啤酒工厂设计-[文档在线提供].doc

啤酒工厂设计-[文档在线提供].doc

《啤酒工厂设计-[文档在线提供].doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《啤酒工厂设计-[文档在线提供].doc（72页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

齐齐哈尔大学

毕业设计（论文）

题目10万11°（淡爽）啤酒厂设计

学院生命科学与工程学院

专业班级生物工程051班

学生姓名曾德响

指导老师田英华

成绩

2009年6月20日

齐齐哈尔大学毕业设计（论文）

摘要

淡爽啤酒口味新鲜淡爽、酒花香味突出、泡沫洁白细腻并且营养丰富，是人们所喜爱的饮料之一。

它是一种绿色食品。

随着人们健康意识的增加，啤酒消费将出现热潮。

啤酒是以麦芽和大米为主要原料，添加酒花，采用啤酒酵母发酵酿制而成的一种低二氧化碳、起泡、低酒精度的饮料酒。

本设计对10万吨11°淡爽啤酒厂进行生产工艺流程论证，物料衡算，糖化工段热量衡算，发酵工段耗冷计算，水量衡算等等。

并对啤酒厂主要设备的体积，外形尺寸，壁厚，附件及重点设备煮沸锅进行研究设计。

糖化方法采用双醪浸出糖化法，发酵方法采用下面低温发酵法。

在降低能耗、减少水污染、啤酒糟的回收与利用等方面进行了探讨研究。

关键词：

啤酒厂；工艺论证；物料衡算；热量衡算；煮沸锅

Abstract

Thelightbeertastesfreshandlight.Thehops′fragrancefromthebeerisprominent.Thebubbleofitiswhiteandexquisite.Andalsothenutritionisrich.ItisaGreenfood.Withtheincreaseinhealthawareness,beerconsumptionwillappearboom.Thebeerusesmaltandriceasthemainrawmaterials,addinghopsandalsowithsomebeeryeasttofermentandbrew.It′sonekindofdrinkingwinewhichincludinglowCarbonDioxide,sudsyandlowalcoholdegree.Anproductionprocessdemonstrationforthedesignof1000,000tonsof11°lightbeerandalsoProductionmaterialbalance,Glycosylatedsectionheatbalance,Calculationofconsumptionofcoldonfermentationsection，Waterbalancewerecarriedon.Thebreweryofthevolumeofthemajorequipment,profilesize,area,thethicknessofcylinder,attachment,themajorequipmentofBoilingPothasbeendesignedandresearched.ThemethodofGlycosylatedusedouble-infusionmashingsyetem.Fermentationmethodusethebottomlow-temperaturefermentation.Thereducionofpowerconsumption,.waterpollution,recoveryandutilizationofbrewer'sgrainswereresearchedanddiscussed.

Keywords:

Brewery;Technologydemonstration;Materialsbalancecalculate;Heatbalancecalculate;Boilingpot

III

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第1章绪论 1

1.1啤酒工业概论 1

1.2啤酒的分类及鉴定 1

1.2.1啤酒的分类 1

1.2.2啤酒鉴别 2

1.2.3啤酒的保质期 2

1.3中国啤酒产业的发展趋势 3

1.4课题研究内容及方法 4

1.4.1设计依据 4

1.4.2设计范围 4

1.4.3指导思想 4

1.5厂址的选择 5

1.5.1厂址的地点及条件 5

1.5.2自然条件 5

第2章啤酒厂生产工艺及论证 6

2.1原料 6

2.1.1大米 6

2.1.2麦芽 6

2.1.3酿造水 7

2.1.4酒花 7

2.1.5酵母 8

2.2啤酒生产工艺流程 10

2.3工艺原理及方法 10

2.3.1原料粉碎 10

2.3.2糖化方法及工艺论证 11

2.3.3过滤 13

2.3.4麦汁煮沸 13

2.3.5麦汁后处理 14

2.3.6啤酒的发酵 15

2.3.7啤酒的过滤 17

2.3.8罐装流程 18

第3章啤酒生产物料衡算 19

3.1物料平衡计算 19

3.1.1糖化车间工艺流程 19

3.1.2工艺技术指标及流程 20

3.1.3100千克原料（70%麦芽、30%大米）生产出的啤酒量 20

3.1.4生产100L11°淡色啤酒的物料衡算 21

3.1.5二氧化碳量 22

3.1.610万吨/年11°淡色啤酒糖化车间物料衡算 23

3.2热量衡算 25

3.2.1糖化用水耗热量 26

3.2.2第一次米醪煮沸耗热量 26

3.2.3煮沸过程蒸汽带出的热量 27

3.2.4热损失 28

3.2.5米醪煮沸耗热总量 28

3.2.6混合醪升温至68℃的耗热量 28

3.2.7洗糟水耗热量Q4 29

3.2.8麦汁煮沸过程耗热量 29

3.2.9糖化一次总耗热量 30

3.2.10糖化一次耗用蒸汽量 30

3.2.11糖化过程每小时最大蒸汽耗量 31

3.2.12蒸汽单耗 31

3.3耗冷量的计算 32

3.3.1发酵工艺流程 32

3.3.2工艺技术指标及基础数据 32

3.3.3工艺耗冷量 32

3.3.4发酵耗冷量 33

3.3.5非工艺耗冷量 36

3.3.6100000t/a啤酒厂发酵车间冷量衡算 37

3.4耗水量衡算 37

3.4.1工艺用水 37

3.4.2洗涤用水 40

3.4.3啤酒生产用水量衡算 40

第4章啤酒生产主要设备的选型及论证 41

4.1主要设备设计选型及论证 41

4.1.1麦芽暂贮箱 41

4.1.2麦芽粉贮箱 41

4.1.3大米暂贮箱 42

4.1.4大米粉贮箱 43

4.1.5糖化过滤槽 43

4.1.6糖化锅 44

4.1.7糊化锅 44

4.1.8麦汁冷却器 45

4.1.9发酵罐 46

4.2煮沸锅 46

4.2.1圆柱筒体的厚度计算 47

4.2.2锅体下封头的选择与厚度计算 48

4.2.3锅体上封头的选择与计算 49

4.2.4内加热器的计算 50

4.2.5换热器的面积 54

4.2.6换热器蒸汽进管的计算 54

4.2.7麦汁排醪管径计算 54

4.2.8麦汁倒醪入口管径计算 55

4.2.9锅重及支座选型 55

4.2.10升气管 56

4.2.11人孔 56

4.2.12视镜 56

第5章啤酒工厂三废治理 57

5.1三废治理 57

5.1.1啤酒厂的废水情况 57

5.1.2啤酒工厂减少废水污染的途径 57

5.1.3国内废水排放标准 58

5.2副产物的利用 58

5.2.1麦糟的利用 59

5.2.2二氧化碳的回收 59

总结 60

参考文献 61

附录 62

致谢 64

第1章绪论

1.1啤酒工业概论

啤酒的主要原料是大麦，大麦是世界上种植最早的谷物之一，几乎世界上所有地区都可种植。

啤酒是以麦芽为主要原料，添加酒花，经啤酒酵母发酵酿制而成的一种含二氧化碳、起泡、低酒精度的饮料酒。

中国正在快步发展经济，成绩举世瞩目，啤酒随着经济发展，人民生活水平提高，逐步从城市走向农村，成为人民大众最喜爱的饮料之一。

我国啤酒工业起步较晚，但发展迅速。

目前，我国啤酒的年产量已位居世界首位。

但从人均消费量来看，远远落后于发达国家水平。

我国啤酒厂数量多，但设备参差不齐。

最近几年啤酒产业正向着规模化、效益化发展。

不少的酒厂被大酒厂兼并。

这一发展趋势符合世界啤酒发展趋势。

随着啤酒生产现代化的迈进，我们将会喝到更新鲜、更淡爽的、更可口的啤酒。

1.2啤酒的分类及鉴定

1.2.1啤酒的分类

1.根据原麦汁浓度分类

啤酒酒标上的度数与白酒酒标上的度数不同。

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8°、10°、11°、12°、14°、16°、18°啤酒。

日常生活中我们饮用的啤酒多为11°、12°。

2.根据啤酒色泽分类

淡色啤酒----色度在5～14EBC之间。

淡色啤酒为啤酒产量中最大的一种。

淡色啤酒又分为淡黄色啤酒、金黄色啤酒。

淡黄色啤酒口味淡爽，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----色泽呈红综色或红褐色，色度在14～40EBC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、口味醇厚、泡沫细腻，苦味根据产品类型而有较大差异。

3.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120天左右。

4.根据啤酒酵母性质分类

上面发酵啤酒----采用上面酵母。

发酵过程中，酵母随CO2浮到发酵面上，发酵温度15～20℃。

啤酒香味突出。

下面发酵啤酒----采用下面酵母。

发酵完毕，酵母凝聚沉淀到发酵容器底部，发酵温度5～10℃.啤酒的香味柔和。

世界上绝大部分国家采用下面发酵啤酒。

我国的啤酒均为下面发酵啤酒，其中著名啤酒有青岛啤酒、珠江啤酒等。

1.2.2啤酒鉴别

酒体色泽：

普通浅色啤酒应该是淡黄色或金黄色，黑啤酒为红棕色或淡褐色。

透明度：

酒液应清亮透明，无悬浮物或沉淀物。

泡沫：

啤酒注入无油腻的玻璃杯中时，泡沫应迅速升起，泡沫高度应占杯子的三分之一，当啤酒温度在8～15℃时，5分钟内泡沫不应消失；同时泡沫还应细腻，洁白，散落杯壁后仍然留有泡沫的痕迹（挂杯）。

香气：

在酒杯上方，用鼻子轻轻吸气，应有明显的酒花香气，新鲜、无老化气味及生酒花气味；黑啤酒还应该有焦麦芽的香气。

品尝味道：

入口纯正，没有酵母味或其它怪味杂味，口感清爽、协调、柔和、口味愉快而消失迅速，无明显的涩味，有二氧化碳的刺激，使人感到杀口。

1.2.3啤酒的保质期

瓶装、听装熟啤酒保质期不少于120天（优、一级），60天（二级）。

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3天。

1.3中国啤酒产业的发展趋势

1.行业结构的变化

集团化、规模化。

企业数量继续下降，青岛、燕京、华润的下属企业会继续增加，生产能力和年产量还将持续增长。

珠江啤酒集团、哈尔滨啤酒有限公司等二级集团也会迅速扩张。

以业为主，多元发展。

大多数啤酒企业集团在把啤酒业做强的同时依靠自身优势进入其他行业进行多元化发展。

如青岛啤酒进入茶饮行业、葡萄酒业，燕京啤酒进入生物制药业，蓝剑集团下属20多家进入其他产业等。

信息化。

知识经济时代，企业对信息的利用效率可利用程度成为提高企业竞争力的主要方面，啤酒企业对加快企业信息化建设更加重视。

一方面加快内部信息化建设，如青岛啤酒集团、珠江啤酒集团、燕京啤酒集团、哈尔滨啤酒投资数千万元上ERP系统，许多企业建立内部局域网等；另一方面加快外部信息沟通和利用。

更多的企业成立信息中心，加强对外部商业情报的收集、分析、利用。

科技化。

科技永远是第一生产力，加快科技进步是啤酒企业未来竞争的焦点之一。

在纯生技术进一步提高的同时，啤酒企业会在啤酒保鲜度、延长保鲜期等方面不断创新。

2.原料的发展

在50～70年代，中国啤酒已经独立种植啤酒大麦和生产酒花，在中国西北地区酒花发展为自给有余，每年还有1～3000t酒花出口。

酒花的α-酸含量也较高，超过7%以上，它是苦型花，属中上水平，近几年在发展香花型酒花。

制麦大麦是在50年代发展起来的，二棱冬大麦（早熟3号）曾为中国啤酒工业作出贡献，在“七五”期间引进种植新品大麦如匈-84、红日一号、冈二等高质量二棱制麦大麦也在90年代中期得到发展，大麦质量提高，育种研究遍及全国，而且逐步实现区域化。

3.啤酒品种向多样化发展

我国啤酒产量的90%左右是11～12°P的浅色下面啤酒。

多数啤酒厂已经重视啤酒品种的多样化。

今后人们对啤酒作为“酒”（酒精饮料）将会逐步“淡化”，而作为“饮料”将发展，也就是啤酒浓度、酒精含量将会逐步降低。

本世纪末，中国将有2亿人口进入老年，老年专用啤酒——低糖、低醇、保健型啤酒将有较大市场。

小麦啤酒、白啤酒、全麦芽啤酒、配合啤酒（和果汁等配合）也会发展。

4.啤酒修饰技术

在发展低浓度啤酒时，啤酒修饰技术应得到大家的重视。

从麦芽中提取香味物质的研究，在8°P啤酒上应用，明显增加了啤酒麦芽香和酒花香味。

低浓度啤酒淡而不寡，增加柔和感，也必须依赖后修饰。

从酵母中提取风味物质，改善啤酒的风味。

1.4课题研究内容及方法

1.4.1设计依据

本设计是根据齐齐哈尔大学生命科学与工程学院生物工程教研室布置的毕业设计大纲要求来进行设计的。

1.4.2设计范围

本设计为年产10万吨11°的啤酒厂，重点设备煮沸锅，糖化工段为重点工段。

该设计包括工艺方法及流程的选择论证，物料衡算，耗热量衡算，耗冷量衡算，设备选型及论证，车间的布置，设计并绘制图纸（糖化车间流程图、发酵车间流程图、糖化车间平面布置图、糖化车间立面布置图、重点设备装配图），三废处理等。

1.4.3指导思想

设计出来的啤酒厂要求投资小、技术高、运行稳定、管理方便、环境好。

最重要的一点是生产成本低。

根据查阅有关资料和实际考察。

本设计在确定工艺方法、工艺流程和设备选型时，参考了明月岛啤酒厂和大连雪花啤酒厂的实际情况。

在工艺方面，力求合理性和先进性；在设备方面，采用先进技术及机械化、自动化生产控制，提高劳动力生产率；在经济上，要做到合理利用资源，降低能耗，减少污染，保护环境，减少浪费。

1.5厂址的选择

1.5.1厂址的地点及条件

本设计的厂址选择在广州市南沙开发区。

广州市南沙经济开发区位于广州市的东南部、伶仃洋的西岸。

规划面积为544平方公里，期中陆地面积为338平方公里。

她位于珠江三角洲的地理几何中心，方圆100公里范围内把整个珠江三角洲城市群都网络其中。

南沙水路距香港38海里，距澳门41海里。

周边有广州、珠海、深圳、香港、澳门等五大国际机场。

南沙背靠着珠江三角洲4000万人口的广阔市场腹地。

又通过穗、深、港、澳等大城市连着海内外市场，战略位置突出，具有很强的市场潜力和辐射力。

在这里建厂，原因有以下几个方面：

第一：

市场广阔。

优越的地理位置、庞大的消费市场、辽阔的辐射区域，为投资者提供了广阔的市场前景。

第二：

劳动力资源丰富。

1.5.2自然条件

1.气候

广州地处南亚热带，属南亚热带典型的季风海洋气候。

由于背山面海，海洋性气候特别显著，具有温暖多雨、光热充足、温差较小、夏季长、霜期短、水热同期等气候特征。

年平均气温为21.4～21.8℃，日均气温都在0℃以上；雨量充沛，年降水量为1689.3～1876.5毫米。

冬夏季风的交替是广州季风气候突出的特征。

冬季的偏北风因极地大陆气团向南伸展而形成的，干燥寒冷。

夏季偏南风因热带海洋气团向北扩张所形成的，温暖潮湿。

夏季风转换为冬季风一般在9月份，而冬季风转换为夏季风在4月份。

2.水资源

南沙位于珠江出海口，珠江水量充沛，上游支流多，能及时更新水源。

提供大量的清洁用水。

第2章啤酒厂生产工艺及论证

2.1原料

2.1.1大米

啤酒酿造用大米，原则上凡大米不论品种均可用来酿造，但从啤酒风味而言，米的食感越好，酿造的啤酒风味也愈好[1]。

一般来说梗米优于山米，晚稻米优于早稻米，糯米优于非糯米。

糯米酿造啤酒，发酵度适中，啤酒的口味纯净，泡持性好。

由于大米淀粉含量高（75%～82%），无水浸出率高达90%～93%，无花色苷，含脂肪低（0.2%～1.0%），并含有较多泡持蛋白（糖蛋白）。

本设计用大米（大米﹕麦芽=3﹕7）作辅料酿造啤酒，所酿造的啤酒色泽浅、口味柔和，泡沫洁白细腻，泡持性好，它是优良的啤酒辅料。

现阶段有人应用正交旋转组合试验设计,研究了在挤压大米过程中添加酶制剂作啤酒辅料对糖化过程的影响规律。

试验结果表明：

用挤压加酶大米作啤酒辅料,淀粉利用率较高,其麦汁浸出物收得率提高了5.09%。

在可见的未来，挤压膨化大米啤酒辅料是啤酒酿造技术发展趋势之一[2]。

大米对啤酒风味的影响:

正面：

用大米做辅料，可以改善啤酒的色泽和风味，泡沫洁白细腻，泡持性耗，提高啤酒的非生物稳定性。

负面：

经过碾米后的精米，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。

在酿制过程中不饱和的脂肪酸可通过酶和非酶氧化为过氧化物，进一步氧化为羟基化合物，形成啤酒风味老化的醛类物质。

2.1.2麦芽

溶解良好的麦芽应该无霉杂味，麦芽香浓，牙咬发脆且松散。

优质浅色麦芽具淡黄色而有光泽感。

优良浅色麦芽糖化时间为10～15min，糖化时间代表着麦芽淀粉酶的综合性活动，时间愈短活力愈强。

本设计采用淡色麦芽作为主要原料酿造啤酒。

淡色麦芽的感官要求——淡黄色、有光泽、具有麦芽香味、无异味、无霉粒。

在酿造时要先将大麦制成麦芽，再进行糖化和发酵，方能用于酿酒。

大麦在人工控制和外界条件下发芽和干燥的过程，即称为麦芽制造。

大麦发芽后称绿麦芽，干燥后叫麦芽。

麦芽的制造主要分为四个阶段：

第一：

精选后的大麦浸泡在水中，使大麦吸收水分，达到能发芽的要求，此阶段称为浸麦。

根据设备和工艺要求的不同，有多种方法。

第二：

然后在人工控制的条件下进行发芽，利用发芽过程中形成的酶系，使大麦的内容物质进行分解，变为麦芽。

大麦发芽的主要目的：

胚乳细胞壁的部分或全部降解，使干燥后的麦芽变得疏松，更易粉碎，内容物质更容易溶出。

第三:

发芽完毕成为绿麦芽，利用热空气进行干燥。

干燥的目的：

使绿麦芽停止生长和酶的分解作用，除去多余的水分，防止腐烂，便于运输。

使根部干燥便于除去，增加麦芽的色、香、味。

第四：

经过机械原理将麦芽的根除去。

2.1.3酿造水

啤酒的主要成分是水，所以水的好坏对啤酒的影响很大。

用于酿造啤酒的水应该是无色、透明、无沉淀、无味、总溶解盐150～200mg/L、PH值6.8～7.2、有机物（高锰酸钾耗氧量）0～3mg/L、铁盐（以Fe计）＜0.3mg/L、锰盐（以Mn计）＜0.1mg/L、氨态氮（以N计）＜0.1mg/L、氯化物（以Cl计）20～60mg/L、游离氯＜0.1mg/L。

质量指标应符合啤酒大麦国家标准。

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。

2.1.4酒花

酿造啤酒过程中，添加酒花能赋予啤酒柔和优美的芳香和爽口的微苦味，能加速麦汁中高分子蛋白质的絮凝，能提高啤酒泡沫起泡性和泡持性，也能增加麦汁和啤酒的生物稳定性[1]。

我国酒花主要产地新疆、内蒙、甘肃、青海、黑龙江及北京地区，均在北纬40°～50°。

酒花栽培气温的要求，生长期14～19℃，开花期17～23℃，成熟期15～25℃.酒花宜在中性土壤、低地下水位、雨水少（但要有灌溉）、长日照（1700～2600h）的地区栽培。

酒花的化学组成中，对啤酒酿造有特殊意义的三大成分为酒花精油、苦味物质和多酚。

酒花中的-酸在麦汁煮沸时异构化，形成异-酸，赋予啤酒爽快的苦味。

在传统麦汁煮沸过程中，酒花-酸只有50%能被利用，同时由于酵母吸附以及啤酒过滤，会进一步损失。

所以，啤酒中-酸的总利用率很少超过40%，有时可能只有10%。

为了最大限度提高-酸利用率，目前开发出多种异构化酒花制品，异构颗粒酒花就是其中的一种。

颗粒酒花是目前世界上使用最广泛的酒花制品，也是国内啤酒企业应用最多的酒花制品。

颗粒酒花较全酒花的利用率提高了10%～25%，贮藏和运输体积减少达80%以上。

异构颗粒酒花是把-酸先经异构化处理，再用于啤酒酿造，酒花利用率提高90%以上[3]。

多酚对啤酒质量有双重影响：

一方面：

是啤酒口味助剂能加强啤酒的醇厚性和抗氧化能力。

在麦汁煮沸时及冷却过程中，能与蛋白质结合产生凝固物沉淀，促进非生物稳定性。

另一方面：

多酚能与啤酒中的蛋白质形成聚合体，是造成啤酒浑浊的主要原因，影响啤酒的非生物稳定性。

要避免形成这种类型的浑浊，可以去除蛋白多酚或两者成比例的去除。

采用吸附剂通过吸附作用除去啤酒中的多酚类物质，减少或者除去形成蛋白质多酚类物质复合物的前体。

不但能提高啤酒的澄清度，还能使啤酒稳定延长啤酒的货架寿命，改善啤酒的风味。

常用的吸附剂有：

皂土、活性炭、硅胶、尼龙、PVPP等。

由于PVPP具有生理安全性吸水性水不溶性络合性等特性，是一种性能优良的多酚类物质吸附剂被广泛应用于啤酒工业中[4]。

表2-1酒花的感官评定

内容

鉴定情况

外观

花体整齐、完整；黄绿色，有光泽，叶片内花粉饱满，金黄色

纯净度

优良的酒花应不含叶、梗及其他杂物

手感

干燥良好的酒花有弹性，以手挫擦，有油腻的粘性感觉

香味

干燥良好的酒花以手挫擦，含有酒花特有的清香气味

表2-2酒花的化学鉴定

内容

鉴定情况

水分

应在10%以内

-酸

香型酒花应在5%以上；苦型酒花应在8%以上

软树脂

香型酒花应在14%以上，苦型酒花应在16%以上

2.1.5酵母

啤酒酵母