课程设计——年产7万吨12°浅色啤酒,麦芽：玉米=65：35,重点设备：过滤槽 kenny收藏.doc

第1章 绪论1.1啤酒的定义以小麦为主要原料，以各类和极少量的酒花为辅料，含有CO2、具有泡沫、酒花香味儿和爽口的苦味儿，营养丰富，风味独特的低酒精度的酿造酒。1.2啤酒的分类1.2.1根据啤酒色泽划分 (l)淡色啤酒(Pale Beers) 淡色啤酒是各类啤酒中产量最多的一种，按色薄泽的深浅，淡色啤酒又可分为以下三种。 淡黄色啤酒 此种啤酒大多采用色泽极浅，溶解度不高的麦芽为原料，糖化周期短,因此啤酒色泽浅。其口味多属淡爽型，酒花香味浓郁。 金黄色啤酒 此种啤酒所采用的麦芽，溶解度较淡黄色啤酒略高，因此色泽呈金黄色,其产品商标上通常标注Gold一词，以便消费者辨认。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，烘烙麦芽温度较高,因此麦芽色泽深，酒液黄中带棕色，实际上已接近浓色啤酒。其口味较粗重、浓稠。 (2) 浓色啤酒(Brown Beer) 色度：1530EBC单位（13.5ml碘液） 呈棕色或红褐色，有明显麦芽香味 典型啤酒：爱尔啤酒，北京大众啤酒，北京五星啤酒。(3) 黑啤(stout Beer) 色度 ：50130EBC单位 （515ml碘液） 典型啤酒：德国慕尼黑啤酒，青岛波打黑啤酒1.2.2根据啤酒杀菌处理情况划分 (1) 鲜啤酒(Draught Beem) 特点：经常就地销售，没有经过巴氏杀菌，不宜长期存放， 保存时间:7天左右，有桶装和瓶装俩中类型，纯生啤酒（经俩次过滤，第二次用超滤膜过滤）保质期：34个月以上。(2) 熟啤酒(Pasteurimd Beer) 包装经巴式灭菌故又叫杀菌啤酒包装形式:瓶装，罐装， 保质期：不少于120天 1.2.3根据原麦汁浓度划分 (1) 低浓度啤酒(Small Beer) 一般啤酒：原汁麦浓度：2.58.0% 酒精含量 0.82.2%（v/v）营养啤酒：原汁麦浓度：2.55.0% 酒精含量 0.81.8%（v/v）佐餐啤酒：原汁麦浓度：4.09.0% 酒精含量 1.22.5%（v/v）(2)中浓度啤酒(light Beer) 原汁麦浓度：912% 酒精浓度 2.53.5%（v/v）市场大部分均出售此酒，工艺提高后原汁麦浓度：1114% 酒精浓度： 3.54%（v/v）(3) 高浓度啤酒(Strong Beer) 原汁麦浓度：1322% 酒精含量 3.65.5%（v/v）1.2.4根据发酵性质划分 (1) 顶部发酵（上面发酵啤)。使用该酵母发酵的啤酒在发酵过程中，液体表面大量聚集泡沫发酵。这种方式发酵的啤酒适合温度高的环境 16-24 C，在装瓶后啤酒会在瓶内继续发酵。这类啤酒偏甜，酒精含量高，其代表就是各种不同的爱尔啤酒（Ale)。 (2) 底部发酵（下面发酵啤酒)。顾名思义，该啤酒酵母在底部发酵，发酵温度要求较低，酒精含量较低，味道偏酸。这类啤酒的代表就是国内常喝的窖藏啤酒（Larger)。啤酒原料。 1.2.5按销售渠道分类 (1)内销酒：保质期短，大约在半年左右。(2) 外销酒：工艺与外销售有所不同，保质期长，产量约占全国产量的5%10%，生产地大部分在青岛，又叫特制啤酒。1.3世界啤酒业的发展 1718世纪，德国啤酒盛行 19世纪初，英国的啤酒生产大规模工业化，年产量达20ML。 19世纪中叶德国巴伐利亚洲开始出现下面发酵法。 在美洲新大陆17世纪初由荷兰英国的新教徒带入啤酒技术，1637年在马萨诸塞建立了最初的啤酒工厂。 1874年林德冷冻机的发明，使啤酒的工业化大生产成为现实。目前全世界啤酒年产量已居各种酒类之首，已突破100000ML。1986年全世界生产啤酒101588.7ML1.4 中国啤酒业的发展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510Ml1986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(玉米玉米大麦小麦等)和糖类辅助原料等。1.5 啤酒在国民经济中的地位和发展方向随着经济的不断发展，人们生活水平的不断提高。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，积极参与国际市场竞争。第2章 设计概论2.1设计的指导思想本设计在确定工艺流程和选择设备时，工艺上力求其合理性和先进性，在设备上尽量采用先进的生产设备，做到技术上先进，生产过程机械化、自动化，减轻繁重的体力劳动，提高劳动生产率。尽量采用已成熟的生产技术和设备，使建厂后即能顺利投产，并能达到设计能力。经济上合理，因地制宜，管理方便，合理降低能耗，保护环境。生产出能满足人们口味的优质啤酒，达到投资少，见效快的效果。2.2设计说明2.2.1生产方法啤酒发酵方法主要有以下几种方式：连续发酵法，上面发酵法，下面发酵法，一罐发酵法，以下就这几种发酵方法进行详细分析和比较来进行取舍。1.连续发酵连续发酵主要有多罐式连续发酵和塔式连续发酵，这种连续发酵系统都可大大缩短发酵周期，提高设备利用率，降低了投资，减少了酒损，降低了蒸汽、劳动力和洗刷费用，提高了酒花利用率，且产生的成品啤酒质量稳定。但是这几种连续体系也各有不足：多罐式系统需搅拌，动力消耗大。塔式系统对酵母要求高，使用的酵母不仅要求发酵度高，而且要求凝聚性强。并且塔式观造价高，不利于小规模生产。更重要的是，连续发酵法啤酒从风味上品评与间歇法啤酒差别大，难以被消费者接受。八十年代后，锥形罐发酵取代了传统发酵，生产周期得到了缩短，而连续发酵由于污染和风味（特别是双乙酰）控制的困难逐步停止了使用。从实际情况出发，故本设计不采用此法。2.上面发酵A、上面发酵系在较高的温度（1520）下进行的，酵母起发快，接种量可以减少，因此形成的酵母新细胞较多。发酵终了，大部分酵母浮在液面，酵母使用代数大大增加长久没有衰退现象，但酵母回收工作较下面发酵复杂。B、上面发酵的麦汁接种温度为1416，比较高。发酵三天左右，当酵母升至液面时，为发酵旺盛阶段，此时应开始降低液温，可采用1214冷水冷却，并在酵母形成泡盖时立即撇去，发酵46天即行结束。C、发酵结束，酵母成紧密的一层浮在波面上，厚约34厘米。优良的酵母，其酵母层应具有褶皱状的外观。D、上面发酵在发酵过程中通风时间长，目的是使酵母悬浮发酵液中，对凝聚性强的酵母通风尤属必要。E、上面发酵一般不采用后发酵，主发酵的发酵度接近发酵度，下酒后，加胶澄清，贮藏一阶段，采用人工充CO2，使达到饱和。若上面发酵采用后发酵工艺，下酒是酒液中应保留部分残糖，继续发酵，产生CO2，饱和在酒中。F、上面发酵配制的啤酒成熟较快，设备周转快，啤酒有独特风味，但保存期短。3下面发酵传统下面发酵法，发酵容器安置在空气过滤、绝热良好和清洁卫生的发酵室内，保持室温56，采用开放式或密闭式，圆形或方形的发酵容器。下面发酵的特点（1） 采用下面酵母，主发酵温度较低，发酵进程比较缓慢。主发酵完毕后，大部分酵母沉降在容器底部。（2） 下面发酵啤酒的后发酵期较长，酒液澄清良好，酒的泡沫细致，风味柔和，保存期较长。4 一罐法发酵随着啤酒工业的发展，现有啤酒厂普遍采用一罐发酵工艺，即麦汁的主发酵，双乙酰还原、降温以及贮酒阶段在同一个露天发酵罐中进行。一罐法工艺有以下优点：清洗消耗少，因为只有一个容器必须清洗；转入空罐时CO2损失少；酒损少，因为没有了管道中残酒的损失；所需的工作时间少，因此不用倒罐；节能，因为不用倒罐，没有氧侵入的危险。故在设计中采用此法。故本设计选用锥形罐一罐法下面酵母发酵（即发酵温度为510）2.2.2啤酒的生产流程图：原大麦发芽分级粗选除根干燥贮藏粉碎发芽贮色糊化锅糖化锅过滤麦汁贮槽煮沸漩涡沉淀冷却发酵离心分离过冷过滤清酒罐灌装辅料粉碎贮色精选图2-1啤酒的生产流程图2.2.3工艺流程说明1.操作规程 1)玉米的比例为25%，麦芽的比例为75%。 2)糊化：糊化锅料水比为1：5，投料后升温至50C，50C是蛋白酶最适温度，有利于氨基酸的产生，调PH，加入耐温淀粉酶，保温10分钟。加热至90C，然后升温至100C，保温30分钟。 3)糖化：糖化锅料水比为1：3.5，加入39C的水使其混合后温度为37C，保持30分钟，升温至51C，保持75分钟，进行蛋白休止，将换热后的88C糊化醪打入糖化锅，保持在63C，保温30分钟，升温至70C以碘液检查为主，直至变色，表示糖化彻底，升温至78C，保温5分钟，将醪液泵入过滤槽。由于采用了高辅糖化，所以投料糖化前应加入耐高温的淀粉酶。 4)PH值的调整：淀粉酶最适PH值是5.65.8，葡聚糖酶最适PH值是4.67.0，则加入磷酸调节PH值控制在5.6。 5)甲醛的加入：在糖化时加入0.025%的甲醛来降低麦汁中花色苷的含量。 6)过滤：过滤时醪液的温度保持不变，（控制在73-76C），PH值保持在5.57.5之间，洗糟水温度为80C。当洗糟残液浓度达到工艺规定值，过滤结束。 7)酒花的添加：煮沸90分钟，酒花分三次加入 第一次：煮沸5-15分钟，添加总量的5-10%，主要是消除煮沸时的泡沫; 第二次：煮沸30-40分钟后，添加总量的55-60%，主要是萃取酸，促其异构; 第三次：煮沸完成前15分钟，加入35%，萃取酒花油，提高酒花香. 2.糖化曲线 (1)酸休止，利用麦芽中磷酸酯酶对麦芽中菲订的水解，产生酸性磷酸盐，此工艺条件是：温度为35-37C，PH在5.25.4，时间为3090分钟 (2)分解蛋白质形成多肽和氨基酸为45-50C，形成可溶性多肽为50-55C，作用时间为1020分钟。(3)糖化分解，淀粉分解成可溶性糊精和可发酵性糖，对麦芽中-淀粉酶催化形成可发酵性糖，最适温度为60-65C，淀粉酶最适活性温度为70C，这个酶共同作用，最适PH为5.55.6，作用时间为30120分钟。(4)糖化终了，糖化终了必须使醪中除了淀粉酶以外，其它水解酶会失活（钝化），此温度为70-80C，再此温度范围内主要依据需保留淀粉酶的量及考虑到过滤的要求。采用上限温度，醪黏度小，过滤加快，有害物质溶解多，淀粉酶残留少。 (5)酶制剂和添加剂的应用，淀粉酶，-淀粉酶，糖化酶，R-酶等酶制剂再卫生规范下，根据工艺要求，适时适量的使用，对改善工艺和麦汁组分有一定的作用。3. 流程解说(1)麦汁制备麦芽的粉碎麦芽的粉碎大致可分为干法粉碎、湿法粉碎、回潮粉碎和连续浸渍粉碎4种。因为湿法粉碎有表皮比较完整课获得良好的过滤层，解决了粉尘的危害，过滤时间短，糖化效果好，麦芽汁清亮对溶解不良的麦芽可提高其浸出率，适合比较高的投料量，的优点，故本设计采用湿法粉碎。辅料的粉碎对于辅料玉米胚乳比较坚硬对粉碎要求是有较大的粉碎，要粉碎得细一些有利于辅料的糖化和糊化粉碎采用三堒或四堒的二级粉碎机。粉碎方法为干法粉碎。（2）糖化工艺的选择与论证利用麦芽所含的各种水解酶，在适宜的条件（温度、pH值、时间）下，将麦芽和麦芽辅料中的不溶性高分子物质逐步分解为可溶性低分子物质，这个分解过程称为糖化。从麦芽和麦芽辅料中溶解出来的物质称为浸出物。麦汁中浸出物与投料量比值的百分数称为浸出率。糖化的目的是利于各种酶的作用，使不溶性物质溶解出来，从而得到尽可能多的溶解物，并且使麦汁组成适和发酵。糖化方法麦芽的糖化方法通常可分为煮出糖化法和浸出糖化法，其中煮出糖化法又分为一次、二次和三次煮出糖化法。浸出糖化法：是纯粹利用麦芽中酶的生化作用，浸出麦芽中的可溶性物质。它是最简单的糖化方法，是把醪液从一定温度开始加热至几个温度休止阶段进行，最后达到糖化终止温度。只适合使用麦芽，酿制上面发酵啤酒和低浓度发酵啤酒，糖化时间长，必须采用质量很好的麦芽，故不采用。一次糖化法适于蛋白质分解良好，糖化能力高的麦芽，原料利用率低，故不采用。二次糖化法对原料的适应性较强，常采用此方法生产浅色啤酒，也可生产其他类型的啤酒，所以二次糖化法好了灵活性较大。适用于各种性质的麦芽和制造各种类型的啤酒，比较经济，原料利用率高，故采用此法。三次糖化法原料利用率高，利于酶的作用，适用于浓色啤酒，耗热能多，生产周期长，故不采用。糖化的具体过程:糖化醪与糊化醪兑醪后，醪液不再煮沸，而是直接在糖化锅内升温，达到糖化各阶段所要求的温度。由于只有部分醪液进行煮沸，胚乳细胞壁的高分子麦胶物质及其他杂志溶出较少，所制麦汁色泽浅，黏度低，口味柔和，发酵度高，特别适合酿造浅色淡爽型啤酒；而且操作简单，糖化时间短，在3h内即可完成。（3）麦汁过滤麦汁过滤的基本要求是迅速、彻底地分离糖化醪液中的可溶性浸出物，尽量减少影响啤酒风味的麦皮多酚、色素、苦味质以及麦芽中的高分子蛋白质、脂肪、脂肪酸和-葡聚糖等物质进入麦汁，从而保证麦汁良好的口味和较高的澄清度3。技术指标应保证过滤的麦汁达到生产所需要的质量要求，尽可能多地获得澄清麦汁，提高生产率，减少对环境的污染。过滤槽是大多数啤酒厂经常采用的麦汁过滤设备，在啤酒生产中，麦汁过滤方法大致可以分为四类：过滤槽静压过滤法，过滤槽正压过滤法，过滤槽抽吸是负压过滤法，压滤机过滤法。我国大多数啤酒厂均采用过滤槽静压过滤法进行麦汁过滤。本设计采用过滤槽静压过滤法进行麦汁过滤。过滤槽法过滤麦汁是通过筛分效应，滤层效应和深层过滤效应三方面的作用而进行的。麦汁的过滤速度受滤层阻力、滤层渗透性、滤层厚度、麦汁黏度和滤层面积等诸多因素影响。（4）麦汁煮沸麦汁过滤结束后，就要进行麦汁煮沸，并在麦汁过滤中添加酒花。煮沸期间将发生一系列复杂的物理和化学变化，麦汁质量也会受多种因素影响。啤酒厂商用的煮沸锅有内加热式煮沸锅、外加热式煮沸锅、低压煮沸过和连续流动式麦汁煮沸器，本设计采用内加热式煮沸锅。内加热式煮沸锅的特点是：麦汁加热器垂直安装在锅内，加热器为列管式加热器。麦汁煮沸时，麦汁由下而上穿过加热器的列管向上沸腾。内加热式煮沸锅具有以下优点：1，设备投资少，无需维护，没有磨损，耗电量低；2热辐射损失小；3煮沸温度和蒸发速率可以调整；4设备简单，不需外加加热器和搅拌器。内加热式麦汁煮沸锅又可分为常压煮沸和低压煮沸，本设计采用常压煮沸工艺。通过麦芽汁的煮沸可达到蒸发水分、浓缩麦汁的目的。过滤后的麦汁其浓度低于需定型浓度（约1.01.5P），通过煮沸、蒸发浓缩，方可达到规定浓度。煮沸的主要作用：灭酶和杀菌；蛋白质变形和絮凝；浸出酒花中物质；排除麦汁异杂臭气。（5）麦汁后处理麦汁煮沸后应尽快将麦汁中的热凝固物进行有效的分离，以获得澄清的麦汁，然后将麦汁冷却至工艺要求的温度，冷却的同时，要进行通风，为酵母繁殖提供足够的氧气。漩涡成沉淀槽是最常用的热凝固物分离设备，与其它设备相比，她的分离效果最佳。漩涡沉淀槽是立式柱形槽，麦汁沿切线方向泵入，形成旋转流动，并使热凝固物以锥丘状沉降于槽底中央，清亮麦汁从侧面麦汁出口排出。麦汁在冷却过程中会形成冷凝固物，并逐渐沉淀下来，去除冷凝固物的方法可以用自然沉降法和浮选法，自然沉降法是待冷凝固物自然沉降后加以除去，浮选法是麦汁在去除热凝固物后，通入无菌空气就会吸附在细密的小气泡上，随气泡升至液面，并加以除去。麦汁的冷却常用的麦汁冷却器为板式换热器，换热效率很高。麦汁冷却的基本要求有：麦汁和冷却水流经部位要便于清洗，密封性要好，严防冷却水和麦汁的渗漏。要有足够的冷却面积，冷却时间要短，冷凝固物析出的量多。麦汁冷却有一段式和两段式两种冷却方式.本设计采用三段式冷却方式，其优点是利于酵母的沉降，温差会有利于醪液的对流。麦汁的充氧发酵需要大量的酵母，而酵母繁殖需要氧气，以利于酵母增殖并同时进入发酵阶段。为使空气溶解至冷麦汁中，必须通入很细小的空气泡，并以涡流形式与麦汁进行混合。2.2.4工艺条件 1. 选麦、制麦（1）浸麦：设备采用浸麦槽及附属的空气压缩机和输送泵等。A.工艺条件：添加剂：采用甲醛溶液11.5kg/t大麦浸麦温度：1318为宜，一般不应超过20通风：每隔12h 通1020min浸麦度：浅色麦芽4345%深色麦芽4548%浸麦时间：6570hB.方法：采用浸水断水交替法。（2）发芽：A.方法：采用萨拉丁箱式发酵B.工艺条件：麦层厚度0.6m左右发芽后0.8m左右进风口温度1216%麦层温度1418室内湿度95%发芽时间57天搅拌器34r/min前进34m/min（3）干燥：单床高效干燥炉t: 822h（4）除根与贮藏：除根：采用除根机贮藏：立仓贮藏 贮藏期：最短一个月，最长半年 2.发酵 主发酵过程控制（1）温度控制：接种温度一般控制在58，若酵母的起发速度越快，酵母添加量较大，可适当降低温度；上面发酵最高温度普遍低于下面发酵，就下面发酵而言，低温发酵控制在7.59 ，高温阶段控制在1013；发酵结束温度一般控制在45。（2）浓度控制：在保持酵母添加量和麦汁组成的一定情况下，麦汁浓度受发酵温度和发酵时间的控制，如果发酵旺盛，则降糖浓度快，则可适当降低温度和缩短其温度保持时间，发酵时间主要取决于发酵温度变化，发酵温度高，则发酵时间短，对下面发酵而言，主发酵时间一般在714天。（3）后发酵工艺条件控制：a.压力控制 下面发酵满罐后，一般敞口发酵23天，然后可封罐，罐压在0.050.05mPa。b.发酵酒工艺要求 将发酵液从贮酒罐下面进入，不易起泡，易控制酵母细胞浓度，一般在每毫升（510）106 个。 c.温度控制 后发酵采用室温控制酒温，先高温后低温，开始温度在3左右，而后逐步降温至11d.时间控制 根据啤酒的种类、原麦汁浓度和贮九温度而异来决定时间的控制范围。 3. 麦汁的澄清与冷却 冷却洁净的麦芽汁从回旋沉淀槽中泵出后，被送入薄板换热器冷却，冷却至主发酵温度6。随后，麦芽汁中被加入酵母，开始进入发酵的程序。2.3原料的来源和标准2.3.1原辅材料的来源 原料：玉米 辅料：玉米、玉米、小麦、大麦（未发芽）、淀粉、糖、糖浆。2.3.2 原辅材料的质量标准1.原料酿造啤酒所需原料的质量直接影响所生产的啤酒质量、啤酒酿造所需的原料主要是大麦、酒花和酵母。 (1）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。 (2）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。 （3）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。 （4）玉米是最常用的一种麦芽辅助原料，其特点是价格较低廉，而淀粉高于麦芽，多酚物质和蛋白质含量低于麦芽。糖化麦芽汁收得率提高，成本降低，又可改善啤酒的风味和色泽，啤酒泡沫细腻，酒花香气突出，非生物稳定性比较好，特别适宜制造下面发酵的淡色啤酒。玉米的用量一般是25%-35%，质量要求如表2-1：表2-1 玉米的质量要求项 目要 求色 泽 香 味 夹杂物 浸出物 蛋白质 脂 肪 水 分洁白，富有新鲜光泽，无黄色，棕色和青绿色不成熟粒，无霉粒 有新鲜粮香，无异味 不超过0.2%，不得含有米胚芽 92%以上（无水物计） 10%以下（无水物计） 1%以下 12.5%以下2.辅料啤酒生产中使用辅料是因为辅料可提供廉价的浸出物或糖类，这样会减少麦芽的使用量，降低啤酒的生产成本。主要的辅料有玉米、玉米、小麦、大麦、糖和淀粉糖浆，使用辅料应注意以下几个问题：1.加入辅料的品种和数量应根据麦芽的质量情况和所要酿造的啤酒类型来决定。2.添加辅料量过大或麦芽力不足时应适当加入相应的酶制剂。3.辅料的加入通常情况下使麦汁中蛋白质含量偏低，可通过降低蛋白质休止温度或加入中性蛋白酶等方法弥补以上不足，若仍达不到拟定的标准，应考虑降低辅料的比例。4.辅料的使用不应对啤酒质量指标产生太大的影响。2.3.3水质要求 水是啤酒酿造最重要的原料，酿造水被称为“啤酒的血液”。酿造水质不仅决定着产品的质量和风味，而且还直接影响着酿造的全过程。水的质量要求：本设计为经典啤酒，色泽较浅，水的残碱度RA值要求在-5+5度之间；水中Ca至少为4050mg/L。另外，Ca和Mg比例要大于3:1。啤酒酿造用水中含有1015 mg/L Mg已经足够，过高会使啤酒变的干，苦味重。水的镁硬小于等于0.89mmol/L，水中含盐量要求很低。2.3.4 产品质量标准 1）感官要求：2）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。3）卫生要求：卫生指标按GB2758执行。4）理化要求：表2-2 浓黑啤酒理化要求 级别项目优级一级二级外观透明度无明显悬浮物和沉淀物无明显浊度（保质期内）/EBC单位1.01.52.0泡沫形态泡沫洁白细腻，挂杯泡沫较细腻，挂杯泡沫较粗， 泡沫性瓶装210180120罐装180色度/EBC单位14（原麦汁浓度）5.011.05.014.012、12、105.09.55.011.05.012.085.012.0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。表2-3 淡色啤酒理化要求 级别项目优级一级二级外观透明度清亮透明，无明显悬浮物和沉淀物局部清亮，较透明。浊度（保质期内）/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， 泡沫性瓶装210180120罐装180色度/EBC单位14（原麦汁浓度）5.011.05.014.012、12、105.09.55.011.05.012.08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。第3章 工艺计算3.1 计算依据1、工艺采用传统的四器组合糖化，锥型发酵罐一罐法；2、以100Kg混合原料计算，麦芽：玉米=65：35，酿造12浅色啤酒；3、工艺损耗以国家颁布的一级企业先进指标为计算依据。4、基础数据：选澳大利亚麦芽，年产7万吨12浅色啤酒，麦芽：玉米=65：35，重点设备为漩涡沉淀槽。表3-1啤酒生产基础数据项目名称代号%说明定额指标原料利用率麦芽水分玉米水分淀粉水分无水麦芽浸出率无水玉米浸出率无水淀粉浸出率WmWnEmEn9951112普通麦芽 75澳大利亚麦芽 80加拿大麦芽 8295905无原料配比麦芽玉米mn高档酒6535无损失率澄清冷却损失发酵损失过滤损失包装损失无1.02.02.52.0对热麦汁对冷麦汁对发酵后啤酒量对过滤后啤酒量啤酒总损失率无7.5无年生产320天，每天糖化8次。吨酒耗粮158公斤/吨（折算成11）以下。3.2啤酒生产物料衡算3.2.1 100原料生产12P啤酒的物料衡算(1)热麦汁量根据表3-1可得原料收得率分别为：原料麦芽收得率为：0.75(100-6)100=71.25%原料玉米收得率为：0.95(100-11)100=84.55%混合原料收得率为：（0.7571.25%+0.2584.55%）98.5%=73.46%由上述可得100kg混合原料可制得的12P热麦汁量为：（73.4611）100=667.82(kg)又知12P麦汁在20时的密度为1.0442kg/L，而100热麦汁比20时的麦汁体积增加1.04倍。故热麦汁（100）体积为： （667.821.0442）1.04=665.1(L)(2)冷麦汁量665.1(1-0.05)=631.84(L)(3)发酵液量631.84(1-0.015)=622.36(L)(4)过滤酒量622.36(1-0.01)=616.14(L)(5)成品啤酒量616.14(1-0.01)=609.99 (L)3.2.2 生产100L 12P啤酒的物料衡算根据上述衡算结果知，100kg混合原料可生产12P淡色啤酒约609.99L，故可得下述结果：(1)生产100L12P经典啤酒需耗混合原料量 （100/609.99）100=16.39(kg)(2)麦芽耗用量16.3970%=11.47(kg)(3)玉米耗用量16.3930%=4.92(kg)(4)酒花耗用100L热麦汁中加入的酒花量为0.2千克，故酒花耗用量为： （665.1/609.99）1000.2%=0.218(kg)同理，100kg原料耗酒花：609.99/1000.218=1.33kg(5)热麦汁量（665.1/609.99）100=109.03(L)(6)冷麦汁量（631.84/609.99）100=103.58(L)(7)发酵液量：（622.36/609.99）100=102.03(L)(8)滤过酒量：（616.14/609.99）100=101.01(L)(9)成品酒量：（609.99/609.99）100=100(L)(10)湿糖化糟量：设排出的湿麦糟含水分80%，湿麦芽糟量为：(1-0.05)(100-75)/(100-80) 11.47=13.62湿玉米糟量为： (1-0.11)(100-95)/(100-80) 4.92=1.09故湿糖化糟量为：13.62+1.09=14.7同理，100kg原料产生湿糖化糟：609.99/10014.7=89.67kg(11)湿酒花糟量：设酒花在麦汁中的浸出率为40%，酒花糟含水分以80%计，则酒花糟量为： 同理，100kg原料产生湿酒花糟：609.99/1000.654=3.99kg(12)酵母量（以商品干酵母计）生产100L啤酒可得2kg湿酵母泥，其中一半作生产接种用，一半作商品酵母用，即为1kg。湿酵母泥含水分85%酵母含固形物量:则含水分7%的商品干酵母量为： (13)二氧化碳量因12P冷麦汁密度为1.0442kg/L，则103.58L冷麦汁质量为： 103.581.0442=108.16kg所以，12P冷麦汁108.16kg中浸出物量为：11%103.58=11.9kg设麦汁的真正发酵度为80%，则可发酵的浸出物量为：11.980%=9.52kg麦芽糖发酵的化学反应式为：C12H22O11+H2O 2C6H12O62C6H2O6 4C2H5OH+4CO2+560kJ设麦芽汁中的浸出物均为麦芽糖构成，则CO2生成量为：式中 44CO2分子量342麦芽糖（C12H22O11）分子量设12P啤酒含二氧化碳为0.35%，酒中含CO2量为：103.580.35=0.36kg则释放出的CO2量为：4.9-0.36=4.54kg而1m3CO2在20常压下重1.832kg故释放出的CO2的体积为：3.2.3年产7万吨12P淡色啤酒糖化车间物料衡算生产旺季以170天计，占总产量的70%，则旺季日产量为：7000070%170=412(吨/天)设生产旺季每天糖化7次，旺季总糖化次数为1190次（淡季根据需要酌情调整糖化次数），可算得每次糖化可产成品啤酒量（灌装后）为： 4127=58.9（吨/天）由此可算出每次投料量和其他项目的物料平衡。(1) 成品啤酒量（灌装前）： 58.91000（1-1%）1.012=58789 （L）(2) 麦芽用量：58789609.9970=6746 （kg）(3) 玉米用量：58789609.9930=2891 (kg)(4) 混合原料用量：6746+2891=9637 (kg)(5) 热麦汁量： 58789609.99665.1=64100 （L）(6) 冷麦汁量： 58789609.99631.84=60895（L）(7) 湿糖化糟量：58789609.9989.67=8642（kg）(8) 湿酒花糟量：58789609.993.99=384.5（kg）(9) 发酵液量：58789609.99622.36=59981 （L）(10) 过滤酒量：58789609.99616.14=59381.7 （L）(11) 酒花量：58789609.991.33=128 （kg）由于生产旺季占到全年产量的70%，由此可算得全年产量：（587897170）/70%=99.9106 （L）年实际产量为：99.91061012=10.1098（万吨）以单次糖化生产做基准，可算得各个项目全年状况如下：(1)全年混合原料需要量：9637717070%=16.4106 （kg）(2)全年麦芽耗量：6746717070%=11.47106（kg）(3)全年玉米耗量：2891717070%=4.91106（kg）(4)全年酒花耗量：128717070%=2.18105（kg）(5)热麦汁量：64100717070%=108.97106（L）(6)冷麦汁量：60895717070%=103.52106（L）(7)全年湿糖化糟量：8642717070%=14.69106（kg）(8)全年湿酒花糟量：384.5717070%=6.54105（kg）(9)全年发酵液量：59981717070%=101.97106（L）(10)全年过滤酒量：59381.7717070%=100.95106（L）(11)全年成品啤酒量: 58789717070%=99.94106（L）3.2.4成品啤酒的计算1. 成品啤酒产量=628.83(14.5%)=600.53（L）成品啤酒总收率=成品啤酒量热麦汁量=600.53648.14=92.65%即：总损失率为=192.65%=7.35%2. 12啤酒吨酒耗粮设12啤酒每升重1.012kg, 则：12吨酒耗粮=（1001000）/(600.531.012)=164.54kg/T=11吨酒耗粮150.83kg/T158kg/T把前述的有关啤酒物料衡算计算结果整理见下表3-2：物料名称单位对100混合原料对100L 12P啤酒糖化一次定额7万吨/年啤酒生产混合原料麦芽玉米酒花热麦汁冷麦汁湿糖化糟湿酒花糟发酵液过滤酒成品啤酒LLLLL10070301.33665.1631.8489.673.99622.36616.14609.9916.3911.474.920.218109.03103.5814.70.654102.03101.0110096376746289112864100608958642384.55998159381.75878916.410611.471064.911060.218106108.97106103.5210614.691060.654106101.97106100.9510699.94106备注：12P啤酒的密度为1012kg/m ，实际年生产啤酒:：7.1098万吨。第4章 设备设计计算与选型4.1发酵罐体积的确定本次设计选用锥底发酵罐，由物料衡算可知，糖化设备一次性糖化麦汁量60.9m3。一日糖化7次。选用发酵罐的有效容积（三锅装一罐）为：Vs=60.93=182.7 m发酵罐H:D=1.56:1,这里选用4:1。锥角6085，这里选用60。装料系数取80%-85%，这里取=80%。接种量范围在0.7%-0.8%，这里取0.8%。则容积为： V有=Vs(1+0.8%) =182.7（1+0.8%） =184.16 m V有效=V有/=184.1685%=216.66m主要尺寸比例： V圆柱=DH/4 V椭圆=/4D（h+D/6）=D/24 V锥底=D/12h=D/24对此发酵罐采用标准椭圆形封头为上封头，60锥角的锥形封头为下封头，柱体部分高与直径比为4:1。则可得：VO=D4D/4+D/24+D/24216.66=(25+)D/24D=3.96 m 取 D=4，则H=44=16m。 VO=/4444+/244+/244 =223.23 m 圆整后取 VO=230 m最后圆整取VO=230 m的发酵罐体。校核： V有/V总=184.16/230=80.07% 符合要求。4.2发酵罐材料的选择本设备采用不锈钢制作，0Cr18Ni9不锈钢。因为发酵罐里面所装的溶液是酸性的，而CIP清洗液中仅有碱性溶液，因此，选用材料必须耐酸耐碱耐腐蚀， 因此，材料应选用不锈钢。(1) 发酵罐圆柱体部分壁厚确定：Sd=PcDi/(2【】t-Pc)+C 上式：Pc-设计压力工作压力的确定发酵罐的高度（不加椭圆封头）即筒体与锥体的高度 H=44+/24=19.46 m封罐之前，由于与外界接触，则罐内的压力只有液柱力，但如封罐以后，罐内压力上升，而封罐之后压力最大0.12Mpa。发酵罐内的液体全部装满时的最高工作压力为： P最高工作压力=P表+P液柱=0.12+pgh =0.12+1.01219.4610310-6 =0.317Mpa 取其值为0.32Mpa所以，Pc=1.1P工作压力=0.352Mpa 在此设计压力Pc取0.6Mpa S=PcDi/(2【】t-Pc) =0.3524000/（21371-0.352） =5.14 mm式中： Di发酵罐内径 4000 mm 【】不锈钢许用应力【】=137，出自化工设备机械基础 P319 焊缝系数=1，双面对接头100% C壁厚附加量 C1钢板负偏差，C1=0.6 C2腐蚀裕量，不锈钢，腐蚀裕微量，一般单面腐蚀C2=1,双面C2=2 C3加工减薄量C3=0(冷加工C3=0，热加工C3=1mm)Sd=S+C2=7.14 mm 查化工设备机械基础P97表4-9得C1=0.60mm 所以：Sn=7.14+0.6=7.74mm圆整后取Sn=8mm罐的筒体厚度为8mm的0Cr18Ni9钢板制作。在发酵工厂设计概论和工艺手册中查得Dg=4000mm,一米高的筒节钢板重790kg,则16米的筒体重： 79016=12640kg(2) 标准椭圆封头壁厚计算一般中低压容积采用椭圆形封头，为了便于设计加工，本设计选用标准椭圆形封头，也是用不锈钢0Cr18Ni9制作起许用应力【】t137 S=PcDi/(2【】t-0.5Pc)+C =0.3524000/(2137-0.50.352)+2.6 =7.70 mm 圆整后取Sd=8mm由发酵工厂设计概论表15和材料与零部件（上）得：表5-1 椭圆封头系数公称直径曲面高度直边高度内表面积容积VDg(mm)H1hF()mmm400010005017.99.028(3)罐底锥形封头的设计选型选用不锈钢【】t=137的0Cr18Ni9制作，锥壳半顶角30，可选用无折边不需加强锥形封头，便于收集和卸