【正文】 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 1 頁 共 71 頁 1 前言 1． 1 啤酒 制備工藝簡介 啤酒是 以大麥為主要 原料 的釀造酒， 經(jīng) 粉 碎 ， 糖化 ， 發(fā)酵等工序制得 。 啤酒生產(chǎn)過程分為麥芽制造、 糖化 、前發(fā)酵、后發(fā)酵、過濾滅菌、包裝等幾道工序。 麥芽制造：大麥浸漬吸水后，在適宜的溫度和濕度下發(fā)芽，發(fā)芽時產(chǎn)生各種水解酶，如蛋白酶、糖化酶、葡聚糖酶等，這些酶可將麥芽本身的蛋白質分解成 肽和氨基酸，將淀粉分解成糊精和麥芽糖等低分子物質。發(fā)芽到一定程度，經(jīng)過干燥，制成水份含量較低的麥芽。 糖化 ：麥芽經(jīng)過粉碎，加入溫水，在一定的溫度下，利用麥芽本身的酶制劑，進行糖化（主要將麥芽中的淀 粉水解成麥芽糖），為了降低生產(chǎn)成本，還可以加入一定比例的輔料（ 大米、玉米、糖漿等 ）。制成的麥芽醪，進行過濾，得到麥芽汁，送 入 麥汁煮沸鍋中，將多余的水 分 蒸發(fā)掉，并加入酒花。 最后沉淀冷卻充氧，為發(fā)酵做好充分的準備。 發(fā)酵：麥芽汁經(jīng)過冷卻后，加入酵母菌，輸送到發(fā)酵罐中，開始發(fā)酵。傳統(tǒng)工藝分為前發(fā)酵和后發(fā)酵，分別在不同的發(fā)酵罐中進行，現(xiàn)在流行的作法是在一個罐內進行前發(fā)酵和后發(fā)酵。前發(fā)酵主要是利用酵母菌將麥芽汁中的麥芽糖轉變成酒精，后發(fā)酵主要是產(chǎn)生一些風味物質，排除掉啤酒中的異味，并促進啤酒的陳熟，這一期間，控制一定的罐內壓力，使后酵時產(chǎn)生的二氧化碳保留在啤酒中。 過濾滅菌：經(jīng)過 15 天 左右的發(fā)酵，將啤酒 進行 過濾，除去啤酒中的酵母菌和微小的顆粒，再 進行低溫 冷卻， 進入清酒罐 。 包裝： 包裝方式主要有瓶裝和罐裝，還有桶裝等 。 1． 2 設計的內容與依據(jù) 設計題目 年產(chǎn) 12 萬噸淺色啤酒的工廠工藝設計 課題來源 設計要求 編寫設計說明書 （ 1） 廠址選擇及論證 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 2 頁 共 71 頁 （ 2） 總體行業(yè)生產(chǎn)狀況及水平，生產(chǎn)工藝流程選定及論證 （ 3） 生產(chǎn)的物料衡算并列表 （ 4） 水（地下水）、電（工業(yè)用 電）、汽、冷、風及熱量平衡計算 （ 5） 主要工藝設備選型及計算（以國產(chǎn)設備為主）并列出全廠設備一覽表 （ 6） 人員組織及管理 （ 7） 環(huán)境保護和三廢治理方案和措施（參照有關國家標準進行） （ 8） 相關經(jīng)濟概算（重點是單產(chǎn)消耗和成本概算） 設計圖紙 （ 1） 工廠 布置圖 3 張：全廠平面布置圖、制麥車間平面布置圖，制麥車間立面圖 （ 2） 工藝流程圖 3 張 ：制麥工藝流程圖、糖化工藝流程圖、發(fā)酵工藝流程圖 1． 3 廠址選擇和論證 選擇地點 : 本廠選在河北省新樂。 氣候條件 : 石家莊 地處大陸性季風氣候區(qū) ,冬季寒冷干燥，多 西 北風，夏季炎熱干燥，多東南風，春秋溫和。由風玫瑰圖可知 ， 該地區(qū)的主導風向為東南風 。 新樂是石家莊的郊縣，位于石家莊的東北角。夏季產(chǎn)量高，正處于風的下游階段，因此選在此處，不會給居民造成污染。 廠址論證 ： 新樂市位于河北省中部，南距石家莊 39 公里 ， 北距北京 240 公里 、 天津 300 公里。地理位置優(yōu)越 ， 交通便利 ， 歷史上稱之謂 ―九省通衢 ， 三輔重地 ‖。 京廣 、 朔黃兩條鐵路、縱橫貫穿全境 ，交通便利，有利于產(chǎn)品的銷售。 人口密集，有著廣闊的消費市場 。 地勢平坦，有利于工 廠總平面布置； 而且可用地面積廣闊，土地的征用符合一系列的法規(guī)， 地下水儲量大 ,埋藏淺 ,水質優(yōu)良 ， 適合啤酒生產(chǎn) 。 1． 4 原輔料及成品 原料 主要原料為：大麥 來 源 ： 澳 麥 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 3 頁 共 71 頁 澳麥的特點：顆粒粗短，粒大，有光澤，背內少痕跡，麥皮薄，總氮含量適中，浸出率高，溶解性 好，庫值適中。 采用品種優(yōu)良的二棱大麥。 其 特點 為 ：麥粒肥大飽滿，色澤淡黃，新鮮，用它制麥無水敏性，發(fā)芽率高，溶解好，浸出率高，溶解性好，浸出率一般高到 78%以上，蛋白質含量一般為 11%左右，釀造性好，發(fā)酵度高，泡沫性好， 細膩持久。 優(yōu)良釀造大麥品種的特點： （ 1）粒大飽滿，皮薄，色淺，體型短 （ 2）高產(chǎn)，低肥，抗病毒 （ 3）成熟期早，休眠期短，浸出率高 （ 4）粒重量高，二棱大麥不低于 42 克，六棱大麥不低于 34 克 （ 5）粉狀顆粒，在 80%以上 （ 6）吸水能力強， 72 小時浸漬水分應達 %以上 （ 7）蛋白質含量適中，二棱大麥 911%，六棱大麥 1012% （ 8）大麥和制成麥芽的酶活性高 （ 9）發(fā)芽率不低于 95%，溶解良好，制麥收得率高 我國啤酒大麥質量標準見表 表 我國二棱大麥質量標準 項目 等級 一級 二級 三級 外觀 淡黃色，具有光澤， 無病斑粒，無霉味 和其它異味 淡黃色，具有光澤， 無病斑粒，無霉味 和其它異味 黃色，無病斑粒， 無霉味和其它異味 千粒重量（ g） ≥40 ≥35 ≥32 夾雜物（ %） ≤1 ≤ ≤2 發(fā)芽率（ %） ≥95 ≥90 ≥85 水分（ %） ≤13 ≤14 ≤14 無水蛋白質（ %） ≤12 ≤13 ≤14 大麥的儲藏 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 4 頁 共 71 頁 大麥與其它許多植物種子一樣 ,具有特殊的休眠機制 ,新收獲的大麥不但發(fā)芽率低 ,而且發(fā)芽不均勻 ,須經(jīng)過 6～ 8 個星期的后熟期才能正常的發(fā)芽力。本廠采用 立倉儲藏大麥，在立倉中設有通風管道，溫度自動記錄儀和噴藥器的輔助裝置。 輔料： 輔料選用 大米 來源： 山東 規(guī)格要求 ： 水分愈低愈好，粉碎愈細愈好，不得含有整粒大米，粉碎物品公斤重量為 80～ 90kg/hl。 論證說明 我國盛產(chǎn)大米，大米淀粉含量高于其他谷類， 添加大米的啤酒色澤淺，口味清爽 ，泡沫細膩，酒花香味突出，非生物穩(wěn)定性較好，特別適宜制造下面發(fā)酵的淡色啤酒 。 雖 然玉米，大麥、小麥都可以做輔助原料，但是它們都有其不足 之處，由于玉米 富含油脂 ， 破壞啤酒的泡特性，減弱起泡能力，且產(chǎn)生異味。此外，油脂在貯藏的過程中易氧化，產(chǎn)生不良口味，不能長期存放。 用小麥、大麥做輔料，其用量低，而且制成麥汁粘度高。 酒花 來源：新疆 規(guī)格要求：中華人民共和國國家標準 。 本廠采用酒花顆粒和酒花制品（酒花浸膏）。 論證說明 酒花的功能是賦予啤酒香味和爽口苦味，增進啤酒花特性和穩(wěn)定性，和麥汁共沸時促進蛋白質凝固，有利于 澄清 ，增加麥汁和啤酒的 防 腐蝕能力。 酒花制品的優(yōu)點：（ 1）貯運體積大大縮小；（ 2） 可用常溫保存；（ 3）減少麥汁損失；（ 4）可準確的控制苦味質含量；提高酒花利用率； 水 來源：地下深井水 論證說明 地表水容易受到工農(nóng)業(yè)廢水及生活污水污染，因此本廠選用地下水。 成品啤酒 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 5 頁 共 71 頁 品種： 12176。 Bx、 11176。 Bx 淡色 啤酒 規(guī)格要求 : 見表 啤酒感官指標、表 啤酒理化指標 表 啤酒感官指標 項目 優(yōu)級 一級 二級 外觀 透明度 清涼透明無明顯懸浮物和沉淀物 澄清、較透明 濁度 ≤ ≤ ≤ 泡沫 形態(tài) 泡沫潔白細膩持久掛杯 泡沫潔白細膩較持久掛杯 泡沫較潔白 泡持性 瓶裝 ≥ 210 ≥ 180 ≥ 120 罐裝 ≥ 180 色度(EBC) 14176。 ～ ～ 12176。 11176。 10176。 ～ ～ ～ 8176。 ～ 香氣和口味 有明顯酒花香氣，爽口，酒體協(xié)調柔和，無異香異味 有明顯酒花香氣，口味純正，較爽口協(xié)調，無異香異味 有酒花香氣，口味較純正，無異味 表 啤酒理化指標 級 別 優(yōu)級 一級 二級 酒精含量 % ≥ ≥ ≥ 原麥汁濃度 % 12177。 總酸 Ml/100mL ≤ 二氧化碳 % ≥ ≥ ≥ 雙乙酰 mg/L ≤ ≤ ≤ 保質期 瓶裝， 罐 裝熟啤酒保質期不少于 120 天（優(yōu)，一級） 60 天（二級）瓶裝鮮啤酒保質量期不少于 7 天，罐裝，桶裝鮮啤保質期不少于 3 天。 1． 5 啤酒廠的環(huán)境措施 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 6 頁 共 71 頁 副產(chǎn)物的處理 麥芽制造和啤酒釀造生產(chǎn)過程中主要的副產(chǎn)品有：麥芽的麥根、糖化的麥糟、冷卻的 沉淀蛋白質、發(fā)酵的酵母和 CO2等，麥糟及沉淀蛋白可做飼料；麥根和酵母可利用其所含有效成分，制造藥品； CO2可回收再利用。 廢水處理 ： 廢水處理應根據(jù)當?shù)厥姓筮M行，采用好氣性的生物處理系統(tǒng)，利用細菌充分分解有機物。其處理過程大致為：廢水流量的平衡；篩分去除固形物；加營養(yǎng)鹽和調節(jié)PH 值；廢水的第一次沉降；生物氧化作用；廢水的第二次沉降；污泥的排除。 采用上流式厭氧污泥床 氧化溝法處理啤酒生產(chǎn)廢水。針對啤酒廢水特點，吸收和引進國內較成熟的上流式厭氧污泥床生化處理技術，結合本地的實際進行使用。用 UASB法作級生化處理，配以氧化溝活性污泥法作二級處理，基本上能滿足中等濃度有機廢水處理達標排放標準 2 工藝流程的確定 制麥 將原大麥制成麥芽習慣稱為制麥，它是啤酒生產(chǎn)的開始，麥芽制備工藝決定了麥芽品種和質量，從而決定了啤酒的類型，麥芽質量將直接影響釀造工藝和成品啤酒的質量。 工藝流程 原大麥 → 粗選機 → 立倉貯存 → 精選 分級機 → 稱量貯藏 → 大麥高位槽 → 浸 麥 槽 → 濕大麥 → 薩 拉丁發(fā)芽箱 → 綠麥芽 → 單層高效干燥爐 → 除根機 → 立倉貯藏 → 成品麥芽 工藝論證 貯麥 :采用立倉貯藏 （ 1）優(yōu)點 :占地面積小，不易受病蟲害，倒倉方便，清潔、殺菌方便。 （ 2）要求 : ①大麥已成熟，新收割的大麥不能馬上進倉 ② 干燥大麥含水量必須在 12%以下，最高溫度極限定為 15℃ ； ③ 大麥必須除塵，除雜物； （ 3）輔助裝置：清洗除塵裝置、人工干燥裝置、輸送裝置、通風裝置、噴藥裝置、 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 7 頁 共 71 頁 測麥溫裝置 大麥的精選與分級 精選 ： 除去大麥中的糠灰，雜谷及金屬 ； 分級：為浸漬均勻，發(fā)芽整齊創(chuàng)造條件，提高麥芽的浸出率。 分級標準如下表 :見表 大麥分級標準 表 大麥分級標準 分級大麥 篩孔規(guī)格 顆粒腹徑 用途 Ⅰ號大麥 25 以上 制麥用 Ⅱ號大麥 25 以上 制麥用 Ⅲ號大麥 以下 飼料用 浸麥： 采用 噴淋浸麥法 （ 1） 特點 :利用水霧供給麥粒氧氣和水，簡單而經(jīng)濟。耗水量少，供氧充足，發(fā)芽速度快，同時相應減少污水處理。可使麥粒接觸更多的空氣，提前發(fā)芽，減少浸麥和發(fā)芽時間。 總的操作時間 48 小時 ， 用水量只有一般浸麥法的 1/4，同時相應減少了污水處理負擔。 （ 2）操作方法： ① 投料后水洗浸麥 6 小時，每隔一小時通風十分鐘。 ② 斷水噴霧 18 小時，每隔 1 小時通風 10 分鐘。 ③ 水浸 2 小時，通風攪拌 20 分鐘。 ④ 斷水噴霧 10 小時，每隔 1 小時通風 10 分鐘。 ⑤ 水浸 2 小時，通風 20 分鐘。 ⑥ 斷水噴霧 8 小時，每隔 1 小時通風 20 分鐘。 ⑦ 停止噴霧，空 水 2 小時出槽。 （ 3） 浸麥的添加劑 : ① 石灰水 作用 :先制成飽和石灰乳，然后加入浸麥水中。起殺菌作用，能浸出麥皮中的多酚物質苦味等有害物質，有利于發(fā)芽力的提高和改變啤酒色澤、風味和非生物穩(wěn)定性。 ②甲醛 1～ 作用 :有殺菌作用，浸出花色苷，提高啤酒的非生物穩(wěn)定性，抑制根芽生長，降低 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 8 頁 共 71 頁 制麥損失。 發(fā)芽：采用 薩拉丁發(fā)芽箱 特點： ① 占地面積小 ② 不受季節(jié)影響，全年均可生產(chǎn) ③ 通風式發(fā)芽一般一人即可操作，便于生產(chǎn)機械連續(xù)化和自動化 ④ 撒拉丁箱發(fā)芽的麥芽制成率較地板式發(fā)芽高 1～ 2% ⑤ 發(fā)芽期較地板式發(fā)芽法短 1～ 2 天 ⑥ 單位面積產(chǎn)量較地板式發(fā)芽法高 8～ 15 倍 干燥：采用通風式單層高效干燥爐 （ 1）特點 : ①爐體結構簡單，操作方便，易實現(xiàn)自動控制； ②麥層高可達 1 米，不用翻麥機，其他附屬裝置也較簡單； ③干燥時間短，有效時間 18～ 20 小時； ④回風可加以利用，