啤酒工厂设计毕业论文

啤酒工厂设计

1 绪论

1.1 设计依据

我国啤酒质量标准GB 4927－1991等国家啤酒生产的相关规定； 广东工业大学环境科学与工程学院下达的毕业设计任务书； 我国普遍使用的相关设计和设备的技术规范。 1.2 设计指导思想

采用成熟、先进的工艺技术，合理设计，产品符合我国啤酒质量标准GB 4927－1991，保证产品质量，争取效益最大化。

提高生产机械化、自动化的水平，提高资源的综合利用率，降低能耗，回收啤酒的副产物。

适应消费者的需求，采用瓶装、罐装、桶装等包装规格。 1.3 设计范围

完成设计说明书一份，图纸三份。

设计说明书内容：总论；工艺流程选择论证，生产方法，工艺条件说明；物料衡算，热量衡算；主要设备设计及选型；水、电、汽、制冷量估算及有关设备选型。

绘图内容：发酵车间工艺流程图；发酵车间设备平面布置图； 发酵罐装配图。 1.4 厂址选择

厂址的选择要符合城市规划和微生物发酵对环境的要求。 工厂靠近原料产地、水源和电源。

有一定的基建施工条件和良好的交通运输条件。 有利于三废的处理。 1.5 主要工艺参数

1、生产规模

年产3万吨啤酒，全年生产300天。 2、发酵周期

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锥行发酵罐低温发酵24天。 3、原料配比 麦芽70％，大米30％ 4、啤酒质量指标

理化要求按我国啤酒质量标准GB 4927－1991执行，卫生指标按GB 4789.1－4789.28执行。 12°啤酒理化指标

外观 透明度：清亮透明，无明显悬浮物和沉淀物 浊度，EBC≤1.0

泡沫 形态：洁白细腻，持久挂杯 泡持性S≥180 色度 5.0—9.5

香气和口味 明显的酒花香气，口味纯正、爽口，酒体柔和，无异香、异味 酒精度％（m/m） ≥3.7 原麦汁浓度％（m/m） 12±0.3 总酸 mL/100mL ≤2.6 二氧化碳％（m/m） ≥0.40 双乙酰 mg/L ≤0.13 1.6 生产管理制度 1、生产计划

本厂位于南方地区，产品也主要面向华南地区，一年四季啤酒的销售变化不是十分明显，所以产量评价分配，每月产量相同，一年生产300天，每月生产25天，每天糖化6次。

2、工作制度和劳动定员

各生产车间和行政部门一班制，保安和消防人员三班制。

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表1.1 管理部门

部门 人数 部门 人数 厂长室 2 行政部 2 人事部 3 市场销售部 15 财务部 3 生产管理部 10 计划部 2 消防保卫部 2

合计：39 人

表1.2 生产部门

车间 人数 车间 人数 酿造车间 15 制冷车间 10 包装车间 30 化验室 5 动力车间 10 运输站 20 机修车间 5 污水站 3

合计：98 人

其他：10 人 全厂总计：147 人

1.7 三废处理及综合利用

麦芽槽的麦芽可以作为饲料，回收酵母泥制成干酵母，作为饲料。

采用一套全自动二氧化碳回收出来系统，回收、处理发酵中产生的二氧化碳，用于啤酒的充气和装瓶。

糖化及粉碎用水可以用麦汁冷却及二次蒸汽的冷凝水。

锅炉排出的灰渣，收集后供附近的砖厂加工为轻质砖。锅炉烟道气经消烟除尘达国家排放标准后排入大气。

生产废水经污水处理站处理，符合国家排放标准，排入河沟。 粉尘经旋风分离器处理后用麻袋收集，可用于改良建筑材料。 1.8 经济技术指标

1、本生产线在核心设备上采用先进的设备，对于质量的保证提供了坚实的物质基础。

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2、本生产线在糖化、发酵、酵母、瞬时巴氏杀菌等关键部位采用PLC电脑自动控制，操作人员有较高的技术技能。

3、生产线采用了大量的能源节约措施，如煮沸二次蒸汽回收，所有蒸汽冷凝水回收利用，瞬时巴氏杀菌等。

4、本生产线在各工序的物料交接点安装了计量器具，自动记录和生成各项消耗报表，便于管理人员监控和发现生产中存在的问题。

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2 工艺流程的选择及论证

2.1 原料 2.1.1 麦芽

大麦是啤酒生产的最重要的原料，先将其制成麦芽，再用于酿酒，麦芽不仅含有较高的淀粉，而且为糖化生产提供了各种丰富的酶系和含氮物质，为后续发酵过程提供良好的物质基础[1]。

现今社会的社会分工越来越细，各生产要素越来越专业化。本啤酒厂采用优质一级以上浅色麦芽，粒大皮薄，有明显的麦芽香味、无异味。质量指标如下：

夹杂物％（质量）≤0.5

水分％（质量）≤5.0 α－氨基酸mg/100g≥150 糖化力wk≥250 糖化时间(min)≤10 色度EBC 2.5—3.5 煮沸色度EBC≤8.0 浸出物%(质量)≥79.0 粗细粉差%≤2.0 粘度Mpa*s≤1.60 2.1.2 酒花

酒花对啤酒的质量十分重要，它不仅赋予啤酒特殊的苦味，影响啤酒的口味和香气，能加速麦汁中高分子蛋白质的絮凝，能提高啤酒泡沫的起泡性和泡持性，能增加麦汁和啤酒的生物稳定性，而且有一定的防腐和澄清麦汁的能力。

啤酒厂直接使用酒花的比例越来越少，新的酒花制品不断受到厂家的欢迎。酒花制品具有以下优点：酒花制品所含有效苦味成分α－酸高，在无氧低温下储存，α－酸损失小，便于运输和长期储藏，费用低；酒花制品质量稳定；使用酒花制品可以提高有效成分利用率；酒花制品可实现自动计量添加[1]。 酒花制品包括酒花粉末、颗粒酒花、颗粒酒花等。

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酒花粉的体积比整酒花的体积并没有缩小太多，使用不方便，易损失，故较少使用。通常把粉状酒花加工成颗粒酒花。颗粒酒花与粉末酒花相比，体积和质量减少，便于运输和储藏。颗粒酒花已成为世界上使用最广泛的酒花制品，其产量已占全部酒花产量的50％以上[1]。本设计采用颗粒酒花。 2.1.3 酵母

酵母在麦汁中起物质转化作用。采用嘉士伯酵母，该酵母是汉生氏从丹麦嘉士伯啤酒厂分离培养出来。使用的酵母为嘉士伯一号，细胞椭圆形，菌体大小为（7－10）×（3－5）微米，发酵度高。 2.1.4 水

工厂用水一部分用于酿造啤酒，包括投料用水、洗槽水、啤酒稀释用水等，而大部分用于冲刷、清洗及冷却系统用水。

啤酒含量最多的成分是水。水中各种离子在一定程度上影响酵母的生产和啤酒的质量。

啤酒厂水源选择的依据是符合我国生活饮用水标准（GB5749－1985）；水量应充足稳定；冷却用水的水温越低越好；在符合经济性的前提下尽可能采用地下水，地表水水质不稳定。地表水最大的缺点是水中含有盐很少，水质软，缓冲能力差，一般pH值较低，对铁制和钢制设备有腐蚀作用。 2.1.5 辅料

啤酒生产中的辅料有大米、玉米、小麦、糖和淀粉糖浆等。辅料的质量对啤酒的品质影响很大[2]。麦芽的价格远高于不发芽的大米、玉米、小麦等谷物，在麦汁制造过程中采用合适比例的辅料，可提供廉价的浸出物或糖类，虽然增加辅料加工设备，加大热能消耗，有时要添加酶制剂等增大费用，但减少麦芽的使用量，总成本降低，所以使用辅料具有经济性[3]。辅料在糖化时使用的配比在20％－50％之间。

大部分辅料含很少的可溶性氮，几乎没有增多麦汁中的含氮成分，所以可以降低麦汁总氮，提高啤酒的非生物稳定性[2]。

由于本啤酒厂地处南方地区，盛产大米。而且用大米作辅料生产的啤酒，色度低、口味清爽、泡沫细腻、非生物稳定性高，故采用大米作为辅料。

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2.2 生产工艺流程的选择及论证

啤酒厂的生产工艺主要包括麦汁的制备和啤酒的发酵。

麦汁的制备主要在糖化车间进行。粉碎后的麦芽和辅料和水混合进入糖化锅和糊化锅，原料中的非水溶性物质在酶作用下，经过糖化、糊化过程被分解为水溶性浸出物。滤槽将麦汁中的水溶性浸出物和非水溶性麦槽等物质分开。麦汁经煮沸加入颗粒酒花，然后经迴旋沉淀槽将热麦汁与热凝固物分离。分离后的麦汁进入薄板冷却器冷却，再利用过滤设备等分离出麦汁中的冷凝固物[4]。麦芽汁组分直接影响酵母生长、发酵，进而影响啤酒的风格和风味稳定性[5]。处理后的麦汁进入发酵罐发酵。 2.2.1 麦汁的制备 热水 蒸汽

↓ ↓ 麦槽贮槽 大米粉————→糊化锅 ↑

蒸汽 ↓ 麦槽 75－85 ℃热水洗槽 ↓ ↓ ↑ ↓

麦芽粉浆——→糖化锅————————→ 板框式压滤机——→

颗粒酒花 ↓ ——→麦汁暂存罐————→薄板热交换器———→煮沸锅

蒸汽 冰水 供O2

↓ ↓ ↓

煮沸锅——→迴转沉淀槽——→麦汁冷却器——→发酵罐

↓ ↓ ↓

二次蒸汽 热凝固物 80 ℃热水罐

↓

冷水——→冷凝器——→90 ℃热水罐

图2.1 麦汁制备流程图

1、原料的粉碎及输送

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原料经过粉碎后，有较大的比表面积，物质更容易溶解和分散在水中，加速物料的溶解和酶的反应。

麦芽→ 麦芽立仓→ 精选筛→ 除铁器→ 麦芽定量秤→ 湿式粉碎机

大米→ 大米立仓 →平面迴转筛→ 除铁器→ 大米定量秤→ 大米粉碎机→ 大米粉储箱

大米和麦芽由斗式提升机和螺旋机送入立仓储藏，然后经过倾斜输送板送至螺旋输送带送入平面迴转振筛除杂，再经除铁器除铁，进入定量秤。满秤后，大米用干法粉碎，要求尽量细。麦芽用湿法粉碎，要求麦芽皮裂而不碎。粉碎后，大米粉和麦芽粉分别进入糊化和糖化锅。

目前原料输送采用机械输送和气流输送较多，它们的优缺点如下：

（1） 气流输送：设备简单，占地面积少，费用少，连续化、自动化程度高，输送能力和距离有较大的变动范围。在气流输送的同时，还可以对物料进行加热、冷却、干燥等操作。但气流输送能耗大，使用不当容易堵塞管道，输送过程麦芽易磨损，故不设计不采用。

（2） 机械输送：设备较复杂，占地面积大，但斗式提升机和螺旋机输送机配合，可将原料送至所需地方，功率小，运输能力强，操作连续，生产可靠，对麦芽无磨损，适于短距离输送。

根据本厂的实际情况，采用斗式提升机和螺旋输送机相配合的机械输送方式。 麦芽的粉碎有干法、回潮法、湿法和连续浸渍湿式粉碎等方法。

（1） 干法粉碎 干法粉碎是传统的粉碎方法，一般采用辊式粉碎机。该法要求麦芽含水在5％－8％，此时麦芽松脆，便于控制粉碎度。它的不足之处是麦皮易被破碎过细，影响麦汁过滤和啤酒的口味、色泽，粉碎时粉尘大，造成物料损失。

（2） 回潮法 又叫增湿粉碎，短时间内向麦芽通入蒸汽或热水，使麦壳增加水分，使麦皮有韧性而不破碎，有利于过滤，减少不利于啤酒质量的物质溶出。但该法对麦壳吸水量和粉碎时间要求较高，易造成增湿不均匀，粉碎质量难以保证。

（3） 湿法粉碎 由于麦壳吸水变软，粉碎时麦片不破碎。过滤速度可提高20％－25％或提高槽投料量，麦槽层厚度可达500－600 mm，但不影响过滤。由于麦芽进行了预浸渍，使酶增强，从而使麦芽浸出率比干法粉碎提高0.7％左右。粉尘减少，麦汁色度下降。但缺点是：每吨麦芽粉碎电耗比干法高20％—30％；投料后同时浸泡，但粉碎

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时间不一致，麦芽的溶解性有差异，影响糖化的均匀性。

（4） 连续浸渍湿式粉碎法 麦芽在进入粉碎机前先连续进入浸渍室或斗仓，用温水浸渍60 s使麦芽壳变得富有弹性后再进入粉碎机边喷水边粉碎，落入调浆槽中加入糖化用水后用醪泵泵入糖化锅。此法改进了前几种方法的缺点，本设计采用该方法。 大米采用四辊的二级粉碎机进行干法粉碎，大米的粉碎度越细越好，以增加原料与水的接触面积，有利于大米的糊化和糖化。

2、糖化[3 ,6]

糖化过程是利用麦芽中各种水解酶在适宜的条件下将原料中的不溶性高分子物质（淀粉、蛋白质等）分解为可溶性的低分子物质。 糖化方法包括以下几种：

煮出糖化法：一次煮出糖化法、二次煮出糖化法、三次煮出糖化法； 浸出糖化法：升温浸出糖化法、降温浸出糖化法；

其他方法：复式一次煮出糖化法、复式煮浸糖化法、谷皮分离糖化法、外加酶制剂糖化法、其他特殊糖化法。

煮出糖化法是指麦芽醪利用酶的生化作用和热力的物理作用 ，使其有效成分分解和溶解，通过部分麦芽醪的热煮沸、并醪，使醪逐步梯级升温至糖化终了。部分麦芽醪被煮沸次数则称为几次煮出法。

浸出糖化法是指麦芽醪只利用酶的生化作用，用不断加热或冷却调节醪的温度，使糖化完成。麦芽醪没有煮沸。

其他方法是由两种基本方法演变而来。当使用大米、玉米等不发芽谷物作为辅料时，要对辅料进行糊化和液化，采用复式糖化法。

由于浸出糖化法成本高，原料利用率低，且只适合酿造上面啤酒和低浓度啤酒，本设计不采用。而煮出法糖化法原料利用率高，糖化时间短，麦汁成份好，糖与非糖成分易控制，酿造出的啤酒有浓厚和杀口感觉，该工艺成熟，已被广泛使用。故本设计采用该法。

煮出糖化法，根据醪液煮沸的次数，常用的有一次和二次煮出糖化法。

（1） 一次煮出糖化法：该法原料利用率不高，对麦芽质量要求高。但此法有3大显著优点：一是糖化时间短；二是过程简单，节约蒸汽和动力；三是煮沸时间短，麦皮浸出物少，因而麦汁色泽清而浅，啤酒味醇。由于原料供应商完全可以保证提供优质麦

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芽，故采用一次煮出糖化法。

（2） 二次煮出糖化法：此法灵活性大，适于各种质量的麦芽和类型的啤酒，其操作较简单，煮沸时间短，能耗较小，设备利用率高，生产周期短，成本低，但与一次煮出糖化法相比，这些方面都不比一次煮出糖化法理想，故不采用。

本设计采用一次煮出糖化法。

糖化锅 糊化锅 35 ℃（30 min） 45 ℃（20 min） ↓15 min ↓45 min

50 ℃ (30 min) 90 ℃ (20 min)

↓ ↓15 min 68 ℃（50 min）←—————100 ℃（30 min） ↓10 min

76 ℃————→麦汁过滤

图2.2 一次煮出糖化流程图

（1） 经过连续浸渍湿式粉碎的麦芽粉浆输送到糖化锅中在35 ℃下保温30 min,此时麦芽中磷酸酯酶将麦芽中的菲汀水解为酸性磷酸盐，pH5.3。再利用糖化锅夹层把醪液加热到50 ℃进行，在30 min的蛋白质休止里，酶分解蛋白质形成多肽和氨基酸，pH 5.3。

（2） 把大米粉及淀粉液化酶制剂一同送入糊化锅中与定量的热水混合，在45 ℃下保温20 min，持续加热45 min,使醪液升温至90 ℃，保温20 min。在15 min内把醪液加热至100 ℃，煮沸30 min。

（3） 一边搅拌，一边把糊化醪液送到糖化锅，加热混合液到 68 ℃，进行糖化分解，淀粉水解成可溶性糊精和可发酵性糖，麦芽中β－淀粉酶催化形成可发酵性糖，pH 5.6。 （4） 糖化至碘检反应基本完全， 10 min内把醪液加热至76 ℃使糖化终了。 （5） 把糖化结束的醪液送入过滤机，进行过滤处理。 3、麦芽醪的过滤

糖化过程完成后，麦汁的组分基本确定，必须采用过滤方法将麦汁与麦糟尽快分离，得到清亮的麦汁和较高的麦汁收得率。要求麦汁清亮透明，无白色淀粉颗粒、麦皮等杂

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物，洗糟水清亮，无失光混浊，控制洗糟次数。

麦芽醪过滤得到头道麦汁；然后用80 ℃热水洗槽，洗出吸附在麦芽槽中的可溶性浸出物，得到二滤、三滤洗槽麦汁。

根据不同的设备配置，过滤的方法主要有以下三种:（1） 依赖于液柱静压力为推动力的过滤槽法；（2） 依赖于泵送醪液的正压力为推动力的压滤机法；（3） 依赖于液柱静压和麦汁泵抽吸局部负压的渗出过滤法。近年来压滤机开发了很多功能不断完善的新型产品，包括板框式压滤机、袋式高压压滤机和膜压式压滤机，许多大型啤酒集团使用新型麦汁压滤机。

（1） 新型压滤机法：该法对麦芽粉碎度要求不很严格，过滤面积大，与旧式的过滤机不同，笨重的人工装卸已全部实行自动控制和机械化。水、电、汽的需求量比较均衡，高峰负荷降低，缩短了压缩时间，一天可过滤12次左右，提高了设备利用率，本设计采用板框式压滤机。

（2） 过滤槽法：新型过滤槽的生产能力较传统的麦汁过滤槽容量大，但对麦芽粉碎度要求严格，过滤、洗涤时间长，辅助原料用量相对少些，并且过滤速度慢，每24小时周转4次，成为麦汁制备的限制因素，故不采用。

4、麦汁煮沸和颗粒酒花添加

麦汁过滤结束后，麦汁先进入暂存罐，然后通过一薄板换热器预热后进入煮沸锅，在煮沸过程中添加颗粒酒花。煮沸可以蒸发水分浓缩麦汁，破坏酶的活性和杀菌，浸出酒花的有效成分，使蛋白质变性和絮凝。煮沸锅设内加热器，煮沸强度为10％，总煮沸时间为90 min。

煮沸时颗粒酒花分两次加入，第一次是在初沸后10 min加10％颗粒酒花，主要起消泡作用；第二次在煮沸1小时后加入剩余的颗粒酒花。使用时用手打开铝薄包装袋，把袋中的颗粒酒花直接加入煮沸锅中[6]。

绝大多数煮沸设备采用间接加热方式，热源有热水和蒸汽。热水的总热效率比蒸汽高20％，但对设备的加热器耐压性要求高，设备制造费用高，所以普遍使用蒸汽。

本设计使用列管式内加热器煮沸锅，常压煮沸法。采用列管加热，管内麦汁受热上升，在加热管上部喷出，底部麦汁不断进入加热管，麦汁形成对流，省去动力和搅拌系统。

煮沸方法包括常压煮沸、加压煮沸和低压煮沸（体外煮沸）。

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（1） 常压煮沸：工艺成熟，操作方便，维修费用低。酒花浸出率高，所得麦汁质量好。同时由于本设计每天的糖化次数不多，故采用该方法。

（2） 加压煮沸：在0.11～0.22 MPa压力下煮沸，温度高达120 ℃，缩短煮沸时间，获得更好的非生物稳定性。但降低了α－酸的浸出量和酒花的利用率，故本设计不采用。

（3） 低压煮沸：该方法设备复杂，能耗大，故不采用。 5、热凝固物的分离[6]

热凝固物是麦汁煮沸过程中高分子氮凝聚而成的不溶性混合物，主要由直径为30—80 μm的蛋白质和多酚混合物组成。

迴旋沉淀槽是最常用的热凝固物分离设备，分离效果最佳。将煮沸好的麦汁以切线方向倒入回转沉淀槽，麦汁在槽内回旋运动，进料时间为15－20 min，停留30 min左右，麦汁从槽边麦汁出口流出，在离心的作用下，热凝固物下沉至槽底中心排出。

6、麦汁的冷却与充氧

啤酒发酵要求在低温下进行，所以麦汁要尽快冷却至发酵所需要的温度。最常用的麦汁冷却器是薄板冷却器。麦汁冷却方式有一段冷却和两段冷却。一段薄板冷却器无中间板，结构简单，节能和控制方面优于两段冷却薄板冷却器，故使用一段薄板冷却器。用3 ℃冰水冷却热麦汁，冰水被加热至75～80 ℃，可做洗槽用水。

酵母繁殖需要氧气，给酵母提供足够的氧气（无菌空气方式）有利于酵母繁殖和积累能量，并进入发酵阶段。为避免氧化作用，麦汁通风充氧须在麦汁冷却后进行。通风后的麦汁溶氧量一般在6～10 mg/L。过高会使酵母过度繁殖，产物减少，副产物增多。而酵母繁殖过少，则发酵速度慢，延长发酵周期[6]。 2.2.2 啤酒发酵工艺

麦芽汁经啤酒酵母发酵酿制而成啤酒。酵母的主要代谢产物是乙醇和二氧化碳，但同时也形成一系列发酵副产物，如醇类、醛类、酸类、酮类、酉旨类和硫化物等物质这些发酵产物决定了啤酒的风味、泡沫、色泽和稳定性等各项理化指标，同时也赋予了啤酒典型的特色[7,8]。

1、啤酒酵母的扩大培养[1,9]

首先用平板分离法获得优良的酵母菌株，然后进行实验室和生产现场的扩大培养。 实验室扩大培养：

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斜面试管→ 试管或富氏瓶培养→ 巴氏瓶或三角瓶培养→ 卡氏罐培养

图2.3 啤酒酵母实验室扩大培养流程图

生产现场扩大培养：

汉生－库勒氏培养罐扩大培养→ 酵母扩大培养罐→ 酵母二级扩大培养罐→ 锥形罐

图2.4 啤酒酵母生产现场扩大培养流程图

2、啤酒的发酵[6,10]

啤酒发酵因所用酵母的不同，分为上面发酵和下面发酵。前者采用上面酵母和较高的发酵温度，后者采用下面酵母和较低的发酵温度。下面发酵是普遍使用的啤酒生产方法。本设计采用下面发酵。

啤酒的发酵方法有传统方法和现代方法。传统方法是将啤酒发酵分为前发酵(或主酵)和后发酵 (后贮)两个阶段;前酵池和后贮罐都放置在很大的冷藏室环境进行温度控制调节:酵母的繁殖和大部分可发酵性搪的代谢在前发酵阶段完成，剩余糖份分解、二氧化碳溶解、成熟和澄清在后发酵阶段完成。现代方法是以20世纪60年代广泛采用锥形发酵罐为代表，露天放置，酵母繁殖、降搪、成熟和澄清均在一个发酵罐中完成，叫做露天锥罐一罐法发酵。各发酵方法比较如下：

（1） 传统发酵法：啤酒质量好，工艺简单成熟，但周期长，投资大，占地面积大，工作环境差，不便于机械化、自动化生产，故不采用。

（2） 连续发酵法：发酵周期短，便于自动化控制，节省人力、厂房和用地，动力消耗低，但管理要求高，否则易污染，设备造价高，对酵母要求也高，产品质量差，工艺不成熟，故不采用。

（3） 固定化酵母发酵法：发酵周期短，设备简单，缩减酵母培养工艺，节省投资，减少占地面积，便于管道化生产，但工艺不成熟，啤酒性能不稳定，尚在试验中，故也不采用。

（4） 锥形罐单罐发酵法：单位占地面积的啤酒产量大，可方便排放酵母及其他沉淀物，发酵温度控制方便，发酵周期短，便于自动控制，节省人力与洗涤费用，卫生条件比较好，改善了工作环境，易于回收CO2和酵母，降低生产成本，且广泛应用，工艺成熟，啤酒质量较好，故本设计采用此法。另外，高温发酵有利缩短发酵周期，但副产

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物较多，影响啤酒的风味。而低温发酵则风味好，周期长，考虑保证产品的质量，故采用低温发酵。

发酵罐————→酵母离心分离机

↓ ＼ ↓ 留种酵母 ＼废酵母 废酵母

↓ ↓＿＿＿＿＿↓ 酵母种罐 ↓

酵母洗涤

↓ 酵母干燥

图2.5 啤酒发酵工艺流程图

（1） 三锅麦汁注满一发酵罐，时间少于12小时，加0.7％的酵母。

（2） 冷麦汁进罐温度为9 ℃，自然升温至12 ℃，然后保持12 ℃发酵5天. （3） 糖度降至10.5－11°Bx，通过CO2测纯度并回收，降至4.0Bx时停止，保证0.8 kg/cm2

（4） 在2 ℃保持5天，使外观发酵度达60％以上，用36小时把发酵液降至7 ℃，排酵母一次，还原双乙酰6天，每天排酵母及凝固物一次。

（5） 当双乙酰含量低于0.1 ppm后，用36小时降温至3 ℃，保持3天，再泵至罐外的薄板冷却器中把温度冷至-1 ℃，然后送至啤酒处理罐冷罐7天，每天排一次酵母及冷凝固物，并进行CO2洗涤，7天后浊啤酒经硅藻土过滤机过滤，同时进行啤酒混浊经验和滤过酒检查，然后进入清酒罐，再进入包装车间。 2.2.3 啤酒的过滤

发酵完的啤酒—→冷却器—→处理罐—→薄板冷却器—→硅藻土过滤机—→纸板过滤机—→ 清酒罐

图2.6 啤酒过滤流程图

发酵出来的啤酒经酵母分离机分离出来后，进入一薄板冷却器，然后进入啤酒处理

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罐，进行CO2洗涤，再经一次冷却器，冷却至-1 ℃，经粗滤精滤后，送清酒罐然后包装。

啤酒过滤的主要方式有棉饼过滤机、硅藻土过滤机、纸板过滤机、双流过滤机、错流过滤机、无菌膜过滤机。现在普遍使用的是过滤设备是硅藻土过滤机、纸板过滤机和无菌膜过滤机。硅藻土过滤机作为啤酒的粗滤，纸板过滤机作为啤酒的精滤，无菌膜过滤机主要用于生产纯生啤酒[6,9]。

硅藻土过滤机主要有板框式、烛式、水平圆盘式三种，本设计采用板框式。 2.2.4 啤酒包装

过滤完的啤酒，在清酒罐低温存放准备包装，通常同一批啤酒应在24小时内包装完毕。均采用瞬时巴氏杀菌工艺技术和自动包装生产线。啤酒杀菌的目的是保证啤酒的生物稳定性，有利于长期保存。

滤过啤酒 ↓

瓶子—→选瓶—→ 浸瓶—→洗瓶—→ 空水—→验瓶—→装酒—→压盖—→巴氏灭菌—→验酒—→贴标—→装箱—→瓶装熟啤酒

图2.7 瓶装流程图

空罐卸装托盘机—→链条输送机—→洗涤机—→罐装机—→自动定量仪—→分道器 —→杀菌机—→风干机—→测重仪—→垛装

图2.8 罐装流程图

空桶—→浸泡—→刷洗—→蒸汽灭菌—→罐装—→垛装

图2.9 桶装流程图

2.2.5 啤酒生产副产物的利用

1、麦槽的利用

麦槽是麦芽和大米在不发芽谷物原料在啤酒糖化中不溶解物质构成的。麦槽是有价值的饲料，有较高的蛋白质，并受到适度分解。

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2、二氧化碳的回收

二氧化碳是啤酒发酵中最主要的副产物，二氧化碳也是重要的原材料。在过滤后的清酒中，直接充入二氧化碳，使啤酒在短时间内溶解和过饱和，简单而有效地控制成品啤酒中二氧化碳的含量。

CO2贮气柜→ 超压装置→ 压缩机→ 氧化剂洗涤器→ 水冷却器→ 活性炭过滤器→ 压缩机→ 冷却器→ 干燥装置→ 冷却器→ 液态CO2贮存罐

图2.10二氧化碳的回收流程图

CO2回收处理系统是使用密闭式发酵容器时特有的附属设备，是锥形罐的配套设备。回收工艺主要有3种：

（1） 高压法：高压法CO2纯度低，操作强度大，储存方法单一，故也不采用。 （2） 低压法：该法产生的CO2一般不能以液态储藏，且如果无发酵气，就不能供气，故不采用。

（3） 中压法：采用专用的无油CO2压缩机将CO2压缩净化后在冷冻系统进行净化，该法产生的CO2纯度高，储存效率高，使用方便。故本设计采用。其组成部分为：泡沫捕集器，贮气球，水洗塔，压缩站，干燥气，净化器，液化器，贮液罐，气化器。

3、酵母的回收与利用

根据酵母和发酵液的相对密度不同，采用离心机分离酒液和酵母。

每生产100吨啤酒可得含水分75％－80％的剩余酵母泥1.5 t，可制成含水8.5％－10％的干酵母约0.35 t。近年来用啤酒酵母生产具有肉类鲜味的调料以及生产干酵母粉，有很好的经济和社会效益，故本设计采用一个酵母车间来利用废酵母生产干酵母，其生产流程如下：

啤酒放弃的酵母泥→固液分离→湿酵母→洗涤脱苦→ 固液分离→水解

—→固液分离→干燥→ 干酵母

↓

浓缩 —→调配—→调味料 ↓ 酵母膏

图2.11 酵母回收流程图

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3 物料衡算

3.1 原始数据

表3.1 原始数据表

3.2 100 kg原料（麦芽＋大米）生产12°淡色啤酒的物料衡算[12] 1、热麦汁量

（1） 原料麦芽收得率： 75％×（1-6％）＝70.5％ （2） 辅料大米收得率： 95％×（1-13％）＝82.65％

（3） 混合原料收得率： （70％×70.5％＋30％×82.65％）×98.5％＝73.03％ （4） 100 kg原料生产12°热麦汁量： 73.03/12×100＝608.61 kg

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（5） 100 kg原料生产12°热麦汁体积： 608.61/1.047×1.04＝604.54 L，其中1.047为12°麦汁在20 ℃的密度，1.04为100 ℃麦汁比20 ℃麦汁的体积增加倍数 2、冷麦汁量： 604.54×（1－7％）＝562.22 L 3、发酵液量： 562.22×（1－1.5％）＝553.79 L 4、过滤酒量： 553.79×（1-2％）＝542.71 L 5、成品啤酒： 542.71×（1-2％）＝531.86 L 6、颗粒酒花使用量

选用质量较好，含α－酸较高的颗粒酒花，一般在热麦汁中加2－1.5 kg/t颗粒酒花，选择加酒花1.5 kg/t,即100 L热麦汁加0.15 kg的颗粒酒花

0.15/100×604.54＝0.907 kg 7、湿糖化槽量

糖化槽含水80％，则

湿麦槽量： 100×70％×（1-6％）（1-75％）/（1-80％）＝82.25 kg 大米槽量： 100×30％×（1-13％）（1-95％）/（1-80％）＝6.525 kg 糖化槽量＝82.25＋6.525＝88.775 kg 8、酵母量

湿酵母泥含水分85％，生产100 kg啤酒可得2 kg湿酵母泥，其中一半做为生产接种用，一半做为干酵母

酵母含固形物量＝531.86/100×1×（1-85％）＝0.798 kg 含水分7％的酵母量： 0.798/(1-7％)＝0.858 kg 9、CO2含量

12°冷麦汁562.22 L中浸出物量： 1.047×562.22×12％＝70.634 kg 设麦汁真正发酵度为65％

则可发酵浸出物量： 70.634×65％＝45.912 kg 麦芽糖发酵的化学反应式为 C12H22O11 + H2O = 2C6H12O6

2C6H12O6 = 4C2H5OH + 4CO2 + 233.3 kJ 设麦汁的浸出物均为麦芽糖构成

则CO2的生成量: 45.912×4×44/342＝23.627 kg

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设12°啤酒含CO2为0.4％，则酒中含CO2量为： 531.86×1.047×0.4％＝2.227 kg

则释出的CO2量为：23.627－2.227＝21.4 kg 常压下1 m3 CO2重1.832 kg，

所以游离CO2容积为 21.4/1.832=11.68 m3 10、空瓶用量：531.86/0.64×1.015×0.6＝506.10 个 11、瓶盖用量： 531.86/0.64×1.01×0.6＝503.61 个 12、空罐用量： 531.86/0.355×1.015×0.25＝380.17 个 13、商标用量： 531.86/0.64×1.001×0.6＝499.12 张 14、空桶用量： 531.86/30×1×0.15＝2.66 个 3.3 生产100 L12°啤酒的物料衡算

根据上述衡算可知，100 kg混合原料生产12°成品啤酒531.86 L，故 1、生产100 L12°啤酒所需混合原料量： 100/531.86×100＝18.80 kg 2、麦芽用量 18.80×70％＝13.16 kg 3、大米用量 18.80×30％＝5.64 kg 4、热麦汁量 100×604.54/531.86=113.67 L 5、冷麦汁量 100×562.22/531.86=105.71 L 6、发酵液量 100×553.79/531.86=104.12 L 7、过滤酒量 100×542.71/531.86=102.04 L 8、成品啤酒量 100×531.86/531.86=100 L

9、酒花用量 100×604.54/531.86×0.15％=0.170 kg 10、湿糖化槽量 18.80/100×88.75＝16.69 kg 11、酵母量 18.80/100×0.858＝0.16 kg 12、CO2量 18.80/100×11.68＝2.20 m3 13、空瓶用量 100/0.64×1.015×0.6＝95.156 个 14、空罐用量 100/0.355×1.015×0.25＝71.472 个 15、瓶盖用量 100/0.64×1.01×0.6＝94.688 个 16、商标用量 100/0.64×1.001×0.6＝93.844 张

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17、空桶用量 100/30×1×0.15＝0.5 个

3.4 年产3万吨12°淡色啤酒物料衡算（以下计算为每天产量）

由于是南方地区，夏、冬两旺、淡季的区别不是很明显，故取每月产量相。因为年产啤酒3万吨，生产时间为300天，所以每天产啤酒100吨，采用回锅一机，每天糖化6锅次。 1、混合原料用量

原料用量 18.80100 10

3

=18800 kg/天=18.8 t/天 麦芽用量 18.8×70％=13.16 t/天 大米用量 18.8×30％=5.64 t/天 2、酒花用量

0.170100 10

－3

=170 kg/天 3、热麦汁量

113.67

100 10－3

=113670 L/天

4、冷麦汁量

105.71

100 10

－3

=105710 L/天 5、发酵液量

104.12

100 10－3

=104120 L/天

6、滤酒量

102.04

100 10

－3

=102040 L/天 7、湿糖化槽量

17.27

100 10

－3

=17270 kg/天 8、干酵母量

0.16

100 10

－3

=160 kg/天 9、CO2量

2.203

100 10

－3

=2220 m/天

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10、空瓶用量

95.156

=95156 个/天 －3

100 10

11、空罐用量

71.472

=71472 个/天

100 10－3

12、瓶盖用量

94.688

=94688 个/天 －3

100 10

13、空桶用量

0.5

＝500 个/天

100 10－3

14、商标用量

93.844

=93844 张/天 －3

100 10

表3.2 年产3万吨啤酒工厂物料衡算表

物料名称 单位 一次糖化定额指标 每天糖化定额指标 全年糖化定额指标 混合原料 t 麦芽 t 大米 t 酒花 kg 热麦汁 m3 冷麦汁 m3 发酵液 m3 过滤酒量 成品酒量 湿糖化槽量 干酵母 游离CO量 空瓶用量 空罐用量

2

3.133333 18.8 5640 2.193333 0.94 28.33333 18.945 17.61833 17.35333 17.00667 16.66667 2.878333 26.66667 370 15859.33 11912

13.16 5.64 170 113.67 105.71 104.12 102.04 100 17.27 160 2220 95156 71472

3948 1692 51000 34101 31713 31236 30612 30000 5181 48000 666000 28546800 21441600

m3 t t m3 m3 个 个

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