1. 研究目的与意义

新建、改建和扩建需要考虑可行性、经济性等多方面的因素，要做到经济上合理、技术上先进、工艺上成熟、设计上规范，就必须依靠工厂设计。科学研究中，从实验室初级试验到中级试验再到最后的工业化生产，每个环节都需要与设计有机结合，进行新设备、新工艺、新技术的开发工作。因此，工厂设计工作是生产的工艺技术转化为现实的生产力的一门综合性学科。它是更新设备，扩大再生产，提高产品质量，改善工艺流程，节约能源和原材料，促进国民经济和社会发展的重要组成部分。发酵工厂的总体设计有总平面、工艺、供排水、供电、供汽、土木建筑等设计以及有关厂址选择、生产检测与控制仪表、环境保护、生产组织与劳动定员、技术经济与概算等内容。毕业设计，能使我们受到一次工程设计的严格训练，初步掌握工厂工艺设计的程序和方法，具备一定的工程设计能力。

2. 国内外研究现状分析

2.1啤酒的简介

2.1.1啤酒的性质和历史

啤酒是以含淀粉的物料、酒花和水为主要原料制成的浸出液经酵母发酵而成的一种麦汁发酵碳化酒精饮料。主要原料为大麦芽、酒花、水，国际上常用的辅助原料为玉米、大米、大麦、小麦、淀粉、糖浆和糖类物质等（有的国家规定辅助原料的用量总计不超过麦芽用量的50％）。根据所采用的酵母和工艺，国际上啤酒分下面发酵啤酒和上面发酵啤酒两大类。啤酒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，菸酸，泛酸以及矿物质等。

啤酒历史悠久，其工业的发展与人类的文化和生活有着密切关系。啤酒最早于公元前3000年左右出现于古埃及和美索不达米亚（今伊拉克）地区,直到1830年左右啤酒工艺才传播到全世界。我国古代的原始啤酒可能也有4000至5000年的历史，80年代，我国的啤酒厂如雨后春笋般不断涌现，遍及神州大地。到1988年我国大陆啤酒厂家发展到 813个，总产量达 656.4万吨，仅次于美国、德国，名列第三，（到1993年跃居第二）短短十年，我国啤酒厂家增长 9倍，产量增长17.6倍，从而我国成了名符其实的啤酒大国。在2003年，全国啤酒总产量创历史新高，真正成为世界最大的啤酒生产国和啤酒消费市场。目前国内外崛起了一大批知名的啤酒企业，其中美国的百威啤酒以年产量115亿升名列榜首，排在第二位的是比利时的时代啤酒，荷兰的喜力啤酒居第三位。国内的青岛啤酒、燕京啤酒和蓝带啤酒也是知名品牌。伴随着国内啤酒行业近年来产量持续增长的态势，啤酒的产品结构也日趋高端化。效益和产能迅速提升预示着啤酒业格局的战略调整和重建，未来国内高端啤酒必定群雄逐鹿。1979年后十年，我国的啤酒工业每年以 30%以上的高速度持续增长。

（啤酒工业发展简史引自闻酒知香网）

2.1.2啤酒的分类

1、根据麦芽汁浓度分类，啤酒分为低浓度型、中浓度型、高浓度型低浓度型：麦芽汁浓度在6～8（巴林糖度计），酒精度为2%左右，夏季可做清凉饮料，缺点是稳定性差，保存时间较短。

中浓度型：麦芽汁浓度在10～12，以12度为普遍，酒精含量在3.5%左右，是我国啤酒生产的主要品种。

高浓度型：麦芽汁浓度在14～20，酒精含量为4%～5%。这种啤酒生产周期长，含固形物较多，稳定性好，适于贮存和远途运输。2、根据啤酒色泽分类，啤酒分为黄啤酒、黑啤酒 黄啤酒（淡色啤酒）：呈淡黄色，采用短麦芽做原料，酒花香气突出，口味清爽，是我国啤酒生产的大宗产品。其色度（以0.0011摩尔碘液毫升数／100ml表示）一般保持在0.5ml碘液之间。

黑啤酒（浓色啤酒）：色泽呈深红褐色或黑褐色，是用高温烘烤的麦芽酿造的，含固形物较多，麦芽汁浓度大，发酵度较低，味醇厚，麦芽香气明显。其色度一般在5～15ml碘液之间。3、按除菌方式的不同将啤酒分为熟啤、生啤

熟啤：在瓶装或罐装后经过巴氏消毒，比较稳定的啤酒。

生啤：不经巴氏灭菌或瞬时高温灭菌，而采用过滤等物理方法除菌，达到一定生物稳定性的啤酒。4、其他啤酒种类 干啤酒----该啤酒的发酵度高，残糖低，二氧化碳含量高。具有口味干爽、杀口力强的特点。 冰啤酒----将啤酒冷却至冰点，使啤酒出现微小冰晶，然后经过过滤，将冰晶滤除后得到的啤酒。 全麦芽啤酒----遵循德国的纯粹酿造法，原料全部采用麦芽，不添加任何辅料，麦芽香味突出。 小麦啤酒--以小麦芽为主要原料(占总原料40%以上)，采用上面发酵法或下面发酵法酿制的啤酒。 低(无)醇啤酒-----酒精含量少于2.5%(V/V)的啤酒为低醇啤酒，酒精含量少于0.5%(V/V)的啤酒为无醇啤酒。 绿啤酒----啤酒中加入天然螺旋藻提取液，富含氨基酸和微量元素，啤酒呈绿色。 暖啤酒--属于啤酒的后调味。后酵中加入姜汁或枸杞，有预防感冒和胃寒的作用。

2.2啤酒的概况综述

2.2.1中国啤酒产业的现状

啤酒行业是我国酿酒工业中最年轻,也是发展最快、目前最大的行业。二十年来,中国啤酒工业从高速发展逐步走向稳定增长,产量从40万吨增加到近2000万吨;企业规模从小到大;上交税金从几千万元增加到几十亿元;啤酒品种不断增多,质量不断提高,满足了消费需求不断增长的需要。目前啤酒产业虽然受全球经济复苏、输入性价格上涨、通胀预期带来的国内经济发展不确定性等因素的影响，同时还面临着生产成本上升和市场供大于求的双重压力，但通过结构调整、科技进步、节能降耗等有力措施，努力转变增长方式，啤酒产业仍呈现出持续稳定增长的发展势头。

2.2.2中国啤酒产业的发展

自20世纪90年代，中国啤酒行业进入了快速发展的阶段，行业发展至今，中国的啤酒产量和人均消费量均有大幅度提升。中国酿酒工业协会副秘书长啤酒分会秘书长何勇综合分析了我国十二五期间啤酒的发展趋势概括如下：

产业整合优势持续显现。啤酒是中国酿酒业中集中化程度最高的行业之一。通过近十几年来的集约化产业整合，企业数量逐年减少，行业资源向优势企业和品牌集中，这种态势在2011年表现更为突出。资本整合的直接效应是集约化经营的规模效益呈现出继续放大的特征。

　　规模企业的盈利水平提升并非主要源于售价的提高，而是来自于规模化后的整合效应。集团化的规范管理具有渠道统一、资源共享等优势，从而使生产成本降低、经济效益提高，且规模越大，经济效益趋向越好，对行业经济效益的贡献度也越大。

　　调结构提升盈利水平。近年来，啤酒产品的多样化、个性化发展丰富了啤酒品种的同时，也满足了消费者的差异化需求，这主要体现在产品包装的分类变化与口感指标的特色化和差异性引导消费潮流方面。

　　产品包装多样化。随着市场竞争程度的加剧，越来越多的啤酒企业把竞争的焦点聚集到消费者身上，紧跟消费趋势，最大程度地满足消费者的消费需求。从啤酒产品的包装形式上看，我国啤酒产品仍以瓶装酒为主，但到2011年，瓶装酒的占比已连续5年出现下降。啤酒行业通过科技进步有效改变了产品包装结构，如开发pet瓶包装形式，增加易拉罐、桶装酒比例，降低玻璃瓶装酒比例，减少瓶装酒容量，以逐步淘汰640ml瓶包装形式、增加500ml以下的瓶装酒比例;以缩小包装体积，降低包装高度，方便消费，提高产品附加值和安全性，扩大高档酒比例，不断提高行业的经济效益。

　　产品口感特色化、差异性发展渐成热点。2011年，啤酒行业各种形式的感官品评活动渐受热捧。这是因为啤酒产业国际化进程比较早，其技术装备、工艺配方等方面都很透明，这与其它酒种有很大不同，关键在于工艺控制和管理。

　　综上所述，未来几年啤酒行业面临着较好的发展机遇：国民经济持续快速发展和城市化水平的提高，给行业发展创造了巨大的需求空间；西部大开发、振兴东北地区等老工业基地、促进中部崛起和建设社会主义新农村等重大发展战略，为啤酒行业创造了新的发展机遇；全球经济和区域经济一体化进程的加快，为中国啤酒行业在更大范围内配置资源、开拓市场创造了条件。

3. 研究的基本内容与计划

5.设计内容

5.1工厂平面设计

厂址选择：厂址选择工作好坏对工厂的建设进度、投资数量、经济效益、环境保护及社会效益等方面都会带来重大的影响。

工厂布置：结合厂区的各种自然条件和外部确定生产过程中各种对象的空间位置，已获得最合理的物料和人员的流动路线，创造协调而又合理的生产和生活环境，组织全厂构成一个能高度发挥效能的生产整体。实质是为了寻求物料和人员的最佳运输方案。

工厂运输设计：主要任务是正确选择厂内外运输方式，提出运输系统设计方案并进行运输系统设施的具体设计或提出条件委托设计。

管线布置：为了避免各专业管网之间的拥挤和冲突，确定合理的间距和相对位置，使它们与工厂总体布置相协调，并减少生产过程中的动力消耗，节约投资、节约用地、保证安全，方便施工和检修，便于矿建。

工厂绿化：绿化区应根据当地自然条件，植物生态习性与防污性能，以及化工生产特点和工厂总平面、竖向布置对绿化的要求进行。

5.2工艺流程设计

在整个设计中，设备选型、工艺计算、建筑结构设计、设备布置等工作都与工艺流程有直接关系。只有流程确定后，其他各项工作才能开展；工艺流程设计涉及各个方面，而各个方面的变化又反过来影响工艺流程设计，甚至使流程发生较大的变化。因此，工艺流程设计动手最早，而往往不是最早结束。

工艺流程设计的主要任务包括两个方面：一是确定生产流程中各个生产过程的具体内容、顺序和组合方式，达到由原料制得所需产品的目的；二是绘制工艺流程图，要求以图解的形式表示生产过程中，当原料经过各个工序或单元操作过程制得产品时，物料和能量发生的变化及其流向，以及采用了哪些过程和设备，再进一步通过图解形式表示出加工工艺流程和计量控制流程。

5.3工艺计算

物料平衡衡算：

热量平衡计算：

水平衡计算：

耗冷量计算：

无菌空气耗量计算：

抽真空量计算：

5.4设备的设计与选型

任务：在工艺设计的基础上，确定车间内所有工艺设备的台数、型式和尺寸，是车间布置设计的基础。

5.5车间布置设计

主要任务：在空间上进行组合、不着急，使布局既满足生产工艺、操作、维修、安装等要求，又经济实用、占地少，整齐美观。

车间布置包括：车间厂房布置设计，车间设备布置设计。

5.6管道设计与布置

目的：将工厂的各个生化操作单元过程用管道连起来，起运输作用。

5.7公用工程设计.给排水工程

供电工程

供热工程

供冷工程

5.8环境保护与综合利用

废气处理和利用

废水处理和综合利用

废渣的处理和综合利用

噪声防治

5.9 设计说明书

5.10技术经济与概算

5.11工艺设计图绘制

6.设计的方法

本设计采用小麦为生产原料，麦芽为辅料，外加酶法糖化和圆柱锥底罐发酵法。

7.设计计划

周（月、日）	内容	备注
0-1（2.28~3.6）	工艺选择、论证	论文查资料、安全教育
2-4（3.7~3.28）	物料、热量衡算、设备选型
5-6（3.28~4.3）	工艺流程图
7-8（4.3~4.16）	主设备图
9-11（4.17~5.7）	工厂平面图、立面图
12-14（5.8~5.28）	写说明书
15（5.29~6.4）	机动	经济核算
16-17（6.5~6.10）	答辩

4. 研究创新点

纯生啤酒风味稳定性好（随着储存期的延长，风味变化不大）口感好，营养丰富；

工厂设计立足经济上合理、技术上先进、工艺上成熟、设计上规范，确保口味最佳、服务一流、成本较低。