-
年产１５万吨啤酒工厂项目设计方案
一．
啤酒概述
啤酒的定义
啤酒（英文
Beer
，德文
Bier
，
法文
Biere
）
：
< br>
是以大麦和其它谷物为原料，添加少量酒
花，采用制麦
、糖化、发酵等特定工艺酿制而成的，一种含有少量酒
精和充
足的二氧
化碳，具有酒花香和爽口的苦味，营养丰富、风味独特的低度酿造酒。
啤酒的主要原料
1
、大麦：要求：外观有光泽，淡黄色，带麦秸味，略带甜味，
夹杂物不超过
2%
[4]
，皮
薄而细嫩，表面具有横向而细的皱纹，籽粒饱满，大小均匀，干粒重
35
~45g
。
2
、大米：用大米代替部分麦芽，不仅出酒率高，而且可改善啤酒的风味和色泽。
3
、糖：在煮沸锅中直接加蔗糖、葡萄糖或淀粉糖浆等，有利于提高
发酵度，降低色度。
4
、酒花：赋予
啤酒香味和爽口苦味，增进啤酒的泡沫持久性和稳定性，与麦汁共沸时
能促进蛋白质凝固
，有利于澄清，增加麦汁和啤酒的防腐能力。
5
、酵母：酵母的质量直接关系到发酵和啤酒的质量，因此必须从各个方面对酵母进行
< br>检查，防止产生不正常的发酵现象。
6
、水：
（
1
）
浸麦用水：水温
10~15
℃，
Fe<10mg/l,Mn<1mg/l
[5]
,
微生物污染少。
（
2
）
稀释啤酒用水：
A
、澄清透明，无色，无异
味，无微生物和化学污染。
B
、排
除空
气，含氧量在
0.3ppm
[4]
以下
。
C
、调整
PH
值，去氯，去盐。
D
、充
CO
2
，
使啤酒稀释后不降低
< br>CO
2
含量。
E
、预冷至接近
0
℃再用于兑制啤酒。
酿造用水：首先必须符合国家饮用水标准
GB574
9-85
，同时要达到以下几项指标：
PH
< br>6.5
~7.8
，溶解性总固体物
<
500mg/l
，硝酸根态氮
<0
.5mg/l,
氨态氮
<0.5mg/l
[5]
。
我国的啤酒工业发展
a)1900<
/p>
年首先由俄商乌卢布列夫斯基在哈尔滨八王子建立第一家啤酒厂。
b)1903
年由德商和英商投资各
半，在青岛建立了英德酿酒公司。
c)1910
年英商在上海开办斯堪的奈维亚啤酒厂，即上海啤酒厂前身。
d)1915
年由民族
资本家张某、郝某在北京开办了双合盛啤酒厂。
e)1920
年山东人王某在烟台建立了丰泉啤酒股份有限公司。
f)
当今天下基本
为青岛啤酒、燕京啤酒、珠江啤酒三足鼎立。
啤酒的类型：
a)
按原麦汁浓度分
：
1
<
/p>
(1)
营养啤酒：糖度：
2.5
～
5BX
°
酒精度：
0.5
～
1.
8%
(2)
佐餐啤酒：糖度：
4
～
9BX
°
酒精度：
1.2
～
2.5%
(3)
储藏啤酒：糖度：
10
～
14
BX
°酒精度：
2.9
～
4.2%
(4)
高浓度
啤酒：糖度：
13
～
22BX
°酒精度：
3.5
～
5
.5%
b)
按所用的酵母种类分：
i
.
用上面
酵母发酵的啤酒。
ii.
用下面酵母发酵的啤酒。
c)
按啤酒的色泽分：
i.
浅色啤酒：以捷克的比尔森啤酒
为典型代表。
ii.
浓色啤酒：棕啤，红啤。
iii.
黑啤酒：以德国的慕尼黑啤
酒为代表。
iv.
绿啤酒：因添加螺旋藻而呈绿色。
v.
小麦啤酒，又称白啤酒，颜色浅黄，有脂香味
。<
/p>
d)
以成品啤酒杀菌与否分：
i.
鲜啤酒：未经巴氏杀菌即销售。
ii.
熟啤酒：经过巴氏杀菌即销售。
iii.
纯生啤酒：成品啤酒经过超
滤等方法进行无菌过滤，而不经过巴氏杀菌
。
e)
按包装容器分：
瓶装、罐装、桶装啤酒。
f)
以销售渠道分：
内销酒、外销酒。
g)
特殊类型啤酒
< br>：
绿啤酒、无醇啤酒（酒精
2%
以下）
、甜啤酒、粉末啤酒、乳酸啤
酒、果味啤酒、姜汁
暖啤酒。
啤酒的营养价值：
a)
啤酒因营养丰富，素有“液体面包”的雅称。在
1
972
年墨西哥召开的世界第九次营
养食品会议上，被推荐为营
养食品。
b)
啤酒除含有酒精和二氧化碳外，还含有多种氨基酸，维生素，糖类，无机盐等成分。
c)
1L
原
汁浓度为
12BX
°的啤酒，其热量相当于
770
克牛奶或
210
克面包。人
一天需
要
2986
千卡热量，
每升啤酒可产生
788
千卡热量，
相当于成人每天需要热量的
1/4
强，
所以冬天饮用时可使身子暖和起来，改善末梢血管的供血状况，防止冻疮。
d)
啤酒中含有多种维生素和
17
种人体日常所需的氨基酸，可成为菜和水果的代用品。
2
e)
因人而宜，啤酒还具有一些医疗
作用，啤酒中含有酒花素，有强心，镇静等功效，还
可以开胃健脾，促进血液循环作用<
/p>
。
二．
啤酒的主要生产工艺
啤酒酿造流程图
合格麦芽
无菌麦汁
清酒
大麦
糖化
发酵
罐装
粉碎
发酵
罐装
糖化
过滤
检验
麦汁过滤
清酒贮藏
灌酒
麦汁煮沸
杀菌
分离热凝固物
贴标
装箱
<
/p>
啤酒酿造以大麦和水为主要原料，大米或谷物、酒花为辅料，包括原料工段、糖化
车间、发酵滤酒问、脱氧水制备与高浓稀释、
CIP
清洗、气体无菌过滤和减压、酵母液
啤酒回、清酒间等。
三、
中国啤酒产业现状
我国的啤酒业始于２０世纪初，经过多年的发展尤其是改革开放以来，中国啤酒
业已逐步成长为中国市场化程度最高、竞争最为激烈的行业之一。近年来，中国啤酒市
场消费量持续上升，
2003
就达到
2
500
万吨，超越美国成为世界上最大的啤酒消费市场
我国的啤酒业发展大致经历了四个阶段：初步发展阶段、快速
发展阶段、规模扩
张阶段、向“啤酒强国”转型阶段。截至
20
11
年，中国啤酒连续十年蝉联“世界啤酒
第一产销大国”
称呼。
我们在看到中国啤酒行业的差距。
3
0
年来的中国啤酒产品出口量
仍在低水平徘徊，
例如：
2007
年的出口量为
20.57
万千升，
但只占到全国产量的
0.52%
。
同时，国内啤酒高端市场依然是洋啤酒的天下。
随着洋啤在国内扩张的加快，中国啤酒
业已经认识到要从“世界啤酒大国”向“世界啤酒
强国”转变。
近几年来，啤酒行业出现大规模的兼并、收购活
动，形成了像青岛、燕京、华润、哈啤
等超百万吨的大型集团。但是，并没有形成一大批
有实力的品牌，大多数还是地域性品
牌，在某个地区或某些地区占有率较高。近年来由于
对啤酒消费市场发展速度的过高估
计，导致啤酒工业规模扩张速度大大超过了消费市场增
长速度，啤酒行业近
3000
万吨
的生
产能力竟出现了
800
万吨左右的过剩，
严重的供求矛盾导致了全国范围内程度不一
的连年价格大战，企业利润急速下滑，行业
总体经济效益也不断走低，形势非常严峻。
3
我国啤酒行业是开放程度较高的行业之一，从
80
< br>年代末
90
年代初以来，西方各国
啤酒数十个著名的啤酒品牌涌入中国。据统计，有
60
家
5
万吨以上的重点啤酒厂搞了
合资，合资企
业的啤酒产量已占全国产量的
31%
。
这些在中国市场的占有率仅为
8%
的外国品牌主要集中在中高档市场上，
它们在高档
啤酒市场的占有率达
90%
以上，它们采用品牌策略，运用品牌进行竞争。它们经过在中
国近十年的发展，一部分品
牌在中国市场深深扎根，发展良好。比如，百威啤酒已经成
为中国市场上销量第一的外国
品牌，其产品覆盖全国
30
个省、市、自治区，并远销港
澳、东南亚等国家和地区。也有一部分外国品牌由于其运作脱离了中国市场的实际，其
经营陷入困境。被迫退出了中国市场。如澳大利亚富仕达（
Foster
’
s
）啤酒公司卖掉
< br>了在珠海的工厂，嘉士伯在上海的工厂被青岛啤酒收购。而随着中国加入世贸后，国外
啤酒巨头对进中啤酒市场展开了新一轮的进攻。比利时
INTERBREW
集团与珠啤联姻；英
国著名的老牌啤酒生产企业
NEWCASTLE
也正准备增加对合作伙伴重啤的投资；
麒麟
则正
与中国第二的燕京啤酒集团秘密磋商，正在酝酿深层次的合作；在另一大股东世界五
强
的南非
SAB
啤酒公司的支持下，
华润疯狂并购；
A&B
公司与青啤合资。外资抢滩的第二
次浪潮将改变中国啤酒工业格局，原先的“窝里斗”也将演变成全球范围的对抗。
从中国啤酒行业现状及国外啤酒品牌在国内现
状可以看出国内啤酒行业生产能力
过剩，供大于求，市场竞争激烈。国内企业为了扩大销
量，压低啤酒价格，进行低层次
的价格战，导致啤酒行业总体经济效益低下。随着世贸组
织的加入，外国啤酒品牌决不
会轻视我国啤酒市场巨大的潜力，他们带来的不仅仅是资金
和技术，更重要的是品牌。
这也可从国外啤酒品牌在国内市场的现状，看出国外啤酒品牌
在中国已经实行品牌竞
争。价格竞争对企业的长远发展极为不利，在面对日益激烈的国内
、国外市场竞争时，
价格竞争只会使企业越来越被动，越来越缺乏竞争力，尤其是面对国
外品牌的强力冲击
力时，国内啤酒企业应从根本上改变营销思路，走出低层次的价格竞争
，建立品牌竞争
的概念，进行品牌竞争，实施品牌发展战略，提高国内啤酒行业的整体经
济效益和国际
市场的竞争力。品牌竞争，企业在竞争中首先考虑的不是价格，企业通过向
市场提供高
品质的产品，完善的销售服务和整体形象来吸引消费者，向消费者传达产品背
后的企业
整体形象。
四、中国啤酒产业的发展趋势
（一）、产品结构：
我国啤酒业产品品种单调，可选择性差。目前在中国啤酒市场上，低端啤酒仍是
消费市场的主体，
这不仅是啤酒市场竞争激烈的结果而且也是中国啤酒啤酒市场竞争
程
度偏低的表现。但是近几年来，中高档啤酒消费需求所占的份额呈不断上升的趋势。<
/p>
随着国内消费水平的进一步提高和啤酒消费市场的成熟，
消费者对于大众化的普通
啤酒、干啤和鲜啤的消费需求基本上稳定保持
在一定水平；而纯生啤酒、保健啤酒和无
醇啤酒等新型的细分种类越来越受到广大消费者
的欢迎，
其市场占有率增长增长势头良
好，这类产品将是啤酒开
发的新的亮点，具有较大的市场空间
4
（
二）、市场区域结构。
中国市场上啤酒品牌的区域集中度很高，而从全国范围看市场占有率很低，因而
< br>整个啤酒产业的市场结构特征可以归纳为；啤酒品牌全国覆盖率低，呈现众多品牌瓜分
市场的局面；而区域市场的品牌集中度高，呈现明显的区域特征。这种区域结构特征的
形成主要是因为啤酒产品的地域特征和区域强势品牌的营销势力以及地方政府的保护
主
义。例如，随着英博与ＡＢ两大体系合并，将对ＳＡＢ系构成极大威胁，从其市场区
域看
，他将覆盖华东、华南、东北、西北、华南，并对青岛和珠江等啤酒集团也形成一
定压力
。
五、啤酒业强“国”之路
中国啤酒工业还有许多厄需解决的问题。如循环经济，有不少企业并没有把这个作为
工作重点来抓，特别是节能降耗、三废治理、环境保护等方面还存在不少问题。比如市
场竞争方面，低价竞争的态势也是愈演愈烈。小啤酒厂借着地方保护，在市场上低价销
售产品，严重破坏市场竞争的秩序和环境。同时，一些规模较大的啤酒集团也不惜资本
< br>扩大市场份额，进行低价倾销。再加上近两年啤酒主要原辅料价格持续攀升，能源、交
通费用持续上涨，工资、环保等费用明显增加，导致啤酒企业成本急剧提高
15%<
/p>
左右，
成为啤酒行业发展的障碍。
（一）、资本运作与整合
有业内人士
分析，在啤酒行业竞争进入第二层次后，资本就变得越来越重要。中国啤
酒企业的资本运
作、兼并整合依然在继续，规模化。集团化、信息化正有力地推动中国
啤酒产业向更高水
平发展。大型啤酒集团正在向国际化大集体方向迈进，中等啤酒集团
发展走势强劲，中小
啤酒企业通过差异化战略获得发展。关于整合能力，最简单的解释
就是：缺乏整合能力则
将遭遇有资本也不会运用的局面。强势企业应将资源优势快速。
充分输入被并购的啤酒企
业，使之成为被并购企业的竞争优势，从而提升企业整体竞争
力，提高行业利润
（二）、强化品牌建设
人们对品牌的认识往往基于这样
一个规律：认可（喜欢）产品
-
——追随内涵——
享受品牌带来的精神和文化满足。关于品牌，始终是啤酒行业乃至酒行业目前不变的话
题，从市场角度来看，啤酒企业要做的应该是品牌的市场，而不是单纯的产品的市场。
< br>对于像青岛这样的国内啤酒巨头，应实行“单个品牌”为龙头，其他强势品牌差异化定
位的综合品牌策略，例如白酒行业的洋河，其以“蓝色经典”系列为主打产品的强势崛
起就是最好的例证，同时要注重品牌意识的培养及品牌推广。而对于后进品牌，不妨采
用“插位”这一品牌营销战略，通过颠覆性的品牌营销，打破市场原有竞争秩序，进而
超
越竞争对手
5
参考文献：
[1]
< br>陈阳
.
《中国啤酒市场报告》
.
中国酒
,2006,10:44-47
[2]
吴晓咏
.
《中国啤酒行业分析及领先企业青岛啤酒的战略选择》
中国学位论文全文数据库
[3]
中国啤酒品牌现状和未来发展预测，
中国农产品加工网
2006-9-25
[4]
闫治民，中国啤酒产业现状分析与未来发展趋势，
2004.8
[5]
小辰，国外啤酒生产新技术概览
.
江苏食品与发酵
2003
年
2
期
[6]
周勇超，我国啤酒产业发展战略研究，中国商界
2008
年
6
期
6
第一章
总论及厂址选择
1.1
设计的任务及要求
设计题目：年产
15
万吨啤酒厂设计
< br>
设计范围：
1.
以麦芽、大米
为原料；
2.
设计生产啤酒麦汁浓度为
12
度；
3.
厂址设在湖南湘潭市郊。
设计任务：
1.
完成一份
3000-5000
字综述（按论文的标准格式）
；
2.<
/p>
完成一份设计说明书
（
10000
字左右）
，
包括车间工艺设计，
设备选型，
计算，三废处理等；
3.
完成
图纸
4
份。包括全厂平面布置图（手工）
、车间平面布置图、剖视
图、工艺流程图。
设计要求：设计计算正确合理，设备选型能合理适用于设计的工厂，并且具有一定
的先进性以达到提高生产效率和降低生产成本的作用。
工厂和车间的设
备布置合理，设计过程中可以参照国家标准进行布置。
1.2
设计依据和原则
设计原则：
首先，工艺技术上要先进
，考虑机械化、自动化操作，提高劳动生产率。采用已成
熟的生产技术及适当先进的生产
设备。
其次，在设备原材料的选用上要以经济性为原则，达到
成本低的目的。
最后，设计要因地制宜，考虑地区原材料来源
及水、电供应等。同时设计要在指导
老师的指导下独立完成。
7
1.3
厂址选择
工业生产的布局，
涉及到一个地区的长远规划。
一个食品工厂的建设，
对当地资源、
交通运输、农业发展都
有密切关系。因此，食品工厂的选择具有十分重要的意义。
厂址选择原则
：
首先，厂址选择，应符合国家的方针政策；
< br>其次，厂址选择，应以生产条件方面考虑。根据我国具体情况，食品工厂一般倾向
于设在原料产地附近的大中城市郊区，因此，本设计选在南京郊区，这样一方面有利于
销
售，另一方面，又可获得足够数量和质量新鲜的原料，还有利于加强工厂对农村生产
的指
导和联系，便于辅助材料和包装材料的获得，并减少运输费用。
所选厂址要有可靠的地质条件，而且附近应有良好的卫生环境，没有有害气体、放
射性
源、粉尘和其他扩散性的污染源，特别是在上风向地区的工矿企业。而且，厂址不
应选择
在受污染河流的下游。
最后，厂址选择应从投资和经济效果考
虑。所选厂址应有较方便的运输条件，有一
定的供电条件，有充足的水源，而且水质亦应
较好。
1.4
厂区总平面设计
厂区总平面设计是对一个食品工厂的各个部分，包括各建（构）筑物、堆场、运输
路线、工程管网等进行经济合理的安排，使人员、设备与物料的移动能够密切有效地配
合，从而保证各区域功能明确、管理方便、生产协调、互不干扰。因此总平面设计是否
合理，不仅与建厂投资、生产管理、安全生产、降低成本直接相关，而且也会对工厂实
行
科学管理和高效生产带来重大影响。
总平面布置图是将厂区
范围内各项建筑物（包括架空、地面、地下）总体布置在水平面
上的投影图。根据工厂的
生产性质、规模和生产工艺流程等要求，对厂区内所设置的一
定数量的生产车间、辅助设
施和生活用房等不同使用功能的建筑物按生产工艺、管理、
生活等方面的要求，并结合用
地条件进行科学全面的布局，这个过程称之为食品工厂的
总平面设计
第二章
啤酒厂工艺设计
2.1
生产工艺流程图：
8
(
一
)
制麦车间
< br>大麦通过发芽过程将内含的难溶性淀粉转变为用于酿造工序的可溶性糖类。
除了一
般
的麦芽，
还可使用结晶麦芽或烘烤的麦芽作为各种酿造类型的
成份。
结晶麦芽是经由蒸汽
处理的麦芽，慢慢炖煮后再干燥处理
，它的颜色较黑，并有如咖啡般的味道。烘烤过的麦
芽经干燥后在热度较高的回转鼓室中
烘烤处理，
它能使啤酒含有焦味，
颜色变黑。
< br>工艺流
程：
大麦的清选
→
大麦分级
→
浸麦
→
大麦发芽
→
麦芽干燥
→除根
。
所
用设备有
风力粗选机
精选机和分级筛
浸麦槽
萨拉丁发芽箱
干燥炉
除根机
(
二
)
糖化车间
水和蒸汽
↙
↘
麦芽
大米→粉碎
→
糊化锅
→糖化槽
→麦汁过滤槽
→煮沸锅
↑
麦糟
麦芽粉碎：这一过程必须保护麦
皮，采用湿法粉碎，麦芽粉碎前，对麦芽进行浸泡处
理。
这样麦
皮以及麦芽内容物就会吸水分，
变得有弹性，
麦芽内容物也能从
麦皮中被分离
出来并被粉碎，
而麦皮几乎没有损伤，
使过滤能力得以改善，
粉碎得很细的麦芽内容物能
更好地被分解。
糊化锅：首先将一部分麦芽、大米、玉米及淀
粉等辅料放入糊化锅中煮沸。
糖化槽：往剩余的麦芽中加入
适当的温水，并加入在糊化锅中煮沸过的辅料。此时，液体
中的淀粉将转变成麦芽糖。<
/p>
麦汁过滤槽：将糖化槽中的原浆过滤后，即得到透明的麦汁（
糖浆）
。
煮沸锅：向麦汁中加入啤
酒花并煮沸，散发出啤酒特有的芳香与苦味。
(
三
)
发酵车间
发酵罐：在冷却的麦汁中加
入啤酒酵母使其发酵。麦汁中的糖分分解为酒精和二氧
9
化碳，大约一星期后，即可生成
嫩啤酒
，然后再经过几十天使其成熟。
(
四
)
精炼糖车间
精炼糖：在某些啤酒中精
炼糖是重要的添加物。它使啤酒颜色更淡，杂质更少，口
味更加爽快。
< br>我们通过加入大米来获取精炼糖，
使啤酒的口味更加清爽，
以符合消费者口
味的需要。
(
五
)
瓶、罐装工序
硅藻土过滤机的操作步
骤包括：
CO2
备压→充水→排气→预涂粗硅藻土
1-3.5mm
→预
涂混合硅藻土
< br>400-500g/m2
→泵酒土混合液
80-300g
/100L
→循环→滤酒生产→压差保持
0.02-0.04M
Pa/h
→结束→顶酒→排土→清洗→更新硅藻土
将成熟的啤酒过滤后，即得到琥珀色的生啤酒
。
装瓶、
装
罐机：
酿造好的啤酒先被装到啤酒瓶或啤酒罐里。
然后经过目测
和液体检验
机等严格的检查后，再被装到啤酒箱里出厂。
洗瓶机：洗净回收的啤酒瓶。
空瓶检验机：极其细小的伤痕也不会放过。
感官检查：由专门的负责人员进行实际品尝。在确保其品质后，可出厂
2.2
糖化过程工艺控制
糖化过程中，水与麦芽粉碎混合，由此使麦芽的内容物溶出，获得浸出物。而浸出物
的主要数量只能在糖化中通过酶的作用产生。
酶在其最佳温度范围内发挥作用。
酶的重要
特性是它分解底物时的活力。
这种活力取决于各种因素：
1.
温度：
酶的活力取决于温度。
在一定温度下酶的活力是可以改变的。
在低温下，
酶活力几乎可以无限度地保持，
但随着
温度的上升，酶的活
力迅速下降。
2.
PH
值：因为随
着
PH
值的变化，酶的卷曲结构也会
发
生改变，
所以酶的活力也取决于
PH
值
。
以下物质的分解过程对酿造来讲十分重要：
淀
粉分解；
β
—葡聚糖（麦胶
物质）的分解；蛋白质的分解。淀粉的分解
，
淀粉必须彻底
分解成糖以及不使碘液变色的糊精。
淀粉的彻底分解，
不仅
仅是因为经济原因，
而且不可
分解的残余淀粉还会导致啤酒出现
糊化浑浊。
2.3
发酵过程工艺控制
各种因素对淀粉分解的影响
1
．
温度：
在
62~64
℃长时间的糖化，可以得
到最终发
酵度较高的啤酒；若超过此温度，在
72~75
℃长时间糖化，则得到最终发酵度低、含糊精
丰富的啤酒。
糖化温度的影响是非常大的，
所以糖化时在各种淀粉酶的最佳作用温度下进
行休止，即：形成麦芽糖的休止温度在
62~65
℃
β
—淀粉酶的最佳作用温度；糖化休止温
度在
72
~75
℃<
/p>
α
—淀粉酶的最佳作用温度；
糖化终止并
醪温度在
76
~78
℃。
2.
时间：
在
糖化过程中，
酶的作用并不是均匀的。
可将酶的活力划分为两
个时间阶段：
（
1
）
< br> 10
~20min
后达到酶的最大活力。在温度
62 ~68
℃之间，酶的最高活力较大。
（
2
）
40 ~60min
后，
酶的活力下降较快，然后下降变慢。
1.
PH
值：
醪液的
PH
值在
5.5 ~5.6
时，可
以看作
是两种淀粉酶的最佳
PH
值范围
。
与较高的醪液
Ph
值相比较，
在此
PH
值
下可提高浸出物
浓度。形成叫多的可发酵性糖，提高最终发酵度。
淀粉分解的检查
糖化时，
必须将淀粉彻底分解致碘检正常状态
；
糖化终了时，
借助
碘检检
查淀粉分解情况。
由于碘液遇到淀粉和较大的糊精仅在冷醪中显色，
因此必须将碘
检醪液样品冷却。
将冷醪液放在白瓷盆上或石
膏棒上，
然后滴入一滴
0.02mol/L
的黄色碘
液。糖化终了的醪液，碘检时绝对不能出现变色；在麦汁煮沸终了，还必须
进行碘检（后
糖化）
。如果碘检是出现变色现象，则说明此麦汁
碘检不正常。人们称此为“蓝色糖化”
。
10
那么由此生产的啤酒会出现“糊化
浑浊”
，因为较大分子的糊精是非溶性的。采取的不久
措施是：
取麦芽浸出液或头道麦汁添加到发酵中的麦汁里
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<
/p>
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
。
第三章
工艺计算及设备选型
3.1
物料衡算
1
表
3.1
生产
12
P
啤
酒所用基础数据
o
项
目
定
额
指
标
名
称
原料利用率
麦芽水分
大米水分
%
98.5
6
13
项
目
名
称
配
比
大米
啤
酒
损
失
率
冷却损失
发酵损失
过滤损失
包装损失
总损失
%
30
5.5
2.0
1.5
1.5
10.5
原
料
麦芽
（优
、
一级各
50%
）
70
无水麦芽浸出率（优）
79
无水麦芽浸出率（一
76
级）
无水大米浸出率
麦芽清净和磨碎损失
空瓶损失
商标损失
瓶盖损失
92
0.1
0.5
0.1
0.1
根据上述基础数据，
首先进行
100
公斤原料生产
12
o
P
淡色啤酒的物料计算，
然后进
行
100
升
12
o
P
淡色啤酒的物料衡算，最
后作
150000
吨
/
年发酵车间物料衡算。
3.1.1 100kg
原料生产
12
o
P
淡色啤酒物料衡算
（
1
）
热麦汁量
麦芽收率：
（
0.79+0.76
）
/2
×（
100-6
）
/100=72.85%
大米收率：
0.92
×（
100-13
）
/1
00=80.04%
混合原料收得率：
[0.7
×
72.85%
×（
1-0
.1%
）
+0.3
×
< br>80.04%]98.5%=73.83%
11
又上述可知
100
< br>公斤混合原料可得
12
o
P
麦汁量（麦汁在
20
℃时相对密度为
1.048
）
为：
7
3.83
×
100/12=615.25kg
< br>（含体积为：
615.25/1.048=587L
）<
/p>
。
而
100<
/p>
℃热麦汁
20
℃时的麦汁体积增加
1.04
倍，故
100
℃热麦汁体积为
615.25
×
1.
04/1.048=610.55L
（
2
）
<
/p>
添加酒花量：
610.55
×
0.1%=0.6
（
kg
）
（
3
）
<
/p>
冷麦汁量为：
610.55
×（
1-0.055
）
=576.79L
（
4
）
<
/p>
发酵成品液量为：
576.97
×（
1-0.02
）
=565.43L
（
5
）
<
/p>
清酒量为：
565.43
×（
1-0.015
）
=556.95L
（
6
）
<
/p>
成品啤酒量为：
556.95
×（
1-0.015
）
=548.6L
（
7
）
<
/p>
瓶盖：
548.6/0.64
×
1.001=858
（个）
（
8
）
<
/p>
瓶数：
548.6/0.64
×
1.005=862
（个）
（
9
）
<
/p>
商标：
548.6
×
0.64
×
1.001=858
（
张）
3.1.2
生产
100L
12
o
P
淡色啤酒物料衡算
（
1
）生产
100L
酒耗混合原料为：
100
×（
< br>100/548.6
）
=18.23kg
（
2
）麦芽耗用量：
18.
23
×
70%=12.76kg
（<
/p>
3
）大米耗用量：
18.23
×
30%=5.47kg
（
4
）酒花用量：对淡色啤酒，加酒花量为
0.1%
所以酒花用量：
610.55
×
100
×
0.1%/548.6=0.11kg <
/p>
（
5
）热麦汁量为：
610.55
×
100/548.6=111.29L <
/p>
（
6
）冷麦汁量为：
576.97
×
100/548.6=105.17L <
/p>
（
7
）发酵液量为：
565.43
×
100/548.6=103.06kg
（
8
）过滤酒量：
556.95
×
100/548.6=101.52kg
（
9
）干酵母量：
生产
100L
啤酒可得
2kg
湿酵母泥，其中
50%
作为再接种，另一般作商品酵母用，
即
1kg
，湿酵母泥含水分为
85%
。则酵母泥含固形物为：
1
×（
< br>100-85
）
/100=0.15
（
kg
）
，
则含
7%
水分的干酵母量为：
0.1
5
×
100/
（
100-7
）
=0.16
（
kg
）
（
10
）
CO
2
量：设麦汁的真正发酵度为
55%
，
12
o
P
冷麦汁
105.17L
浸出物量为（以麦
芽糖计）
：可发酵的浸出物量为：
105.17
×
1.048
×
12%
×
55%=7.27
（
kg
）
.
麦芽糖发酵的化学反应式为：
C
12
H
22
O
11
+H
2
O
→
2C
6
H
12
O
6
2C
6
H
12
O
3
→
4C
2
H
5
OH+CO
2
+56
千卡
由反应式可计算出发酵生成的
CO
2
为：
7.27
×
4
< br>×
44/342=3.74
（
k
g
）
设
12
o
P
啤酒含
C
O
2
量为
0.4%
，
百升酒中含
CO
2
量折合发酵液所产
CO
2
质
量为：
105.17
12
×
0.4/100=0.42
㎏
故释放出
CO<
/p>
2
量为：
3.74
－
0.42=3.32
（
kg
）
（
11
）空瓶需用量：
（
100/0.64
）×
1.005=157
个
（
12
）瓶盖需用量：
100/0.64
×
1.001=156
个
（
13
）商标需用量也应为
156
张
3.1.3
年生产
15
万吨
12
o
P
浅色啤酒物料衡算
（
1
）年实际生产成品啤酒：
150000/1.012=14
8221
（
M
3
）
（
2
）
清酒产量：
148221/
（
1-0.
015
）
150478.2
（
M
）
（
3
）发酵液总量：
150478.2/
（
1-0.015
）
=15
3769.7
（
M
3
< br>）
（
4
）冷麦汁量：
153769.7/
（
1-0.02
）
=103925.0
（
M
3
）
（
5
）煮沸后热麦汁量：
< br>103925.0/
（
1-0.055
< br>）
=155887.5
（
M
3
）
20
℃麦汁体积：
155887.5/1.04=149891
.8
（
M
3
）
12
o
< br>P
麦汁质量为（℃）
：
1498
91.8
×
1.048=157.1
×
10
6
（
kg
）
（
6
）混合原料量：
157.1
×
10
6
×
12%/73.8
3%=25.5
×
10
6
（
kg
）
（
7
）麦芽耗用量：
25.5
×
10
6
×<
/p>
0.7=17.8
×
10
6
（
kg
）
< br>
大米耗用量：
（
25.5-17.8
）×
10<
/p>
6
=7.7
×
1
0
6
（
kg
）
（
8
）酒花
耗用量：
=155887.5
×
10<
/p>
3
×
0.1%=1.6
< br>×
10
6
（
kg
）
（
9
）每年产干酵母量：
150000/1.012
×
10
3
/100
×
0.16=2.37
×
10
5
kg
（
< br>10
）每年产
CO
2
量：
150000/1.012
×
10
3
/100
×
3.32=4.98
×
10
6
kg
（
11
）每年瓶用量：
80%
为
640ML
瓶装啤酒，
20%
为
500ML
瓶装啤酒
8
640ML
瓶量<
/p>
（全年）
（
150000
×
10
3
/1.012
×
80%
）
/0.6
4
×
1.005=1.86
×
10
（个）
3
500ML
瓶量
（全年）
（
150000
×
10
3
/1.012
×
15%
）
/0.5
×
1.005=4.47
×
10
7
（个）
（
12
）
A
：
640ML
瓶盖用量（全年）
：
150000
×
80%/1.012
×
< br>10
3
/0.64
×
1.001=7.77
×
10
（个）
B
：
500ML
瓶盖用量（全年）
：<
/p>
150000
×
20%/1.012
×
10
3
/0.5
×
1.001=5.93
×
10
7
（个）
（
13
）商标用量（全年）
：
（
7.77+5.93
）×
10
7
=13.7
×
10
7
（套）
年产量
15
万吨啤酒酒厂物料衡算
如下表所示：
表
3.2
年产量
15
万吨啤酒酒厂物料衡算
7
物料名称
混合原料
麦芽
单位
Kg
Kg
100
公斤原料
100
升啤酒
100
70
18.23
12.76
全年量
2.5
×
10
7
1.7
×
10
7
13
大米
Kg
30
5.47
7.7
×
10
6
酒花
Kg
0.6
0.11
1.6
×
10
6
煮沸前的热麦汁
L
587
115.74
1.71
×
10
8
煮沸后的热麦汁
L
610.55
111.29
1.6
5
×
10
8
冷麦汁
L
576.97
105.17
1.5
6
×
10
8
发酵液
L
565.43
103.06
1.5
3
×
10
8
过滤酒
L
556.95
101.52
1.5
×
10
8
成品酒
L
548.6
100
1.49
×
10
7
商标
套
858
156
13.7
×
10
7
CO
2
Kg
12.62
3.32
4.98
×
10
6
瓶数
个
862
157
23.1
×
10
7
瓶盖数
个
858
156
13.7
×
10
7
3.2
啤酒生产中用水量的估算
麦芽制造的用水估算
大麦的洗涤和浸渍
g
1
=12~14N
发芽和空气调节
g
2
=4~6N
设备和车间地面清洗
g
3
=2N
总计
G
1
=18~22N
式中
N<
/p>
—精选大麦投料量
(
吨
< br>)
G
1
—发芽车间总用水量<
/p>
(
吨
)
糖化用水量估算
糖化、糊化投料水
g
1
=4~4.6M
洗麦糟用水
g
2
=3~3.5M
洗洒花糟用水
g
3
=0.1M
糖化设备洗涤水
g
4
=1.5M
糖化车间总用水
G
2
=8.6~10.0M
式中
M<
/p>
——混合原料投料量
(
吨
)
冷却、发酵、贮酒的用水量估算
麦汁冷却耗水
g
1
=2V
式中
<
/p>
V
——每次投料得麦汁的体积
(
米
3
)
14
发酵液的冷却，车间槽、罐的
洗涤等可按本车间槽和罐的总容积
(
米
3
)
的
5%/
每昼夜
计。
发酵车间地板洗涤，按车
间的每米
2
耗水
3
升／昼夜计．
啤酒过滤洗涤用水按
0.
3
×滤饼块数，以米
3
计。
过滤棉洗涤用水按每公斤干滤棉耗水
150
～
200
升
计．
水压式制滤饼以每块滤饼耗水
7
0
升计。
啤酒罐装用水量估算
洗瓶用水量以每
百升瓶容积耗水
20
—
30
米
3
计。
洗生啤桶用水以每百升桶容积耗水
10
—
20
米
3
计。
清酒罐洗涤用水以清酒罐容积
5%
／每昼夜计。
罐装车间地板洗涤以每米
2
面积耗水
3
升／每昼夜
计。
啤酒生产总耗水量
每吨啤酒从糖化到灌装总耗水约
10
—
20
吨。
每吨啤酒从麦芽到灌装，并包括冷冻、锅炉及生活用水约
30
—
40
吨，计算时按
32t
计算
3.3
供电负荷概算
负荷计算的目的，在于确定全厂的计算负荷，据此可以选择变压器容量、导线截面、线路电器
元件、计算电压损失、保护装置的整定以及无功功率的补偿等。这是决定技术经济性是否合理的最< /p>
重要的原始数据。
在啤酒厂设计当中，
通常采用需要系数法，以求车间计算负荷及全厂计算负荷、各车间的需要
系数（见表）<
/p>
啤酒厂各车间的需要系数（参考）
车间类别
啤酒车间
麦芽车间
冷冻房
锅炉房
水泵房
压缩空气站
机修间
木工车间
需要系数
Kx
0.6
0.7
0.7
0.65~0.75
0.5~0.65
0.7~0.85
0.2~0.3
0.28~0.35
自然平均功率因数
cos
Ф
0.7
0.75
0.75
0.8
0.8
0.75
0.6
0.6
tg
Ф
1.02
0.88
0.88
0.75
0.75
0.88
1.33
1.33
1.
车间用电计算方法
P10=KxPe
Q10=P10tg
Ф
S10=
（
P10+Q10
）
=P/
cos
Ф
15
式中：
P
e
—车间用电设备安装容量（
kw
）<
/p>
P30
—最大负荷班内，
半小时平均负荷中最大有功值（
kw
）
Q30
—最大负荷班内，半小时平均负荷中最大无
功值（
kw
）
S30
—最大负荷班内，半小时平均负荷中最大视
在容量（
kv/A
）
Kx
—需要系数
cos
Ф
—负荷功率因素
tg
Ф
—
Ф
的正切值
2.
全厂用电负荷计算方法
注：通过计算
所得的全厂需要系数应与生产厂的实际需要系数接近，经过调查，一般啤酒
厂的需要系数
在
0.48
—
0.55
之间（较小的数值适用生产潜力较大的啤酒厂，较大的数值适
用于投产多年，生
产潜力趋于极限的啤酒厂）
，可供设计中参考。
3.
年电能消耗量的计算方法
年最大负荷利用小时计算法：
Wn=
P
10
Tmax.a
（
kwh
）
式中：
P
30
—全厂计算负荷（
kw
）
Tmax.a<
/p>
—年最大负荷利用小时。一般约为
1500
—
4500
小时，较小数值适用于投产不
久，或是产量小于年产
10000
吨的小厂；较大的数值适
用于投产多年，年产趋于极限或者
产量大于
10000
吨的大厂。
4.
工厂电能消耗概算
根据十万吨的啤酒生产厂家年耗电量大约在
2
×
10
度，故预估十五万吨啤酒厂的用电量
在
3.7
×
10
< br>7
度
7
3.4
设备选择
序
号
设备名称
规
格
方型斜锥底木结构内衬为白铁皮
A=7200mm
B=3600mm H=3000mm
a=1200mm
b=600mm h=3000mm
所需容积
V=34.2m
3
A=8600mm
13476.6
处理物料（
Kg
）或
数
量
13476.6
1
麦芽暂贮箱
2
箱
麦
芽
粉
暂
贮
方型斜锥底
木结构内衬为白铁皮
16
B=3500mm H=3600mm
a=1200mm
b=600mm h=3600mm
所需容积
V=50.2m
3
3
贮箱
方型斜锥底木结构内衬为白铁皮
13476.6
A=5600mm
B=3000mm H=2800mm
a=1200mm
b=600mm h=2800mm
所需容积
V=34.2m
3
4
大米粉贮箱
方型斜锥底木结构内衬为白铁皮
4956.6
A=5600mm
B=3000mm H=2800mm
a=1200mm
b=600mm h=2800mm
所需容积
V=34.2m
3
5
糊化锅
有效容积为
28 m
3
直
径
D=7200mm
17256.4
底板
h=2000 mm
锅身
H=2280mm
6
糖化锅
直径
D=6700mm
底板
h=1380mm
92338.8
锅身
H=1980mm
7
过滤槽
190
公斤麦牙
/
米
2
V=20m
3
1
8
预煮锅
直径
D=78000mm
锅身
H=3000mm
102338
V
有效
=112
m
3
9
煮沸锅
直径
D=78000mm
锅身
H=3000mm
102338
V
有效
=112
m
3
10
酒花分离器
圆柱椎底
D=78000
mm
H=3000
mm
1
工作额定压力：
1
千克
/
平方厘米
11
回旋沉淀槽
液面高度与槽体直径比：
H
：
D =
1
：
2
2
—
2.5
进口速度：
4
—
10
米
/
秒
D=2900 mm H=2150 mm
V
总
=14
200
升
V
有效
< br>=10000
升
17
12
板式换热器
13
酵母培养罐
养罐
酵罐
16
高浓稀释机
17
啤酒精滤机
20
喷淋杀菌机
21
洗瓶机
22
罐酒机
23
贴标机
19
输送泵
18
清酒罐
35
—
40m
3
/
时
V=120
升
2
1
1
3
1
1
2
若干
1
1
1
1
14
酵
母
扩
大
培
V
= 30 m
3
15
圆
柱
锥
底
发
不锈钢板或钢板，
聚氨酯泡沫塑料绝
热保护层
D=3600 mm H=13000 mm
V
总
=105
m
3
V
有效
=85
m
3
冷冻剂：液氮（—
4
℃）
荷兰制造
由荷兰公司制造
孔径
=3um
过滤面
积
=30m
2
过滤能
=300kL/h
D=2960mm H=4980 mm
V
有效
=54
m
3
FM=65*40
Q =14.74-34.2
m
3
/
时
H=45.5-36.2m
600
0
瓶
/
时
<
/p>
6000
瓶
/
时
6000
瓶
/
时
6000
瓶
/
时
1
.
发酵过程采用微机控制系统进行分布式控制
采用先进的计算机控制技术与多层次网络结构
+
先进控
制算法对生产工序
进行自动控制，在这种控制方式中，下位机网络中控制单元一般采用<
/p>
PLC
，
其可靠性非常高
(
一般可连续可靠工作
20
年
)
，性能稳定，上位机网络可兼
容多种
通讯协议
(
例
TCP
< br>／
IP
协议
)
< br>，且上位机实时数据库支持
ODBC
数据访
问，便于下一步与管理网络的联结，有效克服了
PC
机
+
数据采集卡控制方式
的缺点。按照
工艺参数与流程要求，对物料粉碎系统
(
大米与麦芽
)
、糖化
系统
(
糊化、糖化、过滤、煮沸、沉淀
)
、薄板冷却系
统、供水系统、洗涤
18
(CIP)
系统、发酵罐发酵系统、酵母扩培系统等工艺过程中的各种
泵、搅拌
电机、电动或气动阀门等开关量和温度、压力、液位、流量、浊度、电导
率等模拟量进行监测控制，能记录完整的生产工艺数据，在电子模拟屏
(
与
传统模拟屏相比有很多优点
)
或计算机屏幕上显示工艺流程中各阀门、电机
的运行状况，同时对各
种超、欠压、温度超限、阀门故障、液位超限进行
声光报警．并且设有“自动”和“手动
”两种状态。即当现场出现故障或
要对工艺进行人工干预时，可将开关转换到“手动”状
态．对各种执行机
构进行手动操作，这样技术人员可以设定新的参数，操作人员可以在现
场
处理紧急问题．从而达到了理想的效果。
2.
过滤设备
(1)
全自动啤酒过滤组合采用以德国
Schenk
公司为代表
,
啤酒过滤系统
B
为啤酒过滤世界顶尖技术的典范。
全自动啤酒过滤组合
(2)
关于硅藻土调浆站很多厂家采用简易的调浆系统敞口粗土罐、细土罐
,
手动操作
,
并安装在硅机旁。这样对过
滤间环境卫生和操作者的身体健康
,
及啤酒中氧的增加都非常不
利。有研究表明
,
人体过量吸收硅藻土
,
会致癌。
19
对于旧的过滤系统进行改造
,
建立新的硅藻土调浆站
,
采用密闭式带
CO2
保
护层
,<
/p>
自动倒土和混合调浆系统
,
可避免以上不
良现象产生。
(3)
关于送酒管路<
/p>
,
输送包装的酒管安装
CO2
充填系统。即在灌装前用
CO2
顶出
管路、酒机中的水
,
让系统保持稳定的压力
,
然后再送酒
,
灌装结束前用
CO2
顶出管路中酒至灌装结束。
（
4
）采用
c02
洗涤的先进工艺，
有效提高了啤酒质量．
系统
CIP
系统采用一次性酸碱洗涤
,<
/p>
通过流量计、泵、浓度检测加上程序控制
,
使洗涤浓度恒定
,
减少洗涤时间
,<
/p>
加强了洗涤效果
,
节约了酸碱用量。与循
环
式
CIP
相比可节约
2
%
的酸碱量。其流程为
:
图
2
CIP
系统流程
4.
酵母系统
酵母扩培可采用全自动控制系统注意
,
扩培系统充氧应有定时
、定量自控装
置
,
使用的压缩空气
,
必须安装无菌过滤器
(
< br>可定期杀菌
)
。酵母添加系统采
用可计数的检测系统。
5.
关于缩短传统发酵周期的设备组合
一般来说
,
多数的淡爽型啤酒发酵周期
在
25 d
左右。可采用以下流程缩短
20
一周左右。
发酵罐→过冷却器→离心机→发酵罐
主酵结束降至
5
℃左右回收酵母
,
然后通过过冷却器
,
冷却至
- 1
℃
,
离心转
入另一发酵罐贮存。这样可减少由
5
℃降至
- 1
℃所需的约
3 d
时间。通
过离心机除去大量冷凝固物和多余的酵母
,
可使
低温贮酒期减少
3
～
4 d ,
那
么经过这种方法控制的发酵周期在
16 d
或更短
,
且能生产出高质量啤酒。
6.
配备高浓稀释设备
< br>，
采用过滤后稀释，增加了啤酒的产量，提高了设备
利用
率，解决了设备能力与淡旺季销售量之间的矛盾，规避了投资风险。
7.
公用工程设备
< br>(
空压、制冷、蒸汽、酿造水处理
)
公用工程设备是工厂生产之源
,
任何故障都会造成生产停顿
,
应采用最
好的设备
,
配有
备用余量
,
系统设计合理
,
系统自动控制
,
可使公用工程设备
运行、维修和管理费用减少。
7.1
空气压缩站
(1)
压缩机采用无级调速
,
无油螺杆压缩机或活塞无油压缩
机。较先进的外
国设备有欧洲
Atlas copco
或
Unio ,
国产压缩机亦可选用。
但关键是系统
自动化控制
,
要求应根据
压力、缓冲容量、流量自动控制。
(2)
空气压缩站系统设计如图
4
。
通过自控系统根据用气量及压力自动调节压缩机组的启闭和速
度
,
达
21
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