年产1万吨荞麦啤酒酒厂工艺设计【含CAD图纸、说明书】

年产1万吨荞麦啤酒酒厂工艺设计【含CAD图纸、说明书】,含CAD图纸、说明书,年产,荞麦,啤酒,酒厂,工艺,设计,cad,图纸,说明书,仿单 年产10000吨12荞麦啤酒的酒厂工艺设计 年产1万吨12荞麦啤酒的酒厂工艺设计摘要随着经济的不断发展，我国啤酒生产规模也不断扩大，产量逐年提高，啤酒种类向多样化、高端化发展，精酿啤酒逐步走向中国市场。本设计旨在结合荞麦产区,充分利用荞麦资源,发展地方特色农业经济而进行的。主要对啤酒生产工艺流程、物料衡算、重点设备设计与选型、水汽估算、工厂定员定编和生产车间工艺布置进行了设计。确定年产1万吨12荞麦啤酒的酒厂其主要生产原料为荞麦,用浸三断八法制备麦芽,采用湿法粉碎,浸出糖化法提高糖化率。并在啤酒成熟后采用无菌微孔薄膜过滤,提高啤酒品质。根据原料配比和相关技术指标,确定了原辅料的定额,为设备选型、水汽衡算提供了依据,糖化车间以六器组合不布置,减少了糊化设备,并根据设计绘制生产车间工艺布置图和生产工艺流程图。关键词：荞麦啤酒，工艺流程，物料衡算，设备选型，车间布置Process design of distillery with an annual output of 10 thousand tons and 12 buckwheat beerABSTRACT With the constant development of economy, the scale of beer production in our country is expanding constantly, the output is increasing year by year, and the variety of beer is becoming more and more diversified and high-end. The brewing beer gradually moves towards the Chinese market. This design aims to combine buckwheat producing areas, make full use of Buckwheat Resources, and develop local characteristic agricultural economy. Mainly to the beer production process, material balance, equipment selection and design, key water quota estimation, factory and workshop layout for the design process. To determine the production of 10 thousand tons, 12 degrees buckwheat beer winery, the main raw material for buckwheat production, using the three break eight method of malt preparation, the use of wet grinding, leaching, saccharification, improve saccharification rate. After the beer was matured, the microporous membrane was filtered to improve the quality of beer. According to the ratio of raw materials and related technical indicators, the raw materials of the quota for equipment selection, water vapor balance provides the basis for combination with six saccharification workshop layout, reduce the gelatinization equipment, and according to the design drawing of workshop layout of production plan and process flow chart.Key words: buckwheat beer, process flow, material balance, equipment selection, workshop layout 目 录第一章 绪论11.1 引言11.2 荞麦啤酒的简介11.3 荞麦啤酒及前景分析11.4 本设计拟定的主要内容21.5 设计依据21.6 指导思想2第二章 产品方案32.1 确定产品方案32.2 产品的生产时间3第三章 生产工艺选择和论证43.1 生产工艺流程43.1.1 麦芽制造工艺流程示意图43.1.2 啤酒酿造工艺流程示意图43.2 关键工艺选择与论证53.2.1 原料的选择与标准53.2.2 麦芽制备63.2.3 麦芽的粉碎63.2.4 糖化工艺73.2.5 糖化醪的过滤73.2.6 麦汁煮沸和添加酒花73.2.7 麦汁的处理83.2.8 发酵工艺83.2.9 啤酒过滤83.2.10 啤酒包装83.3 成品的质量指标93.3.1 感官指标93.3.2 理化指标93.3.3 卫生标准103.3.4 污染物限量103.3.5 真菌毒素限量103.3.6 微生物限量103.4 生产工艺流程图10第四章 物料衡算114.1 物料衡算的目及原理114.2 物料衡算114.2.1 基础数据及工艺技术指标114.2.2 对100kg原料生产12荞麦啤酒物料衡算124.2.3 生产100L12荞麦啤酒的物料衡算134.2.4 糖化一次定额量144.3 年产1万吨12荞麦啤酒生产物料衡算表15第五章 主要设备设计与选型175.1 麦芽粉碎机175.2 糖化锅175.3 过滤槽175.4 煮沸锅185.5 回旋沉淀槽185.6 麦汁冷却器195.7 发酵罐的设计与选型195.8 啤酒车间主要设备20第六章 水、汽、冷耗用量估算216.1 啤酒厂用水量衡算216.2 耗汽量衡算246.2.1 糖化工段耗热量246.3工艺耗冷量衡算27第七章 车间的劳动定员307.1 劳动力定员依据307.2 劳动定员的组成307.3 劳动力的计算307.3.2 确定工序生产方式317.3.3 各生产工序的劳动力计算327.4 生产车间劳动力33第八章 车间工艺布置358.1 生产车间工艺布置的原则358.2 车间工艺布置说明358.3 车间布置图36第九章 结论37参考文献38谢辞39第一章 绪论1.1 引言啤酒与人类文明一样，有着悠久的历史，相比于其他酒类它更早出现在人类的生活中，因此，不少学者称之为“酒类之父”。啤酒是一种富含营养物质的低酒精度酒，它是以麦芽为主要原料，经过麦芽制备、糖化、发酵等工序制成的。因为其酒精含量低，并且其营养成分丰富，适量饮用，对身体健康有一定好处。随着现代生活中人们对口味以及对更为健康的生活方式的追求，具有保健功能的精酿啤酒逐渐进入人们的生活。荞麦是一年生草本，别名三角麦、甜荞、乌麦等。性凉，味甘，具健胃消积、止汗之功效，保健功能强，有很高的营养价值和经济价值。荞麦是一种著名的药食同源小宗粮食作物，不仅富含淀粉、脂肪、蛋白质、维生素、纤维素，而且微量元素铁、锌、锰等也要比一般的谷物丰富。更含有其他禾本科粮食作物所没有的生物黄酮类活性成分。现代临床医学研究表明，荞麦及其制品在预防和辅助治疗冠心病、高血压、肥胖症、糖尿病，以及在增强人体免疫力、抗氧化、防衰老和改善亚健康状态等方面都具有较好的功效。并且荞麦经酵母发酵产生特有的水果或坚果香味，可形成风味独特的啤酒风味。1.2 荞麦啤酒的简介目前，荞麦啤酒还没有明确的定义，它是一种新型保健啤酒，是以荞麦麦芽作为主要原料酿造的。荞麦啤酒还表现出荞麦特有的果香，制成的啤酒泡沫洁白细腻、口味清爽，且具荞麦原有的营养价值和保健功效1。荞麦啤酒在带给人们味觉的享受同时，还能促进人体健康。既符合现代人们的消费观念，又符合现代人们追求健康养生的生活方式，由此可以看到荞麦啤酒的广阔前景。荞麦的保健作用很大一部分来自于它含有大量其它食物缺乏的生物活性成分如生物类黄酮、多酚、多肽和D-手性肌醇等物质2，对于高血糖、高血压、心血管疾病、腹腔疾病等有显著的防治效果3。对人体健康具有极大的促进作用。1.3 荞麦啤酒及前景分析近几年来，荞麦产业蓬勃发展，社会认知度显著提高，消费者群体迅速增长，荞麦产品逐渐从产区扩展至全国。荞麦中淀粉含量达到67.80%，是一种良好的酿酒原料2,3，荞麦中含有的芦丁，它能有效降低人体血脂和胆固醇、软化血管，而且对保护视力和预防脑血管出血也有一定作用。并且荞麦中含有的某些黄酮成分还能起到消炎、抗菌、止咳、祛痰、平喘的作用，因而，荞麦也获得“消炎粮食”的美称，据研究报告说明这些成分还具有降低血糖的效用4。在我国，荞麦资源丰富，产区分布较广，其主要分布在内蒙古、四川、陕西、宁夏、重庆、甘肃、山西、云南等地，是地区优势作物，总产量近9 0万吨。因此，开发荞麦及其产品，是带动荞麦主产区经济发展的一条长远之路5。近年来高端啤酒进入市场，高端啤酒中的精酿啤酒在国内市场中也逐步崛起，并且市场消费反馈积极。对于用荞麦酿造的有保健功能的精酿啤酒充分利用杂粮，酿造高端精酿啤酒，符合我国酿酒行业的发展方向和产业政策，也可带动地区农业经济的发展，建立地区特色。1.4 本设计拟定的主要内容本设计进行年产1万吨12荞麦啤酒的酒厂工艺设计的主要内容：（1）确定并且论证生产工艺（2）对原辅料包装材料进行物料衡算（3）对生产车间的水、汽、冷耗的工艺估算（4）进行生产车间生产设备的选择和论证（5）对工厂人员的定编定员（6）生产车间工艺布置主要进行糖化车间和发酵车间的布置1.5 设计依据 （1）西南科技大学生命科学与工程学院毕业设计任务书；（2）啤酒质量标准GB49272008和食品安全国家标准啤酒生产卫生规范GB8952-2016等国家啤酒生产的相关规定；1.6 指导思想统筹整个设计，合理规划，采用成熟、先进的工艺技术，合理设计，生产出符合我国啤酒质量标准GB49272008的产品，保证产品优质高端。为了简化设计工作量，缩短工作时间，同时争取效益最大化，尽可能选用通用设备或标准设备；采用机械化、自动化程度高的设备，充分利用资源，降低能耗，回收啤酒的副产物。第二章 产品方案2.1 确定产品方案表2-1 产品方案产品名称占产量%规格/ml包装形式包装规格荞麦啤酒100%330瓶装24瓶/箱2.2 产品的生产时间每月按25天计，全年生产日为300天。设旺季240天，每天糖化4次，淡季60天，每天糖化2次。工作制为每日24小时分三班，每班八小时。第三章 生产工艺选择和论证3.1 生产工艺流程啤酒的生产过程可分为四大工序：麦芽制造，麦汁制备，啤酒发酵，啤酒包装。3.1.1 麦芽制造工艺流程示意图成品麦芽除根干燥发芽浸渍原料（荞麦）图3-1 荞麦芽制造工艺流程示意图3.1.2 啤酒酿造工艺流程示意图酒花糖化用水麦汁沉淀麦汁煮沸麦汁过滤糖化粉碎麦芽热凝固物酒花糟麦糟充气冷麦芽汁贴标喷码装瓶麦汁冷却过滤发酵成品啤酒冷凝固物酵母泥酵母图3-2 12荞麦啤酒工艺流示意图3.2 关键工艺选择与论证3.2.1 原料的选择与标准3.2.1.1 荞麦芽质量标准 本设计麦芽为外购，选用优级麦芽，理化标准和卫生标准按GB/T 1686-2008中淡色麦芽标准执行。3.2.1.2 酵母的选择啤酒酵母质量的优劣，直接决定着啤酒口味质量的优劣。 选用标准如下：（1） 菌种生理特性理想。 （2） 纯度高，不能有杂菌。（3） 酵母选用处于生命旺盛期的酵母。本设计选用下面发酵工艺，故选用下面酵母。感官要求和污染物限量符合GB 31639-2016中酒用酵母标准。3.2.1.3 啤酒花 添加啤酒花的作用是赋予啤酒爽口的苦味和愉悦的香味，增强麦汁和啤酒的防腐能力；提高啤酒的泡特性；使酒花与麦汁一起煮沸，能够促进蛋白质的凝固，利于麦汁的澄清和啤酒的非生物稳定性。本设计选用90型颗粒酒花7标准如下：（1） 感官要求应符合表3-1的规定表3-1 90型颗粒啤酒花感官要求项目90型色泽黄绿色或绿色香气酒花香气明显，新鲜正常，无异杂气味（2）理化指标应符合表3-2的规定表3-2 90型颗粒啤酒花理化要求项目90型优级一级散碎颗粒（匀整度）/（%） 4崩解时间/s 15 水份/（%）6.5-8.5 -酸（干态计）b)/（%） 6.76.2 -酸（干态计）b)/（%） 3 贮藏指数（HSI） b ) 0.40.45注：a)已正式定名的芳香型、高酸型酒花品种，其酸、酸、贮藏指数不受此要求限制。3.2.1.4 酿造用水啤酒酿造最重要的原料之一，酿造水被称为“啤酒的血液”。酿造水的优劣不仅决定着产品的品质和风味，还影响酿造的全过程。啤酒酿造用水首先必须符合生活饮用水卫生标准GB5749-2006，如某些指标不符合啤酒酿造要求，可采取适当措施进行改良。3.2.2 麦芽制备采用浸三断八9，10的浸麦方式浸麦，即湿浸3 h，干浸8 h浸麦水温为16，浸麦度达到45左右，符合我国生产上常用的浸麦度要求。发芽确定为低温发芽，温度为16，荞麦的根、叶芽生长缓慢、均匀，水解酶活力高，浸出物含量高，因制麦损失低，成品麦芽色度好。制麦6天，然后干燥、除根。3.2.3 麦芽的粉碎 麦芽粉碎后，可溶性物质浸出，淀粉粒与酶的接触面积增大，有利于酶的作用，粉碎质量的高低决定着糖化过程中物质的生化变化、麦汁组成、麦汁过滤和原料的利用率，麦芽粉碎度应适当，粉碎度过大会导致麦芽粉碎不完全，使得糖化不完全，麦汁收率降低；但是粉碎度过小会使得麦汁过滤时变得困难，增加了过滤时间。当辊间距在0.30.5cm之间时，原料的利用率较高。目前麦芽的粉碎有干法粉碎、回潮粉碎、湿法粉碎和连续浸渍粉碎。本设计采用湿法粉碎7，将荞麦麦芽放入热水中（约50）浸泡1520min，当麦芽含水量至约30%后，投入对辊粉碎机。同时，将糖化用水泵入粉碎机对粉料调浆，边粉碎边投入糖化锅。该法优点在于对麦芽进行了预浸泡，增加了麦壳的韧性，粉碎后麦壳可以保持完整，利于麦汁过滤，皮壳中有害成分的溶出可有效减少。3.2.4 糖化工艺 糖化就是指麦芽中的各种水解酶加上外部热力，将荞麦芽中的淀粉、蛋白质等不溶性高分子物质分解成低分子物质并溶于水的过程。本设计选用浸出糖化法中升温浸出糖化法7，9，10，11，因荞麦大部分水解酶活力较大麦低，为防止因糖化时间过长而造成的水分过多损失，按料水比1 ：4的比例加入自来水；糖化醪pH控制为5.35；投料温度为35，保持15min；蛋白质休止：升温至45，保持60min；第一段糖化：升温至65，此时，淀粉酶有最高活力，利于形成较多的可发酵性糖，温度保持40min；第二段糖化：升温至72，保持20min，发挥淀粉酶的作用，提高收汁率。 糖化终了：升温至78，保持10min。3.2.5 糖化醪的过滤 糖化结束后，将糖化醪中溶于水的浸出物迅速、彻底的与不溶性的麦糟分离，得到澄清的、口味良好的麦汁。目前麦汁过滤方法有过滤槽法，快速渗出法和压滤机法。本设计选用广泛使用的过滤槽法，不需要任何外加过滤介质，运转费用低，在啤酒厂中使用广泛。3.2.6 麦汁煮沸和添加酒花 麦汁煮沸的目的是使麦汁成份稳定，杀灭麦汁中的各类微生物，使麦芽酶失去活性，除去多余的水份，促使蛋白质变性絮凝，让酒花中的有效成份浸出，去除麦汁中的异味物质等。本设计采用外加热式方法加热麦汁，可缩短20%30%煮沸时间，节约能源，而且不影响煮沸效果，煮沸条件如下：煮沸强度：10% 煮沸时间 1.5h pH：5.25.4在100煮沸添加酒花可赋予啤酒和悦的香味和协调、爽快的苦味，添加量为0.2%，酒花的添加方法6采用传统的分3次添加法 ：第一次：煮沸515min后，添加总量的5%10%消除煮沸物的泡沫第二次：煮沸3040min后，添加总量的55%60%萃取酸并促进异构第三次：煮沸完成前5min，添加总量的30%40%萃取酒花精油，提高酒花香3.2.7 麦汁的处理 煮沸结束后的热麦汁，需进行酒花糟分离、热凝固物分离、冷凝固物分离、冷却麦汁、给麦汁充氧后制成发酵麦汁。国内目前多采用如下流程：热麦汁泵回旋分离槽（分离出酒花糟和热凝固物）薄板冷却充氧发酵本设计亦采用此流程，用回旋沉淀槽分离酒花和热凝固物，选用薄板换热器冷却麦汁到接种温度。3.2.8 发酵工艺 啤酒传统发酵分为上面和下面发酵,下面发酵发酵温度低，发酵周期长，但啤酒风味柔和清爽，酵母沉于底部，易收集酵母泥，而且啤酒保存期长；上面发酵发酵温度，酵母浮在发酵罐表面，不易收集酵母，啤酒保质期短。本设计采用下面发酵法。我国大多数啤酒厂采用露天锥形发酵罐，所以本设计采用一罐发酵工艺10。主发酵、后发酵和贮酒成熟在一个罐中完成。将麦汁冷却到67左右，然后一次性接种酵母，混合均匀后充入无菌空气，供给酵母繁殖所需的溶解氧；主发酵温度由前低温910升至1213，既不产生过多的代谢产物，又有利于加速双乙酰的还原；当连二酮（常规分析法）达0.08以下开始冷却降温，降温到01，进行贮酒成熟。3.2.9 啤酒过滤 大部分蛋白质颗粒和酵母在啤酒的后熟过程中已经沉淀，少量悬浮在酒中，须过滤除去。过滤方法有滤棉过滤法、板式过滤法、硅藻土过滤法、微孔薄膜过滤法、离心分离法。本设计生产鲜啤酒，所以工艺上选择硅藻土过滤机粗滤，微孔薄膜精滤，得到成品啤酒。3.2.10 啤酒包装 啤酒包装直接影响着啤酒品质和外观。根据产品方案，啤酒包装选用瓶装，瓶装的包装费用较低，在酒吧，餐厅等餐饮场所得到消费者的青睐。瓶装啤酒包装工序流程如下： 瓶子选瓶浸瓶洗瓶空水验瓶 装酒过滤后啤酒 瓶装鲜啤酒装箱贴标验酒压盖瓶盖 酒箱 商标图3-3 瓶装啤酒包装生产工艺流程3.3 成品的质量指标成品啤酒感官要求和理化指标按GB 4927-2008中淡色啤酒执行。感官标准、理化指标分别如表3-1、表3-2.3.3.1 感官指标感官要求符合表3-3的规定表3-3 啤酒感官要求要求外观透明度无外来异物，清亮浊度/EBC 0.9泡沫形态泡沫细腻洁白，持久，泡沫附着力强泡特性180香气和口味酒花香气明显，口味醇正，爽口，酒体协调，柔和，无异香、异味，且具有荞麦特有的香味3.3.2 理化指标理化指标应符合表3-4的规定表3-4 理化指标项目标准酒精度/（%vol）4.1原麦汁浓度/P12总酸 (ml/100ml)2.6CO2/%(质量分数)0.350.65双乙酰/(mg/l)0.10蔗糖转化酶活性呈阳性3.3.3 卫生标准产品卫生标准：卫生指标按发酵酒卫生标准GB 2758-2012国家标准执行3.3.4污染物限量污染物限量应符合GB 2762的规定3.3.5真菌毒素限量真菌毒素限量应符合GB 2761的规定3.3.6微生物限量微生物限量应符合表3-5的规定表3-5 微生物限量项目采样方案及限量检验方法ncm沙门氏菌500/25mlGB/T47889.25金黄色葡萄球菌500/25ml注：样品的分析及处理按GB4789.1执行3.4生产工艺流程图（见附图）第四章 物料衡算4.1 物料衡算的目及原理物料衡算之所以重要，是因为设计工作从定性转向定量的开始就是物料衡算。原料和辅料的用量，设备选型以及能量衡算都是通过物料衡算确定出来的，并以此作为依据。通过物料衡算来估计劳动人员编制、物流采购能力、仓库的面积等。物料衡算遵循的是质量守恒原理，通过原辅料使用量、生产过程损耗与出口物料量平衡关系进行计算。4.2 物料衡算4.2.1 基础数据及工艺技术指标根据我国啤酒生产现状，收集相关资料，得到原料配比、工艺指标及生产过程损失等数据如下表所示：表4-1 工艺技术指标及基础数据项目名称百分比/%说明定额指标原料利用率98荞麦芽水分5无水荞麦麦芽浸出率72.7原料荞麦芽100损失率冷却损失4对热麦汁言发酵损失1过滤损失1.3包装损失1空瓶0.5瓶盖1商标0.1总损失率啤酒总损失8.9对热麦汁言4.2.2 对100kg原料生产12荞麦啤酒物料衡算 (1)热麦汁量 1、 根据表4-1可得到原料收得率为：2、100kg原料产12热麦汁量为：又知12麦汁在20时的相对密度为1.047，而100时的麦汁比20时的麦汁体积增加1.04倍3、 100kg原料产12热麦汁100时的体积为：（2）冷麦汁量： （3）发酵液量： （4）过滤酒量： （5）成品酒量： （6）吨酒耗粮：酒（7）湿麦糟量：设排出的湿麦糟水分含量为80%， 则湿麦糟量为：（8）酒花量：根据工艺设计要求，按0.2%酒花量加入热麦汁 故酒花耗用量为：（9）酒花糟量：设干酒花浸出率为40%，酒花糟水分含量为80%，则酒花糟量为：（10）酵母用量：湿酵母泥含水分85，生产100L啤酒可得2kg湿酵母泥，一半做为生产接种用菌，一半做为干酵母酵母含固形物量520.26/1001（1-85）0.78kg含水分7的酵母量：0.78/(1-7)0.84kg（11）二氧化碳量： 二氧化碳生成量： 式中：55实际发酵度 0.1212度冷麦汁 44CO2的分子量 342麦芽糖的分子量设CO2在啤酒中的溶解度为0.4，则啤酒中含量为：游离的CO2量为：20时，CO2的密度为1.834kg/m3,则体积为（12）空瓶用量：个 （13）瓶盖用量：个（14）商标用量：张4.2.3 生产100L12荞麦啤酒的物料衡算 由100kg原料生产12荞麦啤酒物料衡算结果可知，100kg原料可生产12荞麦啤酒520.26L，则可以得出下述结果：（1） 生产100L 12P荞麦啤酒需消耗的原料量： （2） 酒花耗用量：根据工艺设计要求，加入酒花量为0.2%，故酒花耗用量： （3）热麦汁量：（4）冷麦汁量：（5）发酵液量：（6）过滤酒量：（7）湿糖化糟量：设湿麦糟水分含量为80%， 则湿麦糟量：（8）酒花糟量：假设干酒花浸出率为40%，酒花糟水分含量为80%，则酒花糟量：（9）酵母量 生产100L12荞麦啤酒可得2kg湿酵母泥，其中百分之五十做生产接种用，百分之五十作商品酵母用，即为1kg。 湿酵母泥含水量85%，酵母含固形物量： 则商品干酵母量(含水7%)：（10）二氧化碳量12的冷麦汁103.37L中浸出物量： 假设麦汁的真正发酵度为55%，那么可发酵浸出物量：麦芽糖发酵的化学反应式：设麦芽汁中浸出物均为麦芽糖则CO2生成量为：式中 44CO2分子量 342麦芽糖（C12H22O11）分子量设12啤酒含0.4%的二氧化碳，酒中含CO2量为：则释出的CO2量为，3.51-0.41=3.10kg1mCO2在20常压下为1.832kg故释出的CO2体积为3.10/1.832=1.69m（11）空瓶需用量：个（12）瓶盖需用量：个（13）商标需用量：张4.2.4 糖化一次定额量设该工厂全年工作日为300天，淡季工作日60天，每天糖化2次；旺季工作日240天，每天糖化4次，全年总糖化1080次。（1）每次投料量 10000194.52/10801801.11kg（2）热麦汁量 1801.11100560.2310090.35L（3）酒花耗量 1801.111001.1220.17kg（4）酒花糟量 1801.111003.3660.51kg（5）干酵母量 1801.111000.8314.95kg（6）湿麦糟量 1801.11100129.72336.04kg（7）CO2量 1801.118.8158.50m3（8）冷麦汁量 1801.11100537.829686.73L（9）发酵液量 1801.11100532.449589.83L（10）过滤酒量 1801.11100525.529465.19L（11）成品酒量 1801.11100520.269370.45L（12）空瓶用量 9370.450.331.00528537个（13）瓶盖用量 9370.450.331.0128679个（14）商标用量 9370.450.331.00128423张4.2.5 年产1万吨12荞麦啤酒的物料衡算（1）年耗粮量 1801.1110801945198.8kg（2）年酒花耗量 20.17108021783.6kg（3）年产热麦汁量 10090.35108010897578L（4）年产冷麦汁量 9686.73108010461668.4L（5）年产湿糖化糟量 2336.0410802522923.2kg（6）年产湿酒花糟量 60.51108065350.8kg（7）年产发酵液量 9589.83108010356692.4L（8）年产过滤酒量 9465.19108010222405.2L（9）年产成品酒量 9370.45108010120086L（10）年耗干酵母量 14.9108016182.2kg（11）年产游离CO2量 158.501080171180m3（12）年空瓶用量 101200860.331.00530820261个（13）年瓶盖用量 101200860.331.0130973596个（14）年商标用量 101200860.331.00130697594张4.3 年产1万吨12荞麦啤酒生产物料衡算表根据以上计算，可得啤酒的物料衡算表如下表4-2 年产1万吨12精酿啤酒生产物料衡算表项目单位100kg原料100L啤酒糖化一次定额年产10000吨啤酒原料（麦芽）kg10019.221801.111945198.8酒花kg1.120.21520.1721783.6热麦汁L560.23107.6810090.3510897578冷麦汁L537.82103.379686.7310461668.4湿糖化糟kg129.724.922336.042522923.2湿酒花糟kg3.360.64560.5165350.8酵母kg0.830.1614.9516182.2二氧化碳m8.81.69158.5171180发酵液L532.44102.349589.8310356692.4过滤酒L525.52101.019465.1910222405.2成品酒L520.2610093704510120086空瓶个158430428537308202611瓶盖个15923062867930973596商标纸张15783032842330697594备注： 20时酒密度为1.012kg/m3,实际年产啤酒10241527kg第五章 主要设备设计与选型5.1 麦芽粉碎机按工艺要求在8h内把四次糖化的麦芽粉碎完，所以要求其生产能力为18014/8=900kg/h，JMF-8A型麦芽粉碎机生产能力为800-1000kg/h，符合生产要求，所以选用JMF-8A型麦芽粉碎1台。5.2 糖化锅据物料和热量衡算可知，糖化一次糖化锅中需要麦芽粉量为1801kg，加水7204kg，因此每次糖化物料量为1801+7204=9005kg；糖化醪干物质%=（1801（1-5%）/9005=19%；查发酵工厂工艺设计概论P310 “相对密度干物质%换算表”得糖化醪相对密度为1.08则醪液体积即=9005/(1.081000)=8.34m 糖化锅容积系数一般在0.6-0.8之间，圆筒直径与锅身高度比一般为2:1本设计用球形底，取容积系数为0.7，圆筒直径与锅身高度比为2:1则糖化锅总容积=8.34/0.7=11.91m；取整后为12m直径 锅身高度H=3.120.5=1.56m汽升管面积为液体蒸发面积的1/30-1/50 本设计取1/50糖化锅升汽管直径综合上述计算糖化锅选用12m球形底糖化锅一个，高1.56m，直径3.12m，升气管直径为0.44m。5.3 过滤槽 本设计采用使用最广泛过滤槽作为过滤设备。结束糖化后，醪液进入过滤槽，麦糟在过滤板的上部沉淀，形成过滤层，麦汁经麦糟形成的过滤层和过滤板，得到澄清的麦汁。根据啤酒工业手册（下）P437 每100kg麦芽所需过滤面积为0.5-0.6本设计取0.6，根据物料衡算糖化一次投麦芽量为1801kg则所需过滤面积为：S=0.61801/100=10.81由圆整后取3800mm查啤酒工业手册（下）P437 每100kg麦芽需要过滤槽容量为0.7-0.8m本设计取0.8，则容积V=0.81801/100=14.41m由底部需安装0.3m的滤板，则过滤槽总高为1.57m圆整后取1600mm综上所述本设计选用一个过滤槽，直径为3800mm，高度为1600mm5.4 煮沸锅 查啤酒工业手册 （下）P448每100kg麦芽需要煮沸锅容量为800-900L，并且有25%-30%的麦汁运动空间。本设计取每100kg麦芽需要煮沸锅容量为900L,麦汁运动空间取30%，根据物料衡算糖化一次投麦芽量为1801kg则=0.91801/100=16.21m 圆整取22m圆筒直径与锅身高度之比为2:1，由 解得D=3.8m圆整后锅身直径取3800mm 又D:H=2：1 所以煮沸锅高度为1900mm综上所述本设计选用一个煮沸锅，直径为3800mm，高度为1900mm5.5 回旋沉淀槽采用回旋沉淀槽为麦汁澄清设备，回旋沉淀槽有占地面积小，缩短沉淀时间，降低麦汁损失的优点，可提高麦汁的澄清程度。根据物料衡算，煮沸后的热麦汁量为10090.35L 麦醪液的相对密度为1.08，则回旋沉淀槽的填充系数通常为0.7-0.85，本设计取0.8则液面高度，解得D=2.88m H=1.79m圆整后取回旋沉淀槽的高为1800mm，直径为2900mm5.6 麦汁冷却器啤酒生产常采用薄板式冷却器，将澄清的麦汁冷却至发酵所需温度，析出冷凝固物。所需冷却面积计算采用麦汁一段式冷却法（冷却介质为冷水）麦汁温度从T1=98到T2=9 冷却水温度从t1=2到t2=80平均温度差=6.2单位时间的热交换量即为麦汁冷却过程中的耗冷量Q=3718608.96kJ/h 薄板式冷却器的传热系数取2000kcal/h则 所以取换热面积为72因此选择BR0.65-A型可拆卸板式换热器，规格为1200114018005.7 发酵罐的设计与选型啤酒生产中圆筒锥底立式发酵罐已被广泛使用，它可单独用于前发酵或后发酵（两罐法），也可用于前、后发酵合并在该罐进行（一罐法）。本设计选用一罐法，这个方法可以缩短发酵时间，并具有生产上的灵活性，能满足各种类型的啤酒生产要求。5.7.1 发酵罐尺寸的确定每批冷麦汁量为9686.73，每4锅麦汁装满一罐，则发酵罐的有效容积罐体容积 式中为装料系数一般为0.8-0.85 取0.8一般，发酵罐D:H=1:2-4的范围较合适。本设计发酵罐上封头选用标准椭圆形封头，下封头的锥角为90的圆锥形封头，D:H=1:3，锥角为90，柱体部分高径比为3:1，故发酵罐的主要尺寸计算： 解得D=2.8m 则H=7m查JB4738-95可知底封头为1574mm，JB1154-73可知椭圆形封头为740mmK=38.7/48=80.6%(符合要求)根据设计发酵罐选择50m，直径为2800mm，高度为9300mm5.7.2 发酵罐数量计算设发酵周期为20天H-发酵周期P-月产量Q2取2.0%故发酵罐的数量为10个，添加2个备用，最终确定发酵罐的个数为12个。5.8 啤酒车间主要设备表5-1 啤酒车间主要设备清单序号设备名称数量规格型号1麦芽粉碎机1JMF-8A 115070017002糖化锅1D=3120mm，H=1560mm3过滤槽1D=3800mm，H=1600mm4煮沸锅1D=3800mm，H=1900mm5回旋沉淀槽1D=2900mm，H=1800mm6板式冷却器1BR0.65-A 1200114018007发酵罐1250m D=2800mm，H=9300mm第六章 水、汽、冷耗用量估算6.1 啤酒厂用水量衡算1、糖化用水麦芽原料糖化料水比为1:4；一次糖化用水量=18014=7.2kg日用水量：淡季7.22=14.4t/天 旺季7.24=28.8t/天年用水量：14.460+28.8240=7776t/年2、洗槽用水100kg原料约用水450kg，则每次洗槽用水量：2336450/100=10.51t日用水量：淡季：10.512=21.02t/天 旺季：10.514=42.02t/天年用水量：21.0260+42.02240=11350.8t/年 3、糖化室洗刷用水糖化室及设备洗刷用水，一般每糖化一次后洗一次糖化锅，刷洗一次用水12t，日用水量：淡季：122=24t/天 旺季：124=48t/天年用水量：2460+48240=12960t/年4、沉淀槽洗刷用水每次洗刷用水3t日用水量：淡季：32=6t/天 旺季：34=12t/天年用水量：660+12240=3240t/年5、麦汁冷却器冷却用水采用一级冷却，利用2冰水将98的麦汁冷却到9，水出口温度为80。日冷却用水量：淡季：旺季式中热麦汁比重C麦汁=1.043 热麦汁量Gp=100901.043=10524 kg/h=10.5t/h 麦汁比热Cp=0.98 kcal/kg. 热麦汁温度=98=9 冷却水t1=2 t2=80 水比热 C=1 冷却效率 =0.98年用水量：年用水量：2460+48240=12960t/年6、麦汁冷却器清洗用水每次清洗用水2吨日用水量：淡季：22=4t/天 旺季：24=8t/天年用水量：460+8240=2160t/年煮沸锅二次蒸汽回收用水式中Q为耗热量 C水比热为1 t2为水出口温度 t1为水进口温度日用水量：淡季：95.52=191t/天 旺季：95.54=382t/天年用水量：382240+19160=103140t/年8、酵母扩大培养设备及车间洗刷用水每月一次，每次用水10t。年用水量：1012120t/年9、发酵室洗刷用水每天用水量2.5t年用水量2.5300=750t/年发酵罐洗涤用水四天洗七个，每个用水2t日用水量：37/4=3.5t/天年用水量：3.53001050t/年11、贮酒室洗刷用水每天一次，每次用水6t年用水量：63001800t/年12、啤酒过冷却器洗涤用水每天一次，每洗刷一次用水1t年用水量：1300300t/年13、酵母洗涤用水每天冲洗一次，用水1.5t年用水量：1.5300450t/年14、过滤机清洗用水每次洗刷用水6t，每天一次，年用水量：63001800t/年 15、洗瓶机用水洗瓶机最大生产能力为3000瓶/时（最高线速），冲洗每个瓶约需水1.5kg。日用水量：淡季：28537.321.585.6t/天 旺季：28537.341.5171.2t/天年用水量：85.660+171.224046224t/年）16、装瓶机用水每天洗刷一次，用水2.5t年用水量:2.5300=750t/年17、包装车间洗刷用水每天洗刷一次，用水15t年用水量：153004500t/年18、其他用水包括冲洗地板，管道冲刷，洗滤布等，每天需用水10t年用水量：10300=3000t根据以上就算，整理得啤酒生产用水量衡算表，如下：表6-1 啤酒生产用水量衡算总表项目水质要求日用水量 t/天年用水量t/年淡季旺季糖化用水自来水14.428.87776洗槽用水自来水214211350.8糖化室洗刷用水自来水244812960沉淀槽洗刷用水自来水6123240麦汁冷却器冷却用水深井水244812960麦汁冷却器清洗用水自来水482160煮沸锅二次蒸汽回收用水自来水191382103140酵母扩大培养设备及车间洗刷用水自来水每月10t120发酵室洗刷用水自来水2.5750发酵罐洗涤用水自来水3.51050贮酒室洗刷用水自来水61800啤酒过冷却器洗涤用水自来水1300酵母洗涤用水无菌水1.5450过滤机用水自来水61800洗瓶机用水自来水85.6171.246224装瓶机用水自来水2.5750包装车间洗刷用水自来水154500其他用水自来水103000总计215710.8 6.2 耗汽量衡算6.2.1 糖化工段耗热量（1）糖化用水耗热糖化锅中的加水量为18014=7204kg；自来水平均温度取=18；糖化用水平均温度=50；比热容C=4.18kJ/kgK故糖化用水耗热量为：（2）麦醪升温过程耗热量根据糖化工艺，糖化结束醪温为78，设麦醪初温为18原料比热：式中 谷物（绝干）比热为0.37kcal/kg W谷物水分含量 C水水的比热为1.00kcal/kg麦芽的比热容 麦醪的比热容 （3）洗槽用水耗热量洗槽用水量G=10.51t=10510kg，设洗槽用水平均温度为80，则（4）麦汁煮沸过程耗热量由物料衡算可知，100kg原料可制得热麦汁564kg，设麦汁过滤完毕温度为 70，煮沸总耗热量那么进入煮沸锅的麦汁量为加热麦汁耗热煮沸强度为10%，时间为1.5h，则蒸发的水分为 其中H为煮沸温度下饱和蒸汽焓（kJ/kg）据经验：热损失为15% 则6.2.2 糖化一次耗热总量 6.2.3 糖化一次耗用蒸汽量使用饱和蒸汽为表压0.2MPa,H=2196.78J/kg 式中 i为相应冷凝水的焓为503.67kJ/kg 为蒸汽的热效率，取95%日耗汽量：淡季：5756.172=11512.34kg=11.51t/天 旺季：5756.174=23024.68kg=23.02t/天年耗汽量：11512.3460+23024.68240=62166663.6kg=62166.66t/天6.2.4 洗瓶机用汽量J经验数据，16-58kg/1000瓶h，取30kg/1000瓶hN千瓶数日耗汽量：淡季：23028537.3/10001712.24kg/天1.71t/天 旺季：43028537.3/10003424.48kg/天3.42t/天年耗汽量：1.7160+3.42240923.4t/年6.2.5 酵母培养耗汽量酵母每月培养一次，每次用汽1200kg年用汽量：12001214400kg/年14.4t/年6.2.6 其他耗汽量附属设备及管道杀菌占前面各项总和的2日耗汽量：1262.09/300=4.2t/天统计以上数据得耗汽量衡算表如下 表6-2 耗汽量衡算表名称规格kgf /cm日耗汽量 t/天年耗汽量t/年淡季旺季麦汁制备2.511.5123.0262166.66洗瓶2.51.713.42923.4酵母培养2.51.2t/月14.4其他2.54.21262.09总计2.564366.556.3 工艺耗冷量衡算6.3.1 工艺技术指标及计算基础根据物料衡算可知，年产12荞麦啤酒10241527kg；年糖化次数1080次，旺季每天糖化4次，淡季2次;主发酵时间6天；1个锥形发酵罐装4锅麦汁；12麦汁比热容c1=4.0 KJ/（kgK）；用15%酒精溶液作为冷媒，其比热容可视为c2=4.18 kJ/（kgK）；麦汁发酵度为55%；麦芽糖化厌氧发酵热q=613.6 kJ/kg 。 6.3.2 麦汁冷却耗冷量采用一段式串联逆流式麦汁冷却方法。以2的冷冻水作为冷却介质，冷却水出口的温度为80。热麦汁温度为98，冷却至发酵起始温度9。由物料衡算，可知糖化一次的热麦汁为10090L，相应的麦汁密度为1047kg/m3,则麦汁质量为：又知12麦汁比热容C1=4.0kJ