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1、第 11 页2020-7-14年产十万吨啤酒厂啤酒发酵工艺设计一、啤酒生产相关知识简介1.1 啤酒酿造工艺流程图1 啤酒酿造图1：原料贮仓2：麦芽筛选机3：提升机4：麦芽粉碎机5：糖化锅6：大米筛选机7：大米粉碎机8：糊化锅9：过滤槽10：麦糟输送11：麦糟贮罐12：煮沸/回旋槽13：外加热器14：酒花添加罐15：麦汁冷却器16：空气过滤器17：酵母培养及添加罐18：发酵罐19：啤酒稳定剂添加罐20：缓冲罐21：硅藻土添加罐22：硅藻土过滤机23：啤酒清滤机24：清酒罐25：洗瓶机26：罐装机27：啤酒杀菌机28：贴标机29：装箱机1.2 酿造啤酒的原料酿造啤酒的主要原料是大麦，水，酵母，酒花
2、。1.3 麦汁的制备其主要过程有原辅料粉碎，糖化，醪液过滤，麦汁煮沸，麦汁后处理等几个过程。啤酒是发酵后直接饮用的饮料酒，因此，麦汁的颜色，芬香味、麦汁组成有一些会影响啤酒的风味、有一些影响发酵、最终也影响啤酒的风味。麦汁组成中影响发酵的主要因子是：原麦汁浓度、溶氧水平、pH值、麦汁可发酵性糖含量、-氨基酸、麦汁中不饱和脂肪酸含量等。1.4 啤酒的发酵冷却后的麦汁添加酵母以后，便是发酵的开始，整个发酵过程可以分为：酵母恢复活力阶段，有氧呼吸阶段，无氧呼吸阶段。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，并从中获取能量而发
3、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。二、 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。2.1 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1所示。图2 啤酒厂糖化车间工程流程示意图2.2 工艺技术指标及基础数据根据表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。表1 啤酒生产基础数
4、据项 目名 称百分比（%）项 目名 称百分比（%）定额指标无水麦芽浸出率78原料配比麦 芽70大 米30无水大米浸出率90啤酒损失率（对热麦汁）冷却损失7发酵损失2原料利用率98过滤损失1麦芽水分6装瓶损失2大米水分12总 损 失122.3 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1可得到原料收率分别为：麦芽收率为： 78%(100-6) %=73.32%大米收率为： 90%(100-12) %=79.2%混合原料收得率为： （0.7073.32%+0.3079.2%）98%=73.58%由上述可得100kg混合料原料可制得的10热麦汁量为： （
5、73.58%100）10%=735.8(kg)又知10麦汁在20时的相对密度为1.084，而100热麦汁比20时的麦汁体积增加1.04倍，故热麦汁（100）体积为： 735.8(1.0841000)10001.04=705.93(L) (2)冷麦汁量为：705.93(1-0.07)=656.52(L)(3)发酵液量为：656.52(1-0.02)=643.39(L)(4)过滤酒量为：643.39(1-0.01)=636.95(L)(5)成品啤酒量为：636.95(1-0.02)=624.22(L)2.4 生产100L10淡色啤酒的物料衡算根据上述衡算结果知，100kg混合原料可生产10淡色成品
6、啤酒624.22L，故可得以下结果：（1）生产100L10淡色啤酒需耗混合原料量为：（100/624.22）100=16.02 (kg)（2）麦芽耗用量为：16.0270%=11.21(kg)（3）大米耗用量为：16.02-11.21=4.81(kg)（4）酒花耗用量：对浅色啤酒，热麦汁中加入的酒花量为0.2%，故为：(100/624.22) 735.80.2%=0.24(kg)（5）热麦汁量为：（16.02/100）705.93=113.09(L)（6）冷麦汁量为：（16.02/100）656.52=105.18(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：（
7、1-0.06）（100-78）/（100-80）11.21=11.59(kg)而湿大米糟量为：（1-0.12）（100-90）/（100-80）4.81=2.12(kg)故湿糖化糟量为：11.59+2.12=13.71(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）0.24=0.72(kg)2.5 100000t/a 10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，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。把述的有关啤酒厂酿造车间的三项物料衡算计算结果，整
8、理成物料衡算表，如表2所示。表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100L 10度淡色啤酒糖化一次定额量100000t/a啤酒生产混合原料Kg10016.028794.4641.583107大麦Kg7011.216153.9311.108107大米Kg304.812640.5360.475107酒花Kg1.500.24131.7522.372105热麦汁L705.93113.0962082.78411.175107冷麦汁L656.52105.1857738.88910.393107湿糖化糟Kg72.3511.596362.5381.145107湿酒花糟Kg4.500.7
9、2395.2577.115105发酵液L643.39103.0756582.12610.185107过滤酒L636.95102.0456016.68910.083107成品啤酒L624.22100.0054896.7949.881107备注：10度淡色啤酒的密度为1012kg/m3三、 100000t/a啤酒厂糖化车间的热量衡算二次煮出糖化法是啤酒常用的糖化工艺，下面就以为基准进行糖化车间的势量衡算。工程流程示意图如图2所示，其中的投料量为糖化一次的用料量（计算参表2）3.1 糖化用水耗热量Q1根据工艺，糊化锅加水量为：G1=（2640.536+528.107）4.5=14258.894(kg
10、)式中，2640.536kg为糊化一次大米粉量，528.107kg为糊化锅加入的麦芽粉量（为大米量的20%）图3 啤酒厂糖化工艺流程图而糖化锅加水量为： G2=5625.8243.5=19690.384(kg)式中，5625.824kg为糖化一次糖化锅投入的麦芽粉量，即6153.931-528.107=5625.824(kg)而6153.931kg为糖化一次麦芽定额量。故糖化总用水量为：GW=G1+G2=14258.894+19690.384=33949.278(kg) (1)自来水的平均温度取t1=18,而糖化配料用水温度t2=50,故耗热量为： Q1=(G1+G2)cw(t1-t2)=33
11、949.27(50-18)4.18=4541055.44(KJ) (2)3.2 第一次米醪煮沸耗热量Q2由糖化工艺流程图（图3）可知: Q2= Q21Q22Q23 (3) 3.2.1 糖化锅内米醪由初温t0加热到100的耗热量Q21Q21=G米醪C米醪（100-t0） (4)(1) 计算米醪的比热容G米醪根据经验公式G容物=00.1(100-W)c0+4.18W进行计算。式中W为含水百分率；c0为绝对谷物比热容，取c0=1.55KJ/(KgK).C麦芽=0.01（100-6）1.55+4.186=1.71KJ/(KgK)C大米=0.01（100-12）1.55+4.1812=1.87KJ/(K
12、gK)C米醪=（G大米c大米+G麦芽c麦芽+ G1cw）/(G大米+G麦芽+ G1) （5） =(2640.51.87+528.1071.71+14258.8944.18)/( 2640.536+528.107+14258.894) =3.76 KJ/(KgK)(2) 米醪的初温t0设原料的初温为18，而热水为50，则 t0 =（G大米c大米+G麦芽c麦芽）18+ G1cw50/( G米醪C米醪) （6）=(2640.5361.87+528.1071.71) 18+14258.8944.1850/（17427.5373.76）=47.08其中G米醪 = 2640.536+528.107+14258.894=17427.537（kg）（3）把上述结果代如1中，得： Q21=17427.5373.76（100-47.08）=3467717.37 KJ3.2.2 煮沸过程蒸汽带出的热量Q22 设煮沸时间为40min，蒸发量为每小时5%，则蒸发水量为： V1=G米醪5%40/60=17427.5375%40/60= 580.918Kg （7） Q22=V1I=580.912257.2=1311247.9KJ （8） 式中，I为煮沸温度（约为100）下水的汽化潜热（KJ/Kg） 3.2.3 热损失Q23 米醪升温和第一次煮沸过程的
