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年產(chǎn)8萬(wàn)噸純生啤酒工廠發(fā)酵車間初步設(shè)計(jì)本科畢業(yè)論文-閱讀頁(yè)

2025-07-22 17:16本頁(yè)面
  

【正文】 、使蛋白質(zhì)沉淀,有利于麥汁的澄清; d、酒花有抑菌作用,能增強(qiáng)麥芽汁和啤酒的防腐能力 。 釀造用水 釀造用水分糖化用水和洗糟用水,由于這兩部分水直接參與啤酒的工藝反應(yīng),也是麥汁和啤酒的組成部分。 麥芽汁的制備工藝設(shè)計(jì)與論證 麥汁制造過程包括:原料的粉碎,原料的糊化,糖化,糖化醪的過濾,混合麥汁加酒花煮沸,麥汁處理(澄清,冷卻,通氧)等一系列物理學(xué),化學(xué),生物化學(xué)的加工過程。 在啤酒生產(chǎn)中,不單要考慮物料粉碎操作的經(jīng)濟(jì)性,更應(yīng)考慮啤酒釀造特殊要求: (1) 麥芽皮殼若粉碎過細(xì),會(huì)增加皮殼有害物質(zhì)的溶解,影響啤酒風(fēng) 味。淀粉等儲(chǔ)藏物質(zhì)的粉碎細(xì)度,不但影響酶促反應(yīng)速率,也影響到反應(yīng)深度即影響到麥汁組成。 麥芽的粉碎 長(zhǎng)期以來(lái),麥芽的粉碎采用干法粉碎,直至 60 年代起相繼出現(xiàn)了干法粉碎、濕法粉碎、回潮干法粉碎以及連續(xù)調(diào)濕粉碎。 本設(shè) 計(jì) 由于年產(chǎn)量 8萬(wàn)噸,產(chǎn)量較少,所以采用干法粉碎。粉碎機(jī)對(duì)輥之間間距可根據(jù)麥芽腹徑及需要的粉碎度進(jìn)行調(diào)節(jié)。四輥以上粉碎機(jī)內(nèi)還配有若干組震篩、有利于調(diào)節(jié)麥芽各粉碎度之間的比例。 (1) 干法粉碎機(jī)四輥式粉碎機(jī)有兩對(duì)輥?zhàn)又g的一組篩子組成,麥芽經(jīng)過第一對(duì)輥的粗粉碎,經(jīng)過篩子,分離出皮殼和粗粒,再有第二對(duì)輥進(jìn)一步粉碎。麥芽粉碎度之調(diào)節(jié),主要依據(jù)麥芽的溶解度,糖化方法,過濾設(shè)備等靈活控制。 啤酒工業(yè)常用的分級(jí)篩有三種,這里我例舉一種,如表 11。 輔料 (大米 )粉碎采用三輥或四輥的二級(jí)粉碎機(jī),第一和第二輥之間的輥間距為~ ,大米在此進(jìn)行粗粉碎,經(jīng)過篩分后粗粉和細(xì)粉分別進(jìn)儲(chǔ)倉(cāng),篩面粗粉再進(jìn)入第二、三輥之間,輥間距為 ~ ,粉碎成細(xì)粉,三輥均是拉絲輥。如下圖為輔料 (大米 )的粉碎度要求。淀粉在高溫下溶脹、分裂形成均勻糊狀溶液的特性,稱為淀粉的糊化。 糖化 所謂糖化是指利用麥芽自身的酶(或外加酶制劑代替部分麥芽)將麥芽和輔助原料中不溶性高分子物質(zhì)分解成可溶性低分子物質(zhì),如:糖類、糊精、氨基酸、肽類等的過程?;旌硝脖槐萌胫蠓绣佒靶柘仍谶^濾槽中去除其中的麥芽皮殼,并加入酒花再二次煮沸。當(dāng)然其中還有其糖化的曲線,如下: 煮沸鍋 過濾槽 粉碎的麥芽 麥汁的糊化 糊化鍋 麥汁的糖化 糖化鍋 麥汁的過濾 麥汁的煮沸 加酒花 至發(fā)酵車間 20xx 級(jí)生物工程專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì)) 7 圖 12 糖化工藝曲線圖 麥汁過濾、煮沸 a. 過濾是產(chǎn)品分離的一中方法,在啤酒生產(chǎn)過程中多次用到過濾技術(shù),其主要原理是根據(jù)各種物質(zhì)分子或顆粒的大小、形狀、酸堿性和其他物化性質(zhì)的不同進(jìn)行分離產(chǎn)物的技術(shù)。 麥汁冷卻 麥汁冷卻有 3個(gè)目的:將麥汁冷卻到定型溫度,適合酵母發(fā)酵的需要;充入一定量的氧氣,以利酵母繁殖;除去麥汁煮沸及冷卻時(shí)凝聚的沉淀物,以利發(fā)酵和提高啤酒質(zhì)量。此時(shí),應(yīng)將麥汁送入發(fā)酵罐進(jìn)行發(fā)酵。麥汁冷卻過程溫度應(yīng)保持一致,不要忽高忽低,否則會(huì)造成酵母的衰老或發(fā)酵不正常。酵母是單細(xì)胞真核生物,外層由厚的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜所包囊;細(xì)胞質(zhì)內(nèi)有許多細(xì)胞器,有核、線粒體、微體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、液泡、核糖體等,還存在作為能源的糖原,脂質(zhì)及多磷酸鹽等物質(zhì)。酵母細(xì)胞不同的絮凝能力受到其自身的基因和外界作用影響,金屬離子對(duì)凝聚作用的影響極大,凝聚作用的強(qiáng)度還依賴于基質(zhì)的離子濃度,尤其是鈣離子含量達(dá)到 30mg/l 以上時(shí)的促凝作用相當(dāng)顯著,其他二價(jià)離子也能促凝,但是單價(jià)離子會(huì)因“反離子效應(yīng)”對(duì)其產(chǎn)生抑制作用。啤酒工廠從單細(xì)胞分離得到一個(gè)酵母 細(xì)胞,經(jīng)鑒定確認(rèn)為是本廠生產(chǎn)用的優(yōu)良菌株,然后經(jīng)過若干次擴(kuò)大培養(yǎng),最后制備成 1013— 1014 個(gè)細(xì)胞 /ml 后供發(fā)酵用。 其過程為:斜面試管(原菌種)→試管培養(yǎng)→小,中,大三角瓶培養(yǎng)→卡氏罐培養(yǎng)→增殖罐培養(yǎng)→酵母擴(kuò)大培養(yǎng)→發(fā)酵罐。二者形態(tài)上存在明顯的差別。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是經(jīng)典型啤酒,色澤淺,采用的是下面發(fā)酵技術(shù),故選用下面酵母。 2. 麥汁組分。 4. 起酵溫度和發(fā)酵溫度。 6. 后酵(或雙乙酰還原)條件選擇。 8. 儲(chǔ)酒條件和時(shí)間。 上述諸方面的控制技術(shù),不但影響發(fā)酵工藝過程,而且深刻影響啤酒風(fēng)味物質(zhì)的代謝。 啤酒發(fā)酵工藝 傳統(tǒng)的下面發(fā)酵法,發(fā)酵容器安置在空氣過濾,絕熱良好和清潔衛(wèi)生的發(fā)酵室內(nèi),保持室溫 5~ 6℃,采用開放式或密閉式發(fā)酵容器:①采用下面的酵母,主發(fā)酵溫度較低,發(fā)酵進(jìn)程比較緩慢。②下面發(fā)酵啤酒的后發(fā)酵期較長(zhǎng),酒液澄清良好,酒的泡沫細(xì)致,風(fēng)味柔和,保存期較長(zhǎng)。一般為前酵期( ~ 11℃),主酵期( ~ 13℃),后酵和貯酒期( 0~ 1℃)。但由于工藝改進(jìn),前發(fā)酵時(shí)期已縮短至 20~ 30 個(gè)小時(shí)。此時(shí)糖降比較緩慢,而氨基酸下降迅速。酵母達(dá)到最高濃度時(shí),糖降最快,每天外觀濃度降可達(dá) ~ 176。此階段大量廢熱產(chǎn)生,必須進(jìn)行冷卻。為凝聚和保存凝聚酵母的活性,發(fā)酵后期應(yīng)逐步降低溫度,使發(fā)酵溫度趨近后酵母溫度。 P 時(shí),發(fā)酵緩慢,泡沫小時(shí),逐步形成泡蓋。在主發(fā)酵20xx 級(jí)生物工程專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì)) 11 結(jié)束前,撈去泡蓋,即可進(jìn)行后酵和回收凝聚酵母泥??砂l(fā)酵性糖含量愈高,發(fā)酵度愈高;發(fā)酵速度則隨發(fā)酵溫度和酵母添加量而變化,發(fā)酵溫度愈高,酵母添加量愈大,發(fā)酵愈旺,發(fā)酵速度愈快。 ③苦味物質(zhì)的變化: 在發(fā)酵過程中,麥汁中近 1/3 的苦味物質(zhì)損失。二氧化碳含量一般為 ~ ( w/wl左右) ⑤ PH 值的變化 : 冷麥汁 PH一般為 ~ ,隨發(fā)酵進(jìn)程而逐步降低, PH值的下降主要由于發(fā)酵過程中,二氧化碳和有機(jī)酸和二氧化碳的形成。 rH= + 2pH( 30℃) ⑦色度變化 : 麥汁色度降低的幅度,隨原麥汁色度深淺而變化,色度深者降低幅度大,色度淺者降低幅度小。 此時(shí)酒的二氧化碳含量不足,口味不成熟,不適于飲用。 后發(fā)酵的作用 : ①嫩啤酒中殘留的可發(fā)酵性糖性糖繼續(xù)發(fā)酵,產(chǎn)生的二氧化碳在密閉的貯酒容器中,不斷溶解酒內(nèi),使之達(dá)到飽和狀態(tài)。 ③在較長(zhǎng)的后發(fā)酵期中,懸浮的酵母,冷凝固物和酒花樹脂等。 ④在較低的貯酒溫度下,一些易形成混濁的蛋白質(zhì)-單寧復(fù)合物逐漸析出而先行沉淀下來(lái)或被過濾除去,改善了啤酒的非生物穩(wěn)定性,從而提高了成品啤酒的保存期。 ②減少啤酒的不成熟味覺加快啤酒成熟。 ④改善了啤酒的非生物的穩(wěn)定性,從而提高了成品啤酒的保存作用。 貯酒室采用冷風(fēng)冷卻,鼓風(fēng)機(jī)設(shè)在貯酒樓上,利用冷空氣下降,熱空氣上升的對(duì)流方式,以節(jié)省動(dòng)力消耗。 ②冷風(fēng)冷卻: 1000~ 1200 千卡 /晝夜 /m179。 澄清的目的是使過濾時(shí)順利,產(chǎn)量高;濾后的酒透明度好,穩(wěn)定性高。 。 -多酚氧化物的復(fù)合物質(zhì)。 ( 3℃以上)快于低溫( 0℃以下) 。 。 啤酒發(fā)酵方法的選擇 啤酒發(fā)酵方法主要有以下幾種方式:連續(xù)發(fā)酵法,上面發(fā)酵法,下面發(fā)酵法,一罐發(fā)酵法,以下就這幾種發(fā)酵方法進(jìn)行詳細(xì)分析和比較來(lái)進(jìn)行取舍。但是這幾種連續(xù)體系也各有不足:多罐式系統(tǒng)需攪拌,動(dòng)力消耗大。并且塔式觀造價(jià)高,不利于小規(guī)模生產(chǎn)。 八十年代后,錐形罐發(fā)酵取代了傳統(tǒng)發(fā)酵,生產(chǎn)周期得到了縮短,而連續(xù)發(fā)酵由 于污染和風(fēng)味(特別是雙乙酰)控制的困難逐步停止了使用。 ( 2) 上面發(fā)酵的工藝特點(diǎn) A、上面發(fā)酵系在較高的溫度( 15~ 20℃)下進(jìn)行的,酵母起發(fā)快,接種量可以減少,因此形成的酵母新細(xì)胞較多。 B、上面發(fā)酵的麥汁接種溫度為 14~ 16℃,比較高。 C、 發(fā)酵結(jié)束,酵母成緊密的一層浮在波面上,厚約 3~ 4 厘米。 D、 上面發(fā)酵在發(fā)酵過程中通風(fēng)時(shí)間長(zhǎng),目的是使酵母懸浮發(fā)酵液中,對(duì)凝聚性強(qiáng)的酵母通風(fēng)尤屬必要。若上面發(fā)酵采用后發(fā)酵工藝,下酒是酒液中應(yīng)保留部分殘?zhí)?,繼續(xù)發(fā)酵,產(chǎn)生 CO2,飽和在酒中。 ( 3) 下面發(fā)酵 傳統(tǒng)下面發(fā)酵法,發(fā)酵容器安置在空氣過濾、絕熱良好和清潔衛(wèi)生的發(fā)酵室內(nèi), 保持室溫 5~ 6℃,采用開放式或密閉式,圓形或方形的發(fā)酵容器。主發(fā)酵完畢后,大部分酵母沉降在容器底部。 ( 4)一罐法發(fā)酵 隨著啤酒工業(yè)的發(fā)展,現(xiàn)有啤酒廠普遍采用一罐發(fā)酵工藝,即麥汁的主發(fā)酵, 雙乙酰還原、降溫以及貯酒階段在同一個(gè)露天發(fā)酵罐中進(jìn)行。故在設(shè)計(jì)中采用此法。種酵母要求:外觀色澤潔白,凝聚性良好,無(wú)黏著現(xiàn)象,無(wú)雜質(zhì),無(wú)變異,鏡檢酵母細(xì)胞大小整齊,健壯,無(wú)雜菌感染,細(xì)胞活性 97%以上,冷水低溫保存時(shí)間不超過 3天,使用代數(shù)不超過 7代。中層為核心酵母,由健壯、發(fā)酵力強(qiáng)的酵母細(xì)胞組成,其量占 65%~70%,可留作下批種酵母用。 發(fā)酵設(shè)備的降溫控制 本設(shè)計(jì)采用的發(fā)酵設(shè)備為應(yīng)用極為廣泛的露天錐形發(fā)酵罐,酵母在發(fā)酵過程中會(huì)產(chǎn)生熱量,為使發(fā)酵和后熟在設(shè)計(jì)的工藝溫度下進(jìn)行,必須進(jìn)行冷卻。 間接冷卻方式其冷溶劑是乙二醇與水的混合溶液,它在氨制冷的蒸發(fā)器箱中進(jìn)行冷卻,溫度一般控制在 6 至 9℃左右,它主要用于麥汁冷卻和發(fā)酵罐的降溫,一般情況下,發(fā)酵罐冷卻系統(tǒng)有兩種介質(zhì)循環(huán),即液氨吸熱蒸發(fā)制冷循環(huán)系統(tǒng)和冷卻發(fā)酵罐酒液的酒精水循環(huán)系統(tǒng)。所以,必須經(jīng)過過濾工序?qū)⑵涑ァ=?jīng)過過濾后,啤酒外觀清亮透明,富有光澤,使其更富有吸引力,同時(shí),可賦予啤酒以良好的生物穩(wěn)定性與非生物穩(wěn)定性,使其至少在保質(zhì)期內(nèi)不出現(xiàn)外觀的變化,從而保證了啤酒外觀質(zhì)量的完美。 硅澡過濾機(jī)易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,過濾效果好,速度快,雜菌清洗容易,維修方便,過濾能力可通過加減濾板框數(shù)調(diào)節(jié),故選此法。一瓶啤酒質(zhì)量的好壞,對(duì)消費(fèi)者來(lái)說,首先看到的是這瓶啤酒的包裝。因此,啤酒企業(yè)不僅要生產(chǎn)合乎標(biāo)準(zhǔn)和品質(zhì)上乘的產(chǎn)品,而且要有端莊美觀的商標(biāo)和包裝,如此才能使其產(chǎn)品更具吸引力和競(jìng)爭(zhēng)力,使其品牌更加深入人心。 ( 1)保護(hù)功能。 ( 2)美化增值功能。 ( 3)促銷功能。 20xx 級(jí)生物工程專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì)) 17 2 工藝計(jì)算 物料衡算 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),首先進(jìn)行 100kg 原料生產(chǎn) 8176。淡色 純生 啤酒的物料衡算,最后進(jìn)行 80000t/a 啤酒廠糖化車間的物料衡算計(jì)算。淡色啤酒的物料衡算 ( 1)熱麥汁量 據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書,可得到原料收率分別為 (優(yōu)級(jí))麥芽收率: ( 100— 6) /100 =≈ % 大米收率: ( 100— ) /100=.0818625≈ % 混合原料收得率為 ( %+ %) % = 由上述可得 100kg 混合原料可制得的 8176。麥汁在 20℃時(shí)的相對(duì)密度為 ,而 100176。 P 淡色啤酒的物料衡算 根據(jù)上述衡算結(jié)果知, 100kg 混合原料可生產(chǎn) 8176。淡色啤酒需耗混合原料量 1000/ 100 = ( 2) 麥芽好用量為: 75% = ( 3) 大米耗用量為: = 20xx 級(jí)生物工程專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì)) 18 ( 4) 酒花耗用量,對(duì)于淺色啤酒,熱麥汁中加入的酒花量為 %, 故酒花耗用量為: 1000 % = ( kg) ( 5)熱麥汁量為 1000 = ( L) ( 6)冷麥汁量為 1000 = ( L) ( 7)濕糖化糟量,設(shè)排出的濕麥糟水分含量為 80%, 則濕麥糟量為:( )( 10079) / ( 100 80) = ( kg) 而濕大米糟量為( )( ) /( 10080) = ( kg) 故濕糖化糟量為: + = ( kg) ( 8)酒花糟量 ,設(shè)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:( 10040) /( 10080) = ( kg) ( 9)酵母量(以商品干酵母計(jì)) 生產(chǎn) 1000L 啤酒可得 20kg 濕酵母泥,其中一半作生產(chǎn)接種用,一半作商品酵母用,即為 10kg。 1000 = ( kg) 則含水分 7%的商品干酵母量: 1000247。 P 冷麥汁密度為 ,則 冷麥汁質(zhì)量為: = ( kg) 所以, 8176。 342 = ( kg) 式中 44 —— CO2分子量 20xx 級(jí)生物工程專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì)) 19 342 —— 麥芽糖( C12H22O11)分子量 設(shè) 8176。CO2在 20℃常壓下重 故釋放出的 CO2的 體積為: 247。) (11).空瓶耗量 ① 100kg,損耗量: % = 10 瓶,故總需要量為1839+10=1849 瓶 ② 1000L, 1000/ = 20xx % = 10 瓶,故總需要量為 20xx+10=20xx 瓶 (12).瓶蓋耗量為 100kg, 1839 1% = 19 個(gè),耗量為 1858 個(gè) 1000L, 20xx 1% = 20 個(gè),耗量為 2020 個(gè) (13).商標(biāo)耗量為 100kg, 1839 % = ≈ 2個(gè),耗量為 1841 個(gè) 1000L, 20xx % = 2 個(gè),耗量為 20xx 個(gè) 20xx 級(jí)生物工程專業(yè)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì)) 20 80000t/a 純生啤酒廠物料衡算 表 表 21 80000t/a 純生啤酒廠物料衡算表 物料名稱 單位
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