1、学士学位设计 十万吨啤酒工厂设计1年产 10 万吨啤酒厂设计总 论（一）设计任务毕业设计要求我们综合运用所学过的基础知识和专业知识，设计系统的、完整的啤酒工厂。设计侧重点在啤酒工厂的发酵车间工艺流程。平面布置和发酵罐的设计。（二）设计的指导思想以广西大学生命科学与技术学院生物工程教研室于 2005 年 4 月下达的年产 10 万吨啤酒厂的工厂设计任务书为依据。（三）设计的特点本设计严格按照微生物发酵工厂的要求，严格注意周围环境的清洁卫生，注意工厂车间对防火、卫生的影响，充分注意“三废”的影响和处理，保护环境。工厂的设计采用现代化的生产工艺，能实现自动化、连续化、高效率的生产。（四）设计范围本设
2、计为啤酒工厂方面的初步设讁，其主要内容为：1. 以大麦、大米和酒花为主要原料生产 11p 淡色啤酒的工艺流程的选择及论证，工艺流程包括麦芽生产、啤酒生产。2. 全厂的物料衡算。3. 全厂水、电、汽、冷及压缩空气用量的计算。4. 主要设备的选型和计算。5. 发酵车间平面布置图。6. 锥型罐的装配图。7. 全厂平面布置图。8. 全厂的技术经济指标及经济效益的计算。（五）建设规模1. 年产量：10 万吨 11p 淡色啤酒学士学位设计 十万吨啤酒工厂设计22. 采用三锅两槽式糖化设备（糖化锅、糊化锅、煮沸锅、过滤槽和沉淀槽） 。糖化一次可得热麦汁 8.55104L，旺季每天糖化 5 次，淡季每天糖化
3、3 次，每年生产天数为 300 天，其中旺季按 200 天算，淡季按 100 天算，则共糖化 1300 次，可生产 10 万吨啤酒。（六）产品方案1. 产品品种11 度淡色啤酒，全部瓶装，每瓶容量为 0.64L2、 发酵、贮酒期采用圆柱体锥型发酵罐一罐法发酵，发酵、贮酒时间为 20 天。（七）经济技术指标1. 生产规模：10 万吨/年2. 生产方法：双醪一次煮出糖化法（二次煮出糖化法） ，圆柱体锥型发酵罐一罐发酵法3. 生产天数：300 天/年，旺季按 200 天算，淡季按 100 天算4. 最大日产量： 384.5 吨/天5. 副产品产量：湿糖化槽 1.7110 3吨/每年6. 产品质量：1
4、1p 普通淡色啤酒：符合 GB2785 规定7. 总损失率：12.1%（对热麦汁）8. 单耗（耗原料量/吨啤酒）（1） 精选大麦：179.6Kg/吨啤酒（2） 麦芽：132.7/吨啤酒（3） 大米：48.2/吨啤酒（4） 混合原料：177/吨啤酒（5） 水：14.2 吨/吨啤酒（6） 电：23.4 度/吨啤酒学士学位设计 十万吨啤酒工厂设计3（7） 冷 6.5105kJ/吨啤酒（8） 压缩空气：25/吨啤酒（9） 蒸汽：433 吨/吨啤酒9. 劳动生产率：（1） 正式职工 372 人（2） 取瓶装 2.5 元/瓶，生产总值为 38593 万元10.总投资：2 亿(经验估算)（1） 设备价值：1
5、.2 亿元（占 60）（2） 建筑工程：3340 万元（占 16.7）（3） 安装工程：2000 万元（占 10）（4） 其他费用：2660 万元(占 13.3)11.单位产品成本：2800 万元/吨12.经济效益估算：（见表 1-1）项目 单位 11 度普通淡色啤酒啤酒商品量 瓶 154375000每箱啤酒成本 元 43每箱啤酒出厂价 元 65 每箱啤酒税 元 12每箱啤酒利润 元 10全年利润 万元 6432.3注：每箱啤酒为 24 瓶（八） 工作制度及定员1、工作制度工厂每年生产 300 天，其余时间作为开机前、开机后的维修、保养时间。对于行政人员，全年按每天 8 小时的工作时间，不实行
6、倒班制，每周休息两天。对于生产人员，生产时间里，则实行倒班制，各小组按白班、中班、夜班轮换，每 7 天轮换一班；在停产进行设备大检修时，按 8 小时工作制度。学士学位设计 十万吨啤酒工厂设计42、定员年产 10 万吨啤酒厂定员见下表: 表 12工业生产人员 非生产人员序号 部门生产工人辅助人员技术员职员合计 说明1 公共关系部2 6 82 财务部 3 4 73 企业文化部1 2 34 企业管理部5 10 155 生产技术部5 25 306 企业发展部1 3 47 直销部 2 10 128 销售部 2 15 179 供应部 2 9 1110 工程部 3 10 1311 物业管理 4 20 241
7、2 运输 2 7 913 贸易公司 1 4 514 罐装车间 1 4 715 机修车间 50 4 3 5716 酿造车间 30 4 3417 动力车间 40 5 4518 纸箱车间 48 3 5119 贮瓶车间 4 420 保卫科 15 1 16学士学位设计 十万吨啤酒工厂设计5(九) 公用工程及辅助工程主要是变电所、冷冻机房、水泵房、锅炉房、机修房、仓库、食堂、瓶箱堆场等。（十）厂址概况本厂位于桂林市郊，工厂临近环城公路，北距火车站 2.5 公里，西距桂林机场 12 公里，交通十分便利，为原（辅）料以及产品的运输带来极大方便。万伏高压输电线路直达本厂，市水厂生活用水干线也直通厂部。工厂生产和
8、生活用水也还可以直接采用地下水源供水，其水质均能符合国家生活用水标准。该厂区气候条件如下：最高温度：36 最低温度：5一般气温：1832 平均湿度：80%最高湿度：90% 主导风向：东南风水温：最高 32 最低：15（十一） 三废处理及综合利用节能措施1.三废处理及综合利用麦芽制造和啤酒酿造的生产过程中，会产生很多副产物（见表 2-3） ，主要有：麦芽的根芽、糖化的麦槽、和废酒花槽、冷却的沉淀蛋白质、发酵的剩余酵母和 CO2等。 表 13工序 副产物名称 产量选麦 瘪麦和杂谷 占大麦投料量的 5%-10%麦芽干燥 麦根 约占大麦投料量的 3%糖化 麦槽 160-200kg/100 Kg 投料量
9、冷却废酒花槽沉淀蛋白约为使用整酒花投料量的 3 倍0.3-0.7kg/100L 热麦汁发酵 主、后发酵酵母CO21-1.5kg/干酵母/t 啤酒约 5kg/100L 啤酒合理的利用这些副产物，能有效地降低生产成本，减少污染，有一定学士学位设计 十万吨啤酒工厂设计6的社会和经济效应。2.麦槽麦槽是啤酒厂最大量的副产物。每投入 100kg 的麦芽，约产生湿麦槽 160-200kg，含水分 80%左右，以干物质计为 30-40kg。以下是麦槽的成分：表 2-4：湿麦槽的成分成分 含量/% 成分 含量/%水分粗蛋白质可消化蛋白质脂肪80 左右53.52可溶性非氮物粗纤维灰份1051从这两个表可以看出，
10、麦槽具有很丰富的营养价值，是很好的饲料。若是把从麦汁回收的沉淀蛋白和废胶木掺入其中，则更具营养价值。湿麦汁水分大，营养丰富，易染菌腐败，不宜久放，应将麦槽及时出售。但是献技是生产旺季，麦槽产量大，为防止麦槽腐败，影响啤酒厂的环境质量，可先对麦槽进行低温干燥，以干麦槽出售。表 2-5：干麦槽的成分成分 含量/% 成分 含量/%粗蛋白质粗脂肪无氮浸出物28.08.241.0粗纤维粗灰份营养值/（kJ/kg）17.52.5210003.酵母在啤酒生产过程中，每生产 1 吨啤酒，有 1-1.5kg 剩余酵母产生，其中 2/3 是主发酵酵母，这部分酵母质量比较好，可回收再利用，一部分用做接种，另一部分经
11、低温干燥后出售，用做制药原料。另外 1/3 是后发酵酵母，在贮酒过程中与其他杂质共同沉淀于贮酒罐底，质量比较差，应送入糖化车间与麦槽一起干燥，作为饲料出售。4.CO2学士学位设计 十万吨啤酒工厂设计7CO2是啤酒发酵的重要副产物。它对空气质量的影响是很大的，同时，它又是啤酒中不可或缺的成分，因此，现代的啤酒厂都会对 CO2进行回收利用。一般的啤酒厂利用 CO2的方法，主要有充入啤酒形成啤酒特有的泡持性，或是压缩后罐装出售。5.废水（1） 废水的来源制麦车间的用水主要包括浸麦用水和冷却用水两部分，其中浸麦用水是制麦车间废水的主要来源，它是一种颜色很深、极易腐败、高强度的有机污染物。啤酒生产过程中
12、产生的污水主要来源于酿造车间，从酿造车间出来的水含有大量的有机物质，如麦槽、废酵母、热凝固物等，应尽量作为副产物回收利用，可减轻废水的污染程度，同时可以增加工厂的收入。 （2） 废水的处理方法：啤酒工厂的生产规模是比较大的，一天会产生大量的废水，若不将废水进行处理就直接排出，会对环境产生很大的污染。本设计中非常注意对废水的处理。除了以上减少废渣的排放能够比较有效的降低废水的污染程度外，本设计中还采用了厌氧-好氧相结合的工艺来处理废水。选用这样的废水处理工艺可以比较有效的去除废水中的有机污染物。啤酒废水中含有大量的有机物质，如废酵母、麦槽等，采用厌氧污泥床先对废水进行处理，利用厌氧菌的代谢作用将
13、有机物质分解，可以有效降低废水中 BOD 含量，另外还能将部分污泥附着在隔栅上，起到一定的分离作用。经过好氧处理的废水 COD 含量显著降低。这样，经过厌氧-好氧处理的废水，能够达到规定的废水排放标准。（十二）机械化和自动化程度本设计中，大麦、大米等固体原料的输送采用斗式提升机及真空气流输送等方式，大大提高了本厂的机械化程度，减轻了工人的劳动操作强度。自动化方面，本设计对糖化、发酵、过滤等车间实行自动化控制。对影响生产的如温度、PH 值、物料流量等参数进行自动监测，并将信息学士学位设计 十万吨啤酒工厂设计8发送到各车间的控制室，有操作工人在电脑上完成对各个参数的调节。在麦芽生产车间，通过增设计
14、量槽，提高该车间的自动化程度，同时监测各工序的温度。（十三）产品的质量、卫生、质检措施及防火1、 产品的质量：（1） 啤酒的非生物稳定性：预防的措施主要有：原料和加工工艺方面，在不影响风味和酒体的情况下，尽量减少啤酒中高分子蛋白质的含量；罐酒是尽量避免与空气的接触；添加非生物稳定剂，设法分解或除去易形成浑浊的前驱物质。（2） 啤酒的喷涌现象防止啤酒的喷涌现象的措施：避免金属污染；添加过量的钙离子；罐装后采取窜沫排氧措施；用尼龙滤去造成喷涌的前提物质。2、食品卫生近年来，啤酒工业已取得较大发展。在啤酒中添加的添加剂也逐渐多了起来，主要有：PH 调节剂、抗氧剂、增泡剂等。在生产中要严格注意食品卫生
15、条件。3、质检措施啤酒质量标准是按国家轻工业部颁发的啤酒质量标准来进行的。啤酒的验收规则：于同一生产期内生产的啤酒经过过滤包装出厂的啤酒为同一批每批啤酒出厂的时间应有技术检验部门的签署的质量合格证书；抽取样品时，可在每批中不同之处任意抽取七瓶，其中两瓶做化验用，余下五瓶留做啤酒稳定性实验。4、防火锅炉房、原料仓库、冷冻站、变电站等是啤酒厂内防火重地，应重点防范，同时，对以上这些工段的操作工人要严格考核，方能录用。二、工艺流程(一)、麦芽生产流程学士学位设计 十万吨啤酒工厂设计9麦芽的生产过程包括原大麦的预处理和贮存、大麦浸渍、发芽、发芽干燥、除根和干麦芽的贮藏等几个过程。麦芽生产流程图：（见图
16、 2-1）1. 原大麦的预处理和精选大麦的贮存进厂大麦通常含有各种杂质，如石粒、尘埃、木屑、杂草和其它谷粒等。因此，原大麦进厂后应先经过粗选，才能进仓贮存，设计上选用 SZ 型振动筛，它具有三层筛面，能分别去除原大麦中的大、中、小杂质。粗选后的麦流先经过磁力除铁器除去铁屑，然后经过除石机后除去和麦粒一样大的砂石。除去铁屑和砂石后，要进行精选及分级。大麦精选的目的是除去大麦中的杂谷；而大麦进行分级的目的是：（1） 为浸麦均匀、发芽整齐创造条件；（2） 颗粒整齐的麦芽，粉碎后能获得粗细均匀的麦芽粉；（3） 分级提炼出的瘪粒，从而提高麦芽的浸出率。大麦分级的标准 2：分级标准 筛孔规格/mm 颗粒厚
17、度/mm 用 途一号大麦二号大麦三号大麦252.5252.22.5 以下2.2 以下2.2 以下制麦用制麦用饲料用精选机与分级筛结合在一起，称为联合机。本设计就是采用联合机的生产方式。2. 大麦浸渍(浸麦)精选大麦经过先整体计量仓计量后,进入麦水混合槽与水混合,再利用输麦泵打入浸麦槽浸渍.(1) 浸麦的目的:浸麦是为了供给大麦发芽时所需的水分,大麦浸渍之前,胚部含水量很少,一切代谢活动几乎停止,浸麦之后,氧气投入种皮及胚部细胞内,大麦的呼吸作用增进,各种代谢作用开始恢复.(2) 浸麦方法-断水浸麦法断水浸麦法的特点是操作简单易控制、浸麦时间较短、发芽均匀、酶活力高、胚乳溶解良好。学士学位设计
18、十万吨啤酒工厂设计10在断水浸麦的过程中，大麦每浸渍一段时间后断水，使其与空气接触。浸水与断水期间均需通风供氧。本厂采用常用的浸 2 断 6 法，总的浸麦时间约为 60h 左右，空气休止时间为 44h 左右。（3）浸麦设备-带循环管的柱体锥底浸麦槽这种浸麦槽在传统锥底浸麦槽的基础上，加设了一条中心循环管，压缩空气由粗管底端送入，同时将麦、水混合带入，由管上喷出，经过管上端连接的回转排料臂，旋转排出。如此往返循环运动，起到机械搅拌、清洗和通风的作用，清除供氧和翻拌的死角，效果良好。3、大麦发芽经过浸麦工序之后，浸渍大麦被送入萨拉丁发芽箱中，通过控制水分、温度、麦层中氧气和碳酸气的含量，适当调节麦
19、粒的溶解和生长过程，使麦粒既达到理想的溶解度，又不过分地消耗起内溶物质。（1） 发芽的目的：发芽的目的是使麦粒生成大量的各种酶，并使麦粒中一部分非活化得到活化和增长，以利于麦粒中部分淀粉、蛋白质和半纤维素等高分子物质分解，满足糖化时的需要。（2） 发芽方法及设备经过浸麦工序之后，浸渍大麦被送入萨拉丁发芽箱，这是当代较为通用的发芽设备，它具有生产规模大，附属设备简单、控制比较方便、合理等特点。本设计中，麦芽箱的通风方式采用连续式的通风方式，通风量小，风速低，因此，麦层温度比较平稳，麦层上下温差小，失水的可能性小，大麦萌发较快，麦层中的 CO2含量低且麦层的翻拌次数减少，每天只需翻拌23 次即可。出料方式：本设计利用翻麦机做出料机用，即当翻麦机作翻麦用时，前进速度为 0.40.5m/min；作出料机的时候，其螺旋翼片停止转动，前进速度为 10m/min。在出口设置气流输送机，送至单层高效干燥炉。这样的出料方式可以减少发芽箱的附属设备。（3） 萨拉丁箱式发芽的操作要点：已经露出白点的浸渍大麦进入发芽箱后，利用翻麦机摊平，在不超过15的条件下，16h 内不翻麦。
