啤酒工厂设计教材
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年产50万吨啤酒工厂设计
一、课程设计的内容
1．我们组的设计任务是：年产30万吨啤酒厂的设计。
2．根据设计任务，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。
3．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)；水用量的计算；发酵车间耗冷量计算。
4．糖化车间设备的选型计算：包括设备的容量，数量，主要的外形尺寸。
5．选择其中某一重点设备进行单体设备的详细化工计算与设计。
二、课程设计的要求与数据
1、生产规模：年产30万吨啤酒，全年生产300天。
2、发酵周期：锥形发酵罐低温发酵24天。
3、原料配比：麦芽75％，大米25％
4、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 4789.1－4789.28执行。
12°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≤1.0
泡沫 形态：洁白细腻，持久挂杯
泡持性S≥180
色度 5.0—9.5
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） ≥3.7
原麦汁浓度％（m/m） 12±0.3
总酸 mL/100mL ≤2.6
二氧化碳％（m/m） ≥0.40
双乙酰 mg/L ≤0.13
三、课程设计应完成的工作
根据以上设计内容，书写设计说明书。
四、主要参考文献
[1] 金凤,安家彦.酿酒工艺与设备选用手册.北京:化学工业出版社,2003.4
[2] 顾国贤.酿造酒工艺学.北京:中国轻工业出版社,1996.12
[3] 程殿林.啤酒生产技术.北京:化学工业出版社,2005
[4] 俞俊堂, 唐孝宣.生物工艺学.上海: 华东理工大学出版社,2003.1
[5] 余龙江.发酵工程原理与技术应用.北京:化学工业出版社,2006
[6] 徐清华.生物工程设备.北京:科学出版社,2004
[7] 吴思方.发酵工厂工艺设计概论.北京:中国轻工业出版社,2006.7
[8] 黎润钟.发酵工厂设备.北京:中国轻工业出版社,2006
[9] 梁世中.生物工程设备.北京:中国轻工业出版社,2006.9
[10] 陈洪章.生物过程工程与设备. 北京:化学工业出版社,2004
【糖化车间】
一、300 000 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：
水、蒸汽
↙ ↘
麦芽、大米→粉碎→糊化→糖化→过滤→麦汁煮沸锅→
↓
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、 工艺技术指标及基本数据
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 75 原料配比 麦 芽 75
大 米 25
无水大米
浸出率 92
啤酒损失率（对热麦汁） 冷却损失 3
发酵损失 1
原料利用率 98.5 过滤损失 1
麦芽水分 6 装瓶损失 1
大米水分 13 总 损 失 6
根据表1的基础数据，首先进行100kg原料生产12°淡色啤酒的物料计算，然后进行1000L12°淡色啤酒的物料衡算，最后进行300000t/a啤酒厂糖化车间的物料平衡计算。
3、100kg原料（75%麦芽，25%大米）生产12°淡色啤酒的物料衡算
(1)热麦汁计算 根据表1可得到原料收得率分别为：
麦芽收率为：0.75×(100-6)/100=70.5%
大米收率为：0.92×(100-13)/100=80.04%
混合原料收得率为：
（0.75×70.5%+0.25×80.04%）×98.5%=71.79%
由上述可得100kg混合料原料可制得的12°热麦汁量为：
1279.71×100=598.3(kg)
查资料知12°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：
598.3/1.084×1.04=574(L)
（2）冷麦汁量为：574×(1-0.03)=556.8 (L)
（3）发酵液量为：556.8×(1-0.01)=551.2 (L)
（4）过滤酒量为：551.2×(1-0.01)=545.7(L)
（5）成品啤酒量为：545.7×(1-0.01)=540.2(L)
4、生产1000L12°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°淡色成品啤酒540.2L，故可得以下结果：
（1）生产1000L12°淡色啤酒需耗混合原料量为：
2.5401000×100=185.1(kg)
（2）麦芽耗用量为：185.1×75%=138.8(kg)
（3）大米耗用量为：185.1-138.8=46.3(kg)
（4）酒花耗用量：目前国内苦味较淡的啤酒普遍受欢迎特别是深受年轻人的喜爱。所以对浅色啤酒热麦汁中加入的酒花量为0.2 % 即每1000升热麦汁添加2kg，故为：2.540574×1000×0.2%=2.13(kg)
（5）热麦汁量为：2.540574×1000=1063(L)
（6）冷麦汁量为：2.5408.556×1000=1031(L)
（7）湿糖化糟量 设湿麦芽糟水分含量为80%，则湿麦芽糟量为：
[(1-0.06)×(100-75)]/(100-80)×138.8=163.1(kg)
湿大米糟量为：
[(1-0.13)×(100-92)]/(100-80)×46.3=16.11(kg)
故湿糖化糟量为：163.1+16.11=179.2(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：
(1-0.4)/(1-0.8)×2.13=6.39(kg)
5、生产500 000t/a 12°淡色啤酒糖化车间的物料衡算
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 150×6+150×4=1500(次)，由此可算出每次投料量及其他项目的物料衡算。
(1)查12°淡色啤酒密度为1.012kg/L，则每次糖化的啤酒量为：
500 000 000÷1500÷1.012=329381L
每次糖化的原料量为:
185.1/1000×329381= 60968(kg)
(2)麦芽量：60968×75％=45726（kg）
(3)大米量：60968-27436=33532（kg）
(4)热麦汁量：574/100×60968=349956（L）
(5)冷麦汁量: 349956×(1-3%)=339458（L）
(6)酒花用量:2.13/1000×329381=702(kg)
(7)湿糖化糟量:179.2/1000×329381=59025(kg)
(8)湿酒花糟量：6.39/1000×329381=2015(kg)
(9)发酵液量：339458×(1-1%）=336063（L）
(10)过滤酒量：336063×(1-1%)=332702（L）
(11)成品啤酒量：332702×（1-1%）=329376（L）
把前述的有关啤酒厂酿造车间的三项物料衡算计算结果，整理成物料衡算表，如表2所示。
物料名称 单位 对100kg混合原料 1000L12°淡色啤酒 糖化一次定额量（80kL
12°啤酒） 300 000 t/a啤酒生产量
混合原料 Kg 100 185.1 60968 9.15×107
大麦 Kg 75 138.8 45726 6.86×107
大米 Kg 25 46.3 33532 5.03×107
酒花 Kg 1.2 2.13 702 1.05×106
热麦汁 L 574 1063 349956 5.25×108
冷麦汁 L 556.8 1031 339458 5.09×108
湿糖化糟 Kg 96.78 179.2 59025 8.85×107
湿酒花糟 Kg 3.45 6.39 2015 3.02×106
发酵液 L 551.2 1020 336063 5.04×108
过滤酒 L 545.7 1010 332702 4.99×108
成品啤酒 L 540.2 1000 329376 4.94×108
备注：12度淡色啤酒的密度为1.12kg/m3，实际年产啤酒488142t。
二、300 000 t/a啤酒厂糖化车间的热量衡算
2.1 二次煮出糖化法是啤酒生产常用的糖化工艺，下面就以此工艺为基准进行糖化车间的热量衡算，工艺流程示意图如图2所示。
自来水18℃
料水比1：4.5 料水比1：3.5
热水50℃
70℃ 12min t(℃) 63℃
60min
7min 冷却
90℃ 20min 100℃ 40min 70℃
25min
过滤 糖化结束 78℃ 100℃
10min
麦芽 煮沸锅90min 回旋沉淀槽 薄板冷却器 冷麦汁
酒花
图2 啤酒厂糖化工艺流程图
2.2 热量衡算
⑴糖化用水耗热量1Q
根据工艺设计糊化锅中的料水比为1：4.5，糖化锅中的料水比为1：3.5。料水比过大，尽管对糊化有利，但是耗能大，设备体积大。料水比过小的话，醪液粘稠，需较大的搅拌设备且及易产生糊锅现象。
所以糊化锅加水量为：
m1=（9415+ 1829）×4.5 = 50598(kg)
式中，9415为糖化一次大米粉量，1829为糊化锅加入的麦芽粉量（为大米量大米粉
（33532kg）
麦芽
（45726kg）20 min 麦芽粉
