年产20万吨的啤酒工厂设计

湘潭大学生物工厂综合设计说明书题目年产20万吨的啤酒工厂设计学院化工学院专业生物工程学号姓名指导教师完成日期2013年1月20日湘潭大学生物工厂综合设计任务书设计题目年产20万吨的啤酒工厂设计学号姓名专业生物工程指导教师系主任一、主要内容及基本要求设计内容1拟在湘潭市西郊羊牯塘选择厂址新建年产20万吨啤酒工厂；2以糖化车间和发酵车间为主体设计，只做初步设计，不做施工图设计；3以生产工艺（流程）设计为主导，为其他配套专业提供设计依据和提出要求。设计任务1完成编写课程设计说明书一份（涵盖总平面及车间布置、生产方案、工艺流程、物料衡算、设备选型、环保与综合利用、技术经济与概算等内容），按规定格式和顺序装订成册；2完成初步图设计。设计要求生产方案和平面布局合理，工艺流程设计和设备选择及生产技术经济指标具有先进性与合理性，工艺计算正确，绘图规范，必须有计算机绘图，综合指标达到同类工厂先进水平，“三废”环保符合国家有关规定。二、重点研究的问题生产工艺流程的选择和设计；物料衡算；糖化及发酵主车间布置设计以及专业设备选型。三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1查阅资料、调研第1周2开题报告、制订设计方案完成综述第2周3初步设计（工艺设计、物料衡算）第35周4绘图第6周5编写设计说明书、打印装订第78周6指导教师审阅四、应收集的资料及主要参考文献1管敦仪主编，啤酒工业手册（上）M轻工业出版社，1985693462管敦仪主编，啤酒工业手册（中）M轻工业出版社，1985331083管敦仪主编，啤酒工业手册（下）M轻工业出版社，1985122074张学群、张柏青,啤酒工艺控制指标及检测手册M中国轻工业出版社，19935刘芳，啤酒工业废水治理技术研究J酿酒科技，1999,（9）47516吴延东，啤酒工厂糖化设备的组合比较J酿酒科技，2002,（1）33377李大勇，啤酒工厂糖化工艺选择J酿酒科技，2002,（3）22308王坚，啤酒高浓度发酵工艺技术要点J山西食品科技，2000（5）58639乔玉胜，啤酒麦汁一段冷却新技术J酿酒科技，2001,2202410无锡轻工业学院，轻工业部上海轻工业设计院组编，食品工厂设计基础M中国轻工业出版社，1992826211中国食品发酵工业研究院，中国海诚工程科技股份有限公司，江南大学主编食品工程全书（第三卷）食品工业工程M中国轻工业出版社，200512PF斯坦伯里，A惠特克发酵工艺学原理M中国医药科技出版社，199213王念春啤酒厂自动化控制方案的设计与实现J测控自动化，2004114郑岳传现代化啤酒厂设备的选择J，食品与发酵工业，2001,57584摘要随着我国改革开放的不断深入，在当前国民经济稳定快速发展的形势下，人民消费水平不断提高，为中国啤酒行业的发展创造了一个良好环境。本论文设计主要是对中国的啤酒行业进行了调查和分析，确定了项目的选址、设计和实施方案。新建项目是一个产能20万吨的啤酒项目可以直接扩大啤酒企业原有的市场，有利于开发新市场，解决啤酒企业的发展需求。本设计包括工厂设计，主要生产车间的平面布置图，全厂的平面布置图。关键词啤酒新建项目工厂设计平面布置图ABSTRACTWITHTHECONSTANTDEEPENINGOFCHINASREFORMANDOPENINGUP,STEADYANDRAPIDDEVELOPMENTINTHECURRENTECONOMICSITUATION,PEOPLESCONSUMPTIONHASIMPROVEDCONTINUOUSLY,THEDEVELOPMENTOFCHINASBEERINDUSTRYHASCREATEDAFAVORABLEENVIRONMENTINTHISPAPER,DESIGNEDMAINLYCONDUCTEDASURVEYANDANALYSISOFCHINASBEERINDUSTRYTODETERMINETHEPROJECTSSITE,DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFPROGRAMSNEWPROJECTISACAPACITYOF200,000TONSOFBEER,BEERCOMPANIESTOEXPANDTHEPROJECTCANBEDIRECTLYESTABLISHEDMARKETSARECONDUCIVETOTHEDEVELOPMENTOFNEWMARKETS,SOLVETHEBEERBUSINESSDEVELOPMENTNEEDSTHEDESIGNINCLUDESPLANTDESIGN,THEMAINPRODUCTIONPLANTLAYOUTDIAGRAM,THEWHOLEPLANTLAYOUTDIAGRAMKEYWORDBEERNEWPROJECTFACTORYDESIGNLAYOUTDIAGRAM目录第一章综述111啤酒的历史与发展112啤酒的营养价值113啤酒的分类2第二章设计概论321设计的任务及要求322设计的依据和原则3第三章厂址选择及总平面设计431厂址选择的重要性及原则432总平面设计4第四章工艺设计541啤酒生产总工艺设计542糖化车间工艺设计843发酵车间工艺设计10第五章工艺计算1351主要产品的物料衡算1352啤酒生产中蒸汽耗量的计算1553冷耗平衡计算19第六章环境保护及综合利用2361污染源及污染物2362污水处理2463副产品的综合利用24第七章经济核算2471产品成本与售价2472经济效益2573投资回收期25第一章综述啤酒既是一种食品饮料，又是一种内涵丰富的文化用品。饮酒不仅是一种饮食行为，又是一种文化交际活动。啤酒作为食品饮料产品不仅代表生产力和微生物科学技术，饮酒活动又是世界各民族独特传统文化重要组成部分。啤酒虽不是人类生存的必需品，但在社会生活中具有无法替代的功能。如今，啤酒的产量在我国酿造酒生产中产量最高，已超过3000万吨仅次于美国。11啤酒的历史与发展啤酒是人类最古老的酒精饮料，是水和茶之后世界上消耗量排名第三的饮料，中国在四五千年前，就有古代啤酒。中国近代啤酒是从欧洲传入的，第一家现代化啤酒厂是1903年在青岛由德国酿造师建立的英德啤酒厂，从1902年到1949年的40多年中，中国只建立了不到10个工厂，年产啤酒近1万吨，从1949年到1993年，我们用43年的时间，发展成为世界啤酒第二生产大国，这样的发展速度举世瞩目。现在国际上的啤酒大部分均添加辅助原料。有的国家规定辅助原料的用量总计不超过麦芽用量的50。在德国，除出口啤酒外，德国国内销售啤酒一概不使用辅助原料。在2009年，亚洲的啤酒产量约5867万升，首次超越欧洲，成为全球最大的啤酒生产地。12啤酒的营养价值啤酒含有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67枚鸡蛋，075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。现代科学研究表明，啤酒中所含各种成份、既有较高的营养价值又具良好的药疗效果，啤酒中酒精含量较低，10度黄啤酒含酒精3左右，非但对胃和肝脏无损害，而且可平缓地促进人体血液循环；维生素B1、B6已能维持心脏正常活动，而烟酸则能扩张血管，故它们对心血管系统有益，可加速新陈代谢。啤酒中的矿物盐，对人体组织细胞的代谢起着调节作用。有利于人体必需水分的摄取吸收，啤酒所含酒花素、既能促进唾液、胃液和胆汁分泌、健胃益脾，又可治疗肺和淋巴结核，还能促进伤口愈合和烧伤者痊愈。贫血患者常饮啤酒，能促进红细胞的生长，增强造血功能。神经衰弱者采用“啤酒疗法”，即饭后半小时和睡前各饮啤酒半瓶（约320毫升），30日为一疗程，效果显著。特别是冬季饮用温啤酒，会使人周身发热，祛寒解乏，中、老年人最为适宜。13啤酒的分类啤酒品种很多，一般可根据生产方式，按产品浓度、啤酒的色泽、啤酒的消费对象、啤酒的包装容器、啤酒发酵所用的酵母菌等种类来分类。131根据原麦汁浓度分类啤酒酒标上的度数与白酒上的度数不同，它并非指酒精度，它的含义为原麦汁浓度，即啤酒发酵进罐时麦汁的浓度。主要的度数有18、16、14、12、11、10、8度啤酒。日常生活中我们饮用的啤酒多为11、12度啤酒。132根据啤酒色泽分类淡色啤酒，色度在514EBC之间。淡色啤酒为啤酒产量最大的一种。淡色啤酒又分为浅黄色啤酒、金黄色啤酒。浅黄色啤酒口味淡爽，酒花香味突出。金黄色啤酒口味清爽而醇和，酒花香味也突出。浓色啤酒，色泽呈红棕色或红褐色，色度在1440EBC之间。浓色啤酒麦芽香味突出、口味醇厚、酒花苦味较清。黑色啤酒，色泽呈深红褐色乃至黑褐色，产量较低。黑色啤酒麦芽香味突出、口味浓醇、泡沫细腻，苦味根据产品类型而有较大差异。133根据杀菌方法分类鲜啤酒，啤酒包装后，不经巴氏灭菌的啤酒。这种啤酒味道鲜美，但容易变质，保质期7天左右。熟啤酒，经过巴氏灭菌的啤酒。可以存放较长时间，可用于外地销售，优级啤酒保质期为120天。134根据包装容器分类瓶装啤酒，国内主要为640ML和355ML两种包装。国际上还有500ML和330ML等其他规格。易拉罐装啤酒，采用铝合金为材料，规格多为355ML。便于携带，但成本高。桶装啤酒，材料一般为不锈钢或塑料，容量为30升。啤酒经瞬间高温灭菌，温度为72C，灭菌时间为30秒。多在宾馆、饭店出现，并专门配有售酒机。由于酒桶内的压力，可以保持啤酒的卫生。第二章设计概论21设计的任务及要求设计题目年产20万吨的啤酒工厂设计设计内容1拟在湘潭市西郊羊牯塘选择厂址新建年产20万吨啤酒工厂；2以糖化车间和发酵车间为主体设计，只做初步设计，不做施工图设计；3以生产工艺（流程）设计为主导，为其他配套专业（如全厂总平面、土建、采暖通风、水电、环保、行政管理、技术经济与概算等单项工程设计）提供设计依据和提出要求。设计任务1完成编写课程设计说明书一份（涵盖总平面及车间布置、生产方案、工艺流程、物料衡算、设备选型、环保与综合利用、技术经济与概算等内容），按规定格式和顺序装订成册；2完成初步图设计。设计要求生产方案和平面布局合理，工艺流程设计和设备选择及生产技术经济指标具有先进性与合理性，工艺计算正确，绘图规范，必须有计算机绘图，综合指标达到同类工厂先进水平，“三废”环保符合国家有关规定。22设计的依据和原则本设计是根据教材及所学的知识和参考文献所写。因本人缺少在工厂的实际工作经验，所以，设计过程中各个工艺控制点均来自参考文献，具有一定的不准确性，这样就会存在很多问题与不足，设计效果有待考证，同时也敬请老师指出。本设计在确定工艺流程和选择设备时，在工艺上力求其合理性和先进性，在设备上采用先进的生产设备，做到技能上先进，生产过程机械化、自动化，减轻繁重的身体的力量劳动，提高劳动生产率。采用已成熟的生产技能和设备，使建厂后即能顺利投产，并能到达预设能力。经济上合理，随机应变，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，做到投资少，收效快的效果。第三章厂址选择及总平面设计31厂址选择的重要性及原则厂址选择是企业建设的重要环节，包括了建厂地区的选择和工厂场地位置的选择。厂址选择合理与否，将直接影响工厂前期的基建投资、建厂速度和企业后期的经济效益和社会效益。因此，确定建厂地址是一项具有深远影响的大事。厂址选择必须遵寻以下原则厂址选择必须符合工业布局、符合所在地区、城市规划的要求，按照国家有关法律、法规及建设前期工作的规定进行；充分利用各地区的有利条件，避开或克服不利条件；充分利用当地人力、物力、财力和自然资源，保护环境；节约用地，不占用良田急经济效益高的土地，并符合国家现行土地管理、环境保护、水土保持等法规有关规定；使企业接近原料、能源产地和产品消费区，消除不合理运输。32总平面设计工厂总平面设计是工厂总体布置的平面设计，其任务是将组成工厂的所有建筑物、构筑物和其他工程设施，合理地布置在所选厂址的界区内。工厂总平面是一项设计面广、影响重大的设计任务，有“一张蓝图值千金”的比喻。工厂总平面设计一般包括平面布置设计、竖向设计、运输设计、管线综合布置、绿化布置五项内容。总平面设计要求1依据批准的计划任务书及厂址选择报告书的内容，布置紧凑，节约用地，因地制宜地进行总平面设计。2建筑物构筑物布置必须符合啤酒先进工艺生产流程，使作业线短，管路顺，占地少。3布置必须符合国家有关规范和规定，诸如防火、卫生、防震、人防等规范，并结合当地的发展规划，加强与其他工业的协作条件。4路应按运输量及运输工具的情况决定其宽度，一般厂区道路应采用水泥或沥青路面。5筑物间距应按有关规范设计。从防火、卫生、防震、防尘、噪音、日照、通风等方面来考虑，在符合有关规范的前提下，使建筑物间的距离最小。6有影响的车间，尽量不要放在同一建筑物里，但相似车间应尽量放在一起，提高场地利用率。7根据啤酒生产发展情况，总平面布置中应留有适当的扩建余地。总平面设计对一个啤酒工厂的发展前途以及地区的的资源、农业发展来说意义十分重大，所以，总平面设计必须依照以上要求第四章工艺设计41啤酒生产总工艺设计411原料选择1大麦适于啤酒酿造用的大麦为二棱或六棱大麦。二棱大麦的浸出率高，溶解度较好；六棱大麦的农业单产较高，活力强，但浸出率较低，麦芽溶解度不太稳定。啤酒用大麦的品质要求为壳皮成分少，淀粉含量高，蛋白质含量适中（912）；淡黄色，有光泽；水分含量低于13；发芽率在95以上。2酿造用水通常，软水适于酿造淡色啤酒，碳酸盐含量高的硬水适于酿制浓色啤酒。淡色啤酒用水要求为无色，无臭，透明，无浮游物，味纯正，无生物污染；硬度低；铁、锰含量低（含量高对啤酒的色、味有害，而且能引起喷涌现象）；不含亚硝酸盐。3酒花又称啤酒花。使啤酒具有独特的苦味和香气并有防腐和澄清麦芽汁的能力。成熟的新鲜酒花经燥压榨，以整酒花使用，或粉碎压制颗粒后密封包装，也可制成酒花浸膏，然后在低温仓库中保存。其有效成分为酒花树脂和酒花油。每KI啤酒的酒花用量约为1424KG。4酵母酵母是用以进行啤酒发酵的微生物。啤酒酵母又分上面发酵酵母和下面发酵酵母。啤酒工厂为了确保酵母的纯度，进行以单细胞培养法为起点的纯粹培养。为了避免野生酵母和细菌的污染，必须严格啤酒工厂的清洗灭菌工作。5大米淀粉含量高，浸出率也高，含油质较少。但大米淀粉的糊化温度比玉米高。以大米为辅助原料酿造的啤酒色泽浅，口味清爽。大米是中国用量最多的辅助原料。6糖类大都在产糖地区应用，一般使用量为原料的1020。添加的种类主要有蔗糖、葡萄糖、转化糖、糖浆等。412原料处理原料处理包括对大米和麦芽的处理。原料处理工艺包含原料贮存、精选、输送、称重、除尘和粉碎。1原料输送原料输送方式主要有风力输送和机械输送两种。对于当前我国的大中型啤酒企业，一般应选择机械输送，包括斗式提升机和刮板输送机。不宜采用风力输送，因为风力输送不但能耗大，而且易使麦皮破碎。2精选麦芽、大米的精选包括去石、除杂、除铁和进行原料筛选，麦芽宜采用麦芽振动筛，大米宜采用去石机，一般使用磁力除铁器对麦芽和大米进行除铁。3原料贮存原料贮存可采用筒仓、平仓。而筒仓又分为钢板仓和混凝土仓。现大中型啤酒厂一般选用钢板筒仓。4称重对于原料称重，一般可考虑使用压片式计量称重装置和独立脉冲型计量电子称。5除尘在原料的投料、输送和精选过程中必须安装除尘系统才能符合环保要求和提供良好的生产工作环境。6粉碎目的是增加原料与水的接触面积，使麦芽可溶性物质浸出，促进难溶解性的物质溶解。413啤酒生产工艺要点啤酒的生产主要包括麦芽制备、麦汁制造、啤酒发酵、后处理及包装四大工序，每一个部分都很重要。4131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015；麦粒整齐度，即腹径22MM以上麦粒要求达93以上；精选率一般为8590。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015MG/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。4132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。原料粉碎俗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是要获得澄清麦汁。麦芽醪的过滤包括如下三个过程残留在糖化醪中的耐热性的淀粉酶，将少量的高分子糊精进一步液化，使之全部转变成无色糊精和糖类，提高原料浸出物收率；从麦芽醪中分离出“头号麦汁”；用热水洗涤麦糟，洗出吸附于麦糟的可溶性浸出物，得到“二滤、三滤麦汁”。4麦汁的煮沸和酒花的添加麦汁的煮沸主要是为了蒸发多余水分，使麦汁浓缩到规定浓度；为了破坏酶的活力，防止淀粉酶等继续作用，稳定可发酵性糖与糊精的比例，稳定麦汁组成；同时能达到麦汁灭菌，特别是乳酸菌等杂菌，避免发酵时产生酸败，以保证最终产品的质量。5麦汁的冷却麦汁煮沸定型后，必须立即进行冷却，目的在于麦汁冷却至定型温度，适合酵母发酵的需要；充入一定量的氧气以利酵母繁殖；除去麦汁煮沸及冷却时凝聚的沉淀物和酒花，以利发酵和提高啤酒质量。冷却要求时间短，麦汁无细菌且不浑浊，沉淀损失少，操作简单。4133啤酒发酵将预先制备好的啤酒酵母接种于被冷却的麦汁内，啤酒发酵便开始了。发酵分前发酵、主发酵和后发酵。所谓前发酵，实际上是接种酵母泥处于休眠阶段（芽生率0），酵母和麦汁接触后，有较长生长滞缓期，才能进入出芽繁殖细胞浓度达到2107个/ML时，发酵麦汁表面开始起沫，此阶段为前发酵。主发酵是啤酒发酵的主要阶段，也是啤酒发酵的第一阶段，主要内容是啤酒酵母菌对以麦芽糖为主的麦汁进行发酵，生成酒精和CO2以及其他一些物质，以构成啤酒的主要成分。主发酵过程工艺的控制很重要，重点控制的是温度、浓度和时间。三者互相制约，又相辅相成。4134后处理及包装经过贮藏后的成熟皮具，其残余酵母和蛋白质凝固物等沉积于贮酒罐底部，少量仍悬浮于酒液中，必须经过过滤或分离将其除去，以得到清亮透明的啤酒。这样既可使啤酒的外观富有吸引力，又可大大改善啤酒的生物稳定性与非生物稳定性。然后，才可进行包装。啤酒过滤或分离的方法有半渗透膜、滤棉法、硅藻土法、板式过滤法、微孔薄膜过滤法、离心分离法。单用半渗透膜一次处理可制新啤酒，且能达到无菌水平。成熟啤酒经过过滤以后，即可包装出厂。啤酒包装是啤酒生产的最后一道工序，对啤酒质量与外观有直接的影响。啤酒的包装方式，根据销售需要而分为瓶装啤酒、罐装啤酒和桶装啤酒等几种。一般在当地销售的啤酒以不经杀菌的桶装或瓶装、罐装鲜生）啤酒为主,而运至外地销售的以及出口啤酒，则通常是经过杀菌的瓶装或罐装熟啤酒，或经无菌过滤的纯生啤酒，其保质期较长。414啤酒酿造工艺流程水、蒸汽麦糟酒花原料（麦芽、大米）粉碎机糊化锅糖化锅过滤槽煮沸锅回旋沉淀槽熟啤杀菌机灌装机清酒罐啤酒过滤机发酵罐麦汁冷却器鲜啤酵母、CO2冷固形物415啤酒生产流线原材料的粉碎糖化过滤煮沸冷却发酵虑酒验瓶杀菌贴标喷码装箱入库42糖化车间工艺设计421工艺方法的选择1麦芽粉碎方法麦芽的粉碎方法随着时间的推移先后出现了干法粉碎，浸湿粉碎，回潮干法粉碎，连续湿法粉碎四种方法。干法粉碎可调节麦芽粉碎度，根据麦芽质量来控制，此法成本较低，可以节省浸泡这一环节，但粉尘污染较大，本设计采用干法粉碎。辅料也用同样的方法。2糖化方法糖化过程是一项非常复杂的生化反应过程，也是啤酒生产中的重要环节。糖化的目的就是要将原料（包括麦芽和辅助原料）中的可溶性物质尽可能多的萃取出来，并且创造有利于各种酶的作用条件，使很多的不溶性物质在酶的作用下变成可溶性物质而溶解出来，制成符合要求的买麦芽汁收得率。现今，出于节省投资成本，使用了大量的辅料代替了原有的部分麦芽，从而出现了一种新的糖化方法，复式浸出糖化法，它是由这两种方法演变而来的方法。它对于生产色泽极浅（5060EBC左右），高发酵度，残余可发酵性糖少的啤酒有较好的应用。它具有加水比大，避免添加过多的麦芽，再糊化煮沸时。处进皮壳溶解和形成焦糖、类糊精的特点。因此本设计采用复式浸出糖化法。生产过程简单，糖化时间短（一般在3小时以内），耗能少，故设计中采用的是复式浸出糖化法。3过滤方法采用过滤槽法。此法虽然古老，但槽的结构日新月异，可有效的提高过滤速度，保证分离效果。由于表面积大，过滤的也较为充分，效率较高。4煮沸设备煮沸锅的种类有夹套式，内加热式和外加热式。夹套式是比较古老的加热方式，他加热循环好，但是煮沸麦汁的量受限制，制作也比较麻烦，实用于中小型厂。外加热式在国内不是很常用。本设计采用内加热式，麦汁通过垂直安装在煮沸锅内的列管式换热器的列管而被加热向上沸腾，同时蒸汽被冷凝为液体。在加热器的上方装有伞型的分布罩，借此使上升的麦汁反射向四周，同时可避免泡沫的形成，保证麦汁在煮沸锅中较好的循环。5麦汁澄清设备采用回旋沉淀槽。热麦汁由切线方向进入回旋沉淀槽，在槽内回旋，可产生离心力。由于在槽内运动，离心力的和其反作用力的合力把颗粒推向槽底部中央，达到沉淀的目的。由于该设备占地面积小，可缩短沉淀时间，提高麦汁的澄清度，降低了损失。6麦汁暂存槽麦汁在过滤后温度为78度左右，经薄板换热器使温度升至90度左右，再进入暂存槽，提高了糖化次数，节省了投资能耗，在煮沸锅中加热时可缩短到沸腾的时间。422糖化工艺流程中工艺参数及操作规程1大米的比例为25，麦芽的比例为75。2糊化糊化锅料水比为15，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135，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。4PH值的调整淀粉酶最适PH值是5658，葡聚糖酶最适PH值是4670，则加入磷酸调节PH值控制在56。5甲醛的加入在糖化时加入0025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7376C），PH值保持在5575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515分钟，添加总量的510，主要是消除煮沸时的泡沫；第二次煮沸3040分钟后，添加总量的5560，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。423糖化工艺流程图糖化工艺流程麦芽粉碎糖化过滤煮沸沉淀冷却（麦芽汁）大米粉碎糊化酒花434糖化车间主要设备选择糖化车间重点设备一览表名称尺寸容积个数材料糊化锅糖化锅煮沸锅过滤槽麦汁暂存罐回旋沉淀槽22001100340017003600180042002100150030004200210072430302130111111不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢43发酵车间工艺设计431工艺流程的说明1麦汁的冷却过程采用薄板冷却器。冷却介质为2C的冷水，经换热后麦汁的温度为8C，热麦汁进口温度为8C，水出口温度为80C，冷却时间为1小时。此流程的优点如下A、有效解决啤酒生产中生产用水的问题，经过一段冷却后的本身被加热到80C左右B、可以做为糖化和洗涤用水C、冷却面积大D、降低能耗，操作简单。2麦汁充氧麦汁冷却到发酵接种温度后，接触氧，此时氧反应微弱，氧在麦汁中成溶解状态，它是酵母前期发酵繁殖所必须的。它可使酵母自身的数量增殖（560）107个/ML，保证发酵顺利进行。通入无菌空气，使麦汁含氧量达到8MG/L。3麦汁的发酵采用圆筒锥底发酵罐，它同传统发酵罐比有以下优点A、加速发酵。由于发酵基质（麦汁）和酵母对流获得强化，可加速发酵；B、厂房投资节省。发酵和贮酒可以大部分或全部分在户外，而且罐数、罐总容积减少，厂房投资节省；C、冷耗节省。冷却是直接冷却发酵罐和酒液，而且冷却介质再强制循环下，传热系数高，比传统发酵节省4050的冷耗。D、发酵罐清洗、消毒。依赖CIP自动化清洗消毒，工艺卫生易得到保证。4麦汁的过滤采用硅藻土过滤机。通过不断的添加助滤剂，使过滤性能得到更新，补充，具有过滤性强，对过滤很浑浊的酒比棉饼过滤省气、省水、省工的特点。432发酵工艺1麦汁进罐温度，第一锅85C，第二锅是8C，第三锅是8C，满锅温度8C。2冷却的麦汁用酵母计量泵定量添加酵母，直接泵入CCT发酵，接种量为0608，接种后细胞浓度为（153）106个/L。3麦汁（五锅）在20小时必须满罐。4满罐8C，开始敞口自然发酵，维持8C24小时，排冷凝物及死酵母。5进冷控制升温，使温度在24小时升至959C，恒温发酵24小时，然后升温，在24小时升至11C。6当糖度降至5558BX时封罐保压，11C恒温35天，进行双乙酰还原。7当双乙酰降至015MG/L以下时，以033C/H速度在12H降至6C，然后025C/H速度在12H降至5C，恒温发酵24H，排第一次酵母35MIN。8以033C/H速度降温至1C24H，恒温24H，排第二次酵母35MIN。9罐压保持在01502MPA，如果压力不够，可通入其它罐旺盛时排出的CO2，使其达到要求，出酒前排第三次酵母。433发酵工艺参数的确定1进罐方法以前采用冷却麦汁混合酵母后分批进入繁殖罐，使酵母克服滞缓期，进入对数生长期再泵入CCT。而现在采用直接进罐法,即冷却通风后的麦汁用酵母计量泵定量添加酵母，直接泵入CCT发酵,操作方便，控制容易。2接种量和起酵温度麦汁直接进罐法，为了缩短发酵时间，大多采用较高接种量，0608，接种后细胞浓度为（153）106个/ML,麦汁是分批进入CCT，为了减少VDK前驱位置，乙酰乳酸的生成量，要求满罐时间在1218H之内。麦汁接种温度是控制发酵前期酵母繁殖阶段温度的，一般低于主发酵温度23，目的是使酵母繁殖在较低温度下进行，减少酵母代谢副产物过多积累。3主发酵温度大罐发酵就国内采用的酵母菌株而言，多采用低温发酵（89）和中温发酵（1012），低温发酵适用于11度麦汁浓度。中温发酵适用于新菌株，酿造淡爽啤酒。4VDK还原大罐发酵中，后发酵一般称做“VDK”还原阶段。VDK还原初期一般均不排放酵母，就是发酵全部酵母参与VDK还原，这样可缩短还原时间。5冷却、降温VDK还原阶段的终点，是根据成品啤酒应控制的含量而定，现代优质啤酒要求VDK01MG/L才称还原阶段结束，可降温。再降温、排酵母、贮酒中，VDK有少量下降，则可达到要求。6罐压控制在传统式发酵中，主发酵是在无罐压或微压下进行的。发酵中酵母的毒物，会抑制酵母繁殖和发酵速率。本设计选用的CCT发酵，主发酵阶段均采用微压（001MP002MP），主发酵后期才封罐逐步升高，还原阶段12D才升至最高值，这样一来有效的提高了酵母繁殖和发酵速率。434发酵车间主要设备选择发酵车间主要设备一览表名称规格处理物料量数量酵母洗涤槽V有效072发酵罐锥形，不锈钢，最高工作压力是09KG/CM2，套内为435，套内为45V总300M310处理罐锥形，不锈钢，最高工作压力是09KG/CM2，套内为435，套内为451发酵醪泵80R60A，H30M，Q45M3/H输送泵FM6540Q1474342M3/HH455362M酵母离心机Q20M3/H1胶木培养罐150L1一级扩大罐15M3/台1二级扩大罐24M3/台1酵母种子贮存罐V有效2M3夹套保温1冰水箱V有效90M31啤酒过滤机棉式过滤机500020块板框过滤机（J）194块棉饼32879L/H1贮酒罐V有效30M311清酒罐D4000MM100M33H2960MMV总100M3第五章工艺计算51主要产品的物料衡算511工艺技术指标及基础数据根据我国啤酒生产现况，有关生产原料配比、工艺指标及生产过程的损失等数据如表1所示。表1啤酒生产基础数据项目名称百分比（）项目名称百分比（）麦芽70无水麦芽浸出率78原料配比大米30冷却损失7无水大米浸出率90发酵损失2原料利用率98过滤随时1麦芽水分6装瓶损失2定额指标大米水分12啤酒损失率（对热麦汁）总损失12根据表1的基础数据，首先进行100KG原料生产10淡色啤酒的物料计算，然后进行100L10淡色啤酒的物料衡算，最后进行20万T/年啤酒厂糖化车间的物料平衡计算。512100KG原料（70麦芽，30大米）生产10淡色啤酒的物料衡算1热麦汁计算根据表1可得到原料收率分别为麦芽收率为7810067332大米收率为9010012792混合原料收得率为（0707332030792）987358由上述可得，100KG混合料原料可制得的10热麦汁量为（7358100）/107358KG又知10麦汁在20时的相对密度为1084，而100热麦汁比20时的麦汁体积增加104倍，故热麦汁（100）体积为7358/10841000100010470593L2冷麦汁量为70593100765652L3发酵液量为65652100264339L4过滤酒量为64339100163695L5成品啤酒量为63695100262422L513生产100L10淡色啤酒的物料衡算根据上述衡算结果知，100KG混合原料可生产10淡色成品啤酒62422L，故可得以下结果（1）生产100L10淡色啤酒需耗混合原料量为（100/62422）1001602KG（2）麦芽耗用量为1602701121KG（3）大米耗用量为16021121481KG（4）酒花耗用量对浅色啤酒，热麦汁中加入的酒花量为02，故为100/62422735802024KG（5）热麦汁量为（1602/100）7059311309L（6）冷麦汁量为（1602/100）6565210518L（7）湿糖化糟量设热电厂出的湿麦芽糟水分含量为80，则湿麦芽糟量为（1006）（10078）/（10080）11211159KG而湿大米糟量为（1012）（10090）/（10080）481212KG故湿糖化糟量为11592121371KG（8）酒花糟量设麦汁煮沸过程干酒花浸出率为40，且酒花糟水分含量为80，则酒花糟量为（10040）/（10080）024072KG51420万吨10淡色啤酒酿造车间物料衡算表设生产旺季每天糖化16次，而淡季则糖化8次，每年总糖化次数为3600次。由此可计算出每次投料量及其他项目的物料平衡。把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啤酒厂酿造车间物料衡算表物料名称单位对100KG混合原料100L10淡色啤酒糖化一次定额量年啤酒生产量混合原料大麦大米酒花热麦汁冷麦汁湿糖化糟湿酒花糟发酵液KGKGKGKGLLKGKGL100703015070593656527235450643391602112148102411309105181159072103078794464615393126405361317526208278457738889636253839525756582126301661072021610709501074074410522351072078610722910714231052037107过滤酒成品啤酒LL6369562422102041000056016689548967942016610719762107备注10度淡色啤酒的密度为1012KG/M3515水量计算100KG原料约用水450KG,则需用水量35482450100159669KG用水时间为15H，则每小时洗糟最大用水量为15966915106446KG/H沉淀槽冷却用水GQCT2T1冷却时间为1H其中，热麦汁放出热量QGPCPT1T2热麦汁比重C麦汁1043热麦汁量GP2125331043221672KG/H热麦汁比热CP098KCAL/KG热麦汁温度T1100T255冷却水温度T118T245冷却水比热C1Q217238098100559775735KCAL/HG9775735/1/4518264209KG/H沉淀槽洗刷用水每次洗刷用水35吨,冲洗时间为05H,则每小时最大用水量35/057吨/时52啤酒生产中蒸汽耗量的计算521糖化用水耗热量Q1根据工艺，糊化锅加水量为G1（2640536528107）4514258894KG式中，2640536KG为糊化一次大米粉量，528107KG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G256258243519690384KG式中，5625824KG为糖化一次糖化锅投入的麦芽粉量，即61539315281075625824KG而6153931KG为糖化一次麦芽定额量。故糖化总用水量为GWG1G2142588941969038433949278KG1自来水的平均温度取T118,而糖化配料用水温度T250,故耗热量为Q1G1G2T1T233949275018418454105544KJ2522第一次米醪煮沸耗热量Q2Q2Q21Q22Q233523糖化锅内米醪由初温T0加热到100的耗热量Q21Q21G米醪C米醪（100T0）41计算米醪的比热容G米醪，根据经验公式G容物001100WC0418W进行计算。式中W为含水百分率；C0为绝对谷物比热容，取C0155KJ/KGKC麦芽001（1006）1554186171KJ/KGKC大米001（10012J/KGKC米醪（G大米C大米G麦芽C麦芽G1CW）/G大米G麦芽G1（5）2640518752810717114258894418/264053652810714258894376KJ/KGK2米醪的初温T0设原料的初温为18，而热水为50，则T0（G大米C大米G麦芽C麦芽）18G1CW50/G米醪C米醪（6）2640536187528107171181425889441850/4708其中G米醪26405365281071425889417427537（KG）（3）把上述结果代如（4）中，得Q2117427537376（1004708）346771737KJ524煮沸过程蒸汽带出的热量Q22设煮沸时间为40MIN，蒸发量为每小时5，则蒸发水量为V1G米醪540/6017427537540/60580918KG（7）Q22V1I580912257213112479KJ（8）式中，I为煮沸温度（约为100）下水的汽化潜热（KJ/KG）525热损Q23米醪升温和第一次煮沸过程的热损失约为前两次的耗热量的15，即Q2315（Q21Q22）（9）526由上述结果得Q2115（Q21Q22）（10）115（34677173713112479）4778965254KJ527第二次煮沸前混合醪升温至70的耗热量Q3按照糖化工艺，来自糊化锅的煮沸的米醪与糖化锅中的麦醪混合后温度应为63，故混合前米醪先从100冷却到中间温度T0。528糖化锅中麦醪中的T已知麦芽初温为18，用50的热水配料，则麦醪温度为G麦醪G麦芽G25281071969038420218491KG11C麦醪（G麦芽C麦芽G2CW）/（G麦芽G2）（12）（52810717119690384418）/（52810719690384）412KJ/KGKT麦醪（G麦芽C麦芽18G2CW50）/（G麦醪C麦醪）（13）（528107171181969038441850）/（20218491412）4960529根据热量衡算，且忽略热损失，米醪与麦醪混合前后的焓不变，则米醪的中间温度为G混合G米醪G麦醪（14）174275372021849137646028KGC混合（G米醪C米醪G麦醪C麦醪）/（G米醪G麦醪）（15）（1742753737620218491412）/37646028395KJ/（KGK）T（G混合C混合T混合G麦醪C麦醪T麦醪）/（G米醪C米醪）（16）（3764602839563202184914124960）/7995210Q3Q3G混合C混合（7063）37646028395（7063）1040912674（KJ）（17）5211第二次煮沸混合醪的耗热量Q4由糖化工艺流程可知Q4Q41Q42Q43（18）5212混合醪升温至沸腾所耗热量Q41（1）经第一次煮沸后米醪量为G米醪G米醪V1（19）17427537580918168466KG糖化锅的麦芽醪量为G麦醪G麦芽G2（20）5281071969038420218491KG故进入第二次煮沸的混合醪量G混合G米醪G麦醪（21）168466202184913706511KG（2）根据工艺，糖化结束醪温为78，抽取混合醪的温度为70，则送到第二次煮沸的混合醪量为G混合7870/G混合10070100267（22）（3）麦醪的比热容C麦醪（G麦芽C麦芽G2）/（G麦芽G2）（23）（52810717119690384418）/（52810719690384）411KJ/KGK混合醪比热容C混合（G米醪C米醪G麦醪C麦醪）/（G米醪G麦醪）（24）（16846637620218491411）/3706511395KJ/（KGK）（4）故Q41267G混合C混合（10070）1172721548（KJ）（25）5213二次煮沸过程蒸汽带走的热量Q42煮沸时间为10MIN，蒸发强度5，则蒸发水分量为V2G混合510/603706511510/60308876KGQ42IV22257230887669719472KJ（26）式中，I为煮沸温度下饱各蒸汽的焓（KJ/KG）5214热损失Q43根据经验有Q4215（Q41Q42）（27）5215把上述结果代入公式（27）得Q4115Q41Q4211511727215486971947221504037KJ（28）5216洗槽水耗热量Q5设洗槽水平均温度为80，每100KG原料用水450KG，则用水量为G洗8794464450/10039575088KG其中8794464为混合原料一次糖化量，故Q5GCW8018（29）395750884188018797405486KJ5217麦汁煮沸过程耗热量Q6Q6Q61Q62Q63（30）5218麦汁升温至沸点耗热量Q61由表2啤酒厂酿造车间物料衡算表可知，100KG混合原料可得到7358KG热麦汁，并设过滤完毕麦汁温度为70，则进入煮沸锅的麦汁量为G麦汁87944647358/10064709666（KG）又C麦汁（61539311712640536187879446464418）/（879446474）385KJ/KGK故Q61G麦汁C麦汁1007064709666385307473966423KJ31）5219煮沸强度10，时间15H，则蒸发水分为V3647096661015291194KG其中64709666为煮沸锅的麦汁量，故Q62IV3146062658095KJ32）5220热损失为Q6315（Q61Q62）（33）5221把上述结果代入上式得出麦汁煮沸总耗热Q6115Q61Q62176567118196KJ（34）5222糖化一次总耗热量Q总Q总Q1Q2Q3Q4Q5Q6986483941264（KJ）（35）5223糖化一次耗用蒸汽用量D使用表压03MPA的饱和蒸汽，I27253KJ/KG,I为相应的冷凝水的焓56147KJ/KG,为蒸汽的热效率则DQ总/（II）（36）986483941264/272535614795479891742KG/H式中，I为相应冷凝水的焓（56147KJ/KG）；为蒸汽的热效率，取95。5224糖化过程每小时最大蒸汽耗量QMAX在糖化过程各步骤中，麦汁煮沸耗热量Q6为最大，且已知煮沸时间为90MIN热效率为95，故QMAXQ6/1595176567118196/1595123906749611KJ/H37相应的最大蒸汽耗量为DMAXQMAX/（II）（38）123906749611/272535614757262701KG/H5225蒸汽单耗据设计，每年糖化次数为3600次，总共生产啤酒200000T年耗蒸汽总量为DR4798917421800863805136KG每吨啤酒成品耗蒸汽（对糖化）D5863805136/1000008638051KG/T啤酒每昼夜耗蒸汽量（生产旺季算）为DD4798917428383913394KG/D至于糖化过程的冷却，如热麦汁被冷却成热麦汁后才送井发酵车间，必须尽量回收其中的热量。把上述结果列成热量消耗综合表，如表3表320万吨啤酒厂糖化车间总热量衡算表名称规格（MPA）每吨消耗定额（KG）每小时最大用量（KG/H）每昼夜消耗量（KG/D）每年消耗量（KG/A）蒸汽03（表压）86380515726270138391339486380513653冷耗平衡计算啤酒发酵工艺有上面发酵和下面发酵两大类，而后者有传统的发酵槽发酵和锥形罐发酵等之分。不同的发酵工艺，其耗冷量也随之改变。