年产20万吨10度纯生啤酒厂工艺初步设计毕业设计目录1 前言 (1)1.1 啤酒发酵方法简介 (1)1.2 啤酒概述与发展史 (2)1.3 纯生啤酒生产基本工艺介绍 (6)1.4 啤酒的市场前景 (8)2 啤酒发酵工艺设计 (9)2.1 纯生啤酒的酿造基本要求 (9)2.2 原料的选择 (10)2.3 原料的制备 (12)2.4 麦芽的糖化 (13)2.5 麦芽汁的发酵 (14)2.6 成熟纯生啤酒的过滤 (14)2.7 无菌灌装 (15)2.8 CIP系统 (16)2.9人员 (17)2.10工艺流程图 (17)3物料衡算 (19)3.1 啤酒糖化车间工艺流程示意图 (19)3.2 啤酒生产基础数据 (19)3.3 100kg原料生产10度纯生啤酒的物料衡算 (20)3.4 生产100L度纯生啤酒的物料衡算 (21)3.5年产20万吨10度纯生啤酒酿造车间物料衡算表 (22)4热量衡算 (24)4.1 糖化工艺流程示意图 (24)4.2 糖化车间的热量衡算 (25)4.2 糖化车间总热量衡算表 (33)5 水衡算 (34)5.1啤酒厂全厂用水工艺流程示意图 (35)5.2水衡算 (35)5.3 年产20万吨10度纯生啤全厂用水衡算表 (41)6 发酵车间耗冷计算 (42)6.1 发酵工艺流程示意图 (42)6.2年产20万吨10度纯生啤酒厂发酵车间耗冷量计算 (43)6.3年产20万吨10度纯生啤酒厂发酵车间冷量衡算表 (46)7 设备与选型计算 (47)7.1 糖化锅的设计与选型 (47)7.2发酵罐的设计与选型 (48)7.3发酵罐换热器的设计 (50)总结 (53)致谢 (54)参考文献 (55)附录 (56)1 前言随着经济的发展，人们生活水平的不断提高，啤酒作为一种时尚消费品，已经为人们生活中不可或缺的商品，其市场需求日益渐增。

然而，在啤酒行业发展的同时，也存在着品种庞杂缺乏个性、创新乏力盲目跟风、倚重工艺忽视原料、企业规模偏小、渠道单一、赢利力低等问题。

因此，如何在我国啤酒生产工业的基础上，提高啤酒的生产工艺技术，提高生产过程的自动化水平，提高产品的技术含量，积极参与国际市场竞争，是一个刻不容缓的问题。

本设计采用以酵母菌为菌种的下面发酵法和一罐发酵法（即发酵和后熟在一个罐子中进行）。

同时对年产值为20万吨纯生啤酒的生产工艺进行初步设计。

以确定其物料，热量，水以及耗冷的衡算，并确定设备的选用数量与尺寸。

1.1啤酒发酵方法简介啤酒发酵过程是指啤酒酵母在一定条件下，利用麦汁中的可发酵性物质而进行的正常生命活动，而啤酒就是啤酒酵母在生命活动之中所产生的产物。

由于酵母菌类型的不同，发酵的条件和产品要求、风味等的不同，造成发酵方式也不相同。

根据酵母发酵类型不同可把啤酒分成上面发酵啤酒和下面发酵啤酒。

一般可以把啤酒发酵技术分为传统发酵技术和现代发酵技术。

现代发酵主要有圆柱露天锥形发酵罐发酵、连续发酵和高浓稀释发酵等方式，目前主要采用圆柱露天锥形发酵罐发酵。

圆柱露天锥形发酵罐发酵有以下特点：（1）底部为锥形便于生产过程中随时排放酵母，要求采用凝聚性酵母。

（2）罐本身具有冷却装置，便于发酵温度的控制。

生产容易控制，发酵周期缩短，染菌机会少，啤酒质量稳定。

（3）罐体外设有保温装置，可将罐体置于室外，减少建筑投资，节省占地面积，便于扩建。

（4）采用密闭罐，便于CO2洗涤和CO2回收，发酵也可在一定压力下进行。

即可做发酵罐，也可做贮酒罐，也可将发酵和贮酒合二为一，称为一罐发酵法。

（5）罐内发酵液由于液体高度而产生CO2梯度。

通过冷却控制，可使发酵液进行自然对流，罐体越高对流越强。

由于强烈对流的存在，酵母发酵能力提高，发酵速度加快，发酵周期缩短。

（6）发酵罐可采用仪表或微机控制，操作、管理方便。

（7）锥形罐既适用于下面发酵，也适用于上面发酵。

（8）可采用CIP自动清洗装置，清洗方便。

（9）锥形罐加工方便，实用性强。

（10）设备容量可根据生产需要灵活调整。

锥形罐发酵方法的组合形式：（1）发酵——贮酒式，两个罐要求不一样，耐压也不同，但对于现代酿酒工艺的应用不大。

（2）发酵——后处理式，即一个罐进行发酵，另一个罐为后熟处理。

对发酵罐而言，将可发酵性成分一次完成，基本不保留可发酵性成分，发酵产生的CO2全部回收并贮存备用，然后转入后处理罐进行后熟处理。

其过程为将发酵结束的发酵液经离心分离，去除酵母和冷凝固物，再经薄板换热器冷却到贮酒温度，进行1～2天的低温贮存后开始过滤。

（3）发酵——后调整式，即前一个发酵罐类似一罐法进行发酵、贮酒，完成可发酵性成分的发酵，回收CO2、回收酵母，进行CO2洗涤，经适当的低温贮存后，在后调整罐内对色泽、稳定性、CO2含量等指标进行调整，再经适当稳定后即可开始过滤操作。

本工艺采用的一罐法工艺有以下优点：清洗消耗少，因只有一个容器必须清洗；转入空罐时CO2损失少；酒损少，因没有了管道中残酒的损失；所需的工作时间少，因不用倒罐；节约能源，因不用倒泵。

没有氧侵入的危险。

从经济角度和环境保护角度出发，必须回收CO2，只有在高温后熟工艺中和较低压力下才需要CO2（碳酸化处理）。

每个罐子基本上都需要冷却装置。

1.2 啤酒概述与发展史1.2.1啤酒的简介啤酒是人类最古老的酒精饮料，是水和茶之后世界上消耗量排名第三的饮料。

啤酒于二十世纪初传入中国，属外来酒种。

啤酒是根据英语Beer译成中文“啤”，称其为“啤酒”，沿用至今。

啤酒以大麦芽﹑酒花﹑水为主要原料﹐经酵母发酵作用酿制而成的饱含二氧化碳的低酒精度酒[11]。

啤酒是以麦芽（包括特种麦芽）为主要原料，以大米或其它谷物为辅助原料，经麦芽汁的制备，加酒花煮沸，并经酵母发酵配制而成的，是一种含有二氧化碳、起泡的、低酒精度的饮料酒。

由于其具有独特的苦味和香味，营养成分丰富，含有各种人体所需的氨基酸及多量维生素、泛酸以及矿物质，当前市场需量越来越大，人们的要求也不断地提高。

1.2.2啤酒的营养价值啤酒素有“液体面包”的雅称，其营养丰富，发热量高。

啤酒中除含就进和CO₂外，还含有人体需要的多种氨基酸，维生素，糖类及无机盐等成分，这些营养成分易被人体吸收利用，因而，啤酒具有很高的营养价值。

1972年在墨西哥召开的第九届“国际营养食品会议”上，啤酒被正式选定为营养食品[13]。

啤酒可以用于佐餐或作为清凉饮料，酒温以12~14℃饮用为宜。

此外，啤酒还有一定的药理作用。

它含有叶酸，维生素B12，能改善消化机能，预防心血管疾病等。

1.2.3啤酒的分类当前市场上的啤酒琳琅满目，这些啤酒可以依据不同的标准分为以下几种：a、根据原麦汁浓度分类(1)低浓度啤酒(Small Beer)原麦汁浓度在2.5%～9.0%之间，酒精含量0.8%～2.5%之间的属低浓度啤酒。

儿童啤酒、无醇啤酒均属此类型。

(2)中浓度啤酒(light Beer)原麦汁浓度在11%～l4%之间，酒精含量3.2%～4.2% 之间的属中浓度啤酒。

这类啤酒产量最大，最受消费者欢迎。

淡色啤酒多属此类型。

(3)高浓度啤酒(Strong Beer)原麦汁浓度在14%～20%之间，酒精含量4.2%～ 5.5%，少数酒精含量高达7.5%，这种啤酒均属高浓度啤酒。

黑色啤酒即属此类型。

这种啤酒生产周期长，含固形物较多，稳定性强，适宜贮存或远销。

b、根据啤酒色泽分类（1）淡色啤酒：色度在5～14EBC之间。

淡色啤酒为啤酒产量最大的一种。

淡色啤酒又分为浅黄色啤酒、金黄色啤酒。

浅黄色啤酒口味淡爽，酒花香味突出。

金黄色啤酒口味清爽而醇和，酒花香味也突出。

（2）浓色啤酒：色泽呈红棕色或红褐色，色度在14～40EBC之间。

浓色啤酒麦芽香味突出、口味醇厚、酒花苦味较清。

（3）黑色啤酒：色泽呈深红褐色乃至黑褐色，产量较低。

黑色啤酒麦芽香味突出、口味浓醇、泡沫细腻，苦味根据产品类型而有较大差异。

c、根据杀菌方法分类(1)纯生啤酒：采用特殊的酿造工艺，严格控制微生物指标，使用包括0.45微米微孔过滤的三级过滤，不进行热杀菌，让啤酒保持较高的生物、非生物、风味稳定性。

这种啤酒非常新鲜、可口，保质期达半年以上。

(2)鲜啤酒：啤酒包装后，不经巴氏灭菌的啤酒。

这种啤酒味道鲜美，但容易变质，保质期7天左右。

(3)熟啤酒：经过巴氏灭菌的啤酒。

可以存放较长时间，可用于外地销售，优级啤酒保质期为120天。

d、根据啤酒酵母性质分类（1）上面发酵啤酒：采用上面酵母。

发酵过程中，酵母随CO2浮到发酵面上，发酵温度15～20°C。

啤酒的香味突出。

（2）下面发酵啤酒：采用下面酵母。

发酵完毕，酵母凝聚沉淀到发酵容器底部，发酵温度5～10°C。

啤酒的香味柔和。

世界上绝大部分国家采用下面发酵啤酒。

e、根据包装容器分类瓶装啤酒、易拉罐装啤酒、桶装啤酒1.2.4纯生啤酒的特点纯生啤酒是经过严格无菌处理（非热杀菌），确保酒液内没有任何活体酵母或其他微生物，保质期达六个月到一年，又称为冷杀菌啤酒。

是近几十年逐步发展起来的一种啤酒新产品，其追求的目标是啤酒口感的新鲜、纯正和爽口。

其生产是建立在整个酿造、过滤、包装全过程对污染微生物严格控制的基础上，其特点体现在纯和生这两个字上。

“纯”是指啤酒是由麦汁接入酵母发酵而来，一般的啤酒生产往往容易污染杂菌，影响啤酒品质。

“生”是指发酵完成之后经过滤的啤酒仍含有部分酵母，普通啤酒为避免灌装后酒液发酵变质，须对灌装后的酒进行巴氏杀菌处理。

但啤酒在有氧的条件下进行热处理会损失部分营养物质，并对新鲜口感造成损害，破坏原有的啤酒香味，产生不愉快的老化味。

而纯生啤酒的生产不经高温杀菌，采用无菌膜过滤技术滤除酵母菌、杂菌，使啤酒避免了热损伤，保持了原有的新鲜口味，其口感新鲜，酒香清醇，口味柔和。

最后一道工序进行严格的无菌灌装，避免了二次污染。

另外纯生啤酒与一般的生啤酒又有所区别，纯生啤酒是采用无菌膜过滤技术，滤除了酵母菌和杂菌，保质期可达180天；生啤酒虽然也未经高温杀菌，但它采用的是硅藻土过滤机，只能滤掉酵母菌，杂菌不能被滤掉，因此其保质期一般在3—7天。

因此纯生啤酒具有很长的保质期[12]。

1.2.5纯生啤酒的发展与现状啤酒的起源与谷物的起源密切相关。

人类使用谷物制造酒类饮料已有8000多年的历史。

已知最古老的酒类文献，是公元前6000年左右巴比伦人用黏土板雕刻的献祭用啤酒制作法。

公元前4000年美索不达米亚地区已有用大麦﹑小麦﹑蜂蜜制作的16种啤酒。

公元前3000年起开始使用苦味剂。

但首次明确使用酒花作为苦味剂是在公元768年。

啤酒的酿造技术是由埃及通过希腊传到西欧的。

在中世纪的德国，啤酒的酿造业主结成了坚强的同业公会。

使用啤酒花作苦味剂的德国啤酒也已输往国外，不来梅﹑汉堡等城市均因此而繁荣起来。