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1、长江大学发酵工厂设计课程设计题 目 名 称：年产200吨啤酒糖化车间设计学 院（系）：生命科学学院专 业 班 级：学 生 姓 名： 指 导 教 师：课程设计日期：2013年10月23日-2014年1月10日目录引言1 发酵工厂总平面设计方案1.1 工厂的选址1.2 工厂总平面设计方案2 生产工艺流程设计2.1 生产工艺概述2.2 原料及产品质量 2.3 生产工艺流程3 设计计算说明3.1 物料平衡计算3.2 水平衡计算3.3 热量平衡计算3.4 无菌空气平衡计算3.5 班产量计算与人员安排3.6 设备的选型与校核计算4 车间设备布置设计4.1 车间布置说明4.l 车间布置图纸（平面图、立面图、
2、主要设备图）总结年产200吨啤酒糖化车间设计学 生：李文清 吴宇 徐宗凯 滕炎桐 生命科学学院 指导老师：夏 帆，生命科学学院引言 啤酒是以麦芽为主要原料，添加酒花，经酵母发酵酿制而成的，是一种含二氧化碳、起泡、低酒精度的饮料酒。由于其含醇量低，清凉爽口，深受世界各国的喜爱，成为世界性的饮料酒。啤酒的原料是大麦。大麦是世界上种植最早的谷物之一，几乎世界上所有地区都可种植，它的产量在谷物排名上，在小麦、玉米、稻谷之下，居第四位，而且大麦不是人类主要的粮食，习惯上作饲料。酿酒后的麦糟中，蛋白质含量得到相对富集，更适宜于做饲料，于是，用大麦制啤酒得到发展。中国近代啤酒是从欧洲传入的，据考证在1900
3、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。我国啤酒工业的未来主要有以下几方面的变化：产量的发展；规模的扩大；技术经济指标还有差距，要不断的提高；原料的发展；啤酒品种向多样化发展；高浓度酿造技术；非热消毒的纯生啤酒酿造；人才的培养等。随着世界的发展，啤酒的生产
4、技术逐步成为重点。当今，纯生啤酒的生产技术，膜过滤技术，微生物检测和控制技术，糖浆辅料的使用逐步发展起来。相信不久的将来，中国的啤酒业将以崭新的面貌跻身于世界啤酒先进领域。 1 发酵工厂总平面设计方案1.1 工厂的选址 1.1.1厂址选择的原则厂址选择是设计工作的基本内容之一。厂址选择的好坏直接影响设计质量、建设进度、投资大小和投产后经营管理条件。因此，厂址选择是一项包括政治、经济、技术的综合性的复杂工作，具有较高的原则性和广泛的技术性。1、厂址要符合国家下达建厂计划任务书中所作的规定和要求。2、厂址应符合当地城镇总体发展规划的要求，并尽量与附近工业企业相配合，以节约基建投资。3、厂址的面积和
5、外形要满足啤酒生产工艺的要求，并留有适当的扩建余地。4、厂址地形宜平坦，地面倾斜坡度最好不超过3% ,便于厂区运输线路布置，并尽可能减少土方工程量。5、厂址应符合国家有关卫生、防火、人防等要求。如:厂区应在居民点下风侧;河流的上游;厂区附近不得有细菌，传染病病源或其他污染的来源;不应选择在低洼窝风的地形做厂区，应避开军事措施地区等等。6、厂址应在当地最高洪水水位之上，如果低于洪水位则须有坚固堤防保护.同时，要防止内涝水的浸淹.1.1.2厂址选择从投资和经济效益考虑1、厂址应有较方便的运输条件，若需建公路或专用铁路时，距离最短为好，以节省投资。2、有一定供电条件，满足生产需要。3、所选厂址附近不
6、仅有充足的水源，而且水质应较好。4、厂址最好选在居民区附近，这样可以减少宿舍，商店，学校等职工的生活福利设施。1.1.3厂址的选择依据1、要有可靠的水源，在满足啤酒厂生产用水的水质、水量及水温的条件之下，应尽可能靠近水似，以缩短管路及动力电缆的铺设工程.如用山泉水、地下水、水库水，自来水或江河水等水源，可单独采取一种水源，也可取二种或三种水源以分别用于生产。2、根据交通运输方式的不同而考虑厂址的位置.如原材料、成品以水运为主，则应尽可能靠近河流，并考虑码头的适当位置:如以陆运为主，则须靠近铁路或公路，并尽量减少沿途修建桥、隧洞的工程。3、厂址应尽可能靠近一些已有的热，电源，以充分取得企业协作的
7、条件。4、厂址地质要符合啤酒厂设计的要求，一般地耐力宜在20吨/平方米以上为好，可节约基础工程投资，但应避免在地表过浅或已露头岩石的地区及喀斯特、土崩、滑坡、流砂地区或是古河道，古墓之上选择厂区。5、一般啤酒厂厂址应避免选在地震基本烈度在七度或七度以上地区:当地展基本烈度为九度或超过九度的地区不宜建大型啤酒厂.6、厂址不宜选在有矿产地区、有古迹文物地区。风景游览区、有化学废料，有机废料堆放的地区等。7、厂址应尽量靠近城镇或啤酒销售区域，以减少大量的瓶箱运输。8、选厂时应考虑职工生活区的位置，并尽可能靠近城镇，以减少集体事业设施的投资，改善职工生活福利的条件。9、选厂中还应尽量了解施工期间水电供
8、应，劳动力来源，施工工人居住生活，施工机械、预制场地、建材的运输、堆放等条件的利便情况。10、要考虑啤酒厂的综合利用以及啤酒厂废料的处理及堆放场地。1.1.4厂址选择结果综合以各种因素，初步选择荆州近郊作为啤酒厂的厂址。这样，原料购买运输不成问题，产品又能及时的销往各中心城市，交通较为方便，是较为理想的选择。1.1.5环境保护方案工厂应远离市中心距大型的化工厂较远，尽量减少大气污染及水污染，污水先用活性污泥处理，达标后再排放。三废要符合国家标准。 1.2 工厂总平面设计方案（1） 满足生产要求，工艺流程合理 工厂总体布局应满足生产要求，符合工艺过程，减少物流量，同时重视各部门之间的-关系密切程
9、度。具体布置模式有两种： 按功能划分厂区，即将工厂的各部门按生产性质、卫生，防火与运输要求的相似性，将工厂划分为若干功能区段。如中、大型机械工厂的厂区，可划分为加工装配区，备料（热加工）区，动力区、仓库设施区及厂前区等。这种布置模式的优点是各区域功能明确，相互干扰少，环境条件好，但是，这种布置模式难以完全满足工艺流程和物流合理化的要求。 采用系统布置设计模式，即按各部门之间物流与非物流相互关系的密切程度进行系统布置，因此可以避免物料搬运的往返交叉，节省搬运时间与费用。 （2）适应工厂内外运输要求，线路短捷顺直 工厂总平面布置要与工厂内部运输方式相适应。根据生产产品产量特点，可以采用铁路运输、道
10、路运输、带式运输或管道运输等。根据选定的运输方式，运输设备及技术要求等，合理地确定运输线路及与之有关的部门的位置。 厂内道路承担着物料运输，人流输送，消防通行的任务，还具有划分厂区的功能；道路系统的布局对厂区绿化、美化，排水设施布置，工程管线铺设，也有重大影响。 工厂内部运输方式，道路布局等应与厂外运输方式相适应，这也是工厂总平面布置应给予重视的问题。 （3）合理用地 节约用地是我国的一项基本国策。工业企业建设中，在确保生产和安全的前提下，应尽量合理地节约建设用地。在工厂总平面布置时可以采取如下措施：根据运输、防火、安全，卫生、绿化等要求，台理确定通道宽度以及各部门建筑物之间的距离，力求总体布
11、局紧凑合理。 在满足生产工艺要求的前提下，将联系密切的生产厂房进行合并，建成联合厂房。此外，可以采用多层建筑或适宜的建筑物外形。适当预留发展用地。 （4）充分注意防火、防爆、防振与防噪声 安全生产是工厂布局首先要考虑的问题，在某些危险部门之间应留出适当的防火、防爆间距。 振动会影响精密作业车间的生产，因此精密车间必须远离振源或采用必要的隔振措施。如机械厂的精加工车间及计量部门应远离锻造车间或冲压车间。 噪声不仅影响工作，而且还会摧残人的身体健康。因此，在工厂总平面布置时要考虑防噪声问题，一是可以采取隔音措施，降低噪声源发出的噪声级；二是可以采取使人员多的部门远离噪声源的方法。（5）利用风象、朝
12、向的自然条件，减小环境污染 生产中产生的有害烟雾和粉尘会严重影响工作人员的身体健康，并会造成环境污染。进行工厂总平面布置前，必须了解当地.全年各季节风向的分布和变化转换规律，绘制成风象图，拽出全年占优势的盛行风向及最小风频风向。如我国北方大部分地区春，夏季盛行东南风，秋，冬季盛行西北风。散发有害烟雾或粉尘的车间，应分布在两盛行风向间的最小频风向的上风侧。 另外，建筑物的朝向也是工厂总平面布置时应注意的问题，特别是对日照、采光和自然通风要求较高的建筑物，更应注意这个问题。 （6）充分利用地形、地貌、地质条件。 （7）考虑建筑群体的空间组织和造型，注意美学效果。（8）考虑建筑施工的便利条件。2 生
13、产工艺流程设计2.1 生产工艺概述 啤酒厂的生产工艺主要包括麦汁的制备和啤酒的发酵。 麦汁的制备主要在糖化车间进行。粉碎后的麦芽和辅料和水混合进入糖化锅和糊化锅，原料中的非水溶性物质在酶作用下，经过糖化、糊化过程被分解为水溶性浸出物。滤槽将麦汁中的水溶性浸出物和非水溶性麦槽等物质分开。麦汁经煮沸加入颗粒酒花，然后经迴旋沉淀槽将热麦汁与热凝固物分离。分离后的麦汁进入薄板冷却器冷却，再利用过滤设备等分离出麦汁中的冷凝固物4。麦芽汁组分直接影响酵母生长、发酵，进而影响啤酒的风格和风味稳定性5。处理后的麦汁进入发酵罐发酵。2.2.1 麦汁的制备 热水 蒸汽 麦槽贮槽大米粉糊化锅 蒸汽 麦槽 7585
14、热水洗槽 麦芽粉浆糖化锅 板框式压滤机 颗粒酒花 麦汁暂存罐薄板热交换器煮沸锅蒸汽 冰水 供O2 煮沸锅迴转沉淀槽麦汁冷却器发酵罐 二次蒸汽 热凝固物 80 热水罐 冷水冷凝器90 热水罐图2.1 麦汁制备流程图1、原料的粉碎及输送原料经过粉碎后，有较大的比表面积，物质更容易溶解和分散在水中，加速物料的溶解和酶的反应。 麦芽 麦芽立仓 精选筛 除铁器 麦芽定量秤 湿式粉碎机 大米 大米立仓 平面迴转筛 除铁器 大米定量秤 大米粉碎机 大米粉储箱大米和麦芽由斗式提升机和螺旋机送入立仓储藏，然后经过倾斜输送板送至螺旋输送带送入平面迴转振筛除杂，再经除铁器除铁，进入定量秤。满秤后，大米用干法粉碎，要
15、求尽量细。麦芽用湿法粉碎，要求麦芽皮裂而不碎。粉碎后，大米粉和麦芽粉分别进入糊化和糖化锅。 目前原料输送采用机械输送和气流输送较多，它们的优缺点如下：（1） 气流输送：设备简单，占地面积少，费用少，连续化、自动化程度高，输送能力和距离有较大的变动范围。在气流输送的同时，还可以对物料进行加热、冷却、干燥等操作。但气流输送能耗大，使用不当容易堵塞管道，输送过程麦芽易磨损，故不设计不采用。（2） 机械输送：设备较复杂，占地面积大，但斗式提升机和螺旋机输送机配合，可将原料送至所需地方，功率小，运输能力强，操作连续，生产可靠，对麦芽无磨损，适于短距离输送。根据本厂的实际情况，采用斗式提升机和螺旋输送机相
16、配合的机械输送方式。 麦芽的粉碎有干法、回潮法、湿法和连续浸渍湿式粉碎等方法。 （1） 干法粉碎 干法粉碎是传统的粉碎方法，一般采用辊式粉碎机。该法要求麦芽含水在58，此时麦芽松脆，便于控制粉碎度。它的不足之处是麦皮易被破碎过细，影响麦汁过滤和啤酒的口味、色泽，粉碎时粉尘大，造成物料损失。 （2） 回潮法 又叫增湿粉碎，短时间内向麦芽通入蒸汽或热水，使麦壳增加水分，使麦皮有韧性而不破碎，有利于过滤，减少不利于啤酒质量的物质溶出。但该法对麦壳吸水量和粉碎时间要求较高，易造成增湿不均匀，粉碎质量难以保证。 （3） 湿法粉碎 由于麦壳吸水变软，粉碎时麦片不破碎。过滤速度可提高2025或提高槽投料量，
17、麦槽层厚度可达500600 mm，但不影响过滤。由于麦芽进行了预浸渍，使酶增强，从而使麦芽浸出率比干法粉碎提高0.7左右。粉尘减少，麦汁色度下降。但缺点是：每吨麦芽粉碎电耗比干法高2030；投料后同时浸泡，但粉碎时间不一致，麦芽的溶解性有差异，影响糖化的均匀性。 （4） 连续浸渍湿式粉碎法 麦芽在进入粉碎机前先连续进入浸渍室或斗仓，用温水浸渍60 s使麦芽壳变得富有弹性后再进入粉碎机边喷水边粉碎，落入调浆槽中加入糖化用水后用醪泵泵入糖化锅。此法改进了前几种方法的缺点，本设计采用该方法。 大米采用四辊的二级粉碎机进行干法粉碎，大米的粉碎度越细越好，以增加原料与水的接触面积，有利于大米的糊化和糖化
18、。2、糖化3 ,6 糖化过程是利用麦芽中各种水解酶在适宜的条件下将原料中的不溶性高分子物质（淀粉、蛋白质等）分解为可溶性的低分子物质。 糖化方法包括以下几种： 煮出糖化法：一次煮出糖化法、二次煮出糖化法、三次煮出糖化法； 浸出糖化法：升温浸出糖化法、降温浸出糖化法； 其他方法：复式一次煮出糖化法、复式煮浸糖化法、谷皮分离糖化法、外加酶制剂糖化法、其他特殊糖化法。 煮出糖化法是指麦芽醪利用酶的生化作用和热力的物理作用 ，使其有效成分分解和溶解，通过部分麦芽醪的热煮沸、并醪，使醪逐步梯级升温至糖化终了。部分麦芽醪被煮沸次数则称为几次煮出法。 浸出糖化法是指麦芽醪只利用酶的生化作用，用不断加热或冷却
19、调节醪的温度，使糖化完成。麦芽醪没有煮沸。 其他方法是由两种基本方法演变而来。当使用大米、玉米等不发芽谷物作为辅料时，要对辅料进行糊化和液化，采用复式糖化法。由于浸出糖化法成本高，原料利用率低，且只适合酿造上面啤酒和低浓度啤酒，本设计不采用。而煮出法糖化法原料利用率高，糖化时间短，麦汁成份好，糖与非糖成分易控制，酿造出的啤酒有浓厚和杀口感觉，该工艺成熟，已被广泛使用。故本设计采用该法。煮出糖化法，根据醪液煮沸的次数，常用的有一次和二次煮出糖化法。（1） 一次煮出糖化法：该法原料利用率不高，对麦芽质量要求高。但此法有3大显著优点：一是糖化时间短；二是过程简单，节约蒸汽和动力；三是煮沸时间短，麦皮
20、浸出物少，因而麦汁色泽清而浅，啤酒味醇。由于原料供应商完全可以保证提供优质麦芽，故采用一次煮出糖化法。（2） 二次煮出糖化法：此法灵活性大，适于各种质量的麦芽和类型的啤酒，其操作较简单，煮沸时间短，能耗较小，设备利用率高，生产周期短，成本低，但与一次煮出糖化法相比，这些方面都不比一次煮出糖化法理想，故不采用。本设计采用一次煮出糖化法。 糖化锅 糊化锅 35 （30 min） 45 （20 min） 15 min 45 min50 (30 min) 90 (20 min) 15 min 68 （50 min）100 （30 min） 10 min 76 麦汁过滤图2.2 一次煮出糖化流程图（1）
21、 经过连续浸渍湿式粉碎的麦芽粉浆输送到糖化锅中在35 下保温30 min,此时麦芽中磷酸酯酶将麦芽中的菲汀水解为酸性磷酸盐，pH5.3。再利用糖化锅夹层把醪液加热到50 进行，在30 min的蛋白质休止里，酶分解蛋白质形成多肽和氨基酸，pH 5.3。 （2） 把大米粉及淀粉液化酶制剂一同送入糊化锅中与定量的热水混合，在45 下保温20 min，持续加热45 min,使醪液升温至90 ，保温20 min。在15 min内把醪液加热至100 ，煮沸30 min。（3） 一边搅拌，一边把糊化醪液送到糖化锅，加热混合液到 68 ，进行糖化分解，淀粉水解成可溶性糊精和可发酵性糖，麦芽中淀粉酶催化形成可发
22、酵性糖，pH 5.6。（4） 糖化至碘检反应基本完全， 10 min内把醪液加热至76 使糖化终了。（5） 把糖化结束的醪液送入过滤机，进行过滤处理。3、麦芽醪的过滤 糖化过程完成后，麦汁的组分基本确定，必须采用过滤方法将麦汁与麦糟尽快分离，得到清亮的麦汁和较高的麦汁收得率。要求麦汁清亮透明，无白色淀粉颗粒、麦皮等杂物，洗糟水清亮，无失光混浊，控制洗糟次数。 麦芽醪过滤得到头道麦汁；然后用80 热水洗槽，洗出吸附在麦芽槽中的可溶性浸出物，得到二滤、三滤洗槽麦汁。 根据不同的设备配置，过滤的方法主要有以下三种:（1） 依赖于液柱静压力为推动力的过滤槽法；（2） 依赖于泵送醪液的正压力为推动力的压
23、滤机法；（3） 依赖于液柱静压和麦汁泵抽吸局部负压的渗出过滤法。近年来压滤机开发了很多功能不断完善的新型产品，包括板框式压滤机、袋式高压压滤机和膜压式压滤机，许多大型啤酒集团使用新型麦汁压滤机。（1） 新型压滤机法：该法对麦芽粉碎度要求不很严格，过滤面积大，与旧式的过滤机不同，笨重的人工装卸已全部实行自动控制和机械化。水、电、汽的需求量比较均衡，高峰负荷降低，缩短了压缩时间，一天可过滤12次左右，提高了设备利用率，本设计采用板框式压滤机。（2） 过滤槽法：新型过滤槽的生产能力较传统的麦汁过滤槽容量大，但对麦芽粉碎度要求严格，过滤、洗涤时间长，辅助原料用量相对少些，并且过滤速度慢，每24小时周转
24、4次，成为麦汁制备的限制因素，故不采用。4、麦汁煮沸和颗粒酒花添加麦汁过滤结束后，麦汁先进入暂存罐，然后通过一薄板换热器预热后进入煮沸锅，在煮沸过程中添加颗粒酒花。煮沸可以蒸发水分浓缩麦汁，破坏酶的活性和杀菌，浸出酒花的有效成分，使蛋白质变性和絮凝。煮沸锅设内加热器，煮沸强度为10，总煮沸时间为90 min。煮沸时颗粒酒花分两次加入，第一次是在初沸后10 min加10颗粒酒花，主要起消泡作用；第二次在煮沸1小时后加入剩余的颗粒酒花。使用时用手打开铝薄包装袋，把袋中的颗粒酒花直接加入煮沸锅中6。 绝大多数煮沸设备采用间接加热方式，热源有热水和蒸汽。热水的总热效率比蒸汽高20，但对设备的加热器耐压
25、性要求高，设备制造费用高，所以普遍使用蒸汽。本设计使用列管式内加热器煮沸锅，常压煮沸法。采用列管加热，管内麦汁受热上升，在加热管上部喷出，底部麦汁不断进入加热管，麦汁形成对流，省去动力和搅拌系统。 煮沸方法包括常压煮沸、加压煮沸和低压煮沸（体外煮沸）。（1） 常压煮沸：工艺成熟，操作方便，维修费用低。酒花浸出率高，所得麦汁质量好。同时由于本设计每天的糖化次数不多，故采用该方法。（2） 加压煮沸：在0.110.22 MPa压力下煮沸，温度高达120 ，缩短煮沸时间，获得更好的非生物稳定性。但降低了酸的浸出量和酒花的利用率，故本设计不采用。（3） 低压煮沸：该方法设备复杂，能耗大，故不采用。5、热
26、凝固物的分离6热凝固物是麦汁煮沸过程中高分子氮凝聚而成的不溶性混合物，主要由直径为3080 m的蛋白质和多酚混合物组成。迴旋沉淀槽是最常用的热凝固物分离设备，分离效果最佳。将煮沸好的麦汁以切线方向倒入回转沉淀槽，麦汁在槽内回旋运动，进料时间为1520 min，停留30 min左右，麦汁从槽边麦汁出口流出，在离心的作用下，热凝固物下沉至槽底中心排出。6、麦汁的冷却与充氧啤酒发酵要求在低温下进行，所以麦汁要尽快冷却至发酵所需要的温度。最常用的麦汁冷却器是薄板冷却器。麦汁冷却方式有一段冷却和两段冷却。一段薄板冷却器无中间板，结构简单，节能和控制方面优于两段冷却薄板冷却器，故使用一段薄板冷却器。用3
27、冰水冷却热麦汁，冰水被加热至7580 ，可做洗槽用水。酵母繁殖需要氧气，给酵母提供足够的氧气（无菌空气方式）有利于酵母繁殖和积累能量，并进入发酵阶段。为避免氧化作用，麦汁通风充氧须在麦汁冷却后进行。通风后的麦汁溶氧量一般在610 mg/L。过高会使酵母过度繁殖，产物减少，副产物增多。而酵母繁殖过少，则发酵速度慢，延长发酵周期6。2.2.2 啤酒发酵工艺麦芽汁经啤酒酵母发酵酿制而成啤酒。酵母的主要代谢产物是乙醇和二氧化碳，但同时也形成一系列发酵副产物，如醇类、醛类、酸类、酮类、酉旨类和硫化物等物质这些发酵产物决定了啤酒的风味、泡沫、色泽和稳定性等各项理化指标，同时也赋予了啤酒典型的特色7,8。1
28、、啤酒酵母的扩大培养1,9首先用平板分离法获得优良的酵母菌株，然后进行实验室和生产现场的扩大培养。实验室扩大培养：斜面试管 试管或富氏瓶培养 巴氏瓶或三角瓶培养 卡氏罐培养图2.3 啤酒酵母实验室扩大培养流程图生产现场扩大培养：汉生库勒氏培养罐扩大培养 酵母扩大培养罐 酵母二级扩大培养罐 锥形罐图2.4 啤酒酵母生产现场扩大培养流程图2、啤酒的发酵6,10啤酒发酵因所用酵母的不同，分为上面发酵和下面发酵。前者采用上面酵母和较高的发酵温度，后者采用下面酵母和较低的发酵温度。下面发酵是普遍使用的啤酒生产方法。本设计采用下面发酵。啤酒的发酵方法有传统方法和现代方法。传统方法是将啤酒发酵分为前发酵(或
29、主酵)和后发酵 (后贮)两个阶段;前酵池和后贮罐都放置在很大的冷藏室环境进行温度控制调节:酵母的繁殖和大部分可发酵性搪的代谢在前发酵阶段完成，剩余糖份分解、二氧化碳溶解、成熟和澄清在后发酵阶段完成。现代方法是以20世纪60年代广泛采用锥形发酵罐为代表，露天放置，酵母繁殖、降搪、成熟和澄清均在一个发酵罐中完成，叫做露天锥罐一罐法发酵。各发酵方法比较如下：（1） 传统发酵法：啤酒质量好，工艺简单成熟，但周期长，投资大，占地面积大，工作环境差，不便于机械化、自动化生产，故不采用。（2） 连续发酵法：发酵周期短，便于自动化控制，节省人力、厂房和用地，动力消耗低，但管理要求高，否则易污染，设备造价高，对
30、酵母要求也高，产品质量差，工艺不成熟，故不采用。（3） 固定化酵母发酵法：发酵周期短，设备简单，缩减酵母培养工艺，节省投资，减少占地面积，便于管道化生产，但工艺不成熟，啤酒性能不稳定，尚在试验中，故也不采用。（4） 锥形罐单罐发酵法：单位占地面积的啤酒产量大，可方便排放酵母及其他沉淀物，发酵温度控制方便，发酵周期短，便于自动控制，节省人力与洗涤费用，卫生条件比较好，改善了工作环境，易于回收CO2和酵母，降低生产成本，且广泛应用，工艺成熟，啤酒质量较好，故本设计采用此法。另外，高温发酵有利缩短发酵周期，但副产物较多，影响啤酒的风味。而低温发酵则风味好，周期长，考虑保证产品的质量，故采用低温发酵。
31、发酵罐酵母离心分离机 留种酵母 废酵母 废酵母 酵母种罐 酵母洗涤 酵母干燥图2.5 啤酒发酵工艺流程图（1） 三锅麦汁注满一发酵罐，时间少于12小时，加0.7的酵母。（2） 冷麦汁进罐温度为9 ，自然升温至12 ，然后保持12 发酵5天.（3） 糖度降至10.511Bx，通过CO2测纯度并回收，降至4.0Bx时停止，保证0.8 kg/cm2（4） 在2 保持5天，使外观发酵度达60以上，用36小时把发酵液降至7 ，排酵母一次，还原双乙酰6天，每天排酵母及凝固物一次。（5） 当双乙酰含量低于0.1 ppm后，用36小时降温至3 ，保持3天，再泵至罐外的薄板冷却器中把温度冷至-1 ，然后送至啤酒
32、处理罐冷罐7天，每天排一次酵母及冷凝固物，并进行CO2洗涤，7天后浊啤酒经硅藻土过滤机过滤，同时进行啤酒混浊经验和滤过酒检查，然后进入清酒罐，再进入包装车间。2.2.3 啤酒的过滤发酵完的啤酒冷却器处理罐薄板冷却器硅藻土过滤机纸板过滤机 清酒罐 图2.6 啤酒过滤流程图 发酵出来的啤酒经酵母分离机分离出来后，进入一薄板冷却器，然后进入啤酒处理罐，进行CO2洗涤，再经一次冷却器，冷却至-1 ，经粗滤精滤后，送清酒罐然后包装。啤酒过滤的主要方式有棉饼过滤机、硅藻土过滤机、纸板过滤机、双流过滤机、错流过滤机、无菌膜过滤机。现在普遍使用的是过滤设备是硅藻土过滤机、纸板过滤机和无菌膜过滤机。硅藻土过滤机
33、作为啤酒的粗滤，纸板过滤机作为啤酒的精滤，无菌膜过滤机主要用于生产纯生啤酒6,9。硅藻土过滤机主要有板框式、烛式、水平圆盘式三种，本设计采用板框式。2.2.4 啤酒包装过滤完的啤酒，在清酒罐低温存放准备包装，通常同一批啤酒应在24小时内包装完毕。均采用瞬时巴氏杀菌工艺技术和自动包装生产线。啤酒杀菌的目的是保证啤酒的生物稳定性，有利于长期保存。 滤过啤酒 瓶子选瓶 浸瓶洗瓶 空水验瓶装酒压盖巴氏灭菌验酒贴标装箱瓶装熟啤酒图2.7 瓶装流程图 空罐卸装托盘机链条输送机洗涤机罐装机自动定量仪分道器杀菌机风干机测重仪垛装图2.8 罐装流程图空桶浸泡刷洗蒸汽灭菌罐装垛装图2.9 桶装流程图2.2.5 啤
34、酒生产副产物的利用1、麦槽的利用麦槽是麦芽和大米在不发芽谷物原料在啤酒糖化中不溶解物质构成的。麦槽是有价值的饲料，有较高的蛋白质，并受到适度分解。2、二氧化碳的回收二氧化碳是啤酒发酵中最主要的副产物，二氧化碳也是重要的原材料。在过滤后的清酒中，直接充入二氧化碳，使啤酒在短时间内溶解和过饱和，简单而有效地控制成品啤酒中二氧化碳的含量。CO2贮气柜 超压装置 压缩机 氧化剂洗涤器 水冷却器 活性炭过滤器 压缩机 冷却器 干燥装置 冷却器 液态CO2贮存罐图2.10二氧化碳的回收流程图CO2回收处理系统是使用密闭式发酵容器时特有的附属设备，是锥形罐的配套设备。回收工艺主要有3种：（1） 高压法：高压
35、法CO2纯度低，操作强度大，储存方法单一，故也不采用。（2） 低压法：该法产生的CO2一般不能以液态储藏，且如果无发酵气，就不能供气，故不采用。（3） 中压法：采用专用的无油CO2压缩机将CO2压缩净化后在冷冻系统进行净化，该法产生的CO2纯度高，储存效率高，使用方便。故本设计采用。其组成部分为：泡沫捕集器，贮气球，水洗塔，压缩站，干燥气，净化器，液化器，贮液罐，气化器。3、酵母的回收与利用根据酵母和发酵液的相对密度不同，采用离心机分离酒液和酵母。每生产100吨啤酒可得含水分7580的剩余酵母泥1.5 t，可制成含水8.510的干酵母约0.35 t。近年来用啤酒酵母生产具有肉类鲜味的调料以及生
36、产干酵母粉，有很好的经济和社会效益，故本设计采用一个酵母车间来利用废酵母生产干酵母，其生产流程如下：啤酒放弃的酵母泥固液分离湿酵母洗涤脱苦 固液分离水解固液分离干燥 干酵母 浓缩 调配调味料 酵母膏图2.11 酵母回收流程图2.2 原料及产品质量标准我国啤酒的质量标准为GB 4927-2008，实验方法GB/T 4928-20082.2.1. 理化指标表2-1 成品啤酒理化指标 级别项目优级一级二级酒精度%184.54.3164.44.2144.34.1123.73.5113.43.2103.12.982.572.42.2原麦汁浓度%18180.316160.314140.312120.311
37、110.310100.3880.3总酸ml/100ml18164.5143.012112.6二氧化碳%0.400.380.35双乙酰Mg/l浅色0.130.150.20浓色0.140.160.20保存期（天）120120602.2.2 感官指标表2-2 成品啤酒的感观指标 级别项目优级一级二级外观透明度清亮透明，无明显悬浮沉淀物尚清，较透明浑浊度1.01.02.0形态泡沫洁白细腻持久挂杯泡沫较洁白细腻较持久挂杯泡沫尚洁白较粗泡沫性瓶装210100120罐装180180 色度145.0-11.05.0-11.05.0-14.01211105.0-9.55.0-11.05.0-12.085.0-1
38、2.05.0-12.0 香气和口味有明显的酒花香气，口味纯正，爽口，酒体谐调柔和，无异味。有较明显的酒花香气，口味纯正，爽口，酒体谐调柔和，无异味 有酒花香气，口味纯正，无异味2.3 生产工艺流程2.3.1 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）大麦：大麦是酿造啤酒的主要原料，但是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和干燥的过程，即称为麦芽制造。大麦发芽后称绿麦芽，干燥后叫麦芽。 麦芽的制造主要分为四个阶段： 1、精选后的大麦浸泡在水中，使大麦吸收水分，达到能发芽的要求，此阶段称为浸麦。根据设备和工艺要求的不同，又有好多种方法，这里就不做详
39、细介绍。 2、然后在人工控制的条件下进行发芽，利用发芽过程中形成的酶系，使大麦的内容物质进行分解，变为麦芽。 大麦发芽的主要目的：胚乳细胞壁的部分或全部降解，是干燥后的麦芽变得疏松，更易粉碎，内容物质更容易溶出。 3、发芽完毕的成为绿麦芽，利用热空气 进行干燥。干燥的主要目的：使绿麦芽停止生长和酶的分解作用，除区多余的水分，防止腐烂，便于运输。使根部干燥便于初去，增加麦芽的色，香，味。 4、然后经过机械原理将麦芽的根除去。（2）酿造水：啤酒的主要成分就是水，所以水的好坏对啤酒的影响很大，详见下表水质内容：颜色透明度味总溶解盐PH值有机物(高锰酸钾耗氧量)理想状态：无色透明，无沉淀无味150-2
40、00mg/L6.8-7.20-3mg/L水质内容：铁盐(以Fe计)锰盐(以Mn计)氨态氮(以N计)氯化物(以Cl计)游离氯理想状态：0.3mg/L0.1mg/L020-60mg/L0.1mg/L（3）酵母：酵母的种类很多，用于啤酒生产的酵母叫做啤酒酵母。 啤酒酵母的学名：Saccharomyces cerevisiae 根据Loder分类，酵母有39属，350种。 根据发酵方式分为：上面发酵的酵母和下面发酵的酵母 啤酒酿造中酵母主要起的作用就是降糖，产生二氧化碳和酒精（4）酒花：啤酒花（简称：酒花）作为啤酒工业的原料开始使用于德国。使用的主要目的是利用其苦味，香味，防腐力和澄清麦汁的能力。2.
41、3.2 麦汁的制备其主要过程有原料粉碎，糖化，醪液过滤，麦汁煮沸，麦汁后处理等几个过程(1) 原料的粉碎 麦芽粉碎：麦芽粉碎的目的主要在于，使表皮破裂，增加麦芽本身的表面积，使其内容物质更容易溶解，利于糖化。按其粉碎类型来说，可以分为干粉碎和湿粉碎两种。值得注意的是，对于表皮的粉碎要求破而不碎，原因是表皮主要组成是各种纤维组织，其中有很多物质会影响啤酒的口味，如果将其粉碎，在糖化的过程中，会使其更容易溶解，从而影响啤酒的质量，其次使是因为，在糖化过后的过滤中，可以将去其更容易的过滤掉，而且可以让其充当过滤层，达到更好的过滤效果。人们通过测定麦芽某些性能，预示或指导后续工艺及控制啤酒质量，从而对
42、麦芽质量作出正确评定大米和玉米的粉碎：对于大米来说，粉碎的越细越好，越利于糊化。玉米要求先脱胚和壳，粉碎度不能超过要求。两种辅料粉碎后的时间不能超过24小时，防止发热结块。（2）糖化：所谓糖化就是利用麦芽所含的各种水解酶，在适宜的条件下，将麦芽中不溶性高分子物质（淀粉，蛋白质，半纤维素及其中间分解产物），逐步分解成低分子可溶性物质，这个分解过程叫做糖化。 整个过程主要包括：淀粉分解，蛋白质分解， B-葡聚糖分解，酸的形成和多酚物质的变化。 糖化的主要方法：煮出糖化法，浸出糖化法，双醪糖化法，分级糖化法。见下表温度效应35-37酶的浸出，有机磷酸盐的分解40-45有机磷酸盐的分解，B-葡聚糖的分解，蛋白质分解，R-酶对支链淀粉的解支作用45-52蛋白质分解，低分子含氮物质多量形成，B-葡聚糖的分解，R-酶和界限糊精对支链淀粉的解支作用，有机磷酸盐的分解50有利于羧肽酶的作用，低分子含氮物质的形成
