50000吨/年啤酒工厂糖化设计
基础数据：生产规模： 80，000吨／年
产品规格： 12度淡色啤酒
生产天数： 300天／年
原料配比：麦芽：大米=70：30
原料利用率： 98％
麦芽水分： 6％；大米水分： 12％
无水麦芽浸出率78％；无水大米浸出率：90％
啤酒损失率(对热麦汁)：冷却损失：7％；
发酵损失：1.5％；过滤损失：1.5％：
装瓶损失：2％；总损失： 12％
糖化次数：生产旺季(150天) 8次／天
生产淡季(150天) 4次／天
设计内容： 1．根据以上设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术
资料，工艺参数与数据，进行生产方法的选择，工艺流程与
工艺条件的确定与论证。
2．工艺计算：全厂的物料衡算；糖化车间的热量衡算(即蒸汽
耗量的计算)；糖化用水量的计算；发酵车间耗冷量计算。 3．糖化车间、发酵车间设备的选型计算：包括设备的容积、型
号、主要尺寸。
设计要求： 1．根据以上设计内容，书写设计任务说明书
50000吨/年啤酒工厂设计
摘要:啤酒既是一种食品饮料,又是一种内涵丰富的文化用品。饮酒不仅是一种饮食行为,又是一种文化交际活动。啤酒作为食品饮料产品不仅代表生产力和微生物科学技术，饮酒活动又是世界各民族独特传统文化重要组成部分。啤酒虽不是人类生存的必需品，但在社会生活中具有无法替代的功能。如今，啤酒的产量在我国酿造酒生产中产量最高，已超过3000万吨仅次于美国。
啤酒的主要原料是大麦，大米，玉米等。而中国是一个粮食大国，它为啤酒厂的建立提供了良好的原料来源。本设计中把产品定位为市场比较普遍的淡色啤酒，年产量5万吨。根据设计任务书，设计生产工艺流程并进行工艺计算并对重点设备和能量消耗进行计算。产品的广阔市场为工厂的生存和发展提供了良好的保证。
关键词：啤酒原料设计工艺计算设备选型
80000TONS PER YEAR BEER FACTORY DESIGN
Abstract：The beer not only is one kind of food drink,also is one kind of connotation rich cultural item. Drinks wine not only is one kind of eating behavior,also is one kind of cultural human relations activity. The beer not only represents the productive forces and the microorganism science and technology as food drink product. Drinks wine to move also is the world various nationalities unique traditional culture important constituent. The beer although is not the human survival essential item, but has the function in the social life which is unable to substitute. Now, the beer output ferments in brewbeer the production in our country the output to
be highest, has surpassed 30 million tons to be only inferior in US.
The beer main raw material is the barley, the rice, the corn and so on. China is a grain great nation, it has provided the good raw material origin for the brewery establishment. In this design product localization for market quite unive rsal Pale Beers, annual output 80,000 tons. The product broad market has provided the good guarantee for the factory survival and the development.
Key words：beer raw material design
目录
第一章绪论 (5)
第一节设计的任务要求和依据
第二节设计的原则、特点
第三节设计的目的、可行性
第二章厂址的选择 (7)
第三章啤酒厂总平面设计 (9)
第一节总平面设计原则
第二节啤酒厂组成
第三节占地面积估算
第四节厂区交通运输
第四章产品方案确定及论证 (10)
第一节产品方案制定依据
第二节产品方案论证
第五章啤酒生产糖化工艺流程 (12)
第六章物料衡算 (17)
第一节数据准备
第二节各类产品衡算
第七章各类产品生产设备选择 (30)
第一节选择设备原则
第二节设备选择
第八章重点设备计算 (37)
第一节基础设备计算
第二节外形结构设计
第九章啤酒生产卫生问题 (42)
第十章三废处理方案 (43)
第一节废水和节水技术
第二节废气处理
第三节垃圾处理
绪论
第一节设计的任务要求和依据
一、设计的任务及要求
本设计是年产量为8万吨的8°淡色啤酒的啤酒厂，重点是产品的物料衡算，热量衡算，同时工艺流程及设备选型等设计。本设计的重点车间为糖化车间，重点设备为糖化，煮沸，发酵设备。
二、设计的依据
本设计是以《啤酒工厂设计》为标准，通过综合运用大学四年自己所学到的知识付诸于实践当中。参考了《发酵设备》、《生物工程工厂设计概论》、《化工原理》上下册、《发酵工厂工艺设计概论》、《啤酒工业手册》上下册等。
根据以上设计任务，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数与数据，进行生产方法的选择，工艺流程与工艺条件的确定与各种计算。
第二节设计的原则、特点
一、设计原则
1、必须符合计划任务书的规定和要求。各阶段工作要有明确的进度。课程设计要有计划的进行。
2、本设计争取做到积极采用和大力发展新技术，吸收科研和技术改造的新成果，力求技术上具有现实性和先进性，经济上有合理性。
3、设备选用时，应满足生产工艺要求，同时安全可靠，尽量选用成套设备，通用设备，以利于提高机械化程度，方便生产，节约投资。
4、本设计尽量少或不占耕地，选择流程尽量减少，避免污染物排放。尽量减少三废处理量，同时注意节能和充分利用余热。
5、结合实际，根据国家的所需而合理决定工厂的产品品种及合理安排工厂的产品方案，兼顾经济效益和社会效益，以最小投资，换回最大的经济效益。
二、设计特点
1、本设计从实际出发，讲究效益，生产的各个环节中力图以较少的人力、物力、财力取得较大的经济效益。此为本设计的指导思想，亦是本设计最主要的特点。
2、本设计从国内市场的销售来确定产品，使产品在市场上具有较强的竞争力。
3、本设计的厂址在城市近郊，在劳动力，动力、水的供应，排水工程及生
活设施等方面能利用城市原有的设施，减少投资。
4、本设计从节约用地出发，充分利用厂房设备来安排产品，对于那些类型不相同，生产设备，生产条件十分相同，甚至是用同一厂房，设备来生产不同产品，这对于厂房用地，设备投资都很有利。
5、本设计是产品卫生达食品卫生法规，遵守有关条款的规定。
第三节设计的目的、可行性
一、目的
大学四年的全面学习，包括基础知识和专业知识，使我们在离开学校，步向社会之际，有了一定的基础应用技能。本设计是将我们学到的知识应用到实践中来。在独立完成这个设计的过程中，一方面巩固学到的知识，另一方面通过查阅，整理资料增加我们的认识和科研技能，同时，进一步熟悉工厂的生产实际，培养我们理论联系实际的能力，锻炼了我们作为一名技术骨干应有的独立工作能力。二、现实意义和可行性分析
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。
在中国建立最早的啤酒厂是俄国人在哈尔滨八王子建立的乌卢布列夫斯基啤酒厂, 此后五年时间里, 俄国、德国、捷克分别在哈尔滨建立另外三家啤酒厂。然而, 我们啤酒业大力发展真正发生在1979年后十年, 我国的啤酒工业每年以30%以上的高速度持续增长。80年代, 我国的啤酒厂如雨后春笋般不断涌现, 遍及神州大地。到1988年我国大陆啤酒厂家发展到813个, 总产量达656.4 万吨, 仅次于美国、德国, 名列第三, (到1993 年跃居第二 ) 短短十年, 我国啤酒厂家增长9 倍, 产量增长17.6 倍, 从而我国成了名符其实的啤酒大国。随着经济的增长，人们对啤酒的消费会越来越大。所以也看到了啤酒工业的发展前景。这时候建立一个啤酒工厂的话，产品的广阔市场为工厂的生存和发展提供了良好的保证。
第二章厂址的选择
一、厂址选择的原则
厂址选择是设计工作的基本内容之一。厂址选择的好坏直接影响设计质量、建设进度、投资大小和投产后经营管理条件。因此，厂址选择是一项包括政治、经济、技术的综合性的复杂工作，具有较高的原则性和广泛的技术性。
1、厂址要符合国家下达建厂计划任务书中所作的规定和要求。
2、厂址应符合当地城镇总体发展规划的要求，并尽量与附近工业企业相配合，以节约基建投资。
3、厂址的面积和外形要满足啤酒生产工艺的要求，并留有适当的扩建余地。
4、厂址地形宜平坦，地面倾斜坡度最好不超过3% ,便于厂区运输线路布置，并尽可能减少土方工程量。
5、厂址应符合国家有关卫生、防火、人防等要求。如:厂区应在居民点下风侧;河流的上游;厂区附近不得有细菌，传染病病源或其他污染的来源;不应选择在低洼窝风的地形做厂区，应避开军事措施地区等等。
6、厂址应在当地最高洪水水位之上，如果低于洪水位则须有坚固堤防保护.
同时，要防止内涝水的浸淹.
二、厂址选择从投资和经济效益考虑
1、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。
2、有一定供电条件，满足生产需要。
3、所选厂址附近不仅有充足的水源，而且水质应较好。
4、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。
三、厂址的选择依据
1、要有可靠的水源，在满足啤酒厂生产用水的水质、水量及水温的条件之下，应尽可能靠近水似，以缩短管路及动力电缆的铺设工程.如用山泉水、地下水、水库水，自来水或江河水等水源，可单独采取一种水源，也可取二种或三种水源以分别用于生产。
2、根据交通运输方式的不同而考虑厂址的位置.如原材料、成品以水运为主，则应尽可能靠近河流，并考虑码头的适当位置:如以陆运为主，则须靠近铁路或公路，并尽量减少沿途修建桥、隧洞的工程。
3、厂址应尽可能靠近一些已有的热，电源，以充分取得企业协作的条件。
4、厂址地质要符合啤酒厂设计的要求，一般地耐力宜在20吨/平方米以上为好，可节约基础工程投资，但应避免在地表过浅或已露头岩石的地区及喀斯特、土崩、滑坡、流砂地区或是古河道，古墓之上选择厂区。
5、一般啤酒厂厂址应避免选在地震基本烈度在七度或七度以上地区:当地展基本烈度为九度或超过九度的地区不宜建大型啤酒厂.
6、厂址不宜选在有矿产地区、有古迹文物地区。风景游览区、有化学废料，有机废料堆放的地区等。
7、厂址应尽量靠近城镇或啤酒销售区域，以减少大量的瓶箱运输。
8、选厂时应考虑职工生活区的位置，并尽可能靠近城镇，以减少集体事业设施的投资，改善职工生活福利的条件。
9、选厂中还应尽量了解施工期间水电供应，劳动力来源，施工工人居住生活，施工机械、预制场地、建材的运输、堆放等条件的利便情况。
10、要考虑啤酒厂的综合利用以及啤酒厂废料的处理及堆放场地。
四、厂址选择结果
综合以各种因素，初步选择南昌近郊作为啤酒厂的厂址。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。
一、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环境，布置上力求紧凑，节约用地。
二、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：变电所，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12000-15000 m2 。
厂区建筑系数取40%，厂区土地利用系数60%
第四章产品方案的确定及论证
第一节产品方案的制定依据
产品方案实际上是拟定工厂投资后准备在什么时候生产什么品种的产品，产量有多大。也就是对产品品种，各种产品的产量、产期、生产班次作出计划安排。
产品方案的确定是关系到工艺流程的选择，设备型号的选择，车间的平面布置，车间的面积以及公用工程设施，劳动力定员等等。对工艺设计和整个工厂设计都有重大的关系，产品方案是工艺设计的主要依据。
1、符合计划任务书的规定。
2、必须考虑产品在国内外市场的销售情况，以及产品的成本和获得的利润，有利于收到较好的经济效益。
3、必须考虑充分利用原料资源，尤其是充分利用季节性的原料资源，使生产原料供应充足。
4、必须解决淡旺季生产的均衡性问题，以便充分的利用厂房、设备，使工厂发挥最大的生产潜力。
5、必须有利于原料的综合利用和对产品进行多层次的深加工，以提高原料的利用价值，有助于降低产品生产成本，提高生产的经济效益。
产品方案拟定时，列出几个产品方案，进行比较，讨论，分析，确定一个较合理的产品方案作为工艺设计的重要依据。
确定方案如下：
产品品种：12度淡色啤酒
产品产量：年产五万吨
产品产期：150天为生产淡季。150为旺季。淡季每天糖化4次，旺季每天糖化8次。
第二节产品方案的论证
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有良好的药疗效果，啤酒中酒精含量较低，10度啤酒含酒精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。人们已经认识到了啤酒的功效，平时不仅把它作为了美容品，也成为了餐桌上不可缺少的一部分。它还可以作为一种美味剂，在菜肴的烹调中发挥重要的作用。所以啤酒的市场前景非常大。
根据网上的资料显示，人们对瓶装啤酒的消费额最大，其次是扎啤。且饮600ml 容量的居多。现在市场上淡啤还是比较畅销，消费群体以年轻人为主。但是随着
国外品牌的增多，工厂要做好开发其它品种啤酒的准备。尤其是保健啤酒也是一开发的重点对象。
第五章啤酒工艺流程
第一节原料要求
一．大麦的要求
1、感官要求
麦粒有光泽，呈淡黄色，子粒饱满，大小均匀，表面有横向且细的皱纹，皮较薄。
2、物理检验
①千粒重35~45g。能通过2.8mm筛孔径的麦粒，应占85%以上。
②将大麦从横面切开，胚乳段面应呈软质白色，透明部分越少越好。
③发芽率要求不得低于96%，发芽力要求达到85%以上。
3、化学检验
①淀粉含量在65%以上
②含水量在12%～13%
③在15℃浸泡48h，大麦含水不低于42%
④蛋白质含量为9%～12%，其中1/3～1/2的蛋白质可溶解到麦芽汁中。
注：1)已正式定名的芳香型啤酒花制成的颗粒啤酒花，其α-酸含量不受此要求限制。2)β-酸2.0%为推荐值。
二、麦芽质量的要求
1、外观特征
干麦芽应无霉味，呈浅黄色，具有香味，口咬发脆且松散。麦芽色泽是判断麦芽质量优劣的重要依据。
2、化学检验及指标
①水分4.0～5.0% ，蛋白质含量为10.0～10.8%
②粗、细粉浸出率差1.3～1.65%
③细粉的碘值﹤2.8 ，最终发酵度﹥80%
④蛋白质溶解度为40～42%
⑤PH值为5.6～5.8
⑥煮沸色度≤5.0EBC
⑦α-淀粉酶≥40ASBC单位
三．糖化用水的质量要求
①要求水的总硬度不超过4.28mmol/L,硬度过高会使糖化醪的酸度降低，从而影响糖化和发酵。
②铁离子浓度小于0.5mg/L ,氯离子浓度属于20~60mg/L，氯气小于0.3mg/L，
氨基氮小于0.5mg/L。
③卫生指标要求细菌总数不得超过100个/ml，不得有大肠杆菌和八叠球菌。
第二节啤酒工艺流程
酒花↘酵母↘
原料粉碎糖化过滤煮沸冷却发酵滤酒验瓶杀菌贴标喷码装箱入库
一．酿造啤酒的原料
酿造啤酒的主要原料是大麦，水，酵母，酒花及辅料。
大麦是啤酒生产的重要原料，先将起制成麦芽，再用于酿酒。它不仅淀粉含量高而且还为糖化时提供了各种丰富的酶系和含氮物质，这为后发酵过程提供了良好的物质基础。水是啤酒含量最多的成分，在酿造的过程中，水中的各种离子的作用是不可低估的，在一定程度上影响酵母的生产和啤酒的质量。酒花对啤酒的质量非常重要，它不仅赋予啤酒特殊的苦味，同时也影响啤酒的苦味与香气。对
啤酒发酵而言酵母的作用是至关重要的，它直接影响着啤酒的口味和特点。使用辅料是为了提供廉价的浸出物或糖类，这样会减少麦芽的使用量，降低啤酒生产的成本。
二．麦芽的制备
制麦芽的目的是为了产生出各种水解酶便于糖化时便于淀粉和蛋白质的水解。所制得的麦芽不仅除掉了更多的水分和生腥味，而且干麦芽具有了特色的色，香，味，对啤酒的风味产生了很大影响，这就比直接用大麦粒做糖化原料好。三．麦汁的制备
其主要过程有原料粉碎，糖化，醪液过滤，麦汁煮沸，麦汁后处理等几个过程。
1．原料的粉碎采用湿法粉碎。湿粉碎就是将麦芽通过喷水浸渍和充以空气使其水分达到28—30％，然后在增加水分的条件下，用对辊粉碎机粉碎，一面粉碎，一面加水调浆，泵入糖化锅。这样的粉碎物，麦皮完整，面胚乳则被磨成浆状细粒，既有利于加速麦汁过滤，又可增加麦芽浸出率。
2．利用麦芽所含的酶，将麦芽和麦芽辅助原料申的不溶性高分子物质，逐步分解为可溶性的低分子物质，这个分解过程，称为糖化，由此制备的浸出物溶液就是麦芽汁。本设计中的糖化方法采用的是双醪二次煮出糖化法。麦芽在糖化锅中进行蛋白质分解，辅助原料大米与一部分麦芽在糊化锅进行糊化和液化然后兑醪，达到所需要的糖化温度。
糊化锅中投入大米为总麦芽量的20%，料液比为1：4.5。糊化醪开始的温度为45～50℃，保温30min，蛋白质分解。缓慢升温至70℃，α-淀粉酶的作用增强，非糖化比例增加。再保温15min，迅速加热至沸，保持煮沸状态20～40min，然后兑入糖化醪中。
糖化锅中的料水比为1：3.5。为了防止麦芽中各种酶因高温而引起破坏，糖化时的温度变化一般是由低温逐步升至高温的。糖化的不同阶段所采取的控制温度也不同。控制方法如下：
（1）35-40 ℃浸渍阶段：此时的温度称浸渍温度，有利于酶的浸出和酸的形成，并有利于β-葡聚糖的分解。
（2）45-55℃蛋白质分解阶段：此时的温度称为蛋白质分解温度，温度偏向下限，氨基酸生成量相对多一些，温度偏向上限，可溶性氮生成量较多一些。对溶解不良的麦芽，温度应控制偏低，并延长蛋白质分解时间。
（3）62～70℃糖化阶段：此时的温度称为糖化温度，若控制在62～65℃温度下生成的可发酵性糖比较多，非糖的比例相对较低，适于制造高发酵度啤酒。若控制在65～70℃，则麦芽的浸出率相对减少，非糖化比例增加，适于制造低发酵度的啤酒。通过控制糖化阶段的温度，可以控制麦汁中糖与非糖之比。
（4）75～80℃，糊精化阶段：此时温度下，α-淀粉酶仍起作用，残留的淀粉可进一步分解。而其它的酶则受到抑制或失活。
两次糖化煮出法大概用时3～4小时。
3．糖化工序结束后，应在最短时间内，将糖化醪中从原料溶出的物质与不溶性的麦槽分开，以得到澄清的麦汁。本设计中采用的是过滤槽过滤麦汁。淡色啤酒的第一道麦汁过滤后的浓度必须控制在14～16%。第一麦汁滤出后，用水将麦糟中残留的糖液洗出，其所用的水称洗槽用水，洗出的浸出物称第二麦汁。洗槽用水要求温度为75～80℃，洗槽残水浓度为0.5～1.5%。
4．麦汁过滤后先进入一贮槽再进入煮沸锅煮沸和添加酒花。煮沸的主要目的：
①破坏酶的活性，使之停止作用。
②麦汁灭菌。
③析出某些蛋白质，以提高啤酒的非生物稳定性。
④蒸发混合麦汁中多余的水分。
⑤酒花成分的浸出。
⑥降低ph值。
⑦形成还原物质，煮出恶味。