最新版年耗粮3万吨啤酒工厂初步工艺设计毕业设计.docx
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最新版年耗粮3万吨啤酒工厂初步工艺设计毕业设计
毕业设计说明书
院系：
化学工程学院
专业：
生物工程
题目：
年耗粮3万吨啤酒工厂初步工艺设计
重点工段—糖化工段
指导者：
张秀廷副教授
评阅者：
2013年6月吉林
摘要
本设计为年耗粮3万吨110浅色啤酒淀粉辅料啤酒厂工艺初步设计，重点工段—糖化工段。
采用的工艺为高浓度稀释工艺，设计确定工厂厂址、工艺流程和工艺条件以及技术经济指标；进行全厂物料衡算；对生产过程中的水、电、汽、冷耗进行计算；对主要生产设备进行计算和选型；并对主要设备糖化锅进行了计算与选型。
设计中采用了连续浸渍湿法粉碎，二次煮出糖化工艺和高温发酵、高温后熟工艺。
糖化工段是设计的重点工段。
本设计采用高浓度稀释工艺，提高了糖化、发酵、贮酒以及啤酒澄清设备的利用率，适合大型啤酒厂酿造淡爽型啤酒的大型工艺。
关键词：
啤酒；糖化；发酵；设计；糖化工段
Abstract
Thisdesignfortheconsumptionofgrain30000tonsofstarchmaterials110lightbeerbreweryprocesspreliminarydesign,thekeysection--saccharificationsection..Processfordilutionprocess,designfactorysiteoffactory,technologicalprocessandtechnologicalconditionsweredeterminedaswellasthetechnicalandeconomicindicators;Tocarryonthecorrespondingmaterialbalance;Inproductionprocess,gas,water,pointinthecoldlossiscalculated;Calculationandselectionofmainproductionequipment;Andforthecalculationandselectionofmainequipmentmashtun.Continuousdippingwetgrindingisadoptedindesign,thesecondcookcookedaftersaccharificationprocess,process.Saccharificationsectionisthefocusofthedesignsection.Thisdesignadoptsthedilutionprocess,enhancedthesaccharification,fermentation,wine,andbeerstorageclarifytheutilizationrateofequipment,suitableforlargebrewerybrewing"light"beeroflargeprocess.
Keywords:
Beer;Saccharification;Fermentation;Design;SugarChemicalssegment
第1章绪论
1.1啤酒的定义
啤酒是以大麦经发芽制成的大麦芽为主要原料，以大米或其它谷物为辅助原料，以本地主产淀粉为主，经麦芽汁的制备、糖化、添加酒花、煮沸、过滤、啤酒酵母发酵等过程，酿造而成含CO2，低酒精浓度的酿造酒。
啤酒是以麦芽为主要原料的酿造酒，营养丰富，含酒精低，易为人体吸收又以其丰富的口感，独特的味道闻名于世，受到世界各地人们的欢迎，1972年第九次世界营养食品会议上，曾推荐啤酒为营养食品之一。
1.2啤酒的分类
1.2.1根据啤酒色泽划分
（1）淡色啤酒:
单色啤酒是各类啤酒中产量最多的一种，按色泽的深浅，淡色啤酒又可以划分为以下几类:
淡黄色啤酒：
此种啤酒大多采用色泽极浅，溶解多不高的麦芽为原料，糖化周期短，因此啤酒色泽浅。
其口味多属淡型，酒香浓郁。
金黄色啤酒：
此种酒所用的麦芽，溶解度较淡黄色啤酒略高，因此色泽呈金黄色，以便消费着辨认，口味醇和，酒花香味突出。
棕黄色啤酒：
此类酒采用溶解度高的麦芽。
烘干麦芽时温度高，因此麦芽色深，酒液黄中带中色，实际上已经接近浓色啤酒。
其口味教粗重，浓稠。
（2）浓色啤酒：
浓色啤酒呈红棕色或红褐色，酒体呈透明度较低，产量较淡色啤酒少，根据色泽的深浅，又可划分为三种：
棕色、红褐色、红棕色，浓色啤酒口味较醇厚，口味较轻，麦芽香味突出。
（3）黑色啤酒：
黑色啤酒的色泽呈棕色或黑褐色，酒体透明度很低或不透明，一般原麦汁浓度高，酒精量含量5.5%左右，口味醇厚，泡沫多而细腻，口味根据产品类型而有轻重之别、此类啤酒产量较少。
1.2.2根据啤酒杀菌处理情况划分
（1）鲜啤酒：
鲜啤酒又称为“干啤”。
酒液不经过巴氏灭菌法处理的传统称为鲜啤酒。
因啤酒中保留了一份营养丰富的酵母菌，所以口味鲜美，但稳定性差，
不能长时间存放。
常温下保鲜时间仅一天，低温下可以放3天左右，其产品就地销售。
鲜啤酒具有爽口美味的优点，国外采用“瞬时杀菌”的方法或“无菌膜过滤工艺”，而不经巴氏灭菌法，使啤酒不易变质，且较好的保鲜了啤酒的优点。
由于啤酒这种多数以广口瓶为计量单位进行零售，由于技术的发展现已有瓶装纯生啤酒。
随着世界啤酒工业的发展，现有扎啤，经瞬间灭菌后，就能直接灌入不锈钢专用酒桶内，采用冷藏运输、存放，出售时用特制冲氧制冷干啤酒机销售，通过这种设备，低温时可保存一个月的时间，其口味鲜美，营养价值高于瓶装啤酒，是当前国际上最流行的啤酒。
（2）熟啤酒：
把鲜啤酒经过巴氏灭菌法处理即为熟啤酒。
经过高温灭菌后的啤酒，稳定性好，保质期可长达90天以上，而且便于运输。
但口感不如鲜啤。
1.2.3根据原汁麦浓度划分
（1）低浓度啤酒：
原汁麦浓度在2.5%～9.0%之间，酒精量0.8%～2.5%之间的属低浓度啤酒。
（2）中浓度啤酒：
原麦汁浓度在11%～14%之间，酒精含量3.2%～4.2%之间的属中浓度啤酒。
这类酒产量最大，最受消费者欢迎。
（3）高浓度啤酒：
原麦汁浓度在14%～20%之间，酒精含量4.2%～5.5%，少数酒精含量高达7.5%，这种啤酒均属高浓度啤酒，黑色啤酒就属此类型。
这种啤酒生产周期过长，含固形物多，稳定性强，适宜储存。
1.3中国啤酒工业现状
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一大批具有品牌、技术、装备、管理等综合优势的优秀企业，如“燕京”、“华润”、“哈啤”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祟，使啤酒工业形成了诸侯割据、各自为政的局面。
纵使中国啤酒产量已位居世界第一，但与世界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。
（1）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。
（2）技术经济指标同世界先进技术相比，还存在一定差距。
在防止跑、冒、滴、漏、废水再循环使用、煮沸二次蒸汽的回收、热能回收、改蒸汽发生炉为高压热水炉、全长计算机控制等方面与世界啤酒发达国家相比均具有较大的差距，对技术经济指标必然要产生一定影响。
虽然我国引进了许多先进设备，学习了不少国外的管理技术，为提高技术经济指标创造了一定条件，但由于管理体制、管理水平、人员素质等各方面的原因，还未能有效提高技术经济指标。
（3）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，所以发展较慢。
（4）科研水品不高。
随着啤酒工业的发展，我国啤酒生产技术水平显著提高，国内大多数啤酒生产企业都能掌握和应用，但是研究水平和技术储备水平较低，新的超前课题很少，对啤酒的稳定和良性发展不利。
（5）环保问题急待解决。
目前在国内，对废气、废渣以及噪声还没有引起人们足够的重视，，如煮沸时排放废气，工厂瓶装车间、压缩机等产生噪声，碎瓶、废瓶再制瓶等的有效治理还未得到重视和应用。
而国外一些啤酒厂则对公众开放，让公众监督啤酒厂的环境、卫生管理，认识到环保是为了企业更好地发展，明确界定环保问题已成为人们生活中迫切需要解决的重要问题。
现在，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。
1.4中国啤酒行业未来发展概况
（1）我国啤酒市场竞争激烈：
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。
目前国内较有实力、年产量40万吨以上的啤酒集团有12个（包括中外合资外方控股集团），其产量已占全国总产量的40%以上，这些集团将主导中国啤酒行业的发展。
大啤酒企业集团的地位进一步巩固，有望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，重视企业内部的核心能力的培养。
（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。
具备不同功能的啤酒将不同年龄阶段、不同层次、不同类别的消费者需求。
其次，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，随着国内外技术交流的加快，国外啤酒生产中应用的成熟技术几乎都在中国落户。
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。
第2章设计概论
2.1设计的指导思想
工厂设计是根据设计任务书和有关上级批准的文字，按照国家的政策、法规吸收国内外先进的科研技术成果和生产实践经验，选择最佳设计，为工厂建设提供图纸和文件。
设计工作在项目建设过程中居于主导地址。
因此，在设计过程中，必须以提高经济效益为核心，结合建厂条件，遵守国家法律、法规，贯彻执行国家经济建设方针、政策，使设计做到切合实际，技术先进、经济合理、安全可靠、保证工程的经济效益、社会和环境效益。
2.2毕业设计的目的
（1）树立正确的设计思想，在技术上采用先进的生产经验和成熟的科技成果，选择先进可靠、安全适用的工艺流程和工艺条件及生产设备；
（2）技术经济指标先进，生产损耗和能量消耗低，在经济上具有合理性；
（3）对环境污染程度低，在环境保护上具有可行性；
（4）对物料、水、电、汽进行平衡计算；
（5）对主要生产设备进行选型与计算；
（6）进行重点设备的设计和重点车间平面布置设计以及全厂平面布置设计，并绘制图纸；
（7）通过毕业设计使学生熟悉啤酒生产过程和解决一些工程技术问题，培养学生独立查找、分析和使用技术资料，独立编写设计文件，熟练使用CAD软件绘制工艺流程图和设备装配图的能力。
2.3设计任务及依据
（1）选择并确定工厂厂址、生产工艺流程和工艺条件，确定技术经济指标；
（2）进行全厂物料平衡计算；
（3）主要生产设备的选型和计算；
（4）水、电、汽、冷消耗计算；
（5）重点设备—糖化锅的工艺、设计及讨论；
（6）重点车间平面布置设计和全厂平面布置设计；
（7）绘制图纸[制麦工艺流程图一张、糖化工艺流程图一张、发酵工艺流程图一张、重点车间平面布置图一张、全厂平面布置图一张、重点设备装配图一张]。
参考«发酵工程与设备»、«酿造酒工艺学»和«啤酒工艺手册»（上、下）等专业书籍，并结合实习过程中积累的资料和经验，由本人独立完成此设计。
2.4厂址选择原则
（1）符合工厂布局和地区、城市发展规划；
（2）充分利用当地的人力、物力、财力和自然资源；
（3）节约用地，不占用良田和经济效益高的土地；
（4）远离风景游览区和自然保护区，不污染环境，利于三废处理；
（5）靠近原料、燃料产地和产品销售地，消除不合理运输。
2.5原料来源、规格及质量标准
原大麦采用国家优质二棱冬大麦，辅料大米采用黑龙江优质大米，酒花采用新疆芳香湖酒花。
表1二棱冬大麦的质量标准
等级
项目
一级
二级
三级
外观
淡黄色,具有光泽.无病斑粒,无霉味,其他异味
同前
黄色,无病斑,无霉味,其他异味
千粒重（g）
>34
>30
>26
夹杂物（%）
<1
<1.5
<2
发芽力（%）
>90
>85
>80
发芽率（%）
>95
>90
>85
水分（%）
<13
<14
<14
无水pro（%）
<12
<13
<14
表2酒花的质量标准
等级
项目
一级
二级
三级
感官指标
色泽
花体呈黄绿色,有新鲜光泽,变色花片不大于2%（重量）
花体呈黄绿色,有新鲜光泽,变色花片不大于8%（重量）
花体呈黄绿色,褐色,花片不大于15%（重量）
香气
富有浓郁的酒花香气,无异味
有明显的酒花香气,无异杂味
有酒花香气,无异杂味
花体均匀度
花体完整,大小均匀,散碎花片不超过25%（重量）
花体完整,大小均匀,散碎花片不超过30%（重量）
散碎花片不超过35%（重量）
夹杂物
花梗,花叶等无害夹杂物不大于0.5%（重量）
花梗,花叶等无害夹杂物不大于0.7%（重量）
花梗,花叶等无害夹杂物不大于1.0%（重量）
理化指标
α-酸（%）无水
≥6.5
≥5.0
≥4.0
水分（%）
<10.0
<10.0
<10.0
包装密度（㎏m3）
≥350
≥350
≥350
2.6成品、半成品的品种及质量标准
表3二棱麦芽质量标准
等级
项目
一级
二级
三级
外观
淡黄色,有光泽,具有麦芽香味,无异味
同前
黄色,无异味
夹杂物（%）
<0.5
<0.8
<1
出炉水分（%）
<5
<5
<5
糖化时间（min）
<15
<18
<20
色度
<0.22
<0.26
<0.3
无水浸出率（%）
<76
<74
<72
α-AAN（mg100g无水麦芽）
<160
<140
<120
粗细粉差（%）
<2
<3
<4
糖化力（g麦芽糖100g无水麦芽）
<250
<200
<150
麦汁质量标准
溶氧量:
6～8mgL冷却麦汁温度：
9～10℃
冷凝固物残留量：
2～4%麦汁煮沸强度：
8～10%
麦汁PH：
5.4～5.6麦汁浓度：
15°BX
碘反应：
完全
2.7工艺流程、工艺条件的确定及说明
2.7.1工艺流程
原大麦→原麦地坑→自动振动筛→原麦立仓→自动秤→永磁滚筒→自衡振动筛→吸式去石机→分级机→自动秤→采料斗→精麦立位槽→成品麦芽立仓→机械自动秤→受料斗→粉碎机→糖化锅→过滤器→煮沸锅
↑
（大米→除杂→机械自动秤→粉碎机→糊化锅）
→麦汁沉淀槽→薄板冷却器→锥缸发酵→硅藻土过滤机→装瓶机→压盖机→贴标机→杀菌机→装箱机
2.7.2酵母扩培流程
种酵母→三角瓶→巴氏瓶→卡氏缸→yeast繁殖槽————→酵母繁殖槽
↑↑
18～20℃麦汁30～50L15～18℃麦汁100～150L
24-36hr24-36hr36-48hr
—————→酵母繁殖槽————→酵母繁殖槽—————→发酵池
↑↑
12～15℃麦汁250～300L10～12℃麦汁500～600L
发酵7-8天
2.7.4工艺条件
（1）贮存
新收获的大麦由于含水量高，要经6-8周贮存，打破麦粒休眠期，充分后熟，提高发芽力，降低含水量，增加皮层的透气性。
大麦贮存时的温度15℃以下，贮藏后的大麦的含水量降至13%以下。
（2）粗选，精选
①粗选：
除去大麦中杂质
②精选：
除去大麦中的杂谷和半粒大麦，精选后的大麦要求夹杂物的含量<0.2%。
麦粒表面洁净，麦粒整齐度>90%
（3）浸麦
一般浸麦水温在8-16℃范围内，以不超过20℃为佳。
浸麦时间40-60hr<72hr。
通风供氧每次15min，浸后浸麦度为43-48%
（4）发芽
发芽天数一般为6-8天。
如添加赤霉素等生刺激剂，时间可缩短一半。
箱式发芽每8小时通风排二氧化碳一次。
麦层翻拌次数，在发芽旺盛期每天3-4次，麦芽凋萎期间10-12小时一次。
叶芽伸长度23-45应占65%以上。
干燥新收获的大麦由于含水量高，要经6-8周贮存，打破麦粒休眠期，充分后熟，提高发芽力，降低含水量，增加皮层的透气性。
大麦贮存时的温度15℃以下，贮藏后的大麦的含水量降至13%以下。
（5）发芽天数一般为6-8天。
如添加赤霉素等生刺激剂，时间可缩短一半。
麦芽粉碎时的的水份控制在5-6%比较适当
箱式发芽每8小时通风排二氧化碳一次。
入仓麦芽的温度要低（20℃以下）且干燥
麦层翻拌次数，在发芽旺盛期每天3-4次
采用双醪二次煮出糖化法
发芽天数一般为6-8天。
如添加赤霉素等生刺激剂，时间可缩短一半。
麦芽粉碎时的的水份控制在5-6%比较适当
箱式发芽每8小时通风排二氧化碳一次。
入仓麦芽的温度要低（20℃以下）且干燥
采用双醪二次煮出糖化法
麦层翻拌次数，在发芽旺盛期每天3-4次，麦芽凋萎期间10-12小时一次。
麦层翻拌次数，在发芽旺盛期每天3-4次，麦芽凋萎期间10-12小时一次。
①尽量缩小麦芽与空气的接触面
②入仓麦芽的温度要低（20℃以下）且干燥
③干麦芽贮藏时间至少一个月后方能用于干燥。
即从满仓或从封仓之时算起
表6干燥系数用表
各阶段
空气T.麦层T.水分变化
排水V.排出空气φ
自由干燥阶段（凋萎阶段）
6～8hr（8～12h）
55～60℃15～30℃
42～43%20～22
V快φ>95%
续表6
各阶段
空气T.麦层T.水分变化
排水V.排出空气φ
干燥脱水阶段6～8hr
（8～12hr）
60～75℃45～55℃
20～22%10～12%8%
V渐慢φ进于麦层中
焙焦阶段3～4hr
80～82℃95～105℃
8～10%
V最慢，排水数量最少，麦芽水分<5%时，进行全回风
（6）除根
干燥后的麦芽要经过冷却硬脆过程，再进入除根机，进料不能过快，要求24hr内完成除根操作。
干残根芽贮存：
①尽量缩小麦芽与空气的接触面
②入仓麦芽的温度要低（20℃以下）且干燥
③干麦芽贮藏时间至少一个月后方能用于干燥。
即从满仓或从封仓之时算起4-6周。
④贮藏中的麦芽，其水份含量不宜超过5%
⑤应按时检查发芽水份和温度
⑥麦芽应按地区、品种、批次分别保管
（7）麦芽的粉碎
麦芽粉碎时的的水份控制在5-6%比较适当
①麦芽水份过高（>7%）：
麦芽具有弹性、粉碎困难，粉碎物粗糙，影响麦芽浸出率。
②麦芽水份过低（<3%）：
极易粉碎。
但常因粉碎过细而造成麦汁过滤困难，麦槽不易洗涤，影响麦汁收得率。
（8）糖化
采用双醪二次煮出糖化法
糖化锅糊化锅
麦芽粉大米
50℃（30～1201）45～50℃（201）
∣↓
∣70℃（201）
↓↓
65-68℃←————————100℃（401）
︱↓
︱——————→65～68℃
︱70℃（101）
↓↓
76～78℃←———————100℃（5～101）
65-68℃糖化温度。
淀粉———→麦芽糖
70℃液化
100℃部分糖化醪煮沸
76-78℃液化u↑利于麦汁过滤。
（9）麦汁过滤
滤层的夺取度30-45cm，滤糟越薄，过滤阻力越小，过滤速度大，但原麦汁不易清洗;滤糟层越厚，过滤阻力大。
过滤刚开始，麦汁排出阀小开，以防止吸衡。
麦汁将要滤完时，进行洗糟，洗涤用水分成2-3次加入，洗糟水温75-80℃.在洗涤麦糟过程中，耕糟刀每隔5-15min切割一次麦糟，耕糟刀顺次下降，一直切割到离过滤板5-10cm为止。
（9）麦汁的煮沸
常压下煮沸，淡色啤酒（10—12%）的煮沸时间一般控制在1.5—2小时，浓色啤酒可适当延长一些，煮沸强度一般在8—12%，强度大，可促进pro的凝固，结块大，pro沉淀完全，煮沸时间pro凝固最佳Ph5.2，一般生产上麦汁的pH5.2—5.8。
教养汁的冷却与澄清：
采用薄板冷却器
①麦汁进口温度：
60—90℃
②冷却面积计算依据：
麦汁：
冷却剂=1：
2冷却面积宜大不宜小。
③麦汁和冷却剂的泵送压力：
1-1.5
④麦汁吸氧:
定量输送无菌空气
⑤清洗和杀菌用水温度:
85 ～90℃
⑥杀菌时间:
20～30min
⑦冷却剂：
前冷却，开水温度20℃以下；后冷却，乙二醇或酒精溶液温度-2.5℃以下
（10）薄板冷却四优点
①占地面积小
②麦汁不易污染
③清洗和杀菌比较简单
④冷却率高
（11）发酵
①下面发酵的接种温度一般控制在5-8℃。
酵母菌种起发快，添加量大或主发酵最高温度要求比较低者，接种温度应低一些，如5-6.5℃。
反之，则需偏高一些，如6.5-8.0℃通常淡色啤酒的接种温度较浓色啤酒要高一些。
②低温发酵的最高温度控制在7.5-9.0℃。
最高发酵的高温度控制在10-13℃
③发酵终了温度一般控制在4-5℃
④浓度的控制由调节发酵温度和发酵时间来决定。
如果发酵旺盛，消糖快，则需适当降低发酵最高温度和缩短最高温度的保持时间。
反之则需延长最高温度保持时间或采取缓慢降温的办法以促进消糖。
⑤下面发酵的主发酵时间一般控制在7-12天。
（12）啤酒的过滤
采用硅藻土过滤
②过滤啤酒中使用量：
80-300
（13）浸瓶
热碱水浸泡，清水喷洗，倒立淋干。
（14）洗瓶
机械刷洗
①用较硬的棕刷，刷洗瓶子外部，同时用清水冲洗。
②高压清水冲洗瓶子内部1-2次。
③以高速转动的浆刷洗瓶子内部，同时喷水冲洗2-3次。
④继续用高压清水冲洗2-3次。
⑤无菌压缩空气吹出瓶内积水，短时间空水，以减少瓶内含水量。
（15）验瓶
①外观：
高矮一致，规格一致，颜色一致。
②瓶口：
不得有破裂痕迹。
③瓶内：
不得有任何污物。
④灯光要求：
灯光不亮，但不刺眼。
第3章啤酒生产工艺计算
3.1麦芽生产物料计算
表7计算依据
序号
代号
％
备注
1
原大麦含干物质
W0
87
以二棱大麦为计算依据
原大麦含水分
W1
13
以二棱大麦为计算依据
2
浸渍大麦含水分
W2
45
3
绿麦芽含水分
W3
43
4
干燥麦芽含水分
W4
3.5
5
商品麦芽含水分
W5
5.0
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