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1、精选优质文档-倾情为你奉上沈阳化工大学科亚学院 本科毕业论文开题报告题 目： 年产14万吨啤酒厂工艺初步设计 专 业： 生物工程 班 级： 生物0901 学生姓名： 黄鹏 指导教师： 丁林 沈阳化工大学科亚学院2009届本科毕业生毕业论文（设计）开题任务书论文（设计）题目年产14万吨啤酒厂工艺初步设计姓名黄鹏专业班级生物工程0901班学 号课题的目的与要求： 啤酒是以麦芽为主要原料，加酒花，经酵母发酵酿制而成的，含有二氧化碳气、起泡的低酒精度饮料。采用发酵法生产啤酒具有很好的前景，而现有的发酵生产工艺需要进一步改进完善。经过微生物工程的学习及下厂实习的经历，指导学生进行生产工艺设计及发酵罐等发
2、酵设备选型设计，为将来从事工业生产打基础。论文的主要内容（或设计的技术要求与数据）：1啤酒厂工艺流程的选择；2啤酒生产过程中的物料及辅料的衡算；3啤酒生产过程中的热量及水的衡算；4主要生产设备的选型和数量的确定及流程图的绘制5发酵罐的选型设计查阅参考文献、资料要求：利用图书馆资料室，互联网等手段查阅啤酒性质、用途，啤酒工业的产生、发展、现状，啤酒生产工艺过程、存在的问题、改进的措施等方面资料。要求参考文献不少于15篇。进度计划：4.014.05 查阅资料，书写开题报告4.084.12 啤酒厂的主要流程确定4.154.26 物料衡算4.295.03 热量衡算5.065.17 主要设备选型及数量确
3、定5.205.24 书写设计说明书、绘制流程图5.275.31 修改设计说明书、准备幻灯片6.036.07 论文答辩6.106.14 整理毕业论文环节工作，给出论文成绩论文 (设计)工作起止日期： 4.16.14 任务下达人（签字）： 2012年12月21日 任务接受人（签字）： 2012年12月21日 年 月 日 注：1.此任务书由指导教师填写，指导教师和接受任务的学生均应签字。 2.此表打印，一式两份。一份学生保存，一份以班级为单位上交教务处存档，12月28日前截止。沈阳化工大学科亚学院毕业论文文献综述文献综述姓名：黄鹏 班级：生物工程0901 指导教师：丁林一.引言： 啤酒厂工艺设计是一
4、项正直、经济和技术紧密配合，政策性很强的综合性工作。除了要求设计工作者具有计算、绘图、表达等基本功和专业理论、专业知识外，还必须掌握啤酒厂工艺设计的理论、方法和有关设计规范5。在啤酒技术日益发展的时代，我们要坚持不懈地做到：了解并深入学习啤酒历史和现代化发展进程，掌握啤酒生产的一系列工艺技术的理论知识和啤酒工厂初步设计的范围、内容、基本方法等2。了解和学习啤酒厂工艺设计相关知识和查阅文献资料，丰富了自己的知识和阅历，同时提升了自己的设计能力。完成这次设计也是对自己最好的锻炼和能力的衡量。总之，对以后的设计起了指导作用，对往后的学习也有了深远的影响。二.正文啤酒历史悠久,它的起源与谷物密切相关,
5、人类使用谷物制造酒类已有8000多年的历史。最古老的酒类文献,记录了公元前6000多年前古巴比伦人用黏土板雕刻祭祀用啤酒制作方法。公元前4000多年,美索不达米亚人学会了用谷物酿造16种啤酒。公元前3000年起开始使用苦味剂。公元前1300年左右埃及的啤酒作为国家管理下的优秀产业得到高度发展8。1881年E.汉森发明了酵母纯粹培养法使啤酒酿造科学得到飞跃的进步由神秘化经验主义走向科学化。蒸汽机的应用1874年林德冷冻机的发明使啤酒的工业化大生成为现实9。目前全世界啤酒年产量已居各种酒类之首已突破Ml。1986年全世界生产啤酒.7Ml5。随著亚洲经济高速成长，消费者的爱好趋于多样化，喝啤酒也成为
6、了很多人的习惯。受此推动，亚洲啤酒产量大幅上升。目前国内外崛起了一大批知名的啤酒企业，其中美国的百威啤酒以年产量115亿升名列榜首，排在第二位的是比利时的时代啤酒，荷兰的喜力啤酒居第三位8。国内的青岛啤酒、燕京啤酒和蓝带啤酒也是知名品牌。伴随着国内啤酒行业近年来产量持续增长的态势，啤酒的产品结构也日趋高端化。效益和产能迅速提升预示着啤酒业格局的战略调整和重建，未来国内高端啤酒必定群雄逐鹿5。啤酒是以麦芽为主要原料，以大米或其它谷物为辅助原料，经麦芽汁的制备、加酒花煮沸、并经酵母发酵酿制而成的，含有二氧化碳、起泡的、低酒精度的各类熟鲜啤酒3。啤酒生产过程分为麦芽制造、麦芽汁制造、前发酵、后发酵、
7、过滤灭菌、包装等几道工序10。麦芽制造：大麦浸渍吸水后，在适宜的温度和湿度下发芽，发芽时产生各种水解酶，这些酶可将麦芽本身的蛋白质分解成肽和氨基酸，将淀粉分解成糊精和麦芽糖等低分子物质。发芽到一定程度，就要中止发芽，经过干燥，制成水份含量较低的麦芽。发酵：麦芽汁经过冷却后，加入酵母菌，输送到发酵罐中，开始发酵。传统工艺分为前发酵和后发酵，分别在不同的发酵罐中进行，前发酵主要是利用酵母菌将麦芽汁中的麦芽糖转变成酒精，后发酵主要是产生一些风味物质，排除掉啤酒中的异味，并促进啤酒的陈熟，这一期间，控制一定的罐内压力，使后酵时产生的二氧化碳保留在啤酒中11。过滤灭菌：经过二个星期左右的发酵，将啤酒经过
8、过滤，除去啤酒中的酵母菌和微小的颗粒，再经达低温灭菌（62左右），冷却，啤酒就可以包装。包装方式主要有瓶装和罐装，还有桶装等。随着生物技术的发展,世界各地的啤酒生产不论在原料、品质还是制造工艺上都在持续发展,中国作为世界第二啤酒生产国,也不例外。现如今啤酒的发展趋势可以总结为以下几方面:1.啤酒原料的改进：啤酒的主要原料是大麦和酒花。目前,国际上啤酒用大麦供求趋于紧张,我国应建立啤酒大麦生产基地,培育优良品种。优良大麦品种应是优质高产,低花色营及低一葡聚糖含量。目前将原生质体融合,基因工程等手段用于创造优良大麦品种,取得了良好效果。如美国在六棱大麦的研究上取得重要成果,另外抗病品种的培育以及用
9、组织培养的细胞产生不定胚来作为人工种子的技术也有突破性进展。酒花赋予啤酒特有的苦味和香味,并有麦汁澄清、防腐、增加泡持性引起挂杯的作用,但同时可能引起啤酒的老化和产生日光臭12。2.啤酒酿造技术的改进：目前啤酒发酵多采用锥罐发酵,但处酵过程中较高的水静压、高浓二氧化碳以及冷却过程中温度分层等现象会给啤酒质量带来危害,缓解这些间题可分别采取高径比比较小的大雄发酵、采用疏水性的PTFE多孔膜渗透二氧化碳气体以及设计雄内气升式系统自雄底通入气体等措施1。在啤酒酿造过程中,各种制麦方式并存如地板式、箱式、塔式等,翻麦和空调及干燥都已实现机械化和自动化,制麦工艺着力于提高效率和节能4。用氨处理可抑制根的
10、产生。用赤霉素处理可提高麦芽收率是一种革新性的方法。近年有人提出用植物自身的激素阿伯西斯酸来代替氨。许多人尝试直接在大麦中添加酶得到发酵糖,但细胞壁中的葡聚糖对麦汁和啤酒过滤影响很大,而且它的含量和低分子化程度影响啤酒的澄清度和泡沫。如能培育出葡聚糖酶活性强的大麦或选育出能将该酶分泌到胞外的酵母,有可能克服这一难点。糖化过程的趋势是采用生物酸化法,应用酶制剂,搭配使用特殊麦芽强化风味,用计算机和生物传感器相结合控制、糖化过程。麦汁过滤较热门的方法是选用错流过滤系统。该系统受工艺操作影小,操作弹性大,有利于高辅料比糖化工艺的进行,提高浸出物收率和过滤速度。麦汁煮沸发展趋势是机械搅拌与加热适度结合
11、的煮沸系统。啤酒花加入麦汁中加热,二酸变成异。酸形成苦味,使麦汁带有酒花香味。但酸和异。酸在水中溶解度低,麦汁中的异。酸被包含在热凝固性蛋白中被酵母吸附分解,使其收率仅为。有人从啤酒花中提取以酸。然后用化学方法转化为异酸,转化率几乎,再将其添加到发酵结束的啤酒中。目前,啤酒酿造新工艺中,高浓发酵在国际上应用广泛12。它可以提高糖化、发酵、储酒等设备利用率,从而达到增产目的。缩短发酵时间是发酵的趋势,方法有多种,如果选育出能在高温下发酵的酵母,将大大缩短生产周期。用固定化酵母也可缩短发酵时间,但需要解决好维持酵母活性,防止污染,装置最优化等一系列问题,更为重要的是维持啤酒风味。熟成是啤酒制造工艺
12、中最耗时的步骤,采用基因重组技术培育不生成双乙酞前体的酵母,则有可能将啤酒熟成期缩短至一天。3.啤酒品质方面改：人们着重考虑泡沫,颜色、透明度和香味,后两者的保存稳定性也很重要。香味上,要求纯粹、温和、浓醇、爽快等特性强而氧化臭、日光臭及未熟臭等特性要弱。泡沫的特性包括起泡性、泡持性、泡沫附着力、洁白度和细密度。分析产生泡沫的蛋白质成份,然后考虑使用蛋白质工程来加强这些成份以利于泡沫形成。制麦和酿造工艺均影响产品的泡沫10。在发芽过程中需控制蛋白质分解量,焙焦应保证泡沫主要成份际葡聚糖聚合物的生成。糖化、煮沸过程应控制好温度和时间,控制蛋白质分解程度,防止麦汁带入过多脂肪酸,同时注意酒花添加量
13、,异价酸利于挂杯而酒花中的游离脂肪酸不利于起泡。在整个工艺中,应兼顾非生物稳定性和起泡性与泡持性。可通过加入添加剂提高泡持性,但这在有的国家是不允许的。过滤工艺对啤酒澄清度也有一定影响。水凝胶和用于稳定处理非常有效,对泡沫有促进作用。蛋白质和聚酚是降低透明度的主要成份。因此,控制这些造成啤酒非生物稳定性降低的物质的含量在啤酒酿造过程中非常重要。有报道用不含花色昔的啤酒大麦突变株酿造的啤酒经长期保存不发生混浊。双乙酞臭严重影响啤酒风味。前面提到的不产生双乙酞的酵母培育成功,可改善啤酒风味,同时大大缩短熟成时间。熟成不足的硫化氢臭、酯臭,保存时产生的氧化臭、日光臭等,其产生物质和生成途径在某种程度
14、上已有一些了解,通过现代生物技术加以控制,将大大改良啤酒品质。当前啤酒消费者更倾向于口味淡爽、无杂味、苦味小的啤酒。青年消费者则追求色浅、入口爽快、余味干净的啤酒。我国目前淡爽型啤酒的生产,既有采用传统工艺也有用露天罐生产。纵观中国啤酒工业的百年历史，可以发现在改革开放以后涌现出了一大批具有品牌、技术、装备、管理等综合优势的优秀企业，例如青啤、燕京、华润、哈啤、珠江、重啤、惠泉、雪花等国际和国内的知名企业。纵然中国啤酒产量已突破2500万吨，位居世界第一；纵然已有四家中国啤酒集团的年产量超过100万吨，但与国际啤酒大国及啤酒发达国家相比，在集团化、规模化、质量、效益、品牌等方面我们均还比较落后
15、8。虽然“青啤”、“华润”、“燕京”等已开始踏上集团化、规模化道路，但在质量、效益等方面与国际品牌尚有一定差距。首先,我国啤酒厂的企业规模普遍偏小，经济效益十分不理想。不合理企业规模偏多，达不到啤酒生产应有的经济规模。其次,技术经济指标同世界先进技术相比，还存在一定差距。再者,机械装备水平不高。一些啤酒生产企业由于建厂时条件所限，设备陈旧、老化，生产能力不足，自动化程度不高，工艺落后。另外,科研水平不高。科研经费短缺和国家安排科研项目投入不足，而企业在这方面的投入也非常少，因而严重影响了高水平较长远课题的研究工作。最后,环保问题急待解决。目前在国内，对废气、废渣以及噪声的污染还没有引起人们足够
16、的重视7。虽然，我国大、中型啤酒企业也开始治理污染，主要进行废水污染的处理，但与国际水平相比仍有很大差距。三.结论综上所述，不难窥见未来世界的啤酒产业发展趋势：1.啤酒市场竞争会更加激烈，市场竞争趋于规范化，市场竞争由价格竞争转向品牌竞争和服务竞争。效益成为企业最终的追求目标。2.整个行业逐步进入成熟期，行业内的整合速度进一步加快，整合过程规范化。企业向集团化、规模化发展，股份制优势更加明显。啤酒企业以收购、兼并等不同方式进行规模扩张，可能出现寡头垄断的局面。3.啤酒企业的品牌意识增强，更加注重品牌战略的实施，市场对名牌产品的需求增加。企业的市场竞争能力增强，重视企业内部核心能力的培养。4.在
17、市场营销中广告的投入量加大，包装形式，营销方式多样化6。5.产品特点：啤酒品种更加多样化、功能更加齐全。新品趋向特色型、风味型、轻快型、保健型、清爽型等。具备不同功能的啤酒将满足不同年龄阶段、不同层次、不同类别的消费者需要。另外，消费需求转向低度化、清爽型的啤酒，以淡味、淡色啤酒为主体的基础上，将培育浓醇型啤酒、高浓度啤酒和真正的特殊风味啤酒等。纯生啤酒具有较大的发展空间。6.先进的技术和设备在啤酒生产中被广泛应用。纯生啤酒生产技术、膜过滤技术、微生物检测和控制技术、糖浆辅料的使用、PET包装的应用、啤酒错流过滤技术及ISO管理模式将在啤酒生产中继续应用推广，啤酒质量将得到明显提高。四.主要参
18、考文献1伯民，黄正林.化工容器.北京：化学工业出版社，2002.12,45-56.2顾国贤酿造酒工艺学（第二版）中国轻工业出版社，1996,15-17.3程丽娟发酵食品工艺学西北农林科技大学出版社，2002,21-26.4邓立，朱明食品工业高新技术设备和工艺北京化学工业出版，2007,43-66.5周广田现代啤酒工业技术北京：化学工业出版社，2007,89-160.6周秀琴国外啤酒塑料包装开发动向酿酒科技，2002，(2),9O-98.7吴思方生物工程工厂设计概论北京：中国轻工业出版社，20126,62-74.8张晓红啤酒文化溯源J招商周刊，2004，(33),22-30.9于丽萍国外啤酒生产
19、新技术概览J.啤酒科技，2007，(04),36-44.10王文甫编啤酒生产工艺中国轻工业出版社，-64.11Elmansi AR allman fermentation microbiology and biotechnology taylor and francis ,2006,112-143.12Shimizu Njournal of Fermentation Technology JUeno M and dawara Y O ,1982,71-88.沈阳化工大学科亚学院学生毕业设计（论文）中期汇报表专 业生物工程班 级0901班姓 名黄鹏指导教师丁林 论文（设计）题 目年产14万吨啤酒
20、厂工艺初步设计前期工作小结本人接受指导教师丁林的任务书后，任务书的内容进度要求如下（部分）：4月1日4月5日 查阅资料，书写开题报告4月8日4月12日 啤酒厂的主要流程确定4月15日4月26日 物料衡算4月29日5月3日 热量衡算5月6日5月17日 主要设备选型及数量确定在四月初与指导教师见面，老师在学校里向我们介绍设计的内容、流程，并很耐心地讲解设计中的重点部分，也很详细地解答一些问题。理解设计方向、内容、步骤后，按照老师的安排，着手查阅与啤酒相关的资料，处理设计的计算部分。在这段时间里，我遇到了一些问题，一般是先冷静思考，后通过发邮件咨询和当面请教老师。不过从那些问题中，我也认识到了自己的
21、不足和摸索了一些窍门。到目前为止，本人已经完成了以上进度要求的前四项，毕业设计的进展还算顺利。从教师的安排和本人实际进度来看，我的毕业设计进度是比较合适的，不过在接下来的时间里，我认为自己应该多下点功夫，早点完成教师下达的任务，把自己的设计结果交给老师审查、纠正纰漏。中期汇报表是对前期工作的一个总结，这个总结的意义在于以下几点：一、报告自己的毕业设计的进度，是否与计划中的进度相符。如果自己的进度过慢，在这个时候就应该调整自己的计划，尽量超前完成任务。二、检验在设计的过程中自己是否能独立完成任务，发现一些问题，解决一些问题，然后总结自己的心得。三、顺利完成前期工作同样是后续工作的一个保障，中期报
22、表就是对自己以及任务进度一个较合理的评价，为后续安排做铺垫。填表时间：2013年5月8日注：此表一式两份，一份自存，一份5月10日前以班级为单位上交到科亚教务处沈阳化工大学科亚学院毕业设计（论文）进度表毕业设计（论文）题目： 年产14万吨啤酒厂工艺初步设计 起止时间： 4 月 1 日 至 6 月 14 日系： 环境与生物工程系 班级： 生物0901 学生： 黄鹏 学号： 指导教师： 丁林 时 间工 作 内 容教 师 意 见第 5 周（ 4 月 1 日至 4 月 日）查阅资料，书写开题报告第 6 周（ 4 月 8 日至 4 月 12 日）啤酒厂的主要流程确定第 7 周（ 4 月 15 日至 4 月 26 日）物料衡算第 8 周（ 4 月 29 日至 5 月 3 日）热量衡算第 9 周（ 5 月 6 日至 5 月 17 日）主要设备选型及数量确定时 间工 作 内 容教 师 意 见第 10 周（ 5 月 20 日至 5 月 24 日）书写设计说明书、绘制流程图第 11 周（ 5 月 27 日至 5 月 31 日）修改设计说明书、准备幻灯片第 12 周（ 6 月 3 日至 6 月 7 日）论文答辩第 13 周（ 6 月 10 日至 6 月 14 日）整理毕业论文环节工作，给出论文成绩注：此表一式两份(纸张方向：横向)：一份存学院，一份发给学生。专心-专注-专业