年产20万吨啤酒厂设计.docx

1、年产20万吨啤酒厂设计年产20万吨啤酒工厂设计说明书第一章 绪论我国盛产大米，所以大米一直是我国啤酒酿造广泛使用的一种辅助原料，添加量在25%左右。大米最大的特点淀粉含量高，可达75%-82%，无水浸出率高达90%-93%，而蛋白质含量较低，只有8%-9%，多酚类物质和脂肪的含量也较低。因此用大米做辅料，酿造的啤酒色泽浅，口味爽尽，泡沫细腻，酒花香味突出，非生物稳定性好。第一节 设计背景及前景啤酒含有17种氨基酸，多种维生素及碳水化合物、矿物盐等物质、每升啤酒的热量可达430卡，相当于6-7枚鸡蛋，0.75升牛奶或50克奶油，被世界营养协会组织列为营养食品，素有“液体面包”之誉。2007年至2

2、011年，啤酒行业面临着较好的发展际遇：国民经济持续快速发展和城市化水平提高，给行业发展创造了巨大的需求空间；西部大开发、振兴东北地区等老工业基地、促进中部崛起和建设社会主义新农村等重大发展战略，为啤酒行业创造了新的发展机遇；全球经济和区域化经济一体化进程的加快，为我国啤酒行业在更大范围内配置资源、开拓市场创造了条件。此外，低度淡爽成啤酒的流行口味，且啤酒消费需求分层很快，但啤酒本身的特性不会因需求的多样化而消失，大众消费者养成的消费习惯不会很快改变，所以传统型消费仍是消费主流。所以，根据市场调查分析，中国的啤酒市场还是有很大的前景。现在我国啤酒产量方面跃居世界第二，而且在质量、技术、装备水平

3、等方面也都有了较大幅度的提高，充分显示了我国啤酒工业强劲的发展势头。但是，我国啤酒与世界发达国家相比，仍有很大差距。我国啤酒厂不合理企业规模偏多，达不到啤酒生产应有的经济规模。通过对国内外技术经济指标的数据分析得出，10万吨/年规模以上的啤酒厂才有较好的技术经济指标水平。而现在这样的厂较少，多数是设备陈旧、老化，生产能力不足，设备的自动化程度不高，工艺落后的小酒厂。所以建设一个现代化的大规模的啤酒厂势在必行。第二节 设计主要工艺参数1、生产规模年产20万吨啤酒，全年生产300天。2、发酵周期锥形发酵罐低温发酵24天。3、原料配比麦芽75，大米254、啤酒质量指标理化要求按我国啤酒质量标准GB

4、49271991执行，卫生指标按GB 4789.14789.28执行。12啤酒理化指标 外观：透明度：清亮透明，无明显悬浮物和沉淀物 浊度，EBC1.0 泡沫、形态：洁白细腻，持久挂杯，泡持性S180 色度：5.09.5 香气和口味：明显的酒花香气，口味纯正、爽口，酒体柔和，无异香、异味 酒精度（m/m） 3.7 原麦汁浓度（m/m） 120.3 总酸 mL/100mL 2.6 二氧化碳（m/m） 0.40 双乙酰 mg/L 0.13第二章 厂址选择第一节 厂址选择的重要性厂址选择关系到工业布局的落实,投资的地区分配,经济结构,生态平衡等,还将直接或间接地决定着工厂投产后的生产经营,经济效益.

5、 厂址选择须从国民经济和社会发展全局出发,运用科学发展观和方法分析评价建厂条件,正确选择厂址,实现资源的合理配置. 第二节 厂址选择的原则厂址选择应遵循的原则有以下几个方面：1、须符合区域经济发展规划,国土开发及管理的有关规定.2、厂区气候,水文,地质,地形地貌,水源及能源等须符合建设要求.3、须按照指向原理,根据原料,市场,能源,技术,劳动力等生产要素相对区位综合分析4、要考虑交通运输和通讯设施等条件.5、要便于利用生活福利设施,卫生医疗设施,文化教育和商业网点等设施.6、要注意环保和生态平衡,注意自然风景区,名胜古迹和历史文化等. 第三节 厂址选择从投资和经济效益考虑1、厂址应有较方便的运

6、输条件，若需建公路或专用铁路时，距离最短为好，以节省投资。2、有一定供电条件，满足生产需要。3、所选厂址附近不仅有充足的水源，而且水质应较好。4、厂址最好选在居民区附近，这样可以减少宿舍，商店，学校等职工的生活福利设施。第四节 厂址选择的结果 气象资料是工厂总平面布置的依据之一。厂址选择用该接近原料产地，保证供应方便，减少运输损失。再次还应该考虑到微生物发酵工厂对环境因素的特殊要求，需要地势平坦，利于排水，有丰富的水源。综合以上结果，选择南京市作为建厂地址。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，是较为理想的选择。第三章 啤酒厂总平面设计第一节 总平面的设计的基

7、本原则总平面设计必须贯彻国家的各项方针，政策，在符合放火，卫生规范的前提下，尽可能节约用地，不占，少占农田；减少劳动强度，节约建筑材料，具体应注意以下几方面。1、平面紧凑：必须按设计任务书和选择厂址报告进行设计，按不同的规模和类别结合周围环境，布置上力求紧凑，节约用地。2、布置合理：（1）建筑物、构筑物的布置必须符合工艺流程要求，力求生产线略短，避免交叉和往返运输，合理组织人流物流。（2）动力设施应接近负荷中心，以缩短管线，减少损耗。（3）根据生产性质不同，动力供应，货运周转，卫生防火等分区布置。（4）车间应与食品卫生有影响的综合车间，废品仓库、煤堆、大量烟尘或有害气体排出车间间隔一定的距离，

8、主车间应设在锅炉房的风位；并把有大量烟尘排出的车间布置在厂区边缘及常年主导风向的下侧。第二节 啤酒厂的组成啤酒厂一般是由生产车间、辅助车间、动力设施、给水、排水设施，全厂性设施等组成。生产车间：制麦车间，糖化车间，发酵车间 。辅助车间：原料预处理车间，过滤车间，灌装车间，仓库。动力设施：配电所，锅炉房，冷冻机房。给水设施：水塔，水池，冷却塔等。全厂性设施：办公室，食堂，医务室，哺乳室，托儿所，浴室，厕所，自行车棚，围墙，大门，传达室。第三节 占地面积的估算估算该啤酒厂占地面积为50000m2 。厂区建筑系数取40%，厂区土地利用系数60%第四章 啤酒生产工艺啤酒生产分为两大部分，即麦芽制造和啤

9、酒酿造。第一节 麦芽制造工艺流程麦芽制造主要有三大步骤：浸麦、发芽、干燥流程如下：原料（大麦）浸渍发芽干燥除根1、原料的选择小麦是我国的主要食物，蛋白质含量高。到目前为止，我国还没有专门用于啤酒酿造的小麦品种，只能从诸多小麦品种中选择蛋白含量相对较低，适合啤酒酿造的品种。2、浸麦浸麦方法与大麦相似，但小麦不带皮壳，吸水快，浸麦时间短，约24小时就达到了发芽最适水分，35-55h浸麦度可达到43%-44%。另外，小麦无外壳，容易污染，必要时可添加甲醛杀菌，根据污染程度甲醛添加量波动在0.05-0.1之间。3、发芽与大麦相比要注意两点：第一点，小麦料层压得比较紧，投料量要少些，在发芽箱中发芽比大麦

10、投料量少10%-20%；第二点，小麦根芽非常容易脱落，翻麦是要特别小心，并尽可能少翻麦。4、干燥 小麦麦芽干燥过程同样三个温度很重要：出事温度、中间温度和焙焦温度。单层高效干燥炉的初始温度在40-50之间，双层干燥炉在35-40之间。中间温度60，避免过早加热升温。小麦麦芽的焙焦温度略低于大麦麦芽，建议不超过82。第二节 啤酒酿造工艺流程 糖化用水 洗槽用水 酒花 原料（大麦、大米） 粉碎 糖化 麦汁过滤 麦汁煮沸 装箱 贴标 除菌灌装 啤酒过滤 发酵 麦汁冷却 酵母 充氧1、粉碎粉碎使原料表面积增加，与水接触面积增加，糖化时间减少，收得率增加。 麦芽可粉碎成麦皮、粗粒、细粒、粗粉、细粉五个部

11、分。 要求麦芽皮壳破而不碎，胚乳部分尽可能细一些。 2、糖化制备麦芽汁的主要过程是糖化。将粉碎后的麦芽，在带底部搅拌的糖化锅中与45的水混合，利用麦芽自身的酶，使麦芽和辅料中的淀粉和蛋白质等的不溶性高分子物质水解成为可溶性低分子物质，如糊精、糖类、胨、肽、氨基酸等，这就是糖化过程。 本项目采用的糖化方法是国内常用的糖化方法二次煮出糖化法。 该方法简单来说，首先将辅料与部分麦芽在糊化锅中与45温水混合，保温20min，然后用10min时间升温到70，再保温20min，其后再用15min时间升温煮沸，让其沸腾40min，称第一次煮沸，得到糊化醪。与次同时，麦芽和水在糖化锅内混合，4555保温309

12、0min，使麦芽所含蛋白质分解，称为蛋白质休止。将煮沸之糊化醪泵入糖化锅中，使混合醪温达到6568，保温搅拌进行糖化。待糖化醪无碘色反应后，从糖化锅中取出部分醪液进入糊化锅进行第二次煮沸，尔后再次泵入糖化锅混合，使糖化锅中醪液升温至7578（液化温度），静置10min即可送去过滤。 3、过滤糖化工序结束后,意味着麦芽汁已经形成。采用过滤方法尽快将麦汁和麦糟分离。过滤的好坏，对麦汁的产量和质量有重要的影响。 麦汁过滤分为过滤和洗糟两个操作过程。 过滤的目的是获得清亮的麦汁和较高的麦汁收得率。 要求麦汁过滤速度正常，过滤应在规定时间内完成，麦汁低吸氧，具有正常的色、香、味。 4、煮沸煮沸在煮沸锅中

13、进行。使多余的水分蒸发，使麦芽汁浓缩到规定浓度；使酒花有效成分溶入麦汁中，赋予麦汁独特的酒花香气和爽口的苦味；使麦汁中可凝固蛋白质凝固析出，以提高啤酒的非生物稳定性；破坏全部的酶活性，麦汁进行灭菌，以获得定型的麦汁。 煮沸要求适当的煮沸强度，分批添加酒花，在预定煮沸时间内，使麦汁达到规定浓度，保持有明显酒花香味和柔和的苦味，以保证成品啤酒有光泽、风味好、稳定性高。 煮沸时间7090min，麦汁的煮沸强度应达到8%10%，凝固性氮达1.520mg/L。 5、冷却麦汁煮沸定型后，必须立即进行冷却，使温度适合酵母发酵的需要。 要求冷却时间短，麦汁无细菌，并且不混浊，沉淀损失少，操作简单，可减少人力。

14、 本工艺采用“下面”酵母发酵，因此麦汁温度应冷却至48。6、发酵本工艺采用“前锥后卧”发酵方式。先在锥形发酵罐中进行啤酒发酵和双乙酰还原，然后送入卧式贮酒罐中进行后发酵。 在主发酵结束，外观发酵达65%左右，酒温降至56时，先回受酵母，再将嫩啤酒送入贮酒罐内。此时双乙酰还原需在贮酒罐内继续进行，贮酒罐兼有后发酵、成熟和贮酒三重作用。贮酒罐需设有和发酵罐同样的冷却夹套降温设施。倒灌之后，进行后发酵和双乙酰还原，气压缓慢上升至0.08MPa左右，待双乙酰下降达到要求后，急剧降温至01，进行贮酒。贮酒时间714d。 第五章 物料衡算第一节 基础数据 根据我国啤酒生产现况，有关生产原料配比、工艺指标及

15、生产过据如表1所示。表1 基础数据表序号项目名称 备注 1定额指标原料利用率麦芽水份大米水份无水麦芽浸出率无水大米浸出率98.56137595 2 原料配比 麦芽大米75253损失率冷却损失发酵损失过滤损失包装损失空瓶损失瓶盖损失商标损失空罐损失7.0 1.52.02.01.51.00.11.5对热麦汁 4 总损失率啤酒总损失率 12.5对热麦汁根据表1的基础数据，首先进行100kg原料生产12淡色啤酒的物料计算，然后进行1000L12淡色啤酒的物料衡算，最后进行100000t/a啤酒厂糖化车间的物料平衡计算。第二节 100 kg原料（麦芽大米）生产12淡色啤酒的物料衡算1、 热麦汁量（1）

16、原料麦芽收得率：75（1-6）70.5（2） 辅料大米收得率：95（1-13）82.65（3） 混合原料收得率：（7570.52582.65）98.572.43（4） 100 kg原料生产12热麦汁量： 72.43/12100603.58 kg（5） 100 kg原料生产12热麦汁体积： 603.58/1.0471.04599.54 L查资料知12麦汁在20时的相对密度为1.047，而100热麦汁比20时的麦汁体积增加倍数是1.04倍2、 冷麦汁量： 603.58（17）561.33L3、 发酵液量： 561.33（11.5）547.30L4、 过滤酒量： 547.30（1-2）536.35

17、L5、 成品啤酒： 536.35（1-2）525.63 L6、 颗粒酒花使用量选用质量较好，含酸较高的颗粒酒花，一般在热麦汁中加21.5 kg/t颗粒酒花，选择加酒花1.5 kg/t,即100 L热麦汁加0.15 kg的颗粒酒花0.15/100599.540.8993 kg7、湿糖化槽量糖化槽含水80，则湿麦槽量： 10075（1-6）（1-75）/（1-80）88.125kg大米槽量： 10025（1-13）（1-95）/（1-80）5.4375 kg糖化槽量88.1255.437593.563 kg8、酵母量湿酵母泥含水分85，生产100 kg啤酒可得2 kg湿酵母泥，其中一半做为生产接种

18、用，一半做为干酵母酵母含固形物量525.63/1001（1-85）0.788kg含水分7的酵母量： 0.788/(1-7)0.847 kg9、CO2含量 12冷麦汁561.33 L中浸出物量： 1.047561.331270.526 kg设麦汁真正发酵度为65则可发酵浸出物量： 70.5266545.842 kg麦芽糖发酵的化学反应式为C12H22O11 + H2O = 2C6H12O62C6H12O6 = 4C2H5OH + 4CO2 + 233.3 kJ设麦汁的浸出物均为麦芽糖构成则CO2的生成量: 45.842444/34223.591 kg设12啤酒含CO2为0.4，则酒中含CO2量为

19、： 525.631.0470.42.201 kg则释出的CO2量为： 23.5912.20121.39 kg常压下1 m3 CO2重1.832 kg，所以游离CO2容积为 21.39/1.832=11.676 m310、空瓶用量： 525.63/0.641.0150.6500.17 个11、瓶盖用量： 525.63/0.641.010.6497.71 个12、空罐用量： 525.63/0.3551.0150.25375.71个13、商标用量： 525.63/0.641.0010.6492.27 张14、空桶用量： 525.63/3010.152.63 个 第三节 生产100 L12啤酒的物料衡

20、算根据上述衡算可知，100 kg混合原料生产12成品啤酒525.63 L1、生产100 L12啤酒所需混合原料量：100/525.6310019.025 kg2、麦芽用量： 19.0257514.269 kg3、大米用量： 19.025254.756 kg4、热麦汁量： 100603.58/525.63=114.83 L5、冷麦汁量： 100561.33/525.63=106.792 L6、发酵液量： 100547.30/525.63=104.12 L7、过滤酒量： 100536.35/525.63=102.04 L8、成品啤酒量： 100525.63/525.63=100 L9、酒花用量：

21、100603.58/525.630.15=0.172 kg10、湿糖化槽量： 19.025/10093.56317.8 kg11、酵母量： 19.025/1000.8470.16 kg12、CO量： 19.025/10011.6762.20 m313、空瓶用量： 100/0.641.0150.695.156 个14、空罐用量： 100/0.3551.0150.2571.472 个15、瓶盖用量： 100/0.641.010.694.688 个16、商标用量： 100/0.641.0010.693.844 张17、空桶用量： 100/3010.150.5 个第四节 年产20万吨12淡色啤酒物料衡

22、算设生产旺季每天糖化6次，而淡季则糖化4次，每年总糖化次数 1506+1504=1500(次)，由此可算出每次投料量及其他项目的物料衡算。1、查12淡色啤酒密度为1.012kg/L，则每次糖化的啤酒量为：100 000 00015001.012=65876.15L每次糖化的原料量为:19.025/10065876.15=12532.94(kg)2、麦芽量： 12532.9475=9399.7（kg）3、大米量： 12532.9425=3133.235（kg）4、热麦汁量： 599.54/10012532.94=75140（L）5、冷麦汁量: 561.33/10012532.94=70351.1

23、5（L）6、酒花用量: 0.172/10065876.15=113.31 (kg)7、湿糖化糟量: 17.8/10065876.15=11725.95 (kg)8、发酵液量： 70351.15（1-1.5%）=69295.88（L）9、过滤酒量： 69295.88（1-2%）=67909.96（L）10、成品啤酒量： 67909.96（1-1%）=67230.86 （L）11、空瓶用量： 95.156 65876.15/100=62686个12、空罐用量： 71.472 65876.15/100=47083个13、瓶盖用量： 94.688 65876.15/100=62377个14、商标用量：

24、 93.84465876.15/100 =61821张15、空桶用量： 0.5 65876.15/100=330个把前述的有关啤酒厂酿造车间的三项物料衡算计算结果，整理成物料衡算表，如表2所示。表2物料衡算计算结果物料名称单位对100kg混合原料100L12淡色啤酒糖化一次定额量（66kL 12啤酒）100 000 t/a啤酒生产量混合原料Kg10019.02512532.9418799410大麦Kg7514.269940014099550大米Kg254.75631344699852.5酒花Kg0.89932.13113.31169965热麦汁L599.54114.83751401127100

25、00冷麦汁L561.33106.79270351.15105526725湿糖化糟Kg93.56317.811725.9517588925发酵液L547.30104.1269295.88103943820过滤酒L536.35102.0467909.96101864940成品啤酒L525.6310067230.86100846290空瓶用量个500.1795.1566268694029000空罐用量个375.7171.4724708370624500瓶盖用量个497.7194.6886237793565500商标用量张492.2793.8446182192731500空桶用量个2.630.5330

26、495000备注：12度淡色啤酒的密度为1012kg/m3，实际年产啤酒102057t。第六章 热量衡算麦汁的制备是啤酒生产的重要工序。麦汁的制备主要在糖化车间进行。多年来麦汁的制备方法没有太大的改变，主要方法还是首先将麦芽和辅料粉碎，糖化，醪液过滤，麦汁煮沸，麦汁后处理等几个过程。然而设备方面进步较快，在提高糖化时间，麦汁质量等方面有了很大提高。糖化设备已不受传统工艺的限制，而根据糖化的方法进行选择。该设计中设计的是选用质量一般的麦芽，选用双醪二次糖化煮出法。双醪指的是麦醪和大米与麦芽的混合醪。原因是制造淡色啤酒时，可依据麦芽的质量，及辅料的添加来选择是一次煮出糖化法，还是二次煮出糖化法。本

27、设计中选择的是中等麦芽，所以采用二次煮出糖化法。而选择双醪则可以用廉价的大米替代部分麦芽，降低生产成本。 工艺流程示意图如图3所示，其中的投料量为糖化一次的用料量（计算参表2） 自来水18 料水比1：5 料水比1：3.5 热水5070 15min t() 63 60min 冷却90 20min 100 40min 70 25min过滤 糖化结束 78 100 10min 麦芽 煮沸锅90min 回旋沉淀槽 薄板冷却器 发酵罐 酒花 图3 啤酒厂糖化工艺流程图第一节 糖化和糊化用水耗热量Q1根据工艺设计糊化锅中的料水比为1：5，糖化锅中的料水比为1：3.5。料水比过大，尽管对糊化有利，但是耗能大

28、，设备体积大。料水比过小的话，醪液粘稠，需较大的搅拌设备且及易产生糊锅现象。所以糊化锅加水量为： M1=（3133 0.2+ 3133 ） 5 = 18798(kg)式中，3133为粮化一次大米粉量，3133 0.2为糊化锅加入的麦芽粉量（为大米量的20%）而糖化锅加水量为：M2=87733.5 = 30706(kg)式中，8773kg为糖化一次糊化锅投入的麦芽粉量，即9400-627=8773(kg)而9400为糖化一次麦芽定额量。故糖化总用水量为：MW=M1+M2=18798+30706=49504(kg) 自来水的平均温度取T1=18,而糖化配料用水温度T2=50,故耗热量为：Q1=CW

29、 MW(T2-T1)=4.1849504(50-18)=6621655(KJ)第二节 糊化锅中米醪煮沸耗热量Q2由糖化工艺流程图（图3）可知，Q2 = Q21Q22Q23 Q21 为米醪由初温即室温加热到煮沸的耗热，Q22为煮沸过程中蒸汽带走的热量，Q23为升温过程中的热损失。1、糊化锅内米醪由初温TO加热至煮沸的耗热量Q21Q 21=C米醪M米醪（100-T0） (3-1) （1）计算米醪的比热容C米醪根据经验公式C容物=0.1(100-W)C 0+4.18W进行计算。式中W为含水百分率；C0为绝对谷物比热容，取C0=1.55KJ/(KgK)C麦芽=0.01（100-6）1.55+4.186=1.71KJ/(KgK)C大米=0.01（100-13）1.55+4.1813=1.89KJ/(KgK)C米醪=（M大米C大米+M麦芽C麦芽+ MwCw）/(M大米+M麦芽+ MW) =（31331.89+6271.71+187984.18）/（3133+627+18798） =3.79 KJ/(KgK)