啤酒工廠設(shè)計(jì)

1、安陽市年產(chǎn)10萬噸啤酒廠工藝設(shè)計(jì)摘 要 本設(shè)計(jì)是對(duì)安陽市年產(chǎn)10萬噸10度淡色啤酒廠的工藝設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，完成了啤酒生產(chǎn)過程的確定，根究產(chǎn)量完成糖化和發(fā)酵車間的物料衡算，車間的設(shè)備計(jì)算和設(shè)備選型，糖化車間的平面布置。關(guān)鍵詞 安陽市 啤酒廠 工藝設(shè)計(jì) 目 錄1. 設(shè)計(jì)背景11.1 啤酒簡(jiǎn)介11.2啤酒原料12. 設(shè)計(jì)方案22.1 生產(chǎn)工藝流程22.2 麥汁制備22.3 發(fā)酵過程33. 方案實(shí)施33.1制麥33.2 糖化43.3 發(fā)酵43.4 包裝54. 結(jié)果與結(jié)論54.1 生產(chǎn)規(guī)模54.2 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)64.3 物料衡算74.4 主要設(shè)備及設(shè)備選型104.5 啤酒生產(chǎn)工藝流程圖125. 收獲

2、與致謝12參考文獻(xiàn)13附件131. 設(shè)計(jì)背景1.1 啤酒簡(jiǎn)介1.1.1 定義 啤酒以大麥芽酒花水為主要原料，經(jīng)酵母發(fā)酵作用釀制而成的飽含二氧化碳的低酒精度酒。現(xiàn)在國(guó)際上的啤酒大部分均添加輔助原料。有的國(guó)家規(guī)定輔助原料的用量總計(jì)不超過麥芽用量的50。但在德國(guó)，除制造出口啤酒外，國(guó)內(nèi)銷售啤酒一概不使用輔助原料。國(guó)際上常用的輔助原料為玉米、大米、大麥、小麥、淀粉、糖漿和糖類物質(zhì)等。1.1.2啤酒原料啤酒的原料為大麥、釀造用水、酒花、酵母以及淀粉質(zhì)輔助原料(玉米、大米、大麥、小麥等)和糖類輔助原料3等。主要原料：麥芽、大米。適于啤酒釀造用的大麥為二棱或六棱大麥。二棱大麥的浸出率高，溶解度較好；六棱大麥

3、的農(nóng)業(yè)單產(chǎn)較高，活力強(qiáng)，但浸出率較低，麥芽溶解度不太穩(wěn)定。啤酒用大麥的品質(zhì)要求為：殼皮成分少，淀粉含量高，蛋白質(zhì)含量適中(912)；淡黃色，有光澤；水分含量低于13；發(fā)芽率在95以上。 釀造用水對(duì)于發(fā)酵啤酒也很重要，通常軟水適于釀造淡色啤酒，碳酸鹽含量高的硬水適于釀制濃色啤酒。淡色啤酒用水要求為：無色，無臭，透明，無浮游物，味純正，無生物污染；硬度低；鐵、錳含量低(含量高對(duì)啤酒的色、味有害，而且能引起噴涌現(xiàn)象)；不含亞硝酸鹽。 1.1.3 基本分類 根據(jù)所采用的酵母和工藝，國(guó)際上啤酒分下面發(fā)酵啤酒和上面發(fā)酵啤酒兩大類。啤酒具有獨(dú)特的苦味和香味，營(yíng)養(yǎng)成分豐富，含有各種人體所需的氨基酸及多量維生素

4、如維生素B，菸酸，泛酸以及礦物質(zhì)等。啤酒花，使啤酒具有獨(dú)特的苦味和香氣并有防腐和澄清麥芽汁的能力。酒花始用于德國(guó)，學(xué)名為蛇麻，為大麻科葎草屬多年生蔓性草本植物2。1.2 我國(guó)啤酒工業(yè)發(fā)展?fàn)顩r啤酒是在二十世紀(jì)初傳入我國(guó)，屬外來酒種。啤酒是人們根據(jù)英語“Beer”的字頭發(fā)音，譯成中文“啤”，稱其為“啤酒”，沿用至今。啤酒的起源與谷物的起源密切相關(guān)。人類使用谷物制造酒類飲料已有8000多年的歷史。我國(guó)是世界上用糧食原料釀造酒歷史最悠久的國(guó)家之一。早在5000多年前，當(dāng)時(shí)人們就已經(jīng)能夠釀造酒了，其所用原料、發(fā)酵的方法、釀造的時(shí)間，與世界公認(rèn)的蘇美爾人所釀啤酒非常相似，如出一轍1。直到19世紀(jì)，以工業(yè)化

5、方法生產(chǎn)的現(xiàn)代啤酒釀造技術(shù)才又從西方傳到了中國(guó)，并逐漸繁衍起來，一批啤酒廠應(yīng)運(yùn)而生。新中國(guó)成立后，隨著經(jīng)濟(jì)的逐步發(fā)展和人民生活水平的提高，啤酒工業(yè)取得了一定進(jìn)展。近幾年來，我國(guó)啤酒以每年增加100多萬千升的速度迅猛發(fā)展。中國(guó)的啤酒工業(yè)已經(jīng)成為一個(gè)現(xiàn)代化的工業(yè)體系，為世人所矚目。1.3 中國(guó)啤酒的發(fā)展前景 改革開放二十多年來中國(guó)啤酒工業(yè)迅猛發(fā)展，從1987年到1994年國(guó)內(nèi)啤酒年產(chǎn)量均增幅在20%以上，最高時(shí)達(dá)到30%以上，1995年以來我國(guó)啤酒產(chǎn)量增長(zhǎng)速度放慢，但年均增幅仍達(dá)到7%以上。2003年啤酒產(chǎn)量為2540.48萬噸，連續(xù)兩年超過美國(guó)成為世界第一啤酒生產(chǎn)主消費(fèi)大國(guó)，但至今中國(guó)人均年啤酒

6、消費(fèi)量只有18升，與世界平均水平25升相比還有相當(dāng)大的差距。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，居民生活水平的日漸提高，啤酒消費(fèi)量將會(huì)繼續(xù)穩(wěn)定提升，中國(guó)啤酒市場(chǎng)擁有非常廣闊的前景，被國(guó)外行業(yè)觀察家譽(yù)為“世界啤酒產(chǎn)業(yè)最后的樂土”。2. 設(shè)計(jì)方案2.1 生產(chǎn)工藝流程啤酒生產(chǎn)工藝過程主要包括原料粉碎、糊化、糖化、過濾、發(fā)酵和包裝等。工藝流程如下： 大麥原料粗選精選浸麥發(fā)芽干燥除根成品麥芽 原料（大米）粉碎糊化 過濾煮沸酒花分離沉渣冷卻前發(fā)酵 原料（麥芽）粉碎糖化 CO2后發(fā)酵（貯酒）過冷卻過濾濾過酒暫貯裝酒壓蓋殺菌貼標(biāo)成品啤酒2.2 麥汁制備制備麥芽汁的主要過程是糖化，糖化車間工程流程如圖2-1所示：麥芽，大米

7、粉碎糊化大米米）糖化麥芽過濾麥汁煮沸鍋酒花渣分離器回旋沉淀槽麥汁薄板冷卻器水，蒸汽酒花槽熱凝固物冷凝固物進(jìn)入下一工段圖2-1啤酒廠糖化車間工程流程示意圖2.3 發(fā)酵過程啤酒發(fā)酵過程是啤酒酵母在一定的條件下，利用麥汁中的可發(fā)酵性物質(zhì)而進(jìn)行的正常生命活動(dòng)，其代謝的產(chǎn)物就是所要的產(chǎn)品-啤酒。由于酵母類型的不同，發(fā)酵的條件和產(chǎn)品要求、風(fēng)味不同，發(fā)酵的方式也不相同。根據(jù)酵母發(fā)酵類型不同可把啤酒分成上面發(fā)酵啤酒和下面發(fā)酵啤酒。一般可以把啤酒發(fā)酵技術(shù)分為傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)。現(xiàn)代發(fā)酵主要有圓柱露天錐形發(fā)酵罐發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵和高濃稀釋發(fā)酵等方式，目前主要采用圓柱露天錐形發(fā)酵罐發(fā)酵，本方案擬采用圓柱露天錐形

8、發(fā)酵罐發(fā)酵。3. 方案實(shí)施3.1制麥大麥必須通過發(fā)芽過程將內(nèi)含的難溶性淀料轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜卺勗旃ば虻目扇苄蕴穷?。大麥在收獲后先貯存2-3月，才能進(jìn)入麥芽車間開始制造麥芽。為了得到干凈、一致的優(yōu)良麥芽，制麥前，大麥需先經(jīng)風(fēng)選或篩選除雜，永磁筒去鐵，比重去石機(jī)除石，精選機(jī)分級(jí)。制麥的主要過程為：大麥進(jìn)入浸麥槽洗麥、吸水后，進(jìn)入發(fā)芽箱發(fā)芽，成為綠麥芽。綠麥芽進(jìn)入干燥塔/爐烘干，經(jīng)除根機(jī)去根，制成成品麥芽。從大麥到制成麥芽需要10天左右時(shí)間。 制麥工序的主要生產(chǎn)設(shè)備為：篩選機(jī)、分級(jí)機(jī)、永磁筒、去石機(jī)等除雜、分級(jí)設(shè)備；浸麥槽、發(fā)芽箱、空調(diào)機(jī)、干燥塔、除根機(jī)等制麥設(shè)備；斗式提升機(jī)、螺旋輸送機(jī)、風(fēng)機(jī)、立倉(cāng)等輸送、

9、儲(chǔ)存設(shè)備。3.2 糖化麥芽、大米等原料由投料口或立倉(cāng)經(jīng)斗式提升機(jī)、螺旋輸送機(jī)等輸送到糖化樓頂部，經(jīng)過去石、除鐵、定量、粉碎后，進(jìn)入糊化鍋、糖化鍋糖化分解成醪液，經(jīng)過濾槽過濾，然后加入酒花煮沸，去熱凝固物，冷卻分離。麥芽在送入釀造車間之前，先被送到粉碎塔。在這里，麥芽經(jīng)過輕壓粉碎制成釀造用麥芽。糊化處理即將粉碎的麥芽與水在糊化鍋中混合。糊化鍋是一個(gè)巨大的回旋金屬容器，裝有熱水與蒸汽入口，攪拌裝置如攪拌棒、攪拌槳或螺旋槳，以及大量的溫度與控制裝置。在糊化鍋中，麥芽和水經(jīng)加熱后沸騰，這是天然酸將難溶性的淀粉和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成為可溶性的麥芽提取物，稱作“麥芽汁”。然后麥芽汁被送至稱作分離塔的濾過容器。麥芽

10、汁在被泵入煮沸鍋之前需先在過濾槽中去除其中的麥芽皮殼，并加入酒花和糖。煮沸：在煮沸鍋中，混合物被煮沸以吸取酒花的味道，并起色和消毒。在煮沸后，加入酒花的麥芽汁被泵入回旋沉淀槽以去除不需要的酒花剩余物和不溶性的蛋白質(zhì)。糊化鍋：首先將一部分麥芽、大米、玉米及淀粉等輔料放入糊化鍋中煮沸。 糖化槽：往剩余的麥芽中加入適當(dāng)?shù)臏厮?，并加入在糊化鍋中煮沸過的輔料。此時(shí)，液體中的淀粉將轉(zhuǎn)變成麥芽糖。 麥汁過濾槽：將糖化槽中的原漿過濾后，即得到透明的麥汁（糖漿）。煮沸鍋：向麥汁中加入啤酒花并煮沸，散發(fā)出啤酒特有的芳香與苦味。 3.3 發(fā)酵發(fā)酵罐成熟罐：在冷卻的麥汁中加入啤酒酵母使其發(fā)酵。麥汁中的糖分分解為酒精和

11、二氧化碳，大約一星期后，即可生成“嫩啤酒”，然后再經(jīng)過幾十天使其成熟。將成熟的啤酒過濾后，即得到琥珀色的生啤酒。 冷卻、發(fā)酵：潔凈的麥芽汁從回旋沉淀槽中泵出后，被送入熱交換器冷卻。隨后，麥芽汁中被加入酵母，開始進(jìn)入發(fā)酵的程序。在發(fā)酵的過程中，人工培養(yǎng)的酵母將麥芽汁中可發(fā)酵的糖份轉(zhuǎn)化為酒精和二氧化碳，生產(chǎn)出啤酒。發(fā)酵在八個(gè)小時(shí)內(nèi)發(fā)生并以加快的速度進(jìn)行，積聚一種被稱作“皺沫”的高密度泡沫。這種泡沫在第3或第4天達(dá)到它的最高階段。從第5天開始，發(fā)酵的速度有所減慢，皺沫開始散布在麥芽汁表面，必須將它撇掉。酵母在發(fā)酵完麥芽汁中所有可供發(fā)酵的物質(zhì)后，就開始在容器底部形成一層稠狀的沉淀物。隨之溫度逐漸降低，

12、在810天后發(fā)酵就完全結(jié)束了。整個(gè)過程中，需要對(duì)溫度和壓力做嚴(yán)格的控制。當(dāng)然啤酒的不同、生產(chǎn)工藝的不同，導(dǎo)致發(fā)酵的時(shí)間也不同。通常，貯藏啤酒的發(fā)酵過程需要大約6天，淡色啤酒為5天左右。發(fā)酵結(jié)束以后，絕大部分酵母沉淀于罐底。釀酒師們將這部分酵母回收起來以供下一罐使用。除去酵母后，生成物"嫩啤酒"被泵入后發(fā)酵罐（或者被稱為熟化罐中）。在此，剩余的酵母和不溶性蛋白質(zhì)進(jìn)一步沉淀下來，使啤酒的風(fēng)格逐漸成熟。成熟的時(shí)間隨啤酒品種的不同而異，一般在721天。經(jīng)過后發(fā)酵而成熟的啤酒在過濾機(jī)中將所有剩余的酵母和不溶性蛋白質(zhì)濾去，就成為待包裝的清酒。3.4 包裝 包裝是啤酒生產(chǎn)過程的最后一步，

13、包裝要求在無菌的環(huán)境下進(jìn)行。常用的包裝類型有瓶裝、灌裝和桶裝。裝瓶、裝罐機(jī)：釀造好的啤酒先被裝到啤酒瓶或啤酒罐里。然后經(jīng)過目測(cè)和液體檢驗(yàn)機(jī)等嚴(yán)格的檢查后，再被裝到啤酒箱里出廠。 4. 結(jié)果與結(jié)論 4.1 生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計(jì)項(xiàng)目：年產(chǎn)10萬噸啤酒廠設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)規(guī)模：淡季日產(chǎn)200t，旺季日產(chǎn)330t，班產(chǎn)量為110t.成品：淡色啤酒生產(chǎn)品種及數(shù)量如下表4-1：表4-1生產(chǎn)品種為10°淡色啤酒產(chǎn)品名稱年 產(chǎn) 量班 產(chǎn) 量時(shí) 間瓶裝啤酒100000t110×3112月（300天計(jì)）4.2 物料衡算 啤酒廠糖化車間的物料平衡計(jì)算主要項(xiàng)目為原料（麥芽、大米）和酒花用量，熱麥汁和冷麥汁量，廢渣量

14、（糖化槽和酒花槽）等。啤酒生產(chǎn)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如表4-2。表4-2啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項(xiàng) 目名 稱百分比（%）定 額原料利用率98麥芽水分6大米水分12無水麥芽浸出率78原料配比無水大米浸出率90麥芽70大米30冷卻損失7啤酒損失率（對(duì)麥汁）發(fā)酵損失2過濾損失1瓶裝損失2總損失12根據(jù)表4-4的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行100kg原料生產(chǎn)10°淡色啤酒的物料計(jì)算，然后進(jìn)行100L 10°淡色啤酒的物料衡算，最后進(jìn)行100000t/a啤酒廠糖化車間的物料平衡計(jì)算5。表4-3啤酒廠釀造車間物料衡算表物料名稱單位對(duì)100kg混合原料對(duì)100kg混合原料用量班用量年用量大麥kg7011.210.12

15、3×1051.108×107大米kg304.810.053×1050.475×107酒花kg1.500.24263.62.372×105熱麥汁L705.93113.091.240×10511.175×107冷麥汁L656.52105.181.016×10510.393×107濕糖化糟kg72.3511.590.127×1051.145×107濕酒花糟kg4.500.72790.17.115×105發(fā)酵液L643.39103.071.132×10510.185

16、5;107過濾酒L636.95102.041.120×10510.083×107成品啤酒L624.22100.001.098×1059.881×107計(jì)算過程如下 (1)熱麥計(jì)算 根據(jù)表4-2可得到原料收率分別為：麥芽收率為： 78%×(100-6) %=73.32%大米收率為： 90%×(100-12) %=79.2%混合原料收得率為： （0.70×73.32%+0.30×79.2%）98%=73.58%由上述可得100kg混合料原料可制得的10°熱麥汁量為： （73.58%×100）

17、7;10%=735.8(kg) 又知10°麥汁在20時(shí)的相對(duì)密度為1.084，而100熱麥汁比20時(shí)的麥汁體積增加1.04倍，故熱麥汁（100）體積： 735.8÷(1.084×1000)×1000×1.04=705.93(L) (2)冷麥汁量為：705.93×(1-0.07)=656.52(L)(3)發(fā)酵液量為：656.52×(1-0.02)=643.39(L)(4)過濾酒量為：643.39×(1-0.01)=636.95(L)(5)成品啤酒量為：636.95×(1-0.02)=624.22(L)4.3

18、.3 100000t/a 10°淡色啤酒釀造車間物料衡算表設(shè)生產(chǎn)旺季每天糖化8次，而淡季則糖化4次，淡季150天，旺季150天，則每年總糖化次數(shù)為1800次。由此可計(jì)算出每次投料量及其他項(xiàng)目的物料平衡。把述的有關(guān)啤酒廠釀造車間的三項(xiàng)物料衡算計(jì)算結(jié)果，整理成物料衡算表，如表4-2所示。糖化一次定額：成品啤酒：100000噸÷1800次=55.556噸次 55555.556 kg÷1.012kgL=54896.794L過濾酒：102.04L×54896.794L÷100L=56016.689L發(fā)酵液：103.07L×54896.794L&

19、#247;100L=56582.126L濕酒花槽：0.72 kg×54896.794L÷100L=395.257 kg濕糖化槽：11.59 kg×54896.794L÷100L=6362.538 kg冷麥汁：105.18 L×54896.794L÷100L=57738.889 L 熱麥汁：113.09 L×54896.794L÷100L=62082.784 L 酒花：0.24 kg×54896.794L÷100L=131.752 kg 大米：4.81 kg×54896.794L

20、7;100=2640.536 kg大麥：11.21 kg×54896.794L÷100L=6153.931 kg混合原料16.02 kg×54896.794L÷100L=8794.464 kg旺季一天生產(chǎn)：54896.794L×8=439174.352L淡季一天生產(chǎn)：54896.794L×4=219587.176L 年生產(chǎn)量：54896.794L×1800=98814229.2L其他的年產(chǎn)量的計(jì)算都乘以1800可得到表4-6 4.3.4 100000t/a 10°淡色啤酒釀造車間用水量衡算表根據(jù)工藝，糊化鍋加水量為

21、：G1=（2640+528）×4.5=14256kg式中，2640kg為糊化一次大米量，528kg為糊化鍋加入的麥芽粉量（為大米量的20%）。而糖化鍋加水量為：G2=5625×3.5=19687.5kg式中，5625kg為糖化一次投入的麥芽粉量，即6153-528=5625kg而6153為糖化一次麥芽糖定額量。故糖化總用水量為：GW=G1+G2=14256+19687.5=33943.5kg4.3 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量特征：富有潔白、細(xì)膩又持久的泡沫，悅目明快的色澤，酒液清涼，飲后有爽口和醇厚感。感觀要求:濃、黑色啤酒的感觀指標(biāo)應(yīng)符合表4-2規(guī)定表4-4 濃、黑色啤酒的感官指標(biāo)

22、3外觀無明顯懸浮物和沉淀物無明顯沉淀物沉淀物泡沫形態(tài)泡沫細(xì)膩，掛杯泡沫較細(xì)膩，掛杯泡沫較粗泡持性，S210180120色度EBS濃色15.040.0黑色40.0香氣和口味具有明顯的麥芽香氣，口味純正，爽有較明顯的麥芽香氣，口味純正有麥芽香氣，口味較純正，較爽淡色啤酒的感觀指標(biāo)應(yīng)符合表4-3的規(guī)定表4-5 淡色啤酒的感官指標(biāo)項(xiàng)目?jī)?yōu)級(jí)一級(jí)二級(jí)外觀 透明度清亮透明，無明顯懸浮物和沉淀物尚清，較透明較透明濁度，EBC1.01.52.0泡沫瓶裝S210180120色度EBC 10°11°12°5.0-9.55.0-11.05.0-14.0理化要求:理化要求應(yīng)符合表4-4的規(guī)

23、定表4-6理化要求項(xiàng)目?jī)?yōu)級(jí)一級(jí)二級(jí)酒精度 12°3.73.511°3.43.210°3.12.9原麥汁濃度12°12±0.311°11±0.310°10±0.3總酸10°11° 12°2.6二氧化碳 0.40.380.35雙乙酰淡色mg/L0.130.150.204.4 主要設(shè)備及設(shè)備選型年產(chǎn)十萬噸所需設(shè)備選型如表4-7所示4-7設(shè)備選型設(shè) 備名 稱數(shù)量型 號(hào)設(shè)備尺寸/mm產(chǎn)地篩選機(jī)2JGT3A2000×1500×2000上海長(zhǎng)隆浸麥設(shè)備63000

24、5;4000北京遠(yuǎn)安發(fā)芽箱10125m3(4個(gè))250 m3 (6個(gè))250000×5000×1000500000×5000×1000上海中福通風(fēng)機(jī)104-72No5.51320×840×3000上海創(chuàng)業(yè)干燥爐2LUCKYB-22400×6000上海創(chuàng)業(yè)鼓風(fēng)機(jī)2SFG×75-3No14D2400×960×2000上海創(chuàng)業(yè)除根機(jī)2J557014000×2000×3000上海創(chuàng)業(yè)翻拌機(jī)10J562054500×800×1000上海創(chuàng)業(yè)粉碎機(jī)2JMH3.22000×1500×2000上海創(chuàng)業(yè)糊化鍋1HHG223000×1500北京遠(yuǎn)安糖化鍋2THG376000×3000北京遠(yuǎn)安煮沸鍋1ZGH606000×3000北京遠(yuǎn)安麥汁沉淀鍋1CDC552000×4000北京遠(yuǎn)安板式換熱器2LQ-3002500