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基于PLC的啤酒发酵自动控制系统开题报告

基于PLC的啤酒发酵自动控制系统开题报告
基于PLC的啤酒发酵自动控制系统开题报告

青岛农业大学

本科生毕业论文(设计)开题报告

题目:基于PLC的啤酒发酵自动控制系统的设计

姓名:dddd 学号:0320040510

年级:2004级专业:电气工程及其自动化指导教师:姓名dddd 职称讲师

青岛农业大学教务处

二OO八年四月一日

啤酒露天发酵罐的设计

安徽工程大学课程设计任务书 课题名称:生物反应器设计(啤酒露天发酵罐设计) 姓名:吕超绍 指定参数: 1.全容:40m3 2.容积系数:75% 3.径高比:1:3 4.锥角:700 5.工作介质:啤酒 设计内容: 1.完成生物反应器设计说明书一份(要求用A4纸打印) 1)封面 2)设计任务书 3)生物反应器设计化工计算 4)完成生物反应器设计热工计算 5)完成生物反应器设计数据一览表 2.完成生物反应器总装图一份(用CAD绘图A4纸打印)设计主要参考书: 1.生物反应器课程设计指导书

2.化学工艺设计手册 3.机械设计手册 4.化工设备 5. 化工制图 露天发酵罐设计计算步骤 第一节发酵罐的化工设计计算 一、发酵罐的容积确定 在选用时V全=40m3的发酵罐 则V有效=V全×?=40×75%= 30m3(?为容积系数) 二、基础参数选择 1.D:H: 选用D:H=1:3 2.锥角:取锥角为700 3.封头:选用标准椭圆形封头 4.冷却方式:选取槽钢盘绕罐体的三段间接冷却(罐体两段,锥体一段,槽钢材料为A3钢,冷却介质采用20%、-4℃的酒精溶液 5.罐体所承受最大内压:2.5㎏/㎝3 外压:0.3㎏/㎝3 6.锥形罐材质:A3钢外加涂料,接管均用不锈钢 7.保温材料:硬质聚氨酯泡沫塑料,厚度200㎜ 8.内壁涂料:环氧树脂 三、D、H的确定 由D:H=1:3,则锥体高度H1=D/2tan350=0.714D(350为锥角

的一半) 封头高度H 2=D/4=0.25D 圆柱部分高度H 3=(3.0-0.714-0.25)D=2.04D 又因为V 全=V 锥+V 封+V 柱 =3π×D 2 /4×H 1+24 π×D 3 + 4 π×D 2 ×H 3 =0.187D 3+0.13D 3 +1.60D 3 =40 得D=2.75m 查JB-T4746-2002《椭圆形封头和尺寸》取发酵直径D=2800mm 再由V 全=40m 3 ,D=2.8m 得径高比为: D: H=1:2.9 由D=2800mm 查表得 椭圆封头几何尺寸为: h 1=700mm h 0=40mm F=8.85m 2 V=3.12m 3 筒体几何尺寸为: H=5712mm F=50.24m 2 V=35.17m 3 锥体的几何尺寸为: h 0=40mm r=420mm H=2169mm F=()220.70.3cos 0.644 sin d a a ππ ?? -++? ??? =0.619m 2

啤酒发酵温度过程控制

PLC在啤酒发酵温度控制中的应用 概述 啤酒的发酵过程是在啤酒酵母的参与下,对麦汁的某些组成进行一系列代谢,从而将麦汁风味转变为啤酒风味的过程。啤酒发酵是啤酒生产工艺流程中关键环节之一,也是一个极其复杂的在发酵罐内发生并释放大量热量的生化放热反应过程。由于这一过程中不仅麦汁中的可酵糖和氨基酸等营养物质被酵母细胞酶分解为乙醇(C2H5OH)和二氧化碳(CO2),同时还产生一系列的发酵副产物,如:双乙酰,高级醇、醛、酸、酯等。这些代谢产物的含量虽然极少,但它们对啤酒质量和口味的影响很大,而这些中间代谢产物的生成取决于发酵温度。因此发酵过程是否正常和顺利,将直接影响到最终啤酒成品的质量。比如,发酵过程的温度若发生剧烈变化,不仅会使酵母早期沉淀、衰老、死亡、自溶,造成发酵异常,还直接影响到酵母代谢副产物组成,从而对啤酒酒体与风味,及啤酒胶体稳定性造成危害。所以发酵过程工艺条件的控制历来都受到酿酒工作者的高度重视。 过去啤酒发酵过程中各种工艺参数的控制,多用常规表显示,人工现场操作调节,手工记录来实现。然而随着啤酒产量的不断增大,发酵罐数量逐步增多(有的厂已达30~40个),倘若仍然沿用常规办法,不仅会因仪表众多,给工人的生产操作造成极大的不便,而且还会因疏忽、错漏等人为原因,造成生产质量的不稳定,甚至发生生产事故。因此,设计用可编程控制器(PLC)自动控制啤酒的发酵温度。 一啤酒发酵过程控制 1 被控对象 啤酒发酵是在发酵罐中静态进行的,它是由罐体、冷却带、保温层等部件组成。发酵罐的形状一般为圆锥状,容积较大,大部分在100m3(我国的啤酒发酵罐容积在120m3~500m3)以上。啤酒发酵要严格的按着工艺曲线进行,否则就会影响啤酒质量。为了有利于热量的散发,在发酵罐的外壁设置了上、中、下三段冷却套,相应设立上、中、下三个测温点和三个偏心气动阀,通过阀门开度调节冷却套内的冰水流量以实现对酒体温度的控制。以阀门开度为控制量,酒体温度为被控量,相应有3个冷媒阀门,通过控制流过冷却带的冷媒流量,控制发酵罐的温度。在发酵的过程中,温度在不断的升高,当达到上限温度时,要打开制冷设备,通过酒精在冷却管内循环使罐内的温度降下来。当发酵温度低于工艺要求的温度时,关闭冷媒,则啤酒按工艺要求继续发酵,整个发酵过程大约20多天完成。因此,控制好啤酒发酵过程中温度及其升降速率是决定啤酒质量和生产效率的关键。 2 啤酒发酵温度曲线 啤酒发酵工艺曲线如图1所示,包括自然升温、高温恒温控制、降温及低温恒温控制等三个阶段。在前期的自然升温阶段基本上不需要加以控制,这是由于啤酒罐发酵过程中,升温是靠发酵本身产生的热量进行的,任其自然升温;在恒温阶段,通过控制冷媒开关阀,保持发酵罐内温度恒定;在降温阶段,通过控制冷媒开关阀,以指定速率降温。

发酵工程课程设计

发酵工程课程设计 设计说明书 45M 3机械搅拌通风发酵罐的设计 起止日期: 2013 年 12 月 30 日 至 2014 年 1 月 5 日 包装与材料工程学院 2013 年12 月 31 日 目 录 学生姓名 金辉 班级 生物技术111班 学号 成 绩 指导教师(签字)

第一章前言 发酵罐,指工业上用来进行微生物发酵的装置。其主体一般为用不锈钢板制成的主式圆筒,其容积在1m3至数百m3。在设计和加工中应注意结构严密,合理。能耐受蒸汽灭菌、有一定操作弹性、内部附件尽量减少(避免死角)、物料与能量传递性能强,并可进行一定调节以便于清洗、减少污染,适合于多种产品的生产以及减少能量消耗。 用于厌气发酵(如生产酒精、溶剂)的发酵罐结构可以较简单。用于好气发酵(如生产抗生素、氨基酸、有机酸、维生素等)的发酵罐因需向罐中连续通入大量无菌空气,并为考虑通入空气的利用率,故在发酵罐结构上较为复杂,常用的有机械搅拌式发酵罐、鼓泡式发酵罐和气升式发酵罐。 乳制品、酒类发酵过程是一个无菌、无污染的过程,发酵罐采用了无菌系统,避免和防止了空气中微生物的污染,大大延长了产品的保质期和产品的纯正,罐体上特别设计安装了无菌呼吸气孔或无菌正压发酵系统。罐体上设有米洛板或迷宫式夹套,可通入加热或冷却介质来进行循环加热或冷却。发酵罐的容量由300-15000L多种不同规格。发酵罐按使用范围可分为实验室小型发酵罐、中试生产发酵罐、大型发酵罐等。 发酵罐广泛应用于乳制品、饮料、生物工程、制药、精细化工等行业,罐体设有夹层、保温层、可加热、冷却、保温。罐体与上下填充头(或雏形)均采用旋压R角加工,罐内壁经镜面抛光处理,无卫生死角,而全封闭设计确保物料始终处一无污染的状态下混合、发酵,设备配备空气呼吸孔,CIP清洗喷头,人孔等装置。发酵罐的分类:按照发

居民小区供配电系统设计开题报告

华北理工大学轻工学院 本科毕业论文开题报告 题目:某小区10KV配电房设计 学部:信息科学与技术部 专业:电气工程及其自动化班级:12电气2班 姓名:董国旗 学号:201224390232 指导教师:赵伟 2015年月日

题目某小区10KV配电房设计 选题的目的及研究的意义 电力资源是支持国民经济发展不可或缺的一种宝贵能源,电能的生产、传输、储存高效、洁净,它是现代工农业生产、人们日常生活及社会各个领域中已获得了广泛应用。居民小区供配电系统是整个人们的动力源泉的命脉,它的正常运行直接影响人们的一切。现代居民小区供配电系统的主接线及运行方式都非常复杂,各种电器设备的数量和种类繁多。随着经济的快速发展、科技水平的不断进步,对电力的需求和要求也必然日益提高。 在我国城乡一体化加快,国内外倡导低碳经济的背景下。我国居民小区需求量很大,再加上居民生活水平的提高,大量现代化的家电进入普通老百姓家里,造成负荷的大大提高。而原有建筑电气国家设计标准和地方标准已经远远不能满足设计要。因此本设计试图探索适应当代小区电气设计模式。此外节能减耗是我国基本的国策之一,在充分满足,完善建筑物功能的要求前提下,减少能源消耗,提高能源利用率也是此设计探索之处。 进行该课题的设计,主要包括居民小区供配电系统的设计和理论与实践的应用。此次设计前期包括了居民的电力负荷计算,节约电能与无功补偿的基本方法,电气主接线方案的设计,变压器的选择,短路电流的计算,了解电器设备的原理、性能及选择方法,涵盖高低压电器设备的选择,一次二次设备的校验,及其回路的继电保护的配置,自动装置的配置等。后期进行电气设备防雷与接地的设计,施工设计的完善工作,进行图纸的规划。其中运用了居民小区供配系统设计和安全、经济运行的基本理论,以及工程实用的设计计算方法与运行维护的基本知识。 通过论文设计,加深对工厂居民小区供电的认识,能独立设计电气主接线,会选择和校验电气设备。 二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等 居民小区的供电系统就是将电力系统的电能降压再分配电能到各个住户中间去,它由小区降压变电所,高压配电线路,低压配电线路及用电设备组成。总降压变电所及配电系统设计,是根据各个住户的负荷数量和性质,以及负荷布局,结合国家供电情况.解决对各个住户的安全可靠,经济技术的分配电能问题。 供配电技术,就是研究电力的供应及分配的问题。电力,是现代工业生产、民用住宅、及企事业单位的主要能源和动力,是现代文明的物质技术基础。没有电力,就没有国民经济的现代化。现代社会的信息化和网络化,都是建立在电气化的基础之上的。因此,电力供应如果突然中断,则将对这些用电部门造成严重的和深远的影响。故,作好供配电工作,对于保证正常的工作、学习、生活将有十分重要的意义。 供配电工作要很好的为用电部门及整个国民经济服务,必须达到以下的基本要求: (1)安全——在电力的供应、分配及使用中,不发生人身事故和设备事故。 (2)可靠——应满足电力用户对供电可靠性和连续性的要求。 (3)优质——应满足电力用户对电压质量和频率质量的要求。 (4)经济——应使供配电系统投资少,运行费用低,并尽可能的节约电能和减少有色金属消耗量。 供配电系统的发展趋势 1.供配电系统的规模越来越大 2.功率密度也越来越高 3.供配电系统可靠性要求越来越高 4.供配电系统的绿色节能 5.配电自动化 随着科技的进步和社会的发展,居民小区供配电系统运行和维护的安全技术要求得到了相关部门越来越广泛的重视。

啤酒发酵罐设计

啤酒发酵罐设计:一罐法发酵,即包括主、后发酵和贮酒成熟全部生产过程在一个罐内完成。 1)发酵罐容积的确定: 根据设计,每个锥形发酵罐装四锅麦汁, 则每个发酵罐装麦汁总量V=59.35×4=237.4 m3 锥形发酵罐的留空容积至少应为锥形罐中麦汁量的25%, 则发酵罐体积至少应为237.4(1+25%)=296.75 m3, 为300 m3。 取发酵罐体积V 全 2)发酵罐个数和结构尺寸的确定: 发酵罐个数N=nt/Z=8×17/4=34 个 式中n—每日糖化次数 t—一次发酵周期所需时间 Z—在一个发酵罐内容纳一次糖化麦汁量的整数倍 锥形发酵罐为锥底圆柱形器身,顶上为椭圆形封头。 设H﹕D=2.5﹕1,取锥角为70°,则锥高h=0.714D V全=лD2H/4+лD2h/12+лD3/24 得D=5.1 m H=2.5D=12.8 m h=3.6 m 查表知封头高h封=h a+h b=1275+50=1325 mm 罐体总高H总= h封+H+h=1325+12800+3600=17725 mm 3)冷却面积和冷却装置主要结构尺寸确定: 因双乙酰还原后的降温耗冷量最大,故冷却面积应按其计算。 已知Q=862913 kJ/h 发酵液温度14℃3℃ 冷却介质(稀酒精)-3℃2℃ △t1=t1-t2′=14-2=12℃ △t2=t2-t1′=3-(-3)=6℃ 平均温差△t m=(△t1-△t2)/㏑(△t1/△t2) =(12-6)/ ㏑(12/6) =8.66℃ 其传热系数K取经验值为4.18×200 kJ/(m2﹒h﹒℃) 则冷却面积F=Q1/K△t m =862913/(4.18×200×8.66) =119.2 m2 工艺要求冷却面积为0.45~0.72 m2/ m3发酵液 实际设计为119.2/237.4=0.50 m2/ m3发酵液

啤酒发酵论文

啤酒发酵过程的研究 专业班级: 作者: 学号: 指导老师:

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。啤酒以大麦芽﹑酒花﹑水为主 要原料﹐经酵母发酵作用酿制而成的饱含二氧化碳的低酒精度酒。 啤酒一般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 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CO2﹐有利于啤酒的起泡性﹐饮用後有一 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。 啤酒发酵过程是指啤酒酵母在一定条件下,利用麦汁中的可发酵性物质而 进行的正常生命活动,而啤酒就是啤酒酵母在生命活动之中所产生的产物。由 于酵母菌类型的不同,发酵的条件和产品要求、风味等的不同,造成发酵方式 也不相同。 1、啤酒发酵的过程方法和注意事项 1.1 酵母扩大培养的目的 啤酒酵母扩大培养是指从斜面种子到生产所用的种子的培养过程。酵母扩培 的目的是及时向生产中提供足够量的优良、强壮的酵母菌种,以保证正常生产 的进行和获得良好的啤酒质量。一般把酵母扩大培养过程分为二个阶段:实验 室扩大培养阶段(由斜面试管逐步扩大到卡氏罐菌种)和生产现场扩大培养阶 段(由卡氏罐逐步扩大到酵母繁殖罐中的零代酵母)。扩培过程中要求严格无 菌操作,避免污染杂菌,接种量要适当。 1.2 啤酒酵母扩大培养的方法 1.2.1实验室扩大培养阶段 斜面原菌种 --→斜面活化 --→ 10ml液体试管 --→ 100ml培养 瓶 --→ 1L培养瓶 25℃,3~4天25℃,24~36h 25℃, 24h 20℃,24~36h --→ 5L培养瓶 --→ 25L卡氏罐 16~18℃,24~36h 14~16℃,36~48h ⑵生产现场扩大培养阶段 25L卡氏罐→ 250L汉生罐→ 1500L培养罐→ 100hL培养 罐→ 20m3繁殖罐 12~14℃,2~3天 10~12℃,3天 9~11℃,3 天 8~9℃,7~8天 --→0代酵母 1.2.2酵母扩培要求: 酵母扩培是基础,只有培养出来高质量的酵母,才能生产出好的啤酒。扩培必须保

某小区供配电的设计开题报告

重庆大学 学生毕业设计开题报告 一、课题的目的及意义(含国内外的研究现状分析): 1.课题目的: 本设计主要阐述了现代化小区各系统供配电电设计的设计依据、原则和方法及设计选择的结论。本设计共主要包括强电部分设计部分设计及安防部分设计。 强电部分主要内容包括:低压配电系统、照明系统及防雷接地系统的设计,其中包括负荷计算、照度计算等。 本小区电气设计作为毕业设计,其目的是通过切身实践,综合运用所学知识,理论联系实际,锻炼独立分析和解决建筑电气设计问题的能力,为即将面临的工作奠定坚实的基础。 2.课题意义: 电能是人们生活中不可缺少的能源和生活工具,它的影响力和对社会的帮助可以说超过了任何媒介。当然如果只有电能这种单纯的物质,电能一样不能为人民服务。所以,必须要有专门的专业人员对其进行分配与传输,这样才能使电能造福于人,服务于人民群众。当前,电能的供配电系统的种类与形式纷繁复杂,所以选择一种适合的系统形式不是太容易。如果选择的不合适 可能会造成财产的损失、设备的浪费,有时甚至造成人类的伤亡。所以,选择一种适合的系统十分重要,不容马虎。 本课题就是住宅小区的供配电系统的设计,是一个典型的案例,设计内容主要包含以下几个方面的内容,住宅小区的负荷计算,小区变配电所的位置选取,小区变配电所内主变压器太熟与容量的选择,防雷,接地等内容。其中的每部分内容都十分重要每一部分都会影响住宅小区的整体效果与安全性能。 供配电系统的发展也是科技进步的表现,反过来一样,供配电系统越是需要发展就越需要科技的进步。当前,中国供配电事业飞速发展,这是人民需求增多的映射。当然,满足人民的各种需求也是供配电部门与人员的责任与义务。目前智能供配电系统也层出不穷,反映出进步与革新。总之,建立不仅满足要求同时考虑到未来发展需要的供配电系统是我们不尽的追求,需要我们的不懈努力。

啤酒 发酵课程设计

长春工业大学化学与生命科学学院生物工程专业 《发酵工程》课程设计说明书 一、总论 1.1概论 传统啤酒发酵工艺 (1)主发酵又称前发酵,是发酵的主要阶段,也是酵母活性期,麦汁中的可发酵性糖绝大部分在此期间发酵,酵母的一些主要代谢产物也是在此期内产生的。发酵方法分两类,即上面发酵法和下面发酵法。我国主要采用后种方法。下面重点介绍下面啤酒发酵法。 加酒花后的澄清汁冷却至6.5~8.0℃,接种酵母,主发酵正式开始。酵 ,这是发酵的主要生化反母对以麦芽糖为主的麦汁进行发酵,产生乙醇和CO 2 应。主要步骤如下: ①用直接添加法添加酵母在密闭酵母添加器内将回收的酵母按需要量与麦汁混匀(约1:1),用压缩空气或泵送入添加槽内,适当通风数分钟。 ②酵母添加量添加量常按泥状酵母对麦汁体积百分率计算,一般为 0.5%~0.65%,通常接种后细胞浓度为800万~1200万个/ml。接种量应根据酵母新鲜度,稀稠度,酵母使用代数、发酵温度、麦汁浓度以及添加方法等适当调节。若麦汁浓度高,酵母使用代数多,接种温度及酵母浓度低,则接种量应稍大,反之则少。 ③发酵第一阶段又称低泡期。接种后15~20小时,池的四周出现白沫,并向中间扩展,直至全液面,这是发酵的开始。而后泡沫逐渐培厚,此阶段维持2.5~3天,每天温度上升0.9~1℃,糖度平均每24小时降1°Bx。 ④发酵第二阶段又称高泡期。为发酵的最旺盛期,泡沫特别丰厚,可高达25~30cm。由于麦汁中酒花树脂等被氧化,泡沫逐渐变为棕黄色。此阶段2~3天,每天降糖1~1.5%。 ⑤发酵第三阶段又称落泡期。高泡期过后,酵母增殖停止、温度开始下降,降糖速度变慢,泡沫颜色加深并逐步形成由泡沫、蛋白质及多酚类氧化

啤酒发酵操作程序和注意事项

啤酒发酵操作程序和注意事项 1.酵母扩大培养的目的 啤酒酵母扩大培养是指从斜面种子到生产所用的种子的培养过程。酵母扩培的目的是 及时向生产中提供足够量的优良、强壮的酵母菌种,以保证正常生产的进行和获得良好的啤 酒质量。一般把酵母扩大培养过程分为二个阶段:实验室扩大培养阶段(由斜面试管逐步扩 大到卡氏罐菌种)和生产现场扩大培养阶段(由卡氏罐逐步扩大到酵母繁殖罐中的零代酵母)。 扩培过程中要求严格无菌操作,避免污染杂菌,接种量要适当。 2.啤酒酵母扩大培养的方法 ⑴实验室扩大培养阶段(示例) 斜面原菌种 --→斜面活化 --→ 10ml液体试管 --→ 100ml培养 瓶 --→ 1L培养瓶 25℃,3~4天25℃,24~36h 25℃, 24h 20℃,24~36h --→ 5L培养瓶 --→ 25L卡氏罐 16~18℃,24~36h 14~16℃,36~48h ⑵生产现场扩大培养阶段 25L卡氏罐→ 250L汉生罐→ 1500L培养罐→ 100hL培养 罐→ 20m3繁殖罐 12~14℃,2~3天 10~12℃,3天 9~11℃,3天 8~ 9℃,7~8天 --→0代酵母 (2)酵母扩培要求: 酵母扩培是基础,只有培养出来高质量的酵母,才能生产出好的啤酒。扩培必须保证两点: ①原菌种的性状要优良; ②扩培出来的酵母要强壮无污染。扩培在实验室阶段,由于采用无菌操作,只要能遵守操作技术和工艺规定,很少出现杂菌污染现象。进入车间后,如卫生条件控制不好,往往会出现染菌现象,所以扩培人员首先无菌意识要强,凡是接种、麦汁追加过程所要经过的管路、阀门必须用热水或蒸汽彻底灭菌,室内的空气、地面、墙壁也要定期消毒或杀菌,通风供氧用的压缩空气也必须经过0.2μm的膜过滤之后才能使用。同时充氧量要适量,充氧不足酵母生长缓慢,充氧过度会造成酵母细胞呼吸酶活性太强,酵母繁殖量过大对后期的发酵不利的。一般扩培酵母在进入培养罐前每天要通氧三次,每次20分钟。发酵后的培养,要求麦汁中溶解氧9mg/L左右。最后,每一批扩培的同时还应对酵母的发酵度、发酵力、双乙酰峰值、死灭温度等指标进行检测,以便及时、正确掌握酵母在使用过程中的各种性状是否有新的变化。 (3)酵母的添加:酵母添加前麦汁的冷却温度非常重要。各批麦汁冷却温度要求必须呈阶梯式升高,满罐温度控制在7.5℃~7.8℃之间,严禁有先高后低现象,否则将会对酵母活力和以后的双乙酰还原产生不利的影响。同时要准确控制酵母添加量,如果添加量太小,则酵母增长缓慢,对抑制杂菌不利,一旦染菌,无论从口味还是双乙酰还原都将受到影响。添加量太小会因酵母增值倍数过大而产生较多的高级醇等副产物;添加量过大,酵母易衰老、自溶等,添加量控制在7‰左右。 (4)温度控制:在发酵过程中,温度的控制十分关键。根据菌种特性,采用低温发酵,高温还原。既有利于保持酵母的优良性状,又减少了有害副产物的生成,确保了酒体口味比较纯净、爽口。如果发酵温度过高,虽然可缩短发酵周期,加速双乙酰还原,但过高的发酵温度会使啤酒口味比较淡泊,

过程控制课程设计——啤酒发酵罐温度控制系统

内蒙古科技大学信息工程学院过程控制课程设计报告 题目:啤酒发酵罐的温度控制系统设计 学生姓名:赵晓红 学号:0967112235 专业:测控技术及仪器 班级:09测控2班 指导教师:左鸿飞

前言 啤酒生产是一个利用生物加工进行生产的过程,生产周期长,过程参数分散性大,传统操作方式难以保证产品的质量。近年来,国外的各大啤酒生产厂家纷纷进军中国市场,凭借技术优势与国内的啤酒生产厂家争夺市场份额。国内的啤酒行业迫切要求进行技术改造,提高生产率,保证产品质量,以确保在激烈的市场竞争中立于不败之地。 啤酒的发酵过程是一个微生物代谢过程。它通过多种酵母的多种酶解作用,将可发酵的糖类转化为酒精和CO2,以及其他一些影响质量和口味的代谢物。在发酵期间,工艺上主要控制的变量是温度、糖度和时间。 啤酒发酵对象的时变性、时滞性及其不确定性,决定了发酵罐控制必须采用特殊的控制算法。由于每个发酵罐都存在个体的差异,而且在不同的工艺条件下,不同的发酵菌种下,对象特性也不尽相同。因此很难找到或建立某一确切的数学模型来进行模拟和预测控制我国大部分啤酒生产厂家目前仍然采用常规仪表进行控制,人工监控各种参数,人为因素较多。这种人工控制方式很难保证生产工艺的正确执行,导致啤酒质量不稳定,波动性大且不利于扩大再生产规模。 在啤酒生产过程中,糖度的控制是由控制发酵的温度来完成的,而在一定麦芽汁浓度、酵母数量和活性的条件下时间的控制也取决于发酵的温度。因此控制好啤酒发酵过程的温度及其升降速率是解决啤酒质量和生产效率的关键。 在本次啤酒发酵温度控制系统设计过程中各种工艺参数的控制采用串级控制系统实现,主要控制锥形发酵罐的中部温度,采用常规自动化仪表及装置来实现温度及其他参数的检测与控制、显示。

啤酒发酵机制及工艺控制

啤酒发酵机制及工艺控制 【本课程教学目标】 1、通过本节内容的学习,明白啤酒发酵的原理及如何控制发酵中的各种条件。 2、引导学生了解啤酒发酵的流程,感悟如何保证啤酒质量、提高啤酒产量。 3、让学生明白啤酒等食品的来之不易,学会珍惜一粥一饭。【本课程教学难点】 1、啤酒发酵过程中温度、时间、罐压等工艺条件的控制 2、啤酒发酵的操作步骤 【本课程教学重点】 1、啤酒发酵机制 2、啤酒发酵工艺条件控制 【本课程教学方法】 阅读、提问、讨论、总结分析 【本课程课时安排】2课时 【本课程教学过程】 一、导入 通过前面内容的学习,我们学习了酿造啤酒的原料及对原料的处理,还了解了酿造啤酒酵母的特性。今天,咱们一起学习一个很有意思的内容———如何酿造啤酒。

二、正课 1、啤酒发酵代谢主产物的形成 ①、提问:啤酒的主要成分是什么呢? 讨论并归纳:酒精也叫乙醇 ②、提问:在课本中找出啤酒酵母是如何利用冷却的麦芽汁发酵生产啤酒的? 讨论并归纳:麦芽汁的主要成分为C6H12O6 啤酒酵母利用C6H12O6在有氧条件下获得生命活动所需的能量,在无氧条件下生成啤酒主要成分C2H5OH。 反应式如下:有氧下C6H12O6+O2+ADP+Pi→H2O+CO2+ATP 无氧下C6H12O6+H2O→C2H5OH+CO2 2、啤酒发酵代谢副产物的形成 提问:找出啤酒发酵过程中产生的副产物及其对啤酒品质的影响 讨论并归纳: 代谢副产物含量过高对啤酒品质影响 双乙醇出现馊饭味 高级醇使啤酒有“后苦味”,出现“上头”现象 酯类使啤酒有不愉快的香味 醛类使啤酒有强烈的刺激性和辛辣感及腐败性气味含硫化合物对啤酒风味影响很大 总结:代谢副产物对啤酒品质有不良的影响,所以发酵过程中要严格控制代谢副产物的生产量。

年产9万吨啤酒发酵罐的设计

1.1 啤酒的起源 啤酒的渊源可以追溯到人类文明的摇篮,东方世界的两河流域底格里斯河与幼发拉底河、尼罗河下游和九曲黄河之滨。最原始的啤酒可能出自居住于两河流域的苏美尔人之手,距今至少已有 9000 多年的历史。早在公元前 3000 年左右的埃及古王国时代,已经有作为饮料的麦酒(啤酒)和葡萄酒了。法老、贵族、祭司等人饮葡萄酒,一般平民消费价格低廉的麦酒。考古发掘证实,在古王国时代的墓葬中,不论是国王、贵族或平民,都将酒作为随葬品。自此之后,世界酒业彼此影响,飞速发展,经历了封建时代和工业社会,形成三大酒系(酿造酒、蒸馏酒和配制酒),精品众多,各国都有名闻世界的独特产品。 1.2 我国啤酒工业发展简况 综观仅有百年历史的中国啤酒工业,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,如“青啤”、“燕京”、“华润”、“哈啤”、“珠江”、“重啤”、“惠泉”、“金星”等国际和国内的知名企业。由于啤酒的运输、保鲜等行业特点,加之地方保护主义作崇,使中国啤酒工业形成了诸侯割据、各自为政的"春秋战国"局面。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。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。 未来几年里,我国啤酒行业的发展趋势为: 1.我国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。 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.在市场营销中,广告的投入量加大,包装形式多样化,营销方式多样化。 5.产品特点:首先,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。

啤酒发酵

1发酵过程中麦汁的变化 pH值的下降(ph下降,一般在酵母对数生长期,前快后慢麦汁的pH值一般在5.2-5.6,发酵液的pH值一般在4.2-4.4),含氮物的减少,氧化还原势RH的下降,啤酒色泽变浅,苦味物质和多酚物质的析出,酵母的凝聚(发酵代谢产物使啤酒pH值下降,接近酵母蛋白质的等电点,使酵母带电也趋于零,不能使酵母相互排斥分开,从而产生凝聚。),啤酒清亮度的增加(浊度下降),啤酒中的CO2溶解,草酸钙的形成(草酸是糖代谢的中间产物,与Ca2+结合后形成草酸钙)。2pH值下降的影响 蛋白质和多酚物质的析出,苦味物质的析出,色度,后熟速度加快,啤酒泡沫特性,啤酒口味细腻,生物稳定性提高,有利于酵母凝聚 3pH值下降的原因 挥发性及不挥发性有机酸的形成,CO2的形成,一级磷酸盐被酵母消耗,释放出H离子,NH2离子被酵母吸收,钾离子被酵母吸收,并释放出H离子 4影响pH值下降的因素 麦汁的性质,酵母的种类,酵母添加量和通风强度,发酵状况,微生物状况酵母自溶。 5含氮物减少的原因 酵母吸收麦汁中的可同化氮,高分子蛋白质物质的沉降析出,吸附于酵母细胞表面,被CO2带于泡盖中 6RH值:麦汁、发酵液、啤酒中许多的氧化性和还原性物质相互作用,达到平衡时,反映在电极电位上的数值称rH值。rH是表示溶液的氧化还原电势 rH值大,氧化性强,还原性弱;rH值小,还原性强,氧化性弱 麦汁的rH值为20-26麦汁通氧后,氧含量较多,rH值较高,发酵液的rH值为8-10(随着酵母的繁殖,氧很快被酵母消耗,因而rH值逐渐降低,RH值大小,影响酵母的生理活动,能改变酵母的发酵产物。对啤酒质量的影响,rH值越小,啤酒质量越好,啤酒色泽越浅、氧化感越小。 7色泽变浅(一般浅色啤酒下降:1.5-2.5EBC) 原因:随着发酵温度、pH值的变化,麦汁中色素物质析出进入泡盖。通过酵母细胞壁的吸附作用,色素物质被沉淀物吸附后一起沉降 8苦味物质和多酚物质析出的原因(发酵后约1/3的苦味物质损失,多酚物质约减少25%,对啤酒苦味的纯正性和非生物稳定性有利。) pH值的下降,CO2带入泡盖,酵母吸附 9影响啤酒澄清的因素 混浊物的特性和数量,澄清时的酒液温度,酒液的运动情况,啤酒的pH值 后酵贮酒设备的形状和酒液高度,澄清时间,酒液的粘度 传统发酵方式的发酵技术 10主发酵操作(主要的发酵过程,70%的糖在此阶段发酵) 酵母添加,酵母的繁殖和倒池,发酵过程,下酒,酵母的回收,清洗和杀菌 11酵母添加:酵母添加的原则:确保(在添加温度5-6℃时)添加酵母12-16小时后起发酵开始。 酵母添加量:酵母泥:0.5升浓酵母泥/hl 12°P麦汁;酵母数:12-15×106个/ml麦汁 决定酵母添加量的因素:酵母的生理状态,酵母泥的稠度,麦汁浓度,麦汁中FAN 量,发酵时间,添加温度,麦汁溶氧量

《发酵工程课程设计》指导书

《发酵工程课程设计》 实习指导书 主编:邵威平 甘肃农业大学 食品科学与工程学院 二OO七年八月

前言 《发酵工程课程设计》是生物工程专业的一门实用性和技术性很强的专业课程,属于专业实践教学环节。通过这个实习环节的学习和锻炼,使学生在掌握了生物工程专业基础理论、专业理论和专业知识的基础上,初步掌握发酵工程工厂设计的基本原则、发酵工艺参数的设计及检测方法的建立,培养学生具备发酵工厂工艺、工程设计的能力,使学生得到生物工程专业技术人员的综合性基本训练。 本指导书主要叙述了课程设计的目的与要求、课程设计的任务、课程设计的内容、课程设计报告的要求、考核方法与评分办法等内容,其中课程设计的内容为本书重点,阐明了啤酒、酒精、味精和酶制剂工厂设计要求等指导性内容。 编写本指导书的目的,旨在指导学生掌握微生物发酵工厂设计工作的原理、步骤和方法,培养正确的辨证的工程设计观点,提高综合运用专业理论与基础理论知识及技能,分析解决发酵工程实际问题的能力。 尽管作者力图在编写过程中注重系统性、实践性和指导性,但限于作者能力和水平,书中难免存在纰漏和不足,望读者批评指正。

目录 一、课程设计的目的与要求 (3) 二、课程设计的任务 (4) (一)课程设计的基本环节 (4) (二)课程设计具体任务 (4) 三、课程设计的内容 (6) (一)啤酒发酵车间(工厂)设计 (6) (二)酒精发酵车间(工厂)设计 (8) (三)味精发酵车间(工厂)设计 (10) (四)糖化酶发酵车间(工厂)设计 (14) (五)其他参考选题 (15) 四、课程设计报告要求 (16) 五、考核方法与评分办法 (18) 六、参考资料 (19) 附一:课程设计报告撰写指南 (20) 附二:课程设计报告样式与格式规范要求 (23)

啤酒发酵课程设计.

目录 一、总论 1.1概论 1.2设计依据 1.3设计指导思想 1.4设计范围 二、生产工艺 2.1生产方法的选择 2.2啤酒发酵流程CAD图纸(附) 三、设备选择 3.1主要工艺设备选型计算 3.2 啤酒罐CAD图纸(附) 四、设计结果的自我总结与评价 五、参考文献

合肥学院生物工程专业化工课程设计说明书 啤酒发酵罐课程设计 一总论 1.1概论 圆筒体锥底立式发酵罐 圆筒体锥底立式发酵罐(简称锥形罐),已广泛用于发酵啤酒后生产。锥形罐,可单独用于前发酵或后发酵,还可以将前,后发酵合并在该罐进行(一罐法)。这种设备的优点在于能缩短发酵时间,而且具有生产上的灵活性,帮能适合于生产各种类型啤酒的要求。目前,国内外啤酒工厂使用较多的是锥形发酵罐这种设备一般置于室外。冷媒多采用乙二醇或酒精溶液。也可使用氨作冷媒,优点心能耗低。采用的管径小,生产费用可以降低。最终沉积在锥底的酵母,可打开锥底阀门,把酵母排出罐外,部分酵母留作下次待用,安全阀和玻璃视镜。 影响发酵设备造价的因素 主要包括发酵设备大小,形式,操作压力及所需的新华通讯社却工作负荷,容光焕发器的形式主要指其单位容光焕发积所需的表面积,这是影响造价的主要因素。罐的高度与直径的比例为1.5-6:1.常用3:1或4:1.罐内真空主要是系列的发酵罐在密闭条件下转罐可进行内部清洗时造成成的,由于型发酵罐在工作完毕后放料的速度很快.有可能造成成一定期负压,另外即便函罐内留学生存一部分二氧化碳.在进行清洗时,二氧化碳有被子除去的可能所以也可能造成真空。由于清洗液中含有碱性物质能与二氧化碳起反应而除去罐内气体。 结构及特点 啤酒发酵罐是啤酒厂的主要设备之一,其发酵温度控制是依靠调节冷却系统的冷却流量来实现。目前国内外较多采用罐体外壁的夹套通入低温酒精水冷却罐内发酵液,而酒精水的降温是通过液氨蒸发来冷却的,其缺点是需要酒精水的中间换热循环。而本设计对目前现有的啤酒发酵罐,作了进一步发展和改进,其主要特点如下: ⑴把大罐的夹层当作蒸发器,液氨直接在夹套内蒸发,利用其气化潜热冷却罐内的啤酒液,从而省却了酒精水的中间换热循环,节省能耗12%以上。 ⑵把夹套当作蒸发器,由于夹套内的压力比酒精水系统的要高,为此,设置

基于PLC的啤酒发酵自动控制系统设计

辽宁工业大学PLC技术及应用课程设计(论文)题目:啤酒发酵过程中温度的PLC控制 院(系):电气工程学院 专业班级: 学号: 学生姓名: 指导教师:(签字) 起止时间:2013.12.9-2013.12.18

辽宁工业大学课程设计说明书(论文) 课程设计(论文)报告的内容及其文本格式 1、课程设计(论文)报告要求用A4纸排版,单面打印,并装订成册,内容包括: ①封面(包括题目、院系、专业班级、学生学号、学生姓名、指导教师姓名、、起止时间等) ②设计(论文)任务及评语 ③中文摘要(黑体小二,居中,不少于200字) ④目录 ⑤正文(设计计算说明书、研究报告、研究论文等) ⑥参考文献 2、课程设计(论文)正文参考字数:2000字周数。 3、封面格式 4、设计(论文)任务及评语格式 5、目录格式 ①标题“目录”(小二号、黑体、居中) ②章标题(四号字、黑体、居左) ③节标题(小四号字、宋体) ④页码(小四号字、宋体、居右) 6、正文格式 ①页边距:上2.5cm,下2.5cm,左3cm,右2.5cm,页眉1.5cm,页脚1.75cm,左侧装订; ②字体:一级标题,小二号字、黑体、居中;二级标题,黑体小三、居左;三级标题,黑体四号;正文文字,小四号字、宋体; ③行距:20磅行距; ④页码:底部居中,五号、黑体; 7、参考文献格式 ①标题:“参考文献”,小二,黑体,居中。 ②示例:(五号宋体) 期刊类:[序号]作者1,作者2,……作者n.文章名.期刊名(版本).出版年,卷次(期次):页次. 图书类:[序号]作者1,作者2,……作者n.书名.版本.出版地:出版社,出版年:页次.

发酵罐课程设计(吐血奉献)

食品发酵工程课程设计 班级:食品班 姓名: 学号:200 指导老师:

目录 1 设计任务书: (2) 2 设计概述与设计方案简介: (3) 2.1味精生产工艺概述 (3) 2.2 味精工厂发酵车间的物料衡算 (4) 2.21 工艺技术指标及基础数据 (4) 2.22 谷氨酸发酵车间的物料衡算 (4) 2.3 机械搅拌通风发酵罐 (5) 2.31 通用型发酵的几何尺寸比例 (5) 2.32 罐体 (5) 2.33 搅拌器和挡板 (5) 2.34 消泡器 (6) 2.35 联轴器及轴承 (6) 2.36 变速装置 (6) 2.37 空气分布装置 (7) 2.38 轴封 (7) 2.4 气升式发酵罐 (7) 2.5 自吸式发酵罐 (7) 2.6 高位塔式生物反应器 (7) 3 工艺及主要设备、辅助设备的设计计算 (8) 3.1发酵罐 (8) 3.11发酵罐的选型 (8) 3.12生产能力、数量和容积的确定 (8) 3.13 主要尺寸的计算: (8) 3.14冷却面积的计算 (9) 3.2搅拌器计算 (10) 3.21搅拌轴功率的计算 (10) 3.3设备结构的工艺计算 (11) 3.4 设备材料的选择[10] (13) 3.5发酵罐壁厚的计算 (13) 3.6接管设计 (14) 3.7支座选择 (15) 4设计结果汇总表 (15) 5 设计评述 (15) 6 参考资料 (16) 致谢 (17)

1 设计任务书:食品发酵工程课程设计任务书 学生姓名班级指导教师 题目机械搅拌通风发酵罐的设计 设计基本参数 发酵罐体积:100m3生产能力:年产2万吨味精(99%) 原料:淀粉含量86%的工业淀粉 生产日:全年320天 操作条件:发酵时间:34~36h,发酵温度:32 ℃ 发酵冷却水:入口温度:20 ℃,出口温度:26℃ 设计要求及内容 1、设计方案简介; 对选定的工艺流程、主要设备的形式进行简要论述。 2、总物料衡算 3、发酵罐的主要尺寸计算 4、搅拌功率及搅拌转速的计算 5、冷却面积及冷却水用量计算 6、发酵罐壁厚计算 7、局部尺寸及辅助设备的确定 8、编写设计说明书 将设计所选定的工艺流程方案、主要步骤及计算结果汇集成工艺设计说明书。应采用简练、准确的文字图表,实事求是的介绍设计计算过程和结果。设计说明书要求在6000字以上,A4纸打印。 设计说明书内容: (1)封面(课程设计题目、学生班级、姓名、指导教师、时间) (2)目录 (3)设计任务书 (4)概述与设计方案简介 (5)工艺及设备设计计算 (6)辅助设备的计算及选型 (7)设计结果汇总表 (8)设计评述 (9)参考资料 (10)主要符号说明 (11)致谢 各阶段时间安排(以天为单位计算) 用一周时间集中进行 1.设计方案选定:0.5天 2.主要设备的设计计算:2天 3.辅助设备的选型:0.5天 4.编写设计说明书:2天

啤酒发酵工艺流程

实验一单细胞蛋白(SCP)的生产 一、实验目的 1.了解单细胞蛋白的开发优势及技术现状。 2.掌握单细胞蛋白的液体深层培养法及工艺控制规律。 3.了解发酵过程中菌体浓度及生物量的一般检测方法。 二、实验原理 所谓SCP(SingleCellProtein)就是指那些工厂化大规模培养、作为人类食品和动物饲料的蛋白质来源的酵母、细菌、放线菌、霉菌、藻类和高等真菌等微生物的干细胞。SCP工业,主要是饲料酵母工业。酵母是一种单细胞微生物,生长繁殖快,菌体营养丰富。饲料酵母是一种营养价值很高的蛋白饲料,成品呈微黄色粉末状,具有酵母特殊香味。酵母蛋白质含量一般都在70%左右,比大豆高1倍。与肉蛋白、鸡蛋蛋白、大豆蛋白相比,单细胞蛋白所含的氨基酸组分齐全,有18-20种氨基酸,尤其是谷物中所缺乏赖氨酸含量较高。此外,维生素含量也十分丰富。每千克酵母类单细胞可使奶牛的产奶量增加6-7㎏,用含有10%单细胞蛋白饲料养鸡,产蛋提高21%-35%。1吨单细胞蛋白可节约5-7吨饲料粮,可产1.5吨鸡肉或3万枚鸡蛋。我国单细胞蛋白(酵母)年产量近3万吨,多用于医药、面包生产和饲料。用于生产饲料酵母的原料来源广泛,有矿物资源(如石油、甲烷、泥炭等)、纤维资源(如秸杆、木屑等)、糖类资源(如糖蜜、红薯等)、石油二次制品、废弃资源(包括有机废水、废渣、动物粪便等)。从我国目前的情况出发,生产饲料酵母等单细胞蛋白值得优先开发的原料有废糖蜜、薯干、纸浆废液,豆制品厂、味精厂、淀粉加工厂的废液等,用这些原料生产饲料酵母,首先是产品无毒性,另外也有利于解决工厂和城市的污染问题。 酵母细胞的发酵特点:目前,最广泛用于生产作为蛋白资源的酵母是假丝酵母,该酵母生长繁殖速度快,每2-4小时可繁殖一代,培养10小时左右就能繁殖到种子菌体量的15倍。发酵过程中,要保证罐内的液体混合良好和较适当地提供氧气,还要控制好温度和pH。采用流加间歇发酵可以保证糖被具有良好活性的酵母呼吸消耗,以达到最适产量。底物浓度过高,即使在有氧条件下,酵母也会发酵产生碳水化合物。如果酵母生长速率过快,底物也会发酵。因此,在培养过程中,底物浓度应维持在一定较低的水平,并维持一定的通风量。 酵母生物量的检测方法及分离:最普遍的检测方法是细胞干重法、显微镜记数法和光密度法。菌体的分离常采用过滤法和离心分离法。 三、实验仪器与材料 (一)仪器 10L发酵罐、恒温培养箱、超净工作台、显微镜、大容量冷冻离心机、高压灭 (二)材料

啤酒发酵罐的温度控制设计与仿真

内蒙古科技大学 本科生课程设计论文 题目:啤酒发酵罐的温度控制设计与仿真学生姓名:张胜男 学号:1167112232 专业:测控技术与仪器 班级:11-2 指导教师:左鸿飞 2014年12 月14 日

前言 过程控制课程设计是测控技术与仪器专业的实践教学环节。本次过程控制课程设计主题为啤酒厂发酵罐温度控制系统的设计,要求我们了解发酵罐温度控制的工艺背景、设计控制方案以及仪表选型等。啤酒生产是一个利用生物加工进行生产的过程,生产周期长,过程参数分散性大,传统操作方式难以保证产品的质量。 啤酒发酵对象的时变性、时滞性及其不确定性,决定了发酵罐控制必须采用特殊的控制算法。在啤酒生产过程中,糖度的控制是由控制发酵的温度来完成的,而在一定麦芽汁浓度、酵母数量和活性的条件下时间的控制也取决于发酵的温度。因此控制好啤酒发酵过程的温度及其升降速率是解决啤酒质量和生产效率的关键。 在本次啤酒发酵温度控制系统设计过程中各种工艺参数的控制采用串级控制系统实现,主要控制锥形发酵罐的中部温度,采用常规自动化仪表及装置来实现温度及其他参数的检测与控制、显示。

内蒙古科技大学课程设计任务书

目录 1. 工艺简介及控制系统设计 (4) 1.1. 啤酒生产工艺 (4) 1.2被控对象特性及控制要求 (4) 1.2.1被控对象特性 (4) 1.2.2被控对象的控制要求 (5) 1.3啤酒发酵温控系统设计 (5) 1.3.1发酵温控系统主、副被控参数的选取 (6) 1.3.2主、副调节器调节规律的选择 (7) 1.3.3主、副调节正、反作用方式的选择 (7) 1.3.4串级系统的整定 (8) 2. 控制系统的建模 (8) 2.1 数学模型的定义及特征 (8) 2.2 建模应用 (9) 2.3建立数学模型的目的 (9) 3. 系统仿真技术 (10) 3.1 系统仿真技术概述 (10) 3.2使用MATLAB对实验结果进行仿真 (10)

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