故它们对心血管系统有益，可加速新陈代谢。人们已经认识到了啤酒的功效，平时不仅把它作为了美容品，也成为了餐桌上不可缺少的一部分。它还可以作为一种美味剂，在菜肴的烹调中发挥重要的作用。所以啤酒的市场前景非常大。根据网上的资料显示，人们对瓶装啤酒的消费额最大，其次是扎啤。且饮600ml容量的居多。现在市场上淡啤还是比较畅销，消费群体以年轻人为主。但是随着国外品牌的增多，工厂要做好开发其它品种啤酒的准备。尤其是保健啤酒也是一开发的重点对象。工厂根据广州及周边地区已存在的品牌啤酒和城市的消费能力及群体的消费嗜好。把年产量定为10万吨淡啤是合理的。四、研究计划及进度安排1. 2011.11-2011.12查找相关资料，考虑课题设计理论与实际的可行性，进行论证，确定工艺流程准备开题报告，做好准备工作。2. 2012.01-2012.02进行了物料衡算，糖化工段热量衡算，发酵工段耗冷计算，水量衡算。对啤酒厂主要设备及重点设备（糖化锅）的体积，外形尺寸，附件，壁厚等参数进行了设计、计算及论证。3. 2012.02-2012.03设计图纸，绘制流程图，车间平面图，设备CAD图。4. 2012.04 设计课题总结，整理资料，撰写论文。五、参考文献 1 刘湘秋：常用压力容器手册M，机械工业出版社，2000：114-118页.2 吴思方： 生物工程工厂设计概论M，中国轻工业出版社2008，第41-166页.3管敦议：啤酒工业手册(上、下册) M，中国轻工业出版社1998，第43-85页.4 郑裕国：生物工程设备M，化学工业出版社2007，第108-116页.5 胡红波：生物工程产品工艺学M，高等教育出版社2008，第37-45页.6 顾国贤： 酿酒工艺学M，中国轻工业出版社2011，第7-327页.7 邱树毅：生物工艺学M，化学工业出版社2009，第184-192页.8 高孔荣：发酵设备M，中国轻工业出版社，1998， 5,23,45,47,48,111-114,116y页.9曹岩：Visio2007应用教程M，化学工业出版社2009，第20-51页.10陈坚主：环境生物技术M，中国轻工业出版社2006，第53-70页.11 刘小年 刘庆国：工程制图M，高等教育出版社2004.1，第192-215页.12 Baker MG, Smart KA (1996) MorpHological changes associated with the celluar ageing of a brewing yeast strain. J Am Soc Brew Chem 54:121-126.13H.Yajima,E.Ikeshima,M.Shiraki,T.Kanaya,D.Fujiwara,H.Odai,N.Tsuboyama-Kasaoka, O.Ezaki,S.Oikawa and K.Kondo,Isohumulones, bitter acids derived from hops,activate both peroxisome proliferators-activated receptor and and reduce insulin resistance, J.Biol.chem. 279(2004), 33456-33462.14 Pollock ,J.R.A.Brewing Science .Vol.,1979.15 Kodama Y Fukui, N; Ashikari, T; Shibano