毕业设计（论文）-年耗量3.2万吨啤酒工厂的初步设计.doc

毕业设计说明书 作 者： 学 号： 0904150111 院 系： 化学工程学院 专 业： 生物 091 题 目：年耗量年耗量 3.2 万吨啤酒工厂的初步设计万吨啤酒工厂的初步设计 设计重点设计重点:糖化工段糖化工段 指导者： 评阅者： 2013 年 6 月 吉 林 摘 要 i 摘 要 本设计主要通过高浓度稀释的方法酿造10p啤酒，从而提高了糖化设备的利 用率，降低了能耗，提高了劳动生产率，降低了费用，使啤酒更加清淡，稳定性 提高。此啤酒的酿造方法采用60%的麦芽，40%的大米，经过糊化，糖化，煮沸， 过滤，冷却，发酵而成。糖化工艺采用二次煮出糖化法。发酵设备采用圆筒体锥 底发酵罐，发酵周期是14天。吨酒耗粮150.83kg/t。 关键词：浅色啤酒；糖化；发酵；工艺设计；酵母；麦芽 东北电力大学本科毕业设计说明书 - ii - abstract the 10 pale beer was brewed by using the method of high gravity dilute, which enhanced the availability of saccharification equipment, decreased the consume of energy, increased the labor productivity, reduced the expenditure of investment, made the beer milder and enhanced the stability. this beer picks 60% malt, 40% rice. the raw material processed the dextrinize, saccharification, filters, boils, cooling, and one set fermentation process. the fermentation equipment is the bottom of the cone and cylinder body fermenter, the fermentation cycle is 14 days. this design mainly includes, the calculation of mass balance, thermal consumption balance, coldly consumption balance, and the equipment selection as well as the key equipment computation. this design subject is annual output 23000,000 tons, 14brewery. key words：light-colored beer; glycosylated; fermentation; process design; yeast; malt 目 录 iii 目 录 摘 要 i abstract .ii 目 录.iii 第 1 章 绪 论.1 1.1 啤酒以及啤酒生产的概况 1 1.2 啤酒的分类 3 第 2 章 设计概论.4 2.1 设计指导思想.4 2.2 工艺流程、生产方法、工艺条件 4 2.2.1 工艺流程.4 2.2.2 工艺条件.5 2.3 原料来源及标准 8 2.3.1 原辅料的质量标准.10 2.3.2 水质要求.10 2.3.3 产品质量标准.11 2.4 厂址选择 12 2.5 三废治理 12 2.5.1 污水处理的原则、方法和效果.13 2.5.2 副产物的综合利用.14 第 3 章 工艺计算.15 3.1 计算依据 15 3.3 澄清冷却物料衡算.18 3.4 主发酵的计算.18 3.5 换算.20 第 4 章 设备选型计算.22 4.1 贮箱和粉碎设备的计算与选型 22 4.1.1 贮箱计算.22 4.2 原料粉碎机生产能力的计算与选型 24 4.3 发酵设备的计算 24 东北电力大学本科毕业设计说明书 - iv - 4.3.1 结构尺寸的计算24 4.3.2 锥形发酵罐耗汽量计算26 4.4 硅藻土过滤机的计算 31 4.5 清酒罐的计算 31 第 5 章 重点设备的选型及计算.32 5.1 糊化锅 32 5.2 糖化锅 33 5.3 过滤槽的计算 35 5.4 麦汁煮沸锅的计算 37 5.5 旋涡沉淀槽的计算 38 5.6 薄板冷却器的计算 41 5.7 水箱的计算 45 5.8 糖化用泵的选择 45 第 6 章 耗水量计算.47 6.1 工艺用水 47 6.1.1 糖化用水47 6.1.2 洗糟用水47 6.1.3 冷却器冷却用水47 6.1.4 酵母洗涤用水48 6.2 非工业用水 48 6.2.1 糊化锅设备刷洗用水48 6.2.2 糖化锅洗刷用水49 6.2.3 过滤槽洗刷用水49 6.2.4 沉淀槽洗刷用水49 6.2.5 煮沸锅洗刷用水49 6.2.6 发酵罐洗刷用水50 6.2.7 清酒罐洗刷用水50 6.2.8 麦汁冷却器洗刷用水50 6.2.9 过滤机用水50 6.2.10 罐装机清洗用水51 6.2.11 洗瓶机用水51 6.2.12 杀菌机耗水51 6.4 发酵车间地面洗刷用水 51 目 录 v 6.5 其他用水 52 6.6 全年用水 52 第 7 章 经济效益计算.54 7.1 设备投资额 c54 7.1.1 糖化车间54 7.1.2 发酵车间54 7.2 总投资 54 第 8 章 总体平面设计及全厂定员.56 8.1 总体平面设计的原则及要求 56 8.2 全厂定员 57 参考文献.59 致 谢.69 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 1 - 第 1 章 绪 论 1.1 啤酒以及啤酒生产的概况 啤酒是一种含有少量酒精与充足的二氧化碳，具有丰富的泡沫，有着酒花香 味以及爽口的苦味，营养丰富，风味独特的低度酿造酒。简单的来说，啤酒，是 以大麦和其他谷物为原料，并添加少量酒花，采用制麦、糖化、发酵、后处理等 特定工序酿造而成的酒精饮料1。啤酒营养丰富，有“液体面包”的称号，再加上 其独特的口味和口感，深得人们喜爱。啤酒文化跟人类文化一样，也有着悠久的 发展历史。 啤酒也是人们在日常生活中偶然得知后开发酿造的，据说古人是在用麦芽时， 将喝剩下的粥放置于容器内2，结果经由自然发酵，偶然得到了喝起来清香爽口、 回味无穷的液体。也许，这是啤酒的首次面世吧。最早存有啤酒记录的，是在公 元前三千年前1，在现在伊朗附近的闪米人，他们把啤酒酿造的方法刻在粘土版上， 奉献给农耕女神。这个记录啤酒酿造的方法，至今还保存着。而在罗浮宫博物馆 存放着的“兰色纪念碑”上，记录着公元三世纪巴比伦居民苏爱尔兰人在梅斯波 坦因2，以啤酒的方式来祭祀女神表示忠诚的历史。古时的啤酒皆采用小麦或大麦 为原料，以肉桂为香料，这种方法酿造出来的啤酒，约有 20 多种4。 在巴比伦，啤酒除了可以做饮用之外，还可以作药用。公元前六百年前的新 巴比伦时代，曾有过使用肉桂、椰子、蜂蜜加香及加入野生蛇麻草（酒花）的迹 象5，也有组织合作社行事大规模生产的迹象。在古埃及，啤酒也颇为盛行。古埃 及人把制作啤酒的过程以浮雕的形式留在金字塔的背面。他们一般使用杏仁、姜 等香料加香。到了十二世纪，德国正式采用了蛇麻草酒花6。这种添加了酒花 的啤酒，喝起来由着爽口的口味以及芳香。因而，蛇麻草渐渐为世界各地的啤酒 生产所需要，成为了啤酒的“灵魂” 。 使啤酒生产渐渐走上工业化道路，必不可少的，是路易巴斯德发明的灭菌技 术，甚至直至今日，还在啤酒的生产中起到不可替代的作用。1880 年，汉逊以及 耶尔逊，成功研制出将酵母纯粹培养之后，对于啤酒生产的质量保证和工业化大 规模生产奠定了基础7。十八世纪后叶，受到欧洲产业革命影响，科学技术迅猛发 展，进一步地为啤酒酿造的生产工艺添加了新的活力。啤酒酿造工业在我国，迄 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 2 - 今只有八十余年的历史。1903 年，英国资本家在山东青岛开设了英德啤酒公司 青岛啤酒前身8。而后，沙皇俄国资本家，在哈尔冰开设了了啤酒厂，1921 年， 英德资本家，又在上海开设了啤酒厂。由此看出，啤酒行业在我国的发源来自于 外国资本主义的入侵9。因而，在解放前，啤酒行业的运作主要靠进口，麦芽、酒 花等原辅料都需要外国资本家提供，所以，在时代动荡的条件下，啤酒行业日趋 衰弱，产量不高，品种不多，几乎陷入停顿状态。 解放后，由于党和政府给予啤酒行业极大的重视，培养了一大批技术人才， 引进先进技术，大力拓展啤酒行业，因而啤酒工业发展极快，从解放前只有几家 啤酒厂，到现在差不多 700 多家10，产量也有了很大程度上的提升。啤酒目前很 受广大市场的喜爱，啤酒生产的工艺条件也已经也已经颇为成熟，目前，啤酒生 产已趋向自动化，机械化。工艺条件细节上的改革，可以为啤酒行业注入新的活 力。 啤酒分会每年都对我国啤酒行业的发展概况进行两次评价11，其分析基础是 啤酒行业的国家统计局数据和行业统计数据。本次主要根据国家统计局数据对 2007 年的啤酒工业概况进行分析。由于在国家统计局的统计中，啤酒行业的范围 包括麦芽加工及啤酒工厂的其他产业，因此其主营业务收入（销售收入） 、利润、 税收等经济指标数据偏大，绝对数可信度较差，但和上年同期对比，所反映的趋 势是比较可信的12。2007 年开始，国家统计局公布的工业指标除产量外，以工业 总产值、销售产值和出口交货值为主。 随着经济的不断发展，人们生活水平的不断提高13。啤酒作为一种时尚消费 品，已成为人们生活众不可或缺的商品，其市场需求日益渐增。在我国啤酒生产 的基础上，提高啤酒的生产工艺技术，提高生产过程中的自动化水平，提高产品 的技术含量14，积极参与国际市场竞争。随着居民消费水平和消费层次的日渐提 高，消费需求日益趋于个性化、多样化，现有的较为单一的产品不再能能够满足 消费者的消费需求，新的市场需求在不断出现，为企业提供了市场机会14。同时 随着市场竞争程度的加剧，企业越来越把竞争的焦点集中到终端消费者身上， “以 消费者为中心” 、 “顾客至上”从口号逐渐变成行动，企业越来越关注消费者的需 求变化，并通过生产符合消费者需求的个性化产品，以最大限度地满足消费者的 消费需求争取更多的消费者，获得消费者的持久忠诚。 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 3 - 1.2 啤酒的分类 啤酒种类繁多，可以按照酵母品种、生产方式、产品浓度、啤酒色泽、消费 对象、包装容器分为以下几类。 按酵母品种：按酵母品种，可分为上面发酵啤酒和下面发酵酵母3。 上面发酵啤酒是指发酵所用酵母是上面酵母的啤酒，相对的，下面发酵啤酒是指 发酵所使用的啤酒是下面酵母的啤酒。 按生产方式：分为生啤酒和熟啤酒。生啤酒是指包装后不经巴氏灭菌就直 接销售的啤酒；熟啤酒是指在包装后，经过巴氏灭菌的啤酒。 按产品浓度，可分为中、高、低浓度型三种。高浓度：原麦汁浓度 16%以 上；中浓度：原麦汁浓 816%；低浓度：原麦汁浓度低于 8%。 按啤酒色泽深浅：可分为浅色啤酒、浓色啤酒。浅色啤酒：色泽浅，呈淡 绿色或淡黄带绿色，酒精含量为 3.33.8%，原麦汁浓度 812%；浓色啤酒：色 泽较深，一般呈深红褐色，黑褐色，酒精含量 45%，原麦汁浓度 1214%2。 按消费对象：可分为无酒精啤酒，无糖或低糖啤酒，酸啤酒等。 按包装容器：可分为瓶装，罐装、桶装三种。 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 4 - 第第 2 章章 设计概论设计概论 2.1 设计指导思想 本次设计的设计指导思想有以下几点： 树立正确的设计思想，选择合理的工艺流程及工艺条件，并加以论证。在工 艺上的选择和设备的选用上为确保工艺稳定、可靠和产品质量，部分采用了传统 式，同时进行了革新改造，引进了一部分国外较先进的技术和设备。 尽量采用啤酒生产新技术和成熟的科技成果，经济上合理。设计中考虑尽量 降低操作费用及啤酒的单耗量，使其具有上马快、收效大的特点。 设计考虑到啤酒厂今后的发展趋势（如增加品种、扩大产量等） ，在建筑和平 面布置上及设备选取上，都留有适当的余地，同时又不致于造成现有设备、场地 的太大浪费。 设计考虑到工人劳动条件的改善及劳动强度的降低，采用了一些新工艺、新 设备，同时又确保啤酒质量。考虑到啤酒厂的环境，进行了污水处理、co2 回收 等综合利用，不但改善了环境污染，同时增加工厂的收入。 设计采用部分自动化仪表控制，使本厂在机械化、自动化水平上与国外先进 水平差距缩短了。 培养综合计算和资料查阅能力，分析和解决实际问题的能力，理论知识的实 际应用能力，培养使用 cad 绘图的能力，编写技术文件及语言表达能力，独立设 计能力。 2.2 工艺流程、生产方法、工艺条件 2.2.1 工艺流程 啤酒生产的总工艺流程图，如图 2-1。 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 5 - 辅料（大米） 麦 芽 粉 碎 粉 碎 糊 化 糖 化 过 滤 酒花添加 煮 沸 漩涡沉淀 冷 却 酵 母 发 酵 过 滤 包 装 成 品 图 2-1 啤酒发酵的工艺流程 2.2.2 工艺条件 辅料糊化 预置水启动，50（52）下料，保温 59min，升温至 73，保温 50min，升 温至 93，煮沸 10min。打料时先加入乳酸，调节 ph 至 6.06.5，并加入 cacl2，打料后加入 -淀粉酶。糊化醪分两次打入糖化锅。 糖化 44下料，下麦芽粉，侧管进水，料水比 1:3032，进料时加 cacl2，h3po4. 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 6 - 糖化总时间：从进料到结束，80min。 具体流程图： 44下料，保温 40min 第一次兑醪 兑醪后 48（蛋白休止） 、保温 20min 第二次兑醪 兑醪后 72、保温 30min（20min 时测碘反应） 、ph5.45.6 升温至 78（升温速度 11.5/min） 打入过滤槽 图 2-2 糖化工段具体流程图 过滤 77.5打醪，打醪前，先加预置水，预置水刚没过筛板即可，在 46h 内打完 醪。预置水来源：a、热水：7678；b、残糖水：剩余洗糟水。关闭排糟孔， 回流，到麦汁澄清为止。调整耕刀高度 14%。头号麦汁过滤时间，不超过 1h。 洗糟 3 次，水温 7678，不要太低，ph5.45.6.3 次洗糟水及头号麦汁， 送入麦汁暂存罐，罐满后过量剩余洗糟水为残糖水。洗糟水用量（hl）：一次 80、二次 150、三次 80.残糖浓度：一般酒 1be，高档酒：1.5be. 耕刀转速：过滤：34min/圈（过滤及洗糟） 。排糟：1min/34 圈 煮沸 麦汁 10min 打完料，进料加入乳酸，ph4.95.0.煮沸时，从 98.5开始计时， 煮沸 7080min，常压煮沸。加酒花：一次：煮沸 10min，二次：煮沸 20min，三 次：煮沸结束前 10min。加入单宁酸、卡拉胶。 煮沸时测 3 次浓度：满锅、煮沸 30min、结束时。麦汁浓度：9.810.8。麦汁 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 7 - 浓度通过控制煮沸时间，洗糟水量控制。 回旋沉淀 添加酒花油，麦汁切线进入沉淀槽。进料位置为液面高的 1/3，进料速度 711m/s，回旋 20min，静置 20min，总 40min。出料，三个管线：上排（为主）： 液面 2/3，中排：液面 1/10，下排。出料时，顺次打开，打料中加酒花油， 热凝固物，酒花糟排放方法：麦汁放完后，由槽上部圆球喷入 8085水， 将其打散，由下排排麦汁孔放入残渣罐内，下批麦汁第一次洗糟时加入。 冷却 以 2.5水或-5-8，酒精做冷媒，使麦汁降至 89。五批麦汁满一个发 酵罐，前 4 批麦汁冷却后充入氧气。静置酒加脯氨酸内切酶：2kg。 发酵 满罐时间 15h，第一批冷却后直接进罐，第二批加佳偶混合后进罐。满罐温度： 8.30.2，保持 7 天。自然升温到 12，进行主发酵，双乙酰还原（45 天） 档双乙酰降至 0.09mg/l 以下时，先以 0,25/h，降至 34，再以 0.1/h,降至- 10.5，此时，糖度至 20（糖度计） 自然升压至 0.070.08mpa，开始保压。罐压 0.06mpa，每开排一次冷凝固物。 酒龄 1635d（麦汁满罐开始计）排冷凝固物，满罐后 12h、24h、36h、72h，酵 母回收和双乙酰还原期间每天排一次冷凝固物和废酵母，贮酒时每天排一次凝固 物。糖度测定，满罐时测一次，第 1、2、3d，每 8h 测一次，第 4d，每 24h 测 一次，第 5h，2h 测一次，直到糖度降至 20p，保证降糖速度每天不超过 3p。 酵母回收 发酵糖度降至最低，糖度不变化时，24h 内回收酵母。每罐开始 18%酵母排掉 （1.21.6kl 不作为主酵母）代数不能超过 4 代，第五代干燥后作饲料。原则： 鲜收鲜用。 2.3 原料来源及标准 2.3.1 原料来源及标准 本设计的啤酒酿造酿造所需原料主要是大麦、酒花和酵母，原料的质量直接 影响所生产的啤酒质量。 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 8 - 大麦 大麦是啤酒生产中最重要的原料，他发芽不仅含有较高的淀粉，同时也为糖 化生产提供了各种丰富的酶系和含氮物质。对于其选用要经过质量判断，达标后 才能选用，质量判断包括：感官判断，物理分析，化学分析，生理检验。 大麦的质量要求： a.色泽：良好大麦有光泽、淡黄、不成熟大麦呈微绿色，受潮大麦发暗，胚部 呈深褐色，受霉菌侵蚀的大麦呈灰色或微蓝色。 b.气味：良好大麦具有新鲜稻草香味，受潮发霉则有霉臭味。 c.谷皮：优良大麦皮薄，有细密纹路，厚皮大麦则纹路粗糙。 d.麦粒形态：麦粒以短胖者比瘦长者为佳，前者浸出物，蛋白质低、发芽快。 e.夹杂物：杂谷粒和砂土等应在 2%以下。 物理检验： f.干粒重：以无水物计干粒重应在 3040g，二棱大麦较六棱大麦重，干粒重 高，浸出物相对应亦高。 g.麦粒均匀度：按国际通用标准，麦粒腹径可分为 2.8、2.5、2.2mm 三级， 2.5mm 以上大麦粒占 85%者为二级大麦，2.52.2 者为二级大麦，2.2 以下为次大 麦，用作饲料。 h.胚乳性质：胚乳断面可分为粉状，玻璃质和半玻璃质三种状态。优质大麦粉 状粒喂 80%以上。 化学检验： i.水分：测定水分是计量干物质的基础，原谅大麦水分水分不能高于 13%，否 则不能贮存，易发生霉变，呼吸损失大。 j.蛋白质：蛋白质含量一般要求为 912%，蛋白质含量高，麦芽不易管理， 易生成玻璃质，溶解差，浸出物相应的低，成品啤酒易浑浊。 k.浸出物：间接衡量淀粉含量的方法，一般为 7280%（干物质计） 我国啤酒大麦的质量标准 感官指标（一、二、三级相同）：淡黄色、具光泽、无病斑粒、无霉粒和其 他异味。 理化指标： 表 2-2 大麦的理化指标 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 9 - 二棱多棱项目 优级一级二级优级一级二级 水分/% 千粒重/g(无水物) 发芽力/% 发芽率/% 大麦浸出物量（无水）/% 蛋白质含量（无水）/% 选粒试验（2,5mm 以上）/% 夹杂物含量/% 破损粒含量/% 13 42 95 97 80 12 85 0.5 0.5 13 40 90 95 76 12.5 80 1.5 1.0 13 36 85 90 74 13.5 76 2.0 2.0 13 40 96 97 76 12.5 75 0.5 0.5 13 35 92 95 72 13.5 70 1.5 1.0 13 30 85 90 70 14 65 2.0 2.0 酒花 酒花是啤酒生产重要的原料，它赋予啤酒以纯正的苦味和啤酒香气，同时它 还具有一定的防腐和澄清麦汁的能力。对其选用需要通过质量评价，达标后才能 选用。质量包括：酒花的感官，酒花的化学鉴定，压缩酒花技术要求。 酵母 酵母是单细胞微生物，在麦汁中起着物质转化作用。再有氧情况下将发酵糖 转化为水和二氧化碳，再无氧情况下将发酵糖转化为乙醇和二氧化碳，酵母的选 用要根据实际情况，从以下几点出发选用优质酵母。如：凝聚性和沉淀能力，发 酵度，发酵速度，抗热能力，产孢子能力，对维生素的要求。 2.3.1 原辅料的质量标准 本设计采用的辅料为：大米。 大米为稻属禾木科属，普通栽种稻可分为籼稻和粳稻两个亚种，籼稻粒形长 而扁平，稻壳较薄，腹白较薄，加工成果，易折断，米质胀性较大而颗粒弱，粳 稻粒形短而宽，壳厚，耐压性好，胀性较小而粘性大。 大米的相对密度为 1.40 容重为 790830kg/cm3、干粒重喂 2027g 由于大米淀粉含量高（7582%） ，无水浸出率高达 9093%，无花色素，含 脂肪低（0.21.0%）并含有较多的泡沫蛋白（糖蛋白） 。用它做辅料酿造啤酒，啤 酒色泽浅，口味纯净，泡沫洁白细腻，泡持性好。它是优良的啤酒辅料。 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 10 - 美国只有高级啤酒才用大米辅料，我国稻米产量为世界第一，稻谷产量占全 国粮食总产量的 1/2，因此，啤酒辅料至今习惯用大米。 由于大米淀粉颗粒小，结构紧密，糊化困难，在糊化时需要大的加水比（1:6 以上） ，而籼稻更难糊化，完全糊化温度高达 82以上，因此，必须有较多的麦芽 或淀粉酶参与下，大米才能在常压下糊化、液化。 经过落谷、辗米后的精米，极不耐贮藏，在贮藏中由于呼吸作用，氧化作用， 酶促分解，使米质恶化，特别是脂肪分解后形成的脂肪酸，渗透进入胚乳。充塞 于直链淀粉的螺旋圈内，导致阻碍淀粉吸水膨胀，使糊化困难，另形成难闻的 “陈米臭” ，影响使用口感，同样影响啤酒的风味。 未脱壳的稻谷或辗后的糙米，由于米糠中含有丰富的菲汀及维生素 e，它们是 天然抗氧化剂，所以耐贮藏，因此，用大米做辅料，应贮藏稻谷，在使用前加工 成果，即只采用“新米”或“陈谷新米”用于酿造。 精米在 214下可贮藏 46 月，在 1015可贮藏 23 月，在 30下贮 藏 10 天就变质。 2.3.2 水质要求 啤酒酿造水是指糖化用水和洗涤麦糟用水，这两部分水直接参与工艺反应， 它是啤酒啤酒的主要主要成分，在制造麦芽汁和发酵过程中，许多物理变化，酶 反应，生物化学和生物的变化都直接与水质相关，所以酿造用水，是决定啤酒质 量的重要因素之一。 一般来讲，优良的水不应含有对糖化、发酵有不良影响成分，而应能提高酒 的质量并赋予啤酒以独特的风格。 一般来讲，优良的水不应含有对糖化、发酵有不良影响成分，而应能提高酒 的质量并赋予啤酒以独特的风格。 水质是大自然决定的，但我们绝不能被被大自然所束缚，可经过适当的改良 处理，较差质的水同样可以满足酿造用水的需求，由于的渗透，流经土壤的无机 物质和化学性质不同，故各地水所含盐的种类和数量也是不同的。 水质的质量要求： 色与透明度：无色透明，无悬浮物及沉淀物。味：将水加热到 2050，用 口尝应有清爽的味道，不能有咸味，苦味，涩味。细菌总数：大肠菌群：在 37 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 11 - 培养 24 小时，1ml 水中的细菌总数不得超过 100 个，并不得有大肠杆菌和八联球 菌存在。ph 中性或偏酸性。 铵盐：水中不应有铵盐存在，不得超过 0.05mg/l 为限。铁盐：0.5mg/以下。 硝酸盐：不得超过 5mg/l。nacl：不得超过 40300mg/l。ca 盐：每升含硫酸钙 11.5g。硬度：生产浅色啤酒，总硬度以 8以下为宜。有机物：3mg/l 以下。 硅酸盐：30mg/l 以下。其他重金属离子：微量。 2.3.3 产品质量标准 感官要求： 啤酒的色泽、香味、风味与酒体，泡沫、透明度和稳定性是构成啤酒质量典 型的因素。 啤酒的色泽：色度在 0.5(0.1n 毫升数)左右，为浅色和淡绿色。 啤酒的香气：啤酒的香味包括原料麦芽、酒花带来，麦芽的香味主要在高温 烘焙过程中产生，酒花香气会在麦汁煮沸过程中挥发相当一部分，但仍有些残留 在啤酒中。 啤酒的泡沫：泡沫称为“啤酒之花” ，起泡性，泡沫性，挂杯性要良好。外观 要洁白、细腻。 保质期 瓶装、罐装熟啤酒保质期优级、一级不少于 120 天，二级不少于 60 天，瓶装 鲜啤酒保质期不少于 7 天，罐装、桶装鲜啤酒保质期不少于 30 天。 理化要求： 表 2-3 淡色啤酒理化要求 级别 项目 优级一级二级 透明度清亮透明，无明显悬浮物和沉淀物局部清亮，较透明。外观 浊度/ebc 单位 1.01.52.0 泡沫形态泡沫洁白细腻，持久泡沫洁白较细腻， 较持久 泡沫尚洁白， 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 12 - 瓶装 210180 泡沫性 罐装 180 120 14 5.011.05.014.0 12、12、10 5.09.55.011.05.012.0 色度 /ebc 单位 8 无5.012.0 香味和口味 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。 有教明显的酒花香 气，口味纯正，爽 口，酒体协调，柔 和，无异香，异味。 有酒花香气，口味教 纯正，无异味。 2.4 厂址选择 啤酒厂是全年连续生产的企业，特点是用水量大，且水质要求高，用电时间 连续不间断，原材料与成品运输量大且销量多。根据工艺要求和以上特点，本次 设计啤酒厂址位于吉林省四平市，伊通河岸边。那里地势平坦、地表广阔，而且 周围无农田用地，靠近公路、铁路，对原料运输、成品均十分便利。初设厂占地 面积为 10 万平方米。附近有电源，对长期供电十分方便。厂址濒临伊通河，沿途 无工厂干扰，污染轻，水质硬度低，经处理后符合饮用水标准，颇适合淡色啤酒 的生产。 2.5 三废治理 2.5.1 污水处理的原则、方法和效果 啤酒厂的废水情况： 废水来源： 设备、容器、管道清洗水。设备、容器、管道内残留麦汁、啤酒。糖化过滤 槽出糟排放带出的水。糖化回旋沉淀槽热凝固物。发酵池、灌残留废弃酵母。烛 式硅藻土过滤机硅藻土排放。洗瓶机碱性废水、啤酒巴氏消毒机热废水。车间地 板、墙壁、设备外表清洗水。麦汁、啤酒冷却器冷却水。冷冻机、空压机冷却水。 锅炉排渣、烟道除尘废水。啤酒工厂非工艺生活污水。 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 13 - 啤酒生产废水主要污染物来自于设备、管道中残留的麦汁、啤酒、废酒花糟、 废麦糟、废冷和热凝固物、废酵母、废硅藻土、废纸板、洗瓶碱性水等。污染物 形成的废水含有易消化的有机物，偏酸性。 虽然啤酒生产的废水属有害而无毒性废水，但由于每生产 100t 啤酒，排放废 水中 bod 量相当于 1.4 万人的生活污水，每瓶啤酒的 bod 相当于 1 个人每天生 活的污水。因此，由于啤酒废水污染环境的严重状况，随着啤酒生产地日益集中 化、大规模化、污染环境的问题愈来愈不能忽视。 啤酒工厂减少废水污染的途径：减少生产用水： 糖化车间洗锅、洗管道水作投料水 分批式糖化中，每批次结束后将用锅容 积 510%水冲洗设备及管道，这部分水完全可以作投料水回收利用。 干式排麦糟法：将过滤槽麦糟排出口增加到 24 个，耕糟机装速可调节，用 脉冲式气流输送，可干式快速排麦糟。 过滤棉洗涤水的减少传统啤酒过滤采用滤棉饼过滤法，每吨啤酒过滤棉洗涤 用水为 0.20.5t。实际上滤棉饼被啤酒酵母、酒花树脂、蛋白质污染仅仅为滤饼 一侧表面，如果洗涤滤饼时，撕下被污染表面的薄薄一层，单独洗涤，则滤棉洗 涤用水可节约 50%以上，洗滤时间也可缩短一半。 水啤酒回收：在啤酒过滤、清酒罐、装瓶机等形成的水和啤酒混合物，可通 过适当处理全部回收，以减少污水量。 啤酒工厂废水处理通常采用的方法如下：初级沉淀池、活性污泥法、滴滤池 法、生物氧化塘法、厌氧处理法、啤酒工厂高浓废水处 国内废水排放标准： 我国 1974 年颁布 gbj4-73，工业废水排放标准的第三章第 12 条规定：麦芽与 啤酒厂的废水属二类废水，其长远影响小于第一类有害物质，工厂排放水质应符 合 14 项细则，其中，对啤酒工业有限制性的仅前面四项： 最高允许排放浓度 ph：69、ss：500mg/l、bod(20，5d)： 60mg/l、cod(cr 法)：100mg/l。 2.5.2 副产物的综合利用 现代农副产品加工工业为了避免和减少环境污染、为了使宝贵的资源得到最 大限度地有效利用，必须把生产中的废气、废渣、废水回收和利用，进一步开发 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 14 - 加工制成有价值的产品。 麦糟的利用： 麦糟是由麦芽和不发芽谷物原料在啤酒糖化中不溶解物质构成的，主要是由 麦芽的皮壳、叶芽、不溶性蛋白质、半纤维素、脂肪、灰分及少量的未分解淀粉 和未洗出的可溶性浸出物等组成。麦糟历来是有价值的饲料，它含有较高的蛋白 质，并受到适度分解，作为饲料它的消化率极高，特别适合作牛、马饲料。 二氧化碳的回收： 二氧化碳是啤酒发酵中最主要的副产物，近代啤酒酿造技术中二氧化碳又是 必不可少的重要原料。二氧化碳合理应用对改进酿造工艺、提高啤酒的质量起着 重要的作用。 在过滤后的清啤酒中，直接冲入二氧化碳，使之在短时间内溶解和过饱和， 简单和有效地控制成品啤酒中二氧化碳的含量。在近代啤酒转罐、过滤、清酒罐 及装瓶、装桶等操作中，为了避免啤酒接触空气中氧，减少啤酒中溶解氧、均需 要二氧化碳作背压、备压、以提高啤酒的非生物稳定性和风味稳定性。 啤酒生产中二氧化碳的回收方法： 现代回收二氧化碳，包括如下单元操作： 收集洗涤压缩净化干燥冷却液化贮存或装瓶 在液化回收二氧化碳时，常采用如下方法：高压回收、低压回收。 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 15 - 第第 3 章章 工艺计算工艺计算 3.1 计算依据 工艺采用传统的四器组合糖化，锥型发酵罐一罐法； 以 100kg 混合原料计算，麦芽：大米=60：40，酿造 10浅色啤酒； 工艺损耗以国家颁布的一级企业先进指标为计算依据。 基础数据：选澳大利亚麦芽，年耗粮 3.2 万吨 10浅色啤酒，麦芽：大米 =60：35，重点工段为糖化工段。 表 31 啤酒生产基础数据 项目名称代号%说明 定额指标 原料配比 损失率 原料利用率 麦芽水分 大米水分 无水麦芽浸出率 无水大米浸出率 麦芽 大米 澄清冷却损失 发酵损失 过滤损失 包装损失 啤酒总损失率 wm wn em en m n 99 6 13 澳大利亚麦芽 80.81 60 40 35 1.0 2.0 2.5 2.0 7.5 无 无 无 无 无 无 无 对热麦汁 对冷麦汁 对发酵后啤酒量 对过滤后啤酒量 无 年生产 320 天，每天糖化 6 次，每顿酒耗粮 158 公斤/吨以下 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 16 - 3.2 啤酒生产物料衡算 3.2.1 100混合原料生产 10淡色啤酒的物料衡算 糖化物料衡算： 谷物清净磨碎损失重量(g) 麦芽清净磨碎损失：0.40%66 . 0 60pm mgmkg 玉米清净磨碎损失：0.24%6 . 004png nn kg nm ggg 100混合原料含浸出物的重量(g) 麦芽 gm=（mgm） （1wm）em=m(1wm)em=（58-0.43）（16%） 78%=43.99 大米 gn=（n-gn） （1wn）en=n(1wn)en=42(112%)95%=33.06 g=gm+gn=43.99+33.06=77.05 糖化用水量 设头号麦汁浓度为 1418%，现取 b=15%，糖化时原料利用率 =99%，原料 含水和糖化时水分蒸发量忽略不计 2.2543 15 151007.057%99-100 ）（）（ 糖水 b bg g kg 湿麦糟重量（wg） 设麦糟（过滤槽排出的非浸出物）含水量 8085%,现取 85% 原料非浸出物量=原料重量（1原料水分） （1原料浸出率）原料利用率 麦芽非浸出物量 2.281%99%801%6160)1w1mg mmm ）（）（）（e 玉米非浸出物量 1.72%99% 5 . 901%12104)1w1mg nnn ）（）（）（e 100混合原料非浸出物量00.141.722.281 nm ggg 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 17 - 湿麦糟重量 3.339 %851 00.14 %851 g wgkg 麦糟吸头号麦汁量（w） w=wg85%=93.3385%=79.33 头号麦汁收量 08.5352.2543%997.057 水 糖化用水量原料利用率原料浸出物量wg 实际头号麦汁收量=q-q=508.53-79.33=429.20 洗糟用水量（w2） w2=w4+w5-w1-w3 麦汁带走的水量 w4： w4=煮沸前麦汁量-原料浸出物量 煮沸前麦汁量=煮沸后麦汁量+蒸发水分量=w+wx 煮沸后麦汁浓度 煮沸后麦汁量 g 10啤酒最终麦汁浓度为 10%，麦汁煮沸后经漩涡沉淀糙和板式换热器由于水 分自然蒸发浓度提高了 0.2%，因此煮沸后麦汁浓度为 9.8%。 则46.446 % 8 . 11 %997.057 煮沸后麦汁浓度 煮沸后麦汁量 g 蒸发水分量 wx=煮沸前麦汁量蒸发强度蒸发时间 即 wx=646.44wx10%1.5 wx=114.08 煮沸前麦汁量=w+ wx=646.44+114.08=760.52 则 w4=760.52-77.0599%=684.24 煮沸前麦汁浓度1.15%1%100 684.24 %997.057 %100(%) 麦汁总量 g b 麦糟吸水量（w5） w5=湿麦糟量-湿麦糟中干物质量=93.333-14=79.33 原料带进水量（w3） 8.80%1225 . 0 40%6)38 . 0 60()()( 3 ）（ nnmm wgnwgmwkg 则洗糟用水量 w2=79.33+684.24-432.25-8.80=322.52 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 18 - 热麦汁体积（v） 煮沸后麦汁量为 646.44，查生物工程工业分析附表 4-3 得，11.8% 汁的比重为 =1.0484l，100时热麦汁比 20时其体积膨胀系数为 1.04，热 麦汁体积41.266 0484 . 1 04 . 1 46.446 v l 酒花用量 设酒花用量为每百升麦汁添加 0.12 则酒花用量77 . 0 100 02 . 1 41.266 100 02 . 1 v 湿酒花糟重13 . 2 %801 %40177 . 0 %801 %)401 ( ）（w w （40%-煮沸时酒花浸出 率；80%-湿酒花糟含水率） 3.3 澄清冷却物料衡算 设澄清冷却损失为热麦汁的 1%，包括： 酒花糟带走麦汁 0.3% 输送管路损失麦汁 0.3% 水分蒸发、体积热凝固物 0.4% 澄清冷却总损失为 1%，包括： 酒花糟带走麦汁：641.260.3%=1.92 l 输送管路损失：641.260.3%=1.92 l 自然蒸发体积减少量为： l62.10 12 8 . 11 229 . 1-41.266-229 . 1-1.266 冷麦汁体积收缩，设 100热麦汁冷却至 6体积收缩为 1.045，则冷麦汁体 积收缩为： l6.992 1.045 10.62-21.92-641.26 -62.10-229 . 1-41.266 冷麦汁产量为：641.2611%=634.85 l 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 19 - 3.4 主发酵的计算 发酵度 原麦汁浓度：%100 0665 . 1 100 0665 . 2 a na p （a-啤酒乙醇含量，a=4%） %100 %9 . 30665 . 1 100 %9 . 30665 . 2 12 n ，解得 n=4.24 真正发酵度=67.64%100 10 36 . 2 10 %100 p np % （p-最终麦汁浓度 p=12%，n-啤酒真实浸出物量） 二氧化碳量:c12h22o11 4c2h5oh + 4co2 342 444 wco2 52.56 设 10啤酒中二氧化碳含量为 0.4%，则溶解在啤酒中的二氧化碳为： 634.851.04840.4%=2.66 所以发酵排出的二氧化碳量为：26.58-2.66=23.92 设二氧化碳在 20常压下的比重为 1.832/m3,则游离二氧化碳为： vco2=06.13 832 . 1 3.922 m3 酵母产量 设每百升麦汁在发酵时形成 1.52.5酵母泥，现取 2.0，则酵母产量 70.12 100 0 . 234.856 w，其中 50%利用与接种，50%做商品酵母（干酵母粉） ， 湿酵母含水 85%，干酵母含水 7%，商品酵母20 . 1 %712 %85170.12 ）（ ）（ 发酵液量 634.85（1-2%）=622.15 l 成品啤酒物料衡算 滤过后啤酒量：622.15（1-2.5%）=606.60 l 成品啤酒产量：606.60（1-2%）=594.47 l 成品啤酒总收率=%70.92 641.26 594.47 热麦汁量 成品啤酒 总损失率=1-92.70%=7.30% 设瓶装啤酒容量为 0.58 升/瓶 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 20 - 5 9 . 1042 58 . 0 694.47 瓶装数个 取 1042 瓶 10啤酒吨酒耗粮 设 10啤酒每升重 1.012，则吨酒耗粮为 6.2216 012 . 1 594.47 1000100 /t 年产 18 万吨啤酒耗粮：180000166.22=29919600 kg 3.5 换算 换算成 100l 成瓶啤酒的各项数据 生产 100l 成瓶啤酒相当于 100混合原料生产啤酒的倍数 71 . 0 594.47 100 n 倍 （所有数据乘以 n） 换算成 18 万吨成瓶啤酒量 每年生产 18 万吨啤酒相当于 100混合原料生产啤酒的倍数 5 100 . 3 012 . 1 594.47 1000000018 n倍 换算成每日产量 设每年生产 320 天，则每天生产啤酒相当于 100混合原料生产啤酒量的倍数 935 320012 . 1 594.47 1000000018 n倍 18 万吨酒中有 10%鲜啤酒（桶装） ，90%瓶装 空瓶需要量： 8 10.083 58 . 0 012 . 1 005 . 1 1000000018 个 瓶盖： 8 10.093 58 . 0 012 . 1 01 . 1 1000000018 个 商标： 8 10.093 58 . 0 012 . 1 01 . 1 1000000018 个 桶装鲜啤酒量：18000010%=18000 t 成品啤酒收得率：92.70%；吨酒耗粮：166.22/t；总损失率 7.30% 啤酒生产物料衡算表表 3-3 啤酒生产物料衡算表 物料名称单位 100混合 100l 成品每日生产啤酒年产 18 万吨啤 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 21 - 原料啤酒量量酒 混合原料用量 100179.351043.00107 续表 3-3 啤酒生产物料衡算表 物料名称单位 100混合 原料 100l 成品 啤酒量 每日生产啤酒 量 年产 18 万吨啤 酒 麦芽用量 玉米用量 酒花用量 热麦汁量 冷麦汁量 成品啤酒量 瓶装酒瓶数 湿麦糟量 湿酒花糟量 商品干酵母量 主发酵放出 二氧化碳量 糖化用水量 洗糟用水量 l l l 个 m 60 40 0.77 641.26 634.85 594.47 1042 93.33 2.31 1.02 26.58 13.06 432.25 322.52 10.20 6.80 0.13 109.01 107.92 101.06 174.00 15.87 0.39 0.17 4.48 2.22 73.48 54.83 5.61104 3.74104 7.20102 6.0105 5.94105 5.56105 9.57105 8.73104 2.16103 9.54102 2.49104 1.22104 4.04105 3.02105 1.80107 1.20106 2.31105 1.92108 1.90108 1.78108 3. 07108 2.80107 6.93105 3.06105 7.97106 3.92106 1.30108 9.68107 东北电力大学本科毕业设计说明书 - 22 - 第第 4 章章 设备选型计算设备选型计算 4.1 贮箱和粉碎设备的计算与选型 设本厂生产日 320 天日糖化批次 6 批 表 4-1 物料投料量表 物料名称糖化每天投料量（t）糖化每批次投料量（t） 混合原料93.5015.58 麦芽56.19.35 大米37.46.23 4.1.1 贮箱计算 每批投麦芽 9.35t，采用方形锥底，木结构内衬白铁皮 (1) 麦芽贮箱 成品麦芽重 500kg/m3 8.71 500 1035 . 9 3 1 v m3 设成品麦芽贮箱容积系数 8 . 0 则成品麦芽贮箱总容积 23.38 1 v vm3 一般采用方