年产18万吨12°P啤酒发酵车间的工艺设计

市场结构的变化：
在城市市场，新一轮消费高潮掀起，中高档啤酒市场、特色啤酒市场、女士啤酒市场得到发展。在农村市场，随着农村经济的快速发展，啤酒消费出现稳步增长趋势。传统的企业———经销商———消费者的渠道模式受到挑战，企业———消费者的直销模式得到快速发展，尤其是电子商务的发展使网上营销在啤酒行业得到大发展。
1.
厂址的选择要符合城市规划和微生物发酵对环境的要求。
工厂靠近原料产地、水源和电源。
有一定的基建施工条件和良好的交通运输条件。
有利于三废的处理。
1.4.5 主要工艺参数
1、生产规模
年产18万吨啤酒，全年生产320天，淡季160天，旺季160
3、原料配比
麦芽67％，大米33％
Key wordsBeer; Saccharification; Fermentation; Fermentor
1 绪论
1.1 设计选题的目的
目前，世界上啤酒市场的竞争日益激烈，广大消费者对啤酒品种结构和产品质量的要求也越来越高，相应的新品种也层出不穷。因而，很有必要将这方面信息加以科学地总结和分析以推动啤酒产品多样化在广度和深度上的健康发展。随着人们生活水平的提高，饮食消费结构的不断改变，啤酒已进入了千家万户，但是我国人均啤酒的消费还没有达到世界平均水平。所以建设新的、大型的啤酒厂，增加产量，就可以满足人们将来物质生活的需求。
新的酒花制品不断受到厂家的欢迎。酒花制品具有以下优点：酒花制品所含有效苦味成分α－酸高，在无氧低温下储存，α－酸损失小，便于运输和长期储藏，费用低；酒花制品质量稳定；使用酒花制品可以提高有效成分利用率；酒花制品可实现自动计量添加。
酒花制品包括酒花粉末、颗粒酒花、颗粒酒花等。
酒花粉的体积比整酒花的体积并没有缩小太多，使用不方便，易损失，故较少使用。通常把粉状酒花加工成颗粒酒花。颗粒酒花与粉末酒花相比，体积和质量减少，便于运输和储藏。颗粒酒花已成为世界上使用最广泛的酒花制品，其产量已占全部酒花产量的50％以上。本设计采用颗粒酒花。
现今社会的社会分工越来越细，各生产要素越来越专业化。本啤酒厂采用优质一级以上浅色麦芽，粒大皮薄，有明显的麦芽香味、无异味。
2.1.
酒花对啤酒的质量十分重要，它不仅赋予啤酒特殊的苦味，影响啤酒的口味和香气，能加速麦汁中高分子蛋白质的絮凝，能提高啤酒泡沫的起泡性和泡持性，能增加麦汁和啤酒的生物稳定性，而且有一定的防腐和澄清麦汁的能力。
1.2 设计工作的意义
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。通过这次的选题，查阅资料，使我们在设计中进一步掌握了啤酒的工艺方法为今后走上工作岗位打下了坚实的基础。
2.1.
酵母在麦汁中起物质转化作用。采用嘉士伯酵母，该酵母是汉生氏从丹麦嘉士伯啤酒厂分离培养出来。使用的酵母为嘉士伯一号，细胞椭圆形，菌体大小为（7－10）×（3－5）微米，发酵度高。
2.1.
工厂用水一部分用于酿造啤酒，包括投料用水、洗槽水、啤酒稀释用水等，而大部分用于冲刷、清洗及冷却系统用水。
啤酒含量最多的成分是水。水中各种离子在一定程度上影响酵母的生产和啤酒的质量。
啤酒厂水源选择的依据是符合我国生活饮用水标准（GB5749－1985）；水量应充足稳定；冷却用水的水温越低越好；在符合经济性的前提下尽可能采用地下水，地表水水质不稳定。地表水最大的缺点是水中含有盐很少，水质软，缓冲能力差，一般pH值较低，对铁制和钢制设备有腐蚀作用。
2.1.
啤酒生产中的辅料有大米、玉米、小麦、糖和淀粉糖浆等。辅料的质量对啤酒的品质影响很大。麦芽的价格远高于不发芽的大米、玉米、小麦等谷物，在麦汁制造过程中采用合适比例的辅料，可提供廉价的浸出物或糖类，虽然增加辅料加工设备，加大热能消耗，有时要添加酶制剂等增大费用，但减少麦芽的使用量，总成本降低，所以使用辅料具有经济性。辅料在糖化时使用的配比在20％－50％之间。
山东科技大学
课程设计说明书
所在学院化学与环境工程学院
专业名称生物工程
学生姓名 秦明
指导教师 纪蓓
提交日期 2013年1月11日
摘要
本设计是年产18万吨12°P啤酒发酵车间的工艺设计。此啤酒的酿造方法采用采用下面发酵法，原料选取68%的麦芽，32%的大米，经过糊化、糖化、煮沸、过滤、冷却、发酵而成。发酵设备采用圆筒体锥底发酵罐,体积为479m3，发酵周期为24天。
在核心设备上选用国际先进装置，在提高啤酒质量、降低生产成本方面相对现实的生产工艺具有较大优势，采用此设计流程年产量最大可达18万吨，符合生产设计任务要求。
关键词啤酒；糖化；发酵； 发酵罐
Abstract
This design subject is annual output180,000 tons, 12°P brewery.This beer picks68% malt, 32% rice, the raw material processed the dextrinize, saccharification, filters, boils, cooling, and one set fermentation process.The fermentation equipment is the bottom of the cone and cylinder body fermenter, the fermentation cycle is 24days.
本设计内容主要包括：（1）参照大量的文献，设计出经济合理的12°P啤酒生产工艺路线。（2）按照年生产能力180000吨，对工艺流程进行优化，包括发酵的过程控制、啤酒的过滤和其它各工序工艺参数的优化选择。（3）进行物料、水、热、蒸汽的衡算。（4）对发酵过程中主要设备啤酒发酵罐进行工艺计算，并由计算结果选定设备型号。（5）根据设计的工艺流程，对主要设备及相关管道进行布置，并作出相应图纸，包括发酵车间的工艺流程图，重点车间的平面图和重点设备发酵罐的装配图。（6）“三废”处理和副产物综合利用的设计。
麦汁的制备主要在糖化车间进行。粉碎后的麦芽和辅料和水混合进入糖化锅和糊化锅，原料中的非水溶性物质在酶作用下，经过糖化、糊化过程被分解为水溶性浸出物。滤槽将麦汁中的水溶性浸出物和非水溶性麦槽等物质分开。麦汁经煮沸加入颗粒酒花，然后经迴旋沉淀槽将热麦汁与热凝固物分离。分离后的麦汁进入薄板冷却器冷却，再利用过滤设备等分离出麦汁中的冷凝固物。麦芽汁组分直接影响酵母生长、发酵，进而影响啤酒的风格和风味稳定性。处理后的麦汁进入发酵罐发酵。
酒精度％（m/m）≥3.7
原麦汁浓度％（m/m）12±0.3
总酸mL/100mL≤2.6
二氧化碳％（m/m）≥0.40双乙酰mg/L≤0.1
2 工艺流程的选择及论证
2.1 原料
2.1.1 麦芽
大麦是啤酒生产的最重要的原料，先将其制成麦芽，再用于酿酒，麦芽不仅含有较高的淀粉，而且为糖化生产提供了各种丰富的酶系和含氮物质，为后续发酵过程提供良好的物质基础[1]。
1.3 中国啤酒产业的发展趋势
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。珠啤、金星、哈啤等二级集团也会迅速扩张。一业为主，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。如青啤进入茶饮料业、葡萄酒业，燕啤进入生物制药业，蓝剑下属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和利用程度成为提高企业竞争力的重要方面，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，如青啤、珠啤、燕啤、哈啤投资数千万元上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。产品多样化。传统的普通啤酒依然会是主流，但随着越来越多个性化产品的不断出现，功能性保健啤酒、果汁啤酒、无醇啤酒等特色啤酒的消费量会越来越大。企业所有制结构多元化。国有企业逐渐退出，股份制企业、多种所有制混合式企业、民营企业得到大发展，新一轮的中外合资企业也会增多，不过合资的形式发生了改变。
提高生产机械化、自动化的水平，提高资源的综合利用率，降低能耗，回收啤酒的副产物。
适应消费者的需求，采用瓶装、罐装、桶装等包装规格。
1.
本设计为年产18万吨12°P的啤酒发酵车间工艺设计，重点设备发酵罐，发酵工段为重点工段。该设计包括工艺方法及流程的选择论证、物料衡算、耗冷量衡算、设备选型及论证、重点设备的详细设计、车间的布置、绘制图纸（发酵工艺流程图、发酵车间平面布置图、重点设备装配图），三废处理等。
4、啤酒质量指标
理化要求按我国啤酒质量标准GB 4927－1991执行，卫生指标按GB 4789.1－4789.28执行。
12°啤酒理化指标：
外观透明度：清亮透明，无明显悬浮物和沉淀物
浊度，EBC≤1.0
泡沫形态：洁白细腻，持久挂杯
泡持性S≥180
色度5.0—9.5
香气和口味明显的酒花香气，口味纯正、爽口，酒体柔和，无异香、异味
大部分辅料含很少的可溶性氮，几乎没有增多麦汁中的含氮成分，所以可以降低麦汁总氮，提高啤酒的非生物稳定性。
由于本啤酒厂地处南方地区，盛产大米。而且用大米作辅料生产的啤酒，色度低、口味清爽、泡沫细腻、非生物稳定性高，故采用大米作为辅料。