啤酒的生产工艺 毕业论文

1、目 次引言11 概述21.1 啤酒介绍21.2 啤酒酿造工艺流程介绍62 物料衡算122.1 糖化工段物料衡算122.2 麦汁处理物料衡算162.3 发酵工段物料衡算172.4 包装工段物料衡算193 设备计算选型223.1 糖化工段设备计算选型203.2 麦汁处理工段设备计算选型333.3 发酵工段设备计算选型373.4 啤酒过滤设备计算选型423.5 其他设备计算选型434 能量衡算464.1 耗热量的计算464.2 耗冷量计算555 管路和泵的计算选型615.1 管路计算选型615.2 泵的计算选型626 三废处理656.1 废水处理概况656.2 废酵母的回收与利用666.3 二氧化碳

2、的回收与利用67结论68参考文献69致谢70附录71引言培养能够讲科学与技术转化为生产力的工程人才是高等工程教育的主要任务,因此在加、提高学生综合素质的重要教学环节,是对学生进行综合素质与工程实践能力培养的重要过程。通过毕业设计能培养我们综合运用所学理论基础、专业知识、基本技能的能力,能够提高我们分析与解决问题的能力。在毕业设计中应注意以下几个方面的培养:调查研究,检索中外文献和综述能力。综合运用专业理论、知识分析解决实际问题的能力。研究方案的制定,分析与比较的能力。设计、计算与绘图能力,包括计算机运用的能力。逻辑思维与形象结合的文字(含外文)及语言表达能力。发酵工业是生物工程的一个分支, 从

3、80年代初至现在，经过近20多年的快速发展，中国啤酒工业已经取得了令人瞩目的成就。不仅在产量方面跃居世界第二位，而且在质量、技术、装备水平等方面也都有了较大幅度的提高，充分显示了我国啤酒工业强劲的发展势头。进行该行业的设计不仅能巩固和提高专业及设计基础知识,而且与实际工业生产密切相关,能有机的把理论知识同实际相结合起来,更快更好的融入生产实践。因此选择啤酒生产工艺作为理论学习、专业知识与实际生产结合的典型。 本说明书是对啤酒生产的概况介绍及啤酒糖化发酵车间的设计,介绍了啤酒的历史和发展概况,味精的生产工艺和它的三废处理。突出的介绍了糖化发酵车间的工艺流程及其设备计算选取。对年产15万吨的啤酒糖

4、化、发酵车间进行了物料衡算、生产设备选取及布置、厂房建筑等。全书共分6章,撰写的格式及标准按照国家标准GB7713-87科学技术报告、学位和学术论文的编写格式执行。 由于本人水平有限,书中缺点、错误在所难免,敬请老师给与批评指正。1 概述1.1 啤酒介绍 啤酒定义随着人们生活水平的提高，饮食消费结构的不断改变，啤酒已进入了千家万户。若给啤酒下一简明的定义，那就是：“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。”上述定义的实际意思： (1)啤酒以麦芽为主要原料，亦即啤酒是以麦芽为主要原料生产的。基于以麦芽为主要原料，则麦芽使用量应不少于 50

5、%。至于使用什么样的麦芽，传统上乃至今天仍然沿用着大麦麦芽。 (2)啤酒是添加酒花，经酵母发酵酿制而成的。是目前世界各国公认的经过糖化、发酵方法而酿制的酿造酒，非配制酒。 (3)啤酒应是含二氧化碳、起泡、低酒精度的饮料酒。区别于汽酒和其它配制酒。 啤酒种类 啤酒是当今世界各国销量最大的低酒精度的饮料，品种很多，一般可根据生产方式、产品浓度、啤酒的色泽、啤酒的消费对象、啤酒的包装容器、啤酒发酵所用的酵母菌的种类来分。.1 按啤酒色泽分类：1) 淡色啤酒淡色啤酒的色度在5EBC14EBC单位，如：高浓度淡色啤酒，是原麦汁浓度13（m/m）以上的啤酒；中等浓度淡色啤酒，原麦汁浓度1013（m/m）的

6、啤酒；低浓度淡色啤酒，是原麦汁浓度10（m/m）以下的啤酒；干啤酒（高发酵度啤酒），实际发酵度在72以上的淡色啤酒；低醇啤酒，酒精含量2（m/m）或2.5(v/v)以下的啤酒。2) 浓色啤酒浓色啤酒的色度在15EBC40EBC单位，如：高浓度浓色啤酒，原麦汁浓度13（m/m）以上的浓色啤酒；低浓度浓色啤酒，是原麦汁浓度13（m/m）以下的浓色啤酒；浓色干啤酒（高发酵度啤酒），实际发酵度在72以上的浓色啤酒。3) 黑啤酒黑啤酒色度大于40EBC单位。.2 按生产方式，可将啤酒分为鲜啤酒和熟啤酒。鲜啤酒是指啤酒经过包装后，不经过低温灭菌（也称巴氏灭菌）而销售的啤酒，这类啤酒一般就地销售，保存时间不

7、宜太长，在低温下一般为一周。熟啤酒，是指啤酒经过包装后，经过低温灭菌的啤酒，保存时间较长，可达三个月左右。.3 按消费对象可将啤酒分为普通型啤酒、无酒精（或低酒精度）啤酒、无糖或低糖啤酒，酸啤酒等。无酒精或低酒精度啤酒适于司机或不会饮酒的人饮用。无糖或低糖啤酒适宜于糖尿病患者饮用。.4 按包装容器分类1) 瓶装啤酒国内主要为640mL和355mL两种包装。国际上还有500mL和330mL等其他规格。 2) 易拉罐装啤酒采用铝合金为材料，规格多为355mL。便于携带，但成本 高。 3) 桶装啤酒材料一般为不锈钢或塑料，容量为30升。啤酒经瞬间高温灭菌，温度为72，灭菌时间为30秒。多在宾馆、饭店

8、出现，并专门配有售酒机。由于酒桶内的压力，可以保持啤酒的卫生。.5 按杀菌方法分类1) 鲜啤酒啤酒包装后，不经巴氏灭菌的啤酒。这种啤酒味道鲜美，但容易变质，保质期7天左右。 2) 熟啤酒经过巴氏灭菌的啤酒。可以存放较长时间，可用于外地销售，优级啤酒保质期为120天。.6 按啤酒酵母性质分类1) 上面发酵啤酒-采用上面酵母。发酵过程中，酵母随CO2浮到发酵面上，发酵温度1520。啤酒的香味突出。 2) 下面发酵啤酒-采用下面酵母。发酵完毕，酵母凝聚沉淀到发酵容器底部，发酵温度5-10。啤酒的香味柔和。世界上绝大部分国家采用下面发酵啤酒。我国的啤酒均为下面发酵啤酒，其中的著名啤酒有青岛啤酒、五星啤

9、酒等。 啤酒功效 啤酒是一种含有营养成分（碳水化合物、蛋白质、维生素、矿物质）且平衡性良好的饮料。其特点为：所含蛋白质中人体必须的氨基酸占12%22%、含有多种维生素及矿物质。 啤酒具有利尿作用、促进胃液分泌、缓解紧张作用及治疗结石作用。适当饮用啤酒可以提高肝脏解毒作用，对冠心病、高血压、糖尿病血脉不畅、便泌均有一定疗效。啤酒中还含有钙、磷、钾、钠、镁等无机盐和微量元素。啤酒中约含有17种氨基酸，8种必须氨基酸，分别为亮氨酸、异亮氨酸、笨丙氨酸、异戊氨酸、半胱氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸。 啤酒中含有这么多营养物质，又都溶解于液体中，容易被人体吸收，所以被称为“液体面包”是当之无愧的。但是，饮

10、用啤酒一定要注意适度，过量的饮用啤酒只会对身体造成伤害。 国内外啤酒的发展简史啤酒最早出现于公元前3000年左右，于古埃及和美索不达米亚(今伊拉克)地区。这一历史事实可以在王墓的墓壁上得以证实。当时啤酒的制作只是将发芽的大麦制成面包，在将面包磨碎，置于敞口的缸中，让空气中的酵母菌进入缸中进行发酵，制成原始啤酒。公元11世纪，啤酒花由斯拉夫人用于啤酒。1516年，由巴伐利亚领邦的威廉四世提出世界著名的啤酒纯粹法。1480年，以德国南部为中心，发展出了下面发酵法，啤酒质量有了大幅提高，啤酒制造业空前发展。1800年时期，随着蒸汽机的发明，啤酒生产中大部分实现了机械化，生产量得到了提高，质量比较稳定

11、，价格较便宜。1830年左右，德国的啤酒技术人员分布到了欧洲各地，将啤酒工艺传播到全世界。我国古代的原始啤酒可能也有4000至5000年的历史，但是市场消费的啤酒是到十九世纪末随帝国主义洋枪洋炮一起进来的。在中国建立最早的啤酒厂是俄国人在哈尔滨八王子建立的乌卢布列夫斯基啤酒厂，此后五年时间里，俄国、德国、捷克分别在哈尔滨建立另外三家啤酒厂。1903年英国和德国商人在青岛开办英德酿酒 ，生产能力为2000吨，这就是现在青岛啤酒厂的前身。1904年在哈尔滨出现了中国人自己开办的啤酒厂东北三省啤酒厂；1914年哈尔滨又建起了五洲啤酒汽水厂；同年北京建立了双合盛啤酒厂；1935年广州出现了五羊啤酒厂（

12、广州啤酒厂的前身）。1958年我国在天津、杭州、武汉、重庆、西安、兰州、昆明等大城市投资新建了一批规模在2000吨左右的啤酒厂，成为我国啤酒业发展的一批骨干企业。到1979年，全国啤酒厂总数达到90多家，啤酒产量达37.3万吨，比建国前增长了50多倍。然而，我们啤酒业真正的大发展发生在1979年后十年，我国的啤酒工业每年以30以上的高速度持续增长。80年代，我国的啤酒厂如雨后春笋般不断涌现，遍及神州大地。到1988年我国大陆啤酒厂家发展到813个，总产量达656.4万吨，仅次于美国、德国，名列第三，（到1993年跃居第二）。短短十年，我国啤酒厂家增长9倍，产量增长17.6倍，从而我国成了名副其

13、实的啤酒大国 当代中国的啤酒工业新中国成立以来，啤酒工业的发展经历了四个阶段。 第一阶段：从1953年到1962年，是啤酒工业的调整和发展阶段，新建了一批新的啤酒厂，啤酒年产量的平均增长速度为38.2。1963年至1972年，速度虽有所放慢，但啤酒产量仍增长1.4倍。到1978年，我国的啤酒年产量达到40万吨。在这一阶段，在啤酒科学研究、教育、人才培养等方面的工作为啤酒工业的今后的发展打下了基础。 第二阶段：1979年后，啤酒生产全面发展。全国除西藏外，各省、市、自治区都建立了啤酒厂，全国除轻工系统外，其他部们如商业、农业、机械、国防、冶金等都建立了啤酒厂。一些啤酒厂的规模也越来越大，如在19

14、80年，我国共生产啤酒68.8万吨。 第三阶段：在这一阶段，我国的啤酒工业高速发展，其主要特点是扩建和新建的啤酒厂如雨后春笋，啤酒生产规模也逐步扩大，在有的省份，几乎每个县市都有啤酒厂。据1987年的统计，在浙江省就有啤酒厂104个。由于实行改革开放政策，从国外引进技术、装备、人才、加快了啤酒工业的发展，如从国外引进了啤酒生产线，尤其是啤酒灌装线。产量翻番的时间缩短，如1982年，全国啤酒产量为117万吨，到1985年，啤酒产量就达到310.4万吨。1988年，啤酒产量又翻了一番，达到654万吨。 第四阶段：这一阶段可说是中国的啤酒工业进入了旺盛的成熟期，一方面，啤酒工业继续以高速度发展，在高

15、速发展的同时，开始对啤酒的质量，啤酒工业的经济效益更加重视，啤酒工业的规模按照国际上的惯例，开始向大型化，集团化方向发展。一些中小型啤酒厂被大型啤酒厂兼并。1.2 啤酒酿造工艺流程介绍麦芽在送入酿造车间之前，先被送到粉碎塔。在这里，麦芽经过粉碎制成酿造用麦芽。糖化处理即将粉碎的麦芽或谷粒与水在糊化锅中混合。在糖化锅中，麦芽和水经加热后沸腾，这是天然酸将难溶性的淀粉和蛋白质转变成为可溶性的麦芽提取物，称作麦芽汁。麦芽汁在被泵入煮沸锅之前需先在过滤槽中去除其中的麦芽皮壳，并加入酒花。在煮沸锅中，混合物被煮沸以吸取酒花的味道，并起色和消毒。在煮沸后，加入酒花的麦芽汁被泵入回旋沉淀槽以去除不需要的酒花

16、剩余物和不溶性的蛋白质。洁净的麦芽汁从回旋沉淀槽中泵出后，被送入热交换器冷却。随后，麦芽汁中被加入酵母，开始进入发酵的程序。 在发酵的过程中，人工培养的酵母将麦芽汁中可发酵的糖份转化为酒精和二氧化碳，生产出啤酒。发酵在八个小时内发生并以加快的速度进行，从第5天开始，发酵的速度有所减慢。酵母在发酵完麦芽汁中所有可供发酵的物质后，就开始在容器底部形成一层稠状的沉淀物。随之温度逐渐降低，在810天后发酵就完全结束了。整个过程中，需要对温度和压力做严格的控制。当然啤酒的不同、生产工艺的不同，导致发酵的时间也不同。 发酵结束以后，绝大部分酵母沉淀于罐底。酿酒师们将这部分酵母回收起来以供下一罐使用。除去酵

17、母后，生成物嫩啤酒进行后发酵。此时，剩余的酵母和不溶性蛋白质进一步沉淀下来，使啤酒的风格逐渐成熟。成熟的时间随啤酒品种的不同而异，一般在721天。经过后发酵而成熟的啤酒在过滤机中将所有剩余的酵母和不溶性蛋白质滤去，就成为待包装的清酒。成品啤酒的包装常有瓶装、听装和桶装几种包装形式。再加上瓶子形状、容量的不同，标签、颈套和瓶盖的不同以及外包装的多样化，从而构成了市场中琳琅满目的啤酒产品。 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 原料的粉碎即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

18、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；其次是因为，在糖化过后的过滤中，可以将其更容易的过滤掉，而且可以让其充当过滤层，达到更好的过滤效果。 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）

19、，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、-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。 温度及相应的效应： 3537酶的浸出，有机磷酸盐的分解 4045 有机磷酸盐的分解，-葡聚糖的分解，蛋白质分解，R-酶对支链淀粉的解支作用 4552 蛋白质分解，低分子含氮物质多量形成，-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。 55 有利于内肽酶的作用，大量可溶性氮形成，内-葡聚糖酶，氨肽酶逐渐失活 5362 有利于

20、-淀粉酶的作用，大量麦芽糖形成 6365 最高量的麦芽糖形成 6570 有利于-淀粉酶的作用，-淀粉酶的作用相对减弱，糊精生成量相对增多，麦芽糖生成相对减少，界限糊精酶失活 70 麦芽-淀粉酶的最适合温度，大量短链糊精成生，-淀粉酶，内肽酶，磷酸盐酶失活 7075 麦芽-淀粉酶的反应速度增加，形成大量糊精，可发酵糖的生成量减少 7678 麦芽-淀粉酶和某些耐高温的酶仍起作用，浸出率开始降低 8085 麦芽-淀粉酶失活 100 酶的破坏 .3 醪液过滤 过滤目的：糖化工序结束后，应在最短的时间内，将糖化醪液中的原料溶出物质和非溶性的麦糟分离，以得到澄清的麦汁和良好的浸出物收得率。 过滤步骤：以麦

21、糟为滤层，利用过滤方法提取麦汁，叫做第一麦汁或者过滤麦汁。然后利用热水洗涤过滤后的麦糟，叫做第二麦汁或者洗涤麦汁。 过滤方法：过滤槽法、压滤机法、快速渗出法(Strainmaster)。 .4 麦汁煮沸 1) 麦汁煮沸的目的： 酶的钝化：破坏酶的活力，主要是停止淀粉酶的作用，稳定可发酵糖和糊精的比例，确保稳定和发酵的一致性。 麦汁灭菌：通过煮沸，消灭麦汁中的各种菌类，特别是乳酸菌，避免发酵时发生败坏，保证产品的质量。 蛋白质的变性和絮凝沉淀：此过程中，析出某些受热变性以及与单宁物质的结合而絮凝沉淀得蛋白质，提高啤酒的非生物稳定性。 蒸发水分：蒸发麦汁中多余的水分，达到要求的浓度。 酒花成分的浸

22、出：在麦汁的煮沸过程中添加酒花，将其所含的软树脂、单宁物质和芳香成分等溶出，以赋予麦汁独特的苦味和香味，同时也提高了啤酒的生物和非生物稳定性。 降低麦汁的PH值：还原物质的形成，蒸发出不良的挥发性物质。2) 煮沸设备：麦汁煮沸锅.5 麦汁后处理,麦汁后处理主要是通过物理方法将热凝物质与麦汁分离，和将麦汁冷却。 1) 分离：冷却盘法、沉淀槽法和回旋槽法。 2) 冷却：开放式冷却和密闭式（薄板冷却器，列管式冷却）冷却。 啤酒发酵冷却后的麦汁添加酵母以后，便是发酵的开始。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

23、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。 .1 发酵的三个阶段1) 酵母恢复阶段酵母细胞膜的主要组成物质是甾醇，当酵母在上一轮繁殖完毕后，甾醇含量降的很低，因此当酵母再次接种的时候，首先要合成甾醇，产生新的细胞膜，恢复渗透性和进行繁殖甾醇的生物合成主要在不饱和脂肪酸和氧的参与下进行，合成代谢的主要能量来源由暂储藏细胞内的肝糖和海藻糖提供。在此阶段，酵母细胞基本不繁殖，所谓的酵母停滞期。一旦细胞膜形成，恢复渗透性，营养物质进入，酵母立即吸收糖类提供的能量，肝糖再行积累，供下一次接种使用。 2) 有氧呼吸阶段此阶段主要是指酵母细胞以可发酵糖为主要能量来源，在氧的

24、作用下进行繁殖。 3) 无氧呼吸阶段在此发酵过程中，绝大部分可发酵糖被分解成乙醇和二氧化碳。这些糖类被酵母吸收，进行酵解的顺序是葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、麦芽三糖。.2 下面发酵和上面发酵1) 发酵分为下面发酵和上面发酵2) 上面发酵和下面发酵的技术参数比较如表1： 表1-1 上面发酵和下面发酵的技术参数比较上面主发酵技术要求下面发酵技术要求接种温度：141657酵母添加量：0.15%0.30%0.4%0.6%酵母增殖时间：8h16h20h左右主发酵最高温度：18209 主发酵时间：4天6天7天8天其他代谢产物高级醇类，挥发脂，连二酮，硫化物，脂肪酸和其他有机酸羰基化合物1.2.3 成品啤酒

25、 成品啤酒在色泽、透明度、泡沫、二氧化碳含量和啤酒的风味上的特点为:色泽啤酒主要有淡色啤酒、浓色啤酒和黑色啤酒，主要是以原料的不同和酿造工艺的不同来决定的。良好的啤酒，色泽光洁醒目，可以用此方法来辨别啤酒的质量。 2) 透明度 良好的啤酒应该有着很好的透明度，不应该带有浑浊的现象。 3) 泡沫泡沫是啤酒的主要特征之一，良好的啤酒，泡沫细腻洁白，有一定的持久性。 4) 二氧化碳含量一般啤酒的二氧化碳含量应该在5.2%5.8%质量百分比。 5) 啤酒的风味由于酒花的作用，使啤酒带有很明显的酒花香味和酒花苦味，但是这种苦味，苦而不长。 工艺流程选定 本设计选用原料为麦芽和大米,质量比为7:3。在送入

26、酿造车间之前，麦芽和大米分别经过干粉碎和湿粉碎。分别按和的料液比进入糖化锅和糊化锅。选用双醪浸出糖化法。糖化醪和糊化醪兑醪后，醪液不再有煮沸阶。醪液在糖化锅直接升温，达到糖化各阶段所要求的温度。此工艺的特点是:(1)由于没有部分醪液的煮沸，麦皮中的多酚物质及其他杂质，溶出相对较少，所制麦汁色泽浅，粘度低，口味柔和，发酵度高；(2) 操作简单，糖化周期短。发酵采用下面发酵法。其特点是：大都只有主发酵，不采用后发酵，只是进行一些后处理，便于过滤和包装，生产时间相对较短。2 物料衡算表2-1 技术参数项目麦芽大米无水浸出率79%94%含水量6%14%原料配比75%25%原料利用率生产规模10啤酒相对

27、密度产品规格生产时间冷却损失发酵损失过滤损失包装损失总损失98.5%年产10淡色啤酒8万吨/L640mL瓶装以每年300天计，7200小时/年4%2%1.5%2%9.5%以100kg混合原料为计算基准作物料衡算： 糖化工段物料衡算 混合原料浸出物收得率1）麦芽收的率计算：E1=E10(1-W1) 式中 E1-麦芽收得率收率 E10-无水麦芽浸出率 W1-麦芽的含水量E1=79%(1-6%)=74.26%2）大米收得率计算 E2=E20(1-W2)式中 E2-大米收得率收率 E20-无水大米浸出率 W2-麦芽的含水量E2=94%(1-14%)=80.84%3）混合原料收得率 E=( E1x1 +

28、E2x1)式中：E-混合原料收得率收率 E1-麦芽收得率收率 E2-大米收得率收率 x1 ，x1-麦芽、大米的质量分数 -原料的利用率E=（74.26%75%+80.84%25%）98.5%=74.77%2.1.2 糖化用水量1） 糖化锅用水量 WP =100E10（E10+V） 则 V= E10（100- WP）WP式中：WP -第一麦汁浓度（即过滤开始时的麦汁浓度，%） WP=16 W -麦汁的浸出率（%） W=79 V -100kg原料所需用水量（L）V= 79（100-16）16= L/100kg麦汁即 75kg麦芽的糖化锅的用水为：V1= 74V75100=2） 糖化锅用水量：计算过

29、程同糖化锅 V=/100kg大米即 75kg大米的糖化锅的用水为：V2= V2525/100=3） 并醪时补充水分计算：由实际工厂工艺可知，并醪是补充水分大约是糖化麦芽用水的1/6，则 V3=V14） 糖化共耗水量 V= V1 +V2 +V3 M水kg 麦糟计算由工艺实际工艺参数，麦芽糟含水量50%1） 麦芽糟量计算： G1= G10（1-W1）（1-E10）/(1-W)式中： G1-麦芽糟量，kg G10-麦芽量，kg W1-麦芽的含水量，kg E10-无水麦芽的浸出率 W-麦糟含水量 故 G1=75（1-6%）（1-79%）kg2） 大米糟量计算同麦芽糟计算：G2kg3） 湿糖化糟量：G=

30、 G1+ G2kg 麦汁量1） 热麦汁的计算混合原料的收得率为74.77%,故100kg原料产10kg，10P麦汁在20kg/L，而100的麦汁是20麦汁体积的1.04倍，放热麦汁（1001.0399=2） 冷麦汁的量热麦汁经换热后得到冷麦汁,冷却损失为4%,故冷麦汁体积为:V=747.8(1-4%)8时10kg/L,则质量为:1.041=747.32 kg 洗糟用水量W6煮沸时蒸发水分W5麦糟带走水分W4麦汁带走水分W2洗糟用水W1糖化用水W3原料含水 过滤煮沸段图2-1 过滤和煮沸段的水平衡浓度为10%,麦汁煮沸后经过回旋沉淀槽和薄板冷却器时,由于麦汁自然蒸发,起浓度降低了0.2%,所以麦

31、汁在煮沸后浓度为9.8%.麦汁质量=原料中浸出物/麦汁浓度则煮沸后麦汁质量:100kg1) 由麦汁带走水分为W4：W4(1kg2) 麦汁在煮沸时,每小时蒸发量为1.5小时，煮沸时间为90分钟,煮沸是蒸发水量W6W6=煮沸前麦汁量蒸发强度蒸发时间W6=(762.96+ W6)10%解得：W6kg则：煮沸前麦汁量为:kg3) 过滤后由麦糟带走的水分W5：W550%kg4) 原料带入水分W3：W3=麦芽质量（1麦芽清磨损失）麦芽含水量+大米质量（1大米清磨损失）大米含水量 = 75（10.66%）6%+25（1-0.6%）14%kg由物料平衡得：W1+W2+W3=W6+W4+W5W2 = W6+W4

32、+W5-W1- W3 kg 辅料计算1) 酒花根据工厂实际生产参数，酒花制品添加量为0.063%，查得100kg/L，则100kg原料可得热麦汁的质量G=kgkg2) 石膏加入石膏（CaSO42H2O）主要用于改善酿造用水的水质，清除因碳酸盐硬度的存在而引起的醪液pH上升，使酶在较低的pH条件下进行作用，也可以使麦汁煮沸时的pH接近某些蛋白的等电点以促进其凝固。kg/1800kgkg/4100麦芽，故对于100kg混合原料所需加石膏量G=7524100+251kg=3) 耐高温-淀粉酶此酶的热稳定性高，在基质300ppm左右钙离子情况下，其耐温可达100，大大超过了淀粉的糊化温度，在糊化过程，

33、糊粉层形成大量的-1，4淀粉酶，它直接作用于直链淀粉。由工厂实际工艺参数700 mL/1800kg大米故25kg大米加-淀粉酶：7004） 乳酸调节反应过程的pH值，其加入量也不是依据水质，而是依据某反应需控制的pH初沸是加乳酸，由工厂实际参数/4100 kg麦芽，故75 kg754100=5） -葡聚糖酶大麦含-葡聚糖酶的较其它各类高，而大麦中所含的-葡聚糖酶活性甚微，故需外加-葡聚糖酶，以利于过滤。由工厂实际工艺参数300mL/4100 kg麦芽，故75kg麦芽需加-葡聚糖酶为： 300752.2 麦汁处理物料衡算1） 热凝固物析出量热凝固物析出量一般在200-400g/100L麦汁范围内

34、，其中含有80%的水分，热凝固物的化学成分有蛋白质、酒花树脂、多酚物质及其他有机物灰分，故热凝固物析出量为：每升麦汁析出量热麦汁的量=4747.8=2） 冷凝固物析出量冷凝固物的化学成分有蛋白质、多酚物质、碳水化合物（主要是kg/100kg原料，麦汁冷却至70-60时开始析出，大量析出冷凝固物的温度开始于30kg/100kgkg3） 麦汁充空气量理论上每百升麦汁约需37L0.7），取1：0.5，则冷麦汁充空气量为：71780.5=2.3 发酵工段物料衡算 CO2排放量由工厂实际生产工艺知，发酵度为70%，10kg/L,则发酵时及发酵后浸出物(以麦芽糖计)的量为： 冷麦汁收量密度真正发酵度糖度7

35、0%10%kg啤酒发酵中，约96%的发酵糖发酵为乙醇和CO2，麦芽糖发酵的化学反应式为： C12H22O12 + H202C6H12O6 2C6H12O64C2H5OH + 4C02 + 56千卡即 2C6H12O64C2H5OH + 4C02 + 56千卡 342 444 96% G C02Gco2=52.26 96%4kg式中44为CO2的分子量，342为麦芽糖C12H22O12的分子量。啤酒中CO2含量为 ：CO2式中：P-罐压（MPa）,设为0.10 MPa t-酒温（），主发酵温度为10CO2（%）=0.298+410=0.618%则：溶解在鲜啤酒中的CO2为量为：kg则：发酵CO2

36、排放量为：kg CO2在20kg/m3,则释放CO2游离体积为：11.00 m3 酵母接种量和回收量酵母接种量一般为每毫升2107kg/L，则：kgkg酵母收得量有50%作为商品干酵母粉，其中酵母泥含水85%，比重为1.042 kg/L。干酵母粉含水为7%，则得商品干酵母粉为：50%kg 发酵的啤酒收量冷麦汁发酵液发酵损失酵母回收CO2排放liang充氧气酵母接种发酵罐图2-2 发酵工段物料平衡由工厂实际工艺发酵损失为2%，则在发酵过程中损失为：92% = kg。溶入冷麦汁中的氧气的量为8-9mg/L，则充氧量为 8106kg则：发酵液量=冷麦汁量+酵母接种量+充氧量-CO2排放量-酵母回收量

37、-发酵损失kgP，现取为3kg/L,则发酵液体积为：2.4 包装工段物料衡算1) 过滤酒：（11.5%）=。成品酒（12%）=。kg1.01=673.99 kg空瓶、瓶盖、商标需用量成品酒，酒瓶规格为640mL，故最多能装酒瓶个数为：667.32/0.664=1042.7个，取1043个。则 空瓶、瓶盖需用量：考虑到酒瓶的破损，需一校正系数1.01，故需10431.01=1054个瓶盖校正系数为1.01，则需瓶盖10431.01=1054个 则需商标数为10431.005=1049个。表2-2 糖化工段物料衡算表物料名称输入（kg）物料输出（kg）原料100冷麦汁糖化用水麦槽洗槽用水煮沸出水分

38、酒花冷凝固物石膏热凝固物损失率，%7.5%合计合计表2-3 发酵工段物料衡算表物料输入（kg）物料输出（kg）冷麦汁嫩啤酒酵母回收酵母氧气CO2损失率，%2%合计合计表2-4 10啤酒物料换算表物料名称单位以100kg混合原料为依据以1t成品啤酒为依据混合原料kg100湿麦槽kg糖化用水kg洗槽用水kg酒花kg热麦汁量kgL冷麦汁量kgL717.89冷凝固物kg热凝固物kg接种酵母kg干酵母kg充空气量kg排出CO2kg嫩啤酒kgL成品啤酒kg673.99L3 设备计算选型计算依据：kgkgkg753709.30 kg糖化工艺为：双醪一次性煮出浸出法。HhA 糖化工段设备计算选型 麦芽计量仓1

39、) 所需容量计算：每次投料G=3709.30 kg, 麦芽容重：r=500kg/ m3 ，有效容积系数：0.8，则所需容积： V=G/(r) =3709.30/(5000.8)= m3 a 图3-1 麦芽计量仓2) 结构： 方形斜锥底，木结构内衬白铁皮,如图3-1 a定箱内尺寸：A=2800mm a=500mm B=1500mm b=400mm HAh H=1600mm h=1700mmV总ABH+(h/6)(2AB+aB+2ab)=280015001600+(1700/6)(228001500+2800400+5001500+2500400) =9.74 m3 b 大米计量仓1) 所需容量计

40、算： 图3-2 大米计量仓 kg,大米容重r=800kg/ m3 ，有效容积系数：0.8，则所需容积：V=G/(r) =1236.43/(8000.8)=1.93 m32) 结构：方形斜锥底，木结构内衬白铁皮，如图3-2定箱内尺寸：A=1440mm a=240mm B=1200mm b=240mm H=960mm h=1320mmV总ABH+(h/6)(2AB+aB+2ab)=2.58 m3 大米湿式粉碎机kg,可采用生产能力为8t/h的粉碎机，粉碎耗时：1236.43/（8103可采用型号SMF8000 Q=8t/h 麦芽连续浸渍粉碎机kg3103) 糊化锅a) 行业标准锅体形式：由圆柱形锅

41、身，球形锅底，和弧形顶盖或锥形顶盖组成，锅身直径与高径比1.5：12：1， 有效容量系数为6070，锥角以120o为宜（见图33）。加热方式：夹套间接加热，夹套蒸汽压力为0.2MPa0.5MPa。升温速度：不低于/min搅拌装置：为了防止物料粘锅和提高加热效果，在靠近锅 底处设有浆式搅拌器。搅拌器的转速一般为：20r/min50r/min。 圆周速度3m/s4m/s。材质：锅身 球底和顶盖宜采用不锈钢，夹套采用碳钢。净空高度：不小于500mm。排气截面积与锅身截面积之比为1/301/50。需设附件：入孔门，照明灯，液位，温度测量装置，清洗装置，安全装置， 排气管蝶阀。 表面要求：锅盖，锅身和锅

42、底内表面焊缝应磨平抛光，不应有碰伤，划伤痕迹。b) 容积计算kg,加水比为1：4.9，则糊化醪量：kg设糊化锅煮沸时，每小时蒸发5的水份，操作时一次煮沸20min，5%kgkg(1-14%)/7294.94=16.27%103kg/m3，则糊化锅有效容积为：103)=3 取糊化锅有效容积系数为0.6， 则糊化锅总容积为：V=7.02/0.6=11.69 m3 取12m3结构：锅身采用圆柱筒体，锅底为球形，取锅底的曲率半径r=0.9D,外面为弧形蒸汽夹套，顶盖为锥形，盖中心有升气管，锅身直径与圆筒高度之比为：D：H2：1，升气管面积为料液面积的1/40，锅顶锥角为120。HdhhD糊化锅总容积为

43、：V总(D/2)2 Hh2(3r-h)/3式中： D外壳圆筒部分直径 (m) H外壳圆筒部分高(m) h 球形底的高度(m)r 底的曲率半径(m)各参数比例确定：H=0.5D 根据r=(D2+4h2得：h=0.152D 代入式中，得： V总(D/2)20.5D(0.152D)2(30.9D-0.152D)/3 图33糊化锅3 D=(V/0.454)1/3=(12/0.45)1/3=2.988=2988mm取筒的内径Di=3100mm H=Di/2=1550mmhi=，取472mm升气管面积为料液面积的1/40，升气管直径为：d =D/(40)1/2=3100/(40)1/2=, 取500mm1

44、) 筒体壁厚的计算：锅内为常压，夹套内为0.2MPa (表)水蒸气，设计压力略大于可能产生的最大内外压力差，取Pc=0.25MPa,设计温度取加热介质的最高温度，取t=135。取夹套在圆筒高1200mm处，则筒体计算长度为：L=1200+1/3472=，取1360mme=n-C1-C2式中： e有效厚度， mm n壁的名义厚度， mm ；假设为15 C1C2腐蚀裕量， mm ；取双面腐蚀21=2则：e =15-0.8-2=圆筒外径 D。=Di+2n=3100+215=3130mm由 L/ D。=1360/3130=0.43 Do/e=3130/12.2=256.56，取260系数A=0.000

45、9，根据t=135，材料为不锈钢， B=82MPa 则：釜体许用外压力P=B/(Do/e)=82/（3130/12.2）=0.32 MPaPc=0.25MPa 所以假设的n=15mm能满足设计的要求。2) 夹套厚度的计算：夹套内压 Pc计算厚度：=PcDi/(2t-Pc)式中：计算厚度， mm Pc Di夹套的内径，mm ；取为3500 t钢板在设计温度t下的许用应力，MPa;材质为Q235-B,113MPa 则:3500）/(21130.85-0.25)=n =+C1+C2+ =4.56+0.8+2+=8mm取夹套厚度为8mm3) 球形封头厚度 ： 封头厚度取筒体厚度 n=15mm球壳外径

46、Ro=r+ni+n3100 +15=2805mm系数A=0.125/（Ro/e查得 B=70MPa则许用外压力P=B/（Ro/n）=7012.2/2805=0.30MPa Pc=0.25MPa封头取18mm满足设计要求，夹套封头厚度取夹套筒厚n=8mm4) 锥形封头取半锥角=603100=，取1163mm3100=465mm取直边h。=40mmh=H+d/21/tg式中：h封头的实际高度，mm H封头的计算高度，mm d升气管内径 ， mm 半锥角， 60则h=1163+465/21/(3)1/2=1297mm锥形封头和升气管为常压下工作，取厚度分别为12mm和6mm5) 夹套液压实验时稳定性

47、校核锅身筒体:PT=1.25P/t式中：PT试验压力 MPa P设计压力 MPa 试验温度下材料的许用应力，MPa t设计温度下材料的许用应力 ，MPa 则：PT由 A=0.00055，查出试验温度下B=78MPa则许用外压力P=B/(Ro/e)=78/(2805/12.2)=0.34MPaPT 故筒体在夹套液压试验时不会失稳锅身封头PT由A=0.0008, 查20下B=82MPa则许用外压力P=B/(Do/e故封头在夹套液压试验时不会失稳 夹套的液压试验时强度校核。PT=1.25P/t式中：PT试验压力 MPa P设计压力 MPa 试验温度下材料的许用应力，MPa t设计温度下材料的许用应力

48、 ，MPa 则：PTT = PT(Di+e)/2e式中：T夹套壁在试验压力下的计算应力 PT试验压力，MPa Di夹套内径 ，mm e有效厚度 ，mm 则T(3500+5.2)/(2s235=179.78 MPa式中 焊接接头系数 s常数屈服极限，MPa ；235因为Ts故夹套满足水试验压力，6) 搅拌设备选用平直叶桨式搅拌器 叶桨的叶径d取2Di/3=231003=2067mm2067= ,取210mm，取浆厚 10mm.叶片数 n=2i3100=310mm安装四块搅拌板，宽度W取 为1/12Di=1/123100=，取260mm长度取为 1500mm ， 厚为 6mmd) 搅拌功率计算：n

49、式中; N搅拌轴功率， A常数，（采用桨式搅拌器，A1.66） d旋浆器浆叶直径, m n搅拌器转速 ,r/s 糊化醪密度 ,1050kg/m3s电动机功率：NKN/ 式中：N-电动机功率, KW 1050kW则：N选型：选Y160L2型电动机，功率18.2KW，效率89%，功率系数cose）加热面积计算：见热量衡算。f）糊出泵的选择：见管路和泵的计算选型 糖化锅行业标准锅体形式：由圆柱形锅身和锥形顶盖组成，锅身径高比为D：H2:1, 容量系数为77%82%.取80% 加热方式为夹套间接加热，夹套蒸汽压力通常为：0.3MPa0.6MPa。取0.3 MPa。升温速度：不低于1/min。搅拌装置：

50、在靠近锅底处设有浆式搅拌器。搅拌器的转数一般为20r/min40r/min。取30 r/min材质：锅体宜采用不锈钢，夹套可用碳钢。排气截面积于锅身截面积之比为1/301/50，取为1/40。需设附件：入孔门，照明灯，液位，温度测量装置，清洗，安全装置，排气管蝶阀。2) 容积kg，加水比1：4.1，则糖化醪量为：kgkg麦芽含水量6，大米含水14 则：17.44比重为：1.06，则糖化锅有效容积为：103)=26.09 m3取糖化锅有效容积系数为0.8，则糖化锅总容积为：则糖化锅总容积为：V总26.09/0.83，取33m33) 结构糖化锅总容积为：V总（D/2）2 Hh2(3r-h)/3式中

51、： D外壳圆筒部分直径 ,m H外壳圆筒部分高,mh 球形底的高度,mr 底的曲率半径,m各参数比例确定：H=0.5D 根据r=(D2+4h2代入式中，得：V总（D/2）20.5D(0.152D)2(3 0.9D-0.152D)/3 D=（V/0.45）1/3=（32.61/0.45）1/3= 取为4200mm4200=756mm排气管面积为料液面积的1/40，排气管直径为：d =D/401/2=4200/401/2=660mm4）加热面积计算见热量衡算5）搅拌功率计算n式中: N搅拌轴功率， A常数，（采用桨式搅拌器，A1.66） d旋浆器浆叶直径 m n糊化醪密度 1060kg/m3s电动

52、机功率：NKN/式中： N-电动机功率 ， KW 取d=2/3D=21060NKN/选型：选Y200L12型电动机，功率60KW，效率89%，功率系数cos6）糖出泵的选择见管路和泵的计算选型 板框式压滤机1) 结构型式 底座和支架 板框围成的滤框室，用来容纳泵入的醪液和滤后的麦糟。用以汇集并排出麦汁的沟纹板或板。 用以分离麦汁和麦糟的滤布。 顶板，其内面结构与沟纹板同，分装在支架两端，醪液进口一端是固定的，另一端是活动的。2) 压滤机过滤技术要求 装置控制内部操作压力的压力计，以控制压滤时的压力 安装滤框沟纹板或滤布时，应前后压紧，受压要均匀，防止渗漏 泵入醪液均匀，每间滤框必须装满醪液，各

53、间滤框所装数量应相等 泵入醪液时应注意排除空气，可在沟纹板上设置排气阀 泵送醪液要求速度大，阻力小。泵送压力一般是：新滤布20KPa40KPa，旧滤布60KPa80KPa。根据麦汁排出量调节醪液泵入量，最好安装1台变速电动机，用以调节醪液速度，防止压力升高。 应控制麦芽粉碎度，使麦糟的积聚容积适应滤框容积 糖化醪及洗糟水温度：7580 过滤总时间：1h2h 残糖浓度：0.5%(12%麦汁) 100kg原料所需滤框容积：120L140L3）容积计算100kg原料所需滤框容积120L140L，取130Lkg则:需滤框容积为：130/105=3 取板框式压滤机的有效容积系数0.8，则总容积为：V总8

54、.04 m3 麦汁暂存槽1) 结构型式为提高设备利用率，设一麦汁暂存槽，容量可以容纳第一麦汁即可。因仅做麦汁暂存，为便于制造，采用圆柱形槽身，锥底，球顶，高径比1：1，且球顶高：h=0.18D，2) 容积计算每100 kg原料得过滤麦汁kg，得麦汁：5=36.98 m3取暂存槽的有效容积系数0.8，则暂存槽的总容积：V总46.23 m3 麦汁煮沸锅传统的原形麦汁煮沸锅，容积小，其加热面积小，均以紫铜制作，布置在锅底部，锅的内部只有搅拌器，有的锅内增设加热盘管，锅身及顶盖则由紫板、不锈钢或碳钢制作。1) 结构型式传统的原形麦汁煮沸锅，容积小，其加热面积具有外加热器的麦汁煮沸锅 外加热器是一列管式

55、热交换器，器内是一组直立的排管，蒸汽由器内上部进入，冷凝水由下部排出。麦汁由器内下部进入，在排管内部加热煮沸后，由上部排出，进入麦汁煮沸锅。2) 容积计算每100kg原料所需麦汁煮沸锅的容量为800L（10%-12%的麦汁）-900L（10%-12%）的麦汁，取800L。kg，则所需容积为V总800/105=3，取40m3。取R=0.9D，H/D=2/3R=（D2+4h2）/8h=0.9D, V总=D2H4+h2(3rh)/3， V总=0.59D3D= （V总/0.59）1/3=R=0.9D=094.08=3.2 麦汁处理工段设备计算选型 回旋沉降槽1) 结构形式回旋沉降槽为一圆柱形槽，底部为

56、平底切成2的斜度，以便排料（向麦汁出口一边倾斜2），2个麦汁进口，3个出口。 槽底中心设一高压喷嘴，麦汁排出后，可用此喷嘴将沉淀于其上的凝固物打散，便于自动排放。 底部设一管径较粗的进口管，使初进槽麦汁流速缓慢，不易引起涡流，待液面达到切线进口时，再开切线进口管阀。在麦汁进口管上装止回阀以免听泵时麦汁倒流。 另设人孔门、视镜、液位、温度、清洗装置。2) 技术条件 麦汁液面高度与槽体直径比：1:23。 麦汁进口速度：10 m/s15m/s。 进料时间：10min20min。 麦汁静置时间：30min40min。 麦汁高度：一般3m。 麦汁切线进口位置：麦汁高度1/3处。 麦汁出口位置：上部出口在

57、麦汁高度2/3处，中部出口位置在麦汁高度1/10处，下部出口在槽底。3) 容积计算 100kg混合原料得热麦汁为5=3取煮沸锅的有效容积系数为0.7，则回旋沉淀槽的总体积为：V总3取麦汁液面高度与槽体直径比为；H:D=1:2，则麦汁体积为：V=D2 H/4=D3/8 D=(8V/)1/38/) 1/3=总容积：V总=D2H/4 H=V总/(D2/4)=52.83/(2/4)=取升气筒面积为槽身截面积的1/40，则升气筒直径：d=D/(40)1/2=4.55/(40)1/2=麦汁三个出口在不同高度的相同位置上,同时底部设排出热凝固物出口，将热凝固物泵至过滤槽回收热凝固物和残留麦汁。 薄板冷却器1

58、) 结构型式及技术条件薄板冷却器由一组长方形的薄金属板片平行排列，夹紧线装于支架上而构成，两相邻板片边缘有垫片，压紧后密封，且可用垫片的厚度调节两板间流体通道的大小。采用一段冷却法较传统的两段冷却法有许多优点，节省能源，热能也可充分回收，故采用一段冷却法，其技术条件： = 1 * GB3 麦汁进口温度：95左右 = 2 * GB3 麦汁出口温度：8左右 = 3 * GB3 冷却时间：1h = 4 * GB3 清洗和杀菌用水温：8590；碱水涤温度：7580 = 5 * GB3 清洗杀菌时间：循环20min30min = 6 * GB3 冷却介质：3冷水2) 薄板冷却器一段冷却法中，麦汁和冷水的

59、温度变化：麦汁：958： 冷水：575则换热量：Q=GC1（T1-T2）式中：Q-麦汁总放热量，即冷水洗热量，kJ G-麦汁量，kg C1麦汁热容，C1kJ(kg) T1 、T2麦汁热容、终热，T1=95，T2=8以知100kgkgkg（95-8） kJ取薄板换热器总传热系数K为5000W/(m2hK)。平均温差：tm=(95-75)-(8-5)/ln(95-75)-(8-5)=由：Q=KStm式中： K薄板换热器总传热系数，W/(m2K) S换热面积，m2 S=Q/(Ktm)=13200976.97/(50008.96) =2板片数=294.66/1.28=230.2片， 取231片换热器选

60、型：BR 130板式换热器，天津市板式换热器厂板片外形尺寸（mm） 2195231设计操作压力（MPa设计操作温度（） 150传热系数（W/K） 35005800垫片材料 派克垫片 冰水罐1) 用途贮存5的冰水。2) 结构形式采用圆柱形罐身，锥底，球顶，有保温层。高径比：H:D=2:1，球顶h=0.18D。简单外形如图3-3所示。3) 容积及尺寸计算kJ，冰水温度变化为575则冰水需要量为：G =Q/C（t2-t1） (75-5) kgkg/m3，则得热水量：3取有效容积系数为0.85，则总容积为： 3 取 70m3 热水罐用途贮存一段冷却法中换热后提到的80热水，并供糖化用水、洗槽用水、洗瓶