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1、成绩长江师范学院课程设计说明书 课题名称： 年产10万吨啤酒工厂设计设 计 人： 王博 学 号： 2 班 级： 2013级生物工程 1 班 指导教师： 陈今朝 设计时间：2016.6.10 生命科学与技术学院摘 要本设计是年产10万吨啤酒厂生产流程的设计，以大麦、大米为主要原料，酒花为辅料，经过糊化，糖化，煮沸，过滤，冷却，发酵而成。设计内容主要包括工厂的布局设计，发酵的工艺流程，物料衡算，车间布置的设计，发酵罐的选型与设计。本次设计所采用的发酵罐为圆筒体锥底发酵罐，糖化方法为双醪浸出糖化法，发酵方法采用下面发酵法。设计的图纸主要包括发酵罐结构图，生产车间设备布置图，工厂总平面图，生产工艺流程
2、图。此次设计在保证啤酒生产的基本条件下，对生产技术与生产设备进行了优化选择，旨在提高啤酒质量、降低生产成本。关键词：啤酒；糖化；发酵；发酵罐目 录第一章 总论1.1 设计的任务及要求本设计是年产量为10万吨的8度啤酒发酵车间工艺设计，重点是物料衡算、设备选型及论证、重点设备的详细设计、车间的布置、绘制图纸（发酵工艺流程图、发酵车间平面布置图、工厂平面设计图、发酵罐图）。1.2设计的依据和原则1.2.1设计的依据综合运用大学三年所学课程，参考酿造酒工艺学、生物工程设备、化工原理、食品标准与法规、生物工程工厂设计概论，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数与数据，进行生产方法的选择，工艺
3、流程与工艺条件的确定与各种计算。 1.2.2设计的原则设计出来的啤酒厂须符合相关规定和要求，以现代化建设为中心服务目标。在工厂设备上，要求投资小、效率高、稳定性强、机械化程度高、环境污染小。在工艺技术方面，解放思想，积极采用新技术，力求现实性和先进性。在经济效益上，要求投资少，回报高，低成本，收益快，合理利用现有资源。1.3设计的目的与可行性1.3.1设计的目的本设计将我们学到的知识应用到实践中来。一方面，为即将到来的实习生活巩固专业技能。另一方面，通过查阅整理资料、独立排版设计，锻炼我们独立分析和处理问题的能力，为下学年的毕业设计奠定基础。1.3.2设计的可行性啤酒含有17种氨基酸，多种维生
4、素及碳水化合物、矿物盐等物质。其营养价值丰富，被世界营养协会组织列为营养食品，素有“液体面包”之誉。而其啤酒中的矿物盐，对人体组织细胞的代谢起着调节作用，有利于人体必需水分的摄取吸收。其所含的酒花素，既能促进唾液、胃液和胆汁分泌，健胃益脾；又可治疗肺和淋巴结核，促进伤口愈合和烧伤者痊愈，有着良好的药疗效果。自啤酒厂在我国建立以来，其市场需求与日俱增。近几年来，各类啤酒厂更如雨后春笋般不断涌现，遍及神州大地。但从人均消费水平来看，我国啤酒市场还存在着巨大的上升空间，其经济效益较为可观。因此，依据市场规律和现实条件，本设计工厂选址在湖北省丹江口地区，建立一所年产10万吨的啤酒厂。第二章 厂址选择及
5、论证2.1厂址选择2.1.1厂址选择的重要性厂址选择是基本建设的重要环节，在工厂设计中有显著的政治经济技术意义。厂址选择正确与否，不仅关系到建厂过程中能否以最省的投资费用，按质按量按期完成工厂设计中所提出的各项指标，而且对投产后的长期生产，技术管理和发展远景，都有着很大的影响，并同国家地区的工业布局和城市规划有着密切的关系。因此，厂址的选择应该作到深思熟虑和严谨从事，选出投资省、建设快、运营费低、具有最佳经济效益、环境效益和社会效益的厂址。2.1.2厂址选择的原则第一，厂址选择必须符合工业布局；符合所在地区、城市规划的要求，按照国家有关法律、法规及建设前期的规定进行。第二，充分利用当地有利资源
6、，摒除不利条件；充分利用当地人力、物力、财力。第三，总体经济效益好，有利于加快国民经济发展和人民生活的提高。第四，须符合可持续发展观念，保护生态环境。2.1.3厂址选择结果本厂选择在湖北省西北部的丹江口经济特区。2.2厂址选择论证丹江口市位于湖北省西北部偏东，地处鄂豫两省交界处，素有“中国水都”之称。自改革开放以来，中央对该地区第一、第二产业大力度扶持，地方经济政策优越，对我厂前期建设极为有利。而从环境上看，其位于汉江中上游，是我国“南水北调”重要枢纽点，水资源贮备量大，水质优良。并且，其地质稳定，地势平坦，亚热带季风性气候显著，利于工厂建设。在原料获取与运输上，其地处湖广地区，北接农业大省河
7、南省，西连车城十堰，生产原料易得且方便运输。综合以上条件考虑，故选址在该地区。第三章 工厂组成及布置3.1工厂组成啤酒厂的组成一般包括以下内容：（1）生产车间。通常由若干生产厂房建、构筑物组成。如由糖化、发酵、灌酒、包装、酒库、化验等厂房联合建成的一个啤酒车间。（2）辅助车间。由若干建、构筑厂房组成。如由酵母回收、麦糟处理、麦芽储存、仓库、机修等组成啤酒车间的辅助车间。（3）动力车间。由水泵房水塔、贮水池、锅炉房、空气压缩站、冷冻站、变电所、仪表维修等厂房组成。（4）行管部门。由办公室、中心试验室、医务所、汽车库、食堂、浴室等建筑、构筑物厂房组成。（5）绿化区域。绿化设施和工厂前区建筑小品等美
8、化环境布置。（6）道路等运输设施和各类地上、地下工程管网。如上下水道、电缆或架空电气线路、热力管道、空气管道、冷冻管道、煤气管道、通讯电缆等室外管道。（7）三废治理。废污处理设施和场地等。3.2工厂布置（1）主要生产车间建筑物的布置位置 应首先考虑将其集中布置，且地势需平坦，地耐力大于150200kN/m2，才能满足生产设备的布置。其朝向应当正面朝阳或偏南向布置，以便于自然采光与通风。（2）辅助车间建筑物等的布置位置 应靠近其服务的主车间厂房或其服务对象。如啤酒厂内，瓶、箱堆场因其贮量较大而占地面积较多，应布置在厂后区，但又紧靠啤酒包装车间的部位，这样可减少输送距离。（3）动力车间建筑物的布置
9、位置 应尽量靠近其服务的具体部门，可以大部分集中在厂区的左侧或右侧。这样，可最大限度地减少管路线的铺设、输送汽、冷、气。电的常年能量损失。（4）行政管理和后勤部门建筑设施的总体布置位置 应集中在厂前区。因其职能性质规定，对厂内要方便于全厂性的行政业务和生产技术管理及后勤服务；对外在建筑上要适应城市规划、市容整齐的要求，所以多设置在工厂的大门处对应位置。第四章 发酵车间工艺流程4.1啤酒原料要求4.1.1酿造用水啤酒中水占8590%，酿造用水的质量好坏直接影响啤酒的质量和风味，故称水是“啤酒的血液”。优质的水质、充足的水源是能否建厂的首要条件。酿造淡色啤酒，糖化用水应是碳酸盐硬度低，非碳酸盐硬度
10、适中，以便控制糖化醪和麦汁的pH值，使之偏酸性。因为水中的碳酸盐会降低麦汁的酸度，消除麦汁中磷酸盐的缓冲作用，使糖化酶和蛋白酶的活性降低，导致麦汁煮沸后不够清亮透明，同时还可使酒花中的苦味物质发生异构化，增加酒花苦味物质的溶解，造成麦汁色度加深和不良口味。因此，酿造淡色啤酒应采用硬度较低的水。酿造用水除对水的硬度提出要求外，糖化用水还必须符合以下条件：(1) 外观 ：无色透明，无悬浮物及沉淀物。 (2) pH值 ：以pH6.87.2为宜。 (3) 细菌数 ：在37下培养24小时，每毫升水中细菌数不得超过100。 (4) 铁盐 ： 铁离子应在0.3 mg/L以下。 (5) 氯化物 ：要求含量在2
11、060 mg/L范围内。 (7) 硅酸盐 ：一般要求含量在1030 mg/L以下。 (8) 硝酸盐与亚硝酸盐 ：硝酸盐不得超过5 mg/L，亚硝酸盐不得超过0.05 mg/L。 (9) 钙盐 ：以含CaSO4 11.5 mg/L为宜，CaSO4在麦汁煮沸时，可促进蛋白质的凝结，使成品啤酒澄清，降低色度。 (10)游离CO2 ：酿造用水不应含有。 由以上几点可知，对于水质较差的水，必须进行适当的处理方可用于酿造。一般来说，泉水、深井水可直接用于酿造。4.1.2麦芽麦芽是酿造啤酒的主要原料。它含有丰富的淀粉和适量的蛋白质以及供糖化的酶。因此，麦芽的成分和质量对啤酒的质量起着决定性作用，大麦有三种，
12、其中二棱大麦籽粒饱满且整齐，淀粉含量较高，蛋白质含量适中，发芽均匀，一般认为是酿造啤酒的最好原料。采用浅色麦芽，麦芽外观整齐，除根干净，不含杂草、谷粒、尘埃、枯芽、半粒、霉粒、损伤残粒等杂质，色泽淡黄而有光泽。麦芽应有特殊的香味。不应有霉味、潮湿味、酸味、焦苦及烟熏味等。4.1.3酒花酒花的功能是赋予啤酒特有的清香和苦味，增加啤酒的泡持性和稳定性，与麦汁煮沸时能促进蛋白质的凝固、增加麦汁的防腐能力，酒花中最重要的是a-酸。因此，评价酒花质量好坏时，不仅从它的外观、手感、纯净度、香味来检验，最重要的是检验它的-酸的含量，要求-酸含量(以干态计)在5.0%7.0%之间，-酸含量(以干态计)：3.0
13、%4.1%(参考值)，水份在8.0%12%之间，采用颗粒酒花，硬度大于60 N/m2，崩解时间小于等于10 s。4.1.4辅料以价格低廉而富含淀粉的谷类作为辅料可以提高麦汁收得率，制取廉价麦汁，以达到降低成本的目的，辅料的蛋白质易氧化的多酚物质含量明显低于麦芽，这有利于降低啤酒的色度和改善啤酒的非生物稳定性。大米是啤酒厂最常用的辅料，其特点是价格低廉，蛋白质、多酚物质和脂肪含量低于麦芽，而淀粉含量高于麦芽，本设计采用大米作为辅料，生产出的啤酒具有色泽浅、口味清爽、泡沫细腻、酒花香突出，非生物稳定性好等特点。4.1.5酵母在实际生产中最常用的酵母有两大类：上面酵母和下面酵母。二者形态上存在明显的
14、差别。上面酵母又叫表面酵母，其母细胞和子细胞能够长时间相互连接，形成多枝的牙簇 ，下面酵母又叫底面酵母、贮藏酵母，其母细胞和子细胞增殖后彼此分开，几乎都是单细胞或几个细胞连接。本设计设计的是经典型啤酒，色泽浅，采用的是下面发酵技术，故选用下面酵母。本设计采用下面酵母酵母ZAU110。4.2工艺流程说明啤酒生产分为两大部分：麦芽制造和啤酒酿造。（1）麦芽制造工艺流程原料(大麦)浸渍发芽干燥除根（2）啤酒酿造工艺流程图原料糟 酒花 麦芽 粉碎糖化锅 过滤 麦汁煮沸 回旋沉淀 薄板冷却 大米 粉碎 糊化锅 酒花糟图1-1 啤酒酿造工艺流程图啤酒的生产过程大体可以分为四大工序：麦芽制造；麦汁制备；啤酒发酵；啤酒包装与成品啤酒。4.3麦芽制造工艺流程（1）称重麦芽原料从麦芽储仓通过传送带传送到电子称，通过电子称称取一定量的麦芽进行后续加工。（2）抛光将麦芽送入抛光机进行抛光处理，以除去麦芽表面的芒刺。（3）精选去石将抛光后的麦芽送入去石机，
