年产10万吨啤酒工厂设计毕业设计论文

2008 级生物工程专业毕业论文（设计） i目录摘 要 IAbstractII1 绪论 11.1 啤酒工业概述 .11.2 啤酒设计概述 .11.2.1 设计目的 .11.2.2 设计选题依据 .21.2.3 设计内容 .21.2.4 指导思想 .21.3 设计工作的背景 .21.3.1 啤酒的历史 .21.3.2 当代中国啤酒工业 .31.4 中国啤酒的发展方向 .31.4.1 行业结构的变化 .31.4.2 市场结构的变化 .42 啤酒工艺选择与论证 52.1 原料要求 .52.1.1 大麦的要求 .52.1.2 麦芽质量的要求 .52.2 啤酒工艺流程 .62.2.1 酿造啤酒的原料 .72008 级生物工程专业毕业论文（设计） ii2.2.2 麦芽的制备 .72.2.3 麦汁的制备 .82.2.4 啤酒的发酵 .102.2.5 啤酒的过滤 .113 年产 10 万吨啤酒厂糖化车间的物料衡算 123.1 基础数据 .123.1.1 糖化车间工艺流程示意图 .123.1.2 工艺技术指标及基础数据 .123.2 物料衡算 .133.3 热量衡算 183.4 年产 10 万吨啤酒厂发酵车间的耗冷量衡算 294 啤酒生产设备选型计算 374.1 啤酒生产设备选型计算 .374.2 重点设备设计计算（糖化锅） .485 水、电、汽计算 575.1 用水量的计算 .575.2 用电量的计算 615.3 耗汽量的计算 .656 经济核算 676.1 人力资源配置 676.2 产品成本及利润估算 687 三废处理方案 692008 级生物工程专业毕业论文（设计） iii7.1 废水和节水技术 697.1.1 废水来源 .697.1.2 啤酒废水的产生与特点 .697.1.3 废水处理技术 .707.1.4 节水技术 .707.2 废气处理 .707.2.1 由锅炉排出这烟气 .717.2.2 热管技术在干燥塔余热回收的利用 .717.3 垃圾处理 .718 食品工厂卫生问题 728.1 卫生设施的要求 .728.2 卫生设施 728.3 防虫蛇措施 728.4 防鼠措施 739 结束语 74参 考 文 献 75致 谢 762008 级生物工程专业毕业论文（设计） I摘 要啤酒既是一种食品饮料,又是一种内涵丰富的文化用品。饮酒不仅是一种饮食行为,又是一种文化交际活动。啤酒作为食品饮料产品不仅代表生产力和微生物科学技术，饮酒活动又是世界各民族独特传统文化重要组成部分。啤酒虽不是人类生存的必需品，但在社会生活中具有无法替代的功能。如今，啤酒的产量在我国酿造酒生产中产量最高，已超过 3000 万吨仅次于美国。啤酒的主要原料是大麦，大米，玉米等。而中国是一个粮食大国，它为啤酒厂的建立提供了良好的原料来源。本设计中把产品定位为市场比较普遍的淡色啤酒，年产量 10 万吨。根据设计任务书，设计生产工艺流程并进行工艺计算并对重点设备和能量消耗进行计算。产品的广阔市场为工厂的生存和发展提供了良好的保证。关键字：啤酒；原料；设计；工艺计算；设备选型2008 级生物工程专业毕业论文（设计） IIAbstractThe beer not only is one kind of food drink,also is one kind of connotation rich cultural item. Drinks wine not only is one kind of eating behavior,also is one kind of cultural human relations activity. The beer not only represents the productive forces and the microorganism science and technology as food drink product. Drinks wine to move also is the world various nationalities unique traditional culture important constituent. The beer although is not the human survival essential item, but has the function in the social life which is unable to substitute. Now, the beer output ferments in brew beer the production in our country the output to be highest, has surpassed 30 million tons to be only inferior in US.The beer main raw material is the barley, the rice, the corn and so on. China is a grain great nation, it has provided the good raw material origin for the brewery establishment. In this design product localization for market quite universal Pale Beers, annual output 100,000 tons. The product broad market has provided the good guarantee for the factory survival and the development.Key words：beer ；raw material；design；Process design ；Equipment shapin2008 级生物工程专业毕业论文（设计） 11 绪论1.1 啤酒工业概述随着人们生活水平的提高，饮食消费结构的不断改变，啤酒已进入了千家万户。为了保持啤酒应有的传统并结合实际的生产情况，给啤酒下一个简明的定义是一件很有意义的事，既啤酒是以麦芽为主要原料，添加酒花，经酵母发酵酿制而成的，一种含二氧化碳、气泡、低酒精度的饮料酒。上述定义的实际意思：1啤酒以麦芽为主要原料，亦即啤酒是以麦芽为主要原料生产的。基于以麦芽为主要原料，则麦芽使用量应不少于 50%。自古以来大麦是酿造啤酒的主要原料。2啤酒是添加酒花，经酵母发酵酿制而成的。是世界目前各国公认的经过糖化、发酵方法而酿制的酿造酒，非配制酒。3啤酒应是含二氧化碳、气泡、低酒精度的饮料酒。区别于汽酒和其它配制酒。我国啤酒工业起步较晚，但发展迅速。目前，我国啤酒的年产量已位居世界首位。但从人均消费量来看，远远落后于发达国家水平。我国啤酒产很多，但设备产量参差不齐。最近几年啤酒产业正向着规模化、效益化发展。不少的啤酒厂被大啤酒厂兼并。这一发展趋势是符合世界发展趋势的。随着啤酒生产现代化的迈进，我们将会喝到更新鲜、更可口的啤酒。 啤酒是以麦芽为主要原料，添加酒花，经酵母发酵酿制而成的，一种含二氧化碳、气泡、低酒精度的饮料酒 1。1.2 啤酒设计概述1.2.1 设计目的通过此毕业设计，使我们初步掌握了工厂工艺设计的程序和方法。并受到一次工程设计的严格训练，让我们具有一定的工程设计能力。这对于即将从事2008 级生物工程专业毕业论文（设计） 2科研，生产或技术管理工作的毕业生具有十分重要的意义。 1.2.2 设计选题依据本设计是根据合肥学院生物与环境工程系生物工程教研室布置的毕业设计大纲的要求来进行设计的。1.2.3 设计内容本设计为年产 10 万吨啤酒工厂设计，重点设备糊化锅，重点是糖化车间的设计。还包括设计工厂的工艺方法及流程，三大衡算，设备选型，生产车间的布置，绘制设计图纸（工厂总体布置图；主要生产车间工艺流程图；设备选型） 。1.2.4 指导思想本设计是在确定工艺方法及流程和设备选型时，结合了实习工厂的实际情况，工艺上力求其合理性和先进性，设备上根据实际尽可能采用先进的生产设备。通过先进的技术，自动化、机械化的生产控制，来减轻繁重的体力劳动和提高劳动力生产率，并采用已经成熟的生产工艺技术和设备，使工厂建成后能够顺利投产，迅速达到设计能力。在经济上，因地制宜，采用适合的管理方法，降低能耗，减少污染，保护环境，选用合适的产品的，减少浪费。设计工厂整体要做到投资少、成本低、见效快的效果。1.3 设计工作的背景1.3.1 啤酒的历史我国古代的原始啤酒可能也有 4000 至 5000 年的历史，但是市场消费的啤酒是到十九世纪末随帝国主义洋枪洋炮一起进来的。在中国建立最早的啤酒厂是俄国人在哈尔滨八王子建立的乌卢布列夫斯基啤酒厂，此后五年时间里， 俄国、德国、捷克分别在哈尔滨建立另外三家啤酒厂。1903 年英国和德国商人在青岛开办英德酿酒有限公司，生产能力为 2000 吨，这就是现在青岛啤酒厂的2008 级生物工程专业毕业论文（设计） 3前身。1904 年在哈尔滨出现了中国人自己开办的啤酒厂东北三省啤酒厂；1914 年哈尔滨又建起了五洲啤酒汽水厂；同年北京建立了双合盛啤酒厂；1935年广州出现了五羊啤酒厂(广州啤酒厂的前身)。1958 年我国在天津、杭州、武汉、重庆、西安、兰州、昆明等大城市投资新建了一批规模在 2000 吨左右的啤酒厂，成为我国啤酒业发展的一批骨干企业。 1.3.2 当代中国啤酒工业新中国成立以来，啤酒工业的发展经历了四个阶段：第一阶段 从 1953 年到 1962 年，是啤酒工业的调整和发展阶段，新建了一批新的啤酒厂，啤酒年产量的平均增长速度为 38.2%。1963 年至 1972 年，速度虽有所放慢，但啤酒产量仍增长 1.4 倍。到 1978 年，我国的啤酒年产量达到 40万吨。在这一阶段，在啤酒科学研究、教育、人才培养等方面的工作为啤酒工业的今后的发展打下了基础。第二阶段 1979 年后，啤酒生产全面发展。全国除西藏外，各省、市、自治区都建立了啤酒厂，全国除轻工系统外，其他部们如商业、农业、机械、国防、冶金等都建立了啤酒厂。一些啤酒厂的规模也越来越大。如在 1980 年，我国共生产啤酒 68. 8 万吨。第三阶段 在这一阶段，我国的啤酒工业高速发展，其主要特点是扩建和新建的啤酒厂如雨后春笋，啤酒生产规模也逐步扩大，在有的省份， 几乎每个县市都有啤酒厂。据 1987 年的统计， 在浙江省就有啤酒厂 104 家。由于实行改革开放政策，从国外引进技术，装备，人才，加快了啤酒工业的发展.如从国外引进了啤酒生产线，尤其是啤酒灌装线。产量翻番的时间缩短，如 1982 年，全国啤酒产量为 117 万吨，到 1985 年，啤酒产量就达到 310.4 万吨。1988 年，啤酒产量又翻了一番，达到 654 万吨。第四阶段 这一阶段可说是中国的啤酒工业进入了旺盛的成熟期，一方面， 啤酒工业继续以高速度发展，在高速发展的同时，开始对啤酒的质量，啤酒工业的经济效益更加重视，啤酒工业的规模按照国际上的惯例，开始向大型化，集团化方向发展。一些中小型啤酒厂被大型啤酒厂兼并。2008 级生物工程专业毕业论文（设计） 41.4 中国啤酒的发展方向1.4.1 行业结构的变化集团化、规模化。 企业数量继续下降，青岛、燕京、华润的下属企业会继续增加，生产能力和年产量还将持续增长。珠啤、雪津、哈啤等二级啤酒集团也会迅速扩张。一业为主，多元扩张。 大多数啤酒集团在把啤酒业做强的同时依靠自身优势进入其它行业进行多元化发展。如青啤进入茶饮料业、葡萄酒业，燕啤进入生物制药业，蓝剑下属 20 多家进入其它产业等。信息化。 知识经济时代，企业对信息的利用率和利用程度成为提高企业竞争力的重要方面，啤酒企业对加快企业信息化建设更加重视。一方面加快内部信息化建设，如青啤、珠啤、燕啤、哈啤投资数千万元上 ERP 系统，许多企业建立内部局域网等；另一方面加快外部信息沟通和利用。更多的企业成立信息中心，加快对外部商业情报的收集、分析、利用。科技化。 科技永远是第一生产力，加快科技进步是啤酒企业未来竞争的焦点之一。在纯生技术进一步提高的同时，啤酒企业会在啤酒保鲜度、延长保鲜期等方面不断创新。产品多样化。 传统的普通啤酒依然会是主流，但随着越来越多个性化产品的不断推出，功能性保健啤酒、果汁啤酒、无醇啤酒等特色啤酒的消费量会越来越大。企业所有制结构的多元化。 国有企业逐渐退出，股份制企业、多种所有制混合企业、民营企业得到大发展，新一轮的中外合资企业也会增多，不过合资企业也会增多，不过合资的形式发生了改变。1.4.2 市场结构的变化在城市市场，新一轮消费高潮掀起，中高档啤酒市场、特色啤酒市场、女士啤酒市场得到发展。2008 级生物工程专业毕业论文（设计） 5在农村市场，随着农村经济的发展，啤酒消费出现稳步增长趋势。传统的企业经销商消费者的模式受到挑战，企业消费者的直销模式得到快速发展，尤其是电子商务的发展使网上营销在啤酒行业得到大发展。2008 级生物工程专业毕业论文（设计） 62 啤酒工艺选择与论证2.1 原料要求2.1.1 大麦的要求（1）感官要求麦粒有光泽，呈淡黄色，子粒饱满，大小均匀，表面有横向且细的皱纹，皮较薄。（2）物理检验千粒重 3545g。能通过 2.8mm 筛孔径的麦粒，应占 85%以上。将大麦从横面切开，胚乳段面应呈软质白色，透明部分越少越好。发芽率要求不得低于 96%，发芽力要求达到 85%以上。（3）化学检验淀粉含量在 65%以上含水量在 12%13%在 15浸泡 48h，大麦含水不低于 42%蛋白质含量为 9%12%，其中 1/31/2 的蛋白质可溶解到麦芽汁中。注：1)已正式定名的芳香型啤酒花制成的颗粒啤酒花，其 -酸含量不受此要求限制。2)-酸 2.0%为推荐值2.1.2 麦芽质量的要求（1）外观特征干麦芽应无霉味，呈浅黄色，具有香味，口咬发脆且松散。麦芽色泽是判断麦芽质量优劣的重要依据 2。（2）化学检验及指标2008 级生物工程专业毕业论文（设计） 7水分 4.0 5.0% ，蛋白质含量为 10.010.8%粗、细粉浸出率差 1.31.65%细粉的碘值 2.8 ，最终发酵度 80%蛋白质溶解度为 4042%PH 值为 5.65.8煮沸色度5.0EBC-淀粉酶40ASBC 单位（3）糖化用水的质量要求要求水的总硬度不超过 4.28mmol/L，硬度过高会使糖化醪的酸度降低，从而影响糖化和发酵。铁离子浓度小于 0.5mg/L ，氯离子浓度属于 2060mg/L，氯气小于0.3mg/L，氨基氮小于 0.5mg/L。卫生指标要求细菌总数不得超过 100 个/ml，不得有大肠杆菌和八叠球菌。2.2 啤酒工艺流程2008 级生物工程专业毕业论文（设计） 8水、蒸汽 麦芽、大米粉碎糊化糖化过滤麦汁煮沸锅酒花渣分离器回旋沉淀槽 麦槽 酒花槽 热凝固物酵母 薄板冷却器发酵罐啤酒过滤机清酒灌灌装机杀菌机熟啤 冷凝固物 CO2图 1 啤酒工艺流程图2.2.1 酿造啤酒的原料酿造啤酒的主要原料是大麦，水，酵母，酒花及辅料 3。大麦是啤酒生产的重要原料，先将起制成麦芽，再用于酿酒。它不仅淀粉含量高而且还为糖化时提供了各种丰富的酶系和含氮物质，这为后发酵过程提供了良好的物质基础。水是啤酒含量最多的成分，在酿造的过程中，水中的各种离子的作用是不可低估的，在一定程度上影响酵母的生产和啤酒的质量。酒花对啤酒的质量非常重要，它不仅赋予啤酒特殊的苦味，同时也影响啤酒的苦味与香气。对啤酒发酵而言酵母的作用是至关重要的，它直接影响着啤酒的口味和特点。使用辅料是为了提供廉价的浸出物或糖类，这样会减少麦芽的使用量，降低啤酒生产的成本 4。2.2.2 麦芽的制备2008 级生物工程专业毕业论文（设计） 9麦芽的制造主要分为四个阶段：（1）精选后的大麦浸泡在水中，使大麦吸收水分，达到能发芽的要求，此阶段称为浸麦。（2）然后在人工控制的条件下进行发芽，利用发芽过程中形成的酶系，使大麦的内溶物质进行分解，变为麦芽。大麦发芽的主要目的：胚乳细胞壁的部分或全部降解，是干燥后的麦芽变得疏松，更易粉碎，内溶物质更容易溶出。（3）发芽完毕的成为绿麦芽，利用热空气 进行干燥。干燥的主要目的：使绿麦芽停止生长和酶的分解作用，除区多余的水分，防止腐烂，便于运输。使根部干燥便于初去，增加麦芽的色，香，味。（4）然后经过机械原理将麦芽的根除去。2.2.3 麦汁的制备其主要过程有原料粉碎，糖化，醪液过滤，麦汁煮沸，麦汁后处理等几个过程。 5 （1）原料的粉碎采用湿法粉碎。湿粉碎就是将麦芽通过喷水浸渍和充以空气使其水分达到 2830，然后在增加水分的条件下，用对辊粉碎机粉碎，一面粉碎，一面加水调浆，泵入糖化锅。这样的粉碎物，麦皮完整，面胚乳则被磨成浆状细粒，既有利于加速麦汁过滤，又可增加麦芽浸出率。（2）利用麦芽所含的酶，将麦芽和麦芽辅助原料申的不溶性高分子物质，逐步分解为可溶性的低分子物质，这个分解过程，称为糖化，由此制备的浸出物溶液就是麦芽汁。本设计中的糖化方法采用的是双醪二次煮出糖化法。麦芽在糖化锅中进行蛋白质分解，辅助原料大米与一部分麦芽在糊化锅进行糊化和液化然后兑醪，达到所需要的糖化温度。糊化锅中投入大米为总麦芽量的 20%，料液比为 1：4.5。糊化醪开始的温度为 4550 ，保温 30min，蛋白质分解。缓慢升温至 70，-淀粉酶的作用增强，非糖化比例增加。再保温 15min，迅速加热至沸，保持煮沸状态2040min，然后兑入糖化醪中。2008 级生物工程专业毕业论文（设计） 10糖化锅中的料水比为 1：3.5。为了防止麦芽中各种酶因高温而引起破坏，糖化时的温度变化一般是由低温逐步升至高温的。糖化的不同阶段所采取的控制温度也不同。控制方法如下： 3540 浸渍阶段：此时的温度称浸渍温度，有利于酶的浸出和酸 1的形成，并有利于 -葡聚糖的分解。4555 蛋白质分解阶段：此时的温度称为蛋白质分解温度，温度偏 2向下限，氨基酸生成量相对多一些，温度偏向上限，可溶性氮生成量较多一些。对溶解不良的麦芽，温度应控制偏低，并延长蛋白质分解时间。6270 糖化阶段：此时的温度称为糖化温度，若控制在 6265温 3度下生成的可发酵性糖比较多，非糖的比例相对较低，适于制造高发酵度啤酒。若控制在 6570，则麦芽的浸出率相对减少，非糖化比例增加，适于制造低发酵度的啤酒。通过控制糖化阶段的温度，可以控制麦汁中糖与非糖之比。7580， 糊精化阶段：此时温度下，-淀粉酶仍起作用，残留的淀粉 4可进一步分解。而其它的酶则受到抑制或失活。 （3）糖化工序结束后，应在最短时间内，将糖化醪中从原料溶出的物质与不溶性的麦槽分开，以得到澄清的麦汁。本设计中采用的是过滤槽过滤麦汁。淡色啤酒的第一道麦汁过滤后的浓度必须控制在 1416%。第一麦汁滤出后，用水将麦糟中残留的糖液洗出，其所用的水称洗槽用水，出的浸出物称第二麦汁。洗槽用水要求温度为 7580，洗槽残水浓度为 0.51.5%。（4）麦汁过滤后先进入一贮槽再进入煮沸锅煮沸和添加酒花。煮沸的主要目的：破坏酶的活性，使之停止作用。麦汁灭菌。析出某些蛋白质，以提高啤酒的非生物稳定性。蒸发混合麦汁中多余的水分。2008 级生物工程专业毕业论文（设计） 11酒花成分的浸出。降低 Ph 值。形成还原物质，煮出恶味。采用的是蒸汽常压煮沸法，为缩短煮沸操作时间，当麦芽汁盖满煮沸锅的加热器后，即开始加热。并在 80保持 30min，让 -淀粉酶将残存的淀粉分解完全。在全部麦芽汁煮沸后，继续煮沸 6090min，并始终保持强烈的翻腾状态，此期间按时添加酒花并经常取样检查煮沸质量。酒花采用三次添加法，在麦汁初沸时，添加全量的 10%，防止麦汁起泡沫。间隔二十分钟后，再次添加。在煮沸终了前 510 分钟添加最后一批香型酒花或质量比较好的酒花 6。（5）麦芽汁用于发酵前还要去除热凝固物和冷凝固物，也就是麦芽汁的澄清。设计中使用的回旋沉淀槽除去热凝固物。接着用薄板冷却器让麦芽汁冷却，一方面是为了达到发酵温度 67，另一方面使大量的冷凝固物析出。2.2.4 啤酒的发酵洁净的麦芽汁从回旋沉淀槽中泵出后，被送入热交换器冷却。随后，麦芽汁中被加入酵母，开始进入发酵的程序。整个发酵过程可以分为：酵母恢复阶段，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，所以在用薄板冷却器冷却麦汁时需在出口管道中安装文丘里管，用来对麦芽汁充氧。人工培养的酵母将麦芽汁中可发酵的糖份转化为酒精和二氧化碳，生产出啤酒。发酵在八个小时内发生并以加快的速度进行，积聚一种被称作“皱沫“ 的高密度泡沫。这种泡沫在第 3 或第 4 天达到它的最高阶段。从第 5 天开始，发酵的速度有所减慢，皱沫开始散布在麦芽汁表面，必须将它撇掉。酵母在发酵完麦芽汁中所有可供发酵的物质后，就开始在容器底部形成一层稠状的沉淀物。随之温度逐渐降低，在 810 天后发酵就完全结束了。整个过程中，需要对温度和压力做严格的控制。当然啤酒的不同、生产工艺的不同，导致发酵的时间也不同。通常，贮藏啤酒的发酵过程需要大约 6 天，淡色啤酒为 5 天左右。发酵结束以后，绝大部分酵母沉淀于罐底。将这部分酵母回收起来以供下一罐使2008 级生物工程专业毕业论文（设计） 12用。除去酵母后，生成物“嫩啤酒“ 被泵入后发酵罐（或者被称为熟化罐中） 。在此，剩余的酵母和不溶性蛋白质进一步沉淀下来，使啤酒的风格逐渐成熟。成熟的时间随啤酒品种的不同而异，一般在 721 天。经过后发酵而成熟的啤酒在过滤机中将所有剩余的酵母和不溶性蛋白质滤去，就成为待包装的清酒。2.2.5 啤酒的过滤 经过后发酵的成熟酒，大部分蛋白质颗粒和酵母已沉淀，少量悬浮于酒中，须滤除放能包装。常用的方法有：滤棉过滤法；硅藻土过滤法；离心分离法；板式过滤法；微孔薄膜过滤法。对啤酒的分离要求是：产量大，质量高（透明度高） ，损失小，劳动条件好，损失小，不易污染，不影响风味，啤酒不吸收氧。2CO本设计采用硅藻土过滤法。硅藻土是藻类硅藻的化石，是一种较纯的二氧化硅矿石，可作绝缘材料、清洁剂和过滤介质。硅藻土过滤的特点是可以不断地添加助滤剂，使过滤性能得到更新、补充，所以，过滤能力强，可以过滤很浑浊的酒，没有像面饼那样洗棉和拆卸的劳动，省汽省水省工，酒损失也低 1。硅藻土过滤机型号很多，其设计的特点是在于体积小，过滤能力强，操作自动化。板框式过滤机的优点是结构简单，活动部件少，维修方便，过滤能力可通过增减板框而变更，排除的滤饼干实2008 级生物工程专业毕业论文（设计） 133 年产 10 万吨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） ，每次糖化量等。3.1 基础数据3.1.1 糖化车间工艺流程示意图 麦芽，大米 粉碎 糊化 糖化 过滤 薄板冷却器 回旋沉淀槽 麦汁煮沸锅 酒花渣分离器 图 2 啤酒厂糖化车间工程流程示意图3.1.2 工艺技术指标及基础数据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。 2 表 1 啤酒生产基础数据项目 名称百分比（%）项目 名称百分比（ %）麦 芽 75无水麦芽浸出率75 原料配比大 米 25冷却损失 7无水大米浸出率92发酵损失 1.5原料利用率 98.5 装瓶损失 15定额指标麦芽水分 3啤酒损失率（对热麦汁）过滤损失 1.32008 级生物工程专业毕业论文（设计） 14根据表 1 的基础数据，首先进行 100kg 原料生产 8淡色啤酒的物料计算，然后进行 100L 8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。3.2 物料衡算3.2.1 100kg 原料（75%麦芽，25%大米）生产 8淡色啤酒的物料衡算(1)热麦汁计算 根据表 1 可得到原料收得率分别为：麦芽收率为： %75.20375.）（大米收率为： 96.81-92.）（混合原料收得率为：（0.7572.75%+0.2580.96%）98.5%=73.68%由上述可得 100kg 混合料原料可制得的 8热麦汁量为： ）（ Kg921%86.73查资料知 8麦汁在 20时的相对密度为 1.032kg/L，而 100热麦汁相对密度为 1.042，故热麦汁（100）体积为： ）（ L9.3042.1（2）冷麦汁量为：883.9(1-0.07)=822.3 (L)（3）发酵液量为：822.3(1-0.015)=809.97(L)（4）过滤酒量为：809.97(1-0.013)=799.44 (L)（5）成品啤酒量为：799.44(1-0.015)=787.45(L)3.2.2 生产 100L8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 8淡色成品啤酒 787.45L，故可得以下结果：大米水分 12 总 损 失 1132008 级生物工程专业毕业论文（设计） 15（1）生产 100L8淡色啤酒需耗混合原料量为：（100787.45）100=12.70(kg)（2）麦芽耗用量为： 12.7075%=9.525(kg)（3）大米耗用量为： 12.70-9.525=3.175(kg)（4）酒花耗用量：目前国内苦味较淡的啤酒普遍受欢迎特别是深受年轻人的喜爱。所以对浅色啤酒热麦汁中加入的酒花量为 0.2%即每 100 升热麦汁添加0.2kg，故为： ）（ Kg24.0%.145.7893（5）热麦汁量为： ）（ L5.1.（6）冷麦汁量为： ）（43.045.7832（7）湿糖化糟量：设湿麦芽糟水分含量为 80%，则湿麦芽糟量为：)(19.8.01).(325.9Kg）（式中0.03 是麦芽水分含量，0.75 是无水麦芽浸出率。湿大米糟量为：)(12.8.01)9.(275.3Kg）（式中0.12 为大米水分，0.92 是大米无水浸出率。故湿糖化糟量为：11.19+1.12=12.31(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 9：）（）（ Kg672.08.142.0（9） 酵母量（以商品干酵母计）生产 100 升啤酒可得 2kg 湿酵母泥，其中一半做生产接种用，一半做商品酵母用，即为 1kg。湿酵母泥水分 85%2008 级生物工程专业毕业论文（设计） 16酵母含固形物=1（1-85% ）=0.15（kg）则含水分 7%的商品干酵母量为：）（ Kg16.0%75.（10） 二氧化碳量因为 8冷麦汁密度为 1.032kg/l，则 104.43L 冷麦汁质量为 104.43 1.032=107.77（kg）8的冷麦汁 104.43L 浸出物质量为： 8%107.77=8.622（kg）设麦汁的真正发酵度为 80%，则可发酵的浸出物为：8.62280%=6.90（kg）麦芽糖发酵的化学反应式为：C12H22O11 +H2O 2C6H12O62C6H12O6 4C2H5OH+4CO2+560KJ设麦芽汁中浸出物均为麦芽糖构成，则 生成量为：C）（ Kg5.34290.6式中 44 为 分子量 342 为麦芽糖的分子量CO设 8啤酒的 的含量为 0.35%2则啤酒中 含量为：107.770.0035=0.377（kg）2则释放的 量为：3.55-0.377=3.173（kg）2CO1 的二氧化碳在 20常压下重 1.832kg3M故释放的二氧化碳的容积为： ）（ L17320832.12008 级生物工程专业毕业论文（设计） 17(11) 发酵液量为： ）（ L86.10245.79810(12) 过滤酒量为： ）（(13) 成品啤酒量为 :101.52(1-0.013)=100 (L)(14) 空瓶需要量：个 ）(2015.010.5 为每瓶啤酒的容积为 500ml(15) 瓶盖需要量（ 个 ）201.5(16) 标签需要量（ 套 ）2.01.503.2.3 生产 100000t/a，每次糖化的物料衡算设生产旺季每天糖化 8 次，而淡季则糖化 5 次，11，12 月为淡季.每年总糖化次数 3048+615=2717(次)(1) 每次糖化的原料量为：混合原料: ）（ Kg4675.8102710787.45 为 100kg 原料可生产出成品啤酒的量大麦:46740.75=3505.5(kg)大米:46740.25=1168.5(kg)(2) 热麦汁量: ）（ L5.41367109.83(3) 冷麦汁量: ）（ gK.8.22008 级生物工程专业毕业论文（设计） 18(4) 酒花用量: ）（ Kg4.82670.124(5) 湿糖化糟量: ）（7.530.3(6) 湿酒花糟量: ）（ g2.4670.12(7) 二氧化碳量： ）（ L5.370.3(8) 酵母量： ）（ Kg89.4670.12(9) 发酵量：38434.3（1-0.015）=37857.79 （L）(10) 过滤量：37857.79（1-0.013）=37365.64 （ L）(11) 成品量：37365.64（1-0.015）=36804.86 （ L） (12) 空瓶量： （ 个 ）3.79460.12(13) 瓶盖量： （ 个 ）.2.(14) 标签量： （ 套 ）9.73640.123.2.4 100000t/a 8淡色啤酒酿造车间物料衡算表把上述的有关啤酒厂酿造车间的三项物料衡算计算结果，整理成物料衡算表，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100L8淡色啤酒糖化一次定额量年啤酒生产量混合原料 Kg 100 12.70 4674 1.27107大麦 Kg 75 9.525 3505.5 9.53106大米 Kg 25 3.175 1168.5 3.171062008 级生物工程专业毕业论文（设计） 19酒花 Kg 1.76 0.224 82.44 2.24105热麦汁 L 883.9 112.25 41313.5 1.12108冷麦汁 L 822.3 104.43 38434.3 1.04107湿糖化糟 Kg 96.94 12.31 4530.47 1.23107湿酒花糟 Kg 5.29 0.672 247.32 6.72105酵母量 Kg 1.26 0.16 58.89 1.60105二氧化碳量 L 13638.6 1732 637430.55 1.73109发酵液 L 809.97 102.86 37857.79 1.028108过滤酒 L 799.44 101.52 37365.64 1.015108成品啤酒 L 787.45 100 36804.86 1.000108空瓶量 个 1582.77 201 73974.3 200988173瓶盖量 个 1590.65 202 74342.4 201988301标签量 套 1576.47 200.2 73679.9 200188288备注：8淡色啤酒的密度为 1008kg/m3，实际年产啤酒 1.008105 吨3.3 热量衡算本设计中是选用双醪二次糖化煮出法。双醪指的是麦醪和大米与麦芽的混合醪。原因是制造淡色啤酒时，可依据麦芽的质量，及辅料的添加来选择是一次煮出糖化法，还是二次煮出糖化法。本设计中选择的是中等麦芽，所以采用二次煮出糖化法。而选择双醪则可以用廉价的大米替代部分麦芽，降低生产成本。 工艺流程示意图如图 3 所示，其中的投料量为糖化一次的用料量（计算参表2）2008 级生物工程专业毕业论文（设计） 20自来水 18料水比 1：4.5 料水比 1：3.5 热水 5070 15min t() 63 60min冷却90 20min 100 40min 70 25min过滤 糖化结束 78 100 10min麦芽 煮沸锅 90min 回旋沉淀槽 薄板冷却器 发酵罐酒花 图 3 啤酒厂糖化工艺流程图3.3.1 糖化和糊化用水耗热量 Q1根据工艺设计糊化锅中的料水比为 1：4.5，糖化锅中的料水比为1：3.5。料水比过大，尽管对糊化有利，但是耗能大，设备体积大。料水比过小的话，醪液粘稠，需较大的搅拌设备且及易产生糊锅现象 10。所以糊化锅加水量为： M1=(1168.50.2+1168.5)4.5=6309.9(kg)大米粉（1168.5kg）麦芽（233.7kg）麦芽粉（3271.8kg）46.740 min2008 级生物工程专业毕业论文（设计） 21式中，1168.5 为粮化一次大米粉量，1168.50.2 为糊化锅加入的麦芽粉量（为大米量的 20%）而糖化锅加水量为：M2=3271.83.5 =11451.3(kg)式中，3271.8kg 为糖化一次糖化锅投入的麦芽粉量，即 3505.5-233.7=3271.8(kg)而 2280 为糖化一次麦芽定额量。故糖化总用水量为：MW=M1+M2=6309.9+11451.3=17761.2(kg)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=CW MW(T2-T1)=4.1817761.2(50-18)=2375738(KJ)3.3.2 糊化锅中米醪煮沸耗热量 Q2由糖化工艺流程图（图 3）可知，2321Q为米醪由初温即室温加热到煮沸的耗热，21为煮沸过程中蒸汽带走的热量，2为升温过程中的热损失。23Q(1)糊化锅内米醪由初温 TO 加热至煮沸的耗热量 Q213-1 0211MC米 醪米 醪计算米醪的比热容 根据经验公式 =0.01(100-W)C 0+4.18W进行计1 米 醪 溶 物C算。式中 W 为含水百分率； C0 为绝对谷物比热容，取 C0=1.55KJ/(KgK)2008 级生物工程专业毕业论文（设计） 22=0.01（100-3）1.55+4.183=1.63KJ/(KgK)麦 芽C=0.01（100-12）1.55+4.1812=1.87KJ/(KgK)大 米KgJ75.39.6307.2.16818.4.MCC1 麦 芽大 米 麦 芽麦 芽大 米大 米米 醪米醪的初温 t0 设原料的初温为 18，而热水为 50，则2）（麦 芽大 米米 醪 Kg1.729.630.568M1Ct2.4775.3)9607.235.168( 018418.( CMw0 ）米 醪米 醪 麦 芽麦 芽大 米大 米把上述结果代如 3-1 中，得：3）KJ(5.12867)2.4710.3Q(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：）（米 醪水 Kg257%6041.Mm2008 级生物工程专业毕业论文（设计） 23）（水 KJ4.580127hm2Q式中，h 为 100饱和气压下水的汽化潜热 2257.2（KJ/Kg）(3)热损失 23Q米醪升温和第一次煮沸过程的热损失约为前两次的耗热量的 15%，即：)%(152123Q(4) 由上述结果得：)(35.279416)4.801.23KJQ故糊化锅共需热量为：）（ KJ3.21494.27916.58067Q23.3.3 第二次煮沸前混合醪升温至 70的耗热量 Q3(1)糖化锅中混合醪中的麦醪已知麦芽初温为 18，用 50的热水配料，则麦醪温度为：）（麦 芽麦 醪 Kg1.4723.58M）（麦 醪麦 芽麦 芽麦 醪 KgJ61.31.47238.5.8CCw22008 级生物工程专业毕业论文（设计） 24C4.663.172508.48.321Mw2麦 醪麦 醪麦 芽麦 芽麦 醪t(2)米醪的中间温度根据热量衡算，按照糖化工艺，来自糊化锅的煮沸的米醪与糖化锅中的麦醪混合后温度应为 63，故混合前米醪先从 100冷却到中间温度 t。 14且忽略热损失，米醪与麦醪混合前后的焓不变经第一次煮沸后米醪量为：1）（水米 醪米 醪 Kg1.7452-mM糖化锅的麦芽醪量为：）（麦 芽麦 醪 Kg1.4723.58）（混 合 麦 醪麦 醪米 醪米 醪混 合 KgJ6.32.17861.345.74MCC则米醪的中间温度 t 为：C7.9475.3144.61.26.218Mttt米 醪米 醪 麦 醪麦 醪麦 醪混 合混 合混 合因此中间温度比煮沸温度只低不到 6，考虑到米醪由糊化锅到糖化锅输送2008 级生物工程专业毕业论文（设计） 25过程的热损失，可不必加中间冷却器。(3)第二次煮沸前混合醪升温至 70的耗热量 3Q）（ ）（ ）（混 合混 合 KJ48.56206-7017CM3Q3.3.4 第二次煮沸混合醪的耗热量 Q4由糖化工艺流程可知： 4-143241为混合醪升温至沸腾所耗热量41Q为第二次煮沸过程蒸汽带走的热量42为热损失43(1) 混合醪升温至沸腾所耗热量 41Q根据工艺，糖化结束醪温为 78，抽取混合醪的温度为 70，则送到第二次煮沸的混合醪量为：26.7%10-M8）（混 合混 合）（ ）（ ）（故 混 合混 合 KJ42.65018970-16.3C.4Q(2) 二次煮沸过程蒸汽带走的热量 42煮沸时间为 10min，蒸发强度 5%，则蒸发水分量为：