食品工程原理課程設(shè)計(jì)

1、目 錄1、啤酒的背景.32、啤酒生產(chǎn)工藝流程.53、啤酒生產(chǎn)的主要設(shè)備.74、離心泵的選型.125、心得體會(huì).156、參考文獻(xiàn).16一、 啤酒的背景（一） 啤酒的歷史人類使用谷物制造酒類飲料已有8000多年的歷史。已知最古老的酒類文獻(xiàn)是公元前6000年左右巴比倫人用黏土板雕刻的獻(xiàn)祭用啤酒制作法。公元前4000年美索不達(dá)米亞地區(qū)已有用大麥小麥蜂蜜制作的16種啤酒。啤酒釀造技術(shù)是由埃及通過希臘傳到西歐的。公元12世紀(jì)，古羅馬政治家普利尼(公元62113)曾提到過啤酒的生產(chǎn)方法其中包括酒花的使用。中世紀(jì)以前啤酒多由婦女在家庭釀制。到中世紀(jì)，啤酒的釀造已由家庭生產(chǎn)轉(zhuǎn)向修道院鄉(xiāng)村的作坊生產(chǎn)并成為修道院生

2、活的一個(gè)重要內(nèi)容。修道院的主要飲食是面包和啤酒。中世紀(jì)的修道院改進(jìn)了啤酒釀造技術(shù)與此同時(shí)啤酒的貿(mào)易關(guān)系也建立并掌握在牧師手中。中世紀(jì)，在歐洲可用啤酒來向教會(huì)交納什一稅進(jìn)行交易和向政府繳稅。在中世紀(jì)的德國，啤酒的釀造業(yè)主結(jié)成了堅(jiān)犟的同業(yè)公會(huì)。使用啤酒花作苦味劑的德國啤酒也已輸往國外，不來梅漢堡等城市均因此而繁榮起來。1718世紀(jì)德國啤酒盛行，一度使葡萄酒不景氣。（二）啤酒的產(chǎn)品性質(zhì)啤酒是人類最古老的酒精飲料，是水和茶之后世界上消耗量排名第三的飲料。啤酒于二十世紀(jì)初傳入中國，屬外來酒種。啤酒是根據(jù)英語Beer譯成中文“啤”，稱其為“啤酒”，沿用至今。啤酒是以大麥芽、酒花、水為主要原料，經(jīng)酵母發(fā)酵作

3、用釀制而成的飽含二氧化碳的低酒精度酒。其典型特征表現(xiàn)在多方面。在色澤方面，大致分為淡色、濃色和黑色3種，不管色澤深淺，均應(yīng)清亮、透明無渾濁現(xiàn)象；注入杯中時(shí)形成泡沫，應(yīng)潔白、細(xì)膩、持久、掛杯；有獨(dú)特的酒花香味和苦味，淡色啤酒較明顯，且酒體爽而不淡，柔和適口，而濃色啤酒苦味較輕，具有濃郁的麥芽香味，酒體較醇厚；含有飽和溶解的二氧化碳，有利于啤酒的起泡性，飲用后有一種舒適的刺激感覺；應(yīng)長時(shí)間保持其光潔的透明度，在規(guī)定的保存期內(nèi)，不應(yīng)有明顯的懸浮物。啤酒是一種含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)等平衡性良好的營養(yǎng)十分豐富的低酒精度的飲品，素有“液體面包”的美稱。科學(xué)研究表明，啤酒中含有人體所需的17

4、種氨基酸，其中有8種不是人體所能合成的，人體必需氨基酸占1222%，含有12種維生素（尤以B族維生素最突出）以及礦物質(zhì)等多種營養(yǎng)素。啤酒具有較高的熱量，1L啤酒的熱量可達(dá)1779KJ。因此，早在1972年7月墨西哥召開的第9屆世界營養(yǎng)食品會(huì)議上，啤酒就被正式推薦為營養(yǎng)食品。（三）中國啤酒業(yè)的發(fā)展19世紀(jì)末，啤酒輸入中國。1900年俄國人在哈爾濱市首先建立了烏盧布列希夫斯基啤酒廠。1901年俄國人和德國人聯(lián)合建立了哈蓋邁耶爾-柳切爾曼啤酒廠；1903年捷克人在哈爾濱建立了東巴伐利亞啤酒廠1903年德國人和英國人合營在青島建立了英德啤酒公司(青島啤酒廠前身)；1905年德國人在哈爾濱建立了梭忌怒啤

5、酒廠。此后不少外國人在東北和天津上海北京等地建廠如東方啤酒廠建于1907年谷羅里亞啤酒廠建于1908年上海斯堪的納維亞啤酒廠(上海啤酒廠前身)建于1920年哈爾濱啤酒廠建于1932年上海怡和啤酒廠(華光啤酒廠前身)建于1934年沈陽啤酒廠建于1935年亞細(xì)亞啤酒廠建于1936年北京啤酒廠建于1941年等。這些酒廠分別由俄德波日等國商人經(jīng)營。中國人最早自建的啤酒廠是1904年在哈爾濱建立的東北三省啤酒廠其次是1914年建立的五洲啤酒汽水廠(哈爾濱)1915年建立的北京雙合盛啤酒廠1920年建立的山東煙臺(tái)醴泉啤酒廠(煙臺(tái)啤酒廠前身)1935年建立的廣州五羊啤酒廠(廣州啤酒廠前身)。當(dāng)時(shí)中國的啤酒業(yè)

6、發(fā)展緩慢分布不廣產(chǎn)量不大。生產(chǎn)技術(shù)掌握在外國人手中生產(chǎn)原料麥芽和酒花都依靠進(jìn)口。1949年以前全國啤酒廠不到十家總產(chǎn)量不足萬噸。1949年後中國啤酒工業(yè)發(fā)展較快并逐步擺脫了原料依賴進(jìn)口的落后狀態(tài)。1979年產(chǎn)量達(dá)到510Ml1986年產(chǎn)量達(dá)到4000Ml。中國的啤酒于1954年開始進(jìn)入國際市場當(dāng)時(shí)出口僅0.3Ml到1980年已猛增到26Ml。當(dāng)今，中國較具影響力的品牌有：雪花啤酒、青島啤酒、嶗山啤酒等。二、啤酒生產(chǎn)工藝流程（一）麥芽制造工藝流程麥芽制造主要有三大步驟：浸麥、發(fā)芽、干燥，流程如下：1、浸麥?zhǔn)果溠课瞻l(fā)芽所需要的一定量水分的過程，稱為大麥的浸漬，簡稱浸麥。經(jīng)浸漬后的大麥稱為浸漬大麥

7、。浸麥?zhǔn)菫榱斯┙o大麥發(fā)芽時(shí)所需的水分，給以充足的氧氣，使之開始發(fā)芽。與此同時(shí)還可洗滌麥粒，除去浮麥，除去麥皮中對(duì)啤酒有害的物質(zhì)。浸麥水最好使用中等硬度的飲用水，不得存在有害健康的有機(jī)物，應(yīng)無漂浮物。水中亞硝酸鹽含量達(dá)到一定量時(shí)，對(duì)發(fā)芽有抑制作用。水中含鐵、錳過多，會(huì)使麥芽表面呈灰白色。堿性的水，會(huì)提高皮殼的辦滲透性，增加水的鐵含量，限制沉降作用，甚至影響色澤。大麥經(jīng)浸漬后的含水百分率，稱為浸麥度。它既是浸麥效果的最終表現(xiàn)形式之一，又是大麥發(fā)芽的要素之一，成為制麥工藝關(guān)鍵的一個(gè)工藝控制點(diǎn)。2、 發(fā)芽浸漬大麥在理想控制的條件下發(fā)芽，生成適合啤酒釀造所需要的新鮮麥芽的過程，稱為發(fā)芽。然后送入焙燥系統(tǒng)

8、制成啤酒麥芽。因此，發(fā)芽是一種生理生化過程。大麥發(fā)芽的目的：激活原有的酶；生成新的酶；物質(zhì)轉(zhuǎn)變。發(fā)芽工藝條件主要控制浸麥度、發(fā)芽溫度、發(fā)芽時(shí)間和通風(fēng)。發(fā)芽方式分地板式發(fā)芽和通風(fēng)式發(fā)芽兩大類，通風(fēng)式發(fā)芽又有多種設(shè)備形式。如箱式發(fā)芽、圓形制麥系統(tǒng)等。傳統(tǒng)的發(fā)芽放養(yǎng)是地板式發(fā)芽，即將浸漬后的大麥平攤在水泥地板上，人工翻麥，這種方式由于占地面積大、勞動(dòng)強(qiáng)度大、不能機(jī)械化操作、工藝條件很難人工控制、受外界氣候影響等，已不再采用。通風(fēng)式發(fā)芽料層厚，單位面積產(chǎn)量高，設(shè)備能力大，占地面積小，工藝條件能夠人工控制，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化操作，所以在國內(nèi)已經(jīng)完全取代了地板式發(fā)芽。3、干燥未干燥的麥芽稱為綠麥芽，綠麥芽含水

9、分高，不能貯存，也不能進(jìn)入糖化工序，必須經(jīng)過干燥。通過干燥，可以使麥芽水分下降至5%以下，利于貯藏；終止化學(xué)生物學(xué)變化，固定物質(zhì)組成；去除綠麥芽的生青味，產(chǎn)生麥芽特有的色、香、味；容易除去麥根。4、除根根芽對(duì)啤酒釀造沒有意義，并影響啤酒質(zhì)量。根芽吸濕性強(qiáng)，能夠很快吸收環(huán)境的水分，使干燥麥芽含水量重新提高；根芽含有不良的苦味，影響啤酒的口味；根芽能使啤酒的色度增加。所以麥芽干燥后應(yīng)將根芽除掉。（二）啤酒釀造工藝流程釀造工藝流程描述：糊化鍋中加入52kg工藝水，加熱至45；將已粉碎好的原料加入糊化鍋中，在溫度為70的條件下使-淀粉酶充分作用，時(shí)間為20min；然后在100的條件下使淀粉充分糊化，提

10、高浸出率，同時(shí)提供混合糖化醪升溫所需的熱量，時(shí)間為40min。在糖化鍋中加入96kg工藝水，加熱至37；將已粉碎好的原料加入糖化鍋中，在溫度為50的條件下使羧肽酶充分作用，形成低分子含氮物質(zhì)；然后將糊化鍋醪液加入糖化鍋中，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，讓淀粉酶充分分解淀粉，之后升溫至78。糖化鍋醪液經(jīng)過濾槽去除麥糟后，倒入煮沸鍋加熱煮沸，醪液的沸點(diǎn)為105，通過煮沸可以適當(dāng)控制麥汁濃度在0.12-0.13之間；并能破壞酶的活性，終止生物化學(xué)反應(yīng)；使蛋白質(zhì)變性凝固；使酒花中的有效成分充分溶出。煮沸過程的凝固的蛋白質(zhì)在旋沉槽中沉淀除去；然后倒入發(fā)酵罐中

11、進(jìn)行發(fā)酵。三、 啤酒生產(chǎn)的主要設(shè)備（一）主要設(shè)備序號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備規(guī)格備注1糊化鍋100L用于加熱煮沸大米或其他輔料粉和部分麥芽粉醪液，使淀粉糊化和液化的設(shè)備。2糖化鍋200L用于麥芽粉淀粉及蛋白質(zhì)的分解，并與已糊化的輔料醪混合，維持醪液在一定的溫度，使醪液進(jìn)行淀粉糖化，以制備麥汁。3過濾槽200L用于過濾糖化后的麥醪，使麥汁與麥糟分開，得到清亮麥芽汁的設(shè)備。4煮沸鍋230L用于過濾后麥汁煮沸和加入酒花，使麥汁達(dá)到一定濃度的設(shè)備。5旋沉槽200L用于煮沸后熱凝固物的分離。6冷卻器用于發(fā)酵醪液的冷卻，使醪液達(dá)到合適的發(fā)酵溫度。7發(fā)酵罐200L用于啤酒發(fā)酵和部分冷凝固物的沉淀分離，在啤酒酵母參與下將

12、可發(fā)酵性糖和氨基酸等分解成酒精。8硅藻土過濾機(jī)用于過濾未分離完全的雜質(zhì)，保證啤酒的口味。9清酒罐200L貯酒（二） 工藝指標(biāo)指標(biāo)單位推薦值備注糊化鍋流量自來水Kg/h270（開度：50）糊化鍋進(jìn)自來水流量加熱蒸氣Kg/h10（開度：50）糊化鍋加熱蒸氣流量排液Kg/h254（開度：50）糊化鍋向糖化鍋排液流量原料量自來水Kg52.00大米Kg10.00麥芽Kg1.5（大米量的15%）溫度溫度130加熱到30，有利于淀粉酶的浸出溫度270加熱到70，有利于-淀粉酶的作用溫度3100輔料醪的煮沸稱為預(yù)煮，預(yù)煮可進(jìn)一步使淀粉充分糊化，提高浸出率，同時(shí)提供混合糖化醪升溫所需的熱量壓力加熱套壓力MPa&

13、lt;0.3反應(yīng)時(shí)間保持時(shí)間1min20保證短鏈糊精成生保持時(shí)間2min40使淀粉充分糊化糖化鍋流量自來水Kg/h270（開度：50）糖化鍋進(jìn)自來水流量糊化鍋來料Kg/h254（開度：50）自糊化鍋來料流量加熱蒸氣Kg/h10（開度：50）糖化鍋加熱蒸氣流量排液Kg/h254（開度：50）糖化鍋向過濾槽排液流量原料量自來水Kg96.00麥芽Kg24.50溫度溫度137加熱到30，有利于各種酶的浸出溫度250有利于羧肽酶的作用，低分子含氮物質(zhì)的形成。溫度365保證最高量的麥芽糖形成溫度472保證最高量的麥芽糖形成溫度578麥芽a-淀粉酶和某些耐高溫的酶的繼續(xù)作用壓力加熱套壓力MPa<0.3

14、反應(yīng)時(shí)間保持時(shí)間1min20保證各種酶的充分浸出保持時(shí)間2min40保證含氮物質(zhì)的充分轉(zhuǎn)化保持時(shí)間3min70保證最高量的麥芽糖形成過濾槽流量糖化鍋來料Kg/h254（開度：50）自糖化鍋來料流量回流流量Kg/h200（開度：50）過濾槽回流量排液Kg/h254（開度：50）過濾槽向煮沸鍋排液流量過濾時(shí)間過濾時(shí)間min20煮沸鍋流量過濾槽來料Kg/h254（開度：50）自過濾槽來料流量加熱蒸氣Kg/h10（開度：50）煮沸鍋加熱蒸氣流量排液Kg/h254（開度：50）煮沸鍋向旋沉槽排液流量溫度煮沸溫度105壓力加熱套壓力MPa<0.3反應(yīng)時(shí)間保持時(shí)間1min90旋沉槽流量煮沸鍋來料Kg/

15、h254（開度：50）自煮沸鍋來料流量排液Kg/h254（開度：50）旋沉槽向發(fā)酵罐排液流量反應(yīng)時(shí)間旋沉?xí)r間1min30發(fā)酵罐流量旋沉槽來料Kg/h254（開度：50）自旋沉槽來料流量自來水Kg/h10（開度：50）換熱器冷卻自來水流量冰水Kg/h10（開度：50）換熱器冷卻冰水流量排液Kg/h2540（開度：50）發(fā)酵罐向清酒罐排液流量原料量酵母量L2氧氣量mg/L68溫度前發(fā)酵9前發(fā)酵溫度封罐12封罐溫度后發(fā)酵0后發(fā)酵溫度壓力前發(fā)酵MPa0.03前發(fā)酵壓力封罐MPa0.14封罐壓力后發(fā)酵MPa0.14后發(fā)酵壓力發(fā)酵時(shí)間前發(fā)酵h7296前發(fā)酵時(shí)間封罐h96封罐時(shí)間后發(fā)酵h72120后發(fā)酵時(shí)間

16、清酒罐流量發(fā)酵罐來料Kg/h254（開度：50）自發(fā)酵罐來料流量溫度貯酒溫度0壓力貯酒壓力MPa0.14四、離心泵的選型（一）相關(guān)工藝參數(shù)啤酒生產(chǎn)工藝設(shè)備中，倒醪泵是用來糊化醪和糖化醪輸送到過濾槽的設(shè)備。倒醪泵輸送的是相對(duì)密度為1080 Kg/m3的醪液，粘度約為5.17×104Pa·s，溫度在78左右。啤酒具有一定的腐蝕性，所以選用離心式耐腐蝕泵。 已知醪液需維持99的表壓，泵的入口位置比水池液面高 50m，吸入管路與壓出管路中壓頭損失分別為 0.6m和 0.8m，管路中的動(dòng)壓頭可以忽略。（二）選管由于在啤酒加工過程中，糊化，糖化進(jìn)水、進(jìn)料以及糖化鍋到過濾槽進(jìn)料都使用同一

17、個(gè)泵，而此過程流量最大是在糖化醪出料時(shí)的流量，因此選取流量取流速 u=9.02m/s 選用公稱直徑為100mm的YB23170鋼管，外徑108mm，壁厚4mm.實(shí)際流速 （三）流量和揚(yáng)程以得出 又有：（四）離心泵的選型根據(jù)流量與揚(yáng)程H選擇離心泵的型號(hào)：8Sh6其性能參數(shù)是：流量Q=234 揚(yáng)程H=93.5m 轉(zhuǎn)速n=2900r/min 軸功率 N=79.6kW 電動(dòng)機(jī)功率 P=100kw 效率 =75% 允許吸上真空高度=4.5m 葉輪直徑D=282mm（五）校核泵的性能參數(shù)有： =4.5+（10.33-10）-（3.64-0.24） =1.43（m）故泵的允許安裝高度： 已知泵入口處動(dòng)壓頭為

18、0.1m =1.43-0.1-0.6 =0.73（m）該泵的實(shí)際安裝高度應(yīng)在0.73-0.5=0.23m以下。（六）泵的效率計(jì)算由 =0.0633×60.74×1080×9.81 =40.74kW泵的效率： =40.74/79.6 =51.18%五、心得體會(huì) 食品工程原理這門課，從拿到書的那一刻起，就有一種無奈感。其中的內(nèi)容實(shí)在是復(fù)雜難懂，一直到現(xiàn)在，經(jīng)過課程設(shè)計(jì)才有了一種撥開云霧的感覺。從準(zhǔn)備到結(jié)束，前前后后大約花了兩個(gè)星期的時(shí)間吧。這段時(shí)間在圖書館也借了不少相關(guān)書籍，林林總總的，不能說對(duì)離心泵設(shè)計(jì)掌握了多少，只是對(duì)這一方面的理解就不是從前可比的。 這一學(xué)期，楊老師的課很多，課堂要求也是比較嚴(yán)的。經(jīng)過這個(gè)課程設(shè)計(jì)，才深深的覺得老師的睿智，真的是不自己動(dòng)手不知道，這門課的確有著十分深?yuàn)W的學(xué)問。本文中的離心泵選型是十分淺顯理想的，數(shù)據(jù)也并不是十分科學(xué)。在設(shè)計(jì)過程中，感觸最深的就是，在生產(chǎn)實(shí)踐中，任何一個(gè)設(shè)備的選型都有著方方面面的問題要考慮，某一個(gè)因素的遺失，對(duì)于生產(chǎn)線的運(yùn)行可能是致命的。由衷的對(duì)于這方面的工作人員產(chǎn)生一種神深深的敬佩，同時(shí)也覺得自己還有很多很多需要學(xué)習(xí)的地方，以后將會(huì)不斷的學(xué)習(xí)進(jìn)步。六、參考文獻(xiàn)1 （美國N.康索勞斯.離心泵的