设计说明书-年产8万吨小麦啤酒工厂工艺设计说明书学院:专业：生物工程姓名：学号：日期：2013年9月18日年产8万吨小麦啤酒工厂工艺设计说明书摘要本次设计的目的是设计一个年产80 000t的小麦啤酒工厂，设计的内容包括工厂选址和工厂平面设计，设计成果为小麦啤酒厂选址和总平面设计，以及生产过程中的物料衡算和生产工艺。
关键词：小麦啤酒工艺设计工艺流程目录第一章绪论 (3)1.1 前言 (3)1.2 小麦啤酒的应用 (3)1.3 小麦啤酒的生产方法 (3)第二章小麦啤酒工艺设计 (4)2.1 原料的预处理 (5)2.2 主要工艺 (5)第三章工艺计算 (7)3.1 生产指标 (7)3.2 反应方程式 (7)3.3 物料衡算 (8)第四章工厂总平面设计 (11)4.1 工厂选址 (11)4.2 总平面设计 (11)4.3 设计评估 (12)总结 (13)参考文献 (14)附件 (15)第一章绪论1.1 前言小麦啤酒是指以小麦为全部或者大部分原料所生产的一类啤酒，小麦麦芽和大麦麦芽相比具有较高的蛋白质含量，从而具有很好的泡持力。
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,深受消费者的青睐。
兰考县位处中原腹地，耕地面积95万亩，小麦年产量约57万吨，大米种植面积也很大。
而且当地濒临黄河，水资源丰富，这对啤酒厂的建立有很大好处。
1.2 小麦啤酒的应用啤酒是一种含有营养成分（碳水化合物、蛋白质、维生素、矿物质）且平衡性良好的饮料。
其特点为：所含蛋白质中人体必须的氨基酸占12-22%、含有多种维生素及矿物质。
啤酒具有利尿作用、促进胃液分泌、缓解紧张作用及治疗结石作用。
适当饮用啤酒可以提高肝脏解毒作用，对冠心病、高血压、糖尿病血脉不畅、便泌均有一定疗效。
啤酒中还含有钙、磷、钾、钠、镁等无机盐和微量元素。
啤酒中约含有17种氨基酸，8种必须氨基酸。
啤酒中含有这麽多营养物质，又都溶解于液体中，容易被人体吸收，所以被称为“液体面包”是当之无愧的。
但是，饮用啤酒一定要注意适度，过量的饮用啤酒只会对身体造成伤害。
1.3 小麦啤酒的生产方法国外啤酒主要采用以下方法生产：1.3.1 上面发酵型属于传统的爱尔啤酒生产方法，用小麦麦芽为原料，按一定的糖化工艺制成麦汁，在较高的温度下接种上面酵母进行发酵，发酵结束后用撇沫法回收酵母，经适当时间的后熟及贮酒制成，具有爱尔啤酒典型的风味。
1.3.2 下面发酵型这是国内使用较多的一种发酵方式。
采用下面酵母、低温发酵，既有下面发酵啤酒的风味，又有小麦啤酒的典型香味，酯香适中，口感醇厚，酸味较轻。
1.3.3 混合发酵型同时使用两种酵母（上面酵母和下面酵母）进行发酵，先添加上面酵母，在较高的温度条件下进行主发酵，达到一定的发酵度后，回收酵母。
然后转入贮酒罐，同时添加下面酵母进行后发酵，经过适当时间的后熟处理即可。
1.3.4 阶段发酵型类似于混合发酵型，即以小麦麦芽制成的麦汁在较高的温度下添加上面酵母进行上面发酵，待发酵结束后用酵母离心分离机分离掉上面酵母，再经瞬间杀菌除去上面酵母并迅速冷却到下面酵母发酵温度，同时添加上述麦汁和下面酵母进行第二次发酵，再经后熟处理而成。
第二章小麦啤酒生产工艺图1 小麦啤酒生产工艺流程示意图表1 工艺流程设备名称编号名称1 原料贮仓2 提升机3 麦芽筛选机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 麦槽输送11 麦槽贮罐12 煮沸锅13 外加热器14 酒花添加罐15 麦汁冷却罐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 啤酒精滤机24 清酒罐25 洗瓶机26 灌装机27 杀菌剂28 贴标机29 装箱机2.1 原料的预处理2.1.1 小麦的贮藏贮藏期间，小麦水分应控制在12.5%以下，温度在150C以下。
贮藏小麦还应按时通风，防止虫、鼠及霉变的危害，严格防潮，按时倒仓、翻推.2.1.2 小麦的清选与分级小麦的清选包括粗选的精选。
粗选的目的是除去各种杂质和铁屑。
小麦粗选使用去杂、集尘、脱芒、除铁等机械方法。
精选的目的是除掉与麦粒腹径大小相同的杂质。
包括荞麦、野豌、豆草籽和半粒麦等。
小麦精选可使用精选机。
小麦的分级是把粗选精选后的小麦按颗粒大小分级。
目的是得到颗粒整齐的小麦，为发芽整齐粉碎后获得粗细均匀的麦芽粉以及提高麦芽的浸出率创造条件。
2.2主要工艺啤酒生产过程主要分为：制麦、糖化、发酵、灌装四个部分。
2.2.1 制麦制麦过程包括：选麦-浸麦-发芽-干燥与除根2.2.1.1 浸麦浸麦的目的是提高小麦的含水量，达到发芽的要求。
麦粒含水25%～35%是就可萌发。
对酿造用麦芽，还要求胚乳充分溶解，所以含水必须保持43%～48%。
浸麦还可以除去麦粒表面的灰尘、杂质和微生物。
在浸麦水中适当添加一些化学药剂，可以加速麦皮中有害物质的浸出。
在正常水温（12～180C）下浸麦，水的吸收可分为三个阶段：第一阶段：浸麦6～10h，吸水迅速，麦粒中水分质量分数上升至30%～35%。
第二阶段：浸麦10～20h，麦粒吸水很慢，几乎停止。
第三阶段：浸麦20h后，麦粒膨胀吸水，在供氧充足的情况下，吸水量与时间成直线关系上升，麦粒中水分质量分数有35%增加至43%～48%。
小麦浸渍后，呼吸强度激增，需消耗大量的氧，而水中溶氧远不能满足正常呼吸的需要，因此，在整个浸麦过程中，必须经常通入空气，以维持小麦正常的生理需求。
2.2.1.2 发芽小麦发芽是使麦粒生成各种酶类，并使麦粒中一部分非活化酶得到活化增长。
随着酶系统的形成，胚乳中的淀粉蛋白质半纤维素等高分子物质得到逐步分解，可溶性的低糖类分子和含氮物质不断增加，整个胚乳结构由坚韧变为疏松。
发芽的方法有地板式发芽和通风式发芽两种。
发芽设备有间歇式和连续式等多种不同的形式。
2.2.1.3麦芽的干燥和除根麦芽干燥的目的是除去多余的水分，防止腐败变质，便于贮藏；终止麦芽的生长和酶的分解作用；除去绿麦芽的生腥味，使麦芽产生特有的色、香、味；便于干燥后除去麦根，麦根有不良苦味，如带入啤酒，将破坏啤酒风味。
2.2.1.4 小麦麦芽的选择根据播种期的不同，小麦一般分为春小麦和冬小麦两大类；根据皮色及粒质的不同，小麦又可分为红色硬质、红色软质、白色硬质、白色软质、综合硬质、综合软质六类。
不过，适用于酿造纯生小麦啤酒的品种却很少，其中，白色软质冬小麦因其蛋白质含量较低、浸出物含量较高而被广泛用于淡色纯生小麦啤酒的生产。
酿造小麦除应符合GB1351.86 规定外，还应符合下列基本要求：水分≤13%，发芽率≥90%，千粒重≥35g，淀粉57%～64%，蛋白质≤13%，发芽力≥85%，无水浸出物≥82%，脂肪1.5%～2.3%。
谷蛋白是典型的小麦蛋白质的混合物，约占蛋白质的80%左右。
谷蛋白中主要是麦谷蛋白和麦醇溶蛋白。
由于小麦麦芽中蛋白质含量较高，使得小麦啤酒的泡持性能良好，但是同时造成麦汁过滤困难和啤酒的非生物稳定性较差，所以应尽量选用蛋白质含量较低的小麦品种制备的小麦麦芽。
2.2.2 糖化糖化过程包括：原料的粉碎-糖化-麦汁过滤-麦汁煮沸-冷却2.2.2.1麦芽粉碎由于小麦麦芽的用量较大，且没有麦皮，为了更好地发挥种皮和果皮的作用，使其在过滤时起到过滤介质的作用，宜使用湿法粉碎或增湿粉碎，以最大限度的保持种皮和果皮的完整性。
因小麦芽无谷皮溶出之嫌，为增加物料与水的接触面积，小麦芽可适度粉得细些；大麦芽粉碎尽量做到皮壳破而芽不碎。
2.2.2.2 糖化小麦芽的淀粉酶活力高，能将小麦和辅料中的淀粉分解成较多的糊精和麦芽糖，从而能提高浸出物含量，保持适宜的糖与非糖比。
由于小麦芽中蛋白质的含量较高，会造成麦汁过滤困难和啤酒的非生物稳定性较差，且小麦麦芽含氮量高于大麦麦芽，溶解度低于大麦麦芽，粉状粒的比例稍低（80%左右），库尔巴哈值不到40%，所以糖化工艺必须有利于加强蛋白质的分解。
现有的糖化工艺有浸出糖化法、程序升温浸出法、一次煮出糖化法和二次煮出糖化法，其中较低投料温度的两次煮出糖化法或一次煮出糖化法使用较多。
醪液煮沸时间为20～25min。
为了体现小麦啤酒的风格，宜采用浓醪糖化，糖化醪的料液比一般为1:2.8～1:3。
由于小麦麦芽细胞溶解不足，小麦麦芽中β-葡聚糖等半纤维素的含量高，制成的麦汁粘度高，易造成麦汁的过滤困难，所以糖化时应添加适量的β-葡聚糖酶、戊聚糖酶以降低麦汁粘度，加快过滤的进行。
最终制成的糖化醪pH5.5～5.8、糖化麦汁pH5.3～5.6。
2.2.3 发酵发酵过程包括：发酵-滤酒在发酵的过程中，人工培养的酵母将麦芽汁中可发酵的糖份转化为酒精和二氧化碳，生产出啤酒。
发酵在八个小时内发生并以加快的速度进行，积聚一种被称作"皱沫"的高密度泡沫。
这种泡沫在第3或第4天达到它的最高阶段。
从第5天开始，发酵的速度有所减慢，皱沫开始散布在麦芽汁表面，必须将它撇掉。
酵母在发酵完麦芽汁中所有可供发酵的物质后，就开始在容器底部形成一层稠状的沉淀物。
随之温度逐渐降低，在8～10天后发酵就完全结束了。
整个过程中，需要对温度和压力做严格的控制。
当然啤酒的不同、生产工艺的不同，导致发酵的时间也不同。
通常，贮藏啤酒的发酵过程需要大约6天，淡色啤酒为5天左右。
2.2.4 灌装灌装过程包括：洗瓶-验瓶-灌酒-杀菌-贴标喷码-装箱入库成品啤酒的包装常有瓶装、听装和桶装几种包装形式。
第三章工艺计算3.1 生产指标本次设计的生产指标为年产80 000t小麦啤酒3.2 反应方程式麦汁中可发酵性糖主要是麦芽糖，还有少量的葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽三糖等。
由麦芽糖生物合成乙醇的生物途径如下:总反应式1/2C12H22O12+1/2H2O→C6H12O6+2ADP+2Pi→2C2H5OH+2CO2+2ATP+226.0kJ麦芽糖葡萄糖乙醇葡萄糖的乙醇发酵共有12步生化反应，具体可分为4个阶段：第一阶段：葡萄糖磷酸化生成己糖磷酸第二阶段：磷酸己糖分裂为两个磷酸丙酮第三阶段：3-磷酸甘油醛生成丙酮酸第四阶段：丙酮酸生成乙醇3.3 物料衡算3.3.1 糖化车间工艺流程啤酒糖化车间工艺流程示意图如图所示图2 啤酒厂糖化车间工艺流程示意图3.3.2工艺技术指标及基础数据根据我国啤酒生产现况，有关生产原料配比，工艺指标及生产过程的损失等数据如表所示。
表2 啤酒生产基础数据项目名称百分比％项目名称百分比％定额指标原料利用率98.5 原料配比麦芽75 麦芽水分 6 大米25 大米水分13 啤酒损失率（对热麦汁）冷却损失 3 无水麦芽浸出率75 发酵损失 1过滤损失 1 无水大米浸出率92 奘瓶损失 1总损失 63.3.3 100kg原料（75％麦芽；25％大米）生产12º小麦啤酒的物料衡算3.3.3.1 热麦汁量麦芽收率0.75×（100-6）÷100＝70.5％大米收率0.92×（100-13）÷100＝80.04％混合原料收率98.5％×(0.75×70.5％+0.25×80.04％)＝71.79％由上可得100kg混合原料可制得的12º热麦汁量为(71.79÷12)×100＝598.3kg又知12º全麦麦汁在20ºC时的相对密度为1.084，而100ºC的热麦汁比20ºC 时的麦汁体积增加了1.04倍，故热麦汁的体积为(598.3÷1.084)×1.04＝574L 3.3.3.2 冷麦汁量为：574×（1－0.03）=556.8（L）3.3.3.3 发酵液量为：556.8×（1－0.01）=551.2（L）3.3.3.4 过滤液量为：551.2×（1－0.01）=545.7（L）3.3.3.5 成品啤酒量为：545.7×（1－0.01）=540.2(L）3.3.4 根据上述衡算结果知，100kg混合原料可生产12o成品啤酒540.2L，故可得出下述结果：2.1.2.1 生产1000L12o小麦啤酒需耗混合原料量：（1000÷540.2）×100=185.1(kg）2.1.2.2 麦芽耗用量为：185.1×75%＝138.8（kg）2.1.2.3 大米耗用量为：185.1－138.8=46.3（kg）2.1.2.4 热麦汁量为：（574÷540.2）×1000=1063（L）2.1.2.5 冷麦汁量为：（556.8÷540.2）×1000=1031（L）2.1.2.6 酒花耗用量对小麦啤酒，热麦汁中加入酒花量为0.2%，故酒花耗用量为：(574÷540.2)×1000×0.2%=2.13（kg）2.1.2.7 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）×（100－75）÷（100－80）]×138.8=163.1（kg）而湿大米糟量为：[（1－0.13）×（100－92）÷（100－80）]×46.3=16.11（kg）故湿糖化糟量为：163.1＋16.11=179.2（kg）2.1.2.8 酒花糟量设麦汁煮沸过程中酒花浸出率为40%，且酒花糟水分含量为80%，则酒花糟量[（100－40）÷（100－80）]×2.13=6.39（kg）2.1.2.9 发酵液量：551.2×185.1÷100=1020（L）2.1.2.10 过滤酒量：545.7×185.1÷100=1010（L）2.1.3 10000t/a 12o干啤糖化车间物料衡算旺季每天糖化6次，淡季每天糖化4次，每年总糖化1500次2.1.3.1 12o小麦啤酒的密度为1012kg/m3，年产80000t的啤酒总量为：80000×103÷1.012=7.9×107（L）2.1.3.2 一次糖化可得成品啤酒：7.9×107÷1500=52666.7（L）为了生产和计算方便，一下按照糖化一次的成品酒53000L计算2.1.3.3 一次糖化可得过滤酒：53000×1010÷1000=53530（L）2.1.3.4 一次糖化发酵液量：53000×1020÷1000=54060（L）2.1.3.5 一次糖化湿酒花槽量：53000×6.39÷1000=338.67（kg）2.1.3.6 一次糖化湿糖化槽量：53000×179.2÷1000=9497.6（kg）2.1.3.7 一次糖化冷麦汁量：53000×1031÷1000=54643（L）2.1.3.8 一次糖化热麦汁量：53000×1063÷1000=56339（L）2.1.3.9 一次糖化酒花用量：53000×2.13÷1000=112.9（kg）2.1.3.10 一次糖化大米用量：53000×46.3÷1000=2453.9（kg）2.1.3.11 一次糖化麦芽用量：53000×138.8÷1000=7356.4（kg）2.1.3.12 一次糖化总投料量：53000×185.1÷1000=9810.3（kg）2.1.4 生产旺季每天糖化6次，而淡季则糖化4次，每年总糖化次数为1500次。