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1、 第一章 前言 1.1概述 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。啤酒是根据英语Beer译成中文“啤”，称其为“啤酒”，沿用至今。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。[1]现在国际上的啤酒大部分均添加辅助原料。有的国家规定辅助原料的用量总计不超过麦芽用量的50％。在德国，除出口啤酒外，德国国内销售啤酒一概不使用辅助原料。在2009年，亚洲的啤酒产量约5867万升，首次超越欧洲，成为全球最大的啤酒生产地。 19世纪末，啤酒输入中国。1900年俄国人在哈尔滨市首先建立了乌卢布
2、列希夫斯基啤酒厂；1901年俄国人和德国人联合建立了哈盖迈耶尔-柳切尔曼啤酒厂；1903年捷克人在哈尔滨建立了东巴伐利亚啤酒厂；1903年德国人和英国人合营在青岛建立了英德啤酒公司(青岛啤酒厂前身)；中国人最早自建的啤酒厂是1904年在哈尔滨建立的东北三省啤酒厂，其次是1914年建立的五洲啤酒汽水厂(哈尔滨)，1915年建立的北京双合盛啤酒厂，1920年建立的山东烟台醴泉啤酒厂(烟台啤酒厂前身)，1935年建立的广州五羊啤酒厂(广州啤酒厂前身)。当时中国的啤酒业发展缓慢，分布不广，产量不大 。1949年後，中国啤酒工业发展较快﹐并逐步摆脱了原料依赖进口的落後状态。1979年产量达到510Ml，
3、1986年产量达到4000Ml。中国的啤酒于1954年开始进入国际市场，当时出口仅0.3Ml，到1980年已猛增到26Ml)。 啤酒的原料为大麦﹑酿造用水﹑酒花﹑酵母以及淀粉质辅助原料(玉米﹑大米﹑大麦﹑小麦等)和糖类辅助原料等。 1.2设计依据 1、根据在四平金世百啤酒有限公司实习所获的一些基本资料。 2、参考资料 《啤酒工艺手册》 《化工原理》 《啤酒工艺设计概论》 《机械制图》 《发酵设备》 《AutoCAD2006应用程序》 3、吉林农业大学毕业生设
4、计任务书 1.3主要技术经济设计指标 本项目主要技术经济设计指标见下表 表1-1 主要技术经济指标表 Table 1-1 the main technical and economic index table 指 标 单 位 数 量 备 注 生产规模 普通啤酒 各种精品啤酒 总投资 固定资产投资 建设期借款利息 流动资金 投资指标 单位产品占用固定资产投资 百元销售收入占用流动资金 全厂员工总计 工人 工程技术人员 管理人员 全年生产天数 主要原料、物料、燃料需求 麦芽 大米 酒花 瓶盖 商标 瓶损 硅藻土
5、 易拉罐 瓶装纸箱 灌装纸箱 水 电 煤 运输量 运入量 运出量 全厂占地面积 生产区占地面积 生活区占地面积 年总成本 正常年生产单位产品成本 年销售收入 年利税 年利润 全员劳动生产率 工人实物劳动生产率 投资回收期 投资利税率 投资利润率 万吨/年 万吨/年 万吨/年 万元 万元 万元 万元 元/t产品 元/百元 人 人 人 人 天 t/a t/a t/a 万个/a 万个/a 万个/a t/a 万个/a 万个/a 万个/a t/a Kwh/a t/a 万t/a 万t/a 万t/a
6、 M2 M2 M2 万元 元/t产品 万元 万元 万元 万元/人.a t/人.a A % % 19 15 4 31716.1 2683409 4881.7 2484.7 7.76 744 548 71 125 300 16006 8618 164.2 21827.2 21827.2 273.6 273.6 6622.1 582 821 2489760 1642 49248 31.71 11.08 21.27 582666 95000 31666 17854.9 4131.2 79635.
7、3 35019.5 25283.9 221.2 475 4.46 139.9 100.9 全厂综合 全厂综合 全厂综合 计算期平均值 计算期平均值 计算期平均值 计算期平均值 计算期平均值 计算期平均值 税后 1.4问题与建议 （1）本项目有以下问题与风险： ①因当地目前资源有限，且供应不集中，供应商分散，质量不能得到很好的保障。 ②重大灾害造成损失的风险； ③融资方面的影响项目建设
8、进度问题。 （2）建议： ①对于原料供应问题，本项目啤酒生产主要原料有大米、麦芽、啤酒花，吉林省盛产大米，且品种优良，啤酒生产用大米资源充足，啤酒厂所需原料大米供应有可靠保障。 啤酒盛产所需麦芽由新疆、辽宁以及黑龙江等地供应，啤酒花主要产地在新疆，企业早已与原料商建立长期、稳定、良好的合作关系，可以保证原材料的质量和数量，从而保证企业产品的质量。 ②对于人类不可抗拒的重大自然灾害，项目应该采取投保的方式进行解决，尽量减少损失。 ③对于融资方面可能发生的商业贷款到位不及时的问题，应加大公关协调力度，力争贷款及时足额到位[2]。同时，建设单位要准备一
9、定数量的资金，必要时候进行垫付，确保本项目能按计划如期完成。 1.5结论 本项目是充分利用当地原料资源和劳动力资源优势以及有利条件，促进当地农业发展的项目，是招商引资、提高人们生活水平，为国家创造财政收入的好项目，本项目采用的生产方法和工艺技术，选用的设备稳定可靠，先进可行，生产的啤酒质量高。项目建成投产后，正常年份创产值（现行价）62870万元，所得税5151万元，税后利润14810万元，财务内部收益52.88%，盈亏平衡点（以生产能力计算）28.17%，投资回收期（包括建设二年）所得税后3.52年，所得税前3.52年，社会效益和经济效益明显，有一定抗风险能力，项目是可行的。
10、 第二章 工厂总体设计 2.1总平面布置 总平面布置原则 （1）按设计计划任务书进行，紧凑合理，节约用地。 （2）必须符合生产工艺要求主生产车间应在工厂的中心，其它车间部门及公共设施需围绕主车间进行布局。 （3）主车间、仓库按生产工艺流程布置[3]，并尽量缩短距离，避免物料的往返运输。 （4）全厂货流、人流、原料、管道的运输应有各自的路线，力求避免交叉。 （5）动力设施应接近负荷中心[4]。变电所、锅炉房、空压站应布置在负荷较大的车间附近。 （6）工厂的组成
11、①主生产车间：成品或半成品。②辅助车间：协助生产车间正常生产。③动力车间：保证车间顺利生产。包括水泵房、水塔、贮水池、锅炉房、空压站、冷冻站、变电所、仪表维修间等。④行管部门：指挥、管理、服务。⑤生活设施：家属宿舍、倒班宿舍、运动场、俱乐部、绿化美化设施等。 （7）. 总平面设计满足卫生要求：生产区、生活区、厂前区要分区布置。生产车间应注意朝向，要保证阳光充足、良好通风。[5] 厂区要绿化，但不宜过大。过大会增加投资。生产车间与城市公路要有一定防护区，为30～50m。 （8）根据生产性质不同，主车间、动力供应、货运周转和卫生防火等应分区布置。（9）主车间应与卫生有影响的车间、废品仓库、煤
12、堆及有大量烟尘或有害气体排除的车间保持一定的距离。 （10）主车间应设在锅炉房的上风向。 （11）公厕要与主车间、原料库或堆场及成品库保持一定距离，并采用水冲式，以保证清洁卫生。 （12）厂区建筑物间距主要从卫生、防火、防震、防尘、噪音、日照、通风等方面考虑，在符合有关规范的前提下，使建筑间的距离最小。 （13）合理利用地质、地形和水文等自然条件，做好竖向布置 （14）合理确定建筑物、道路标高，以既保证不受洪水影响，使排水畅通，同时又节约土方工程量。[6] （15）总平面布置要遵循提高场地利用率的原则 2.2各单位布置要求 （1）工厂主楼:位置位于其他建筑物中心位置，应为其他建
13、筑物大多数均是为主楼中的生产过程服务的。[7] （2）办公大楼：应接近工厂的入口处，这样可以减少外来人员对厂区的干扰。 （3）仓库：临近工厂主要通道，方便运输，同时也应该考虑到建在主楼附近与其直接关系的位置。 （4）车库与警卫室这一类的建筑应建于出口和入口处。 （5）食堂、家属宿舍、 运动场、俱乐部等生活设施应保持与生产车间一定距离。 2.3厂址选择结果概述 综合以上各种因素，工厂位于四平市郊区，此处地势较平坦，北临102国道 。这样，原料购买运输不成问题，产品又能及时的销往各中心城市，交通较为方便。工业区里生活设施配套齐全，有居民区、学校、医院、商店等基础设施。附近有 食品公司，
14、高技食品厂，糖厂，包装材料公司以及电热厂，这样有利于厂方之间的公共资源利用，这样可以进一步降低成本，提高利润。同时，可以和其他食品工厂合作，共同推销产品， 提升市场占有率。 第三章 生产工艺 3.1原料及产品的质量指标 我国啤酒质量标准为GB4927-1991，实验方法GB4928-1991[8]。 3.1.1理化指标 表3-1 成品啤酒的理化指标 Table 3-1 finished beer physiochemical index 项目 优级 一级
15、二级 酒精度%(w/w) 18º 16º 14º 12º 11º 10º 8º 原麦汁浓度% w/w 18º 16º 14º 12º 11º 10º 8º 总酸ml/100ml 18º16º 14º 12º11º 二氧化碳%（w/w） 保存期（天） ≥4.5 ≥4.4 ≥4.3 ≥3.7 ≥3.4 ≥3.1 - 18±0.3 16±0.3 14±0.3 12±0.3 11±0.3 10±0.3 8±0.3 ≤4.5 ≤3.0 ≤2.6 ≥0.40 ≥120 ≥4.3 ≥4.2 ≥4.1 ≥
16、3.5 ≥3.2 ≥2.9 ≥2.4 18±0.3 16±0.3 14±0.3 12±0.3 11±0.3 10±0.3 8±0.3 ≤4.5 ≤3.0 ≤2.6 ≥0.38 ≥120 ≥4.3 ≥4.2 ≥4.1 ≥3.5 ≥3.2 ≥2.9 ≥2.2 18±0.3 16±0.3 14±0.3 12±0.3 11±0.3 10±0.3 8±0.3 ≤4.5 ≤3.0 ≤2.6 ≥0.35 ≥120 3.1.2感官指标 表3-2 感官指标表 Table 3-2 sensory inde
17、xes 项目 优级 一级 二级 透明度 浊度EBC 形态 泡沫性瓶装.S 泡沫性灌装S色度 14º 色度 12º11º 色度 8º 香气和口味 清亮透明，无明显悬浮物和沉淀物 1.0 泡沫洁白细腻，持久挂杯 210 180 5.0-11.0 5.0-9.5 -- 有明显的酒花香气 ，口味纯正，爽口 ，酒体协调柔和， 无异香异味 清亮透明，无明显悬浮物和沉淀物 1.0 泡沫较洁白细腻，较持久挂杯 100 180 5.0-11.0 5.0-11.0 5.0-12.0 有较明显的酒花香 气，口味纯正较爽口，酒
18、体协调柔和，无异香异 尚清，较透明 1.0 泡沫尚洁白，较粗 120 -- 5.0-14.0 5.0-14.0 5.0-12.0 有酒花香气，口味较纯正，无异味 3.2生产技术方案选择 3.2.1产品方案 640ml,12º瓶装啤酒 3.2.2生产方法的选择与对比 目前，啤酒厂根据所生产的的产品和使用原料及设备等情况，使用很多糖化方法，这些方法有一些共同特点，即利用麦芽中一些主要的酶并在这些酶最适温度下保湿（称为休止）一段时间获得所需的分解物。[9]糖化休止阶段如下：50℃蛋白休止，62-65℃麦芽糖形成，70-75℃糖化休止，78℃并醪糖化终止。依
19、据对糖化醪采取的升温方式不同，把糖化工艺分为两大类，即浸出糖化法和煮出糖化法。 1.浸出糖化法 浸出法就是兑醪液从一定的温度开始加热至几个温度休止阶段进行休止，最后达到并醪化终止温度，此工艺是纯粹利用麦芽中的酶，浸出法的醪液没有煮沸过程。 用浸出法生产的啤酒，由于分醪煮沸，所以口味没有什么特点，色度较浅，如要加以改变，可通过加入特种和色泽较深的麦芽加以补偿。 浸出法主要优点为操作简单，便于控制，容易实现自动化，与煮出法相比耗能降低20%-50%；麦汁在煮沸前仍然保留一定的酶活力。缺点为浸出法碘反应较差，糖化得率也相对比较低。 2.煮出法 糖化过程中对部分醪液进行煮沸方法称为煮
20、出法。根据醪液煮沸的次数，分为一次、二次、三次煮出法。其特点是取部分醪液加热到沸点，然后并入为煮沸的醪液混合，使全部醪液温度升高到不同酶分解所要求的温度，最后达到糖化终了温度。[10] 3.双醪煮出糖化法 国内大多数用双醪煮出糖化法，辅料、麦芽分别投放到糊化锅、糖化锅，辅料在糊化锅内糊化、糖化和煮沸后兑入糖化锅，达到所需要的糖化温度。根据糖化锅兑醪次数，分为一次、二次、三次糖化法。 双醪煮出糖化法的特点是： （1）辅料选用大米和玉米，添加量为20-30%，最高可达40-50% （2）谷物辅料在进行糊化时，一般要加入少量麦芽，也可用a-淀粉酶替代麦芽，使淀粉边糊化边液化，进行加压或者
21、无压煮沸。煮沸时间一般在20-40min，使谷物溶解，有利于兑醪后的糖化作用。 （3）麦芽在糖化锅内进行蛋白质分解，然后对如煮沸的糊化醪液，升温至所需的糖化温度。[11] （4）一次或者二次糖化法制备的麦汁色泽浅、发酵度高，更适合制造储藏啤酒。制造黑色啤酒或采用溶解不良的麦芽时，采用三次糖化法。 4.外加酶糖化法 外加酶糖化法时指麦芽小于50%，使用部分大麦和大米（或者玉米）双辅料，并添加适量商品酶制剂制备啤酒麦芽汁的方法。此方法可降低原料成本，生产的啤酒质量与通常啤酒相近。 本啤酒厂采用二次煮出法，首先辅助原料大米和部分麦芽粉在糊化锅中与水混合，并升温煮沸糊化（即第一次煮沸）。与此
22、同时，麦芽和水在糖化锅内混合，46.7℃保温，进行蛋白质休止，时间为60分钟。将糊化锅中煮沸之糊化醪泵入糖化锅，使混合醪温达到糖化温度65-70摄氏度，保温进行糖化。待糖化醪进行无碘反应后，从糖化锅中取出部分醪液入糊化锅进行二次煮沸，而后泵入糖化锅使醪温升至78℃，停止20min，过滤（保持78℃）。[12]二次煮出法的特点使中间有一次从糖化锅取出部分醪液进行煮沸，方法使专取出锅底浓醪。其目的在于将麦槽中残余生碘粉在进行一次糊化。当两者再次混合后，未煮沸部分中之酶活力再作用于已糊化后的残淀粉，因而提高了浸出物收得率。 3.2.3生产工艺流程简述 麦芽、啤酒花、水和酵母，这四样酿造啤酒的原
23、料创造出世界级的酿造制品。在比利时、英国、德国和法国等国家，这种简单的配方已经经历了几个世纪的洗礼，至今仍在使用。即使有些厂家在技术、防腐剂和添加剂上有改进，那也只为了使酿造成本更低，酿造速度更快一些而已。 啤酒使一种变化多端的复合物，虽然只有四种简单的成分，但却能配出千变万化的组合，而且在酿造过程中会遭遇不同的难题，啤酒酿造师凭着对各种成分的深刻认识和它们彼此之间的相互影响，细致的设计配方，如果要鉴别最终的酿造结果，那只能纯粹凭“啤酒大师”的知识和经验了。 啤酒的酿造过程，首先把发芽的大麦在滚筒碾碎机中碾碎，注入热水混合，旋转入麦芽汁桶（这是一种置于酿造车间的铜制或木制或不锈钢制的大容
24、器）。麦芽汁就像燕麦粥，呈金黄色，有点甜。煎熬麦芽汁的方法是由德国的酿酒师针对他们的麦芽类型开发的，他们先把麦芽汁抽入一个罐中，煮沸促使蛋白质分解，然后再抽回到麦芽汁桶，几个小时内慢慢的上升温度。这个方法起初应用于德国白啤酒(Weissbiers）和德国巴克黑啤酒(Backs)的酿造，那是为了酿制一种厚泽麦芽风格的啤酒。 现在许多啤酒厂在传统方法的基础上又作了一些调整，其麦芽汁加温过程只在一个容器中进行，所不同的是温控步骤精确多了。麦芽汁制备完成后，甜甜的麦芽汁被过滤后流入酿造罐，通常再用热水喷射麦芽汁沉淀物，以带走剩余的麦芽汁。 在酿造罐中，再煮沸麦芽汁并添加啤酒花，通常要煮一个半小时到
25、三个小时。然后，过滤掉啤酒花沉淀，再用离心法分离掉沉淀的蛋白质，冷却至发酵温度，麦芽汁输送至 初级发酵罐中，在那里加入一定量的新鲜酵母。[13]大多数情况下，发酵过程要持续五至十天，然后“清”啤酒被注入后熟罐，在那里需要进一步净化和老化一至二周。拉格啤酒通常要经历更长时间的发酵期；二周的初级发酵，二周的二级发酵以及一到六个月的后熟。熟啤酒离开啤酒厂之前，经过过滤和罐装，并加入二氧化碳，最后成为我们见到的啤酒。 3.2.3.1原料的粉碎 麦芽粉碎：麦芽粉碎的目的主要在于，使表皮破裂，增加麦芽本身的表面积，使其内容物质更容易溶解，利于糖化。粉碎方法选用干粉碎法。 值得注意的是，对于表皮的粉
26、碎要求破而不碎，原因是表皮主要组成是各种纤维组织，其中有很多物质会影响啤酒的口味，如果将其粉碎，在糖化的过程中，会使其更容易溶解，从而影响啤酒的质量，其次使是因为，在糖化过后的过滤中，可以将其更容易的过滤掉，而且可以让其充当过滤层，达到更好的过滤效果。 大米的粉碎：对于大米来说，粉碎的越细越好，越利于糊化。玉米要求先脱胚和壳，粉碎度不能超过要求。两种辅料粉碎后的时间不能超过24小时，防止发热结块。[14] 3.2.3.2糖化 所谓糖化就是利用麦芽所含的各种水解酶，在适宜的条件下，将麦芽中不溶性高分子物质（淀粉，蛋白质，半纤维素及其中间分解产物），逐步分解成低分子可溶性物质这个分解过程叫做
27、糖化。 整个过程主要包括：淀粉分解，蛋白质分解， B-葡聚糖分解，酸的形成和多酚物质的变化。 1、糖化工艺技术条件 （1）料水比（醪液浓度） 淡色啤酒料水比为1：4-5，从醪液浓度看，淡色啤酒的第一麦汁浓度以控制在14%-16%为宜。醪液过稀或过浓对浸出物收得率都有影响。 分开在糊化锅内进行糊化和液化的谷物辅料，投料时料水比一般控制在1：5左右。 （2）糖化温度：糖化时的温度一般几个阶段进行控制，每个阶段的作用是不同的。 （3）pH 控制在5.6左右 （4）糖化时间 随不同的糖化方法而异 2、糖化方法：双醪一次煮出糖化法 双醪一次糖化法的特点是将辅助原料和部分麦芽粉在糊
28、化锅中与45～50℃温水混合，并升温煮沸糊化(第一次煮沸)。与此同时，麦芽粉与温水在糖化锅中混合并以50℃保温，进行蛋白质休止(即蛋白质分解过程)，时间在30～120 min。接着将糊化锅中已煮沸的糊化醪泵入糖化锅，使混合醪温达到糖化温度(65～68℃)，保温进行糖化，直到与碘液不起呈色反应为止。然后从糖化锅中取出部分醪液(一般取底部占总量二分之一的浓醪)泵人糊化锅煮沸(第二次煮沸)，再泵回糖化锅，使醪液升温至76～78℃，静止l0 min后进行过滤。 3.2.3.3醪液过滤 过滤目的：糖化工序结束后，应在最短的时间内，将糖化醪液中的原料溶出物质和非溶性的麦糟分离，以得到澄清的麦汁和良好的
29、浸出物收得率。 过滤步骤：以麦糟为滤层，利用过滤方法提取麦汁，叫做第一麦汁或者过滤麦汁。然后利用热水洗涤过滤后的麦糟，叫做第二麦汁或者洗涤麦汁。 过滤方法：快速渗出槽法(Strainmaster) 3.2.3.4麦汁煮沸和添加酒花 （1）煮沸设备：麦汁煮沸锅 （2）酒花的使用：酒花粉，用量为0.8～1.0kg/m3麦汁。 （3）酒花的加入方法：采用传统3～4次添加法为主。以三次法为例：第一次在煮沸5～10min后添加总量的5%～10%，第二次、在煮沸30～40min后添加总量的55%～60%，第三次在煮沸终了前10min加入剩余的酒花天酒地。这最后一闪添加的就是香型酒花或质量较好的
30、酒花，以赋予啤洒较好的酒花香味。 3.2.3.5麦汁后处理 麦汁后处理主要是通过物理方法将热凝物质与麦汁分离，和将麦汁冷却。 分离：回旋槽法 冷却：密闭式（薄板冷却器、列管式冷却）冷却。 3.2.3.6啤酒的发酵 （一）酵母的扩大培养 啤酒厂生产使用的酵母，由保存的纯种酵母经扩大培养，达到一定数量后，供生产现场使用。 斜面啤酒酵母原菌→10ml麦芽汁试管4支(每支装10～12度麦汁5ml)→250ml麦芽汁三角瓶4支（每支装10～12度麦汁50ml）→3L麦芽汁三角瓶4支（每支装10～12度麦汁500ml）→20L卡氏罐(内装10～12度酒花麦汁10L)
31、→200L密闭铅桶(内装10～12度酒花麦汁100L)→1.5～2.0m3酵母繁殖槽→发酵 （二）发酵工艺 在11℃的麦汁中添加0.6%～0.8%的酵母，入罐后保温36h，升温到10℃保持2d，开始旺盛发酵。自然升温到14℃，保持4d，罐压升到0.125 MPa。大约在第7天时降温到5℃，保持1d，排出沉淀酵母。继续降温至0℃左右，保持5～7d，过滤。整个发酵期约14d。 3.2.3.7啤酒的过滤、包装与灭菌 啤酒的过滤：发酵后的啤酒，从理论上讲一定口味成熟，二氧化碳饱和，但是其内还仍然存在一定量的固体小颗粒，必须将其过滤掉，方可包装出售。 过滤可分粗滤和精滤两步进行。可先用硅藻
32、土过滤机进行粗滤，以除去啤酒中的较大颗粒物质和酵母，再用板式过滤机精滤[17]。经粗滤和精滤的啤酒，澄清度较高，非生物稳性较好。 过滤的方法：硅藻土过滤、板式过滤机过滤。 熟啤酒灭菌均采用巴氏灭菌。基本过程分预热、灭菌和冷却三个过程，一般以30～35℃起温，缓慢慢地（约25min）升到灭菌温度60～62℃，维持30～30min,又缓慢慢地冷却到30～35℃。然后经检验、贴标签最后装箱入库。 纯生啤酒不经过瞬间杀菌，或包装后不经过巴氏灭菌，而是经严格的除菌过滤和无菌包装。 啤酒的包装：瓶装和罐装。 啤酒的包装流程：瓶子→选瓶→浸瓶→洗瓶→控水→验瓶→装酒→压盖→验酒→杀菌（生啤酒无需此
33、步骤）→贴标→装箱 成品啤酒： （1）色泽：良好的淡色啤酒，色泽光洁醒目，可以用次方法来辨别啤酒的质量。 （2）透明度：良好的啤酒应该有着很好的透明度，不应该带有浑浊的现象。 （3）泡沫：泡沫是啤酒的主要特征之一，良好的啤酒，泡沫细腻洁白，有一定的持久性。 （4）二氧化碳含量：一般啤酒的二氧化碳含量应该在5.2-5.8%质量百分比 （5）啤酒的风味：由于酒花的作用，使啤酒带有很明显的酒花香味和酒花苦味，但是这种苦味，苦而不长。 3.2.4生产工艺流程简图 水、蒸汽 麦芽、 大米 粉碎
34、 糊化 糖化 过滤 麦槽 麦汁煮沸锅 酒花渣分离器 回旋澄淀槽 薄板冷却器 酒花糟 热凝固物 酵母 培养 扩大培养 发酵罐 充氧 麦汁过滤
35、 酵母 贮存 硅藻土过滤 纸板过滤 灌装 过冷 清酒罐 杀菌 贴签 装箱 入库 出厂 3.3物料衡算 3.3.1 100kg原料（65%麦芽，35%大米）生产12度淡色啤酒的物料衡算。 1.谷物清磨损失重量（g） 麦芽清磨损失 gm=m×pm=65×0.66%=0.43(kg) 大米清磨损失 gn=n×pm=35×0.6%=0.21(kg) 2.100kg混合原料中含浸出物重量（E） 麦芽：Gm=(m-gm)(1-Wm)×Em=(65-0.34)(1-5%)×75%=46.0(kg) 大米：Gn=(n
36、gn)(1-Wn)×Em=(65-0.34)(1-5%)×75%=46.0(kg) 则：E= Gm + Gn=46.0+28.75=74.75 3.煮沸前的麦汁量 设最终麦汁浓度为120,麦汁煮沸后冷却时，由于自然蒸发，其浓度提高了0.2%所以再煮沸锅煮沸后的麦汁浓度B为11.8% 则煮沸后的麦汁重=E×C/B=74.75×98.5%/11.8%=624(kg) 设：麦汁在煮沸锅中大蒸发强度为10%，大蒸发时间为1.5h 则煮沸量Wx=(Wx+624)×10%×1.5=110(kg) 则煮沸前的麦汁量=624+110=724(kg) 4.热麦汁体积 有以上计算可知，煮沸后的
37、浓度为11.8%的热麦汁，重量为624kg。此11.8的热麦汁比重为γ=1.0484kg/1，而100℃的热麦汁比20℃时体积膨胀1.04倍。所以麦汁体积V=624/1.0484×1.04=619(1) 5.澄清冷却物料计算 澄清冷却损失率为5.1% 则冷麦汁产量为：619×(1-5.1%)=587.43(1) 6.发酵后产量 发酵损失率为2% 则：啤酒产量=587.43×(1-2%)=575.68(1) 7.成品啤酒计算 过滤和包装损失为4.2% 则：成品啤酒产量=575.68×（1-4.2%）=551.50（1） 8.120啤酒的吨啤酒耗粮： 设：120啤酒每升重为1
38、012kg 则吨啤酒耗粮=1000×100、（551.50×1.012）=179.2（kg） 3.3.2物料衡算表 表3-3 190000t/a 啤酒厂发酵车间的物料衡算表 Table 3-3 190000t/a brewery saccharification workshop of material balance calculate table 物料名称 对100kg混合原料 1000L 12°淡色啤酒 190000t/a啤酒生产 混合原料 麦芽 大米 酒花 热麦汁 冷麦汁 发酵液 过滤酒 成品啤酒
39、 100kg 65 kg 35 kg 1.20 kg 619.0L 587.43 L 575.6 L 556.3 L 551.5 L 179.2kg 116.5 kg 62.7 kg 2.13 1109 L 1051 L 1029 L 995 L 986 L 34452×103 kg 22393×103 kg 12058×103 kg 303.5×103 kg 212874×103 L 201869×103 L 197948×103 L 191710×103 L 190000×103 L 3.4主要设备选型 3.4.1糖化罐
40、选型 （说明：按设计人员提供的体积，工厂就会依据有关国家标规定设计出合理的设备，此处只做大概比例计算） 1.每批投料量:190000×179.2/300/6=18915.6 2.米醪 设：糊化锅中的麦芽为总麦芽的20%，糊化锅中的料水比为1：4.5 加入糊化锅的原料=18915.6×0.35+18915.6×0.35×20%=7944.5 米醪量=7944.5+7944.5×4.5=43694.9(kg) 3.麦醪 设：糖化罐中的料水比为1：3.5 加麦芽量为：18915.6×0.65-18915.6×0.35×20%=10971.0(kg) 麦醪量为=10971.0+10
41、971.0×3.5=49369.7(kg) 4.第一次煮沸后糊化醪量 设每小时消耗量为5%。糊化时间为40分钟 则：第一次煮沸后糊化醪=43694.9+43694.9×5%×(40/60)=45151.4(kg) 5.糊化关糖化前质量 糖化罐糖化前质量=糊化醪+麦醪=45151.4+49369.7=94521.1(kg) 6.糖化罐体积 设混合醪密度为1082kg/m，锥形罐灌装系数为85% 糖化罐有效体积=94521.1/1082=87.36(m3) 糖化罐体积=87.36/85%=102.8(m3) 按糖化罐、糊化罐径高比为2：1计算，可得糖化罐半径为3150mm 3
42、4.2糊化锅选型 糊化锅体积为糖化罐体积的1/2-2/3，现取0.6则糊化罐径为2700mm 3.4.3过滤槽选型 过滤槽体积即为糖化醪体积，取过滤槽径高比为3：1，计算的过滤槽半径为3600mm 3.4.4煮沸锅选型 由物料衡算可知煮沸锅每100千克煮沸前的麦汁量为734kg 煮沸前麦汁浓度为1040kg/m3 则：两个煮沸锅体积为734/100×18915.6/1040=133.50(kg) 煮沸锅体积：133.50/2/0.85=78.53 (m3) 煮沸锅的径高比2：1，计算的煮沸锅的半径为2800mm 3.5.5回旋沉淀槽选型 回旋沉淀槽体积即为麦汁煮沸后的体
43、积，按回旋沉淀槽径高比为1：2计算 煮沸后的体积=624/100×18915.6=118033.3(kg) 煮沸后的密度为1062kg/m3 回旋沉淀槽体积为118033.3/1062/0.85=130.7(m3) 计算得沉淀槽半径为2100mm 第四章发酵罐 4．1 发酵罐的基本尺寸 4.1.1 容积 糖化一次可得冷麦汁量为110938L，取填充系数为0.8，以便为泡沫提供预留空间，则总容积V总=86.493/0.8=138.1,取109m3 4.1.2 发酵罐的直径 径高比一般以（1:3）-（1:4）为
44、宜，此处取H:D=3:1，圆锥底角一般为70-75°，这里选圆锥底角为74°，则锥高： h=D/(2tanα/2), 又V总==，代入相关数据得 D=4.6m,H=13.8m，h=2.8m 4.1.3 发酵罐总高 封头高取h0=D/4,故h0=4.6/4=1.15m,H总=H+h0+h=13.8+1.15+2.8=17.1m 4.1.4 冷却面积 冷却面积取Q大值来计算 A=Q/(k)，式中k=100kJ/m2.k 根据发酵工艺，啤酒在1天内温度从16℃降至10℃放出热量Q1 Q1=mc(t2-t1)=86.493×1.008×（16-10）/24×3.7=86407
45、kJ/h， 啤酒在后期2.5天内由10℃降至0℃放出热量Q2 Q2=mc(t2-t1)=86.493×1008×（10-0）/(2.5×24)×3.7=57604kJ/h 因为Q1>Q2，故取Q1计算 =（14-17）/(ln14/17)=15,A=86407/100×15=58m2 4.2 发酵罐的材料 锥形发酵罐置于露天环境，要进行良好的保温，以降低生产中的耗冷量，所用保温材料要求热导率低，密度小，吸水率低，不易燃烧。 聚苯乙烯泡沫塑料式最佳绝缘材料，但价格较高，聚苯胺树脂价格较便宜，可现场发泡喷涂，施工方便，但易燃。两种材料的保温厚度为15-20cm，膨胀珍珠岩因易吸水，保
46、温性能要差一些，但价格低廉，使用厚度为20-25cm为宜，结合本设计实际情况，综合考虑选价格中等的聚酰胺树脂作为保温材料。 保温材料外部设防护层，采用瓦楞型板材，罐体采用型号为0Cr18Ni9的不锈钢。 第五章 环境保护及综合利用 5.1环境保护 综合考虑原料、交通、水电、气等建设条件，同时注意兼顾环保、卫生、消防、安全及节约用地、节省投资等原则，确定厂址位于市郊。厂区门前为公路，且与高速公路相连，交通运输条件十分便利，无污染源，进厂道路全部为水泥路面。厂区周围无毒气和污染的工厂[18]。 本项目厂址无工业噪声污染，生产用水所产生的部分污水经厂区污水处理后，排水水质无污染，采用先
47、进的工艺和设备，生产过程无粉尘产生，各种指标均达到环保要求。 5.2 副产物的利用 5.2.1 冷热凝固沉淀中麦汁和凝固蛋白的回收 麦汁冷却后,泵送沉淀槽澄清冷却时,即形成蘑菇沉淀(冷热凝固物) ,含有一定量麦汁和凝固蛋白质(蛋白质在煮沸锅内与酒花中鞣酸结合形成的一种鞣酸蛋白沉淀,其蛋白质含量达40 %～50 %) 。将冷热凝固物返回糖化后麦汁过滤进行回收，提高麦汁的收得率。 5.2.2 麦糟处理 麦糟是啤酒厂产量最大的副产物,洗糟水是生产废水中重点的排放负荷之一。麦糟的回收大大降低了后序废水处理负荷,还收到良好的经济效益。湿麦糟成分:水分75 %～80 % ,粗蛋白质5 %
48、可消化蛋白质3.5% ,脂肪2 % ,可溶性非氮物10 % ,粗纤维5 % ,灰分1 %。回收的湿麦糟一部分直接售给用户,投资少,处理费用低。大部分加工成饲料,既能增值,又便于贮存和运输[19]。从麦汁过滤槽过滤机分离出来的麦糟(含水分80 %～85 %) ,用螺旋压滤机去除10 %左右的水分,然后进入列管式蒸汽干燥机干燥至含水率10 % ,再粉碎、造粒,制成颗粒干燥麦糟。[19] 5.2.3 二氧化碳的回收 二氧化碳是啤酒中发酵最重要的副产物，近代啤酒酿造技术中二氧化碳又是必不可少的重要原料。二氧化碳重要作用。合理应用对改造酿造工艺，提高啤酒的质量起重要作用。啤酒中二氧化碳回收的方法
49、包括如下单元操作：收集—洗涤—压缩—净化—干燥—冷却—液化—储存或装瓶。 5.2.4 废酵母回收生产饲料酵母 啤酒酵母约为啤酒产量的0. 1 %～0. 2 %(干基,质量分数) 。啤酒厂除将小部分酵母泥留作种子使用外,大部分连同其中的残留啤酒直接排入下水道,严重污染环境(酵母泥的COD 高达10 万mg/ L以上) 。啤酒酵母中含有丰富的蛋白质(约占啤酒酵母质量的50 %) ,其中含有大量的人和家禽所必需的多种氨基酸,作为人类食品和家禽饲料添加剂都具有很高的营养价值[20]。 第六章 职业安全卫生 6.1 职业安全 3 W# V8 o' ]- {0 L% N"
50、n, s2 R* | 卫生与安全和产品的生产,质量和销售一样必须优先考虑。8 3 [0 v: @2 s4 s* 我们将按以下几点运作：" : e/ x, o6 h, c+ `6 ]贯彻“安全第一,预防为主”的方针,突出预防为主。 " D/ {5 F6 F" s Q3 D 遵守国家和各级政府发布实施且适时适用的法律法规 。 鼓励全员参与安全工作,强调安全是每一个人的责任。 “五同时”和“三同时”贯穿于生产工作和改造项目的全过程。 实施与员工和相关方的交流协调,获取改进信息。 实施区域/团队或项目负责人为“安全生产第一责任人”的原则。 ) b2 U
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