年产10万吨啤酒厂设计
黑龙江东方学院
本科生毕业设计
年产10万吨啤酒厂设计
姓名李季
学号 054131235 专业食品科学与工程
班级 05-D
指导教师王雪飞
学部食品与环境学部
答辩日期 2009年5月24日
黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）评语（一）
姓名李季学号054131235 专业
班级
05-D
总
成绩
毕业论文（设计）题目：年产10万吨啤酒厂设计
答
辩
委
员
会
评
语
答辩成绩
主任签字：年月日答辩委员会成员签字
学部
毕业
论文
（设
计）领
导小
组意
见
组长签字：年月日学部公章
黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）评语（二）姓名李季学号054131235 专业班级05-D
毕业论文（设计）题目：年产10万吨啤酒厂设计
指导教师成绩
指
导
教
师
评
语
指导教师签字：年月日
黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）评语（三）姓名李季学号054131235 专业班级05-D
毕业论文（设计）题目：年产10万吨啤酒厂设计
评阅教师成绩
评
阅
教
师
评
语
评阅教师签字：年月日
黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）任务书姓名李季学号054131235专业班级05-D
毕业论文（设计）题目：年产10万吨啤酒厂设计
毕业论文（设计）的立题依据
主要内容及要求
进度安排
学生签字：
指导教师签字：
年月日本表一式三份，学生本人、指导教师、学部各一份。
年产10万吨啤酒厂设计
摘要
本文主要是简要的介绍年产10万吨10度淡色啤酒厂的工厂设计。它主要包括啤酒发展，啤酒原料，啤酒厂建设的目的，啤酒厂的规划，啤酒工艺计算、啤酒厂设备的计算和重点设备的计算，啤酒厂的发展状况，啤酒厂资金的估算等方面的内容主要是糖化车间的工艺。本设计一共画二张图：全厂平面布置图、工艺流程图。
本文设计的工厂采用3班倒的工作制，每天工作时间24小时，除去设备清洗和升温时间4小时，实际生产时间按20小时计，本设计设计了一个年产量10万吨啤酒厂主车间平面图及项目工艺方案的设计原则、方法、程序、设备、等等。
关键词：啤酒厂；工厂设计；工艺流程
Annual production capacity of 100,000 tons Brewery
Design
Abstract
This paper is a brief introduction to an annual output of 100,000 tons of 10 degrees pallens brewery plant design. It is mainly the development of beer, beer raw materials, the purpose of building a brewery, breweries planning process of beer, the brewery equipment of computing and Calculation of key equipment, the development of breweries, brewery funding estimates, and so focused on the process of saccharification workshop. The design plans were drawn 2: Layout of the entire plant, Process Flow Diagram
In this paper, the use of 3 factories in the working shifts, working 24 hours a day, except for equipment cleaning and heating time 4 hours, the actual production time by 20 hours, the design tells the story of a 100,000 tons annual output of the main workshop Brewery project plan and process design principles, methods, procedures, equipment, and so on.
Key words: brewery; pallens; saccharifying pot
目录
摘要 ............................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................................. II 第1章绪论 .. (1)
1.1啤酒简介 (1)
1.2啤酒原料 (1)
1.3设计基本要求 (2)
1.4产品方案 (3)
1.4.1 生产规模及建设时间 (3)
1.4.2 主要原料规格 (3)
1.4.3 生产品种及数量 (3)
1.4.4 产品质量及标准 (3)
1.5设计指导思想 (4)
1.6感官评价 (4)
第2章厂区的平面设计 (6)
2.1厂址的选择 (6)
2.1.1 厂址选择的原则 (6)
2.1.2 自然条件及能源 (6)
2.1.3 政治经济和交通 (6)
2.2总平面设计 (6)
2.2.1 总平面设计原则 (6)
2.2.2 总平面设计 (7)
2.3车间布置 (7)
2.3.1 车间布置原则 (7)
2.3.2 车间布置 (7)
第3章工艺流程 (8)
3.1工艺流程图 (8)
3.2工艺要点 (8)
3.2.1 粉碎 (8)
3.2.2 糖化 (8)
3.2.3 过滤 (9)
3.2.4 煮沸 (9)
3.2.5 冷却 (9)
3.2.6 发酵 (9)
第4章物料衡算 (10)
4.1糖化车间工艺流程示意图 (10)
4.2工艺技术指标及基础数据 (10)
4.3100 KG原料（70%麦芽，30%大米）生产10°淡色啤酒的物料衡算 (11)
4.4生产100L10°淡色啤酒的物料衡算 (12)
4.5100000T/A 10°淡色啤酒酿造车间物料衡算表 (12)
第5章能量衡算 (15)
5.1糖化用水耗热量Q1 (15)
5.2第一次米醪煮沸耗热量Q2 (15)
5.3水耗热量 (15)
5.4糖化一次蒸汽耗量 (15)
5.5糖化过程每小时最大蒸汽耗量Q MAX (15)
5.6蒸汽单耗 (16)
第6章公共系统及辅助部门 (17)
6.1公共系统 (17)
6.1.1 锅炉房 (17)
6.1.2 配电室 (17)
6.2辅助部门 (17)
6.2.1 原料库 (17)
6.2.2 检验中心 (17)
6.2.3 冷库 (17)
6.2.4 给排水系统 (18)
6.3设计原则 (18)
6.3.1 给水系统 (18)
6.3.2 排水系统 (18)
6.3.3 消防用水系统 (18)
6.4供电 (18)
第7章主要设备计算及设备选型 (20)
7.1麦芽仓 (20)
7.2麦芽粉仓 (20)
7.3大米仓 (20)
7.4大米粉仓 (20)
7.5糊化锅 (21)
7.6糖化锅 (21)
7.7煮沸锅 (21)
7.8麦汁冷却器 (22)
7.9发酵罐 (23)
7.10啤酒过滤器 (23)
7.11瓶装包装线 (23)
第8章环境保护 (25)
8.1主要设计依据 (26)
8.2环境现状 (26)
8.3主要污染源与污染物 (26)
8.4对策和措施 (26)
8.4.1废水处理 (26)
8.4.2废渣 (27)
8.4.3烟尘治理 (27)
8.4.4噪声控制 (27)
8.4.5绿化 (27)
8.5环境管理 (27)
第9章劳动定员 (28)
9.1工作制度 (28)
9.2劳动定员 (28)
第10章产品成本核算 (29)
10.1建设年限、达产能力 (29)
10.2设备投资估算 (29)
10.3总投资概算 (29)
10.4固定资产投资估算依据 (29)
10.5成本估算 (30)
10.6投资回收期 (31)
10.7经济分析 (31)
第11章综合评价 (32)
11.1社会效益分析 (32)
11.2生态效益分析 (32)
11.3综合评价 (32)
结论 (33)
参考文献 (34)
致谢 (35)
第1章绪论
1.1 啤酒简介
1.1.1 啤酒概述：
（1）定义：
啤酒以大麦芽﹑酒花﹑水为主要原料﹐经酵母发酵作用酿制而成的饱含二氧化碳的低酒精度酒。现在国际上的啤酒大部分均添加辅助原料。有的国家规定辅助原料的用量总计不超过麦芽用量的50％。但在德国﹐除制造出口啤酒外﹐国内销售啤酒一概不使用辅助原料。国际上常用的辅助原料为﹕玉米﹑大米﹑大麦﹑小麦﹑淀粉﹑糖浆和糖类物质等。
（2）基本分类：
根据所采用的酵母和工艺﹐国际上啤酒分下面发酵啤酒和上面发酵啤酒两大类。啤酒具有独特的苦味和香味﹐营养成分丰富﹐含有各种人体所需的氨基酸及多量维生素如维生素B﹐菸酸﹐泛酸以及矿物质等。
啤酒花，使啤酒具有独特的苦味和香气并有防腐和澄清麦芽汁的能力。酒花始用于德国﹐学名为蛇麻﹐为大麻科葎草属多年生蔓性草本植物[1]。
1.2啤酒原料
啤酒的原料为大麦﹑酿造用水﹑酒花﹑酵母以及淀粉质辅助原料(玉米﹑大米﹑大麦﹑小麦等)和糖类辅助原料[2]等。主要原料：麦芽、大米。
大麦
适于啤酒酿造用的大麦为二棱或六棱大麦。二棱大麦的浸出率高﹐溶解度较好﹔六棱大麦的农业单产较高﹐活力强﹐但浸出率较低﹐麦芽溶解度不太稳定。啤酒用大麦的品质要求为﹕壳皮成分少﹐淀粉含量高﹐蛋白质含量适中(9～12％)﹔淡黄色﹐有光泽﹔水分含量低于13％﹔发芽率在95％以上。
酿造用水
通常﹐软水适于酿造淡色啤酒﹐碳酸盐含量高的硬水适于酿制浓色啤酒。淡色啤酒用水要求为﹕无色﹐无臭﹐透明﹐无浮游物﹐味纯正﹐无生物污染﹔硬度低﹔铁﹑锰含量低(含量高对啤酒的色﹑味有害﹐而且能引起喷涌现象)﹔不含亚硝酸盐。
酒花
雌雄异株﹐酿造所用均为雌花。中国人工栽培酒花的历史已有半个世纪﹐始于东北﹐目前在新疆﹑甘肃﹑内蒙﹑黑龙江﹑辽宁等地都建立了较大的酒花原料基地。成熟的新鲜酒花经干燥压榨﹐以整酒花使用﹐或粉碎压制颗粒後密封包装﹐也可制成酒花浸膏﹐然后在低温仓库中保存。其有效成分为酒花树脂和酒花油。每kg啤酒的酒花用量约为1.4～2.4kg。
酵母
酵母是用以进行啤酒发酵的微生物。啤酒酵母又分上面发酵酵母和下面发酵酵母。啤酒工厂为了确保酵母的纯度﹐进行以单细胞培养法为起点的纯粹培养。为了避免野生酵母和细菌的污染﹐必须严格啤酒工厂的清洗灭菌工作。
大米
淀粉含量高﹐浸出率也高﹐含油质较少。但大米淀粉的糊化温度比玉米高。以大米为辅助原料酿造的啤酒色泽浅﹐口味清爽。大米是中国用量最多的辅助原料。
糖类
大都在产糖地区应用﹐一般使用量为原料的10～20％。添加的种类主要有蔗糖﹑葡萄糖﹑转化糖﹑糖浆等。
小麦
德国的白啤酒以小麦芽为主原料﹐比利时的兰比克啤酒是用大麦芽配以小麦为辅料酿造具有地方特色的上面发酵啤酒。小麦品种有硬质小麦和软质小麦﹐啤酒工业宜采用软质小麦。
1.3 设计基本要求
设计项目：年产10万吨啤酒厂设计
设计规模：淡季日产100t,旺季日产：300t
成品：淡色啤酒
（1）产品质量标准
感官指标：
透明度清凉透明，无明显悬浮物和沉淀物
浊度（保质期）/EBC单位≤1.0
形态泡沫洁白细腻，持久挂杯
泡持性/s ≥300s
色度/EBC单位 5.0～9.5
香气和口味明显有酒花香气，口味纯正，爽口，酒
体协调，无异香、异味
理化指标：
酒精含量/% ≥3.7
原麦汁浓度/% 12±0.2
总酸含量/0.1mL·L-1≤2.6
二氧化碳含量/% ≥0.4
双乙酰含量/mg·L-1≤0.13
（2）产品卫生标准：卫生指标按GB2758执行
产品用途：广泛用于食品及餐饮行业
1.4 产品方案
1.4.1 生产规模及建设时间
啤酒厂年产量为1.0×105t
厂建设采取统一的规划布局，规范化建设，科学化管理，规模化生产，一体化经营，完全采用现代化企业管理模式将逐渐形成规模。本项目从立项到施工达产验收，共需2年。
1.4.2 主要原料规格
本工艺采用符合我国啤酒麦芽标准QB1686的优质麦芽。
1.4.3 生产品种及数量
表1-1生产品种为10°淡色啤酒
产品名称年产量班产量时间
瓶装啤酒100000t 34×3 1～12月（300天计）
1.4.4 产品质量及标准
GB191 包装储运图示标志
GB2758 发酵酒卫生标准
GB4544 啤酒瓶
GB4789.1～4789.28 食品卫生检验方法微生物学部分
GB4928 啤酒实验方法
GB5739 啤酒塑料周转箱
GB6543 瓦楞纸箱
GB10344 饮料酒标签标准
GB4927-91 啤酒质量标准
1.5设计指导思想
（1）精心设计。(2) 投资省、技术新。（3）质量好。（4）收效快。（5）回收期短。（6）设计工作必须认真进行调查研究。（7）学会查阅文献。（8）收集技术基础资料。（9）善于从实际出发去分析研究问题。（10）积极采用新技术。（11）力求设计在技术上具有现实行和先进性。（12）在经济上具有合理性。（13）设计必须结合实际。（14）因地制宜。（15）体现设计的通用性和独特性相结合的原则。（16）食品工厂设计还应注意到周围环境的清洁卫生。（17）及工厂内车间之间对卫生、无菌、防火等条件的相互影响。
1.6 感官评价
质量特征：富有洁白、细腻又持久的泡沫，悦目明快的色泽，酒液清凉，饮后有爽口和醇厚感。
感观要求:
浓、黑色啤酒的感观指标应符合表1-2规定
表1-2浓、黑色啤酒的感官指标[5]
外观无明显悬浮物和沉淀物无明显沉淀物沉淀物
泡沫形态泡沫细腻，挂杯泡沫较细腻，挂杯泡沫较粗泡持性，Ｓ≥２１０≥１８０≥１２０
色度ＥＢＣ浓色１５．０＿４０．０
黑色〉４０．０
香气和口味具有明显的麦芽香气，口
味纯正，爽有较明显的麦芽香气，口
味纯正
有麦芽香气，口味较纯正，
较爽
淡色啤酒的感观指标应符合表1-3的规定
表1-3淡色啤酒的感官指标
项目优级一级二级
外观透明度清亮透明，无明显悬浮
物和沉淀物
尚清，较透明
较透明
浊度，ＥＢＣ≤１．０≤１．５≤２．０
泡沫瓶装Ｓ≥２１０≥１８０≥１２０
色度ＥＢＣ１０°
１１°１２°
５．０-９．５５．０-１１．０５．０-１４．０理化要求
理化要求应符合表1-4的规定
表1-4理化要求【10】
项目优级一级二级
酒精度１２°≥３．７≥３．５
１１°≥３．４≥３．２
１０°≥３．１≥２．９
原麦汁浓度１２°１２±０．３
１１°１１±０．３
１０°１０±０．３
总酸10°11° 12°≤２．６
二氧化碳％≥０．４≥０．３８≥０．３５
双乙酰淡色mg/L≤０．１３≤０．１５≤０．２０啤酒的保质期:
瓶装、听装熟啤酒扣质期不少于１２０天（优、一级），６０天（二级）。瓶装鲜啤酒保质期不少于７天。罐装、桶装鲜啤酒保质期不少于３天。
第2章厂区的平面设计
2.1 厂址的选择
根据我国的具体情况，食品工厂一般建于距原产地附近大中城市的郊区。由于啤酒属于消费性强的休闲饮品，为了有利于销售，所以选择建于市区比较合适。这样不但可以获得足够的原料，而且利于产品的销售，同时还可以减少运输费用。
2.1.1 厂址选择的原则[4]
（1）厂址的位置要符合城市规划（供气、供电、给排水、交通运输等）和工厂对环境的要求。
（2）厂址地区要接近原料基地和产品销售市场，还要接近水源和能源。
（3）具有良好的交通运输条件。
（4）场地有效利用系数高，并有远景规划的最终总体布局。
（5）有一定的施工条件和投产后的协作条件。
（6）厂址选择要有利于三废处理，保证环境卫生。
2.1.2 自然条件及能源
根据食品工厂厂址选择的要求，将啤酒厂建于哈尔滨市郊区内。厂址地势平坦，周围无污染源，符合标准。场地面积有利于合理布置，符合工厂发展需要，并有一定扩建余地。该地自来水使用方便，且水质良好，可不用地下水，减少处理费用。接近排水系统，有利废水排放。供电系统也配备良好，可以满足生产需要。附近有居民区和学校，方便销售。
2.1.3 政治经济和交通
该地区在城市规划区内，经规划部门批准，符合规划布局。并且接近销售渠道，有良好的经济开发前景。附近有发达的交通运输条件，接近高速公路与铁路，使原料入厂和啤酒出厂顺利进行。
2.2 总平面设计
2.2.1 总平面设计原则
（1）符合生产工艺要求。
（2）布置紧凑合理，节约用地，同时为长期发展留有余地。
（3）必须满足食品工厂卫生要求和食品卫生要求。
（4）优化建筑物间距，按有关规划进行设计。
（5）适应运输要求。
2.2.2 总平面设计
（1）厂区主要建筑物：办公楼、原料库、生产车间、冷库、配电室、锅炉房等。（2）全建筑物朝向有利于通风采光。
（3）配电室靠近生产车间，减少能源消耗，锅炉房位于下风向。
（4）在厂房四周种植草坪，保证绿化。
（5）通盘考虑全厂布置，力求经济合理，充分考虑扩大生产。
（6）方便生产，符合生产程序。
2.3 车间布置
2.3.1 车间布置原则
生产车间工艺布置很重要，不仅对生产产品有很大关系，而且影响到工厂整体。在进行车间布置时，应遵循以下原则：
（1）生产车间是工厂的中心，其他部门均围绕其展开，它们应是一个协调统一的整体。因此，必须考虑与其他部门的相互关系，以及工厂的发展前景，满足总体设计要求。
（2）在工艺流程确定后，其设备的布置要尽量按工艺流水线安排，使占地面积最少，操作最方便。
（3）保证车间卫生，同时注意车间的采光、通风、降温等设施。
2.3.2 车间布置
（1）生产工序的安排要做到冷、热分开，生、熟分开，干、湿分开，成品、半成品分开。
（2）按生产流水线安排设备，防止交叉，浪费资源。
第3章工艺流程
3.1 工艺流程图[6]
大麦原料→粗选→精选→浸麦→发芽→干燥→除根→成品麦芽
原料（大米）→粉碎→糊化
↘
→过滤→煮沸→酒花分离→沉渣→冷却→前发酵
↗↓
原料（麦芽）→粉碎→糖化CO2
→后发酵（贮酒）→过冷却→过滤→滤过酒暂贮→装酒→压盖→杀菌→贴标→成品啤酒
3.2 工艺要点
3.2.1 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、细粉五个组分。
要求麦芽皮壳破而不碎，胚乳部分尽可能细一些。
3.2.2 糖化
制备麦芽汁的主要过程是糖化。将粉碎后的麦芽在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。与此同时，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。将煮沸纸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也进入糊化锅进行第二次煮沸，而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。
3.2.3 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槽两个操作过程。
过滤的目的是获得清凉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。
3.2.4 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；赋予麦汁独特的酒气香气和爽口的苦味；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温度，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。
煮沸时间70～90min，麦汁的煮沸强度应达到8%～10%，凝固性氮应达到1.5～20mg/L。
3.2.5 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。
3.2.6 发酵
本工艺采用“前锥后卧”发酵方式[7]。先在锥形发酵罐中进行啤酒发酵和双乙酰还原，然后送入卧式储酒罐中进行后发酵。
在主发酵结束，外观发酵达60%左右，酒温降至5～6℃时，现回收酵母，在将嫩啤酒送入储酒罐内。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。倒罐之后，进行后发酵和双乙酰还原，气压缓慢上升至0.08Mpa 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4章 物料衡算
100000t/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。
4.1 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4-1所示：
图4-1啤酒厂糖化车间工程流程示意图
4.2 工艺技术指标及基础数据
根据表4-1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100000t/a 啤酒厂糖化车间的物料平衡计算[3]。
麦芽，大米
粉碎
糊化（大
米）
糖化(麦芽)
过滤
麦汁煮沸锅 酒花渣分离器 回旋沉淀槽
麦汁薄板冷却器
水，蒸汽
酒花槽
热凝固物 冷凝固物
进入下一工段