啤酒工艺设计

专业技术人员职级评定课题设计部分1…目录第一篇摘要…………………………………………………………………………………2第二篇工艺流程……………………………………………………………………………3第三篇物料衡算和热量衡算………………………………………………………………4第一章物料衡算…………………………………………………………………………4第二章热量衡算………………………………………………………………………9第四篇设备设计计算……………………………………………………………………15第一章糖化设备………………………………………………………………………15第二章发酵…………………………………………………………………………31第三章包装…………………………………………………………………………34第四章其它设备………………………………………………………………………35第五篇耗水估算……………………………………………………………………………39第六篇耗电估算……………………………………………………………………………41第七篇耗汽估算……………………………………………………………………………42第八篇耗冷估算……………………………………………………………………………43第九篇人员配置……………………………………………………………………………44第十篇啤酒生产工艺流程图……………………………………………………………附页第十一篇糖化车间平面设计图……………………………………………………………附页第十二篇糖化车间立面图………………………………………………………………附页第十三篇20万吨啤酒厂生产流程图………………………………………………………附页第十四篇全厂总平面布置图…………………………………………………………………附页第十五篇全厂总平面布置……………………………………………………………………46第十六篇投资概算…………………………………………………………………………47参考文献…………………………………………………………………………………49专业技术人员职级评定课题设计部分2第一篇摘要啤酒它是以大麦和水为原料，并添加少量酒花，采用制麦芽，糖化，发酵等特定工艺酿造而成的是一种含有少量酒精和充足二氧化碳，具有酒花香和爽口苦味，营养丰富，风味独特的低度酿造酒。啤酒是当今风靡世界最流行饮料之一，在2002年以后，我国已成为世界上啤酒产量最大的国家，达到2386.83万千升，在最近今年公司大幅度发展，雪花单品牌2006年已达到500万吨。本次设计对年产20万吨啤酒厂进行初步设计（其中包含10万吨纯生啤酒），原料采用麦芽和淀粉，因为小麦糖蛋白含量较高，泡沫好，花色苷含量低，有利于啤酒非生物稳定性，风味也很好，其发发酵速度快，富含α和β－淀粉酶，因此使用一定量的小麦芽为辅料；为使成品口感符合中国人的需求，并结合成本和能源消耗，提高糖化、发酵、过滤设备的利用率，本次设计采用高浓稀释的生产方式。为减少在生产过程中与氧的接触机会，糖化过程的醪液倒出方式均采用底部进料方式，本设计对啤酒生产过程中的糖化、发酵、过滤、包装进行了详细的物料平衡和热量平衡计算，对各工序的设备能力进行较为详细的计算和选型，采用国产、进口先进水平的设备，对工艺技术的实施提供有力的保障；对生产过程当中的耗水、耗电、耗汽、耗冷进行基础估算，并对成本进行简单的概算。在此基础上，对整个生产过程、全厂总布置进行简单的绘制。专业技术人员职级评定课题设计部分3第二篇工艺流程一、工艺流程简介本设计选用中粮麦芽厂生产的中粮澳芽与承德麦芽按1：1的比例混合，然后用增湿粉碎机粉碎，加入糖化锅与水混合浸渍一段时间，使麦芽粉吸水膨胀，使酶溶出、恢复活力，再将麦芽醪液逐步加热升温。让麦芽醪液先在较低的温度下（50度）进行蛋白质分解，保持40分钟，使蛋白酶将蛋白质转化为易溶于水的胨、肽、氨基酸。在糖化锅进行的同时，将淀粉加入糊化锅与水、酶制剂混合进行糊化。当淀粉液化结束后，将糊化醪打入糖化锅内，与完成蛋白质分解的麦芽醪混合，使混合醪液达到淀粉糖化温度（68度），并保持40分钟，然后升温至72度保温10分钟，糖化彻底后，升温至78度并将醪液打入过滤槽进行过滤、洗糟，得到一定浓度的麦汁在煮沸锅内进行煮沸，在煮沸过程中加入酒花或酒花制品，最终得到定型热麦汁。热麦汁进入回旋沉淀槽，分离酒花糟和热凝固物，经过板式换热器，使其冷却至发酵所需温度，进入发酵罐，在酵母的发酵作用下，将可发酵性糖分解为酒精和CO2。发酵结束后经过滤机过滤后，得到清酒。清酒经包装车间灌装，得到成品啤酒。纯生啤酒生产在包装灌装之前，进行膜过滤除菌，刷洗干静的瓶子在灌装之前进行冲瓶灭菌确保无菌灌装，与酒液接触的气源必须经过颇尔过滤器过滤除菌，瓶盖和瓶盖输送系统在线灭菌，现代生产一般不对车间进行封闭，但冲瓶与灌装系统需要全封闭，车间应保持清洁干燥，纯生啤酒生产需要每生产两小时后，对灌装设备和车间进行刷洗灭菌。二、流程示意图成品淀粉糊化麦芽糖化混合醪液糖化过滤麦汁麦糟煮沸沉淀冷却发酵过滤包装酵母酶制剂CO2洗糟水酒花、麦汁澄清剂热凝固物冷凝固物脱氧水专业技术人员职级评定课题设计部分4第三篇物料衡算和热量衡算第一章物料衡算（一）计算依据（1）工艺采用双醪浸出糖化法、露天锥形发酵罐一罐法发酵（2）100公斤混合原料投料，麦芽：淀粉：小麦芽＝55％：40％：5%（重量比）（3）糖化冷麦汁浓度14°P（4）原麦汁浓度B=17％（5）啤酒生产损失率如下表项目名称代号％备注额定指标原料利用率φ98.5麦芽水分Wm5淀粉水分Wn13无水麦芽浸出率Em75无水淀粉浸出率En103原料配比麦芽m60淀粉n40损失率麦芽磨碎和清净损失Pm0.66投料量对发酵损失2.0％对冷麦汁量过滤损失0.5％对发酵液量酿造酒损2.5对冷麦汁量包装酒损1.5对清酒量（二）糖化物料计算1、麦芽清净磨碎损失重量（g）gm=m×Pm=60×0.66%=0.396公斤2、100公斤混合原料中含浸出物重量（E）G麦芽＝φ（m－gm）(1－Wm)Em=98.5%×(60－0.396)×(1－5%)×75%=41.8公斤G淀粉＝φn(1－Wn)×En=98.5%×40×(1－13%)×103%=35.3公斤则：E=G麦芽+G淀粉=41.8+35.3=77.1公斤3、糖化用水量计算（G水）糖化时原料利用率φ＝98.5％，原料含水量和糖化时水分蒸发量忽略不计。φ×E×(100－B)98.5%×77.1×(100－17)G水＝==370.78公斤B17专业技术人员职级评定课题设计部分54、麦糟的计算原料非浸出物＝原料重量×（1－原料水分）×（1－原料浸出率）×原料利用率麦芽中非浸出物＝60×（1－5％）×（1－75％）×98.5％＝14.04公斤淀粉中非浸出物忽略不计则每100公斤混合原料中含非浸出物与麦芽中非浸出物重量相等为14.04公斤设：由过滤槽排除的非浸出物即为麦糟，其含水量为80％－85％，现取80％则：湿麦糟重量＝14.04÷（1－80％）＝70.2公斤5、麦糟吸麦汁量当头号麦汁滤出后，残留在麦糟内液体是被原料内非浸出物吸收的头号麦汁，其吸收率即为麦糟的含水率（80％）。麦糟吸头号麦汁量为：70.2×80％÷（1－17％）＝67.66公斤6、头号麦汁收量：由100公斤混合原料可得17％麦汁量为：（原料浸出物含量×原料利用率）＋糖化用水量即：（E×φ）+W水＝（77.1×98.5％）＋370.78＝446.72公斤由于原料中非浸出物吸收部分麦汁，所以实际头号麦汁收量为：446.72－67.66＝379.06公斤7、洗糟用水量计算过滤槽的水平衡进出W1－糖化用水量＝370.78W4－麦汁带走的水量W2－洗糟用水量W5－麦糟吸收的水量W3－原料带进来的水量（1）由麦汁带走的水量（W4）最终麦汁浓度14％，麦汁煮沸后经沉淀槽和薄板换热气冷却时，由于麦汁自然蒸发，其浓度提高0.2％，所以，在煮沸锅煮沸后麦汁浓度为13.8％则煮沸后麦汁重量＝E×φ÷B=77.1×98.5%÷13.8%=550.31公斤按集团要求，取麦汁煮沸强度为8.5％，煮沸时间为75分钟，设煮沸锅内蒸发水分为W蒸。那么：W蒸＝煮沸前麦汁量×煮沸强度×煮沸时间专业技术人员职级评定课题设计部分6即：W蒸＝（W蒸＋550.31）×8.5％×75÷60计算得W蒸＝65.34公斤则：煮沸前麦汁重量＝65.34＋550.31＝615.65公斤煮沸前麦汁浓度（B`）为B`=E×φ÷麦汁总量×100％＝77.1×98.5％÷615.65×100％＝12.34％过滤槽排出所有麦汁带出得水分W4为：W4=煮沸前麦汁重量－其中浸出物含量＝615.65－77.1×98.5％＝539.71公斤（2）麦糟带走得得水量（W5）w5=湿麦糟重量－湿麦糟中干物质重量＝70.2－14.04＝56.16公斤（3）原料带进的水量（W3）W3=（60－0.396）×5％＋40×13％＝8.18公斤则洗糟水量W2＝W5＋W4－W1－W3即W2＝56.16＋539.71－370.78－8.18＝216.91公斤8、热麦汁体积由上计算可知，煮沸结束后得浓度为13.8％的热麦汁，重量为550.31公斤，此13.8％麦汁的比重γ＝1.0552公斤/升，而100℃时的热麦汁比20℃时其体积膨胀系数为1.04所以热麦汁体积V=550.31÷1.0552×1.04=542.38升9、酒花计算设：酒花用量为每百升热麦汁添加干酒花量为0.2公斤则：每百公斤混合原料的酒花用量＝542.38×0.2÷100＝1.08公斤设：酒花在麦汁煮沸时浸出率为40％，湿酒花糟含水量为80％。则：湿酒花糟重=1.08×（1－40％）÷（1－80％）＝3.24公斤（三）澄清冷却物料计算澄清冷却损失占热麦汁体积的％，包括：1、酒花糟带走麦汁0.3％2、输送管路损失麦汁0.3％3、水分蒸发、体积收缩、热凝固物7.4％澄清冷却总损失8％则冷麦汁产量为：542.38×（1－8％）＝498.99升（四）主发酵计算1、发酵过程排出的CO2量专业技术人员职级评定课题设计部分7每100升14％的发酵液可发酵性糖为9.3公斤，每2公斤可发酵性糖可生成1公斤CO2，则每100升发酵液可产生CO2量为9.3÷2＝4.67公斤由上述计算知每100Kg混合原料可得498.99升发酵液，发酵液中CO2的溶解量为0.3％则溶解在发酵液中的CO2含量为498.99×0.3%=1.50公斤每100Kg混合原料可回收CO2量为4.67－1.5＝3.17公斤主酵时间为6天则每100Kg混合原料每天可回收CO2量为3.17÷6＝0.53公斤2、酵母产量设：每百升麦汁在发酵后形成1.5－2.5公斤泥状酵母，取其平均值2.0公斤则：酵母产量＝498.99×2.0÷100＝9.97（公斤）设：主酵形成泥状酵母，（含水量为85％），平均40％用于再生产菌种，60％用于制造商品干酵母粉（含水量为7％）。则：商品干酵母＝9.97×（1－85％）×60%÷（1－7％）＝0.966公斤（五）发酵后啤酒收量设：啤酒在发酵期间损失为：泡盖、酵母沉降及输送等体积损失为冷麦汁的2.0％。那么(嫩啤酒)发酵液产量＝498.98×（1-2.0％）＝489.0升（六）过滤清酒量过滤酒损为0.5％(由于酒头排放而形成的损失，过滤机内酒液和管路内酒液采用CO2备压进行回收)。得到14％浓度清酒量＝489×（1－0.5％）=486.5升由14％高浓稀释为11％的清酒量＝486.5×14÷11＝619升酿造酒损＝（冷麦汁量－清酒量）÷冷麦汁量＝（498.98－486.56）÷498.98＝2.5％（七）成品酒的计算包装酒损为1.5％14度高浓成品啤酒量＝486.5×（1-1.5％）＝479.211度成品酒产量＝619×（1－1.5％）＝609.7升成品酒总收率＝成品啤酒量÷热麦汁量＝479.2÷548.32＝88.36％瓶装啤酒容量为0.63升/瓶则瓶装啤酒数＝609.7÷0.63＝967.77