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目录目录 (1)第一章总论 (2)第一节文献综述 (2)第二节设计依据、经济技术指标 (4)第二章糖化车间工艺 (7)第一节糖化工艺方法的选择 (7)第二节糖化工艺流程 (12)第三章物料衡算和设备选型 (14)第一节物料衡算 (14)第二节水热衡算 (17)第三节重点设备的设计选型 (29)第四章结论 (42)第一节课设的体会 (42)第二节问题与建议 (43)附图 (44)参考文献 (46)致谢 (47)第一章总论第一节文献综述中国近代啤酒是从欧洲传入的，据考证在1900年俄罗斯技师在哈尔滨建立了第一家啤酒作坊。
第一家现代化啤酒厂是1903年在青岛由德国酿造师建立的英德啤酒厂。
1915年在北京由中国人出资建立了双合盛啤酒厂。
从1905年到1949年的40多年中，中国只有在青岛、北京、哈尔滨、上海、烟台、广州等地建立了不到10年工厂，年产啤酒近一万吨，从1949年到1993年，我们用43年的时间，发展成为世界啤酒第二生产大国，这样的发展速度举世瞩目。
自20世纪90年代，中国啤酒行业进入了快速发展的阶段，行业发展至今，中国的啤酒产量和人均消费量均有大幅度提升。
在2003-2007年5年间，中国啤酒经济指标取得了一定增长，啤酒产量增加1426万千升，增长56.9%；销售收入增加455.2亿元，增长88.6%；税金增加47.04亿元，增长47.7%；利润增加35.83亿元，增长137.8%。
2010年1-11月，中国规模以上啤酒制造企业实现累计工业总产值95,444,527,000元，比上年同期增长了17.54%；实现累计产品销售收入91,098,629,000元，比上年同期增长了16.30%；实现累计利润总额5,814,904,000元，比上年同期增长了21.01%。
2011年1-8月，中国规模以上啤酒制造企业实现累计工业总产值79,466,673,000元，比上年同期增长了12.90%；实现累计产品销售收入78,209,671,000元，比上年同期增长了16.00%；实现累计利润总额4,657,958,000元，比上年同期增长了4.21%。
年产30万吨啤酒厂工艺设计和物料衡算年产30万吨啤酒厂工艺设计和物料衡算热凝固物回收主要是在煮沸锅中，达到一定煮沸强度后，麦汁会产生热凝固物，，这其中含有大量酒花物质，可以将其加入过滤槽中，随着麦汁的过滤，就可以使一部分酒花物质进入麦汁……酵母中回收啤酒主要有板筐压虑机，振动式膜分离机和叉流过滤机，前者酵母破碎严重，第二个价格太贵，第三个即便宜又好用。
主要是使酵母液在陶瓷膜孔上做切向运动，清液能从孔中滤出，叉流过滤机主要通过压差控制回收量2.1.1原料加工处理；啤酒酿造需要四种原料：大麦、酒花、水和酵母。
这些原料的质量决定着所生产啤酒的质量。
了解这四种原料的特性及其对工艺的影响，是对起进行加工处理的前提，只有这样才能有针对性地进行工艺控制。
2.1.1.1麦芽的制备大麦为啤酒酿造提供必需的淀粉，这些淀粉在啤酒厂的糖化车间被转变成可发酵性浸出物。
种植适合酿造啤酒的大麦品种非常重要，因为这些这些大麦制成的麦芽，浸出物含量很高。
麦芽有大麦制成，制麦芽的目的是在大麦颗粒中形成酶并使大麦颗粒中的某些物质发生转化。
因此大麦需要发芽并只能发芽一段时间。
有大麦制成的麦芽，其外表几乎和大麦一样。
麦芽的制造包括如下几个步骤：大麦进厂接受，清选，分级和输送；大麦的干燥与储存；大麦浸泡；发芽；麦芽干燥；干燥后的麦芽处理；2.1.1.2原料的称量本设计的投料量比较大，所以用传统的倾翻计量称就不再适用，本设计里面使用的是电子计量称，该称为了能够准确的称量，投料过程不能太快，它分为：前容器，称重容器和后容器。
2.1.1.3麦芽的粉碎糖化是为使麦芽中的酶尽可能作用并分解麦芽中的内容物，麦芽必须粉碎。
粉碎是一个机械破碎过程。
在这一过程中，必须保护麦皮，因为麦皮将作为过滤槽中的过滤介质。
糖化是要尽可能是酶与麦芽内容物接触并分解。
对此需将麦芽粉碎，粉碎的越细，则酶的作用面就越大，也能更好地对内容物进行分解。
麦芽粉碎越细，麦糟体积就越小；麦芽粉碎越细，麦糟层的渗透性就越差，麦糟就越快被吸紧，过滤时间就越长。
啤酒厂糖化工段初步工艺设计生物工程课程设计——啤酒厂糖化工段初步工艺设计班级0902学号39姓名牛倩成绩目录（一）设计任务书 (2)（二）工艺计算 (3)（三）计算结果 (12)（四）问题分析与讨论 (12)（五）附图……………………………………………尾页(一)设计任务书一. 设计任务：对（20000+1000X）吨/年（︱Y-5︱+9）°啤酒厂糖化工段进行初步工艺设计X=39+40=79，Y=9对99000吨/年13°啤酒厂糖化工段进行初步工艺设计二. 技术指标啤酒生产技术指标项目名称百分比（%）项目名称百分比（%）定额指标原料利用率98.5原料配比麦芽70 麦芽水分 5 大米30 大米水分10啤酒损失率(对热麦汁)冷却损失 4.0 无水麦芽浸出75 发酵损失 1.0 无水大米浸出95 过滤损失0.5 麦芽清净和磨碎损失0.1装瓶损失 2.0总损失7.5三. 要求1.依据给出的技术指标，选择适当的糖化工艺并进行糖化工段的物料衡算和热量衡算。
2.将计算结果分别汇总成物料衡算一览表和能量衡算一览表。
3.根据计算结果CAD绘制糖化工段能量平衡图，并打印A3图纸一张。
（二）工艺计算一、99000 t/a啤酒厂糖化车间的物料衡算啤酒厂糖化车间的物料平衡计算主要项目为原料（麦汁、大米）和酒花用量，热麦汁和冷麦汁量，废渣量（糖化槽和酒花槽）等。
1、糖化车间工艺流程流程示意图如图1所示：↙↘↓麦槽酒花渣分离器→回旋沉淀槽→薄板冷却器→到发酵车间↓↓↓酒花槽热凝固物冷凝固物图1.啤酒厂糖化车间工艺流程示2、技术指标表1. 啤酒生产技术指标项目名称百分比（%）项目名称百分比（%）定额指标原料利用率98.5原料配比麦芽70 麦芽水分 5 大米30 大米水分10啤酒损失率(对热麦汁)冷却损失 4.0 无水麦芽浸出75 发酵损失 1.0 无水大米浸出95 过滤损失0.5 麦芽清净和磨碎损失0.1装瓶损失 2.0总损失7.5根据表1的基础数据，首先进行100kg 原料生产13°淡色啤酒的物料计算，然后进行100L 13°淡色啤酒的物料衡算，最后进行99 000t/a 啤酒厂糖化车间的物料平衡计算。
第三章工艺计算3.1.1 物料横算基础数据根据表3-1的基础数据，先进行100kg原料生产11°P啤酒的物料衡算，然后进行100L11°P啤酒的物料衡算，最后进行800吨/天啤酒厂的物料衡算表3-1啤酒生产基础数据项目名称百分比﹪说明定额指标原料利用率98.5麦芽水分 5.0大米水分12 无水麦芽浸出率75 无水大米浸出率95原料配比麦芽70 大米30损失率冷却损失 5.0发酵损失 1.5 对热麦汁而言过滤损失 1.0装瓶损失 1.0总损失率啤酒总损失率8.5 对热麦汁而言3.1.2 100㎏原料生产10°P啤酒的物料衡算热麦汁量根据表2-1可得原料收得率分别为：原料麦芽收得率为：0.75(100-5)÷100=71.25%原料大米收得率为：0.95(100-12)÷100=83.6%混合原料收得率为：（0.7×71.25%+0.3×83.6%）×98.5%=73.83%由上述可得100kg混合原料可制得10°P热麦汁量为：（73.83÷10）×100=738.3（kg）查《啤酒工业手册》得10°P麦汁在20°C的密度为1.04kg/L。
而100°C 热麦汁比20°C时的麦汁体积增加1.04倍。
故，1.热麦汁（100°C）体积为：738.3÷1.04×1.04=738.3（L）2.冷麦汁量为：738.3×（1-0.05）=701.38(L)3.发酵液量为：701.38×（1-0.015）=690.86（L）4.过滤酒量为：690.86×（1-0.01）=683.95(L)5.成品啤酒量：683.95×（1-0.01）=677.11（L）3.1.3生产100L 10°P啤酒的物料衡算根据上述衡算结果知，100kg混合原料可生产10°P淡色啤酒约677.11L，故可得下述结果：1.生产100L 10°P淡色啤酒需耗混合原料量为：100÷677.11×100=14.77（kg）2.麦芽耗用量：14.77×70%=10.34（kg）3.大米耗用量：14.77×30%=4.43（kg）4.酒花耗用量：对浅色啤酒，热麦汁中加入的酒花量为0.2%，故酒花耗用量为：738.3÷677.11×100×0.2%=0.218（kg）同理，100kg原料耗酒花：677.11÷100×0.218=1.48(kg)5.热麦汁量：738.3÷677.11×100=109.04（L）6.冷麦汁量：701.38÷677.11×100=103.58（L）7.发酵液量：690.86÷677.11×100=102.03（L ）8.滤过酒量:683.95÷677.11×100=101.01(L)9.成品酒量：677.11÷677.11×100=100（L ）10.湿糖化糟量：设排出的湿麦糟含水分80% 湿麦芽糟量：[(1-0.05)(100-75)/(100-80)] ×10.34=12.28（kg ）湿大米糟量：[(1-0.12)(100-95)/(100-80)] ×4.43=0.97(kg)故湿糖化糟量：12.28+0.97= 13.25（kg ） 同理，100kg 原料产生湿糖化糟：677.11÷100×13.25=89.72(kg)11.酒花糟量：设酒花在麦汁中的浸出率为40%，酒花糟含水分以80%计，则酒花糟量为：kg654.0100)80100(100)40100(218.0=⨯-⨯-⨯同理，100kg 原料产生湿酒花糟：677.11÷100×0.654=4.43（kg ）12.酵母量（以商品干酵母计）生产100L 啤酒可得2kg 湿酵母泥，其中一半作生产接种用，一半作商品酵母用，即为1kg 。
五、30000t/a 啤酒厂糖化车间的物料衡算啤酒厂糖化车间的物料平衡计算主要项目为原料（麦芽、大米）和酒花用量，热麦汁和冷麦汁量，废渣量（糖化糟和酒花糟）等。
1. 糖化车间工艺流程示意图（图5-1）图5-1 啤酒厂糖化车间工程流程示意图2.工艺技术指标及基础数据 基础数据见表5-1表5-1 啤酒生产基础数据根据上表的基础数据首先进行100kg 原料生产12°淡色啤酒的物料衡算，然后进行1000L12°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。
3. 100kg 原料（70%麦芽，30%大米）生产12°P 淡色啤酒的物料衡算 （1）热麦汁量 根据表5-1可得原料收率分别为： 麦芽收率为： 0.78（100－6）÷100=73.32% 大米收率为： 0.90（100－12）÷100=79.2%混合原料收得率为： [0.7×73.32%+0.3×79.2%]×98%=73.58%由上述可得100kg混合原料可制得的12°热麦汁量为：（73.58÷12）×100=613.17（kg）又知12°汁在20℃时的相对密度为1.084，而94℃热麦汁比20℃时的麦汁体积增加1.04倍，故热麦汁（94℃）体积为：（613.17÷1.084）×1.04=588.28L（2）添加酒花量：613.17×0.2%=12.26kg（3）冷麦汁量为：588.28×（1－0.07）=547.10L（4）发酵成品液量：547.10×（1－0.015）=538.89L（5）清酒量（过滤）为：538.89×（1－0.015）=530.81L（6）成品啤酒量为：530.81×（1－0.02）=520.19L4. 生产1000L12°P淡色啤酒的物料衡算根据上述衡算结果知，100kg混合原料可生产12°成品啤酒520.19L，故可得出下述结果：（1）生产1000L12°淡色啤酒需耗混合原料量为：（1000÷520.19）×100=192.24kg（2）麦芽耗用量：192.24×70%=134.568kg（3）大米耗用量：192.24－134.568=57.672kg（4）酒花用量为对淡色啤酒，热麦汁中加入的酒花量为2%，故酒花耗用量为：（588.28/520.19）×1000×2%=22.62kg（5）热麦汁量为：（588.288/540.2）×1000=1089.0L（6）冷麦汁量为：（547.10/540.2）×1000=1012.8L（7）湿糖化糟量：设排出的湿麦糟水分含量为80%，则湿度糟量为：[（1－0.06）（100－78）/（100－80）]×134.568=139.14kg湿大米糟量为：[（1―0.12）（100―90）/（100－80）]×57.672=25.38kg故湿糖化糟量为：139.14+25.38=164.52kg（8）酒花糟量设麦汁煮沸过程干酒花浸出率为40%，且酒花糟水分含量为80%，则酒花糟量为：[（100―40）/（100―80）]×22.67=68.01kg（9）发酵成品液量：（532.39/513.92）×100=103.60L（10）清酒量：（530.81/520.19）×1000=1020.42L（11）成品酒量：520.19/520.19×1000=1000L（12）发酵液量：538.89/520.19×1000=1035.95L5.100000t/a 12°P淡色啤酒糖化车间物料衡算全年生产天数为300天，设旺季生产150天，淡季生产150天。
啤酒酿造工艺流程1：原料贮仓 2：麦芽筛选机3:提升机4：麦芽粉碎机5：糖化锅6：大米筛选机7：大米粉碎机8：糊化锅9：过滤槽10：麦糟输送11：麦糟贮罐12：煮沸/回旋槽 13:外加热器 14:酒花添加罐15：麦汁冷却器16：空气过滤器17：酵母培养及添加罐18：发酵罐19：啤酒稳定剂添加罐20：缓冲罐 21：硅藻土添加罐 22：硅藻土过滤机23：啤酒清滤机24:清酒罐25：洗瓶机 26：罐装机27：啤酒杀菌机 28：贴标机 29：装箱机啤酒生产工艺流程示意图啤酒生产工艺过程主要包括原料粉碎、糊化、糖化、过滤、发酵和包装等。
其工艺流程示意图见图下图。
2 原料的制备2。
1 粗选、分选a、粗选供生产啤酒用的大麦,由于含有泥土、砂石、草屑、杂谷或金属等杂质物，所以在浸麦前要采用粗选机将大麦进行清理。
大麦粗选机多为振动筛式，筛体往复运动的振幅大小，可调节偏重块的重量来达到。
物料中的轻杂质由前后风道排出.由于物料在筛上面运动，砂石及其他杂质按其形状的不同分级清理出来，使被加工谷物达到整洁。
b、分选分选目的是进一步清除大麦中的灰尘、麦芒、杂谷、碎麦等夹杂物，并将大麦按麦粒度进行分级。
2.2 浸麦、发芽a、浸麦浸麦是将经精选后的大麦置于浸麦槽中浸渍.精选大麦在用水浸渍过程中，由于浸渍水的循环置换及通入压缩空气，使大麦得到进一步清洗，并排除二氧化碳。
大麦的含水量由原来的13%左右增加至43%～48%，同时麦粒因得到通风而增强了发芽的活力。
b、发芽大麦是酿造啤酒的主要原料，但首先必须将其制成麦芽方能用于酿酒。
大麦在人工控制和外界条件下发芽，大麦发芽后成为绿麦芽.2.3 干燥、除根a、干燥大麦经过粗选、分选、浸渍、发芽后制成的绿麦芽还必须经过干燥将它制成干麦芽，以利于长期贮藏.干燥的目的是使麦芽的含水量从45%左右降至3.5%左右,并通过烘焙而增加麦芽特有的色、香、味,同时使麦根容易脱落。
b、除根经干燥后的干麦芽不能马上用于酿酒,因麦根中含有其它杂质，而且苦味，会破坏啤酒的味道和改变啤酒的色泽，所以必须用除根机除去已干燥的麦根，并利用风力清除其它杂质。
第二章工艺计算及车间设备布置第一节工艺计算一、物料衡算（一）麦芽生产1、基础数据（见表7-2-1）（精选大麦为经过粗选，分级工序后的大麦）（1）浸渍大麦大麦的干物质含量=（100-W1）=（100-13）=87（公斤）浸渍总损失=n+t=（1+0.8）%=1.8%大麦浸渍后含干物质量=87×（1-1.8%） =85.43（公斤）浸渍大麦重量=4510010043.85210010043.85-⨯-⨯=W=155.3（公斤） 浸渍大麦容重以660公斤/3米计算浸渍大麦容积=660100032.155⨯=235.3（升） （2）绿麦芽精选大麦浸麦，发芽过程的总损失为 n+t+m=（1+0.8+7）%=8.8%100公斤精选大麦发芽后，绿麦芽的干物质含量： 87×（1-8.8%）=79.34（公斤）绿麦芽质量等于=2-10010034.79W ⨯=4310010034.79-⨯ =139.2(公斤） 绿麦芽的容量以410公斤/3米计算：绿麦芽容积=4102.139×1000=339.5（升） 精选大麦容重以635公斤/3米计算：则 精选大麦容量=635100×1000=157.5（升）由精选大麦制成半成品绿麦芽的容积增加倍数为：5.1575.339=2.16（倍）附：100公斤精选大麦（G1）的呼吸损失，发芽室水分蒸发和发芽过程二氧化碳释出量：① 发芽呼吸损失：S=G1×1001100W -×100m=100×10013-100×1007=6.09（公斤） ② 发芽室水分蒸发W=S （0.55+31003W W -）=6.09（0.55+43-10043）=7.94（公斤）式中 0.55—每公斤淀粉燃烧时所蒸发的水分③ 发芽过程二氧化碳释出量 C=1.63×S=1.63×6.09=9.927（公斤） 式中 1.63—每公斤淀粉燃烧释出的CO2,（3）成品麦芽根据基础数据，干麦芽（成品麦芽）含水分为3.5% 除根损失 q=4%则100公斤精选大麦得麦芽根量： 87×4%=3.48（公斤） 除根后成品麦芽干物质量为： 79.34-3.48=75.86（公斤）则100公斤精选大麦制成成品麦芽的重量为：5.3-10086.75×100=78.6（公斤）或100×5.3-10013-100×100478.01-100）（+++ =78.6（公斤）成品麦芽容重以500公斤/3米计算成品麦芽容积=5006.78×1000=157.2（升）（4）原大麦根据基础数据：清麦及杂谷分离损失 P=10% 分级损失 R=5% 则100公斤精选大麦，需原大麦（即商品大麦）量为：）（510-100100 ×100=117.6（公斤）原大麦容重为650公斤/3米原大麦容积为=6506.117×1000=181（升）或分级前大麦重量为：10-100100×100=111.1（公斤）大麦精选率%=原大麦量（公斤）精选大麦量（公斤）×100%=6.117100×100%=85%麦芽生成率%=精选大麦量（公斤）除根后麦芽量（公斤）×100%=1006.78×100%=78.6%成品麦芽对原大麦的生成率为：6.1176.78×100%=66.8%生产100公斤成品麦芽需用原大麦量为：6,796.117×100=149.7（公斤）生产100公斤成品麦芽需用精选大麦量为：6.78100×100=127.2（公斤）（5）浮麦基础数据浮麦损失n=1%则100公斤精选大麦中，浮麦为87×1%=0.87（公斤） 浮麦含水分35%则浮麦重量=35-10087.0×100=1.34（公斤）设浮麦在空气中干燥后，其水分为13%则干浮麦重量=13-10087.0×100=1（公斤）干浮麦容重以500公斤/3米计算 则100公斤精选大麦得浮麦容积为：500t×1000=2（升）（6）麦根从（3）得麦根量3.48公斤 设麦根含水分10%100公斤精选大麦的麦根量为10-10048.3×100=3.87（公斤）麦根容重以350公斤/3米计，其容积为：35087.3×1000=11.06（升）（7）精选大麦100公斤精选大麦容积为：635100×1000=157.5（升）3、麦芽生产物料衡算表（表7-2-2）表7-2-2 麦芽生产物料衡算表* 指干燥浮麦含水分13%计。
