啤酒食品工程原理课程设计.doc

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1、 目 录1、啤酒的背景.32、啤酒生产工艺流程.53、啤酒生产的主要设备.74、离心泵的选型.125、心得体会.156、参考文献.16一、 啤酒的背景（一） 啤酒的历史人类使用谷物制造酒类饮料已有8000多年的历史。已知最古老的酒类文献是公元前6000年左右巴比伦人用黏土板雕刻的献祭用啤酒制作法。公元前4000年美索不达米亚地区已有用大麦小麦蜂蜜制作的16种啤酒。啤酒酿造技术是由埃及通过希腊传到西欧的。公元12世纪，古罗马政治家普利尼(公元62113)曾提到过啤酒的生产方法其中包括酒花的使用。中世纪以前啤酒多由妇女在家庭酿制。到中世纪，啤酒的酿造已由家庭生产转向修道院乡村的作坊生产并成为修道院

2、生活的一个重要内容。修道院的主要饮食是面包和啤酒。中世纪的修道院改进了啤酒酿造技术与此同时啤酒的贸易关系也建立并掌握在牧师手中。中世纪，在欧洲可用啤酒来向教会交纳什一税进行交易和向政府缴税。在中世纪的德国，啤酒的酿造业主结成了坚犟的同业公会。使用啤酒花作苦味剂的德国啤酒也已输往国外，不来梅汉堡等城市均因此而繁荣起来。1718世纪德国啤酒盛行，一度使葡萄酒不景气。（二）啤酒的产品性质啤酒是人类最古老的酒精饮料，是水和茶之后世界上消耗量排名第三的饮料。啤酒于二十世纪初传入中国，属外来酒种。啤酒是根据英语Beer译成中文“啤”，称其为“啤酒”，沿用至今。啤酒是以大麦芽、酒花、水为主要原料，经酵母发酵

3、作用酿制而成的饱含二氧化碳的低酒精度酒。其典型特征表现在多方面。在色泽方面，大致分为淡色、浓色和黑色3种，不管色泽深浅，均应清亮、透明无浑浊现象；注入杯中时形成泡沫，应洁白、细腻、持久、挂杯；有独特的酒花香味和苦味，淡色啤酒较明显，且酒体爽而不淡，柔和适口，而浓色啤酒苦味较轻，具有浓郁的麦芽香味，酒体较醇厚；含有饱和溶解的二氧化碳，有利于啤酒的起泡性，饮用后有一种舒适的刺激感觉；应长时间保持其光洁的透明度，在规定的保存期内，不应有明显的悬浮物。啤酒是一种含有碳水化合物、蛋白质、维生素、矿物质等平衡性良好的营养十分丰富的低酒精度的饮品，素有“液体面包”的美称。科学研究表明，啤酒中含有人体所需的1

4、7种氨基酸，其中有8种不是人体所能合成的，人体必需氨基酸占1222%，含有12种维生素（尤以B族维生素最突出）以及矿物质等多种营养素。啤酒具有较高的热量，1L啤酒的热量可达1779KJ。因此，早在1972年7月墨西哥召开的第9届世界营养食品会议上，啤酒就被正式推荐为营养食品。（三）中国啤酒业的发展19世纪末，啤酒输入中国。1900年俄国人在哈尔滨市首先建立了乌卢布列希夫斯基啤酒厂。1901年俄国人和德国人联合建立了哈盖迈耶尔-柳切尔曼啤酒厂；1903年捷克人在哈尔滨建立了东巴伐利亚啤酒厂1903年德国人和英国人合营在青岛建立了英德啤酒公司(青岛啤酒厂前身)；1905年德国人在哈尔滨建立了梭忌怒

5、啤酒厂。此后不少外国人在东北和天津上海北京等地建厂如东方啤酒厂建于1907年谷罗里亚啤酒厂建于1908年上海斯堪的纳维亚啤酒厂(上海啤酒厂前身)建于1920年哈尔滨啤酒厂建于1932年上海怡和啤酒厂(华光啤酒厂前身)建于1934年沈阳啤酒厂建于1935年亚细亚啤酒厂建于1936年北京啤酒厂建于1941年等。这些酒厂分别由俄德波日等国商人经营。中国人最早自建的啤酒厂是1904年在哈尔滨建立的东北三省啤酒厂其次是1914年建立的五洲啤酒汽水厂(哈尔滨)1915年建立的北京双合盛啤酒厂1920年建立的山东烟台醴泉啤酒厂(烟台啤酒厂前身)1935年建立的广州五羊啤酒厂(广州啤酒厂前身)。当时中国的啤酒

6、业发展缓慢分布不广产量不大。生产技术掌握在外国人手中生产原料麦芽和酒花都依靠进口。1949年以前全国啤酒厂不到十家总产量不足万吨。1949年後中国啤酒工业发展较快并逐步摆脱了原料依赖进口的落后状态。1979年产量达到510Ml1986年产量达到4000Ml。中国的啤酒于1954年开始进入国际市场当时出口仅0.3Ml到1980年已猛增到26Ml。当今，中国较具影响力的品牌有：雪花啤酒、青岛啤酒、崂山啤酒等。二、啤酒生产工艺流程（一）麦芽制造工艺流程麦芽制造主要有三大步骤：浸麦、发芽、干燥，流程如下：1、浸麦使麦芽吸收发芽所需要的一定量水分的过程，称为大麦的浸渍，简称浸麦。经浸渍后的大麦称为浸渍大

7、麦。浸麦是为了供给大麦发芽时所需的水分，给以充足的氧气，使之开始发芽。与此同时还可洗涤麦粒，除去浮麦，除去麦皮中对啤酒有害的物质。浸麦水最好使用中等硬度的饮用水，不得存在有害健康的有机物，应无漂浮物。水中亚硝酸盐含量达到一定量时，对发芽有抑制作用。水中含铁、锰过多，会使麦芽表面呈灰白色。碱性的水，会提高皮壳的办渗透性，增加水的铁含量，限制沉降作用，甚至影响色泽。大麦经浸渍后的含水百分率，称为浸麦度。它既是浸麦效果的最终表现形式之一，又是大麦发芽的要素之一，成为制麦工艺关键的一个工艺控制点。2、 发芽浸渍大麦在理想控制的条件下发芽，生成适合啤酒酿造所需要的新鲜麦芽的过程，称为发芽。然后送入焙燥系

8、统制成啤酒麦芽。因此，发芽是一种生理生化过程。大麦发芽的目的：激活原有的酶；生成新的酶；物质转变。发芽工艺条件主要控制浸麦度、发芽温度、发芽时间和通风。发芽方式分地板式发芽和通风式发芽两大类，通风式发芽又有多种设备形式。如箱式发芽、圆形制麦系统等。传统的发芽放养是地板式发芽，即将浸渍后的大麦平摊在水泥地板上，人工翻麦，这种方式由于占地面积大、劳动强度大、不能机械化操作、工艺条件很难人工控制、受外界气候影响等，已不再采用。通风式发芽料层厚，单位面积产量高，设备能力大，占地面积小，工艺条件能够人工控制，容易实现机械化操作，所以在国内已经完全取代了地板式发芽。3、干燥未干燥的麦芽称为绿麦芽，绿麦芽含

9、水分高，不能贮存，也不能进入糖化工序，必须经过干燥。通过干燥，可以使麦芽水分下降至5%以下，利于贮藏；终止化学生物学变化，固定物质组成；去除绿麦芽的生青味，产生麦芽特有的色、香、味；容易除去麦根。4、除根根芽对啤酒酿造没有意义，并影响啤酒质量。根芽吸湿性强，能够很快吸收环境的水分，使干燥麦芽含水量重新提高；根芽含有不良的苦味，影响啤酒的口味；根芽能使啤酒的色度增加。所以麦芽干燥后应将根芽除掉。（二）啤酒酿造工艺流程酿造工艺流程描述：糊化锅中加入52kg工艺水，加热至45；将已粉碎好的原料加入糊化锅中，在温度为70的条件下使-淀粉酶充分作用，时间为20min；然后在100的条件下使淀粉充分糊化，

10、提高浸出率，同时提供混合糖化醪升温所需的热量，时间为40min。在糖化锅中加入96kg工艺水，加热至37；将已粉碎好的原料加入糖化锅中，在温度为50的条件下使羧肽酶充分作用，形成低分子含氮物质；然后将糊化锅醪液加入糖化锅中，并在65下保持30min，使淀粉酶充分降解淀粉；然后在72下保持40min，让淀粉酶充分分解淀粉，之后升温至78。糖化锅醪液经过滤槽去除麦糟后，倒入煮沸锅加热煮沸，醪液的沸点为105，通过煮沸可以适当控制麦汁浓度在0.12-0.13之间；并能破坏酶的活性，终止生物化学反应；使蛋白质变性凝固；使酒花中的有效成分充分溶出。煮沸过程的凝固的蛋白质在旋沉槽中沉淀除去；然后倒入发酵罐

11、中进行发酵。三、 啤酒生产的主要设备（一）主要设备序号设备名称设备规格备注1糊化锅100L用于加热煮沸大米或其他辅料粉和部分麦芽粉醪液，使淀粉糊化和液化的设备。2糖化锅200L用于麦芽粉淀粉及蛋白质的分解，并与已糊化的辅料醪混合，维持醪液在一定的温度，使醪液进行淀粉糖化，以制备麦汁。3过滤槽200L用于过滤糖化后的麦醪，使麦汁与麦糟分开，得到清亮麦芽汁的设备。4煮沸锅230L用于过滤后麦汁煮沸和加入酒花，使麦汁达到一定浓度的设备。5旋沉槽200L用于煮沸后热凝固物的分离。6冷却器用于发酵醪液的冷却，使醪液达到合适的发酵温度。7发酵罐200L用于啤酒发酵和部分冷凝固物的沉淀分离，在啤酒酵母参与下

12、将可发酵性糖和氨基酸等分解成酒精。8硅藻土过滤机用于过滤未分离完全的杂质，保证啤酒的口味。9清酒罐200L贮酒（二） 工艺指标指标单位推荐值备注糊化锅流量自来水Kg/h270（开度：50）糊化锅进自来水流量加热蒸气Kg/h10（开度：50）糊化锅加热蒸气流量排液Kg/h254（开度：50）糊化锅向糖化锅排液流量原料量自来水Kg52.00大米Kg10.00麦芽Kg1.5（大米量的15%）温度温度130加热到30，有利于淀粉酶的浸出温度270加热到70，有利于-淀粉酶的作用温度3100辅料醪的煮沸称为预煮，预煮可进一步使淀粉充分糊化，提高浸出率，同时提供混合糖化醪升温所需的热量压力加热套压力MPa

13、0.3反应时间保持时间1min20保证短链糊精成生保持时间2min40使淀粉充分糊化糖化锅流量自来水Kg/h270（开度：50）糖化锅进自来水流量糊化锅来料Kg/h254（开度：50）自糊化锅来料流量加热蒸气Kg/h10（开度：50）糖化锅加热蒸气流量排液Kg/h254（开度：50）糖化锅向过滤槽排液流量原料量自来水Kg96.00麦芽Kg24.50温度温度137加热到30，有利于各种酶的浸出温度250有利于羧肽酶的作用，低分子含氮物质的形成。温度365保证最高量的麦芽糖形成温度472保证最高量的麦芽糖形成温度578麦芽a-淀粉酶和某些耐高温的酶的继续作用压力加热套压力MPa0.3反应时间保持时

14、间1min20保证各种酶的充分浸出保持时间2min40保证含氮物质的充分转化保持时间3min70保证最高量的麦芽糖形成过滤槽流量糖化锅来料Kg/h254（开度：50）自糖化锅来料流量回流流量Kg/h200（开度：50）过滤槽回流量排液Kg/h254（开度：50）过滤槽向煮沸锅排液流量过滤时间过滤时间min20煮沸锅流量过滤槽来料Kg/h254（开度：50）自过滤槽来料流量加热蒸气Kg/h10（开度：50）煮沸锅加热蒸气流量排液Kg/h254（开度：50）煮沸锅向旋沉槽排液流量温度煮沸温度105压力加热套压力MPa0.3反应时间保持时间1min90旋沉槽流量煮沸锅来料Kg/h254（开度：50）

15、自煮沸锅来料流量排液Kg/h254（开度：50）旋沉槽向发酵罐排液流量反应时间旋沉时间1min30发酵罐流量旋沉槽来料Kg/h254（开度：50）自旋沉槽来料流量自来水Kg/h10（开度：50）换热器冷却自来水流量冰水Kg/h10（开度：50）换热器冷却冰水流量排液Kg/h2540（开度：50）发酵罐向清酒罐排液流量原料量酵母量L2氧气量mg/L68温度前发酵9前发酵温度封罐12封罐温度后发酵0后发酵温度压力前发酵MPa0.03前发酵压力封罐MPa0.14封罐压力后发酵MPa0.14后发酵压力发酵时间前发酵h7296前发酵时间封罐h96封罐时间后发酵h72120后发酵时间清酒罐流量发酵罐来料K

16、g/h254（开度：50）自发酵罐来料流量温度贮酒温度0压力贮酒压力MPa0.14四、离心泵的选型（一）相关工艺参数啤酒生产工艺设备中，倒醪泵是用来糊化醪和糖化醪输送到过滤槽的设备。倒醪泵输送的是相对密度为1080 Kg/m3的醪液，粘度约为5.17104Pas，温度在78左右。啤酒具有一定的腐蚀性，所以选用离心式耐腐蚀泵。 已知醪液需维持99的表压，泵的入口位置比水池液面高 50m，吸入管路与压出管路中压头损失分别为 0.6m和 0.8m，管路中的动压头可以忽略。（二）选管由于在啤酒加工过程中，糊化，糖化进水、进料以及糖化锅到过滤槽进料都使用同一个泵，而此过程流量最大是在糖化醪出料时的流量，

17、因此选取流量取流速 u=9.02m/s 选用公称直径为100mm的YB23170钢管，外径108mm，壁厚4mm.实际流速 （三）流量和扬程以得出 又有：（四）离心泵的选型根据流量与扬程H选择离心泵的型号：8Sh6其性能参数是：流量Q=234 扬程H=93.5m 转速n=2900r/min 轴功率 N=79.6kW 电动机功率 P=100kw 效率 =75% 允许吸上真空高度=4.5m 叶轮直径D=282mm（五）校核泵的性能参数有： =4.5+（10.33-10）-（3.64-0.24） =1.43（m）故泵的允许安装高度： 已知泵入口处动压头为0.1m =1.43-0.1-0.6 =0.7

18、3（m）该泵的实际安装高度应在0.73-0.5=0.23m以下。（六）泵的效率计算由 =0.063360.7410809.81 =40.74kW泵的效率： =40.74/79.6 =51.18%五、心得体会 食品工程原理这门课，从拿到书的那一刻起，就有一种无奈感。其中的内容实在是复杂难懂，一直到现在，经过课程设计才有了一种拨开云雾的感觉。从准备到结束，前前后后大约花了两个星期的时间吧。这段时间在图书馆也借了不少相关书籍，林林总总的，不能说对离心泵设计掌握了多少，只是对这一方面的理解就不是从前可比的。 这一学期，杨老师的课很多，课堂要求也是比较严的。经过这个课程设计，才深深的觉得老师的睿智，真的

19、是不自己动手不知道，这门课的确有着十分深奥的学问。本文中的离心泵选型是十分浅显理想的，数据也并不是十分科学。在设计过程中，感触最深的就是，在生产实践中，任何一个设备的选型都有着方方面面的问题要考虑，某一个因素的遗失，对于生产线的运行可能是致命的。由衷的对于这方面的工作人员产生一种神深深的敬佩，同时也觉得自己还有很多很多需要学习的地方，以后将会不断的学习进步。六、参考文献1 （美国N.康索劳斯.离心泵的选择与评价J. 世界煤炭技术,1983,12.2 袁寿其，曹武陵，陈次昌，高良润. 低比速离心泵的设计方法J. 江苏大学学报(自然科学版),1992,43 周先华.离心泵的宽流道设计法J.农业机械学报,1997,S1.4 黄秀芗.离心泵的选型及电气控制J. 闽西职业大学学报,2005,1.5 李国志，曹忠辉.离心泵的选型与节能问题讨论J. 通用机械,2004,9.6 傅东.离心泵的选择J. 高等函授学报（自然科学版）,1999,2.7 马振利，刘振志.离心泵的优化选取J. 水泵技术,1993,6.8 曹武陵，袁寿其.全扬程离心泵的设计方法J. 江苏大学学报(自然科学版),1992,1.忽略此处.