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1、长江师范学院课程设计说明书成绩课题名称： 年产10万吨啤酒工厂设计设 计 人：王博学号：201班级：2013级生物工程1班指导教师：设计时间：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，生产工艺流程图。此次设计在保证啤酒生产的基 本条件
2、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）。设计的依据和原则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 流程与工艺条件的确定与各种计算。设计出来的啤酒厂须符合相
3、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。设计的目的与可行性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。设计的可行性啤酒含有17 种氨基酸，多种维生素及碳水化合物、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
4、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 厂址选择及论证厂址选择厂址选择是基本建设的重要环节，在工厂设计中有显着的政治经济技术意
5、 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。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，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
6、合可持续发展观念，保护生态环境。本厂选择在湖北省西北部的丹江口经济特区。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着，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 工厂组成及布置工厂组成啤酒厂的组成一般包括以下内
7、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
8、讯电缆等室外管道。（7）三废治理。废污处理设施和场地等。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
9、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 发酵车间工艺流程啤酒原料要求 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
10、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。pH值：以为宜。(3) 细菌数：在37C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mg/L以下。(5) 氯化物：要求含量在2060 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mg/L。(9) 钙盐：以含CaS04
11、 1mg/L为宜，CaS04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。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，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
12、殊的香味。不应 有霉味、潮湿味、酸味、焦苦及烟熏味等。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a-酸的含量，要求a-酸含量（以干态计）在%之间，B- 酸含量（以干态计）：（参考值），水份在%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。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，
13、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。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
14、酵母 ZAU110。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）一浸渍一发芽一干燥一除根2）啤酒酿造工艺流程图原料糟酒花f;麦芽f粉碎f糖化锅f过滤f麦汁煮沸f回旋沉淀f薄板冷却f;大米f粉碎f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。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，比重的不同除去大米和
15、麦芽中的石块、玻璃块 和金属等比重较大的杂质。（4）麦芽粉碎粉碎麦芽要求麦芽的皮破而不碎，因为麦皮的皮壳内含有对酒质量不利的苦 味物质、色素、单宁，当皮壳磨得太碎时就会大量浸出，而使啤酒色泽变深，口 味不正。另外麦芽的皮壳在麦汁中过滤时构成过滤层，磨得太碎，会降低过滤效 果，造成过滤困难。麦汁制备工艺流程（1）糖化/糊化对于大米/淀粉原料而言，不需要经过前面的原料预处理过程，而是直接将 其送入糊化锅糊化后，再将糊化锅醪液送入糖化锅。辅料中的淀粉一般由细胞壁包围，以颗粒状存在。这种颗粒不溶于冷水中， 也很难被麦芽中的淀粉酶分解，当淀粉颗粒经过加热，迅速吸水膨胀，当升到一 定温度后，淀粉细胞壁破裂，淀粉进入水中，淀粉继续膨胀，形成凝胶物，此过 程称为“糊化”。简言之，糊化就是淀粉分子在热溶液中膨胀破裂的过程。糖化是指利用麦芽自身酶或外加酶制剂代替部分麦芽将麦芽和辅料中不溶性 高分子物质分解成可溶性低分子物质，如糖类、糊精、氨基酸、肽类等的麦汁制 过程。由此制得的溶液称为麦汁。糖化的第一步是在糖化锅中加入一定量的水，升温至37C并保持20min；然 后加入粉碎后的麦芽并搅拌；再将温度升高至50C并保持40min；然后将糊化锅 醪
