吨啤酒工厂设计方案

1、50000 吨 /年 啤酒工厂设计 摘要 : 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。 啤酒的主要原料是大麦，大M ，玉 M 等。而中国是一个粮食大国，它为啤 酒厂的建立提供了良好的原料来源。本设计中把产品定位为市场比较普遍的淡色 啤酒，年产量 5 万吨。根据设计任务书，设计生产工艺流程并进

2、行工艺计算并对 重点设备和能量消耗进行计算。产品的广阔市场为工厂的生存和发展提供了良好 的保证。 关键词： 啤酒 原料 设计 工艺计算 设备选型 50000TONS PER YEAR BEER FACTORY DESIGN also is one kind of Abstract ： The beer not only is one kind of food drink, connotation rich cultural item. Drinks wine not only is one kind of eating behavior,also is one kind of cultural

3、 human relations activity. The beer not only represents the productive forces and the microorganism science and technology as food drink product.Drinks wine to move also is the world various nationalities unique traditional culture important constituent. The beer although is not the human survival e

4、ssential item, but has the function Now, the beer output in the social life which is unable to substitute. ferments in brewbeer the production in our country the output to be highest, has surpassed 30 million tons to be only inferior in US. The beer main raw material is the barley, the rice, the cor

5、n and so on. China is a grain great nation, it has provided the good raw material origin for the brewery establishment. In this design product localization for market quite universal Pale Beers, annual output 50,000 tons. The product broad market has provided the good guarantee for the factorysurviv

6、al and the development. Ke y w or ds： beerraw materialdesign 目录 第一章 绪论 第一节 设计的任务要求和依据 第二节 设计的原则、特点 第三节 设计的目的、可行性 第二章厂址的选择 第三章啤酒厂总平面设计 第一节总平面设计原则 第二节啤酒厂组成 第三节占地面积估算 第四节厂区交通运输 第四章产品方案确定及论证 第一节 产品方案制定依据 第二节 产品方案论证 第五章啤酒生产工艺流程 第六章物料衡算 第一节 数据准备 第二节 各类产品衡算 第七章各类产品生产设备选择 第一节 选择设备原则 第二节 设备选择 第八章 重点设备计算 第一节

7、基础设备计算 第二节 外形结构设计 第九章 水、电、汽衡算及辅助部门 第十章 经济衡算 第一节 建厂总投资 第二节 利润及回收期计算 第十一章三废处理方案 第一节 废水和节水技术 第二节 废气处理 第三节 垃圾处理 第十二章啤酒工厂卫生问题 绪论 第一节设计的任务要求和依据 一、设计的任务及要求 本设计是年产量为 5 万吨的 10 淡色啤酒的啤酒厂，重点是产品的物料衡 算，热 量衡算，同时工艺流程及设备选型等设计。本设计的重点车间为糖化车 间，重点设备为糖化，煮沸，发酵设备。 二、设计的依据 本设计是以毕业设计任务书为标准，通过综合运用大学四年自己所学到 的知识付诸于实践当中。参考了酿酒工艺与

8、设备选用手册、发酵设备、 食品工厂设计、食品机械与设备、化工原理上下册、现代食品发 酵技术、啤酒工业手册上下册等。 根据以上设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数 与数据，进行生产方法的选择，工艺流程与工艺条件的确定与 各种计算。 第二节设计的原则、特点 一、设计原则 1、必须符合计划任务书的规定和要求。各阶段工作要有明确的进度。毕业 设计要有计划的进行。 2、本设计争取做到积极采用和大力发展新技术，吸收科研和技术改造的新 成果，力求技术上具有现实性和先进性，经济上有合理性。 3、设备选用时，应满足生产工艺要求，同时安全可靠，尽量选用成套设 备，通用设备，以利于提高机械化程

9、度，方便生产，节约投资。 4、本设计尽量少或不占耕地，选择流程尽量减少，避免污染物排放。尽量 减少三废处理量，同时注意节能和充分利用余热。 5、结合实际，根据国家的所需而合理决定工厂的产品品种及合理安排工厂 的产品方案，兼顾经济效益和社会效益，以最小投资，换回最大的经济效益。 二、 设计特点 1、本设计从实际出发，讲究效益，生产的各个环节中力图以较少的人力、 物力、财力取得较大的经济效益。此为本设计的指导思想，亦是本设计最主要的 特点。 2、本设计从国内市场的销售来确定产品，使产品在市场上具有较强的竞争 力。 3、本设计的厂址在城市近郊，在劳动力，动力、水的供应，排水工程 及生 活设施等方面能

10、利用城市原有的设施，减少投资。 4、本设计从节约用地出发，充分利用厂房设备来安排产品，对于那些类型 不相同，生产设备，生产条件十分相同，甚至是用同一厂房，设备来生产不同产 品，这对于厂房用地，设备投资都很有利。 5、本设计是产品卫生达食品卫生法规，遵守有关条款的规定。 第三节设计的目的、可行性 一、目的 大学四年的全面学习，包括基础知识和专业知识，使我们在离开学校，步向 社会之际，有了一定的基础应用技能。 本设计是将我们学到的知识应用到实践 中来。在独立完成这个设计的过程中，一方面巩固学到的知识，另一方面通过查 阅，整理资料增加我们的认识和科研技能，同时，进一步熟悉工厂的生产实际， 培养我们理

11、论联系实际的能力，锻炼了我们作为一名技术骨干应有的独立工作能 力。 二、现实意义和可行性分析 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 6-7 枚鸡蛋， 0 75 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。

12、 在中国建立最早的啤酒厂是俄国人在哈尔滨八王子建立的乌卢布列夫斯基啤 酒厂 , 此后五年时间里 , 俄国、德国、捷克分别在哈尔滨建立另外三家啤酒厂。 然而 , 我们啤酒业大力发展真正发生在 1979 年后十年 , 我国的啤酒工业每年以 30%以上 的高速 度持续增长 。80 年代, 我国的 啤酒厂如雨后 春笋般 不断涌现 , 遍及神州大地。 到 1988 年我国大陆啤酒厂家发展到 813 个 , 总产量达 656.4 万吨 , 仅次于美国、德国 , 名列第三 , ( 到 1993 年跃居第二 短短十年 , 我 国啤酒厂家增长 9 倍, 产量增长 17.6 倍, 从而我国成了名符其实的啤酒大国。

13、 随着经济的增长，人们对啤酒的消费会越来越大。所以也看到了啤酒工业的发展 前景。这时候建立一个啤酒工厂的话，产品的广阔市场为工厂的生存和发展提供 了良好的保证。 第二章 厂址的选择 一、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。 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

14、，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 . 二、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

15、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。 三、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

16、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M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 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、 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

17、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。 四、厂址选择结果 综合以各种因素，初步选择南昌近郊作为啤酒厂的厂址。这样，原料 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，是较为理想的选 择。 : 当地 有化学废 购买运 第三章 啤酒厂总平面设计 第一节 总平面的设计的基本原则 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。

18、 一、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。 、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 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。 第二节 啤酒厂的组成 啤酒厂一般是由生产车间、辅助车间、动力

19、设施、给水、排水设施，全厂性 设施等组成。 生产车间：制麦车间，糖化车间，发酵车间 辅助车间：原料预处理车间，过滤车间，灌装车间，仓库。 动力设施：变电所，锅炉房，冷冻机房。 给水设施：水塔，水池，冷却塔等。 全厂性设施：办公室，食堂，医务室，哺乳室，托儿所，浴室，厕所，自行 车棚，围墙，大门，传达室。 第三节 占地面积的估算 估算该啤酒厂占地面积为 12000-15000 m 2。 厂区建筑系数取 40%，厂区土地利用系数 60% 第四章 产品方案的确定及论证 第一节 产品方案的制定依据 产品方案实际上是拟定工厂投资后准备在什么时候生产什么品种的产品，产 量有多大。也就是对产品品种，各种产品

20、的产量、产期、生产班次作出计划安 排。 产品方案的确定是关系到工艺流程的选择，设备型号的选择，车间的平面布 置，车间的面积以及公用工程设施，劳动力定员等等。对工艺设计和整个工厂设 计都有重大的关系，产品方案是工艺设计的主要依据。 1、符合计划任务书的规定。 2、必须考虑产品在国内外市场的销售情况，以及产品的成本和获得的利 润，有利于收到较好的经济效益。 3、必须考虑充分利用原料资源，尤其是充分利用季节性的原料资源，使生 产原料供应充足。 4、必须解决淡旺季生产的均衡性问题，以便充分的利用厂房、设备，使工 厂发挥最大的生产潜力。 5、必须有利于原料的综合利用和对产品进行多层次的深加工，以提高原料

21、 的利用价值，有助于降低产品生产成本，提高生产的经济效益。 产品方案拟定时，列出几个产品方案，进行比较，讨论，分析，确定一个较 合理的产品方案作为工艺设计的重要依据。 确定方案如下： 产品品种： 10 度淡色啤酒 产品产量：年产五万吨 产品产期： 11， 12 月为生产淡季 。其它月份为旺季。淡季每天糖化 5 次，旺季 每天糖化 8 次。 第二节 产品方案的论证 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 6-7 枚鸡蛋， 0 75 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

22、酒 中所含各种成份、既有较高的营养价值又具有良好的药疗效果，啤酒中酒精含量 较低， 10 度啤酒含酒精 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。人们已经认识到了啤酒的功效，平 时不仅把它作为了美容品，也成为了餐桌上不可缺少的一部分。它还可以作为一 种美味剂，在菜肴的烹调中发挥重要的作用。所以啤酒的市场前景非常大。 且饮 根据 网上 的资 料显 示， 人们 对瓶 装啤酒 的消 费 额最大 ，其次是扎啤 600ml 容量的居多。现在市场上淡啤还是比较畅销，消费群体以年轻人为

23、主。但 是随着国外品牌的增多，工厂要做好开发其它品种啤酒的准备。尤其是保健啤酒 也是一开发的重点对象。 工厂根据南昌及周边地区已存在的品牌啤酒和城市的消费能力及群体的消费 嗜好。把年产量定为 5 万吨淡啤是合理的。 第五章 啤酒工艺流程 第一节 原料要求 一大麦的要求 1 、感官要求 可以说引用 麦粒有光泽，呈淡黄色，子粒饱满，大小均匀，表面有横向且细的皱纹，皮 较薄。 2、物理检验 千粒重 3545g 。能通过 2.8mm 筛孔径的麦粒，应占 85%以上。 将大麦从横面切开，胚乳段面应呈软质白色，透明部分越少越好。 发芽率要求不得低于96%，发芽力要求达到 85%以上。 3 、化学检验 淀粉

24、含量在 65%以上 含水量在 12%13% 在15 C浸泡48h，大麦含水不低于42% 蛋白质含量为 9% 12%，其中 1/3 1/2 的蛋白质可溶解到麦芽汁中。 注：1已正式定名的芳香型啤酒花制成的颗粒啤酒花，其a -酸含量不受此 要求限制。2 B -酸2.0%为推荐值。 二、麦芽质量的要求 1 、外观特征 干麦芽应无霉味，呈浅黄色，具有香味，口咬发脆且松散。麦芽色泽是判断 麦芽质量优劣的重要依据。 2 、化学检验及指标 水分 4.0 5.0% ，蛋白质含量为 10.0 10.8% 粗、细粉浸出率差1.31.65% 细粉的碘值2.8 ，最终发酵度80% 蛋白质溶解度为4042% PH值为5

25、.65.8 煮沸色度w 5.0EBC a -淀粉酶40ASBC单位 三糖化用水的质量要求 要求水的总硬度不超过4.28mmol/L, 硬度过高会使糖化醪的酸度降低，从而 影响糖化和发酵。 铁 离 子 浓 度 小 于 0.5mg/L, 氯 离 子 浓 度 属 于 2060mg/L ， 氯 气 小 于 0.3mg/L ， 氨基氮小于 0.5mg/L 。 卫生指标要求细菌总数不得超过100个/ml，不得有大肠杆菌和八叠球菌。 第二节啤酒工艺流程 酒花酵母 原料粉碎 糖化过滤 煮沸 冷却发酵滤酒验瓶 k, 杀菌贴标喷码装箱入库 一酿造啤酒的原料 酿造啤酒的主要原料是大麦，水，酵母，酒花及辅料。 大麦是

26、啤酒生产的重要原料，先将起制成麦芽，再用于酿酒。它不仅淀粉含 量高而且还为糖化时提供了各种丰富的酶系和含氮物质，这为后发酵过程提供了 良好的物质基础。水是啤酒含量最多的成分，在酿造的过程中，水中的各种离子 的作用是不可低估的，在一定程度上影响酵母的生产和啤酒的质量。酒花对啤酒 的质量非常重要，它不仅赋予啤酒特殊的苦味，同时也影响啤酒的苦味与香气。 对啤酒发酵而言酵母的作用是至关重要的，它直接影响着啤酒的口味和特点。使 用辅料是为了提供廉价的浸出物或糖类，这样会减少麦芽的使用量，降低啤酒生 产的成本。 二麦芽的制备 制麦芽的目的是为了产生出各种水解酶便于糖化时便于淀粉和蛋白质的水 解。所制得的麦

27、芽不仅除掉了更多的水分和生腥味，而且干麦芽具有了特色的 色，香，味，对啤酒的风味产生了很大影响，这就比直接用大麦粒做糖化原料 好。 三麦汁的制备 其主要过程有原料粉碎，糖化，醪液过滤，麦汁煮沸，麦汁后处理等几个过程。 1 原料的粉碎采用湿法粉碎。湿粉碎就是将麦芽通过喷水浸渍和充以空气 使其水分达到 28 30 %，然后在增加水分的条件下，用对辊粉碎机粉碎，一面 粉碎，一面加水调浆，泵入糖化锅。这样的粉碎物，麦皮完整，面胚乳则被磨成 浆状细粒，既有利于加速麦汁过滤，又可增加麦芽浸出率。 2利用麦芽所含的酶，将麦芽和麦芽辅助原料申的不溶性高分子物质，逐 步分解为可溶性的低分子物质，这个分解过程，称

28、为糖化，由此制备的浸出物溶 液就是麦芽汁。本设计中的糖化方法采用的是双醪二次煮出糖化法。麦芽在糖化 锅中进行蛋白质分解，辅助原料大 M 与一部分麦芽在糊化锅进行糊化和液化然 后兑醪，达到所需要的糖化温度。 糊化锅中投入大 M 为总麦芽量的 20%，料液比为 1： 5。糊化醪开始的温度 为4550 C,保温 30min ,蛋白质分解。缓慢升温至70 C, a -淀粉酶的作用 增强，非糖化比例增加。再保温15mi n ,迅速加热至沸，保持煮沸状态 20 40min ,然后兑入糖化醪中。 糖化锅中的料水比为1：3.5 。为了防止麦芽中各种酶因高温而引起破坏, 糖化时的温度变化一般是由低温逐步升至高温

29、的。糖化的不同阶段所采取的控制 温度也不同。控制方法如下： 1 )35-40 C 浸渍阶段：此时的温度称浸渍温度,有利于酶的浸出和酸的 形成，并有利于 B-葡聚糖的分解。 2 )45-55 C 蛋白质分解阶段：此时的温度称为蛋白质分解温度,温度偏 向下限,氨基酸生成量相对多一些,温度偏向上限,可溶性氮生成量较多一些。 对溶解不良的麦芽,温度应控制偏低,并延长蛋白质分解时间。 3 ) 6270 C 糖化阶段：此时的温度称为糖化温度，若控制在6265 C温 度下生成的可发酵性糖比较多,非糖的比例相对较低,适于制造高发酵度啤酒。 若控制在 6570 C,则麦芽的浸出率相对减少，非糖化比例增加，适于制

30、造低 发酵度的啤酒。通过控制糖化阶段的温度，可以控制麦汁中糖与非糖之比。 4) 7580C， 糊精化阶段：此时温度下， a -淀粉酶仍起作用，残留的淀 粉可进一步分解。而其它的酶则受到抑制或失活。 两次糖化煮出法大概用时34小时。 3 糖化工序结束后，应在最短时间内，将糖化醪中从原料溶出的物质与 不溶性的麦槽分开，以得到澄清的麦汁。本设计中采用的是过滤槽过滤麦汁。淡 色啤酒的第一道麦汁过滤后的浓度必须控制在 1416%。第一麦汁滤出后，用水 将麦糟中残留的糖液洗出，其所用的水称洗槽用水，洗出的浸出物称第二麦汁。 洗槽用水要求温度为 7580 C,洗槽残水浓度为0.51.5%。 4麦汁过滤后先进

31、入一贮槽再进入煮沸锅煮沸和添加酒花。煮沸的主要目 的： 破坏酶的活性，使之停止作用。 麦汁灭菌。 析出某些蛋白质，以提高啤酒的非生物稳定性。 蒸发混合麦汁中多余的水分。 酒花成分的浸出。 降低 ph 值。 形成还原物质，煮出恶味。 采用的是蒸汽常压煮沸法，为缩短煮沸操作时间，当麦芽汁盖满煮沸锅的加 热器后，即开始加热。并在80 C保持30min，让a -淀粉酶将残存的淀粉分解 完全。在全部麦芽汁煮沸后，继续煮沸60 90min ，并始终保持强烈的翻腾状 态，此期间按时添加酒花并经常取样检查煮沸质量。酒花采用三次添加法，在麦 汁初沸时，添加全量的 10%，防止麦汁起泡沫。间隔二十分钟后，再次添加

32、。在 煮沸终了前 510 分钟添加最后一批香型酒花或质量比较好的酒花。 5麦芽汁用于发酵前还要去除热凝固物和冷凝固物， 也就是麦芽汁的澄 清。设计中使用的回旋沉淀槽除去热凝固物。接着用薄板冷却器让麦芽汁冷却， 一方面是为了达到发酵温度67C,另一方面使大量的冷凝固物析出。 四啤酒的发酵 洁净的麦芽汁从回旋沉淀槽中泵出后，被送入热交换器冷却。随后，麦芽汁 中被加入酵母，开始进入发酵的程序。整个发酵过程可以分为：酵母恢复阶段， 有氧呼吸阶段，无氧呼吸阶段。酵母接种后，开始在麦汁充氧的条件下，恢复其 生理活性，所以在用薄板冷却器冷却麦汁时需在出口管道中安装文丘里管，用来 对麦芽汁充氧。 人工培养的酵

33、母将麦芽汁中可发酵的糖份转化为酒精和二氧化碳，生产出啤 酒。发酵在八个小时内发生并以加快的速度进行，积聚一种被称作皱沫的高 密度泡沫。这种泡沫在第3或第4天达到它的最高阶段。从第5天开始，发酵 的速度有所减慢，皱沫开始散布在麦芽汁表面，必须将它撇掉。酵母在发酵完麦 芽汁中所有可供发酵的物质后，就开始在容器底部形成一层稠状的沉淀物。随之 温度逐渐降低，在 810天后发酵就完全结束了。整个过程中，需要对温度和 压力做严格的控制。当然啤酒的不同、生产工艺的不同，导致发酵的时间也不 同。通常，贮藏啤酒的发酵过程需要大约6天，淡色啤酒为 5天左右。发酵结 束以后，绝大部分酵母沉淀于罐底。将这部分酵母回收

34、起来以供下一罐使用。除 去酵母后，生成物嫩啤酒被泵入后发酵罐 或者被称为熟化罐中）。在此，剩 余的酵母和不溶性蛋白质进一步沉淀下来，使啤酒的风格逐渐成熟。成熟的时间 随啤酒品种的不同而异，一般在721天。经过后发酵而成熟的啤酒在过滤机 中将所有剩余的酵母和不溶性蛋白质滤去，就成为待包装的清酒。 第六章50000t/年啤酒厂糖化车间的物料衡算 啤酒厂糖化车间的物料平衡计算主要工程为原料 麦芽、大 M）和酒花用量， 热麦汁和冷麦汁量，废渣量 糖化槽和酒花槽），每次糖化量等。 第一节数据准备 一糖化车间工艺流程示意图 麦芽,大M 化化滤一薄板冷却器一回旋沉 淀槽麦汁煮沸锅酒花渣分离器 啤酒厂糖化车间

35、工程流程示意图 .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 %) 疋 无水麦芽 75 原料配比 麦芽 75 浸出率 大 M 25 额 无水大M 92 冷却损失 7.5 浸出率 啤酒损失 率 对热麦 汁) 发酵损失 1.6 指 原料利用 率 98.5 装瓶随时 2.0 标 麦芽水分 6 过滤损失 1.5 大M水分 13 总损失 12.6 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 100L 10。淡色啤酒的物料衡算，最

36、后进行50000t/年啤酒厂糖 化车间的物料平衡计算。 第二节物料衡算 一.100kg原料 热麦汁计算 根据表 1 可得到原料收得率分别为： 麦芽收率为：0.75 X (100-6 - 100=70.75% 大 M 收率为：0.92 X (100-13- 100=80.04% 混合原料收得率为： 查资料知10。麦汁在 20 C时的相对密度为 1.084kg/l,而100 C热麦汁 相对密度为 1.024，故热麦汁 =637.325 (L =627.13 (L =617.72 (L =605.37 (L 二 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

37、 产 10 淡色成品啤酒 605.37L ，故可得以下结果： 1 )生产 100L10 淡色啤酒需耗混合原料量为： 4 )酒花耗用量：目前国内苦味较淡的啤酒普遍受欢迎特别是深受年轻人的喜 爱。所以对浅色啤酒热麦汁中加入的酒花量为0.13 % 即每 100 升热麦汁添加 0.13kg ，故为： 5)热麦汁量为： 6)冷麦汁量为： x (1-0.75/(1-0.8=14.56(kg 0.06 是麦芽水分含量， 0.75 是无水麦芽浸出率。 湿大 M 糟量为： 4.13 x (1-0.13 x (1-0.92/(1-0.8=1.44(kg 0.13 为大 M水分，0.92 是大 M无水浸出率。 故湿

38、糖化糟量为： 14.56+1.44=16(kg /(1-0.8=0.44(kg ( 9) 酵母量 以商品干酵母计) 生产 100 升啤酒可得 2kg 湿酵母泥，其中一半做生产接种用，一半做商品 酵母用，即为 1 公斤。湿酵母泥水分 85% 酵母含固形物 =1 x 1-85% ) =0.15kg ) 则含水分 7%的商品干酵母量为： 0.15/(1-7%) =0.16kg ) 10 )二氧化碳量 10 度的冷麦汁 105.28L 浸出物为：10%x 105.28=10.528kg) 设麦汁的真正发酵度为55%，则可发酵的浸出物为： 10.53 x 55%=5.79kg ) 设麦芽汁中浸出物均为麦

39、芽糖构成， 根据麦芽糖发酵的化学反应式可得 到： 二氧化碳的生成量为： 5.79 x 4x 44) /342=2.98kg) 44 为 CO2 分子量 342 为麦芽糖的分子量 设 10 度啤酒的 CO2 的含量为 0.4% 则 105.28 X 0.004=0.42kg) 则释放的 CO2量为 2.98-0.42=2.56kg) 1立方 M的二氧化碳在 20 C常压下重 1.832kg 故释放的二氧化碳的容积为： 2.56/1.832=1397.48 发酵液量为： 100 X 627.13/605.37=103.59(L (12 过滤酒量为： 100X 617.72/605.37=102.0

40、4(L (13 成品啤酒量为 : 102.04 X (1-0.02=100 (L (14 空瓶需要量 100/0.64 )X 1.005=157.03 瓶盖需要量 100/0.64)X 1.01=157.81 标签需要量 100/0.64)X 1.001=156.41 (1) 每次糖化的原料量为 : 混合原料 : (50000000/2717 X (100/605.37=3040(kg 605.37 为 100kg 原料可生产出成品啤酒的量 大麦 : 3040 X 0.75=2280(kg 大 M: 3040 X 0.25=760(kg (2) 热麦汁量 : (689/100 X 3040=2

41、0945.6(L (3) 冷麦汁量 : (637.33/100 X 3040=19374.83(L (4) 酒花用量：(0.148/16.52X 3040=27.23(kg (5) 湿糖化糟量：(16/16.52 X 3040=2944.31(kg (6) 湿酒花糟量：(0.44/16.52X 3040=80.97(kg (7) 二氧化碳量：(1397.48/16.52 X 3040=257475.10 X 3040=29.44kg) (9) 发酵量：19374.83X 1-0.016)=19064.92L) (10) 过滤量：19064.92X 1-0.015)=18778.95L) (11

42、) 成品量：18778.95 X 1-0.02 ) =18403.37L ) (12) 空瓶量：(157.03/16.52 X 3040 =28896.56 个) (13) 瓶盖量：(157.81/16.52X 3040=29042 个) (14) 标签量：(156.41/16.52X 3040=28784 张) 四.50000t/年10。淡色啤酒酿造车间物料衡算表 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 度 淡色啤酒 糖化一次 定额量 年啤酒生产 量 混合原料 Kg

43、 100 16.52 3040 8.26 X 106 大麦 Kg 75 12.39 2280 6.2 X 106 大M Kg 25 4.13 760 2.06 X 106 酒花 Kg 0.89 0.148 27.23 7.40 X 104 热麦汁 L 689 113.81 20945.6 5.69 X 107 冷麦汁 L 637.33 105.28 19374.83 5.26 X 107 湿糖化糟 Kg 96.85 16.00 2944.31 8.0 X 106 湿酒花糟 Kg 2.66 0.44 80.97 2.20 X 105 酵母量 Kg 0.97 0.16 29.44 7.99 X 1

44、04 二氧化碳 量 L 8459.32 1397.48 257475.10 8 7.0 x 10 发酵液 L 627.13 103.59 19064.92 5.18 x 107 过滤酒 L 617.72 102.04 18778.95 5.10 x 107 成品啤酒 L 605.37 100 18403.37 5.00 x 107 空瓶量 个 962.65 159.03 28896.56 78511954 瓶盖量 个 955.27 157.81 29040.10 78901952 标签量 张 946.79 156.41 28782.47 78201971 备注：10度淡色啤酒的密度为1012k

45、g/m 3，实际年产啤酒 5.06 x 107 Kg 第三节能量衡算 麦汁的制备是啤酒生产的重要工序。麦汁的制备主要在糖化车间进行。多年 来麦汁的制备方法没有太大的改变，主要方法还是首先将麦芽和辅料粉碎，糖 化，醪液过滤，麦汁煮沸，麦汁后处理等几个过程。然而设备方面进步较快，在 提高糖化时间，麦汁质量等方面有了很大提高。糖化设备已不受传统工艺的限 制，而根据糖化的方法进行选择。 该设计中设计的是选用质量一般的麦芽，选用双醪二次糖化煮出法。双醪指 的是麦醪和大M与麦芽的混合醪。原因是制造淡色啤酒时，可依据麦芽的质 量，及辅料的添加来选择是一次煮出糖化法，还是二次煮出糖化法。本设计中选 择的是中等

46、麦芽，所以采用二次煮出糖化法。而选择双醪 则可以用廉价 的大M 替代部分麦芽，降低生产成本。 计算参表2) 麦芽粉 2128kg ) 46.7 C 40 min 自来水18 C 料水比1 : 3.5 1 T 工艺流程示意图如图 3所示，其中的投料量为糖化一次的用料量 料；大比粉:5 760kg ) 热水芽50 C 63 C 60min 麦芽 酒花 煮沸锅90min 回旋沉淀槽一 薄板冷却- 发酵罐 图3啤酒厂糖化工艺流程图 .糖化和糊化用水耗热量Qi 根据工艺设计糊化锅中的料水比为1: 5,糖化锅中的料水比为1 : 3.5 。 料水比过大，尽管对糊化有利，但是耗能大，设备体积大。料水比过小的话

47、， 醪液粘稠，需较大的搅拌设备且及易产生糊锅现象。 所以糊化锅加水量为： Ml = 式中，760为粮化一次大 M粉量，760 X 0.2为糊化锅加入的麦芽粉量 式中，2128kg为糖化一次糊化锅投入的麦芽粉量，即2280-152=2128(kg 而2280为糖化一次麦芽定额量。 故糖化总用水量为： MW=M1+M2 =4560+37240=12008(kg 自来水的平均温度取=18 C ,而糖化配料用水温度T2=50 C ,故耗热量为： Q=Cw Mw(T2-T1=4.18 X 12008 X (50-18=1606190(KJ 二糊化锅中 M 醪煮沸耗热量 Q2 由糖化工艺流程图 图 3 )

48、可知， Q2 = Q 21Q22 Q23 Qi为M醪由初温即室温加热到煮沸的耗热，6为煮沸过程中蒸汽带走的热 量， Q23为升温过程中的热损失。 2.1 .糊化锅内 M醪由初温To加热至煮沸的耗热量Q21 Q 2i=Cm醪 MM 醪 100-T 0 ) C0+4.18W进行计 算。式中 W为含水百分率；Co为绝对谷物比热容，取C=1.55KJ/(Kg K C麦芽=0.01 C 大 m=0.01 Cm醪= =760 X 1.89+152 X 1.71+4560 X 4.18 )/2 ) M醪的初温to设原料的初温为 18 C,而热水为 50 C,贝U t o = =760 X 1.89+152

49、X 1.71 )X 18+4560 X 4.18 X 50/760+152+4560) X 3.79 =47.4C 3 )把上述结果代如3-1 中，得： Q21=3.79 X 760+152+4560 )X 100-47.4)=1090865.09KJ) 2.2 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%，贝蒸发水量为： V1=MM醪 X 5%X 40/60=5472 X 5%X 40/60=182.4 式中，I为100 C饱和气压下水的汽化潜热2257.2KJ/Kg ) 2.3 热损失 Q23 M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：

50、 Q23=15%Q21+Q22) 2.4 由上述结果得： Q=1.15Q 21+Q2) =1.15 X 1090865.09+411713.28) =1727965.13KJ) 3 第二次煮沸前混合醪升温至70 C的耗热量 Q 3.1 糖化锅中混合醪中的麦醪 已知麦芽初温为18 C,用50 C的热水配料，则麦醪温度为： M 麦醪 =M 麦芽 +M2=2128+7448=9576kg) C 麦醪 =M 麦 芽 C 麦 芽 +M2CW) /M 麦芽 +M2) = t麦醪=M麦芽C麦芽X 18+ M2CWX 50) /M麦醪C麦醪) =2128 X 1.71 X 18+7448 X 4.18 X 5

51、0)/ 糖化锅的麦芽醪量为： M 麦醪=M 麦芽+M?=2128+7448=9576(kg M 混合=M m 醪 +M 麦醪=5289.6+9576=14865.6kg) C混合=M m醪Cm醪+M麦醪C麦醪)/M m醪+M麦醪) =5289.6 X 3.79+9576 X 3.63 ) /5289.6+9576) =3.68 kJ/vkg K) t=M混合C混合X t混合-M麦醪C麦醪X t麦醪)/M m醪Cm醪) =14865.6 X 3.69 X 63-9576 X 3.63 X 46.67 )/5289.6 X 3.79 ) =93.4 C 因此中间温度比煮沸温度只低不到6 C,考虑到

52、 M醪由糊化锅到糖化锅输送 过程的热损失，可不必加中间冷却器。 3.3 Q 3 Q3=M 混合 C 混合70-63 )=14865.6 X 3.69 X 70-63 )=383978.45kJ 4 第二次煮沸混合醪的耗热量Q4 由糖化工艺流程可知： Q 4=Q41+Q42+Q43 Q41 为混合醪升温至沸腾所耗热量, 为热损失 Q42 为第二次煮沸过程蒸汽带走的热量,Q43 4.1 混合醪升温至沸腾所耗热量Q41 /M混合(100-70 X 100%=26.7% 2 ) 故 Q41=26.7%M 混 合 C 混 合 100-70) =0.267 X 14865.6 X 3.69 X 30=43

53、9381.05 Q2=IV 2=2257.2 X 33.08=74668.18(kJ 式中， I 为煮沸温度下饱和蒸汽的焓 kJ/kg ) 4.3 热损失 Q43 根据经验有： Q43=15%Q41+Q42) 4.4 把上述结果代入公式 27)得 Q4=1.15Q 41+Q42)=1.15 X 439381.05+74668.18)=591156.61KJ ) 5 洗槽水耗热量 Q5 设洗槽水平均温度为80 C,每100kg原料用水450kg，则用水量为 M洗=2280+760 ) X 450/100=13680=13680X 4.18 X 62=3545308.8(KJ 6 麦汁煮沸过程耗热

54、量Q6 6.1 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 717.9kg 热麦汁，并设过滤完毕麦汁温度为70 C,则进入煮沸锅的麦汁量为： M 麦汁=717.9/100)X 3040=21824.16kg) 又 C 麦 汁 =2280 X 1.71+760 X 1.89+12008-182.4-33.08) X 4.18/2280+760+11792.52) =3.68 KJ/Kg*K ) Ch=M麦汁 C麦汁100-70 ) =3.68 X 21824.6 X 100-70 ) =2409387KJ ) 6.2 煮沸强度 10%，时间

55、1.5h ，则蒸发水分为： V3=21824.16 X 0.1 X 1.5=3273.62Kg) Q62= IV = 2259.3X 327362.4=7396098.70KJ) 6.3 热损失为 Q63=15%Q61+Q62 ) 6.4 把上述结果代入上式得出麦汁煮沸总耗热 Q= Q61+Q2+Q3 =1.15Q 61+Q2) =1.15 X (2409387.26+7396098.70) =11276308.85KJ ) 7 . 糖化一次总耗热量 Q 总 Q 总 = Q 1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 1606190+1727965.13+383978.45+591156.61+3545

56、308.8+11276308.85 = 19130907.84KJ) 8 . 糖化一次耗用 蒸汽用量 D 使用表压 0.3MPa 的饱和蒸汽， I=2725.3Kj/kg, 则： D=Q 总/X 0.95 =8399.16(kg 式中，h为相应冷凝水的焓=11276308.85 /(1.5 X 0.95=7913199.19(KJ/h 相应的最大蒸汽耗量为： Dmax=Qmax/(l-h= 7913199.19/(2725.3-561.47=3657.03(KJ/h 10. 蒸汽单耗 据设计， 每年糖化 次数为 2717 次， 每糖化一次生产 啤酒 18403.37 X 1012=18.62t

57、. 年耗蒸汽总量为： D 总=8399.16 X 2717=22820517.72kg) 每吨啤酒成品耗蒸汽 每昼夜耗蒸汽量 至于糖化过程的冷却，如热麦汁被冷却成热麦汁后才送进发酵车间，必 须尽量回收其中的热量。最后若需要耗用冷冻水，则在以下“耗冷量计算” 中将会介绍 最后，把上述结果列成热量消耗综合表，如表3 表3 50000t/a啤酒厂糖化车间总热量衡算表 名称 规格 vMPa) 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 0.3 表 压) 451.08 3657.03 67193.28 22820517.72 四、

58、50000t/a啤酒厂发酵车间的耗冷量衡算 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8。不同的发酵工艺，其耗冷量也随之改变。下面以目前我国 应用最普遍的锥形罐发酵工艺进行50000t/a 啤酒厂发酵车间的耗冷量计算。 4.1发酵工艺流程示意图 冷却 94 C热麦汁 k 冷麦汁6 C厂锥形灌发酵过冷却至二C 贮酒一过 清酒灌 图4 发酵工艺流程 4.2工艺技术指标及基础数据 年产10。淡色啤酒 50000t ; 旺季每天糖化 8次，淡季为5次，每年共糖化2717次； 主发酵时间 6 天； 4 锅麦汁装 1 个锥形罐； 10 Bx 麦汁比热容 c1=4.

59、0KJ/kg*K ）； 冷媒用 15%酒精溶液，其比热容可视为C2=4.18 KJ/ 又知100 Bx麦汁比热容 Ci=4.0KJ/（Kg k,工艺要求在 1h小时内完成冷却 过程，则所耗冷量为： Q =G/1 =7726748.06（KJ/h 式中t 1和t 2分别表示麦汁冷却前后温度 C） t 冷却操作过程时间 相应地冷冻介质2 C的冷冻水)耗量为： Mf =Q1/C m=89084.55(kg/h 式中，t3和t4分别表示冷冻水的初温和终温C) Cm水的比热容 KJ/vkg K) 4.3.2 发酵耗冷量 Q2 根据物料衡算，每锅麦汁的冷麦汁量为21055.79L, 则每锥形缺罐发酵放热

60、量为： Q01=33.75 X 19374.83 X 4=2615447.05(kJ 由于工艺规定主发酵时间为 6 天，每天糖化 8 锅麦汁 旺季) ，并考虑到发 酵放热不平衡， 取系数 1.5, 忽略主发酵的升温， 则发酵高温时期耗冷量 为： Q21 = =(2615447.05 X 1.5 X 8/(24 X 6X 4 =54488.48(kJ/h (2发酵后期发酵液降温耗Q22主发酵后期，发酵后期，发酵液温度从6 C缓 降到-1 C。每天单罐降温耗冷量为： Q02=4GC16- 工艺要求此过程在 2 天内完成，则耗冷量为 麦汁每天装 2 个锥形罐)： Q22=(2 X 2458509.7