啤酒发酵车间设计

年产10万吨啤酒的发酵车间设计目录一、绪论 (3)（一）设计题目 (3)（二）参数 (3)（三）内容简介 (3)二、生产工艺简介 (4)（一）全厂工艺流程图 (4)（二）原料 (5)（三）麦芽汁制备工艺 (7)（四）啤酒发酵 (11)三、车间物料衡算 (15)（一）工艺计算 (15)（二）车间物料衡算表 (17)四、车间热量衡算 (18)（一）工艺流程示意图 (18)（二）工艺计算 (19)（三）热量衡算表 (20)五、车间用水量衡算 (20)六、设备计算与选型 (22)七、设备装配图 (25)八、车间设备布置 (27)九、设计总结 (29)十、参考文献 (30)一、绪论（一）设计题目年产10万吨啤酒的发酵车间设计（二）参数1、每年生产300天，产品啤酒10o2、定额指标：原料利用率 %麦芽水分 5 %大米水分 12 %无水麦芽出芽率 75%无水大米浸出率 95 %3、各生产阶段损失率：麦芽汁冷却澄清损失：热麦芽汁量的5 %主发酵损失：冷麦汁量的%过滤和灌装损失：啤酒量的2 %（三）内容简介随着中国经济的快速发展，人们生活水平的提高，啤酒作为含酒精量最低的饮料酒,由于其营养丰富且价廉物美已受到越来越多消费者的喜爱，已经逐步成为人们大众最喜爱的饮料之一。

从1903年啤酒进入中国市场到今天，我国啤酒产量逐年增加，已成为世界啤酒产量最大的国家，由此可见啤酒在我国的发展速度之迅猛。

然而，我国啤酒产量却仅以每年10%的速度增加，这说明啤酒在我国还无法完全满足人们日益增长的物质文化需求，中国啤酒市场拥有非常广阔的前景，为生产提供了可行性保证。

本设计为年产10万吨10°P啤酒厂发酵车间工艺设计，其生产原料为大麦麦芽和大米，生产旺季占全年产量的80%，全年生产天数为300天，设计的主体为发酵车间，主体设备为发酵罐。

首先对原料、制备、糖化、发酵工艺进行选择及论证，再通过物料和热量衡算确定糖化车间主要设备的容量和数量，对发酵车间附属设备进行选型，对发酵罐进行结构及强度设计，在此基础上，对主体设备发酵罐进行设计计算，最后绘制出发酵车间设备平面布置图，发酵车间带控制点流程图和全厂工艺流程方块图。

二、生产工艺简介（一）全厂工艺流程图麦槽酒花↑↑麦芽→粉碎→糖化→过滤→混合麦汁→煮沸→沉淀→冷却→充氧→↑↓↓↓大米、麦芽→粉碎→糊化酒花糟热凝固冷凝固物扩培酵母↓→麦芽汁→发酵→贮酒→粗滤→精滤→清酒→装瓶→卸箱→验瓶→↓酵母泥↓剩余酵母→洗瓶→检验→罐酒→压盖→检验→杀菌→贴标→喷码→检验→装箱（二）原料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。

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、酒花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。

啤酒厂直接使用酒花的比例越来越少，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。

3、酵母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。

4、水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。

5、辅料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。

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[2]。

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。

（三）麦芽汁制备工艺1、原料的粉碎及输送在啤酒生产中，不单要考虑物料粉碎操作的经济性，更应该考虑啤酒酿造的特殊要求：（1）麦芽皮壳若粉碎过细，会增加皮壳有害物质的溶解，影响啤酒风味。

（2）皮壳和原料物质中不容性物质粉碎过细，会增加过滤阻力。

影响过滤操作。

（3）淀粉等储藏物质的粉碎细度，不但影响酶促反应速率，也影响到反应深度即影响到麦汁组成。

（1）麦芽的粉碎麦芽粉碎的方法主要有：干法粉碎，湿法粉碎，回潮干法粉碎，以及连续调湿粉碎。

本设计采用麦芽湿法粉碎，湿法粉碎全部操作有：浸渍→磨碎→匀浆→泵出。

在小时内完成一批投料，根据日加工量，选择适当的机器台数。

粉碎过程应尽量缩短麦芽在机器内的停留时间，以防止受到污染。

湿法粉碎麦芽皮壳充分吸水变软，粉碎时皮壳不易磨碎胚乳带水研磨均匀，糖化速度快。

湿法粉碎可提高过滤速度20%-25%或提高投料量，麦糟层厚度可达500-600mm , 但不影响过滤。

（2）大米的粉碎大米采用对辊碎机进行干法粉碎，大米的粉碎度越细越好，以增加原料与水的接触面积，有利于大米的糊化和糖化。

2、糖化糖化过程是利用麦芽中各种水解酶在适宜的条件下将原料中的不溶性高分子物质（淀粉、蛋白质等）分解为可溶性的低分子物质。

糖化方法包括以下几种：煮出糖化法：一次煮出糖化法、二次煮出糖化法、三次煮出糖化法。

浸出糖化法：升温浸出糖化法、降温浸出糖化法。

其他方法：复式一次煮出糖化法、复式煮浸糖化法、谷皮分离糖化法、外加酶制剂糖化法、其他特殊糖化法。

煮出糖化法是指麦芽醪利用酶的生化作用和热力的物理作用，使其有效成分分解和溶解，通过部分麦芽醪的热煮沸、并醪，使醪逐步梯级升温至糖化终了。

部分麦芽醪被煮沸次数则称为几次煮出法。

浸出糖化法是指麦芽醪只利用酶的生化作用，用不断加热或冷却调节醪的温度，使糖化完成。

麦芽醪没有煮沸。

其他方法是由两种基本方法演变而来。

当使用大米、玉米等不发芽谷物作为辅料时，要对辅料进行糊化和液化，采用复式糖化法。

由于浸出糖化法成本高，原料利用率低，且只适合酿造上面啤酒和低浓度啤酒，本设计不采用。

而煮出法糖化法原料利用率高，糖化时间短，麦汁成份好，糖与非糖成分易控制，酿造出的啤酒有浓厚和杀口感觉，该工艺成熟，已被广泛使用。

故本设计采用该法。

煮出糖化法，根据醪液煮沸的次数，常用的有一次和二次煮出糖化法。

一次煮出糖化法：该法原料利用率不高，对麦芽质量要求高。

但此法有3大显著优点：一是糖化时间短；二是过程简单，节约蒸汽和动力；三是煮沸时间短，麦皮浸出物少，因而麦汁色泽清而浅，啤酒味醇。

由于原料供应商完全可以保证提供优质麦芽，故采用一次煮出糖化法。

二次煮出糖化法：此法灵活性大，适于各种质量的麦芽和类型的啤酒，其操作较简单，煮沸时间短，能耗较小，设备利用率高，生产周期短，成本低，但与一次煮出糖化法相比，这些方面都不比一次煮出糖化法理想，故不采用。

本设计采用二次煮出糖化法。

3、麦芽醪的过滤糖化过程完成后，麦汁的组分基本确定，必须采用过滤方法将麦汁与麦糟尽快分离，得到清亮的麦汁和较高的麦汁收得率。

要求麦汁清亮透明，无白色淀粉颗粒、麦皮等杂物，洗糟水清亮，无失光混浊，控制洗糟次数。

麦芽醪的过滤过程包括如下三个过程：（1）残留在糖化醪中的耐热性的α-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或糖类，提高原料浸出物收得率。

（2）从麦芽醪中分离出“头号麦汁”。

（3）用热水洗涤麦糟，洗出麦糟中的可溶性浸出物，得到“二滤、三滤”麦汁。

麦芽醪的过滤工艺基本要求：迅速和较彻底地分解可溶性浸出物，尽可能减少有害于啤酒风味的麦壳多酚、色素、苦味物，以及麦芽中高分子蛋白质、脂肪、脂肪酸、β-葡聚糖等物质被萃取，尽可能获得澄清透明的麦汁。

过滤的方法主要有：（1）新型压滤机法：该法对麦芽粉碎度要求不很严格，过滤面积大，与旧式的过滤机不同，笨重的人工装卸已全部实行自动控制和机械化。

水、电、汽的需求量比较均衡，高峰负荷降低，缩短了压缩时间，一天可过滤12次左右，提高了设备利用率，本设计采用板框式压滤机。

（2）过滤槽法：新型过滤槽的生产能力较传统的麦汁过滤槽容量大，但对麦芽粉碎度要求严格，过滤、洗涤时间长，辅助原料用量相对少些，并且过滤速度慢，每24小时周转4次，成为麦汁制备的限制因素，故不采用。

4、麦汁煮沸和颗粒酒花添加麦汁过滤结束后，麦汁先进入暂存罐，然后通过一薄板换热器预热后进入煮沸锅，在煮沸过程中添加颗粒酒花。

煮沸可以蒸发水分浓缩麦汁，破坏酶的活性和杀菌，浸出酒花的有效成分，使蛋白质变性和絮凝。

煮沸锅设内加热器，煮沸强度为10％，总煮沸时间为90 min。

煮沸时颗粒酒花分两次加入，第一次是在初沸后10 min加10％颗粒酒花，主要起消泡作用；第二次在煮沸1小时后加入剩余的颗粒酒花。

使用时用手打开铝薄包装袋，把袋中的颗粒酒花直接加入煮沸锅中[6]。

绝大多数煮沸设备采用间接加热方式，热源有热水和蒸汽。

热水的总热效率比蒸汽高20％，但对设备的加热器耐压性要求高，设备制造费用高，所以普遍使用蒸汽。

分批式麦汁煮沸，在一个有加热装置的特殊容器中进行，称煮沸锅。

麦汁煮沸锅具有多种形式，本设计选用的是列管式内加热器圆形麦汁煮沸锅。

采用列管加热，管内麦汁受热上升，在加热管上部喷出，底部麦汁不断进入加热管，麦汁形成对流，省去动力和搅拌系统。