20万吨啤酒厂设计任务书.docx

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20万吨啤酒厂设计任务书

第1章绪论

第2章设计概论

2.1 设计目的

2.2 设计依据

2.3 设计内容

2.4 设计指导思想

2.5 厂址的选择

2.6 原料、辅料等物料的选择标准

第3章生产工艺的选择及论证

3.1 全厂工艺的选择及论证

3.2  糖化工艺的选择及论证

3.3 发酵工艺及设备的选择及论证

第4章 工艺计算

4.1 物料平衡计算

4.2 啤酒生产中蒸汽耗量的计算

4.3冷耗平衡计算

第5章啤酒生产设备的选型及设计计算

5.1糖化设备的选型及计算

5.2重点设备的设计选型

5.3 发酵设备的设计及计算

第6章啤酒厂三废的处理和副产物的利用

6.1 废水的处理和综合利用

6.2 啤酒生产的副产物的利用

第7章 设计说明书

第1章 绪论 

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，是一种含二氧化碳、起泡、低酒精度的饮料酒。

由于其含醇量低，清凉爽口，深受世界各国的喜爱，成为世界性的饮料酒。

啤酒的原料是大麦。

大麦是世界上种植最早的谷物之一，几乎世界上所有地区都可种植，它的产量在谷物排名上，在小麦、玉米、稻谷之下，居第四位，而且大麦不是人类主要的粮食，习惯上作饲料。

酿酒后的麦糟中，蛋白质含量得到相对富集，更适宜于做饲料，于是，用大麦制啤酒得到发展。

中国近代啤酒是从欧洲传入的，据考证在1900年俄罗斯技师在哈尔滨建立了第一家啤酒作坊。

第一家现代化啤酒厂是1903年在青岛由德国酿造师建立的英德啤酒厂。

1915年在北京由中国人出资建立了双合盛啤酒厂。

从1905年到1949年的40多年中，中国只有在青岛、北京、哈尔滨、上海、烟台、广州等地建立了不到10年工厂，年产啤酒近一万吨，从1949年到1993年，我们用43年的时间，发展成为世界啤酒第二生产大国，这样的发展速度举世瞩目。

我国啤酒工业的未来主要有以下几方面的变化：

产量的发展；规模的扩大；技术经济指标还有差距，要不断的提高；原料的发展；啤酒品种向多样化发展；高浓度酿造技术；非热消毒的纯生啤酒酿造；人才的培养等。

随着世界的发展，啤酒的生产技术逐步成为重点。

当今，纯生啤酒的生产技术，膜过滤技术，微生物检测和控制技术，糖浆辅料的使用逐步发展起来。

相信不久的将来，中国的啤酒业将以崭新的面貌跻身于世界啤酒先进领域。

第2章设计概论

2.1 设计目的

通过课程设计，使本专业的学生初步掌握工厂工艺设计的程序和方法，受到一次工程设计的严格训练，使其具有一定的工程设计能力。

这对于即将从事科研，生产或技术管理工作的毕业生具有十分重要的意义。

2.2 设计依据

本设计以长江师范学院生命科学与技术学院“生物工程专业设计任务书”为依据。

2.3 设计内容

本设计为年产20万吨浅色啤酒工厂

重点工段：

糖化工段

重点设备：

煮沸锅

设计的主要内容如下：

1.啤酒生产工艺流程的选择、设计及论证。

2.全厂物料衡算，水、汽、冷衡算。

3.糖化工段设备及重点设备的选型及设计。

4.发酵工段设备选型及技术论证。

设计的绘图内容：

1.   总平面设计图

2.   设备工艺流程图

3.   生产车间设备布置图

2.4 设计指导思想

本设计在确定工艺流程和选择设备时，在工艺上力求其合理性和先进性，在设备上尽量采用先进的生产设备，做到技术上先进，生产过程机械化、自动化，减轻繁重的体力劳动，提高劳动生产率。

尽量采用已成熟的生产技术和设备，使建厂后即能顺利投产，并能达到设计能力。

经济上合理，因地制宜，管理方便，合理降低能耗，保护环境。

生产出能满足人们口味的优质啤酒，达到投资少，见效快的效果。

2.5 厂址的选择

2.5.1厂址

厂址选择的正确与否，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。

经过对多个地点方位及其所处的自然环境状况，进行勘测调查、对比分析，厂址选在重庆市涪陵李渡镇马鞍村。

重庆市涪陵李渡镇马鞍村，位于长江畔上，有丰富的水源，为其提供了优质的水源，旁边更有铁路和高速公路，交通运输不成问题。

大量的粮食作物的耕种，又为其提供了方便的原料来源。

重庆是全国有名的三大火炉之一，加之重庆人都有喝夜啤的习惯，啤酒销路很广，建一个年产二万吨啤酒厂有着得天独厚的优越性。

2.5.2水源

长江，乌江是涪陵地区得天独厚的自然资源，可通过直接抽取并进行加工处理，使其达到发酵、糖化用水的要求。

2.5.3环境保护方案

工厂应远离市中心距大型的化工厂较远，尽量减少大气污染及水污染，污水先用活性污泥处理，达标后再排放。

三废要符合国家标准。

2.6 原料、辅料等物料的选择标准

2.6.1原料的选择

酿造啤酒所需原料的质量直接影响所生产的啤酒质量、啤酒酿造所需的原料主要是大麦、酒花和酵母。

1.   大麦

大麦是啤酒生产中最重要的原料，他发芽不仅含有较高的淀粉，同时也为糖化生产提供了各种丰富的酶系和含氮物质。

对于其选用要经过质量判断，达标后才能选用，质量判断包括：

感官判断，物理分析，化学分析，生理检验。

2．酒花

酒花是啤酒生产重要的原料，它赋予啤酒以纯正的苦味和啤酒香气，同时它还具有一定的防腐和澄清麦汁的能力。

对其选用需要通过质量评价，达标后才能选用。

质量包括：

酒花的感官，酒花的化学鉴定，压缩酒花技术要求。

3．酵母

酵母是单细胞微生物，在麦汁中起着物质转化作用。

再有氧情况下将发酵糖转化为水和二氧化碳，再无氧情况下将发酵糖转化为乙醇和二氧化碳，酵母的选用要根据实际情况，从以下几点出发选用优质酵母。

如：

凝聚性和沉淀能力，发酵度，发酵速度，抗热能力，产孢子能力，对维生素的要求。

4.大米是最常用的一种麦芽辅助原料，其特点是价格较低廉，而淀粉高于麦芽，多酚物质和蛋白质含量低于麦芽。

糖化麦芽汁收得率提高，成本降低，又可改善啤酒的风味和色泽，啤酒泡沫细腻，酒花香气突出，非生物稳定性比较好，特别适宜制造下面发酵的淡色啤酒。

大米的用量一般是25%-35%，质量要求如表2-1：

表2-1大米的质量要求

项目

要求

色泽香味夹杂物浸出物蛋白质脂肪水分

洁白，富有新鲜光泽，无黄色，棕色和青绿色不成熟粒，

无霉粒有新鲜粮香，无异味

不超过0.2%，

不得含有米胚芽92%以上（无水物计）

10%以下（无水物计）

1%以下

12.5%以下

2.6.2辅料的选择

啤酒生产中使用辅料是因为辅料可提供廉价的浸出物或糖类，这样会减少麦芽的使用量，降低啤酒的生产成本。

主要的辅料有大米、玉米、小麦、大麦、糖和淀粉糖浆，使用辅料应注意以下几个问题：

1.加入辅料的品种和数量应根据麦芽的质量情况和所要酿造的啤酒类型来决定。

2.添加辅料量过大或麦芽力不足时应适当加入相应的酶制剂。

3.辅料的加入通常情况下使麦汁中蛋白质含量偏低，可通过降低蛋白质休止温度或加入中性蛋白酶等方法弥补以上不足，若仍达不到拟定的标准，应考虑降低辅料的比例。

4.辅料的使用不应对啤酒质量指标产生太大的影响。

第3章生产工艺的选择及论证

3.1 全厂工艺的选择及论证

3.1.1全厂工艺流程

大米→粉碎→糊化            浊液

麦芽→筛选→粉碎→糖化→过滤→煮沸→回旋沉淀→冷却→充氧→发酵→过滤→清酒→灌装

3.1.2设备流程

麦芽→麦芽粉碎机→糖化锅→过滤槽→煮沸锅→回旋沉淀槽

↑     ↓   ↑        ↓

大米→大米粉碎机→糊化锅      暂存槽     薄板换热器

↓

成品啤酒←装酒机←清酒罐←硅藻土过滤机←发酵罐 

3.2  糖化工艺的选择及论证

3.2.1工艺方法的选择    

1.麦芽粉碎方法：

麦芽的粉碎方法随着时间的推移先后出现了干法粉碎，浸湿粉碎，回潮干法粉碎，连续湿法粉碎四种方法。

干法粉碎可调节麦芽粉碎度，根据麦芽质量来控制，此法成本较低，可以节省浸泡这一环节，但粉尘污染较大，本设计采用干法粉碎。

辅料也用同样的方法。

2.糖化方法

糖化过程是一项非常复杂的生化反应过程，也是啤酒生产中的重要环节。

糖化的目的就是要将原料（包括麦芽和辅助原料）中的可溶性物质尽可能多的萃取出来，并且创造有利于各种酶的作用条件，使很多的不溶性物质在酶的作用下变成可溶性物质而溶解出来，制成符合要求的买麦芽汁收得率。

糖化方法可分为以下几大类：

三次浸出糖化法

煮出糖化法       二次浸出糖化法

一次浸出糖化法

升温浸出糖化法

浸出糖化法

糖化方法                            降温浸出糖化法

复式一次煮出糖化法

复式煮浸糖化法

其他       谷皮分离糖化法

外加酶制剂糖化法

其它特殊糖化法

现今，出于节省投资成本，使用了大量的辅料代替了原有的部分麦芽，从而出现了一种新的糖化方法，复式浸出糖化法，它是由这两种方法演变而来的方法。

它对于生产色泽极浅（5.0～6.0EBC左右），高发酵度，残余可发酵性糖少的啤酒有较好的应用。

它具有加水比大，避免添加过多的麦芽，再糊化煮沸时。

处进皮壳溶解和形成焦糖、类糊精的特点。

因此本设计采用复式浸出糖化法。

生产过程简单，糖化时间短（一般在3小时以内），耗能少，故设计中采用的是复式浸出糖化法。

3.过滤方法：

采用过滤槽法。

此法虽然古老，但槽的结构日新月异，可有效的提高过滤速度，保证分离效果。

由于表面积大，过滤的也较为充分，效率较高。

4.煮沸设备：

煮沸锅的种类有夹套式，内加热式和外加热式。

夹套式是比较古老的加热方式，他加热循环好，但是煮沸麦汁的量受限制，制作也比较麻烦，实用于中小型厂。

外加热式在国内不是很常用。

本设计采用内加热式，麦汁通过垂直安装在煮沸锅内的列管式换热器的列管而被加热向上沸腾，同时蒸汽被冷凝为液体。

在加热器的上方装有伞型的分布罩，借此使上升的麦汁反射向四周，同时可避免泡沫的形成，保证麦汁在煮沸锅中较好的循环。

5.麦汁澄清设备：

采用回旋沉淀槽。

热麦汁由切线方向进入回旋沉淀槽，在槽内回旋，可产生离心力。

由于在槽内运动，离心力的和其反作用力的合力把颗粒推向槽底部中央，达到沉淀的目的。

由于该设备占地面积小，可缩短沉淀时间，提高麦汁的澄清度，降低了损失。