年产10万吨啤酒厂啤酒发酵工艺设计
一、啤酒生产相关知识简介
1.1啤酒酿造工艺流程
图1 啤酒酿造图
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
1.2酿造啤酒的原料
酿造啤酒的主要原料是大麦，水，酵母，酒花。
1.3麦汁的制备
其主要过程有原辅料粉碎，糖化，醪液过滤，麦汁煮沸，麦汁后处理等几个过程。啤酒是发酵后直接饮用的饮料酒，因此，麦汁的颜色，芬香味、麦汁组成有一些会影响啤酒的风味、有一些影响发酵、最终也影响啤酒的风味。麦汁组成中影响发酵的主要因子是：原麦汁浓度、溶氧水平、pH值、麦汁可发酵性糖含量、α-氨基酸、麦汁中不饱和脂肪酸含量等。
1.4啤酒的发酵
冷却后的麦汁添加酵母以后，便是发酵的开始，整个发酵过程可以分为：酵母恢复活力阶段，有氧呼吸阶段，无氧呼吸阶段。酵母接种后，开始在麦汁充氧的条件下，恢复其生理活性，以麦汁中的氨基酸为主要的氮源，可发酵糖为主要的碳源，进行呼吸作用，并从中获取能量而发生繁殖，同时产生一系列的代谢副产物，此后便在无氧的条件下进行酒精发酵。
二、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（糖化槽和酒花槽）等。
2.1 糖化车间工艺流程示意图
根据我国啤酒生产现况，有关生产原料配比、工艺指标及生产过程的损失等数据如表1所示。
图2 啤酒厂糖化车间工程流程示意图
2.2 工艺技术指标及基础数据
根据表1的基础数据，首先进行100kg原料生产10°淡色啤酒的物料计算，然后进行100L 10°淡色啤酒的物料衡算，最后进行30000t/a啤酒厂糖化车间的物料平衡计算。
表1 啤酒生产基础数据
项目名称百分比（%）项目名称百分比（%）
定额指标
无水麦芽
浸出率
78 原料配比
麦芽70
大米30 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 2 原料利用率98 过滤损失 1 麦芽水分 6 装瓶损失 2 大米水分12 总损失12
(1)热麦计算根据表1可得到原料收率分别为：
麦芽收率为： 78%×(100-6) %=73.32%
大米收率为： 90%×(100-12) %=79.2%
混合原料收得率为：（0.70×73.32%+0.30×79.2%）98%=73.58%
由上述可得100kg混合料原料可制得的10°热麦汁量为：（73.58%×100）÷10%=735.8(kg) 又知10°麦汁在20℃时的相对密度为1.084，而100℃热麦汁比20℃时的麦汁体积增加1.04倍，故热麦汁（100℃）体积为： 735.8÷(1.084×1000)×1000×1.04=705.93(L)
(2)冷麦汁量为：705.93×(1-0.07)=656.52(L)
(3)发酵液量为：656.52×(1-0.02)=643.39(L)
(4)过滤酒量为：643.39×(1-0.01)=636.95(L)
(5)成品啤酒量为：636.95×(1-0.02)=624.22(L)
2.4 生产100L10°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10°淡色成品啤酒624.22L，故可得以下结果：
（1）生产100L10°淡色啤酒需耗混合原料量为：
（100/624.22）×100=16.02 (kg)
（2）麦芽耗用量为：16.02×70%=11.21(kg)
（3）大米耗用量为：16.02-11.21=4.81(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%，故为：
(100/624.22) ×735.8×0.2%=0.24(kg)
（5）热麦汁量为：（16.02/100）×705.93=113.09(L)
（6）冷麦汁量为：（16.02/100）×656.52=105.18(L)
（7）湿糖化糟量设热电厂出的湿麦芽糟水分含量为80%，则湿麦芽糟量为：
[（1-0.06）（100-78）/（100-80）]×11.21=11.59(kg)
而湿大米糟量为：
[（1-0.12）（100-90）/（100-80）]×4.81=2.12(kg)
故湿糖化糟量为：11.59+2.12=13.71(kg)
（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）]×0.24=0.72(kg)
2.5 30000t/a 10°淡色啤酒酿造车间物料衡算表
设生产旺季每天糖化8次，而淡季则糖化4次，每年总糖化次数为1800次。由此可计算出每次投料量及其他项目的物料平衡。把述的有关啤酒厂酿造车间的三项物料衡算计算结果，整理成物料衡算表，如表2所示。
三、30000t/a啤酒厂糖化车间的热量衡算
二次煮出糖化法是啤酒常用的糖化工艺，下面就以为基准进行糖化车间的势量衡算。
工程流程示意图如图2所示，其中的投料量为糖化一次的用料量（计算参表2）
3.1糖化用水耗热量Q1
根据工艺，糊化锅加水量为：
G1=（791.5+158.3）×4.5=4274.1(kg)
式中，791.5kg为糊化一次大米粉量，158.3kg为糊化锅加入的麦芽粉量（为大米量的20%）
