年产15万吨啤酒工厂工艺设计Word文档格式.docx

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本设计内容为，了解啤酒的种类和生产的原料，啤酒的生产方法和生产工艺。

并进行生产的物料衡算，热量衡算，耗冷量的计算。

还有设备的设计及选型。

最后画上工艺流程图和全厂平面布置图。

本设计采用最为普遍的12°

P淡色啤酒，其原料配比为：

麦芽75%，大米25%。

1.3啤酒的种类

啤酒是世界上生产和消费量最大的酒种，全世界约有150多个国家和地区生产啤酒。

啤酒的类型很多，分类的方法也有很多，现介绍几种主要的分类方法。

1.3.1根据啤酒酵母的性质分类

根据啤酒酵母的性质，人们将啤酒分为下面发酵啤酒和上面发酵啤酒。

传统下面发酵啤酒大多利用煮出糖化法制取麦汁，近代则煮出糖化法和浸出糖化法兼用，采用下面酵母发酵而成；

上面发酵啤酒大多利用浸出糖化法制备麦汁，采用上面酵母发酵而成。

每一种酵母进行的发酵都产生酒精和一系列的发酵副产品，但其在生产过程中的发酵副产物因酵母品种不同而有所区别，因此这两类啤酒的口味和气味有很大的区别。

1.3.2根据啤酒的色泽分类

啤酒色泽是啤酒质量的一项重要指标，按色度的深浅可将啤酒分为三类。

（1）淡色啤酒色度为5.0~14.0EBC单位，是产量最大的啤酒品种,约占98%,根据地区的嗜好，淡色啤酒又分为淡黄色啤酒、金黄色啤酒和棕黄色啤酒三种类型。

（2）浓色啤酒色度为15.0~40.0EBC单位，色泽呈红棕色或红褐色，特点是麦芽香突出、口味醇厚、酒花苦味较轻。

酿制浓色啤酒除采用溶解度较高的浓色麦芽外，尚需加入部分特种麦芽，如焦香麦芽、巧克力麦芽等。

（3）黑色啤酒色度为大于40.0单位，色泽深红褐色乃至黑褐色。

特点是一般原麦汁浓度较高、麦芽香味突出、口味醇厚、泡沫细腻，苦味则根据产品的类型有较大的差异。

1.3.3根据原麦汁浓度分类

低浓度啤酒，原麦汁浓度小于7°

P；

中浓度啤酒，原麦汁浓度7~11°

全啤酒，原麦汁浓度11~14°

强烈啤酒，原麦汁浓度大于16°

P。

1.3.4根据是否巴氏杀菌分类

（1）生啤酒指不经巴氏灭菌或瞬时高温灭菌，而采用物理过滤方法除菌，达到一定生物稳定性的啤酒。

（2）鲜啤酒指不经过巴氏灭菌或瞬时高温灭菌，成品中允许含有一定量的活酵母菌，达到一定生物稳定性的啤酒。

鲜啤酒是地销产品，口感新鲜，但保质期较短。

多为桶装啤酒，也有瓶装者。

（3）熟啤酒指经过巴氏杀菌或瞬时高温灭菌的啤酒。

多为瓶装或罐装，保质期可达180天。

1.3.5根据生产方法分类

（1）干啤酒干啤酒除符合淡色啤酒的技术要求外，真正（实际）发酵度不低于72%，口味干爽。

（2）冰啤酒除符合淡色啤酒的技术要求外，在滤酒前须经冰晶化处理，其口味纯净，保质期浊度不大于0.8EBC。

（3）低热量啤酒低热量啤酒适用于那些必须或希望摄取低营养物质的消费者。

其重要

要求是：

脂肪和酒精的含量不得高于同类的普通食品，可利用的碳水化合物含量不得高于0.75g/100L。

（4）淡爽啤酒其特点是相对于其他常见啤酒酒精含量少，热量也较少。

（5）无醇啤酒无醇啤酒是指酒精浓度低于0.5%（体积分数）的啤酒。

司机可以饮用无醇啤酒而不用担心不利的影响。

（6）纯生啤酒纯生啤酒即生啤酒。

由于在生产过程中没有经过巴氏杀菌或瞬时杀菌，避免了加热造成的风味物质和营养成分的破坏，保持了啤酒的新鲜口味和营养成分，而且保质期相对较长，可达180天，兼顾了鲜啤酒和熟啤酒各自的优点。

2厂址选择及总平面设计

2.1厂址选择

2.1.1厂址选择的原则

厂址选择是设计工作的基本内容之一。

厂址选择的好坏直接影响设计质量、建设进度、投资大小和投产后经营管理条件。

因此，厂址选择是一项包括政治、经济、技术的综合性的复杂工作，具有较高的原则性和广泛的技术性[2]。

1、厂址要符合国家下达建厂计划任务书中所作的规定和要求。

2、厂址应符合当地城镇总体发展规划的要求，并尽量与附近工业企业相配合，以节约基建投资。

3、厂址的面积和外形要满足啤酒生产工艺的要求，并留有适当的扩建余地。

4、厂址地形宜平坦，地面倾斜坡度最好不超过3%,便于厂区运输线路布置，并尽可能减少土方工程量。

5、厂址应符合国家有关卫生、防火、人防等要求。

如:

厂区应在居民点下风侧;

河流的上游;

厂区附近不得有细菌，传染病病源或其他污染的来源;

不应选择在低洼窝风的地形做厂区，应避开军事措施地区等等。

6、厂址应在当地最高洪水水位之上，如果低于洪水位则须有坚固堤防保护.同时，要防止内涝水的浸淹。

2.1.2厂址选择从投资和经济效益考虑

1、厂址应有较方便的运输条件，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。

2.1.3厂址的选择依据

1、要有可靠的水源，在满足啤酒厂生产用水的水质、水量及水温的条件之下，应尽可能靠近水似，以缩短管路及动力电缆的铺设工程.如用山泉水、地下水、水库水，自来水或江河水等水源，可单独采取一种水源，也可取二种或三种水源以分别用于生产。

2、根据交通运输方式的不同而考虑厂址的位置.如原材料、成品以水运为主，则应尽可能靠近河流，并考虑码头的适当位置:

如以陆运为主，则须靠近铁路或公路，并尽量减少沿途修建桥、隧洞的工程。

3、厂址应尽可能靠近一些已有的热，电源，以充分取得企业协作的条件。

4、厂址地质要符合啤酒厂设计的要求，一般地耐力宜在20吨/平方米以上为好，可节约基础工程投资，但应避免在地表过浅或已露头岩石的地区及喀斯特、土崩、滑坡、流砂地区或是古河道，古墓之上选择厂区。

5、一般啤酒厂厂址应避免选在地震基本烈度在七度或七度以上地区:

当地展基本烈度为九度或超过九度的地区不宜建大型啤酒厂。

6、厂址不宜选在有矿产地区、有古迹文物地区。

风景游览区、有化学废料，有机废料堆放的地区等。

7、厂址应尽量靠近城镇或啤酒销售区域，以减少大量的瓶箱运输。

8、选厂时应考虑职工生活区的位置，并尽可能靠近城镇，以减少集体事业设施的投资，改善职工生活福利的条件。

9、选厂中还应尽量了解施工期间水电供应，劳动力来源，施工工人居住生活，施工机械、预制场地、建材的运输、堆放等条件的利便情况。

10、要考虑啤酒厂的综合利用以及啤酒厂废料的处理及堆放场地。

2.1.4厂址选择结果

综合以上各种因素，经过一个月的探访和实地考察，由于广州白云和番禺的工业区发展较早，厂房建设较为密集，附近有较多皮具、金属等重污染行业，不利于啤酒工厂进驻。

广州南沙有较多的新开发的工业区，不存在以上问题，所以初步选择了广州南沙的梅山工业区作为啤酒厂的厂址。

南沙全年以东南风为最多，其次是北风，年平均静风频率为11.7%。

根据南沙气象台近年的逐日气象资料，统计出南沙的多年风玫瑰图。

详细风玫瑰图如下图2-1：

图2-1广州市风玫瑰图

梅山工业区位于南沙，地势较平坦，北临京珠高速公路。

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。

附近有广州新食代食品公司，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。

2.2总平面设计

2.2.1总平面的设计的基本原则和要求

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，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。

2.2.2工厂占地面积的估算

估算该啤酒厂占地面积为8-10万平方米。

3工艺流程设计

3.1.设计产品的标准

本课题设计淡色啤酒，采用国家标准GB4927－2001作为依据。

标准定义：

淡色啤酒色度3EBC～14EBC的啤酒[3]。

3.1.1感官要求：

表3-1感官要求

项目

优级

一级

二级

外观

透明度

清亮透明，允许有肉眼可见细微悬浮物和沉淀物（非外来异物）

浊度,EBC≤

0.9

1.2

1.5

泡沫

形态

泡沫洁白细腻持久挂杯

泡沫较洁白细腻，较持久挂杯

泡沫尚洁白，尚细腻

泡持性，

s≥

瓶装

200

170

120

听装

150

香气和口味

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。

有较明显的酒花香气，口味纯正，较爽口，酒体协调，柔和，无异香，异味。

有酒花香气，口味较纯正，无异味。

1）对非瓶装的“鲜啤酒”无要求

2）对桶装（鲜、生、熟）啤酒无要求

3.1.2理化指标

表3-2理化指标

酒精度，％（V/V）或〔％（m/m）〕≥

大于，等于14.4°

P

5.5〔4.3〕

5.2〔4.1〕

12.1°

P～14.0°

4.7〔3.7〕

4.5〔3.5〕

11.1°

P～12.0°

4.3〔3.4〕

4.1〔3.2〕

10.1°

P～11.0°

4.0〔3.1〕

3.7〔2.9〕

8.1°

P～10.0°

3.6〔2.8〕

3.3〔2.6〕

等于、小于8.0°

3.1〔2.4〕

2.8〔2.2〕

原麦汁浓度,°

P≥

大于、等于10.1°

X－0.3

等于、小于10.0°

X－0.2

总酸mL/100mL≤

大于、等于14.1°

3.5

2.6

2.2

二氧化碳3）,％（m/m）

0.40～0.65

0.35～0.65

双乙酰mg/L

0.10

0.15

0.20

蔗糖转化酶活性4）

呈阳性

1）不包括低醇啤酒

2）“X”为标签上标注原麦汁浓度，“－0.3”或“－0.2”为允许的负偏差。

3）桶装（鲜、生、熟）啤酒二氧化碳不的小于0.25％（m/m）

4）仅对生啤酒和鲜啤酒有要求。

3.1.3卫生标准

应符合GB2758－1981发酵酒卫生标准

表3-3啤酒微生物学指标

指标

生啤酒

熟啤酒

细菌总数/（个/ml）

大肠菌群/（个/100ml）

—

50

3

3.2产品的原辅料介绍

啤酒酿造需要四种原料：

大麦、酒花、水和酵母。

这些原料的质量决定着所生产啤酒的质量。

了解这四种原料的特性及其对工艺的影响，是对其进行加工处理的前提，只有这样才能有针对的进行工艺控制。

3.2.1大麦

大麦为啤酒酿造提供必须的淀粉，这些淀粉在啤酒厂的糖化车间被转变成可发酵性浸出物。

种植适合酿造啤酒的大麦品种非常重要，因为由这些大麦制成的麦芽，浸出物含量很高。

大麦之所以适于酿造啤酒，是由于：

①大麦便于发芽，并产生大量的水解酶类。

②大麦种植遍及全球。

③大麦的化学成分适合酿造啤酒。

④大麦是非人类食用的主粮。

按用途之别大麦可分为食用、饲料及酿造用三类。

按大麦籽粒在麦穗上断面分配形态，可分为六棱大麦、四棱大麦和二棱大麦。

我国华北地区都种植六棱大麦，南方都种植二棱大麦。

3.2.2大米

大米作为辅助原料，主要是为啤酒酿造提供淀粉来源，一般大米用量为25％～45％。

大米淀粉含量比大麦，玉米高出10％～20％，而蛋白质含量低于两者3％左右，因此用大米代替部分麦芽，可以提高发酵醪糖浓度而几乎不带入含氮组分，使蛋白质和多酚类化合物在麦芽汁中的浓度相对减少，这样既可提高出酒率，又对改善啤酒风味有利。

但大米用量不宜过多，否则将造成酵母繁殖力差，发酵迟缓的后果。

大米的淀粉颗粒小，且结构紧密，因此糊化困难，糊化时应加大用水量和使用麦芽或淀粉酶，以提高糖化收率。

3.2.3酒花

酒花又称蛇麻花、啤酒花等，它是雌雄异株，用于啤酒发酵的是成熟的雌花。

酒花在啤酒中的作用：

①赋予啤酒香味和爽口苦味。

②提高啤酒泡沫的持久性。

③使蛋白质沉淀，有利啤酒澄清。

④酒花有抑菌作用，将它加入麦芽汁中能增强麦芽汁和啤酒的防腐能力。

3.2.4水

啤酒生产用水主要包括加工水及洗涤、冷却水两大部分。

加工用水中投料水、洗槽水、啤酒稀释用水直接参与啤酒酿造，是啤酒的重要原料之一，在习惯上称酿造水。

洗酵母水、啤酒规律用水等也或多或少的会进入啤酒。

啤酒酿造水的性质，主要取决于水中溶解盐类的种类和含量、水的生物学纯净度及气味，它们将对啤酒酿造全过程产生很大的影响，如糖化时水解酶的活性和稳定性、酶促反应的速度、麦芽和酒花在不同含盐水中溶解度的差别、盐、单宁－蛋白质的絮凝沉淀、酵母的痕量生长营养和毒物、发酵风味物质的形成等，最终还将影响但啤酒的风味和稳定性。

3.2.5酵母

酵母是真菌类的一种微生物。

在啤酒酿造过程中，酵母是魔术师，它把麦芽和大米中的糖分发酵成啤酒，产生酒精、二氧化碳和其他微量发酵产物。

这些微量但种类繁多的发酵产物与其它那些直接来自于麦芽、酒花的风味物质一起，组成了成品啤酒诱人而独特的感官特征。

有两种主要的啤酒酵母菌：

"

顶酵母"

和"

底酵母"

。

用显微镜看时，顶酵母呈现的卵形稍比底酵母明显。

名称的得来是由于发酵过程中，酵母上升至啤酒表面并能够在顶部撇取。

则一直存在于啤酒内，在发酵结束后并最终沉淀在发酵桶底部。

产生淡色啤酒，烈性黑啤酒，苦啤酒。

产出贮藏啤酒和Pilsner。

3.3啤酒生产工艺流程图

大米→粉碎→糊化←水

↘↓

大麦→麦芽→粉碎→糖化

↓

水→过滤→麦糖

酒花或其制品→煮沸

↓

酒花分离→酒花糖

废酵母酵母澄清→热凝固物

↖↓↓

后发酵←主发酵←前发酵←冷却→冷凝固物

清洗←空瓶或空罐

装酒→灭菌→瓶装或罐装啤酒（熟啤酒）

↗

过滤

↘

装酒→灭菌→桶装啤酒（熟啤酒）

刷洗和灭菌空桶

灌装

成品啤酒（纯生啤酒）

图3-1啤酒生产工艺流程图

3.4生产的工艺要点

啤酒的生产主要包括麦芽制备、麦汁制造、发酵、后处理及包装四大工序，每一个部分都很重要。

3.4.1麦芽的制备

大麦是酿制啤酒的主要原料，它在人工控制的外界条件下需经浸麦、发芽、干燥、除根的操作过程，生产上称为麦芽制造。

麦芽是啤酒的灵魂，麦芽质量是否能达到合格的标准将直接影响啤酒的质量。

（1）选麦好的麦芽先要选好的大麦。

通常要求精选后的净麦夹杂物不得超过0.15％；

麦粒的整齐度，即腹径2.2mm以上麦粒要求达93％以上；

精选率一般为85％～90％。

（2）浸麦也叫浸渍，包括洗麦、浸麦和通风三个过程。

浸麦主要是为了供给大麦发芽时所需要的水分，通过洗麦，除去浮麦，浸出皮壳中的色素、单宁和盐类等有害物质，提高发芽的质量。

（3）催芽催芽是在最后一次浸麦时或发芽初期，采用0.15mg/kgGA处理，对促进与调节麦芽生长有良好的效果。

（4）发芽大麦经过浸渍，吸收了一定的水分，使麦粒脱离休眠状态，在适当的温度和充足的空气条件下，使之生成新鲜麦芽的过程被称之为发芽。

大麦发芽的方法按设置条件，可分为地板式、通风式、塔式和连续式等。

（5）干燥干燥的作用是使绿麦芽的水分降低，发芽停止，从而便于去根和贮藏。

但麦芽国那种并不只是一个简单的水分蒸发过程，他还进行了复杂的生化变化。

（6）除根经干燥后的麦根十分焦脆，只要稍加摩擦就能脱落。

因此，出塔以后的干麦芽，须随即把根除去[4]。

3.4.2麦汁的制造

麦汁制造俗称糖化，即指麦芽及辅料的粉碎，醪的糖化、过滤以及麦汁煮沸、冷却的过程。

其工艺指标控制的好坏对啤酒的稳定性、口感等技术指标起着决定性的作用。

麦汁制造过程包括：

原料的糊化、糖化，糖化醪的过滤，混合麦汁加酒花煮沸，麦汁处理—澄清、冷却、通氧等一系列物理学、化学、生物化学的加工过程。

（1）麦芽及辅料的粉碎麦芽及其辅料原料在进行糖化前必须先进行粉碎。

粉碎是为了增加原料和水的接触面积，使原料及麦芽内可溶物质浸出，促进难溶物质溶解。

原料粉碎的程度和糖化制成麦汁的组成及原料利用率的高低有着密切的关系。

粉碎时要控制麦芽及其辅料适宜的粉碎度，有助于较好地处理质量较差的麦芽，降低麦皮的浸出物含量，加快糖化过程的物质溶解，缩短糖化时间，提高收率，使糖化过程的自动化操作处于最佳状态。

（2）糖化糖化是麦汁制备的最主要的部分。

糖化是指将麦芽和辅料中高分子贮藏物质及其分解产物（淀粉、蛋白质、核酸、植酸盐、半纤维素等及其分解中间产物），通过麦芽中各种水解酶类作用以及水和热力作用，使之分解并溶解于水，此过程称为“糖化”。

糖化过程是原料的分解和萃取过程，它主要是依靠麦芽中各种水解酶的酶促分解，而水和热力作用是协助酶促分解和浸取过程。

糖化过程是一个非常复杂的生化过程。

（3）糖化醪过滤麦芽醪过滤就