年产30万吨啤酒厂设计-毕业(论文)设计.doc

本科毕业设计 第 - 52 - 页 共 52 页
年产30万吨啤酒厂设计
引言
目前我国已经成为全世界最大的啤酒消费市场之一。经常饮用啤酒的人越来越多。啤酒被人们誉为“ 液体面包”，尤其是在夏季，人们饮用啤酒更加普遍。现代啤酒以麦芽，大米，酒花，啤酒酵母和酿造水为原料，在不锈钢设备中经过数周酿造而成的产品，不添加人工化学制剂，色素和防腐剂，因此啤酒是上等的液体食品，适量饮用有益于健康一公升啤酒能提供人体每日所需纤维素的20%至60%因此啤酒不仅大大有利于肠道健康。还有助于减缓消化速度以促进营养吸收，降低胆固醇含量，而且本身也不含胆固醇。因此，啤酒被称为上等的液体食品,适量饮用有益于健康。而且啤酒含有大量的镁.硒.钾.磷和维生素B等微量元素。并且富含维生素,喝一些保留了维生素的啤酒比如英国散装鲜啤酒,以及许多种小罐精酿和家酿的啤酒还能够帮助抵御酒精的作用，避免让你酩酊大醉。
现代医学研究发现：啤酒中存在着多类抗氧化物质。如从原料麦芽和酒花中得到的多酚或类黄酮，在酿造过程中形成的还原酮和类黑酮以及酵母分泌的谷胱甘肽等，都是减少氧自由基积累的最好的还原性物质，是人们公认的延缓衰老的有效物质，这对人类健康是非常有利的。
但总结起来啤酒具有七个方面的功效:
一是美容。啤酒中营养物质丰富，又都溶解于液体中，容易被人体吸收，所以被称为“液体面包”的啤酒还是美容护肤佳品。
二是解渴。啤酒具有较高的含水量（90%）以上，喝起来清火润喉，夏日一杯啤酒，恰似清凉爽心头。其感觉美不胜收。
三是提神。啤酒中的有机酸具有清新、提神的作用，一方面适量饮用可减少过
度兴奋和紧张情绪，并能促进肌肉松弛；另一方面，能刺激神经，促进消化。四是帮助消化。生产啤酒用的主要
原料是大麦、醇类、酒花成分和多酚物质，能增进胃液分泌，兴奋胃功能，提高其消化吸收能力。
五是利尿。啤酒中低含量的钠、酒精、核酸能增加大脑血液的供给，扩张冠
体的代谢活动。
六是减肥。在各种减肥方法中，啤酒能起到很好的减肥效果。这是因为它含有非常少的钠、蛋白质和钙，不含脂肪和胆固醇。
七是防病。可减少得心脏病、溃疡病的机率，而且可防止得高血压和其他疾病。
啤酒这样深受人们喜爱，但由于各种原因，啤酒的风味特点有多种类型和差异。世界上的啤酒风味类型大致分为德国式啤酒。多以芳香浓醇为典型风味特性，形成了芳香.浓醇.细腻的风格特色,并有爽口较苦的特性;英国式啤酒,风味强力有劲.美国式啤酒,以淡清爽为特点。柔和型啤酒,口感物质不协调,风味物质不突出，口味柔和如水,苦味小,酸感低,酿造香味淡,称为柔和型啤酒。浓醇型啤酒一般采用高温发酵或高温还原的方法制得。
啤酒的生产技术也在不断改变。随着内外技术交流的加快,国外啤酒生产的成熟技术几乎都已在中国落户,某些尚未广泛应用的新技术也已介绍到中国,新世纪的前几年,我国的啤酒生产将会有以下几方面的技术得到应用和推广：有纯生啤酒生产技术，膜过滤技术，微生物监测和控制技术，使用糖浆辅料。
我国啤酒工业的发展得益于近20年来世界啤酒业良好的需求旺势，国内经济建设的一系列方针政策和开放搞活的市场机制。但是随着当今全球技术经济一体化进程的加快，中国加入WTO组织成为定势，国内市场的全方位开放已是事实。因而认清形势，找准定位，抓住契机大力发展民族装备工业是当务之急。酿酒机械行业是啤酒产业中重要的行业之一。目前，由于国内啤酒工业处于产量增长速度快，产品和企业规模的结构性调整正在实施，以产品和资本运营的集团集约化运作刚刚起动阶段，酿酒机械装备现代化应立足于国情，结合行业发展规律和特点，建立具有民族特色的产业装备体系。
趋势一:从规模大战到品牌大战。
进入2012年 ,持续多年的啤酒并购风暴将会减弱,国内啤酒行业的几大巨头华润、青岛,还有燕京 ,都将放慢全国跑马圈地的步伐。在这样的背景下, 2012年啤酒行业的竞争模式将进入一个新的阶段 ———从规模大战到品牌大战 ,从比拼获取资源升级到比拼整合资源。2004年除了SB和SAB争夺哈啤事件曾一度闹得沸沸扬扬以外 ,其他巨头的并购动作都显得相对沉寂 ,相反,几大巨头在推广自己的全国品牌上却显得尤为积极。有专家指出,从国内啤酒业的发展趋势看,未来的市场份额会集中在几个企业和几个品牌之间。而啤酒作为一种品牌依赖度很高的产品,正逐渐从有形资产的竞争进入到无形资产的竞争。
趋势二:降低渠道成本是大势所趋。
近年来 ,国内啤酒业各品牌间持久的价格大战,已经使得大量啤酒的利润迫近了成本底线 ,一些啤酒甚至每瓶的利润才1分钱。面对今年原料、辅料、能源、运输等成本不同程度的上涨 ,这种压力不可能通过啤酒的零售价格上涨来解决,因而 2012年降低渠道通路成本 ,已成为了企业的必然首选。
趋势三:高档市场争夺将更激烈。
今年,国产啤酒将更加注重开发高端市场 ,越来越多的国内啤酒企业在稳固了自身市场之后 ,开始关注中、高端啤酒市场这个长久以来的空白区域。面对和普通啤酒消费完业内人士分析认为,在打完价格战、广告战之后,随着高端啤酒市场巨大利润和空间的逐渐显露,中国啤酒行业必将掀起一场高端产品争夺战。
趋势四:外资加紧入华步伐。
2004年,安海斯—布希(AB公司 )巨资收购哈啤,加上此前比利时英特布鲁、嘉士伯、喜力等国际知名啤酒巨头早已在中国不断拓展势力范围 ,使国内啤酒企业明显感到外资的压力。
有业内人士指出,在此之前,中国的啤酒市场一直处于“诸侯割据”状态 ,尽管国内青岛、华润、燕京几大巨头在国内掀起了一阵“并购”狂潮 ,然而他们的出现并没有根本改变大众啤酒品牌与地方中小啤酒企业的低价竞争局面。然而 ,自从 AB以高价收购了哈啤后,让国内尚有一些“卖点的”中小啤酒企业看清楚了自身的价值。这些中小啤酒企业不会再着急地随便“傍大款”,而是高价待沽,这在一定程度上影响国内啤酒企业整合的速度。
综上所述,2012年啤酒业面对外资紧逼,一方面会加剧中低端市场上的争夺 ,另一方面 ,则会让更多的高端市场被外资知名品牌包揽，势头越来越严重。随着中国加入WTO,国内啤酒业所面临的压力越来越大。
2012年啤酒龙头企业业绩低增速是行内竞争加剧、原材料成本上升和餐饮市场不景气等几个因素综合造成的，2013年上半年这几个因素或将持续，啤麦价格上升更是雪上加霜，我们短期看淡行业。但是从长远来看，随着行业集中度进一步提升和未来龙头企业间的资产整合，我国肯定会出现世界级的啤酒企业，我们认为上述指标的转好或是大型业内并购事件都将成为股价驱动因素，只有龙头企业才值得关注在行业赢利水平、技术装备水平、产品质量的均一性和稳定性方面和世界先进水平仍有较大差距。中国啤酒必须走向世界，提高科技水平，增强经济实力，只有这样才能实现啤酒强国的梦想。
1 发酵工厂总平面设计方案
1.1 厂址选择及论证
1.1.1 选择地点
石家庄东南部地区
1.1.2 厂址论证
石家庄市是河北省省会，全省的政治、经济、科技、金融、文化和信息中心，现已成为前景广阔的中国城市之一。
地理位置：
位于北纬37°27′～38°47′(误差±1′)，东经113°30′～115°20′(误差±1′)之间，东与衡水接壤，南与邢台毗连，西与山西为邻，北与保定为界。地理位置优越。
交通条件:
石家庄是全国铁路、公路、邮政、通讯的重要枢纽。石家庄火车站为为全国三大编组站之一，是我国北方重要的客货中转中心，是全国的铁路枢纽，有京广、石太、石德三条铁路交汇于此朔黄铁路横穿我市北部；公路运输四通八达，京石、石太、石黄、石安高速公路和107、307、308等到国家级公路以及42条县道在市域内纵横交错；公路通车总里程6379公里。石家庄民航机场已开通20多条国内航线。
人口资源:
2013年末全市常住人口1016.3万人，其中,市区人口261.1万人，本地消费力量看好。
气候条件:
石家庄地处中纬度欧亚大陆东缘，属于暖温带大陆性季风气候，冬季盛行西北风，夏季又偏北风和偏南风一年四季分明,寒暑悬殊，年平均气温14.2℃，月平均气温以一月为最低，约-2.9℃，七月为最高，约26.5℃。常年平均降水量570毫米，年平均日照时数近2200小时，全年无霜期240天。太阳辐射的季节性变化显著，地面的高低气压活动频繁，雨量集中，干湿期明显。夏冬季长，春秋季短，春季长约55天，夏季长约105天，秋季长约60天，冬季长约145天。
2 生产工艺流程设计
2.1 原辅料及成品
2.1.1 原料
2.1.1.1 大麦
啤酒酿造工艺选用原料为大麦，经发芽工序制成绿麦芽，经麦芽干燥制成干麦芽，经贮藏后制成成品麦芽再用于啤酒的酿造。
2.1.1.1.1 原料来源:来自澳大利亚的澳麦
2.1.1.1.2 原料规格:见表1.1啤酒大麦
本厂采用品种优良的二棱大麦和六楞大麦，其特点是麦粒肥大饱满，色泽淡黄，用它制成的麦芽无水敏性，发芽率高，溶解好，浸出率一般可达78%，蛋白含量一般为11%左右，酿造性能好，发酵度高，泡沫性好，细腻持久。
2.1.1.1.3 大麦的储藏
大麦与其它植物种子一样，具有特殊的休眠机制，新收获的大麦不但发芽率低，而且发芽不均匀，经6到8周的成熟期才能达到正常的发芽能力，贮藏大麦的最高温度极限是15℃，含水率在12%以下，注意通风排除二氧化碳，同时应注意防虫害和菌害。本厂采用立仓贮藏大麦，在立仓中设有通风通道，温度自动记录仪和喷药器等辅助装置。
表1.1 啤酒大麦
项目
二棱
优级
一级
二级
外观
淡黄色，具有光泽，无病斑粒，无霉味或其它异味
淡黄色或黄色，稍有光泽，无病斑粒，无霉味或其它异味
黄色，无病斑粒，其它异味
夹杂物 %
≤1.0
≤1.5
≤2.0
破损率 %
≤0.5
≤1.0
≤2.0
水分 %
≤13
≤13
≤13
千粒重 g
≥42
≥38
≥36
发芽率 %
≥97
≥95
≥90
浸出率 %
≥80
≥76
≥74
蛋白质 %
≤12
≤12.5
≤13.5
选粒实验 %
≥80
≥75
≥70
2.1.1.2 酒花
酒花在啤酒酿造中最主要的成分是酒花树脂、酒花油和多酚物质，它们赋予啤酒特有的苦味和香味，酒花树脂还具有防腐能力，多酚物质中的单宁，具有澄清麦汁的作用。酒花的功能是赋予啤酒香味和爽口的苦味，增进啤酒泡沫持久性和稳定性，与麦汁共沸时能促进蛋白质凝结，有利于澄清，增加麦汁和啤酒的抗腐能力。现在啤酒厂一般添加酒花制品，现广泛应用的颗粒酒花，在酿造特制啤酒时由于工艺的要求，一般除添加颗粒酒花外，再添加部分整酒花，在本设计中的糖化工艺，糖化添加酒花分三次添加，并且香型、苦型酒花并用。
2.1.1.2.1 来源:新疆酒花
2.1.1.2.2 规格要求:颗粒酒花技术要求
我国颗粒酒花分两级，标准如下:
色泽:浅黄绿色
香气:富有浓郁的啤酒花香气，无异杂气味
匀整度:颗粒均匀，散碎粒＜4.0%
硬度:≥60N/cm2
水分:10～12%
α-酸含量:7.0%
1.4.1.3 水
1.4.1.3.1 来源:采用地下水
1.4.1.3.2 水质要求:见表1.2淡色啤酒酿造水的水质要求
表1.2 淡色啤酒酿造水的水质要求
项目
理想要求
极限
项目
理想要求
极限
总盐
50～200
500
SO42-
10～50
80
总盐度/度
2～8
＜20
Cl-
20～80
100
暂硬度/度
0～3
8～12
F-
0
0.3
永久硬度/毒
3～5
＜15
NO3-
0～3
5.0
碱度/度
0～5
＜10
As

0.04
Fe2+
0～0.2
＜0.5
Cd2+

0.01
Mn2+
0～0.1
＜0.2
CN-

0.05
Cu2+
0～0.1
＜0.2
Pb2+

0.1
Zn2+
1～3.0
＜5.0
Hg

0
Ca2+
30～50
100
Se

0.01
Mg2+
10～50
80
PH
6.5～7.5
<8.0
NO2-
0～0.01
0.05
NH4+
0～0.05
0.3
游离CO2
0
3
大肠杆菌
0
3个/L
细菌总数
＜50m/ml

游离余氯
0
0.01
2.1.2 辅料
选大米作为辅料
2.1.2.1 来源:信阳，南方等的大米和碎米
2.1.2.2 规格要求:淀粉含量高，杂质含量少，水分越低越好，粉碎越细越好，不含有颗粒大米，粉碎物重量为80～90Kg/hl
2.1.2.3 论证说明
大米是最常用的一种麦芽辅料原料，其特点是价格低廉，而淀粉含量远高于麦芽，多酚物质和蛋白质含量较麦芽低，添加大米的啤酒色泽浅，口味清爽，泡沫细腻，酒花香气突出，非生物稳定性好，特别适合制造下面发酵的淡色啤酒。啤酒工业使用的大米要求比较严格，必须是精碾大米。
虽然大麦、玉米、小麦都可作为辅助原料，但是它们都有其不足之处，由于玉米含有6%左右的脂肪，由于其油脂含量高，其不经过脱胚处理将影响到啤酒的泡沫和口味。若增加脱胚装置，将增加设备投资额，影响啤酒成本。用小麦或大麦，其用量低，而且制成的麦汁粘度高，因此采用大米辅料，特点是使用碎大米比较经济、合理。
大米化学成分:见表1.3大米化学成分
表1.3 大米化学成分
成分
正常数值
计限值
水分%
11～13
8～15
淀粉%
82～85

浸出物%
92～95
75～97
蛋白质%
6～7.5
5～8
脂肪%
0.5～0.4
0.3～1.5
粗纤维%
0.3～0.5

灰分%
0.4～1.5

2.1.3 成品啤酒
2.1.3.1 品种:11度淡色啤酒
2.1.3.2 规格要求:见表1.4啤酒感官指标、表1.5 啤酒理化指标
表1.4 啤酒感官指标
项目
优级
一级
二级
外观
透明度
清凉透明无明显悬浮物和沉淀物
澄清、较透明
浊度
≤1.0
≤1.5
≤2.0
泡沫
形态
泡沫洁白细腻持久挂杯
泡沫洁白细腻较持久挂杯
泡沫较洁白
泡持性
瓶装
≥210
≥180
≥120
听装
≥180
色度(EBC)
14°
5.0～11.0
5.0～14.0
12°11°10°
5.0～9.5
5.0～11.0
5.0～12.0
8°

5.0～12.0
香气和口味
有明显酒花香气，爽口，酒体协调柔和，无异香异味
有明显酒花香气，口味纯正，较爽口协调，无异香异味
有酒花香气，口味较纯正，无异味
表1.5 啤酒理化指标
级别
优级
一级
二级
酒精含量%
≥3.7
≥3.5
≥3.5
原麦汁浓度%
12±0.3
总酸Ml/100mL
≤2.6
二氧化碳%
≥4.0
≥0.38
≥0.35
双乙酰mg/L
≤0.13
≤0.15
≤0.20
2.2　工艺流程的确定
2.2.1 制麦
2.2.1.1工艺流程
除尘 除尘、除杂 压缩空气 水 湿空气 废气
↑ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑
原大麦 → 粗 选 → 立仓贮存 →精 选 分 级 → 浸 麦 → 发 芽 →
干 燥 → 除 根 → 立仓 → 成品麦芽
↑ ↓ ↓ ↓
热空气 废气 除尘 麦根
2.2.1.2 论证说明
2.2.1.2.1 贮麦:采用立仓贮藏
⑴优点:占地面积小，不易受病虫害，倒仓方便，清洁、杀菌方便。
⑵要求:①大麦已成熟，新收割的大麦不能马上进仓
②大麦水分不超过12%
③大麦必须除尘，除夹杂物
④经过干燥的大麦，在进仓前必须降温
⑶辅助装置
清洗除尘装置 人工干燥装置 输送装置 通风装置 喷药装置 测麦温装置
2.2.1.2.2 大麦的精选与分级
为了在浸麦和发芽过程中，使大麦均匀地吸收水分，应按颗粒腹径的大小将其分级，在一般情况下，用不同的筛子将大麦分成三级。
分级标准如下表:见表2.1大麦分级标准
表2.1 大麦分级标准
分级大麦
筛孔规格
颗粒腹径
用途
Ⅰ号大麦
25×2.5
2.5以上
制麦用
Ⅱ号大麦
25×2.2
2.2以上
制麦用
Ⅲ号大麦

2.2以下
饲料用
2.2.1.3 浸麦
原大麦经粗选和精选分级后进入浸麦槽，浸麦方法采用喷雾浸麦法，此法特点是:耗水量少，供氧充足，发芽速度快，同时相应减少污水处理。水雾不断地冲洗麦粒，一方面保持了麦粒表面的水分，也带走了产生的热量和二氧化碳，这可使更多的空气和麦粒接触，减少浸麦和发芽时间。
浸麦的添加剂:
(1) 石灰水 1.3Kg/m3
作用:先制成饱和石灰乳，然后加入浸麦水中。起杀菌作用，能浸出麦皮中的多酚物质苦味等有害物质，有利于发芽力的提高和改变啤酒色泽、风味和非生物稳定性。
(2) 甲醛 1～1.5Kh/t大麦
作用:有杀菌作用，浸出花色苷，提高啤酒的非生物稳定性，抑制根芽生长，降低制麦损失。
2.2.1.4 发芽
浸麦后，大麦经过位差，送至萨拉定箱。
(1) 特点:
① 生产规模可大可小，非常灵活；
② 其通风、增湿和降温等附属设备简单；
③ 翻麦机可一箱单用，也可以两箱或四箱多用；
④ 发芽采用低温温度，温度控制在12～16℃。
(2) 优点:低温制麦时，大麦的根叶生长缓慢，呼吸损失较少，水解酶活力较高，细胞壁和蛋白质溶解的较好，浸出物高，制麦损失低，成品麦芽色度低，所以，使用浅色麦芽易采用低温制麦。另外，对含蛋白质高、有休眠期的大麦，可采用先低温后高温工艺，发芽水分控制在41%。
2.2.1.5 干燥
采用通风式单层高效干燥炉
其结构简单，操作方便，生产规模可大可小。一般萨拉丁箱式发芽多采用此种干燥。
(1) 特点:
① 发芽厚度比传统的高一倍以上，单位面积负荷为250～450Kg/m2
② 炉体结构简单，易实现自动控制
③ 干燥时间短，有效时间18～20小时
④热能利用较合理，后期热风可以回收作回风利用
④ 占地面积小，便于自动化
(2) 单层高效干燥炉的一般工艺条件:
凋
萎
10～13h
麦温
40～60℃
水分
41～10%
40～65℃
10～6%
干燥
3～4h
65～80℃
6～5%
焙焦
3～4h
80～85℃
5%以下
干燥时间20h，干燥后的水分含量为3～3.5%，除根后利用真空输送系统送至麦芽立仓贮存。
2.2.2 糖化
2.2.2.1 工艺流程

大米 麦芽
↓ ↓
暂贮 暂贮
↓ ↓
粉碎 粉碎
↓ ↓
大米粉暂贮 麦芽粉暂贮
↓ ↓
糊化 → 糖化
↓
洗槽水 → 过滤 → 麦糟
↓
酒花 → 煮沸
↓
回旋沉淀 → 热凝固物
↓
薄板冷却 ← 对麦汁充氧
↓
发酵 → 冷凝固物

2.2.2.2 工艺论证
糖化车间每天6锅，糖化车间采用双醪一次煮出糖化法，糖化车间使用设备为八器组合，即一个糊化锅，两个糖化锅，两个过滤槽，两个煮沸锅，一个沉淀槽。
糖化过程中原料配比70:30，即每100Kg原料中有麦芽70Kg，大米30kg。麦芽采用六辊粉碎机，大米采用对辊式粉碎机。麦芽粉碎度越粗，浸出率越低，如果将粗粒复磨成细粒和细粉，可以提高浸出率0.5～0.7%，因此对麦芽粉碎度的要求是:谷皮破而不碎，胚乳部分则越细越好，对溶解不良的麦芽更应如此。但麦芽粉的粉碎越细，虽有利于糖化，但是过滤时间过长，所以粉碎度应适宜。
六辊粉碎机适用各种麦芽，并能将其粉碎度符合各种酿造方法的要求，这种粉碎机每对辊之间有两层筛子，将已粉碎的麦芽过筛，细粒及细粉不再粉碎，较大的谷皮再经过第二次粉碎，粗粒则经第三对辊粉碎。其三对辊的间隙分别为1.3～1.5mm，0.7～0.9mm，0.3～0.35mm，前两对辊为平面棍，第三对辊为拉丝辊。其可达到的粉碎为:
分级
筛号
(协定法标准筛)
优质麦芽 %
(占总重量的百分数)
一般麦芽 %
(占总重量的百分数)
谷皮
1
15
20
粗粒
2
25
25
细粒
5
30
25
细粉
-
30
30
辅料大米粉碎采用对辊式，大米粉碎的越细越好，但若要求的过细，则消耗的电功率过大，则经济不合算，其分级情况如下表:
分级
筛孔数(个/cm3)
占总重量的百分数 %
粗粒
256
60
细粒
2500
25
细粉
1156
15
糖化车间采用八器组合，最旺季每天糖化6锅，淡季可明显减少，糖化方法采用双醪一次煮出糖化法，此种方法制得的啤酒色泽浅，口味好，时间短，能耗少。辅料大米在糊化锅中糊化和液化时，添加耐高温α淀粉酶。其优点是:可以减少糊化锅的体积，节省投资，同时可以促进大米中淀粉的液化，降低料液的粘度，并且还可以降低啤酒成本，减少麦汁色度，改进啤酒口味。同时，在糊化醪和糖化醪中添加硫酸和盐酸或磷酸来调节PH值，使PH值在最适酸度范围内，再添加石膏以保证α淀粉酶作用更大，添加石膏以保证啤酒的非生物稳定性。
麦汁煮沸过程中添加酒花，添加量按每百升麦汁加0.2Kg酒花，分三次加入煮沸锅，第一次在满开时，加入20%的一般酒花，第二次在蒸发40～45min时加入40%的苦型酒花，第三次在结束前15min加入40%的香型酒花。
麦汁煮沸后，泵入回旋沉淀槽内分离热凝固物，将麦汁泵入回旋沉淀槽内后，应用热水把管路中的热麦汁顶入回旋沉淀槽内，不能用空气或蒸汽顶，以免破坏回旋作用。回旋沉淀槽内热麦汁泵满后，静置30min，待热凝固物充分沉淀后排放，排放麦汁时应从上到下依次开启各个出口阀门，分段排料。
将排完热凝固物的热麦汁送入薄板换热器，用3～4℃的冰水来冷却为冷麦汁，经换热得到的热水可以送入热水槽，再经稍微加热，即可用作洗槽水。在冷却过程中向麦汁充入经过滤的无菌空气，使麦汁中溶解氧达到6～10mg/L，以备在发酵过程中所需氧气。
2.2.3 发酵
2.2.3.1 工艺流程
酵母培养←酵母实验室培养←酵母菌种
↓
经冲氧的冷麦汁→添加→一罐发酵法→离心分离→冷却过滤→硅藻土过滤
↑
复用酵母←排酵母→废酵母→作饲料
→清酒罐→ 罐装车间
2.2.3.2 工艺论证
发酵采用露天一罐法发酵，较传统的两罐法发酵节省占地面积，缩短了发酵周期，同时还可以回收二氧化碳，酵母添加量为全麦汁的6～7%，添加方法:酵母分四次加入酵母罐，第一、三次加入全部酵母泥的50%。发酵周期为20天，满罐后温度不超过7℃，最高发酵温度9℃，维持此温度至50%发酵度，发酵末期，发酵度距离最终发酵度为10%左右，升温到12℃，至双乙酰降至0.8ppm左右时，降温到5℃排酵母，然后冷却酒至-1℃再发酵。
发酵罐采用碳钢，内涂树脂，具有投资少，质量好的优点，并采用25%酒精水对发酵液降温，采用三段冷却四段控制方式，即在锥底一段，圆柱部分两段，控制部分有四段，并且发酵罐装有CIP清洗系统。用热水、碱水、强力胺清洗发酵罐。并有二氧化碳回收装置，回收时各发酵罐的而二氧化碳可串联使用，回收的二氧化碳经压缩机进入气体暂贮罐，回收的二氧化碳经高锰酸钾溶液、活性炭过滤并洗涤后可循环利用。过滤采用硅藻土过滤加精滤的组合方式，这样做可提高酒的质量，降低吨酒的水耗，降低排放负荷。
2.2.3.3 车间酵母扩培
车间继续进行的酵母扩陪的方式有：在酵母扩陪设备中进行；在开放式的扩陪容器中进行。以下几点对酵母纯种培养很重要：进入增殖罐以前，一切工作都必须在无菌条件下进行。否则以后根本无法去除这些污染微生物，因为它们的生存条件和酵母一样；强烈通入无菌空气是酵母迅速生长的前提，这样可培养出健壮且发酵力强的酵母 ；在20—25摄氏度时，酵母繁殖速度要比低温时快。但酵母培养温度要逐步下降到车间温度，以便在生产中达到完全的发酵能力；纯种培养要使用打出麦汁，其中酒花苦味物质有抑制杂菌污染的作用。 扩陪的注意点：1.车间扩陪时，酵母种液量与添加麦汁量之比不要超过1：3或1：4。 2．扩陪温度应与发酵温度相适应。主酵和后酵操作有两个基本形式：很多啤酒厂在开放设备中，发酵和后熟均在锥罐中进行。
3 设计计算说明
3.1 物料平衡计算
3.1.1基础数据
原料利用率98.5% 麦芽水分5% 大米水分10%
无水麦芽浸出率75% 无水大米浸出率95%
原料配比 麦芽：大米=70：30
冷却损失4% 发酵损失1% 过滤损失0.5% 装瓶损失2%
总损失7.5%
3.1.2 100kg 原料生产11度淡色啤酒物料衡算
（1） 热麦汁量 麦芽收率 0.75x（100-5）/100=71.25%
大米收率 0.95x（100-10）/100=85.5%
混合原料收得率 （0.7x71.25%+0.3x85.5%）98.5%=74.39%
由上述得100kg混合原料得11度麦汁量 74.39/11x100=676.27kg
11度麦汁20摄氏度相对密度1.080g/cm3 100度时体积增加1.04倍
故热麦汁100度体积：676.27/1.080x1.04=651.22L
（2） 冷麦汁量 651.22x（1-0.04）=625.17L
（3） 发酵液量 625.17x（1-0.01）=618.92L
（4） 过滤酒量 618.92x（1-0.005）=615.82L
（5） 成品酒量 615.82x（1-0.02）=603L
3.1.3 生产100L11度啤酒物料衡算
由上述计算可得以下结果；
（1） 生产100L九度淡色啤酒需耗混合原料量100/603x100=16kg
（2） 麦芽耗用量 16x0.7=11.2kg
(3) 大米耗用量 16-11.2=4.8kg
(4) 酒花耗用量 对淡色啤酒热麦汁中加入酒花量0.2%，则耗用量
651.22/603x100x0.2%=0.216kg
(5) 热麦汁量 651.22/603x100=107.99L
(6) 冷麦汁量 625.17/603*100=103.67L
（7） 湿糖化糟量 设排出湿麦糟含水量80%，则湿麦糟量
11.2*（1-0.05）（100-75）/（100-80）=13.3kg
湿大米糟量 4.8*（100-95）（1-0.1）/（100-80）=1.08kg
湿糖化糟量13.3+1.08=14.38kg
(8) 酒花糟量 设麦汁煮沸过程干酒花浸出率40%，且酒花糟水分量80%
则 0.216*（100-40）/（100-80）=0.648kg
（9） 回收湿酵母量 （以商品干酵母计）
生产100L啤酒得2kg湿酵母，一半接种，一半商用，湿酵母含水分85%，则酵母固形物量=1*（100-85）/100=0.15kg
水分0.15*100/（100-8）=0.163 设含水8%
（10） 回收二氧化碳量 11度冷麦汁103.67L
浸出物为11%*103.67=11.40L 设发酵度60%，
则可发酵液浸出物为：11.40*0.60=6.84L 则二氧化碳生成量6.84*4*44/342=3.52kg 式中44为二氧化碳分子量 342为麦芽糖分子量，设11度啤酒含二氧化碳0.4%，则酒中含二氧化碳量为：103.67*0.4/100=0.41kg，释放量3.52-0.41=3.11kg
（11） 空瓶用量 采用容量500ML酒瓶 100/0.5*（1+0.005）=201个
（12） 瓶盖用量 100/0.5*（1+0.01）=202个
（13） 商标用量 100/0.5*（1+0.001）=201个
3.1.4 糖化一次定额量
（1） 由以上设计中可得出100kg原料可得成品啤酒603L, 11度啤酒20摄氏度密度1080kg/m3，603L啤酒的质量M=603*1080/1000=651.24kg，由此可得出年产30万吨的啤酒所需要的量为：300000000*100/651.24=46065967kg所以年产30万吨啤酒所需的麦芽质量：46065967*0.7=32246177kg年产30万吨啤酒所需的大米质量：46065967-32246177=13819790kg生产的时间定为：旺季生产175天，每天糖化6次，淡季生产150天，每天糖化4次，则全年的总糖化次数为： 6x175+4x150=1050+600=1650次
（2） 每次糖化物料衡算：每次糖化投料46065967/1650=27919kg每次麦芽投料27919x0.7=19543.3kg每次大米投料27919-19543.3=8375.7kg
3.1.5啤酒厂糖化车间物料衡算一览表
啤酒厂糖化车间物料衡算一览表
物料名称
单位
100KG混合物料
100L 11度啤酒
糖化一次定额量
啤酒总量
混合原料
kg
100
16
27919
46065967
麦芽
kg
70
11.2
19543.3
32246177
大米
kg
30
4.8
8375.7
13819790
酒花
kg
1.66
0.216
463.45
764695
热麦汁
L
651.22
107.99
181814.11
299990790
冷麦汁
L
625.17
103.67
174541.21
287990606
湿糖化糟
kg
88
13.3
24568.72
40538051
湿酒花糟
kg
3.91
0.648
1091.63
1801179
发酵液量
L
618.92
102.55
172796.27
285111483
过滤酒量
L
615.82
102
171930.78
283683438
成品酒量
L
603
100
168351.57
277777781
回收CO2
kg
18.7
3.11
5220.85
8614335.8
空瓶量
个
1546
201
431627.74
712179850
瓶盖量
个
1554
202
433861.26
715865127
商标量
个
1546
201
431627.74
712179850
3.2 耗水计算
啤酒厂耗水耗水包括糖化用水,包装用水,清洗用水,培养酵母用水,冷却用水等
以下按一天计算 糖化车间用水350吨
包装车间用水440吨 过滤机用水 50吨
酵母培养用水 5吨 其它(包括清洗用水)5155吨
一年用水1950000吨 平均每吨啤酒耗水约6吨
3.3 热量平衡计算
本次设计采用二次煮出法进行糖化,具体工艺设计如下:
去发酵
煮沸强度
10%
冷凝固物
冷麦汁
酒花糟
热凝固物
薄板
冷却器
回旋
沉淀槽
90min
酒花
煮沸锅
麦汁
麦糟
过滤
70℃
糖化结束
78℃
20min
10min
7min
13min
12min
料水比1：4.5
糖化锅
热水，50℃
70℃，25min
5min
自来水18℃
糊化锅

大米粉 8375.7kg
麦芽粉 1675.1kg
t0（℃），20min
麦芽粉 17868.2kg
46.7℃， 60min
料水比1：3.5
t（℃）
100℃，10min
90℃ 20min
100℃，40min
63℃，60min

3.3.1 糖化用水耗热量Q1
糊化锅加水量G1=（8375.7+1675.1）*4.5=45228.6kg
糖化锅加水量G2=17868.2*3.5=62538.7kg
Gw= G1+ G2=107767.3kg
自来水平均温度T1=18℃糖化配料用水温度T2=50℃
Q1= Gw *CW*（T1-T2）=14414954.1kj
3.3.2 第一次米醪煮沸耗热量Q2
Q2= Q2′+ Q2″+ Q2′″
1 糊化锅内米醪中初温T0加热至100℃耗热量Q2′
Q2′=G米醪C米醪（100- T0）
计算米醪比热容C米醪，经验公式C谷物=0.01[（100-W）C0+4.18W]
W含水百分率C0绝对谷物比热容，取1.55kj/（kg*K）
C麦芽=0.01[（100-5）1.55+4.18*5]=1.68 kj/（kg*K）
C大米=0.01[（100-10）1.55+4.18*10]=1.81 kj/（kg*K）
C米醪=（G大米C大米+G麦芽C麦芽+G1Cw ）/（G大米+G麦芽+ G1）=3.75 kj/（kg*K）米醪初温To设原料初温18℃热水50℃，则To=[（G大米C大米+G麦芽C麦芽）18+ G1 Cw50]/（G米醪C米醪）=47.2kj
Q2′=12355140.6kj
2 煮沸过程蒸汽带出热量Q2″
设煮沸时间40分钟，蒸发量5%/h，
则蒸发水量V1=G米醪*5%*40/60=2079.99kg
所以Q2″= V1I=4694953.428kj I-煮沸100℃水汽化潜热
3 热损失Q2′″
米醪升温和第一次煮沸过程的热损失约为前两次热量15%
Q2′″=15%（Q2′+ Q2″）=2557514.104kj
Q2=1.15（Q2′+ Q2″）=19607608.13kj
3.3.3 第二次煮沸前混合醪升温至70℃的耗热量Q3
按糖化工艺来自糊化锅煮沸的米醪与糖化锅中的麦醪混合后温度应为63℃。故混合前米醪从100℃冷却到中间温度To
1 糖化锅中麦醪的初温18℃用50℃热水配料，则麦醪温度
T麦醪=（18G麦芽C麦芽+50 G2Cw）/（G麦醪C麦醪）=46.63℃
2 根据热量衡算且忽略热损失，米麦醪混合前后焓不变，则米醪中间温度
T=（G混合C混合T混合-G麦醪C麦醪）/（G′米醪C米醪）=88℃
温度降了12度自然冷却不能达到，故需添加一个薄板换热器
换热量Q〝=G米醪C水（100-88）=3129969kj
Q3=G混合C混合（70-63）=3934755kj
3.3.4 第二次煮沸混合