课程设计任务书
课设名称：年产十六万吨啤酒工厂设计
学院（系）:生命科学学院 专学
业生
班姓
级：生物30703班 名：
指导教师/职称：
设计起止日期： 2010年11月18日～2010年12月10日
I
目录
引言
1 总论
1.1 概述
1.2 设计依据
1.3 主要技术指标 1.4 问题与建议 2 工厂总体设计
2.1 厂址概述 2.2 总平面布置 3 生产工艺流程设计
3.1 原料及产品的质量标准 3.2 生产工艺流程 4 设计计算说明
4.1 主要工艺参数
4.2 物料平衡计算 4.3 热量平衡计算 4.4 水平衡计算
4.5 无菌空气设备计算 4.6 设备的选型与校核计算 5 车间设备布置设计
5.1 环境保护及综合利用
5.2 车间布置图纸（平面图、立面图、主要设备图） 6 结论 7 参考文献
II
年产十六万吨啤酒工厂设计
———糖化工艺的研究设计 学 生： 梁威 谢玉龙 罗振 梅家松
专 业：2007级生物工程
指导老师：夏帆
摘 要： 本设计书是对四平金士百啤酒有限公司进行实习后对年产十六万吨啤酒工厂
外部空间布置及生产工艺流程进行设计研究，其主要包括生产工艺的各种指标、设备选形设计计算、物料衡算、水、电、汽的估算以及工艺流程图的设计。该设计成果主要采用形式为全厂总平面布置图（1张），工艺流程图（1张），设备布置图（2张），并编写详细数据说明书。 关键词：糖化:设计：流程：说明书
1 总 论
1．1 概述
自上个世纪90年代初 外资看好蓬勃兴旺潜力无限的中国啤酒市场，50多家洋啤酒潮水般地涌入，使当时国内许多啤酒企业或外资控股或被收购。90年代中后期，因国内啤酒市场地方保护严重，价格大战硝烟弥漫等一系列恶性竞争，导致绝大多数外资啤酒“水土不服”，纷纷退出中国市场。
中国加入世贸组织后，游戏规则的改变，关税门槛的降低，特别是税制的改革，使地方政府实施地方保护的政策杠杆和财政手段大大削弱，由此带来的市场形势的变化，将使中国啤酒业逐步走向公平、公正、合理的发展方向发展。更为重要的是，中国啤酒市场呈现了飞速发展的态势。已经超过了美国，成为世界最大的啤酒消费市场。
1．2设计依据
1．2．1 设计基础
（1）认真学习了《发酵工厂工艺设计概论》，并了解工厂车间设计的基本步骤和方法。 （2）仔细研究了所查阅的资料并进行整理分类。
（3）在华润雪花啤酒（宜昌）有限公司实习12周，并获得一些基础资料。
1．2．2 参考资料
1
《啤酒工业手册》
《发酵工厂工艺设计概论》 《化工原理》 《啤酒工艺》 《发酵设备》
《化工设计手册》
《AutoCAD2002应用程序》
1．2．3 长江大学毕业设计任务书 1.2.4 资料来源
图书馆，中国期刊网（CNKI），Springer外文期刊网，指导老师提供
1．3 主要技术经济指标
本项目主要技术经济指标见下表。
表1 主要技术经济指标表
序号 1 2 3 4
生产规模 纯生啤酒 普通啤酒
各种精品啤酒 总投资
固定资产投资 建设期借款利息 流动资金 投资指标
百元销售收入占用流动资金 全厂定员总计 工人
指 标
单 位 万吨/年 万吨/年 万吨/年 万吨/年 万元 万元 万元 万元
元/T产品 元/百元 人 人 人 人 单 位 天
数 量 16
10 6 2 25567.7 21346.5 3940.3 7.24 1356 866 350 140
备 注
不包括临时工
工程技术人员
管理人员
序号 指 标
全年生产天数 5 6
数 量
340 15467
154.7 21564
备 注
主要原料、物料、燃料需用量 麦芽 t/a 黑米 黑甜玉米、小黑麦、黑糯玉米 t/a 啤酒花 t/a 商标 万个/a 瓶损 易拉罐 硅藻土 瓶装箱 罐装箱
万个/a 万个/a t/a 万个/a 万个/a
2
17953 6826 258 579 799
瓶盖 水 电 煤
运输量 运入量 运出量
全厂占地面积 生产区占地面积 生活区占地面积
年总成本（100%负荷）
正常年生产品单位产品成本 年销售收入 年利税
年利润
全员劳动生产率
工人实物劳动生产率 借款偿还期 投资回收期 投资利税率 投资利润率
财务内部收益率
万个/a t/a kwh/a t/a 万t/a 万t/a 万t/a 立方米 立方米 立方米 万元 元/t产品 万元 万元 万元 万元/人 t/人 a a % % %
21564 2459206 2581 47894 37.89 10.74 17.83 450000 80000 37000 39556 3258.8 69458 27893 20984 186.7 398 3.83 156.85 82.68 59.58
全厂综合 全厂综合 全厂综合
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
计算预期平均值 计算预期平均值 计算预期平均值 计算预期平均值 计算预期平均值 计算预期平均值
税后
税后
1．4 问题与建议
1．4．1 本项目有以下问题与风险
（1）原料的供应不能确保,由于麦芽要进口的,且路程较远,因此不能完全保证。 （2）水灾,火灾等重大自然灾害造成损失的风险不能较大程度的避免 。 （3）由于是私营企业,在融资方面的不能及时,从而影响项目建设进度的问题。 （4）在产品外销时,受地域限制教明显,使得品牌在外地市场竞争力弱。 1．4．2 建议：
（1）对于原料供应问题，本项目啤酒生产主要原料有大米、麦芽、啤酒花，吉林省盛产大米，且品种优良，啤酒生产用大米货源充足，啤酒厂所需要原料大米供应有可靠保证。啤酒生产所需要麦芽由新疆、辽宁级黑龙江等地麦芽厂供应，啤酒花主要产地在新疆，应该与原料商建立长期、稳定、良好的合作关系，可以保证材料的质量和数量，从而保证企业产品的质量。
（2）对于人类不可抗拒的重大自然灾害，项目应采取投保的方式进行解决，尽量减少损失。
（3）对于融资方面可能发生的商业贷款到位不及时问题，应加大公关协调力度，力
3
争贷款，及时足额到位。同时建设单位要准备一定数量的资金，必要时进行垫付，确保本项目能按计划如期完成。
2 工厂总体设计
2．1 厂址概述
金士百啤酒集团公司隶属于全国知名乡镇企业红嘴集团，是一家专业生产、销售啤酒产品的集体所有制企业。公司占地面积45万平方米，建筑面积8万平方米。拥有员工1300余人，年设计生产能力30万吨，资本总额5亿元，是吉林省单产规模最大，东北地区第三大啤酒企业。公司始建于1985年，1995至2000年与英国巴斯啤酒公司合资。2000年4月公司转为中方独资企业。仙马泉是金士百啤酒集团公司的取水地。仙马泉是经过国家地矿部坚定的天然矿泉水。天然纯净、品质优良、无污染，是酿制啤酒的绝好佳品。金士百啤酒集团公司是我国啤酒行业首家获得ISO9002国际质量保证体系的啤酒企业。
2．2 总平面布置
2．2．1 工厂总平面布置设计原则
（1） 满足生产要求，工艺流程合理 工厂总体布局应满足生产要求，符合工艺过程，减少物流量，同时重视各部门之间的-关系密切程度。具体布置模式有两种： ① 按功能划分厂区，即将工厂的各部门按生产性质、卫生，防火与运输要求的相似性，将工厂划分为若干功能区段。如中、大型机械工厂的厂区，可划分为加工装配区，备料（热加工）区，动力区、仓库设施区及厂前区等。这种布置模式的优点是各区域功能明确，相互干扰少，环境条件好，但是，这种布置模式难以完全满足工艺流程和物流合理化的要求。
② 采用系统布置设计模式，即按各部门之间物流与非物流相互关系的密切程度进行系统布置，因此可以避免物料搬运的往返交叉，节省搬运时间与费用。
（2）适应工厂内外运输要求，线路短捷顺直 工厂总平面布置要与工厂内部运输方式相适应。根据生产产品产量特点，可以采用铁路运输、道路运输、带式运输或管道运输等。根据选定的运输方式，运输设备及技术要求等，合理地确定运输线路及与之有关的部门的位置。
厂内道路承担着物料运输，人流输送，消防通行的任务，还具有划分厂区的功能；
4
道路系统的布局对厂区绿化、美化，排水设施布置，工程管线铺设，也有重大影响。 工厂内部运输方式，道路布局等应与厂外运输方式相适应，这也是工厂总平面布置应给予重视的问题。
（3）合理用地 节约用地是我国的一项基本国策。工业企业建设中，在确保生产和安全的前提下，应尽量合理地节约建设用地。在工厂总平面布置时可以采取如下措施：
① 根据运输、防火、安全，卫生、绿化等要求，台理确定通道宽度以及各部门建筑物之间的距离，力求总体布局紧凑合理。
② 在满足生产工艺要求的前提下，将联系密切的生产厂房进行合并，建成联合厂房。此外，可以采用多层建筑或适宜的建筑物外形。
③ 适当预留发展用地。
（4）充分注意防火、防爆、防振与防噪声 安全生产是工厂布局首先要考虑的问题，在某些危险部门之间应留出适当的防火、防爆间距。
振动会影响精密作业车间的生产，因此精密车间必须远离振源或采用必要的隔振措施。如机械厂的精加工车间及计量部门应远离锻造车间或冲压车间。
噪声不仅影响工作，而且还会摧残人的身体健康。因此，在工厂总平面布置时要考虑防噪声问题，一是可以采取隔音措施，降低噪声源发出的噪声级；二是可以采取使人员多的部门远离噪声源的方法。
（5）利用风象、朝向的自然条件，减小环境污染 生产中产生的有害烟雾和粉尘会严重影响工作人员的身体健康，并会造成环境污染。进行工厂总平面布置前，必须了解当地.全年各季节风向的分布和变化转换规律，绘制成风象图，拽出全年占优势的盛行风向及最小风频风向。如我国北方大部分地区春，夏季盛行东南风，秋，冬季盛行西北风。散发有害烟雾或粉尘的车间，应分布在两盛行风向间的最小频风向的上风侧。
另外，建筑物的朝向也是工厂总平面布置时应注意的问题，特别是对日照、采光和自然通风要求较高的建筑物，更应注意这个问题。 （6）充分利用地形、地貌、地质条件。
（7）考虑建筑群体的空间组织和造型，注意美学效果。 （8）考虑建筑施工的便利条件。
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2．2．2 车间布置设计原则
（1）确定设备布置形式 根据车间的生产纲领，分析产品—产量关系，从而确定生产类型是大量生产、成批生产还是单件生产，由此决定车间设备布置形式是采用流水线式，成组单元式还是机群式。
（2）满足工艺流程要求 车间布置应保证工艺流程顺畅，物料搬运方便，减少或避免往返交叉物流现象。
（3）实行定置管理，工作环境整洁，安全.对车间布置时除对主要生产设备安排适当位置外，还需对其它所有组成部分包括在制品暂存地，废品废料存放地，检验试验用地、工人工作地，通道及辅助部门如办公室，生活卫生设施等安排出合理的位置，确保工作环境整洁及生产安全。
（4）选择适当的建筑形式 根据工艺流程要求及产品特点，配备适当等级的起重运输设备，进一步确定建筑物高度、跨度、拄距及形状。 （5）采光、照明、通风，采暖、防尘、防噪声。 （6）具备适当的柔性，适应生产的变化。
3 生产工艺
3．1 原料及产品的质量标准
我国啤酒的质量标准为GB4927-1991，实验方法 GB4928-1991
3．1．1 理化指标
表2 成品啤酒理化指标
级别
项目 酒度%
精
18º 16º
14º 12º 11º 10º 8º 18º 16º 14º 12º 6
优级 ≥4.5 ≥4.4
≥4.3 ≥3.7 ≥3.4 ≥3.1 ≥2.57
一级
≥4.3 ≥4.2 ≥4.1 ≥3.5 ≥3.2 ≥2.9
≥2.4
18±0.3
16±0.3 14±0.3 12±0.3 二级
≥2.2
原麦汁浓度%
11º 10º 8º
总酸 ml/100
18º16º 14º
≥0.40 ≤0.13 ≤0.14 ≥120
11±0.3
10±0.3 8±0.3 ≤4.5 ≤3.0 ≤2.6 ≥0.38 ≤0.15 ≤0.16 ≥120
≥0.35 ≤0.20 ≤0.20 ≥60
ml 12º11º 二氧化碳% 双乙酰 浅色
浓色 Mg/l
保存期（天）
3.1.2 感官指标
表3 成品啤酒的感观指标
级别 项目
优级
一级
二级
外观
透明度
浑浊度 形态
清亮透明，无明显悬浮沉淀物 ≤1.0
泡沫洁白细腻持久挂杯
尚清，较透明
≤2.0
泡沫尚洁白 较粗
≤1.0
泡沫较洁白细腻 较持久挂杯
泡沫性 瓶装 罐装
14º 色度 12º11º10º
≥210
≥180 5.0-11.0 5.0-9.5 ≥100 ≥180 5.0-11.0 5.0-11.0 5.0-12.0
有较明显的酒花香
≥120 5.0-14.0 5.0-12.0
5.0-12.0
8º 有明显的酒花香气，香气和口味
口味纯正，爽口，酒气，口味纯正，爽口，有酒花香气，口味纯正，无
体谐调柔和，无异味。 酒体谐调柔和，无异异味
味
3．2 生产工艺流程
3．2．1 酿造啤酒的原料
酿造啤酒的主要原料是大麦，水，酵母，酒花。
（1）大麦：大麦是酿造啤酒的主要原料，但是首先必须将其制成麦芽，方能用于酿酒。大麦在人工控制和外界条件下发芽和干燥的过程，即称为麦芽制造。大麦发芽后称绿麦芽，干燥后叫麦芽。
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。根据设备和工艺要求的不同，又有好多种方法，这里就不做详细介绍。
7
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，使大麦的内容物质进行分解，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，内容物质更容易溶出。
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）酿造水：啤酒的主要成分就是水，所以水的好坏对啤酒的影响很大，详见下表
水质内容： 颜色 透明度 味 总溶解盐 PH值 有机物(高锰酸钾耗氧量) 游离氯 <0.1mg/L 理想状态： 无色 透明，无沉淀 无味 150-200mg/L 6.8-7.2 0-3mg/L 水质内容： 铁盐(以Fe计) 锰盐(以Mn计) 氨态氮(以N计) 氯化物(以Cl计) 理想状态： <0.3mg/L <0.1mg/L 0 20-60mg/L
（3）酵母：酵母的种类很多，用于啤酒生产的酵母叫做啤酒酵母。 啤酒酵母的学名：Saccharomyces cerevisiae 根据Loder分类，酵母有39属，350种。
根据发酵方式分为：上面发酵的酵母和下面发酵的酵母 啤酒酿造中酵母主要起的作用就是降糖，产生二氧化碳和酒精
（4）酒花：啤酒花（简称：酒花）作为啤酒工业的原料开始使用于德国。使用的主要目的是利用其苦味，香味，防腐力和澄清麦汁的能力。
3．2．2 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 (1) 原料的粉碎 麦芽粉碎：麦芽粉碎的目的主要在于，使表皮破裂，增加麦芽本身的表面积，使其内容物质更容易溶解，利于糖化。按其粉碎类型来说，可以分为干粉碎和湿粉碎两种。
值得注意的是，对于表皮的粉碎要求破而不碎，原因是表皮主要组成是各种纤维组织，其中有很多物质会影响啤酒的口味，如果将其粉碎，在糖化的过程中，会使其更容
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易溶解，从而影响啤酒的质量，其次使是因为，在糖化过后的过滤中，可以将去其更容易的过滤掉，而且可以让其充当过滤层，达到更好的过滤效果。
人们通过测定麦芽某些性能，预示或指导后续工艺及控制啤酒质量，从而对麦芽质量作出正确评定
大米和玉米的粉碎：对于大米来说，粉碎的越细越好，越利于糊化。玉米要求先脱胚和壳，粉碎度不能超过要求。两种辅料粉碎后的时间不能超过24小时，防止发热结块。
（2）糖化：所谓糖化就是利用麦芽所含的各种水解酶，在适宜的条件下，将麦芽中不溶性高分子物质（淀粉，蛋白质，半纤维素及其中间分解产物），逐步分解成低分子可溶性物质，这个分解过程叫做糖化。
整个过程主要包括：淀粉分解，蛋白质分解， B-葡聚糖分解，酸的形成和多酚物质的变化。
糖化的主要方法：煮出糖化法，浸出糖化法，双醪糖化法，分级糖化法。见下表
温度℃
35-37 酶的浸出，有机磷酸盐的分解
40-45 有机磷酸盐的分解，B-葡聚糖的分解，蛋白质分解，R-酶对支链淀粉的解支作用
45-52 蛋白质分解，低分子含氮物质多量形成，B-葡聚糖的分解，R-酶和界限糊精对支链淀粉的解
支作用，有机磷酸盐的分解 50 55
有利于羧肽酶的作用，低分子含氮物质的形成。
有利于内肽酶的作用，大量可溶性氮形成，内-B-葡聚糖酶，氨肽酶逐渐失活
效应
53-62 有利于B-淀粉酶的作用，大量麦芽糖形成 63-65 最高量的麦芽糖形成
65-70 有利于a-淀粉酶的作用，B-淀粉酶的作用相对减弱，糊精生成量相对增多，麦芽糖生成相对
减少，界限糊精酶失活 70 70-75 76-78 80-85 100
麦芽a-淀粉酶的最适合温度，大量短链糊精成生，B-淀粉酶，内肽酶，磷酸盐酶失活 麦芽a-淀粉酶的反应速度增加，形成大量糊精，可发酵糖的生成量减少 麦芽a-淀粉酶和某些耐高温的酶仍起作用，浸出率开始降低 麦芽a-淀粉酶失活 酶的破坏
（3）醪液过滤： 过滤目的：糖化工序结束后，应在最短的时间内，将糖化醪液中的原料溶出物质和非溶性的麦糟分离，以得到澄清的麦汁和良好的浸出物收得率。 过滤步骤：以麦糟为滤层，利用过滤方法提取麦汁，叫做第一麦汁或者过滤麦汁。然后利用热水洗涤过滤后的麦糟，叫做第二麦汁或者洗涤麦汁。
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过滤方法：过滤槽法，压滤机法，快速渗出法(Strainmaster) （4）麦汁煮沸 麦汁煮沸的目的：
酶的钝化：破坏酶的活力，主要是停止淀粉酶的作用，稳定可发酵糖和糊精的比例，确保定和发酵的一致性。
麦汁灭菌：通过煮沸，消灭麦汁中的各种菌类，特别是乳酸菌，避免发酵时发生败坏，保证产品的质量。
蛋白质的变性和絮凝沉淀：此过程中，析出某些受热变性以及与单宁物质的结合而絮凝沉淀得蛋白质，提高啤酒的非生物稳定性。
蒸发水分：蒸发麦汁中多余的水分，达到要求的浓度。
酒花成分的浸出：在麦汁的煮沸过程中添加酒花，将其所含的软树脂，单宁物质和芳香成分等溶出，以赋予麦汁独特的苦味和香味，同时也提高了啤酒的生物和非生物稳定性。 降低麦汁的PH值：还原物质的形成，蒸发出不良的挥发性物质。
煮沸设备：麦汁煮沸锅
（5）麦汁后处理：麦汁后处理主要是通过物理方法将热凝物质与麦汁分离，和将麦汁冷却。
分离：冷却盘法，沉淀槽法和回旋槽法
冷却：开放式冷却和密闭式（薄板冷却器，列管式冷却）冷却。
3．2．3 啤酒的发酵
冷却后的麦汁添加酵母以后，便是发酵的开始，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，以麦汁中的氨基酸为主要的氮源，可发酵糖为主要的碳源，进行呼吸作用，并从中获取能量而发生繁殖，同时产生一系列的代谢副产物，此后便在无氧的条件下进行酒精发酵。
（1）酵母恢复阶段：酵母细胞膜的主要组成物质是甾醇，当酵母在上一轮繁殖完毕后，甾醇含量降的很低，因此当酵母再次接种的时候，首先要合成甾醇，产生新的细胞膜，恢复渗透性和进行繁殖甾醇的生物合成主要在不饱和脂肪酸和氧的参与下进行，合成代谢的主要能量来源由暂储藏细胞内的肝糖和海藻糖提供。在次阶段，酵母细胞基
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本不繁殖，所谓的酵母停滞期。一旦细胞膜形成，恢复渗透性，营养物质进入，酵母立即吸收糖类提供的能量，肝糖再行积累，供下一次接种使用。
（2）有氧呼吸阶段：此阶段主要是指酵母细胞以可发酵糖为主要能量来源，在氧的作用下进行繁殖。
无氧呼吸阶段：在此发酵过程中，绝大部分可发酵糖被分解成乙醇和二氧化碳。这些糖类被酵母吸收，进行酵解的顺序是葡萄糖，果糖，蔗糖，麦芽糖，麦芽三糖。 下 面发酵。
表4 主发酵
发酵阶段
外观状态和要求
1.酵母繁殖期 麦汁添加酵母8-16个小时以后，液面上出现二氧化碳小气泡，逐渐形成白色的，乳
脂状的泡沫，酵母繁殖20小时以后立即进入主发酵槽。 2.起泡期 3.高泡期
还槽4-5小时后，在麦汁表面逐渐出现更多的泡沫，由四周渐渐向中间，洁白细腻，
厚而紧密，如花菜状，有二氧化碳小气泡上涌，并且带出一些析出物。 发酵后2-3天，泡沫增高，形成隆起，并因酒内酒花树脂和蛋白质-单宁复合物开始析出而逐渐变为棕黄色，此时为发酵旺盛期，需要人工降温，但是不能太剧烈，以
免酵母过早沉淀，影响发酵作用。
4.落泡期
发酵5天以后，发酵力逐渐减弱，二氧化碳气泡减少，泡沫回缩，酒内析出物增加，
泡沫变为棕褐色。
5.泡盖形成期 发酵7-8天后，泡沫回缩，形成泡盖，撇去所析出的多酚复合物，酒花树脂，酵母
细胞和其他杂质，此时应大幅度降温，使酵母沉淀。
后发酵以及储藏：麦汁经主发酵后的发酵液叫嫩啤酒，此时酒的二氧化碳含量不足，双乙酰，乙醛，硫化氢等挥发性物质没有减低到合理的程度，酒液的口敢不成熟，不适合饮用。大量的悬浮酵母和凝结析出的物质尚未沉淀下来，酒液不够澄清，一般还要几个星期的后发酵和贮酒期，啤酒的成熟和澄清均在后发酵和贮酒期。
上面发酵的主要方法：传统的撇去法，落下法，巴顿联合法，约克夏法。上面发酵采用上面发酵酵母，在15-20摄氏度下进行发酵，细胞形成量较多，酵母回收比较复杂，代数远远超过下面发酵酵母，长久没有衰退现象。上面发酵的啤酒成熟快，设备周转快，啤酒有独特的风味，但保质期短。一般不采用后发酵期，而是加胶处理，澄清一阶段后，采用人工充二氧化碳，使达到饱和。
表5 上面发酵和下面发酵的技术参数比较：
上面主发酵技术要求
14-16 0.15-0.30% 11
下面发酵技术要求
5-7 0.4-0.6% 接种温度： 酵母添加量：
酵母增殖时间： 主发酵最高温度： 主发酵时间：
8-16小时 18-20 4-6天
20小时左右 7.5-9 7-8天
（3）其他代谢产物 高级醇类，挥发脂，连二酮，硫化物，脂肪酸和其他有机酸。羰基化合物。
3．2．4 啤酒的包装与成品啤酒
(1) 啤酒的过滤：发酵后的啤酒，从理论上讲一定口味成熟，二氧化碳饱和，但是其内还仍然存在一定量的固体小颗粒，必须将其过滤掉，方可包装出售。
过滤的方法：滤棉过滤，硅藻土过滤，板式过滤机，离心分离。 (2) 啤酒的包装：啤酒的包装类型主要有三种：瓶装，桶装，罐装。
啤酒的包装流程：瓶子→选瓶→浸瓶→洗瓶→控水→验瓶→装酒→压盖→验酒→杀菌（生啤酒无需此步骤）→贴标→装箱
(3) 成品啤酒： 色泽：啤酒主要有淡色啤酒，浓色啤酒和黑色啤酒，只要是以原料的不同和酿造工艺的不同来决定的，良好的啤酒，色泽光洁醒目，可以用次方法来辨别啤酒的质量。
透明度：良好的啤酒应该有着很好的透明度，不应该带有浑浊的现象。
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3．2．5 生产工艺流程简图
1：原料贮仓 2：麦芽筛选机3：提升机4：麦芽粉碎机5：糖化锅6：大米筛选机 7：大米粉碎机8：糊化锅9：过滤槽10：麦糟输送11：麦糟贮罐12：煮沸/回旋槽 13：外加热器14：酒花添加罐15：麦汁冷却器16：空气过滤器17：酵母培养及添加罐 18：发酵罐19：啤酒稳定剂添加罐20：缓冲罐21：硅藻土添加罐22：硅藻土过滤机 23：啤酒清滤机24：清酒罐25：洗瓶机26：罐装机27：啤酒杀菌机28：帖标机 29：装箱机
4 设计计算说明
4.1 主要工艺参数
年生产天数：340天 原料利用率：98.5%
麦芽、大米配比：70%、30% 啤酒总损失率：10.9%
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其中：冷却损失率5.1% 发酵损失率2% 过滤包装损失率4.2% 糖化温度：65 -68 ºC 每批糖化醪操作时间3-4h 酵母添加量：0.5-0.8% 锥形罐装料系数：85% 发酵温度：9 ºC 主要发酵时间：3-5d 双乙酰还原温度：12 ºC 贮酒温度：-1-0 ºC 发酵周期：25 d
包装灌装班次 2班（每班8h）
4.2 物料衡算
1.啤酒糖化车间的物料衡算 项目名称百分比（%）定额指标
原料利用率98.5、麦芽水分6、大米水分13、无水麦芽浸出率78、无水大米浸出率9、原料配比麦芽70、大米30、啤酒损失率（对热麦汁）冷却损失7.5、发酵损失1.6、过滤损失1.5、装瓶损失2.0、总损失12.6。
2.对100kg原料（70%麦芽，30%大米）生产12°P淡色啤酒物料衡算 （1）.热麦汁量根据表1可得到原料收得率分别为：
麦芽收得率为：0.78×（100-6）÷100=73.32% 大米收得率为：0.92×（100-13）÷100=80.04%
混合原料收得率为：（0.70×73.32%+0.30×80.04%）×98.5%=74.21%
14
由上述可得100kg混合原料可制得12°P； 热麦汁量为：（74.21÷12）×100=618.42kg
又知12°P麦汁在20℃时的相对密度为1.084，而100℃时的麦汁比20℃时的
麦汁体积增加1.04倍，
故热麦汁100℃时的体积为：（618.42÷1.084）×1.04=593.32L
（2）.冷麦汁量：593.32×（1-0.075=548.82L （3）.发酵液量：548.82×(1-0.016)=540.04L （4）.过滤酒量：540.04×（1-0.015）=531.94L （5）.成品酒量：531.94×（1-0.020）=521.3L
3. 生产100L12°P淡色啤酒的物料衡算根据上述衡算结果可知，100kg混合原料可生产12°P成品啤酒521.3L，故可得出下述结果：
（1）生产100L12°P淡色啤酒需耗混合原料量为：（100/521.3）×100=19.18kg （2）麦芽耗用量：19.18×0.70=13.43kg （3）大米耗用量：19.18-13.43=5.75kg
（4）酒花耗用量：对浅色啤酒，热麦汁中加入的酒花量为0.2%，
故酒花耗用量为：（593.32/521.3）×100×0.2%=0.228kg （5）热麦汁量为：（593.2/521.3）×100=113.8L （6）冷麦汁量为：（548.82/521.3）×100=105.3L （7）湿糖化糟量：设排出的湿麦糟水分含量为80%，
则湿麦糟量为：［（1-0.06）×（100-78）/（100-80）］×13.43=13.89kg， 湿大米糟量：［（1-0.13）×（100-92）/（100-80）］×5.75=2.0kg 故湿糖化糟量为：13.89+2.0=15.89kg
（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：［（100-40）/（100-80）］×0.228=0.684
（9）二氧化碳量：12°P的冷麦汁量105.3L中浸出物为：12%×105.3=12.64L，
本设计中麦汁真正发酵度为55%， 则可发酵的浸出物量为12.64×55%=6.95L
15
4. 糖化一次定额量
（1）由以上设计中可得出100kg原料可得成品啤酒521.3L，12°P啤酒的密度为 ρ=1012kg/m3，521.3L啤酒的质量M=521.3×1012=527.56kg，
由此可得出年产
16
万吨的啤酒所需要的量为：
160000000×100/527.56=3.03×10000000kg
年产16万吨啤酒所需的麦芽质量：3.03×10000000×0.7=2.12×10000000kg，年
产
16
万
吨
啤
酒
所
需
的
大
米
质
量
：
3.03×10000000-2.12×1000000=0.91×10000000kg
生产的时间定为：4—9月为生产的旺季，每天糖化9次，每个月生产28天，3—10月为生产的淡季，每天糖化7次，
每个月生产22天则全年的总糖化次数为：9×28×6+7×22×6=1512+924=2436次
（2）每次糖化物料衡算：
每次糖化投料：3.03×10000000/2268=13360kg 每次麦芽投料：13360×0.7=9352kg 每次大米投料：13360-9352=4008kg
每次热麦汁收得率为：（74.21/12）×13360=82620.467kg
4.3 热量衡算
以下对糖化过程各步骤作的热量分别进行计算： 1.糖化用水消耗热量Q1
根据工艺，糊化锅加水量为：G1=（1673+335）×4.5=9036（kg）
式中，1673为糖化一次大米量，335为糊化锅加入的麦芽量（为大米量的20%）而糖化锅加水量为：G2=2771×3.5=9699（kg）
式中，2771为糖化一次糖化锅投入的麦芽量，即4779×0.65-335=2771（kg）。 而4779×0.65=3106为糖化一次麦芽定额量。
16
故糖化总用水量为：GW=G1+G2=9036+9699=18735（kg）
自来水平均温度取T1=18℃，而糖化配料用水温度T2=50℃，故消耗热量为： Q1=（G1+G2）CW（T2-T1）=18735×1.0×（50-18）=599520（KJ）
式中，CW-水的比热=1.0（KJ/kg·K ） 2.第一次米醪煮沸消耗热量Q2
由糖化工艺流程可知：Q2=Q2，1+Q2，2+Q2，3
（1）糊化锅内米醪由初温T0加热到100℃消耗热Q2，1 Q2，1=G（米醪）·c（米醪）（100-T0）
计算米醪的比热容C（米醪），根据经验公式c(谷物)=0.01[（100-W）c0+4.18W]进行计算。式中W为含水百分比率；C0绝对谷物比热容，取C0=1.5KJ/（kg·k）。 C(麦芽)=0.01[（100-5）×1.55+4.18×5]=1.68[KJ/（kg·k）] C(大米)=0.01[（100-13）×1.55+4.18×13]=1.89[KJ/(kg·k)]
C(米醪)=[G（大米）C（大米）+G（麦芽）C（麦芽）+G1CW]/[G（大米）+G（麦
芽）+G1]=（1673×1.89+335×1.68+9036×4.18）（/1673+335+9036）=3.76[KJ/（kg·k）]
米醪的初温T0，设原料的初温为18.℃，而热水为50℃，则：
T0=[G（大米）C（大米）+G（麦芽）C（麦芽）×18+G1CW×50]/[G（米醪）×
C（米醪）]=[（1673×1.89+335×1.68+9036×4.18×50）]/[（1673+335+9036）×3.76]=47.1（℃） 把上诉结果代入（1）式，得：
Q2，1=11044×3.76×（100-47.1）=2196696（KJ） （2）煮沸过程蒸汽带走的热量Q2，2
设煮沸时间为40min，蒸发量为每小时5%，则蒸发水分量为： V1=G（米醪）×5%×40÷60=368.1（kg）
故 Q2，2=V1I=368.1×2257.2=830875（KJ）
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式中，I为煮沸温度（约100℃）下水的汽化潜热（KJ/kg）。 （3）热损失Q2，3
米醪升温和第一次煮沸过程的热损失约为前两次消耗热量的15%，即： Q2，3=15%（Q2，1+Q2，2）
由上诉结果得：
Q2=1.15（Q2，1+Q2，2）=1.15（2196696+830875）=3481707（KJ）
3.第二次煮沸前混合醪升温至70℃的耗热量Q3
按糖化工艺，来自糊化锅的煮沸前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。 （1） 糖化锅中麦醪的初温度t（麦醪）
已知麦芽粉的初温度为18℃，用50℃的热水配料，则麦醪温度为： t(麦醪)=[G（麦芽）C（麦芽）×18+G2CW×50]/[G（麦醪）C（麦醪）] =46.67(℃)
C(麦醪)=[ G（麦芽）C（麦芽）+ G2CW]/[ G（麦芽）+ G2] =3.63 [KJ/(kg·k)]
(2)根据热量横算，且忽略热损失，米醪与麦醪并和前后的焓不变，则米醪的中间温度为：
t=[G（混合）C（混合）t（混合）- G（麦醪）C（麦醪）t（麦醪）]/[G（米醪）C（米醪）]
=[23145.9×3.75×63-12470×3.63×46.67]/(10675.9×3.76) =83.6(℃)
(3) Q3=G（混合）C（混合）(70-63) =23145.9×3.75×7=607580(KJ) 4.第二次煮沸混合醪的耗热量Q4
18
由糖化工艺流程可知：Q4=Q4,1+Q4,2+Q4,3 (1)混合醪升温至沸腾所耗热量Q4，1 ① 经第一次煮费后米醪量为：
G（米醪）=G（米醪）-V=11044-368.1=10675.9(Kg) 糖化锅的麦芽醪量为：
G（麦醪）=G麦+G2=2771+9699=12470（Kg） 故进入第二次煮费的混合醪量为：
G（混合）= G（米醪）+ G（麦醪）=10675.9+12470=23145.9(Kg)
② 据工艺，糖化结束醪温度为78℃，抽取混合醪的温度为70℃，则送到第二次煮费
的混合醪量为：
[G（混合）（78-70）]/[（100-70）×G（混合）]×100% =26.7% ③ 麦醪的比热容
C（麦醪）=[G（麦芽）C（麦芽）+ G2CW]/G（麦醪）=3.63[KJ/（kg·k）] 混合醪的比热容
C（混合）=[G（麦醪）C（麦醪）+G(米醪)+C(米醪)]/G（混合）=3.75[KJ/（kg·k）] ④ 故Q4，1=26.7%G(混合)C(混合)（100-70） =0.267×23145.9×3.75×30=695245(KJ) ⑵ 二次煮费过程蒸汽带走的热量Q4，2
煮费时间为10min，蒸发强度为5%，则蒸发水分量为： V2=2.67%G（混合）×5%×10/60=51.5(Kg)
故Q4，2=I V2=2257.2×51.5=116245.8(KJ) ⑶ 热损失Q4，3
根据经验有Q4，3=15%（Q4，1+ Q4，2）
19
把上述结果带⑵式，得：
Q4=1.15(Q4，1+ Q4，2)=1.15(695245+116245.8)=933214(KJ) 5.洗槽水耗热量Q5
设洗槽水平均温度为80℃，每100Kg原料用水367.66Kg，则用水量为： G（洗槽）=47.79×367.66=17570.5 （Kg）
故Q5= G（洗槽）CW（80-18）=17570.5×4.18×62=4553571(KJ) 6.麦汁煮沸过程耗热量Q6
Q6=Q6,1+Q6,2+Q6,3 ⑴ 麦汁升温至沸点耗热量Q6，1
由躺化物料衡算可知，100kg混合原料可制得热麦汁量为 618.42kg 过 滤完毕的温
度为70℃，则进入煮沸锅的麦汁量为 G（麦汁）=47.79×624=29821(Kg)
C（麦汁）=(3106×1.68+1673×1.89+4779×6.4×4.18)/(4779×7.4)=3.83[KJ/（kg·k）] 故Q6，1= G（麦汁）C（麦汁）（100-70）=29821×3.83×30=3426433(KJ) ⑵ 煮沸过程蒸发耗热量Q6，2
煮沸强度为10%时间1.5h，则蒸发水分为： V3=29821×10%×1.5=4473.15(Kg) 故Q6，2=2257 .2×4473.15=10096794(KJ) ⑶ 量损失Q6，3=15%（Q6，1+Q6，2）
把上述结果代入⑶可得
Q6=1.15（Q6，1+Q6，2）=1.15(3426433+10096734)=15551711(KJ)
7.糖化一次的总耗热量Q总
20
Q总=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6==25727303(KJ) 8.糖化一次耗用蒸汽量D
使用表压为0.3Mpa的饱和蒸汽,I=2725.3KJ/kg,则: D=Q总/[(I-I)η]=25727303/[(2725.3-561.47)*0.95] =12515(kg)
式中,I为相应冷凝水的焓(561.47KJ/kg), η为蒸汽的热效率,去η=95%. 9.糖化过程每小时最大蒸汽耗量QMAX
在糖化过程各步骤中,麦汁煮沸耗热量Q6最大,且知煮沸时间为99MIN ,热效率95%,故:
QMAX=Q/(1.5*0.95)=10913481(KJ/kg) 相应的最大蒸汽耗热量为: DMAX=QMAX/(I-I)=5044(kg/h) 10.蒸汽单耗
据设计,每年糖化次数为1500次,共生产40200t. 年耗蒸汽总量为:
Dr=12515*1500=18772500(kg) 每吨啤酒成品耗蒸汽(对糖化): Ds=18772500/40200=467(kg/t啤酒) 每昼夜耗蒸汽量(生产旺季算)为: Dd=12515*6=75090(kg/d) 全厂每小时最大蒸汽用量: 5044+2286=7330(kg/h)
4.4 水衡算计算
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估计生产用水:设每吨啤酒耗.则年产80000t啤酒.大约耗水为4*10五次方吨 其中,糖化工段用水如下:
糖化、糊化投料水:g1=(9036+9699)*1500=28103(t b) 洗麦糟用水:g2=367.66*47.79*1500=26356(t) 洗酒花糟用水:g3=0.1*47.79*1500=7.2(t) 糖化设备洗涤水:g4=1.5*47.79*1500=108(t) 糖化车间总用水:g=54574.2t
4.5 无菌空气设备计算
4.5.1 糖化一次耗用蒸汽用量D
使用表压0.3MPa的饱和蒸汽，h=2725.3kJ/kg,则： D=Q总/[(h-i)×η]=100461kg
式中，h为相应冷凝水的焓(561.47kJ/kg)；η为蒸汽的热效率，取η=95%。 糖化过程每小时最大蒸汽耗量Qmax
在糖化过程各步骤中，麦汁煮沸耗热量Q6为最大，且已知煮沸时间为90min 热效率为95%，故：
Qmax=Q6/(1.5×95%)=76.96×106 kj/h
相应的最大蒸汽耗量为：Dmax=Qmax/(h-i)= 35566.56kg/h
4.5.2 蒸汽单耗
据设计，每年糖化次数为1500次，每糖化一次生产啤酒300000/1500=200t， 年耗蒸汽总量为：D总=100461×1500=150.692×106kg 每吨啤酒成品耗蒸汽（对糖化）：D1=100461/200=502.3kg/t 每昼夜耗蒸汽量（生产旺季算）为：Dd=100461×6=602766kg/d
4.6 设备计算及选型
22
4.6.1 糖化锅选型:
糖化锅投料量=335+1673=2008(kg) 糖化醪量:200+9036=11044(kg)
设糖化锅煮沸时 ,每小时蒸发5%水分,煮沸时间40min 则:蒸发量=11044*5%*40/60=368.1(kg)
第一次煮沸后糖化醪量=11044-368.1=10675.9(kg) 糖化醪量=2771+9699=12470(kg)
第一次煮沸后,糊化醪量+糖化醪量=10675.9+12470=23145.9(kg) 大米粉含水13%麦芽粉含水5%
糖化醪干物质=[2771*(1-5%)+335*(1-5%)+1673*(1-13%)]/23145.9 =19.04% 查表的相应密度为1.082g/m2
则糖化锅有效体积=23145.9/(1.082*1000)=21.4(m2)
4.6.2 糊化锅选型
糊化锅体积为糖化锅体积的确1/2~2/3，现取0.53， 则糊化锅的有效体积21.4*0.53=11.4（m2）
4.6.3 过滤锅选型
从糖化锅出来的物质，直接进入到过滤锅中，所以过滤锅的有效体积可取21.4M2。
4.6.4 煮沸锅选型
由物料衡算可知，100KG混合原料煮沸前的麦汁量为734KG，
则糖化一锅可产生734*47.79=35078（KG）麦汁，取密度为1040KG/M3，计算得有效体积为33.73M3
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4.6.5 回旋沉淀槽选型
可取与煮沸锅相同的有效体积，即33.73M3 参照有关数据及所算的有效体积，可取如下设备：
糊化锅 PSJ7A5.1 φ2800 V有效：11.4M3 糖化锅 PSJ7A5.1 φ2800 V有效：11.4M3 过滤槽 PSJ7A5.1 φ2800 V有效：11.4M3 煮沸锅 PSJ7A5.1 φ2800 V有效：11.4M3
4.6.6 酒花分离器的选择
（1）型式：采用圆柱锥底
（2）主要尺寸：直径4m，圆柱高1.5 m，锥底高0.5m
工作压力：1.5㎏/cm² 搅拌器转速：60r/min
(3)配用电动机：型号：JQ2 32-6，功率：3000瓦，转速：1000r/min 附图：
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废渣存放间配电房机修房大门原料配送装置薄板冷却器控制室参观通道参观通道办公室男更衣室女更衣室洗手间设计说明本厂设计两条生产线,每条生产线配2个糖化锅.糖化锅用A3不锈钢制造. 糖化锅的直径D=3.12米,高度H=1.56米.体积V=25立方米. 图中1为过虑器.5 车间设备布置设计
5.1 环境保护及综合利用
5.1.1 环境保护
厂区周围没有对啤酒生产环境造成影响的工厂和企业，啤酒生产过程中也不对周围的环境功造成污染。
啤酒生产中影响环境的主要污染物是烟囱排放的烟气和炉渣，碎玻璃等废渣及生产中排放的部分污水。
5.1.2 执行标准
污水排放标准采用GB8978-96《污水综合排放标准》中的第二类污染物最高允许排放标准，PH 6-9,SS为200mg/L, BOD 60mg/L,COD 150mg/L
烟尘排放标准选用GB13271-91《锅炉大气污染排放标准》，烟尘允许排放浓度为250mg/m2。噪声标准采用GB13348-90《工业企业厂界噪声标准》，昼间60Leg[Db(A)]
25
夜间50 Leg[Db(A)]。
5.1.3 污染物及治理方法
1．废水：啤酒厂的水污染物主要来自糖化，发酵车间洗罐、冲罐和发酵母液及洗瓶机的排水，其中废酵母排放量虽小，但其COD浓度高达5-15万mg/L
2．废渣：酵母经干燥后，可作为饲料出售，酒精可出售给饲养场，作为优质饲料。这些废渣的回收，不仅减少了环境污染，而且变废为保，增加企业的收入。
煤渣可全部用于砖厂制砖用，因此炉渣不会造成污染
3．废气：啤酒征税中产生的二氧化碳，通过二氧化碳回收站回收近80%以上，不会影响大气环境。而影响大气污染源是来自锅炉排放的烟气，本设计锅炉排放烟气尘后的烟气中污染物浓度均能达到排放要求。
4．噪声：本设计的粉碎机风机易产生交大的噪音，要采取噪音防治，可以将其设在单独的房间内，还可以采取消声器和防震措施。
5.1.4 副产品的综合利用
酒糟、啤酒酵母和二氧化碳是啤酒酿造的主要副产物。本工程产生的酒糟直接出售，可获得较好的经济效益。
啤酒酵母的利用途径有：直接加入麦糟做饲料；经脱苦处理生产酵母粉或口服酵母浸膏；经干燥压成酵母片。近年来国内对啤酒酵母中的RNA进行提取、降解和磷酸化等，并制成了核苷、核苷等，有的产品已经达到生产规模。
二氧化碳在啤酒生产中的应用也很多，如：利用二氧化碳充气法；用二氧化碳对清酒罐背压控制清酒的氧含量；用二氧化碳对灌酒机背压，降低瓶颈空气含量；改进过滤操作，以二氧化碳顶酒呀顶水，较少酒头，酒尾；灌装前先以二氧化碳顶出管道内余留水；发酵用二氧化碳洗涤，除去生酒气味，后期补充二氧化碳。
5.2 车间布置图纸
绘制方法步骤：
（1） 考虑设备布置图的视图配置。 （2） 选定绘图比例。
26
（3） 确定图纸幅画。 （4） 绘制平面图。
① 画建筑定位轴线。
② 画与设备安装布置有关的厂房建筑基本结构。 ③ 按照定位尺寸，画设备中心线。
④ 画设备、支架、基础、操作平台等的轮廓形状。 ⑤ 标注尺寸。
⑥ 标注定位轴线编号及设备位号、名称。
⑦ 图上如果分区，还要画分区界限并做标注。
（5） 绘制剖视图。 （6） 绘制方位标。
（7） 编制设备一览表，注写有关说明，填写标题栏。 （8） 检查、校核、完成图样。
附图纸：平面图、立面图、主要设备图
6 结论
本项目是充分利用当地的原料资源和劳动力资源，促进当地工业农业的发展的项目，是招商引资、提高人民生活水平，为国家创造财政收入的好项目。本项目采用的生产方法和生产工艺技术，选用的设备稳定可靠，先进可行，生产的啤酒质量高。项目建设完成投产后，正常年分创造产值68322万元，销售税金7658万元，所得税5151万元，税后利润14810万元，财政内部收益率52.88%，盈亏平衡点28.17%，投资回收期（包括建设期二年）所得税后3.52年，所得税前3.52年社会效益和经济效益明显，有一定的抗风险能力，项目是可行的。
7 参考文献
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[8] 黎润钟.发酵工厂设备.北京:中国轻工业出版社,2006 [9] 梁世中.生物工程设备.北京:中国轻工业出版社,2006.9 [10] 陈洪章.生物过程工程与设备. 北京:化学工业出版社,2004
致 谢
感谢 老师的悉心指导,在实习期间,老师亲自指导我们的生产实习,并为我的论文撰写付出很多心血,为此我向老师表示深深的感激.感谢与我一起实习的各位同学给予我的帮助,对我的论文提出意见的其他老师表示感谢.
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