年产10万吨啤酒厂工艺设计

年产10万吨啤酒厂工艺设计内容摘要：

90%93%，而蛋白质含量较低，只有 8%9%，多酚类物质和脂肪的含量也较低。 因此用大米做辅料，酿造的 啤酒色泽浅，口味爽尽，泡沫细腻，酒花香味突出，非生物稳定性好。 第一节 设计背景及前景 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 67枚鸡蛋， 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。 2020 年至 2020 年，啤酒行业面临着较好的发展际遇：国民经济持续快速发展和城市化水平提高，给行业发展创造了巨大的需求空间；西部大开发、振兴东北地区等老工业基地、促进中部崛起和建设社会主义新农村等重大发展战略，为啤酒行业创造了新的发 展机遇；全球经济和区域化经济一体化进程的加快，为我国啤酒行业在更大范围内配置资源、开拓市场创造了条件。 此外，低度淡爽成啤酒的流行口味，且啤酒消费需求分层很快，但啤酒本身的特性不会因需求的多样化而消失，大众消费者养成的消费习惯不会很快改变，所以传统型消费仍是消费主流。 所以，根据市场调查分析，中国的啤酒市场还是有很大的前景。 现在我国啤酒产量方面跃居世界第二，而且在质量、技术、装备水平等方面也都有了较大幅度的提高，充分显示了我国啤酒工业强劲的发展势头。 但是，我国啤酒与世界发达国家相比，仍有很大差距。 我国啤酒 厂不合理企业规模偏多，达不到啤酒生产应有的经济规模。 通过对国内外技术经济指标的数据分析得出，10万吨 /年规模以上的啤酒厂才有较好的技术经济指标水平。 而现在这样的厂较少，多数是设备陈旧、老化，生产能力不足，设备的自动化程度不高，工艺落后的小酒厂。 所以建设一个现代化的大规模的啤酒厂势在必行。 2 第二节 设计主要工艺参数 生产规模 年产 10万吨啤酒，全年生产 300 天。 发酵周期 锥形发酵罐低温发酵 24 天。 原料配比 麦芽 75％，大米 25％ 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 － 执行。 12176。 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≤ 泡沫、形态：洁白细腻，持久挂杯，泡持性 S≥ 180 色度： — 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 酒精度％（ m/m） ≥ 原麦汁浓度％（ m/m） 12177。 总酸 mL/100mL ≤ 二氧化碳％（ m/m） ≥ 双乙酰 mg/L ≤ 第二章 厂址选择 第一节 厂址选择的重要性 厂址选择关系到工业布局的落实 ,投资的地区分配 ,经济结构 ,生态平衡等 ,还将直接或间接地决定着工厂投产后的生产经营 ,经济效益 . 厂址选择须从国民经济和社会发展全局出发 ,运用科学发展观和方法分析评价建厂条件 ,正确选择厂址 ,实现资源的合理配置 . 第二节 厂址选择的原则 3 厂址选择应遵循的原则有以下几个方面： 须符合 区域经济发展规划 ,国土开发及管理的有关规定 . 厂区 气候 ,水文 ,地质 ,地形地貌 ,水源及能源 等须符合建设要求 . 须按照指向原理 ,根据 原料 ,市场 ,能源 ,技术 ,劳动力等 生产要素相对区位综合分析 要考虑交通运输和通讯设施等条件 . 要便于利用生活福利设施 ,卫生医疗设施 ,文化教育和商业网点等设施 . 要注意环保和生态平衡 ,注意自然风景区 ,名胜古迹和历史文化等 . 第三节 厂址选择从投资和经济效益考虑 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。 有一定供电条件，满足生产需要。 所选厂址附近不仅有充足的水源，而且水质应较好。 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。 第四节 厂址选择的结果 气象资料是工厂总平面布置的依据之一。 厂址选择用该接近原料产地，保证供应方便，减少运输损失。 再次还应该考虑到微生物发酵工厂对环境因素的特殊要求，需要地势平坦，利于排水，有丰富的水源。 综合以上结果，选择南京市作为建厂地址。 这样，原料购买运输不成问题，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。 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。 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 4 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，避免交 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：配电所，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 50000m2。 厂区建筑系数取 40%，厂区土地利用系数 60% 第四章 啤酒生产工艺 啤酒生产分为两大部分，即麦芽制造和啤酒酿造。 第一节 麦芽制造工艺流程 麦芽制造主要有三大步骤：浸麦、发芽、干燥 流程如下：原料（大麦）→浸渍→发芽→干燥→除根 原料的选择 小麦是我国的主要食物，蛋白质含量高。 到目前为止，我国还没有专门用于 5 啤酒酿造的小麦品种，只能从诸多小麦品种中选择蛋白含量相对较低，适合啤酒酿造的品种。 浸麦 浸麦方法与大麦相似，但小麦不带皮壳，吸水快，浸麦时间短，约 24 小时就达到了发芽最适水分， 3555h 浸麦度可达到 43%44%。 另外，小麦无外壳，容易污染，必要时可添加甲醛杀菌，根据污染程度甲醛添加量波动在 ‰ ‰之间。 发芽 与大麦相比要注意两点：第一点，小麦料层压得比较紧，投料量要少些，在发芽箱中发芽比大麦投料量少 10%20%；第二点，小麦根芽非常容易脱落，翻麦是要特别小心，并尽可能少翻麦。 干燥 小麦麦芽干燥过程同样三个温度很重要：出事温度、中间温度和焙焦温度。 单层高效干燥炉的初始温度在 4050℃之间，双层干燥炉在 3540℃之间。 中间温度 60℃，避免过早加 热升温。 小麦麦芽的焙焦温度略低于大麦麦芽，建议不超过 82℃。 第二节 啤酒酿造工艺流程 糖化用水 洗槽用水 酒花 ↓ ↓ ↓ 原料（大麦、大米）→ 粉碎→ 糖化 → 麦汁过滤 → 麦汁煮沸 ↓ 装箱 ← 贴标 ← 除菌灌装 ← 啤酒过滤 ← 发酵 ← 麦汁冷却 ↑ ↑ 酵母 充氧 粉碎 粉碎使原料表面积增加，与水接触面积增加，糖化时间减少，收得率增加。 麦芽可粉碎成麦皮、粗粒、细粒、粗粉、细粉五个部分。 要求麦芽皮壳破而不 6 碎，胚乳部分尽可能细一些。 糖化 制备麦芽汁的主要过程是糖化。 将粉碎后的麦芽，在带底部搅拌的糖化锅中与 45℃的水混合，利用麦芽自身的酶， 使麦芽和辅料中的淀粉和蛋白质等的不溶性高分子物质水解成为可溶性低分子物质，如糊精、糖类、胨、肽、氨基酸等，这就是糖化过程。 本项目采用的糖化方法是国内常用的糖化方法──二次煮出糖化法。 该方法简单来说，首先将辅料与部分麦芽在糊化锅中与 45℃温水混合，保温 20min，然后用 10min 时间升温到 70℃，再保温 20min，其后再用 15min 时间升温煮沸，让其沸腾 40min，称第一次煮沸，得到糊化醪。 与次同时，麦芽和水在糖化锅内混合，45～ 55℃保温 30～ 90min，使麦芽所含蛋白质分解，称为蛋白质休止。 将煮沸之糊化醪泵入糖化锅中，使混合醪温达到 65～ 68℃，保温搅拌进行糖化。 待糖化醪无碘色反应后，从糖化锅中取出部分醪液进入糊化锅进行第二次煮沸，尔后再次泵入糖化锅混合，使糖化锅中醪液升温至 75～ 78℃（液化温度），静置 10min即可送去过滤。 过滤 糖化工序结束后 ,意味着麦芽汁已经形成。 采用过滤方法尽快将麦汁和麦糟分离。 过滤的好坏，对麦汁的产量和质量有重要的影响。 麦汁过滤分为过滤和洗糟两个操作过程。 过滤的目的是获得清亮的麦汁和较高的麦汁收得率。 要求麦汁过滤速度正常，过滤应在规定时间内完成，麦汁低吸氧， 具有正常的色、香、味。 煮沸 煮沸在煮沸锅中进行。 使多余的水分蒸发，使麦芽汁浓缩到规定浓度；使酒花有效成分溶入麦汁中，赋予麦汁独特的酒花香气和爽口的苦味；使麦汁中可凝固蛋白质凝固析出，以提高啤酒的非生物稳定性；破坏全部的酶活性，麦汁进行灭菌，以获得定型的麦汁。 煮沸要求适当的煮沸强度，分批添加酒花，在预定煮沸时间内，使麦汁达到规定浓度，保持有明显酒花香味和柔和的苦味，以保证成品啤酒有光泽、风味好、稳定性高。 7 煮沸时间 70～ 90min，麦汁的煮沸强度应达到 8%～ 10%，凝固性氮达 ～ 20mg/L。 冷却 麦汁煮沸定型后，必须立即进行冷却，使温度适合酵母发酵的需要。 要求冷却时间短，麦汁无细菌，并且不混浊，沉淀损失少，操作简单，可减少人力。 本工艺采用“下面”酵母发酵，因此麦汁温度应冷却至 4～ 8℃。 发酵 本工艺采用“前锥后卧”发酵方式。 先在锥形发酵罐中进行啤酒发酵和双乙酰还原，然后送入卧式贮酒罐中进行后发酵。 在主发酵结束，外观发酵达 65%左右，酒温降至 5～ 6℃时，先回受酵母，再将嫩啤酒送入贮酒罐内。 此时双乙酰还原需在贮酒罐内继续进行，贮酒罐兼有后发酵、成熟和贮酒三重作用。 贮酒罐需设有和 发酵罐同样的冷却夹套降温设施。 倒灌之后，进行后发酵和双乙酰还原，气压缓慢上升至 左右，待双乙酰下降达到要求后，急剧降温至 0～1℃，进行贮酒。 贮酒时间 7～ 14d。 第五章 物料衡算 第一节 基础数据 根据我国啤酒生产现况，有关生产原料配比、工艺指标及生产过据如表 1 所示。 表 1 基础数据表 序号 项目 名称 ％ 备注 1 定额指标 原料利用率 麦芽水份 大米水份 无水麦芽浸出率 无水大米浸出率 6 13 75％ 95％ 2 原料配比 麦芽 大米 75 25 冷却损失 发酵损失 过滤损失 8 3 损失率 包装损失 空瓶损失 瓶盖损失 商标损失 空罐损失 对热麦汁 4 总损失率 啤酒总损失率 对热麦汁 根据表 1 的基础数据，首先进行 100kg 原料生产 12176。 淡色啤酒的物料计算，然后进行 1000L12176。 淡色啤酒的物料衡算，最后进行 100000t/a 啤酒厂糖化车间的物料平衡计算。 第二节 100 kg 原 料（麦芽＋大米）生产 12176。 淡色啤酒的物料衡算 热麦汁量 （ 1） 原料麦芽收得率： 75％ 179。 （ 16％）＝ ％ （ 2） 辅料大米收得率： 95％ 179。 （ 113％）＝ ％ （ 3） 混合原料收得率：（ 75％ 179。 ％＋ 25％ 179。 ％） 179。 ％＝ ％ （ 4） 100 kg 原料生产 12176。 热麦汁量： 179。 100 ＝ kg （ 5） 100 kg 原料生产 12176。 热麦汁体积： 179。 ＝ L 查资料知 12176。 麦汁在 20℃时的相 对密度为 ，而 100℃热麦汁比 20℃时的麦汁体积增加倍数是 倍 冷麦汁量： 179。 （ 1－ 7％）＝ 发酵液量： 179。 （ 1－ ％）＝ 过滤酒量： 179。 （ 12％）＝ L 成品啤酒： 179。 （ 12％）＝ L 颗粒酒花使用量 选用质量较好，含α－酸较高的颗粒酒花，一般在热麦汁中加 2－ kg/t颗粒酒花，选择加酒花 kg/t,即 100 L 热麦汁加 kg 的 颗粒酒花 179。 ＝ kg 湿糖化槽量 糖化槽含水 80％，则 湿麦槽量： 100179。 75％179。 （ 16％）（ 175％） /（ 180％）＝ 9 大米槽量： 100179。 25％179。 （ 113％）（ 195％） /（ 180％）＝ kg 糖化槽量＝ ＋ ＝ kg 酵母量 湿酵母泥含水分 85％，生产 100 kg 啤酒可得 2 kg 湿酵母泥，其中一半做为生产接种用，一半做为干酵母 酵母含固形物量＝ 179。 1179。 （ 185％）＝ 含水分 7％的酵母量： (17％ )＝ kg CO2含量 12176。 冷麦汁 L 中浸出物量： 179。 179。 12％＝ kg 设麦汁真正发酵度为 65％ 则可发酵浸出物量： 179。 65％＝ kg 麦芽糖发酵的化学反应式为 C12H22O11 + H2O = 2C6H12O6 2C6H12O6 = 4C2H5OH + 4CO2 + kJ 设麦汁的浸出物均为麦芽糖构成 则 CO2的生成量 : 179。 4179。 44/342＝ kg 设 12176。 啤酒含 CO2为 ％，则酒中含 CO2量为： 179。 179。 ％＝ kg 则释出的 CO2量为： － ＝ kg 常压下 1 m3 CO2重 kg， 所以游离 CO2容积为 空瓶用量： 179。 179。 ＝ 个 1瓶盖用量： 179。 179。 ＝ 个 1空罐用量： 179。 179。 ＝ 个 1商标用量： 179。 179。 ＝ 张 1空桶用量： 179。 1179。 ＝ 个 第三节 生产 100 L12176。 啤酒的物料衡算 根据上述衡算可知， 100 kg 混合原料生产 12176。 成品啤酒 L 生产 100 L12176。 啤酒所需混合原料量： 100/179。 100＝ kg 10 麦芽用量 ： 179。 7 5％＝ kg 大米用量 ： 179。 25％＝ kg 热麦汁量 ： 100179。 60 冷麦汁量 ： 100179。 发酵液量 ： 100179。 过滤酒量 ： 100179。 成品啤酒量 ： 100179。 酒花用量 ： 100179。 60 179。 ％ = kg 湿糖化槽量 ： 179。 ＝ kg 1 酵母量 ： 179。 ＝ kg 1 CO2 量 ： 179。 ＝ m3 1 空瓶用量 ： 100/179。 179。 ＝ 个 1 空罐用量 ： 100/179。 179。 ＝ 个 1 瓶盖用量 ： 100/179。 179。 ＝ 个 1 商标用量 ： 100/179。 179。 ＝ 张 1 空桶用量 ： 100/30179。 1179。 ＝ 个 第四节 年产 10 万吨 12176。 淡色啤酒物料衡算 设生产旺季每天糖化 6 次，而淡季则糖化 4次，每年总糖化次数 150179。 6+150179。 4=1500(次 )，由此可算出每次投料量及其他项目的物料衡算。 查 12176。 淡色啤酒密度为 ，则每次糖化的啤酒量为： 100 000 000247。 1500247。 = 每次糖化的原料量为 : 179。 =(kg) 麦芽量： 179。 75％ =（ kg） 大米量： 179。 25％ =（ kg） 热麦汁量： 179。 =75140（ L） 冷麦汁量 : 179。 =（ L） 酒花用量 : 179。 = (kg) 湿糖化糟量 : 179。 = (kg) 11 发酵液量： 179。 （ %） =（ L） 过滤酒量： 179。 （ 12%） =（ L） 成品啤酒量： 179。 （ 11%） = （ L） 1 空瓶用量 ： 179。 1 空罐用量 ： 179。 1 瓶盖用量 ： 179。 1 商标用量 ： 179。 1 空桶用量 ： 179。 把前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。