啤酒课程设计说明书刘卓完整版分析.docx

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啤酒课程设计说明书刘卓完整版分析

啤酒糖化发酵工艺设备

课程设计说明书

作者：

学号：

院系：

生物与轻化工程

专业：

题目：

云南省XX市年产13.5万吨12°浅色啤酒

厂糖化发酵工艺设备设计

重点设备——糖化锅

指导教师：

2015年11月吉林

摘要

本设计为13.5万吨12°浅色啤酒糖化发酵工艺设备设计,对于啤酒工厂选址和设备的选择、尺寸计算，啤酒生产的原料选择、原料发酵、生产工艺流程以及所需物料衡算等一系列有关啤酒问题做出了全面而仔细的解释。

发酵原料为主要为麦芽和玉米，采用锥型罐一罐法下面酵母发酵，选厂地点为云南省曲靖市沾益县.设计目的在于指导云南省曲靖市沾益县啤酒厂的发酵过程，以合理的发酵方法高效的生产出产品质量合格的啤酒。

关键词：

啤酒；工业；麦芽；玉米；糖化锅

Abstract

Thedesignforthe135,000tonsof12°lightbeersaccharificationandfermentationprocessequipmentdesign,facilitylocationandequipmentforbeerselection,dimensioning,fermentationofbeerproductionrawmaterials,rawmaterials,productionprocessandmaterialbalancerequiredaseriesofbeermadeinfullandcarefulinterpretation.Fermentationrawmaterialsprimarilyformalt,andcorn,withConictankatankbottomYeastfermentation,plantlocationforzhanyiCounty,Qujingcity,Yunnanprovince,China.zhanyiCounty,Qujingcity,Yunnanprovince,isdesignedtoguidethebrewery'sfermentationprocessatreasonableefficientfermentationmethodtoproducequalitybeers.

Keywords：

beer；Industrymalt；Corn；Glycosylatedpot

目录

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

1.1酒的定义1

1.2啤酒的分类1

1.3世界啤酒生产概况2

1.4我国啤酒工业概况3

1.5啤酒在国民经济中的地位3

1.6发展方向3

第2章设计概论4

2.1课程设计指导思想4

2.2厂址选择及结果4

2.3工艺流程说明4

2.3.1啤酒的生产流程图4

2.3.2工艺条件说明5

2.3.3糖化6

2.3.4发酵7

2.3.5过滤8

2.3.6煮沸与酒花添加8

2.3.7麦汁的澄清与冷却8

2.3.8发酵8

2.3.9包装8

2.4原料的来源和标准9

第3章车间平面布置及说明10

3.1概述10

3.2车间布置设计的原则11

3.3车间布置设计的有关技术和参数11

3.3.1有关技术11

3.3.2有关参数12

3.4设备布置图12

参考文献14

结论15

第1章绪论

1.1酒的定义

啤酒作为一种日常饮品，已经深入人们的生活当中，2002年我国啤酒产量超过美国，成为世界上啤酒生产以及消费量最大的国家，通过对我国啤酒行业的历史和发展状况分析，在介绍我国啤酒行业取得成绩的同时，剖析行业发展中的各种不容忽视的问题，并对我国啤酒行业的未来进一步发展提出对策[4]。

以小麦为主要原料，以各类和极少量的酒花为辅料，含有CO2、具有泡沫、酒花香味儿和爽口的苦味儿，营养丰富，风味独特的低酒精度的酿造酒。

随着中国啤酒行业的迅猛发展，许多啤酒厂在进行扩建、增产、以及新建大型啤酒厂，这都与啤酒生产设备有关，所以设备的选择十分重要，分别从工艺要求以及方便生产管理处罚，对现代化啤酒厂设备选择提出建设性意见。

1.2啤酒的分类

在诸多啤酒当中，小麦啤酒以其特殊的小麦芽香气，风味上较普通大麦啤酒有显著特点，深受消费者青睐，小麦啤酒是指以小麦为全部或大部分原料所生产的一类啤酒[1]。

啤酒的种类虽然繁多，但其主要的化学成分大致相同，由于生产啤酒所用的酵母品种，生产方式，产品浓度，色泽，消费对象等不同，啤酒分类的方式也多种多样，《中华人民共和国国家标准饮料酒分类》按不同的方式将我国的啤酒进行了分类：

（1）按原麦汁的浓度分类

①低浓度：

原汁麦浓度：

2.5—8.0%酒精含量0.8—2.2%（v/v）

营养啤酒：

原汁麦浓度：

2.5—5.0%酒精含量0.8—1.8%（v/v）

佐餐啤酒：

原汁麦浓度：

4.0—9.0%酒精含量1.2—2.5%（v/v）

②中浓度：

原汁麦浓度：

9—12%酒精浓度2.5—3.5%（v/v）

市场大部分均出售此酒，工艺提高后，原汁麦浓度：

11—14%

酒精浓度：

3.5—4%（v/v）

③高浓度：

原汁麦浓度：

13—22%酒精含量3.6—5.5%（v/v）

（2）按色泽分类

①淡色啤酒企业主打产品，色度：

5—14个EBC单位

EBC：

欧洲酿酒协会对色度的规定单位。

我国用0.4—0.7碘液的比色确定色度

典型啤酒：

杰克比尔森啤酒及国内青岛啤酒。

②浓色啤酒

色度：

15—30EBC单位（1—3.5ml碘液）呈棕色或红褐色，有明显麦芽香味

典型啤酒：

爱尔啤酒，北京大众啤酒，北京五星啤酒。

③黑啤酒：

呈黑色，有麦芽的焦香味

色度：

50—130EBC单位（5—15ml碘液）

典型啤酒：

德国慕尼黑啤酒，青岛波打黑啤酒

（3）按酵母类型分类

①上面发酵啤:

用上面酵母，麦汁制备采用浸出糖化法生产，发酵结束，酒液混浊，不易过滤但发酵度很高，我国已不采用此法。

②典型啤酒：

英国爱尔啤酒。

③下面发酵啤酒：

采用下面酵母，用煮出糖化法生产麦汁，发酵结束后酒液清澈但发酵度不高，我国均采用此法。

（4）按销售渠道分类

①内销酒：

保质期短，大约在半年左右。

②外销酒：

工艺与外销售有所不同，保质期长，产量约占全国产量的5%—10%，生产地大部分在青岛，又叫特制啤酒。

（5）按成品酒杀菌与否分类

①生啤酒（鲜啤酒）

特点：

经常就地销售，没有经过巴氏杀菌，不宜长期存放，

保存时间:

7天左右，有桶装和瓶装俩中类型，纯生啤酒（经俩次过滤，第二次用超滤膜过滤）保质期：

3—4个月以上。

②熟啤酒包装经巴式灭菌故又叫杀菌啤酒，

包装形式:

瓶装，罐装，

保质期：

不少于120天

（6）按包装容器分类

瓶装国内瓶装容量640±5ml

国外瓶装容量350±5ml

罐装国内335ml，国外500ml和355ml

桶装5L,30L,50L,100L不锈钢，木桶

1.3世界啤酒生产概况

17～18世纪，德国啤酒盛行[7]。

19世纪初，英国的啤酒生产大规模工业化，年产量达20ML[7]。

19世纪中叶﹐德国巴伐利亚洲开始出现下面发酵法[7]。

在美洲新大陆﹐17世纪初由荷兰﹑英国的新教徒带入啤酒技术，1637年在马萨诸塞建立了最初的啤酒工厂[7]。

1874年林德冷冻机的发明，使啤酒的工业化大生产成为现实。

目前全世界啤酒年产量已居各种酒类之首，已突破100000ML。

1986年全世界生产啤酒101588.7ML[7]。

1.4我国啤酒工业概况

（1）产量：

1949年我国啤酒产量7000吨

1966年我国啤酒产量9万吨

1988年我国啤酒产量650万吨

1993年我国啤酒产量1225万吨（世界排名第二）

2002年我国啤酒产量2386.13万吨（世界排名第一）

（2）质量：

质量越来越好，品种越来越多，保质期越来越长。

（3）设备：

机械化生产保证质量和质量稳步提高。

1.5啤酒在国民经济中的地位

随着经济的不断发展，人们生活水平的不断提高。

啤酒作为一种时尚消费品，已成为人们生活众不可或缺的商品，其市场需求日益渐增。

1.6发展方向

在我国啤酒生产的基础上，提高啤酒的生产工艺技术，提高生产过程中的自动化水平，提高产品的技术含量，积极参与国际市场竞争。

中国啤酒行业经过多年的高速发展，尤其是伴随着今年来啤酒巨头的相继扩张，以及各地跑马圈地的兼并与收购，行业集中度进一步提高，目前啤酒行业的竞争已进入寡头贴身肉搏阶段，整体走势开始由前期的扩张状态进入一个整合调整的状态[13]。

一、啤酒销量将保持稳定增长

　　宏观经济增长将拉动行业增长。

将1980~2009年的人均GDP增速和人均啤酒消费量增速进行相关分析,得出结论:

啤酒消费与宏观经济之间显著相关,它的发展受益于宏观经济的增长。

随着未来我国宏观经济的快速发展,城市化进程的加快,人均收入的增加,行业的销量也会稳步增长。

　　二、行业集中度会进一步提高

　　上世纪末开始的啤酒行业并购过程中,以啤酒品牌华润雪花、青岛、燕京、百威英博四家公司为代表的第一集团表现强势,不到十年市场份额增加一倍多,CR4达49%;相比之下,以珠江、重庆、金星为代表的20多家区域及地方啤酒企业组成的第二集团受到第一集团的压制和由各地小啤酒厂组成的第三集团的蚕食,市场占有率整体明显下滑;第三集团企业在2007年原料涨价危机过后大幅减少,显示出竞争力低、抗风险能力差的不足。

而推动这一趋势的是三大因素他们分别是1.产能过剩是行业整合2.政策导向是行业整合的持续动力3.外资企业是推动整合的重要角色。

在未来随着经济的发展行业的集中度将进一步提高。

　　三、未来行业利润将逐步得到提升

　　国内啤酒行业掀起了首轮整合高潮,主要是雪花啤酒、青岛啤酒、燕京啤酒三大国内龙头企业及进入我国的外资啤酒企业,对遍布全国的中小啤酒企业的收购。

整合过后,啤酒行业整体盈利水平呈现明显下滑态势,毛利率由2003年的17%降至2009年的14%左右。

由于首轮整合并不彻底,啤酒企业数量依然较多,国内啤酒市场竞争热度难减,近年来的成本上升很少传导到终端价格上,造成行业毛利率下降。

企业逐渐认识到在盈利方面,区域市场内规模比全国市场规模更重要。

随着国内大麦种植面积扩大、企业降低麦芽汁浓度或采用替代品,未来我国啤酒企业议价能力将增强。

对上游原料成本的控制预计需要较长时间,而国内粮食价格仍将维持上涨趋势,因此对利润贡献也不突出。

　　所以在未来啤酒在中国的发展将会又稳又快。

在这一过程中,相关政府部门及行业组织应放开对具有!

三高?

特征的中小规模啤酒企业的保护,支持啤酒行业的内部整合,同时引导企业向低碳、环保、低排放方向发展。

啤酒企业自身也应借助行业内部整合的契机,巩固各自的优势区域,并向三四线城市及农村地区拓展啤酒市场,把握未来新的盈利增长点。

第2章设计概论

2.1课程设计指导思想

（1）尽量采用先进的生产技术与设备，认真吸取和借鉴各类浅色啤酒生产的成熟新工艺、新技术、新设备。

（2）合理利用资源，设计最优方案。

（3）合理考虑云南省曲靖市周边环境、季节影响等干扰因素对工厂生产工艺等作出改进。

（4）设计考虑到啤酒厂今后的发展趋势，在建筑和设备的选取以及平面布置上留有适当的余地，同时又不至于造成现有设备、场地的太大浪费。

（5）此次重点设备选定为糖化锅，但依然要全面考虑其它设备与仪器。

（6）考虑到啤酒厂的环境，进行了污水处理、二氧化碳回收等综合利用，不但改善环境污染，还能降低成本。

2.2厂址选择及结果

（1）厂址符合国家下达建厂计划任务书中所规定、要求。

（2）厂址应符合当地城镇总体规划发展的要求，与附近工业企业相配合，节约建设投资。

（3）厂址面积、外形应满足啤酒生产工艺要求，留有适当余地。

（4）厂址地形平坦。

（5）厂址符合国家有关卫生、防火、人防等要求。

（6）厂址在当地最高洪水线以上。

厂址选择结果：

云南省曲靖市沾益县小河底乡

2.3工艺流程说明

2.3.1啤酒的生产流程图

酒花

麦芽→粉碎→贮仓→糊化锅→糖化锅→过滤→麦汁贮槽→煮沸→→漩涡沉淀→冷却→→发酵→离心分离→过冷→过滤→清酒罐→灌装

充氧酵母

图2-1啤酒生产流程图

2.3.2工艺条件说明

（1）选麦、制麦

①粗选：

目的：

出去最大的杂质，如木块，麻袋块，土块，杂草，石块等，除去较小的杂质如灰尘（配备旋风分离器）。

设备：

粗选机，旋风分离器

原理：

圆眼，根据横截面的最大尺寸（种子宽度）

长眼筛，根据横截面的最小尺寸（种子厚度）

②精选：

目的：

出去半粒和非谷物粒。

设备：

精选机。

原理：

根据麦粒长度来分离杂质。

③分级：

目的：

是进一步清除大麦中的灰尘、麦芒、杂谷、碎麦等夹杂物，并将大麦按麦粒度进行分级

④浸麦：

设备采用浸麦槽及附属的空气压缩机和输送泵等。

工艺条件：

添加剂：

采用甲醛溶液1—1.5kg/t大麦

浸麦温度：

13—18℃为宜，一般不应超过20℃

通风：

每隔1—2h通10—20min

浸麦度：

浅色麦芽43—45%

深色麦芽45—48%

浸麦时间：

65—70h

方法：

采用浸水断水交替法。

（2）发芽条件极其控制

发芽：

采用萨拉丁箱式发酵

工艺条件：

麦层厚度0.6m左右发芽后0.8m左右

进风口温度12—16%麦层温度14—18℃

室内湿度>95%发芽时间5—7天

搅拌器3—4r/min前进3—4m/min

（3）干燥：

单床高效干燥炉t:

8—22h

（4）除根与储藏

除根采用除根机

贮藏：

立仓贮藏贮藏期：

最短一个月，最长半年

（5）麦芽的糖化

2.3.3糖化

糖化：

指利用麦芽自身的酶（或外加酶制剂）将麦芽和辅助原料中不溶解的高分子物质分解可溶性低分子物质，如糖类、糊精、氨基酸、肽类等的麦汁制备过程。

由此制得的溶液称为麦芽汁。

浸出物：

指麦芽汁中溶解出来的物质。

浸出率：

麦芽汁中的浸出物对原料中的所有干物质的比值。

（1）糖化的目的与要求

糖化的目的：

将原料中可溶性物质尽可能多的浸渍出来，并且创造有利于各种酶的作用条件，使很多不溶性的物质在酶的作用下变成可溶性物质而得到尽可能多的溶解物。

（2）糖化时的主要物质变化

麦芽中可溶性物质很少，占麦芽干物质的18—19%，仅有少量的蔗糖、果糖、葡萄糖、麦芽糖等和蛋白胨、氨基酸等蛋白质分解物，以及果胶质和各种无机盐等（如下表）

麦芽颗粒里存在的可溶性和难溶性物质，如麦芽淀粉和蛋白质。

辅助原料的可溶性物质就更少了，这些物质在糖化过程中由于酶的作用而发生了很大的变化。

（3）淀粉的分解

淀粉是酿造啤酒中最有用的成分，占干物质的50—60%

①芽淀粉的性质

在发芽的过程中，受酶的作用，其外围pr层和细胞壁的半纤维物质已逐步分解，使淀粉容易接受酶的作用而分解。

麦芽中淀粉：

直链20—40%易容于热水，遇碘呈深蓝色

支链60—80%较高温度时才溶解于水，深蓝色

②淀粉糊化：

加温加压，使淀粉吸水膨胀，颗粒裂解成糊精

糊化：

淀粉溶解于水吸水膨胀，用加热和加酶分解的方法，使颗粒膨胀。

糊化T：

淀粉开始糊化的稳定

③淀粉的分解

淀粉分解酶：

α-淀粉E，β-淀粉E，R-酶，界限糊精酶

α-葡萄糖甘酶及麦芽糖酶

麦芽糖：

糊精=1：

0.2-0.5浅色=1：

0.5-0.7浓色

（4）影响淀粉分解的因素

①麦芽品质及粉碎度的影响

浅色：

麦芽酶含量高，糖化力强（250—350单位）

浓色：

麦芽酶含量低，糖化力弱（150—250单位）

②糖化温度的影响

a.温度的影响不仅表现在高低而且表现升温快慢

α-淀粉E：

60—65℃（理论）65—70℃（实际）

β-淀粉E：

45—52℃（理论）60—63℃（实际）b.目前均控制在60—70℃之间

③糖化醪PH的影响

α-淀粉E：

5.6—5.8（最适）5.8—6.0（实际）

β-淀粉E：

4.6—4.8（最适）5.0—5.5（实际）

④糖化醪浓度的影响

糖化时要求高分子的蛋白质可能的分解，分解的越多，稳定性越高。

（5）糖化方法

常用方法为煮出糖化法和浸出糖化法。

国内生产淡色啤酒几乎都采用二次煮出糖化法。

①出糖化法：

兼用生化作用和物理作用进行糖化的方法。

特点：

将糖化醪液的一部分，分批地加热到沸点，然后与其余未煮沸的醪液混合，使全部的醪液温度分批地升高到不同酶分解所要求的温度，最后达到糖化终了。

②次煮出糖化法

特点：

a.灵活性大，适用与处理各种性质的麦芽和制造各种类型的啤酒

b.整个糖化过程可在3—4h内完成。

2.3.4发酵

主发酵过程控制

（1）温度控制接种温度一般控制在5-8℃，若酵母的起发速度越快，酵母添加量较大，可适当降低温度；上面发酵最高温度普遍低于下面发酵，就下面发酵而言，低温发酵控制在7.5-9℃，高温阶段控制在10-13℃；发酵结束温度一般控制在4-5℃。

（2）浓度控制在保持酵母添加量和麦汁组成的一定情况下，麦汁浓度受发酵温度和发酵时间的控制，如果发酵旺盛，则降糖浓度快，则可适当降低温度和缩短其温度保持时间，发酵时间主要取决于发酵温度变化，发酵温度高，则发酵时间短，对下面发酵而言，主发酵时间一般在7-14天。

（3）后发酵工艺条件控制

①压力控制下面发酵满罐后，一般敞口发酵2-3天，然后可封罐，罐压在0.05-0.05mPa。

②发酵酒工艺要求将发酵液从贮酒罐下面进入，不易起泡，易控制酵母细胞浓度，一般在每毫升（5-10）×106个。

③温度控制后发酵采用室温控制酒温，先高温后低温，开始温度在3℃左右，而后逐步降温至-1℃-1℃

④时间控制根据啤酒的种类、原麦汁浓度和贮九温度而异来决定时间的控制范围。

2.3.5过滤

过滤是产品分离的一中方法，在啤酒生产过程中多次用到过滤技术，其主要原理是根据各种物质分子或颗粒的大小、形状、酸碱性和其他物化性质的不同进行分离产物的技术

2.3.6煮沸与酒花添加

煮沸在煮沸锅中，混合醪被煮沸以吸取酒花的味道，并起色和消毒。

在煮沸后，加入酒花的麦芽汁被泵入回旋沉淀槽以去处不需要的酒花剩余物和不溶性的蛋白质。

2.3.7麦汁的澄清与冷却

冷却洁净的麦芽汁从回旋沉淀槽中泵出后，被送入薄板换热器冷却，冷却至主发酵温度6℃。

随后，麦芽汁中被加入酵母，开始进入发酵的程序。

2.3.8发酵

主发酵结束以后，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用。

除去酵母后，生成物嫩啤酒继续在此锥形罐内培养，即后发酵。

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7～21天。

2.3.9包装

洗瓶——验瓶——灌酒——压盖——灭菌——贴标——装箱

图2-2包装流程示意图

2.4原料的来源和标准

（1）来源：

原料：

大米

辅料：

大米、玉米、小麦、大麦（未发芽）、淀粉、糖、糖浆。

（2）原辅料的质量标准

①大米我国盛产大米，是我国啤酒酿造广泛采用的辅助原料，含淀粉达75%-82%，无水浸出率高达90%-93%，蛋白质含量低，只有8%-9%，多酚物质和脂肪含量也较低。

②玉米浸出率在90%左右，价廉物美赋予啤酒醇厚的口感，但脂肪含量高，影响啤酒风味和泡沫，因玉米脂肪集中在胚中，需要脱胚，脱胚后脂肪含量不超过1%。

③小麦因小麦是主粮，故国内厂家很少把小麦直接作为辅料使用，而且将小麦制成麦芽作为啤酒酿造辅料。

④其他辅料有一部分啤酒厂为简化工艺，在煮沸锅中直接加入蔗糖、葡萄糖和淀粉糖浆等，有利于高发酵和降低色度。

总之，选用辅料必须因地制宜，有利于降低成本和简化工艺。

⑤香料：

香料主要是采用酒花，主要产地在新疆、甘肃、宁夏、青海、吉林、黑龙江等地，它赋予啤酒香味和爽口的苦味；增进啤酒泡沫特性和稳定性；与麦汁共沸时能促进蛋白质凝固，有利于澄清；增加麦汁和啤酒的防腐能力。

（3）水质要求

啤酒酿造用水时指糖化用水，洗糟用水，啤酒稀释用水，可以使用地表水和地下水，其水质必须符合酿造用水质量要求

①无色，无臭，透明，无漂浮物，味纯正，无生物污染。

②硬度低

③铁、锰含量低

④不含亚硝酸盐

第3章车间平面布置及说明

3.1概述

（1）依据

1.生产工艺流程图

2.物料衡算数据和物料性质

3.设备数据和设备一览表

4.公用设施耗用量

5.车间组织和定员数据

6.安全卫生和防火防爆资料

7.工厂总平面设计图

8.与布置有关的一些规范资料

（2）生产车间组成

生产部分辅助部分生活行政部分

（3）内容

①厂房的整体布置和轮廓设计

厂房外形轮廓跨度、柱距、屋高、编号

确定生产辅助生活行政等部分的位置

确定门窗楼梯的位置和尺寸

确定预留孔、吊装孔、地坑等的位置和尺寸

标高

②设备的布置和排列

设备的几何轮廓和流程编号

设备的定位尺寸和标高

操作台的位置和标高

③车间辅助工程的设计

辅助房间的配置

工艺辅助房间的配置

生活行政房间的配置

④车间布置设计说明

⑤车间布置设计图纸

（4）要求

①技术先进经济合理

②节省投资操作维修方便

③设备布置简洁、紧凑、整齐、美观

3.2车间布置设计的原则

（1）符合生产工艺的要求

①按生产工艺流程的流向顺序依次排列设备

②尽可能采用工艺为差输送物料

（2）符合生产操作的要求

（3）符合设备安装维修要求

（4）满足厂房建筑的要求

①笨重设备运转时震动大的设备，产生粉尘多的设备布置在底层

②避开厂房的主梁和柱子

③较高的设备尽可能布置在一起（不影响生产工艺流程）

（5）符合节省建设投资的要求

①露天或半露天布置设备尽量采用露天或半露天布置

②尽可能采用低层厂房和一般建筑结构

③尽量缩短设备之间管线，工艺管线尽量集中布置，锅炉房配电室空

气过滤装置应靠近其服务部门

（6）符合安全卫生和防腐蚀的要求

①发酵车间布置在上风侧远离污染源

②为工人操作创造良好的卫生环境条件

③易燃易爆车间的考虑

（7）满足生产发展的要求

3.3车间布置设计的有关技术和参数

3.3.1有关技术

（1）厂房的布置

①厂房整体布置分为集中式和分离式

②厂房立体布置：

单层厂房，多层厂房，混合厂房力求简单充分利用空间经济合理

（2）厂房平面布置

①长方形、L形、T形

②厂房柱网结构的选择：

跨度：

单层18m15m12m9m多层：

总跨度<24m

柱距：

6m12m9m

③常用柱网结构：

方格式柱网结构6*6

较大的柱网结构9*99*129*15

（3）设备的布置

①按主要工艺流程的流向顺序排列设