毕业设计——啤酒厂5万吨10°高浓稀重点设备——发酵罐.doc

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1、摘要本设计为年产5万吨10啤酒厂，采用的工艺为高浓度稀释工艺。设计中对全厂的工艺流程进行了论证，并进行了物料衡算、水消耗、耗冷和耗热的衡算，并且对主要设备（发酵罐）进行了计算和选型。设计中采用了连续浸渍湿法粉碎，复式浸出糖化工艺和高温发酵、高温后熟工艺。发酵工段是设计的重点工段，对发酵工段的发酵罐绘制了总装配图，而且绘制了带控制点的工艺流程图，发酵工段的平面和立面图。本设计采用高浓度稀释工艺，提高了糖化、发酵、贮酒以及啤酒澄清设备的利用率，适宜酿造淡爽类型的啤酒。关键词：啤酒厂；高浓度稀释；发酵罐；工艺设计 AbstractIt is the design of the beer factor

2、y which the annual output is 50,000 tons. The degrees of the beer is 10.The process used in the design is High gravity brewing. The design process of the whole plant is demonstrated, and the material balance, water consumption, power consumption of cold and heat balance, and major equipment (forment

3、or) are calculated and selected. Impregnation of wet grinding, double-leaching saccharification process and high temperature, high temperature after-ripening process are used in the design. Fermentation section is the important of section in the designe. The total assemblage ot the formentor and the

4、 flow diagram with control point ,and the fermentation section of the plane and elevation are drawn. The process used in the design is High gravity brewing. High gravity brewing can improve he saccharification, fermentation, wine storage equipment, as well as to clarify the utilization of beer, it i

5、s fit with light beer.Key words: Beer factory; High concentration of diluted; Formentor; Design目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 选题的依据、意义和理论或实际应用方面的价值11.2 国内外的研究现状11.3课题研究的内容和方法11.4 高浓度稀释啤酒11.4.1 稀释率21.4.2 麦汁制备21.4.3 稀释用水31.4.4 二氧化碳置换法脱氧31.4.5 稀释啤酒的优缺点31.5 啤酒的分类41.6 中国啤酒工业的未来4第二章 啤酒工艺选择与论证62.1 啤酒酿造工艺流程62.2

6、酿造啤酒原料62.3 麦芽汁制备72.3.1 麦芽与谷物辅料的粉碎72.3.2 糖化82.3.3 麦汁的过滤102.3.4 麦汁的煮沸和酒花的添加102.3.5 麦汁的冷却及去除冷凝固物112.4 啤酒发酵112.4.1 啤酒发酵的基本理论112.4.2 高浓度稀释啤酒发酵112.4.3 发酵工艺曲线122.4.4 发酵工艺论证122.5 厂址选择的地点及条件122.5.1 地理位置122.5.2 气候122.5.3 地形132.5.4 水文132.5.5 交通运输13第3章 物料衡算143.1 糖化车间物料衡算143.1.1 工艺技术指标及基础数据143.1.2 100kg原料的物料衡算14

7、3.1.3 100L 啤酒的物料衡算153.2 糖化车间的热量衡算173.2.1 糖化用水耗热量173.2.2 米醪煮沸耗热量173.2.3 混合醪升温至75的耗热量Q3183.2.4 洗糟水耗热量Q4193.2.5 麦汁煮沸过程耗热量Q5193.2.6 糖化一次总耗热量Q总193.2.7 糖化一次耗用蒸汽量193.2.8 每小时最大蒸汽耗量203.2.9 蒸汽单耗203.3 发酵车间的水耗量计算203.3.1 糖化用水203.3.2 洗槽用水203.3.3 糖化室洗刷用水203.3.4 回旋沉淀槽洗涮用水213.3.5 薄板冷却器冷却用水213.3.6 麦汁冷却器冲刷用水213.3.7 过滤

8、机用水213.3.8 洗瓶机用水213.3.9 稀释用水213.4 发酵车间的耗冷量衡算213.4.1 发酵工艺流程213.4.2 工艺技术指标及基础数据213.4.3 工艺耗冷量Qt223.4.4 酵母培养耗冷量233.4.5 发酵车间工艺耗冷量Qt233.4.6 非工艺耗冷量Qnt233.4.7 发酵车间冷量衡算表24第4章 啤酒生产主要设备的选择与论证254.1 主要设备的选型及计算254.1.1 麦芽贮藏箱254.1.2 麦芽粉贮藏箱254.1.3 大米贮藏箱264.1.4 大米粉贮箱264.1.5 糊化锅尺寸的计算264.1.6 糖化锅尺寸的计算274.1.7 煮沸锅尺寸的计算274

9、.1.8 过滤槽尺寸的计算284.1.9 回旋沉淀槽的尺寸计算284.1.10 薄板冷却器尺寸计算284.1.11 清酒灌尺寸计算284.2 附属设备设计与选型294.2.1 啤酒过滤设备294.2.2 酵母的扩培设备29第5章 发酵罐计算305.1 发酵罐数量的计算305.2 发酵罐的设计与论证305.3 发酵罐作为内压容器的强度计算315.4 椭圆封头的壁厚计算和强度计算315.5 筒体壁厚计算与强度计算325.6 锥形封头壁厚计算与强度计算325.7 强度校核335.7.1 压力试验335.7.2 应力校核335.7.3 刚度校核335.8 冷却面积的计算345.9 部分附件设计选型34

10、5.9.1 人孔345.9.2 视镜345.9.3 洗涤液接管345.9.4 CO2回收压缩空气接管345.9.5 冷却剂进出接管345.9.6 出酒管345.9.7 支座34第6章 啤酒三废的处理366.1 啤酒厂废水的治理366.1.1 好氧处理工艺366.1.2 厌氧好氧联合处理技术386.2 副产物的利用386.2.1 冷热凝固沉淀中麦汁和凝固蛋白的回收386.2.2 麦糟处理386.2.3 二氧化碳的回收396.2.4 废酵母回收生产饲料酵母39参考文献40附录41致谢43第1章 绪论1.1 选题的依据、意义和理论或实际应用方面的价值80年代末，我国已有稀释啤酒问世，并且促进了啤酒稀

11、释水脱氧装置的研制。此项技术目前在世界范围内广泛应用。美国的应用范围已达70%以上，而我国的应用范围还比较小。与此同时，啤酒生产日趋垄断化、大型化。啤酒浓度逐步淡化和多样化。这些都对高浓酿造法注入了巨大生机。可以促进高浓酿造技术的发展，扩大此项技术在我国的应用范围。高浓酿造法可以提高糖化和发酵设备的利用率，节省工厂建设投资，降低生产费用，减少成本，节约能源1。1.2 国内外的研究现状高浓度啤酒稀释技术是国际上80年代初产生的先进技术。目前已在发达国家得到广泛应用。在美国，约占美国啤酒产量2/3的5大公司，已有4个公司使用该技术。1991年以来，高浓度啤酒稀释技术在我国啤酒行业推广应用速度较快。

12、到目前为止，除北京啤酒厂、青岛啤酒厂、广州啤酒厂和重庆啤酒厂等少数厂家使用国外设备，其它厂家均采用国产设备。我国现有啤酒厂600余家，使用该技术及设备的仅占10%左右，这与发达国家80%以上的应用相差甚远。2005年，合肥工业大学史艳琼研究了基于s7-200控制高浓度啤酒稀释配比系统。1.3课题研究的内容和方法本课题研究的内容是对年产5万吨高浓度稀释啤酒厂的全厂设计。包括全厂、各工段的物料和能源衡算，以及设备选型和尺寸的计算，同时对重点设备（发酵罐）进行详细的计算，并对工艺流程和车间布置作详细规划.熟悉高浓度稀释啤酒的酿造流程，确定酿造过程中的工艺参数。设计过程中应特别注意高浓度麦汁和稀释用水

13、的制备，这两项是高浓度酿造的关键因素2。1.4 高浓度稀释啤酒高浓度稀释啤酒的确切名称应为“高浓度麦汁酿造后稀释啤酒”，简称稀释啤酒。高浓度酿造就是在麦汁制备时，有意识地先制备高浓度的原麦汁，然后根据原有设备的平衡能力，在以后的工序中进行稀释，使达到最后啤酒所要求的原麦汁浓度，以提高糖化、发酵、贮酒甚至啤酒澄清设备的利用率。采用此项技术的目的，就是在不增加上述设备的条件下提高产量。此种啤酒一般要求在滤酒前稀释，如果在滤酒后稀释，除上述工序的设备外，滤酒设备本身的利用率也可提高。越在前面工序中稀释，稀释用水的生产技术条件要求越低；越往后面稀释，要求条件越高。在滤酒前后稀释，不但稀释用水要作严格处

14、理，稀释过程中也需要有高精度的自控设施，否则便无法保证稳定的产品质量。此项技术首先在北美应用，目前在世界范围内已得到广泛采用。美国的应用范围已达70%以上3。1.4.1 稀释率高浓度酿造稀释啤酒的稀释率可以下式表示之：稀释率=100一般说，利用现有糖化设备制备18P浓度的麦汁无大问题。但过高的麦汁浓度经发酵后，其代谢产物与正常低浓度麦汁发酵的代谢产物有较大变化，由于高浓度麦汁发酵，酵母增值率降低，酯的形成会显著增加，稀释后与正常低浓度啤酒的风味也会有较大差异。一般说，选择产酯率低的酵母，麦汁浓度控制在15P左右，其产酯幅度尚不致增加很多，稀释后的啤酒风味与传统发酵还是比较接近的。1.4.2 麦

15、汁制备1.4.2.1 糖化时的料液比原麦汁浓度要求愈高，糖化时的料液比也愈高，麦汁的可发酵糖与非可发酵糖之比，以及酒液的发酵度也愈高，即单位浸出物的酒精得率高。1.4.2.2 麦汁过滤与残糖浓度 如果按常规生产方法制备高浓度麦汁，必将导致麦汁过滤时间和煮沸时间的延长。 为了控制这方面的时间和麦汁煮沸费用，应尽量提高第一麦汁浓度和减少洗糟用水，这样必然出现残糖浓度过高和麦汁收得率降低的问题；制备的原麦汁浓度愈高，残糖浓度也愈高。实践证明，高浓度麦汁的残糖浓度与正常麦汁的残糖浓度之差，基本上与两者的第一麦汁浓度之差接近4。为了减少浸出物的损失，可回收洗涤麦糟的残水，留作下锅糖化用水或洗糟用水，但必

16、须做到：（1）贮存残水应在80下保存，以防杂菌污染；（2）残水中的类脂、多酚物质和其他不良成分的含量，必须对下锅糖化不致造成质量影响；（3）最好经活性炭吸附过滤后再用。1.4.2.3 煮沸锅中加糖或糖浆在麦汁煮沸锅中添加部分糖或糖浆，以提高麦汁浓度。这是提高麦汁浓度，减少浸出物损失和克服麦汁过滤所存在问题的最有效而简单的方法。在使用蛋白质溶解良好的麦芽条件下，也不致于引起麦汁可同化氮含量不足的问题。必要时可添加酵母营养物解决之。1.4.2.4 增加酒花用量麦汁浓度愈高，酒花利用率愈低。制备高浓度麦汁时，应酌量增加单位麦汁酒花用量，以保持啤酒所要求的苦味度，或在主发酵后添加异构化酒花浸膏补充之5

17、。1.4.3 稀释用水稀释用水应具有和啤酒相同的质量特性，如：生物性能稳定，无异味异臭，具有一定量的二氧化碳，与被稀释的啤酒具有相同的温度和pH值。因此，稀释用水需经过一系列的处理，如砂滤，活性炭过滤、无菌处理、排氧、充二氧化碳、调节pH、冷却等步骤，然后进入贮存罐备用。1.4.4 二氧化碳置换法脱氧亨利定律：在一定温度下，溶解在一定溶剂中的气体质量（m）与压力（p）成正比。即m=Kp。道尔顿定律：在一定压力下，混合气体溶解在一定溶剂中的气体浓度和该气体的分压成正比，即： S=K （1-1）式中 S气体的溶解度（mg/kg）K气体的溶解常数（mg/kg）P气体在混合气体中的分压（MPa）P0混

18、合气体总压力（MPa）如不改变混合气体总压力，向稀释水中充二氧化碳，则二氧化碳的分压相对增高，二氧化碳在水中的溶解度提高，而氧的分压降低，从而降低氧在水中的溶解度。二氧化碳排氧法，排氧效果取决于通入二氧化碳的量和纯度及原水中的含氧量6。此法虽可降低水中溶解氧含量至0.1mg/kg以下，但二氧化碳的耗量很大。1.4.5 稀释啤酒的优缺点1.4.5.1 优点1.稀释啤酒的最大优点是在原有设备的基础上提高了啤酒产量，特别是在生产旺季时，其增产的灵活性具有重大的经济意义。2.提高了设备利用率。如果在滤酒后稀释，可提高糖化、发酵、贮酒和滤酒等几个工序的设备利用率。用15%16%的高浓度麦汁，稀释为11%

19、12%原麦汁浓度的啤酒，设备利用率提高25%50%；若稀释为10%原麦汁浓度的啤酒，设备利用率可进一步提高为60%。3.降低生产费用。由于麦汁浓度高，含水量少，容积小，相应地加热、冷却、贮酒所消耗的能量约降低15%；清洗和过滤费用以及污水处理费用均有所降低。4.可以多添加辅料，也降低了生产费用。5.啤酒的风味稳定性和非生物稳定性均有所改善。6.可用一种“母液”稀释成多种产品，生产灵活性大。7.由于酵母增值减少，单位可发酵浸出物的酒精产量提高。1.4.5.2 缺点1.由于糖化醪液浓度提高，麦汁过滤和洗糟不够彻底，残糖较高，麦汁得率较低。在利用残糖水作为下锅糖化或洗糟用水条件下，可以缩小此项差距，

20、但应注意不得降低质量。2.高浓度麦汁的酒花利用率较低，需增加酒花用量。3.发酵时泡沫增加，发酵损失也相应增加，发酵罐的容积利用率相对减少一些。4.由于高渗透压和高酒精含量，酵母活性受损，使用代数降低，酵母凝聚性变差，不同的菌株受影响的程度则不一样，因此，制造稀释啤酒应慎重选择酵母。5.泡持性降低。试验证明，麦汁在煮沸以后的生产过程中，其疏水性蛋白含量逐步降低，而高浓度麦汁降低的幅度更大一些。影响所及，稀释啤酒的泡持性略逊于非稀释啤酒。在少投资的情况下，要求大幅度增加啤酒产量，制造稀释啤酒是有利的。当企业产量不是要求大幅度增长时，采用此项技术应全面衡量其优缺点7。1.5 啤酒的分类啤酒可分为两大

21、类：一类为以德国、捷克、丹麦、荷兰为典型的下面发酵法啤酒（beer）；另一类为英国和原英联邦国家，如澳大利亚、新西兰、加拿大、南非等采用上面发酵法生产的爱尔（Ale）型啤酒。1.6 中国啤酒工业的未来现在啤酒走向大型化、集中化、并努力和世界接轨。这为啤酒生产发展提供了市场需求。近年来，啤酒消费的个性化趋势创造了多样化的市场需求，促进了啤酒企业产品多样化步伐，市场上啤酒产品越来越多，啤酒品种从以前单一的淡色啤酒发展到目前的纯生啤酒、无醇啤酒、小麦啤酒、黑啤酒、干啤酒，还有具有营养、保健作用的果味啤酒、芦荟啤酒、苦瓜啤酒、菊花啤酒等等。新啤酒产品的不断出现不但满足了消费者需求，提高和丰富了消费者生

22、活，而且许多啤酒企业依靠其技术优势，根据市场需求，开发出具有独创性的新产品并推向市场，很快形成了一定的规模，成为企业新的竞争优势和利润增长点，如珠江啤酒集团在国内首先开发的瓶装纯生啤、金星啤酒集团开发的小麦啤酒、内蒙金川开发的保健啤酒等都非常顺应市场需求，很快形成规模化、产业化，为企业赢得了强劲的市场竞争力，创造了丰厚的利润，对促进我国啤酒工业的健康发展起到了非常积极的作用8。第二章 啤酒工艺选择与论证2.1 啤酒酿造工艺流程麦芽 粉碎 糖化 过滤 煮沸 大麦，大米 粉碎 糊化麦汁的冷却 薄板换热器 回旋沉淀槽 发酵 过滤 稀释设备 菌灌装2.2 酿造啤酒原料啤酒的原料为大麦酿造用水酒花酵母以

23、及淀粉质辅助原料(玉米大米大麦小麦等)和糖类辅助原料等。适于啤酒酿造用的大麦为二棱或六棱大麦。二棱大麦的浸出率高，溶解度较好；六棱大麦的农业单产较高，活力高，但浸出率较低，麦芽溶解度不太稳定。大麦在谷物中具有较为便宜，易于发芽，酶系统完全，并且含有蛋白质，脂肪，磷酸盐以及其它无机盐，维生素，碳水化合物和其它等多种矿物质，因此成为生产啤酒的主要原材料。酿造啤酒用的优质大麦壳皮成分少，淀粉含量高，蛋白质含量适中(912)；淡黄色，有光泽；水分含量低于13；发芽率在95以上。大麦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

24、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。（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，除去多余的水分，防止腐烂，便于运输。使根部干燥便于除去，增加麦芽的色、香、味。（4）然后经过机械原理将麦芽的根除去9。酿造用水：啤酒的主要成分就是水，所以水的好坏对啤酒的影响很大。用于

25、酿造啤酒的水应该是无色、透明，无沉淀、无味、总溶解盐150-200mg/L、pH值6.8-7.2、有机物(高锰酸钾耗氧量)0-3mg/L、铁盐(以Fe计)0.3mg/L、锰盐(以Mn计)0.1mg/L、氨态氮(以N计)、氯化物(以Cl计)20-60mg/L、游离氯0.1mg/L10 。酿造啤酒的另一个重要原料就是酒花。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。酒花的主要成分有：-酸（学名HUmulone)和-酸（学名Lupulone)及未定性的-组分(-Fraction),以及酒花油和多酚物质。酒花又称啤酒花，这种植物雌雄异株，只有雌株才能结出

26、花朵。它能赋予啤酒柔和优美的芳香和爽口的微苦味，能加速麦汁中高分子蛋白质的絮凝，能提高啤酒泡沫起泡性和泡持性，也能增加麦汁和啤酒的生物稳定性。因此可以说，大麦和酒花共同构成了啤酒的灵魂。酵母是生产所有酒类不可缺少的物质，酵母的种类很多，啤酒酵母的学名：Saccharomyces cerevisiae。根据Loder分类，酵母有39属，350种。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。但不是所有的酵母都可以用来酿酒，用来酿制啤酒的酵母大部分是经过人工培养的专用酵母，称之为啤酒酵母。啤酒酵母又可分为上面发酵酵母和下面发酵酵母。用上面发酵酵母酿造的啤酒，在发酵过程中，温度比较高，发酵

27、时间比较短，发酵完毕以后，酵母大多漂浮在上面。一般来讲，Ale,Stout这些种类的啤酒大多采用此种酵母。相反，使用下面发酵酵母在酿制啤酒的发酵过程中，温度比较低，发酵时间比较长，发酵完毕之后，酵母大多沉聚在底部，像Pilsner Beer,Munich Beer这一类的著名啤酒，大多采用此种酵母进行发酵。值得一提的是，用来酿酒的酵母，均含有大量的蛋白质和多种氨基酸，维生素以及矿物质，特别是核酸，更具有抗老防衰的独特作用11。2.3 麦芽汁制备2.3.1 麦芽与谷物辅料的粉碎2.3.1.1 麦芽粉碎麦芽粉碎常采用干法粉碎、湿法粉碎、回潮粉碎和连续浸渍增湿粉碎四种方法。1.干法粉碎干法粉碎是传统

28、的粉碎方法，要求麦芽水分在68%为宜，此时麦粒松脆，便于控制浸麦度，其缺点是粉尘较大，麦皮易碎，容易影响麦汁过滤和啤酒的口味和色泽。国内中小啤酒企业普遍采用。目前基本上采用辊式粉碎机，有对辊、四辊、五辊和六辊之分。2湿法粉碎所谓湿法粉碎，是将麦芽用2050的温水浸泡1520min，使麦芽含水量达25%30%之后，再用湿式粉碎机粉碎，之后兑入3040的水调浆，泵入糖化锅。其优点是麦皮比较完整，过滤时间缩短，糖化效果好，麦汁清亮，对溶解不良的麦芽，可提高浸出率（12%）；缺点是动力消耗大，每吨麦芽粉碎的电耗比干法高20%30%；另外，由于每次投料麦芽同时浸泡，而粉碎时间不一，使其溶解性产生差异，糖

29、化也不均一。3回潮粉碎回潮粉碎又叫增湿粉碎，是介于干、湿法中间的一种方法。在很短时间里向麦芽通入蒸汽或一定温度的热水，使麦壳增湿，使麦皮具有弹性而不破碎，粉碎时保持相对完整，有利于过滤。而胚乳水分保持不变，利于粉碎。增湿时可用50KPa的干蒸汽处理3040s，增湿0.7%1.0%。也可用4050的热水，在34m的螺旋输送机中喷雾90120s，增重1%2%，增湿后麦皮体积可增加10%25%。其优点是麦皮破而不碎，可加快麦汁过滤速度，减少麦皮有害成分的浸出。蒸汽增湿时，应控制麦温在50以下，以免破坏酶的活性。增湿粉碎是60年代推出的粉碎方法，由于其控制方法及操作比较困难，所以此法并未普及。4连续浸

30、渍增湿粉碎此方法是20世纪80年代德国Steinecher和Happman等公司推出的改进型湿式粉碎机。它将湿法粉碎和增湿粉碎有机地结合起来。已称量的干麦芽先进入麦芽暂存仓，然后在加料辊的作用下连续进入浸渍室，用温水浸渍60 s，使麦芽水分达到23%25%，麦皮变得富有弹性，随即进入粉碎机，边喷水边粉碎，粉碎后落入调浆槽，加水调浆后泵入糖化锅。由于此法改进了前几种方法的缺点，减轻了辊子负荷，电耗接近干法粉碎，麦芽浸渍时间基本相等，麦芽溶解性一致，所以此法是采用过滤槽法过滤最好的麦芽粉碎方法。缺点是设备结构复杂，造价高，维修费用高12。通过以上几种粉碎方法的比较，选用连续浸渍增湿粉碎。2.3.1

31、.2 辅料粉碎由于辅料均是未发芽的谷物，胚乳比较坚硬，与麦芽相比所需的电能较大，对设备的损耗较大。对粉碎的要求是有较大的粉碎度，粉碎得细一些，有利于辅料的糊化和糖化。2.3.2 糖化2.3.2.1 糖化目的与要求所谓糖化是指利用麦芽本身所含有的酶(或外加酶制剂)将麦芽和辅助原料中的不溶性高分子物质（淀粉、蛋白质、半纤维素等）分解成可溶性的低分子物质（如糖类、糊精、氨基酸、肽类等）的过程。由此制得的溶液称为麦芽汁。麦汁中溶解与水的干物质称为浸出物，麦芽汁中的浸出物对原料中所有干物质的比称为“无水浸出率”。糖化的目的就是要将原料(包括麦芽和辅助原料)中可溶性物质尽可能多的萃取出来，并且创造有利于各

32、种酶的作用条件，使很多不溶性物质在酶的作用下变成可溶性物质而溶解出来，制成符合要求的麦芽汁，得到较高的麦芽汁收得率13。2.3.2.2 糖化工艺本次设计酿制的啤酒为浅色啤酒，要求色泽浅（5.06.0EBC左右），发酵度高，残余可发酵性糖少，泡沫好（泡持时间在5min以上），因此采用复式浸出糖化法酿造特点：辅料需单独处理，进行液化和糊化。利用麦芽中淀粉酶作液化剂，液化温度为7075，糊化料水比为1：5，采用耐高温淀粉酶作液化剂协助糊化、液化。辅料比例大（30%），糊化料水比为1：3.8。并醪后不再进行煮沸，而是在糖化锅中升温达到糖化各阶段所需要的温度。具体操作见图2-114。自来水 糊化锅 糖化

33、锅大米粉 1062kg麦芽粉 213kgt0 10 min麦芽2975kgt麦醪30min 料水比1:5 52 料水比1:3 43min 15min93（20min） 冷却t 8min 63（30min）100 （20min） 5min 70（25min） 5min 5（15min）图2-1 糖化工艺流程2.3.2.3 糖化工艺曲线2.3.2.4 糖化工艺论证糊化锅中料水比为1：5，热水温度为52，热水与糊化锅中的物料混合之后温度为50，此温度下进行蛋白质休止。随后将糊化锅中糊化醪加热至100，利用热力作用使生物料得到彻底糊化、液化，提高物料浸出率。糊化锅中物料煮沸20min后，降低温度至88

34、。把糊化锅中的醪液与糖化锅中醪液进行混合，混合过程在15min内完成，混合之后醪液温度为63，此温度下-淀粉酶活性最高，可以把淀粉分解为麦芽糖和糊精。在此温度下保持30min之后升温至70，此温度下淀粉酶活性最高，作用直链淀粉时，生成麦芽糖、葡萄糖和小分子糊精；作用支链淀粉时，生成界限糊精、麦芽糖、葡萄糖和异麦芽糖。2.3.3 麦汁的过滤糖化醪的过滤方法有过滤槽法、压滤机法及快速渗出槽法。本次设计中物料的粉碎采用的是连续浸渍增湿粉碎，这种粉碎方法最时候过滤槽法，因此，麦汁过滤采用过滤槽。糖化结束后，从过滤槽槽底通入7678的热水，以浸没滤板为度。将糖化醪充分搅拌，并尽快泵入过滤槽后，使用耕槽机

35、翻拌均匀，再静置20分钟左右，让醪槽自然沉降，形成过滤层。最先沉下的是谷皮之类，随后是未分解的淀粉和蛋白质，滤层厚度要求在3045cm，如果糖化效果较好，醪槽表面的黏稠物就少，且醪槽上面的糖化液清凉，滤层形成后开始过滤操作。起始流出的原麦芽汁混浊不清，必须用泵泵回过滤槽再次过滤，直至得到的是澄清原麦芽汁，然后将原麦芽汁泵入煮沸锅。自正式过滤开始后1530分钟起检查原麦芽汁的糖度、澄清度以及色、香、味。糖化过滤期间，一般可不翻动麦槽层，但若过滤速度太慢，则可用耕槽机进行耕槽，从上至将醪槽层耕松，注意不要在同一深度反复翻耕，以免压实槽层15。2.3.4 麦汁的煮沸和酒花的添加煮沸的目的是蒸发多余水

36、分使麦汁浓缩到规定浓度；溶出酒花中有效成分，增加麦汁香气苦味；促进蛋白质凝固析出，增加啤酒稳定性；破坏全部酶，进行热杀菌。1.麦汁煮沸方法 常用间歇常压煮沸，原麦汁过滤期间，当麦汁已将加热层盖满后，开始加热保持80左右，让酶继续对残存淀粉分解，洗槽结束时加热至沸，煮沸时间一般为12小时。2.酒花添加量 添加酒花都在麦芽汁煮沸过程中进行，不同的添加时间和不同的添加量会有不同的结果，因此掌握好添加时间和各次添加量是十分重要的。3.酒花的添加方法 添加酒花一般分3次进行，在麦芽汁初沸时，加入酒花全量的20，40分钟后再加全量的40，煮沸结束前加入剩下的40。麦芽汁开始煮沸时，添加酒花的主要目的是利用

37、其苦味以及防止泡沫升起，因此可先用质地较差或存放时间较长的酒花。最后一次添加酒花是为获得酒花香气，因此应选用优质的新鲜酒花。2.3.5 麦汁的冷却及去除冷凝固物麦汁冷却的目的主要是使麦芽汁达到发酵接种的温度810，同时，使大量的冷凝固物析出。近年来都使用薄板冷却器冷却麦芽汁，冷却时间通常为12h。麦芽汁冷却结束后，可用无菌压缩空气将薄板冷却器中的麦芽汁顶出。整冷却操作，要防止外界杂菌污染。2.4 啤酒发酵2.4.1 啤酒发酵的基本理论冷麦汁接种啤酒酵母后，发酵即开始进行。啤酒发酵是在啤酒酵母体内所含的一系列酶类的作用下，以麦汁所含的可发酵性营养物质为底物而进行的一系列生物化学反应。通过新陈代谢

38、最终得到一定量的酵母菌体和乙醇、CO2以及少量的代谢副产物如高级醇、酯类、连二酮类、醛类、酸类和含硫化合物等发酵产物。这些发酵产物影响到啤酒的风味、泡沫性能、色泽、非生物稳定性等理化指标，并形成了啤酒的典型性。啤酒发酵分主发酵（旺盛发酵）和后熟两个阶段。在主发酵阶段，进行酵母的适当繁殖和大部分可发酵性糖的分解，同时形成主要的代谢产物乙醇和高级醇、醛类、双乙酰及其前驱物质等代谢副产物。后熟阶段主要进行双乙酰的还原使酒成熟、完成残糖的继续发酵和CO2的饱和，使啤酒口味清爽，并促进了啤酒的澄清。2.4.2 高浓度稀释啤酒发酵1.一般的啤酒酵母耐酒精比较差，用于高浓度麦汁发酵后，其回收酵母的活力比较低

39、，需选用耐高酒精度和高渗透压的啤酒酵母，以适应高浓度麦汁发酵。2.酵母接种量应随麦汁浓度增高的比例而酌量增加，否则发酵时间将延长，发酵不完全。3.酵母使用代数较低浓度麦汁发酵者减少。4.麦汁浓度愈高，氧的溶解度愈低，麦汁冷却时应适当增加通风量，溶解氧以达810mg/kg左右为宜，必要时也可采用通入纯氧解决之。5.发酵温度可以不变，仍按各厂常规方法控制之。6.采取（2）（4）两项措施，高浓度麦汁的发酵时间可以不延长。7.随麦汁浓度的提高，发酵时可能泡沫增多。采用锥形发酵罐，满罐容量不宜过多，以80%为好，罐的利用率稍有降低16。2.4.3 发酵工艺曲线2.4.4 发酵工艺论证本设计采用高温发酵、

40、高温后熟工艺。接种温度8，前发酵时间2d；主发酵温度12，发酵时间6d；达到规定发酵度后开始降温，降温速度以控制在2d内完成为宜，温度降至-2，在此温度下维持7d进行贮酒。采用高温发酵，酵母增殖浓度高，氨基酸同化率高，pH降低迅速，高分子蛋白质、多酚和酒花树脂沉淀较多，而且会产生较多的双乙酰。但由于采用高温发酵，酵母会在很短时间内把双乙酰还原，达到规定要求数值。此法适合酿制淡爽啤酒，而且在相同的贮酒期可以酿成非生物稳定性好的啤酒。2.5 厂址选择的地点及条件2.5.1 地理位置青岛位于山东半岛南端(北纬35353709，东经1193012100)黄海之滨。青岛依山傍海，风光秀丽，气候宜人，是一

41、座独具特色的海滨城市。全市海岸线(含所属海岛岸线)总长为870公里，其中大陆岸线730公里，占山东省岸线的1/4。海岸曲折，岬湾相间。2.5.2 气候青岛地处北温带季风区域，属温带季风气候。市区由于海洋环境的直接调节，受来自洋面上的东南季风及海流、水团的影响，故又具有显著的海洋性气候特点。空气湿润，雨量充沛，温度适中，四季分明。春季气温回升缓慢，较内陆迟1个月；夏季湿热多雨，但无酷暑；秋季天高气爽，降水少，蒸发强；冬季风大温低，持续时间较长。据1898年以来的气象资料表明，市区年平均气温12.2，极端高气温36.2（1939年7月31日），极端低气温16.4（1931年1月10日）。全年8月份

42、最热，平均气温25.1；1月份最冷，平均气温1.2。日最高气温高于30的日数年平均为11.4天，日最低气温低于5的日数年平均为22天。降水量年平均为775.6毫米，春、夏、秋、冬四季雨量分别占全年降水量的14、57、22和7。年降水量最多1272.7毫米（1911年），最少仅308.2毫米（1981年），降水的年变率为62。年平均降雪日数只有10天，气压平均为1008.6百帕，年平均风速为5.3米秒，以东南风为主导风向。年平均相对湿度为73，7月份最高，为89；12月份最低，为68。青岛海雾多频，浓雾年平均51.3天，轻雾108.2天。2.5.3 地形丘陵是青岛地区的主要地貌类型，一般海拔50

43、500米,切割深度小于100米。山势比较缓和,地貌形态比较单调。适合建造工厂。2.5.4 水文青岛市共有大小河流224条，均为季风区雨源型，其中大沽河是青岛市最大的河流。大沽河水系包括主流及其支流，主要支流有小沽河、五沽河、流浩河和南胶莱河。大沽河发源于招远市阜山，由北向南流入青岛，经莱西、平度、即墨、胶州和城阳，至胶州南码头村入海。干流全长179.9公里，流域面积6131.3平方公里(含南胶莱河流域1500平方公里)，是胶东半岛最大水系。大沽河多年平均径流量为6.61亿立方米。2.5.5 交通运输青岛公路交通十分发达，迄今为止，青岛市已建成济青、胶州湾、西流、西流、夏双、潍莱、同三、青银、206国道、前湾港疏港等9条高速公路，高速公路总里程达到524公里，占全国高速公路总里程的六十分之一，占全省六分之一。目前，青岛市高速公路数量、长度、密度和高速公路在所有公路中所占比重等指标均在全国同类城市中名列第一，并已初步达到发达国家水平。第3章 物料衡算3.1 糖化车间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）等。3.1.1 工艺技术指标及基础数据根据表3-1的基础数据，首先进行100kg原料生产10淡色啤酒的物料衡算，然后进行100L10淡色啤酒的物料衡算，最