年产万吨度淡色啤酒的工厂设计

引言本次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。

它主要包括啤酒厂的规划，啤酒工艺计算，啤酒厂资金的估算等方面的内容。

一个年产量10万吨啤酒厂主要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。

本次设计一共画三张图：全厂平面布置图、工艺流程图、车间工艺布置图。

1 厂址的选择根据我国的具体情况，食品工厂一般建在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。

厂址选择的原则（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[1]。

1．2自然条件及能源根据食品工厂厂址选择的要求，将啤酒厂建于淮安市郊区内。

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。

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，使原料入厂和啤酒出厂顺利进行。

2 总平面设计2．1 总品面设计原则（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）适合运输要求。

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]。

2．3 平面设计图（附图一）3 产品方案3．1 生产规模啤酒厂年产量为×105 t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。

3．2 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。

3．3 生产品种及数量表1 生产品种为10淡色啤酒产品名称年产量瓶装啤酒 100000t 班产量34×3 时间 1~12月（300天计）3．4 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~ 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4 工艺流程4．1 工艺流程图[3]（附图二）啤酒生产工艺流程啤酒生产分为两大部分：麦芽制造和啤酒酿造。

麦芽制造工艺流程：原料（大麦）→浸渍→发芽→干燥→除根啤酒酿造工艺流程：糖化用水洗糖用水酒花↓↓↓原料（麦芽，大米）→粉碎→糖化→麦汁过滤→麦汁煮沸↑↑酵母冲氧4．2 工艺要点4．2．1 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。

4．2．2 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4-min，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[4]。

4．2．3 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糟两个操作过程。

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。

4．2．4 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~20mg/L。

4．2．5 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。

4．2．6 发酵本工艺采用“前锥后卧”发酵方式[5]。

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。

5 定员设计5．1 工作制度（1）全年生产天数300d。

（2）生产车间及辅助车间按三班成产，每班工作8h。

（3）劳动出勤率按95%配置预备人员。

5．2 劳动定员假定公司定员783人。

其中专业人员80人，占职工的%，生产及销售第一线人员703人，占职工的%。

6主要车间工艺布置6．1 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。

6．2 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。

6．3 车间设计图（附图三）7 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（糖化糟和酒花糟）等。

7．1 工艺技术指标及基础数据根据表7-1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100L10°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[6]。

表7-1 啤酒生产基础数据项目名称百分比/%定额原料利用率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原料配比麦芽70大米30冷却损失7发酵损失2啤酒损失率（对麦汁）过滤损失1瓶装损失2总损失127．2 100kg原料（70%麦芽，30%大米）生产10°淡色啤酒的物料衡算（1）热麦计算根据表7-1可得到原料收率分别为：麦芽收率为：78%×（100－6）％＝％大米收率为：90％×﹙100－12﹚％＝％混合原料收得率为：（×％＋×％﹚98％＝％由上述可得100kg混合料原料可制得的10°热麦汁量为：（%×100﹚÷10％＝﹙kg﹚又知10°麦汁在10℃时的相对密度为，而100℃热麦汁比20℃时的麦汁体积增加倍，故热麦汁（100℃）体积为：÷（×1000）×1000×＝（L）（2）冷麦汁量为：×﹙1－﹚＝﹙L﹚（3）发酵液量为：×﹙1－﹚＝﹙L﹚（4）过滤酒量为：×﹙1－﹚＝﹙L﹚（5）成品啤酒量为：×﹙1－﹚＝﹙L﹚7．3 生产100L10°淡色啤酒的物料衡算[7]根据上述衡算结果知，100kg混合原料可生产10°淡色成品啤酒，故可得以下结果：（1）生产100L10°淡色啤酒需耗混合原料量为：﹙100／﹚×100＝﹙kg﹚（2）麦芽耗用量为：×70%＝﹙kg﹚（3）大米耗用量为：－＝﹙kg﹚（4）酒花耗用量：对浅色啤酒，热麦汁中加入的酒花量为％，故为：﹙100／﹚××％＝﹙kg﹚（5）热麦汁量为：﹙／100﹚×＝﹙L﹚（6）冷麦汁量为：﹙／100﹚×＝﹙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－﹚﹙100－78﹚／﹙100－80﹚] ×＝﹙kg﹚而湿大米糟量为：[﹙1－﹚﹙100－90﹚／﹙100－80﹚] ×＝﹙kg﹚故湿糖化糟量为：＋＝﹙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﹚] ×＝﹙kg﹚7．4 100000t/a10°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，淡季150天，旺季150天，则每年总糖化次数为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7-2所示。

糖化一次定额：成品啤酒：100000吨÷1800次＝吨/次÷L＝过滤酒：×÷100L＝发酵液：×÷100L＝湿酒花糟：×÷100L＝湿糖化糟：×÷100L＝冷麦汁：×÷100L＝热麦汁：×÷100L＝酒花：×÷100L＝大米：×÷100L＝小麦：×÷100L＝混合原料：×÷100L＝旺季一天生产：×8＝淡季一天生产：×4＝年生产量：×1800＝.2L其他的年产量的计算都乘以1800可得到表7-2表7-2 啤酒厂酿造车间物料衡算表物料名称单位对100kg混合原料100L10°淡色啤酒糖化一次定额量100000t/a啤酒生产混合原料kg100×107大麦kg70×107小米kg30×107酒花kg×107热麦汁L×107冷麦汁L×107湿糖化糟kg×107湿酒花糟kg×105发酵液L×107过滤酒L×107成品啤酒L×107备注：10°淡色啤酒的密度是1012kg/m38 水、汽、冷、CO用量的计算2用水量的计算1、糖化用水糊化锅加水比为1：5 糊化用水：×5＝糖化锅加水比为1：糖化锅用水量：×＝ t用水总量：＋＝ t每班用水量：×3＝ t/班年用水量：×500＝ t/年2、洗槽用水量100 kg混合原料用水450 kg 所以每次洗槽用水：×＝ t/次每班用水量：×3＝ t/班年用水量：×500＝ t/年3、糖化室洗刷用水一般糖化室及其设备洗刷，刷洗糖化锅一次用水20 t，每班用水量：20×3＝60 t/班年用水量： 60×500＝30000 t/年4、回选沉淀槽洗刷用水每次用水3 t 每班用水量：3×3＝9 t/班年用水量： 9×500＝4500 t/年 5、麦汁冷却器洗刷用水每次用水3 t 每班用水量： 3×3＝9 t/天 年用水量： 9×500＝4500 t/年 6、酵母扩大培养设备及车间洗刷用水每次用水15 t ，每月一次， 年用水量： 15×12＝180 t/年 7、麦汁冷却用水采用一级冷却，用2 ℃冰水将98 ℃的麦汁冷却至9 ℃，冰水出口温度为80 ℃， 每班冷却用水：G ＝η)(1t t C Qa -＝）η－（12w 21t t C )('-'t t C G P P ＝98.028*******.0367.352⨯-⨯⨯⨯）（）－（＝ t/D年用水量： ×500＝201030 t/年 8、锥形发酵罐洗涤用水每班洗1个，每个用水5 t 每班用水量： 5×1=5t/天年用水量： 5×500＝2500 t/年 9、过滤设备洗刷用水每班洗刷一次，每次用水4 t ， 年用水量： 4×500＝2000 t/年 10、清酒罐洗刷用水每班洗清酒罐一次，用水10 t ， 年用水量： 10×500＝5000 t/年11、酵母离心机洗涤用水每班冲洗一次，用水1 t，年用水量：1×500＝500 t/年12、啤酒薄板冷却器用水每班冲洗一次，每次用水3 t 年用水量：3×500＝1500 t/年13、煮沸锅二次蒸汽回收耗水量Q＝G水（t2-t1）C水G水＝水CQ)tt(12-＝1188010922.56⨯-⨯）（＝ kg＝ t每班用水量：×6＝573 t/天年用水量：573×500＝286500 t/年表用水量表项目每班用水量 t/天年用水量 t/年糖化用水洗槽用水糖化室洗刷用水6030000回旋沉淀槽洗刷用水94500麦汁冷却器洗刷用水94500酵母扩大培养用水15180麦汁冷却用水201030锥形发酵罐洗涤用水52500过滤设备洗刷用水63000清酒罐洗刷用水105000酵母离心机洗涤用水750啤酒薄板冷却器用水1750煮沸锅二次蒸汽回收耗水量573286500总计616704耗汽量的计算1、麦汁制备耗用蒸汽量（1）糖化工段耗用蒸汽量糖化锅（麦芽2193 kg，水7677 kg）糊化锅（大米940 kg，水4700 kg）35 ℃（30 min） 45℃（20 min）↓15 min ↓45 min50 ℃(30 min) 90℃(20 min)↓↓15 min68 ℃（50 min）←———————100℃（30 min）↓10 min76℃————→麦汁过滤糖化锅总投料量： 4093＋14324＝18417 kg糊化锅总投料量： 1754＋8770＝10524 kg糖化用水耗汽量： Q1糖化醪比热：C糖＝（G麦C麦＋G水C水）/（G麦＋G水）原料比热：C＝C0（1-w％）＋C水w％式中 C－谷物（绝干）比热为 kcal/kg℃W－谷物水分含量C水－水的比热为 kcal/kg℃C麦芽＝×（1-6％）＋1×6％＝ kcal/kg℃C大米＝×（1-13％）＋1×13％＝ kcal/kg℃C糖＝（4093×＋14324×1）/(4093＋14324)＝ kcal/kg℃麦芽混合前温度为t麦＝18 ℃，混合后醪液温度t混＝39 ℃t混G混C糖＝G麦C麦t麦＋G水C水t水t水＝114324184078.0409386839.037)143244093(⨯⨯⨯⨯⨯+－＝℃℃的水由80 ℃的麦汁冷却回收水与自来水混合而得。