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1、I / 44 摘要本设计为年产15 万吨11淡爽型）啤酒厂设计，糖化工段的工艺设计是设计的重点。该啤酒经过糊化，糖化，过滤，煮沸，冷却，采用圆筒体锥底发酵罐，历经14 天发酵而成。此次设计计算主要包括物料衡算，热量衡算，冷耗计算和设备选型的计算以及重点设备糊化锅的计算。该啤酒厂设计的图纸主要包括糖化车间和发酵车间的流程，重点设备糊化锅装配图，以及糖化车间的平面图和立面图。啤酒的酿造采用70%的优质麦芽，30%的大 M。设计中采用湿法粉碎，该工艺可以使麦芽皮壳充分吸水变软，粉碎时皮壳不易磨碎，胚乳带水碾磨，较均匀，糖化速度快，可提高过滤速度。对大M来说，粉碎的越细越好，越利于糊化。而湿法粉碎恰恰
2、能更好的更细的粉碎。糖化采用二次煮出糖化法，用此方法酿造啤酒，其颜色色泽淡黄，泡沫丰富持久具有特殊味道。可以补救一些麦芽溶解不良的缺点，促进物料的溶解，使溶液彻底糊化，便于淀粉酶的作用，以提高浸出物收得率。关键词：淡爽型；啤酒厂；糊化锅；设计；二次煮出法Abstract This design for yearly produces 150,000 tons 11 的计算和选型29 5.1.1 糊化锅的容积计算29 5.1.2 糊化锅的厚度计算30 5.1.3 糊化锅的管径计算31 5.1.4 糊化锅重计算32 5.1.5 法兰选择32 5.1.6 支座的选择32 5.1.7 CIP 清洗管路
3、的设计33 第 6章啤酒三废的处理33 6.1 啤酒厂废水的治理33 6.1.1 好氧处理工艺33 6.1.2 水解 -好氧处理35 6.1.3 厌氧 好氧联合处理技术36 6.2 副产物的利用36 6.2.1 麦糟的利用36 6.2.2 二氧化碳的回收37 6.2.3 酵母的回收利用37 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 44 页IV / 44 结论 37 参考文献40 附录 38 致谢 38 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 44 页1 / 44
4、第 1章 绪论1.1 啤酒工业概述随着人们生活水平的提高，饮食消费结构的不断改变，啤酒已进入了千家万户。为了保持啤酒应有的传统并结合实际的生产情况，给啤酒下一个简明的定义是一件很有意义的事，既啤酒是以麦芽为主要原料，添加酒花，经酵母发酵酿制而成的，一种含二氧化碳、气泡、低酒精度的饮料酒。上述定义的实际意思：1、啤酒以麦芽为主要原料，亦即啤酒是以麦芽为主要原料生产的。基于以麦芽为主要原料，则麦芽使用量应不少于50%。自古以来大麦是酿造啤酒的主要原料。 2、啤酒是添加酒花，经酵母发酵酿制而成的。是世界目前各国公认的经过糖化、发酵方法而酿制的酿造酒，非配制酒。 3、啤酒应是含二氧化碳、气泡、低酒精度
5、的饮料酒。区别于汽酒和其它配制酒。我国啤酒工业起步较晚，但发展迅速。目前，我国啤酒的年产量已位居世界首位。但从人均消费量来看，远远落后于发达国家水平。我国啤酒产很多，但设备产量参差不齐。最近几年啤酒产业正向着规模化、效益化发展。不少的啤酒厂被大啤酒厂兼并。这一发展趋势是符合世界发展趋势的。随着啤酒生产现代化的迈进，我们将会喝到更新鲜、更可口的啤酒。啤酒是以麦芽为主要原料，添加酒花，经酵母发酵酿制而成的，一种含二氧化碳、气泡、低酒精度的饮料酒。1.2 啤酒设计概述1.2.1 设计目的通过此毕业设计，使我们初步掌握了工厂工艺设计的程序和方法。并受到一次工程设计的严格训练，让我们具有一定的工程设计能
6、力。这对于即将从事科研，生产或技术管理工作的毕业生具有十分重要的意义。1.2.2 设计选题依据本设计是根据齐齐哈尔大学生命科学与工程学院生物工程教研室布置的毕业设计大纲的要求来进行设计的。1.2.3 设计内容本设计为年产15 万吨11(淡爽 啤酒厂设计，重点设备糊化锅，重点是糖化车间的设计。还包括设计工厂的工艺方法及流程，三大衡算，设备选型，生产车间的布置，绘制设计图纸工艺流程图，车间平、立面布置图、重点设备装配图），撰写设计说明书。1.2.4 指导思想本设计是在确定工艺方法及流程和设备选型时，结合了实习工厂的实际情况，工艺上力求其合理性和先进性，设备上根据实际尽可能采用先进的生产设备。通过先
7、进的技术，自动化、机械化的生产控制，来减轻繁重的体力劳动和提高劳动力生产率，并采用已经成熟的生产工艺技术和设备，使工厂建成后能够顺利投产，迅速达到设计能力。在经济上，因地制宜，采用适合的管理方法，降低能耗，减少污染，保护环境，选用合适的产品的，减少浪费。设计工厂整体要做到投资少、成本低、见效快的效果。1.3 课题研究的内容和流程厂址的选择：地理位置一般工厂厂址选在城镇的郊区，考虑微生物发酵工厂对环境因素的特殊要求，需要地势平坦，利于排水，有丰富的水源2。气象资料是工厂总平面布置的重要依据之一。厂址应该接近原料产地，保证供应方便，减少运输损失。精选学习资料 - - - - - - - - - 名
8、师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 44 页2 / 44 工艺选择： 1.保证产品质量符合国家的标准2.尽量采用成熟的，先进的技术和设备。3.选择生产方法主要依据原料的来源，种类和性质。设备的选择：保证工艺的安全性和可靠性，经济上的合理性，技术先进，投资省，加工方便，运行费低，操作清洗方便。主要流程： 1.查阅资料，确定工艺方法以及流程2.进行设计衡算 。1958 年我国在天津、杭州、武汉、重庆、西安、兰州、昆明等大城市投资新建了一批规模在2000吨左右的啤酒厂，成为我国啤酒业发展的一批骨干企业。1.4.2 当代中国啤酒工业新中国成立以来，啤酒工业的发展经历了四个阶段：第一阶
9、段从 1953 年到 1962 年，是啤酒工业的调整和发展阶段，新建了一批新的啤酒厂，啤酒年产量的平均增长速度为38.2%。1963 年至 1972 年，速度虽有所放慢，但啤酒产量仍增长1.4 倍。到1978 年，我国的啤酒年产量达到40 万吨。在这一阶段,在啤酒科学研究、教育、人才培养等方面的工作为啤酒工业的今后的发展打下了基础。第二阶段1979 年后 ,啤酒生产全面发展。全国除西藏外，各省、市、自治区都建立了啤酒厂，全国除轻工系统外，其他部们如商业、农业、机械、国防、冶金等都建立了啤酒厂。一些啤酒厂的规模也越来越大。如在1980 年,我国共生产啤酒68. 8万吨2。第三阶段在这一阶段，我国
10、的啤酒工业高速发展，其主要特点是扩建和新建的啤酒厂如雨后春笋，啤酒生产规模也逐步扩大，在有的省份, 几乎每个县市都有啤酒厂。据1987 年的统计 , 在浙江省就有啤酒厂104 家。由于实行改革开放政策,从国外引进技术,装备 ,人才 ,加快了啤酒工业的发展.如从国外引进了啤酒生产线，尤其是啤酒灌装线。产量翻番的时间缩短,如 1982 年,全国啤酒产量为117 万吨，到1985 年，啤酒产量就达到310.4 万吨。 1988 年，啤酒产量又翻了一番，达到654 万吨。第四阶段这一阶段可说是中国的啤酒工业进入了旺盛的成熟期,一方面 , 啤酒工业继续以高速度发展,在高速发展的同时，开始对啤酒的质量，啤
11、酒工业的经济效益更加重视，啤酒工业的规模按照国际上的惯例，开始向大型化，集团化方向发展。一些中小型啤酒厂被大型啤酒厂兼并。1.5 啤酒生产技术1.5.1 啤酒的主要工艺啤酒生产过程分为麦芽制造、麦芽汁制造、前发酵、后发酵、过滤灭菌、包装等几道工序。麦芽制造：大麦也正在实验用小麦）浸渍吸水后，在适宜的温度和湿度下发芽，发芽时产生各种水解酶，如蛋白酶、糖化酶、葡聚糖酶等，这些酶可将麦芽本身的蛋白质分解成肽和氨基酸，将淀粉分解成糊精和麦芽糖等低分子物质。发芽到一定程度，就要中止发芽，经过干燥，制成水份含量较低的麦芽。麦芽汁的制造：麦芽经过适当的粉碎，加入温水，在一定的温度下，利用麦芽本身的酶制剂，进
12、行糖化 主要将麦芽中的淀粉水解成麦芽糖），为了降低生产成本，还可以加入一定比例的大M 粉精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 44 页3 / 44 作辅料 大 M 粉中先加水煮沸）。制成的麦芽醪，用过滤槽进行过滤，得到麦芽汁，将麦芽汁输送到麦汁煮沸锅中，将多余的水份蒸发掉，并加入酒花。酒花是一种植物的花，加入到啤酒中,可使啤酒带有特有的酒花香味和苦味，同时，酒花中的一些成份还具有防腐作用，可延长啤酒的保藏期。发酵：麦芽汁经过冷却后，加入酵母菌，输送到发酵罐中，开始发酵。传统工艺分为前发酵和后发酵，分别在不同的发酵罐中进行，现在
13、流行的作法是在一个罐内进行前发酵和后发酵。前发酵主要是利用酵母菌将麦芽汁中的麦芽糖转变成酒精，后发酵主要是产生一些风味物质，排除掉啤酒中的异味，并促进啤酒的成熟，这一期间，控制一定的罐内压力，使后酵时产生的二氧化碳保留在啤酒中。因此后期要充入二氧化碳，把二氧化碳通过冲气管中的小泡吹入到发酵液中。在后发酵中压强会逐渐升高。过滤灭菌：经过二个星期左右的发酵有些啤酒发酵期可能长达几个月），将啤酒经过过滤，除去啤酒中的酵母菌和微小的颗粒，再经达低温灭菌62左右），冷却，啤酒就可以包装。瓶装的啤酒，瓶子要经过几次的灭菌，瓶盖要经过紫外线灭菌，包装方式主要有瓶装和罐装，还有桶装等。1.5.2 啤酒国家标准
14、啤酒国家标准编号：GB4927-91 国家技术监督局1991.9.10批准 , 1992.8.1 实施1.引用标准 : GB 191 包装储运图示标志GB 2758 发酵酒卫生标准GB 4544 啤酒瓶GB 4789.1 4989.28 食品卫生检验方法-微生物学部分GB 4928 啤酒实验方法GB 5739 啤酒塑料周转箱GB 6543 瓦楞纸箱GB 10344 饮料酒标签标准2.技术要求感观要求 : 淡色啤酒的感观指标应符合表1的规定。表 1-1 项目优级一级二级外观透明度清亮透明，无明显悬浮物和沉淀物尚清，较透明浊度， 泡沫形态泡持性瓶装 听装 色度 香气和口味具有明显的酒花香气，口味纯
15、正，爽口，酒体谐调，柔有较明显的酒花香气，口味纯 正 ， 较 爽口，谐调，无有酒花香气，口味较纯正，无异味精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 44 页4 / 44 和无异香、异味异香、异味3啤酒的保质期瓶装、听装熟啤酒保质期不少于120 天优、一级），60 天 表 2-1 水质要求表水质内容颜色透明度味道总溶解盐PH 值有机物 氨态 (5N计 氯 化 ( 以1Cl计 游离氯理想状态0.3mg/L 0.1mg/L 0 20-60mg/L 0.1mg/L 酿造啤酒的另一个重要原料就是酒花。作为啤酒工业的原料开始使用于德国。使用的
16、主要目的是利用其苦味，香味，防腐力和澄清麦汁的能力。酒花的主要成分有：-酸 和 B-酸 及未定性的B- 组分 (B-Fraction, 以及酒花油和多酚物质。酒花又称啤酒花，英文名精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 44 页6 / 44 称“ HOP”，其实它的真正学名应为Humuluslupulus 。这种植物雌雄异株，只有雌株才能结出花朵。它将自身的苦味物质，单宁，酒花油和矿物质赋予了啤酒，增强了啤酒的防腐能力，使啤酒具有芳香，安神和调节整个人体新陈代谢的功能，并且使啤酒的泡沫洁白，细腻，持久。因此可以说，大麦和啤酒和共
17、同构成了啤酒的灵魂。酵母是生产所有酒类不可缺少的物质，酵母的种类很多，啤酒酵母的学名：Saccharomyces cerevisiae，根据 Loder 分类，酵母有39 属， 350 种。啤酒酿造中酵母主要起的作用就是降糖，产生二氧化碳和酒精。但不是所有的酵母都可以用来酿酒，用来酿制啤酒的酵母大部分是经过人工培养的专用酵母，称之为啤酒酵母。啤酒酵母又可分为上面发酵酵母和下面发酵酵母。用上面发酵酵母酿造的啤酒，在发酵过程中，温度比较高，发酵时间比较短，发酵完毕以后，酵母大多漂浮在上面。一般来讲，Ale,Stout 这些种类的啤酒大多采用此种酵母。相反，使用下面发酵酵母在酿制啤酒的发酵过程中，温
18、度比较低，发酵时间比较长，发酵完毕之后，酵母大多沉聚在底部，像Pilsner Beer,Munich Beer 这一类的著名啤酒，大多采用此种酵母进行发酵。值得一提的是，用来酿酒的酵母，均含有大量的蛋白质和多种氨基酸，维生素以及矿物质，特别是核酸，更具有抗老防衰的独特作用。2.3 麦汁的制备主要过程有原料粉碎，糖化，醪液过滤，麦汁煮沸，麦汁后处理等几个过程。啤酒是发酵后直接饮用的饮料酒，因此麦汁的颜色，芬香味、麦汁组成有一些会影响啤酒的风味、有一些影响发酵、最终也影响啤酒的风味4。麦汁组成中影响发酵的主要因子是：原麦汁浓度、溶氧水平、pH 值、麦汁可发酵性糖含量、-氨基酸、麦汁中不饱和脂肪酸含
19、量等。2.4 主要工艺方法2.4.1 糖化工艺糖化的主要方法：煮出糖化法，浸出糖化法，双醪糖化法，分级糖化法。本设计采用二次煮出糖化法，特点：颜色色泽淡黄，泡沫丰富持久具有特殊味道。其可以补救一些麦芽溶解不良的缺点，当部分醪液加热至煮沸是，利用热力作用，促进物料的溶解，使溶液彻底糊化，便于淀粉酶的作用，以提高浸出物收得率。而且其灵活性比较大，适用于处理各种性质的麦芽和制造各种类型的啤酒。用淡色麦芽采用此法制造淡色贮藏啤酒是比较普遍的。则二次煮出糖化法的糖化曲线：糖化工艺曲线020406080100120050100150200250时间(min)温度()糊化曲线糖化曲线分醪煮出曲线图 2-2
20、糖化工艺曲线曲线的说明：1）辅助原料与部分麦芽粉在糊化锅中与水混合，并升温煮沸糊化。与此同时麦芽与水分在糖化锅内混合，52 度保温，进行蛋白质休止。2）采用两段式糖化精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 44 页7 / 44 温度，提高可发酵性糖含量糖化温度为63 度，此温度下糖化，麦芽中核苷酸、内切肽酶及-淀粉酶均有活性，促进了核酸分解形成核苷酸、及嘌呤、嘧啶）；内切肽酶还有一定活性，可补充蛋白质的分解，形成较多的可溶性氮；有利于形成较多的可发酵性糖。3）第二段糖化，主要发挥-淀粉酶的催化作用，提高麦汁收率。此段要分醪煮沸
21、至100 度，在回到糖化对醪，最后升温至78 度时糖化结束。2.4.2 发酵工艺冷却后的麦汁添加酵母以后，便是发酵的开始，整个发酵过程可以分为：酵母恢复阶段，有氧呼吸阶段，无氧呼吸阶段。酵母接种后，开始在麦汁充氧的条件下，恢复其生理活性，以麦汁中的氨基酸为主要的氮源，可发酵性糖为主要的碳源，进行呼吸作用，并从中获取能量而发生繁殖，同时产生一系列的代谢副产物，此后便在无氧的条件下进行酒精发酵。酵母恢复阶段：酵母细胞膜的主要组成物质是甾醇，当酵母在上一轮繁殖完毕后，甾醇含量降的很低，因此当酵母再次接种的时候，首先要合成甾醇，产生新的细胞膜，恢复渗透性和进行繁殖甾醇的生物合成主要在不饱和脂肪酸和氧的
22、参与下进行，合成代谢的主要能量来源由暂储藏细胞内的肝糖和海藻糖提供。在次阶段，酵母细胞基本不繁殖，所谓的酵母停滞期。一旦细胞膜形成，恢复渗透性，营养物质进入，酵母立即吸收糖类提供的能量，肝糖再行积累，供下一次接种使用。有氧呼吸阶段：此阶段主要是指酵母细胞以可发酵糖为主要能量来源，在氧的作用下进行繁殖。无氧呼吸阶段：在此发酵过程中，绝大部分可发酵糖被分解成乙醇和二氧化碳。这些糖类被酵母吸收，进行酵解的顺序是葡萄糖，果糖，蔗糖，麦芽糖，麦芽三糖。本设计采用的是下面发酵工艺。表 2-2 主发酵现象和要求5发 酵 阶段外观状态和要求酵 母 繁殖期麦汁添加酵母8-16 个小时以后，液面上出现二氧化碳小气
23、泡，逐渐形成白色的，乳脂状的泡沫，酵母繁殖20 小时以后立即进入主发酵槽。泡期还槽 4-5 小时后，在麦汁表面逐渐出现更多的泡沫，由四周渐渐向中间，洁白细腻，厚而紧密，如花菜状，有二氧化碳小气泡上涌，并且带出一些析出物。高泡期发酵后2-3 天，泡沫增高，形成隆起，并因酒内酒花树脂和蛋白质-单宁复合物开始析出而逐渐变为棕黄色，此时为发酵旺盛期，需要人工降温，但是不能太剧烈，以免酵母过早沉淀，影响发酵作用。落泡期发酵 5 天以后，发酵力逐渐减弱，二氧化碳气泡减少，泡沫回缩，酒内析出物增加，泡沫变为棕褐色。泡 盖 形成期发酵7-8 天后，泡沫回缩，形成泡盖，撇去所析出的多酚复合物，酒花树脂，酵母细胞
24、和其他杂质，此时应大幅度降温，使酵母沉淀。后发酵以及储藏：麦汁经主发酵后的发酵液叫嫩啤酒，此时酒的二氧化碳含量不足，双乙酰，乙醛，硫化氢等挥发性物质没有减低到合理的程度，酒液的口敢不成熟，不适合饮用。大量的悬浮酵母和凝结析出的物质尚未沉淀下来，酒液不够澄清，一般还要几个星期的后发酵和贮酒期，啤酒的成熟和澄清均在后发酵和贮酒期。发酵工艺曲线：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 44 页8 / 44 2.5 厂址选择的地点及条件2.5.1 地理位置哈尔滨位于东经12542-13010，北纬4404 -4640，是黑龙江省会，是
25、东北地区北部最大的中心城市，也是中国省辖市中面积最大、人口居第二位的特大城市仅次于成都）。2.5.2 气候哈尔滨的气候属中温带大陆性季风气候，特点是四季分明，春季山野披绿、满城丁香；夏季清凉宜人、休闲避暑；秋季秋高气爽、层林尽染；冬季银装素裹、雪韵冰情。冬季1 月平均气温约零下19 度；夏季 7 月的平均气温约23 度。全年平均降水量569.1毫 M，夏季占全年降水量的60%。2.5.3 地形哈尔滨市区及双城市、呼兰区地域平坦、低洼，东部10 县 市）多山及丘陵地。东南临张广才岭支脉丘陵，北部为小兴安岭山区，山势不高，河流纵横，平原辽阔。第 3章 物料衡算3.1 糖化车间物料衡算啤酒厂糖化车间
26、的物料平衡计算主要工程为原料麦芽、大M）和酒花用量，热麦汁和冷麦汁量，废渣量 糖化槽和酒花槽）等。3.1.1 糖化车间工艺流程根据我国啤酒生产现况，有关生产原料配比、工艺指标及生产过程的损失等数据如表2-3 所示。图 3-1 啤酒厂糖化车间工程流程示意图3.1.2 工艺技术指标及基础数据精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 44 页9 / 44 根据表2-2 的基础数据，首先进行100kg 原料生产11淡爽啤酒的物料计算，然后进行100L11淡色啤酒的物料衡算，最后进行150000t/a 啤酒厂糖化车间的物料平衡计算。表 3
27、-1 啤酒生产基础数据工程名称百分比说明定额指标原料利用率98 麦芽水分6 大 M 水分12 无水麦芽浸出率78 无水大 M 浸出率90 原料配比麦芽70 大 M 30 损失率冷却损失7 发酵损失2 对热麦汁而言过滤损失1 装瓶损失2 总损失率啤酒总损失率12 对热麦汁而言3.1.3 100kg 原料的物料衡算1.100kg 原料：根据表 1 可得到原料收得率分别为：原料麦芽收得率为：%32.73100610078.0）（原料大 M 收得率为：%20.791001210090.0）（混合原料收得率为：%58.73%98%20.7930.0%32.7370.0）（由上述可得100kg 混合料原料
28、可制得的11热麦汁量为：)(91.668%1110058.73kg）（又知 11麦汁在20时的相对密度为1.0442，而 100热麦汁比20时的麦汁体积增加1.04 倍，故热麦汁 100）体积为：)(35.66604.10442.191.668L）（2.冷麦汁量为：)(71.61907.0135.666L）（3.发酵液量为：)32.60702.0171.619L（）（4.过滤酒量为：)(17.59501.0132.607L）（5.成品啤酒量为：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 44 页10 / 44 )(27.58302
29、.0117.595L）（3.1.4 100L 啤酒的物料衡算根据上述衡算结果知，100kg 混合原料可生产11淡爽啤酒583.27L，故可得下述结果：1.生产 100L11淡爽啤酒需耗混合原料量为：)(14.1727.583100100kg2.麦芽耗用量为：)(00.12%7014.17kg3.大 M 耗用量为：)(14.500.1214.17kg4.酒花耗用量：对淡爽啤酒，热麦汁中加入的酒花量为0.2%，故酒花耗用量为：)(23.0%2.0100)27.583/91.668(kg5.热麦汁量为：)(21.11410035.66614.17L6.冷麦汁量为：)(22.10610071.6191
30、4.17L7.发酵液量：)(81.10510032.61714.17L8.过滤酒量：)(02.10210017.59514.17L9.成品酒量：)(10010027.58314.17L10.湿糖化糟量设啤酒厂排出的湿麦芽糟水分含量为80%，则：湿麦芽糟量为：)(41.128010000.12)78100)(06.01 (kg湿大 M 糟量为：)(26.28010014.5)90100)(12. 01 (kg故湿糖化糟量为：)(67.1426.241.12kg11.酒花糟量设麦汁煮沸过程中酒花浸出率为40%，且酒花糟水分含量为80%，则酒花糟量为：精选学习资料 - - - - - - - - -
31、 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 44 页11 / 44 )(69.08010023.0)40100(kg3.15 15000t/a11淡爽啤酒酿造车间物料衡算表设生产旺季每天糖化8 次，共计200 天，而淡季则每天糖化4 次，共计100 天，则总的糖化次数为2000 次每年。把上述的有关啤酒糖化生产车间的三项物料衡算计算结果整理成物料衡算表，见表3-2：表 3-2 啤酒厂酿造车间物料衡算表物料名称单位对 100kg 混合原料100L11淡色啤酒糖化一次定额量150000t/a 啤酒生产混合原料kg 100 17.14 13059.88 26.12 106大麦kg 7
32、0 12.00 9141.92 16.46 106大 M kg 30 5.14 3917.96 7.05106酒花kg 1.34 0.23 174.72 3.15105热麦汁L 666.35 114.21 83812.82 16.76 107冷麦汁L 619.71 106.22 77945.96 15.59 107湿糖化糟kg 85.58 14.67 11176.65 22.35 106湿酒花糟kg 4.02 0.69 524.16 1.05105发酵液L 607.32 104.10 76387.00 15.28 107过滤酒L 595.17 103.06 75623.13 15.12 107
33、成品啤酒L 583.27 101.00 74110.67 14.82 107备注： 11淡色啤酒的密度为1011kg/m3，实际年产啤酒150032t 3.2 糖化车间的热量衡算二次煮出糖化法是啤酒常用的糖化工艺，下面就以此为基准进行糖化车间的热量衡算。工程流程示意图如图3-2 所示，其中的投料量为糖化一次的用料量计算参表3-2）精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 44 页12 / 44 图 3-2 啤酒厂糖化工艺流程图3.2.1 糖化用水耗热量1.根据工艺，糊化锅加水量为：)(98.211565 .4)59.78396.
34、3917(1kgG式中， 3917.96 为糖化一次大M 粉量， 783.59 为糊化锅加入的麦芽粉量 而 9141.92 为糖化一次麦芽定额量，3.5 为加水比。3.糖化总用水量为：)(14.5041116.2925498.2115621kgGGGw 3-1）自来水的平均温度取t1=18 ,而糖化配料用水温度t2=50,故耗热量为：)( 1.674299418.4)1850(14.50411)()(21211kgttCGGQW 3-2）3.2.2 第一次 M 醪煮沸耗热量1.由糖化工艺流程图图 3-2）可知，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - -
35、- -第 16 页，共 44 页13 / 44 2322212QQQQ3-3）2.糖化锅内M 醪由初温t0加热到 100的耗热量)100(021tCGQ米醪米醪 计算M 醪的比热容GM 醪根据经验公式18. 4)100(01.00WCWG谷物进行计算。式中W 为含水百分率；C0为绝对谷物比热容，取C0=1.55kJ/(kg ?K.)/(71. 1618.455. 1)6100(01.0KkgkJC麦芽)/(87.11218.455. 1)12100(01.0KkgkJC大米11GGGCGCGCGCw麦芽大米麦芽麦芽大米大米米醪 M 醪的初温t0 设原料的初温为18，而热水为50，则米醪米醪麦芽
36、麦芽大米大米CGCGCGCGtw5018)(10 把上述结果代入3-4）式中，得：)(05.5143365) 1.47100(76.353.25858)100(021kJtCGQ米醪米醪 3.煮沸过程蒸汽带出的热量Q22 设煮沸时间为40min，蒸发量为每小时5%，则蒸发水量为：kgGV95.8616040%553.2585856040%51米醪 3-7）故：)(54.19455932 .225795.861122kJIVQ 3-8）式中， I 为煮沸温度 约为 100）下水的汽化潜热 由上述结果得：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第
37、17 页，共 44 页14 / 44 )(38.8152302)54.194559305.5143365(15. 1)(15.122212kJQQQ (3-10 3.2.3 第二次煮沸前混合醪升温至70的耗热量按照糖化工艺，来自糊化锅的煮沸的M 醪与糖化锅中的麦醪混后温度应为63，故混合前M 醪先从 100冷却到中间温度t01.糖化锅中麦醪中的t麦醪已知麦芽初温为18，用 50的热水配料，则麦醪温度为：kgGGG49.3761216.2925433.83582麦芽麦醪 (3-11 )/(63.316.2925433.835818.416.2925471. 133.835822KkgkJGGCG
38、CGCw麦芽麦芽麦芽麦醪(3-1 麦醪麦醪麦芽麦芽麦醪CGCGCGtW50182 3-13）C067.4663.349.376125018.416.292541871.133.83582.根据热量衡算，且忽略热损失，M 醪与麦醪混合前后的焓不变，则M 醪的中间温度为：)02.6347149.3761253.25858kgGGG（麦醪米醪混合 3-14）)/(68.349.3761253.2585863.349.3761276.353.25858KkgkJGGCGCGC麦醪米醪麦醪麦醪米醪米醪混合 3-15）米醪米醪麦醪麦醪麦醪混合混合混合CGtCGtCGt 3-16）C081.8576.353
39、.2585867.4663.349.376126368.302.634713.计算 Q3)(48.1635013)6370(68. 302.63471)6370(3kJCGQ混合混合 3-17）3.2.4 第二次煮沸醪的耗热量由糖化工艺流程可知：4342414QQQQ 3-18 ）1.混合醪升温至沸腾所耗热量Q41精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 44 页15 / 44 1）经第一次煮沸后M 醪量为：)(58.2499695.86153.25858kgVGG米醪米醪 3-19）糖化锅的麦芽醪量为：)(49.3761216
40、.2925433.83582kgGGG麦芽麦醪 3-20）故进入第二次煮沸的混合醪量为：)(07.6260649.3761258.24996kgGGG麦醪米醪混合 3-21）2）根据工艺，糖化结束醪温为78，抽取混合醪的温度为70，则送到第二次煮沸的混合醪量为：%7.26%100)70100()7078(混合混合GG 3-22）3）麦醪的比热容)/(63.349.3761218.416.2925471. 133.835822KkgkJGGCGCGCW麦芽麦芽麦芽麦醪3-23）混合醪比热容：)/(68.349.3761258.2499663.349.3761276.358.24996KkgkJG
41、GCGCGC麦醪米醪麦醪麦醪米醪米醪混合 3-24）4）故)(04.18455153068.307.62609%7.2670100%7 .2641kJCGQ）（混合混合 3-25）2.二次煮沸过程蒸汽带走的热量Q42 煮沸时间为10min，蒸发强度5%，则蒸发水分量为：)(31.1396010%5%7.262kgGV混合)(53.31445031.1392.2257242kgIVQ 3-26）式中， I 为煮沸温度下饱各蒸汽的焓kJ/kg）3.热损失 Q43根据经验有：)%(15424143QQQ 3-27 ）4.把上述结果代入公式27）,得精选学习资料 - - - - - - - - - 名
42、师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 44 页16 / 44 )(41.2483960)53.31445004.1845515(15. 1)(15.142414kJQQQ3-28）3.2.5 洗槽水耗热量设洗槽水平均温度为80，每 100Kg 原料用水450Kg，则用水量为)(46.5876910045088.13059kJG洗故)(25.152306936218. 446.58769)1880(5kJCGQW洗 3-29）3.2.6 麦汁煮沸过程耗热量6362616QQQQ 3-30）1.麦汁升温至沸点耗热量Q61由表 3-2 啤酒厂酿造车间物料衡算表可知，100kg 混合
43、原料可得到666.35kg 热麦汁，并设过滤完毕麦汁温度为70，则进入煮沸锅的麦汁量为：)(51.8702410035.66688.13059kgG麦汁)/(85.34.788.1305918.44.688.1305989.196.391771.192.9141KkgkJC麦汁故)(91.10051330)7010061kJCGQ（麦汁麦汁 3-31）2.煮沸过程蒸发耗热量Q62煮沸强度10%，时间 1.5h，则蒸发水分为)(68.130535.1%1051.870245.1%103kgGV麦汁故)(5 .2946476668.130532 .2257362kJIVQ 3-32）3.热损失为)
44、%(15626165QQQ 3-33 ）4.把上述结果代入上式得出麦汁煮沸总耗热)(02.4544351250.2946476691.10051330(15. 1)(15.162616kJQQQ 3-44）3.2.7 糖化一次总耗热量)(79.79462179654321kJQQQQQQQ总 3-35）3.2.8 糖化一次耗用蒸汽量使用表压0.3MPa 的饱和蒸汽， I=2725.3KJ/Kg, 则：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 44 页17 / 44 )(72.38655)(kgiIQD总 3-36 ）式中， i
45、为相应冷凝水的焓561.47kJ/kg ）； 为蒸汽的热效率，取=95%。3.2.9 每小时最大蒸汽耗量在糖化过程各步骤中，麦汁煮沸耗热量Q6为最大，且已知煮沸时间为90min 热效率为 95%，故)/(87.31890183%955.102.45443512%955.16maxhkgQQ 3.2.10 蒸汽单耗据设计，每年糖化次数为2000 次，总共生产啤酒150000t.年耗蒸汽总量为：)(77311440200072.38655kgDT每吨啤酒成品耗蒸汽对糖化）：)/(41.515150000/77311440tkgDS每昼夜耗蒸汽量生产旺季算）为：)/(76.309245872.386
46、55dkgDd至于糖化过程的冷却，如热麦汁被冷却成热麦汁后才送井发酵车间，必须尽量回收其中的热量。最后若需要耗用冷冻水，则在以下“耗冷量计算”中将会介绍最后，把上述结果列成热量消耗综合表，如表3-3。表 3-3 啤酒厂糖化车间总热量衡算表名称规格MPa）每 吨 消 耗定额 kg）每 小 时 最 大 用量kg/h）每 昼 夜 消 耗量kg/d）每 年 消 耗 量kg/a）工程0.3 热麦汁放出热量：)(21ttCGQpp热麦汁比重：3/0442.1mkgC麦汁热麦汁含量：)/(58.875001082.8381210445hkg热麦汁比热：)/(98.00CkgkJCp，热麦汁温度：CtCt02
47、01100,100冷却水温度：t1=18 t2=45冷却水比热： C=1kJ/(kg. )/(59.3858775)55100(98.058.87500hkJQ)/(6.142917)1845(159.3858775hkgG5.沉淀槽洗刷用水每次洗刷用水3.5 吨，冲洗时间为0.5 小时，则每小时最大用水量为）（ht /75 .05 .36.麦汁冷却器冷却用水麦汁冷却时间为1 小时，麦汁冷却温度为55 6。分两阶段冷却，第一段，麦汁温度5525，冷却水温18 30。冷却用水量：)(21ttCQG麦汁放热量：)(21ttCGQpp式中麦汁量：)(58.87500kgGp精选学习资料 - - -
48、- - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 44 页19 / 44 麦汁比热：)/(98.00CkgkJCp麦汁温度：CtCto02125,55水的比热：)/(10CkgkJC冷却水温度：CtCt020130,18)/(05.25725171)2555(98.058.87500hkJQ)/(42.214376)1830(117.25725hkJG7.麦汁冷却器冲刷用水设冲刷一次，用水4吨，用水时间为0.5 小时，则最大用水量为)/(85 .04ht3.4 发酵车间的耗冷量衡算啤酒发酵工艺有上面发酵和下面发酵两大类，而后者有传统的发酵槽发酵和锥形罐发酵等之分
49、。不同的发酵工艺，其耗冷量也随之改变。下面以目前我国应用最普遍的锥形罐发酵工艺进行150000t/a 啤酒厂发酵车间的耗冷量计算5。3.4.1 发酵工艺流程94热麦汁冷麦汁 ；冷媒用15酒精溶液，比热容可视作C2=4.18kJ/( kg ?K；麦芽糖厌氧发酵热q=613.6kg/kJ；麦汁发酵度60。根据发酵车间耗冷性质，可分工艺耗冷和非工艺耗冷两类，既：nttQQQ3.4.3 工艺耗冷量Qt1. 麦汁冷却耗冷量根据表3-2 啤酒生产物资资料衡算表，可知每糖化一次需热麦汁83812.82L ，而相应密度为1048Kg/m3，故麦汁量为：)(84.8783531082.838121048kgG又
50、知 110麦汁的比热容为4.0 kJ/( kg?K, 工艺要求在1h 内完成冷却过程，则所耗冷量为：)/(05.30918214)694(484.87835)(2111hkJttGcQ式中 t1和 t2-分别为麦汁冷却前后温度0C）根据设计结果，每个锥形发酵罐装4锅麦汁，则麦汁冷却每罐冷量为：)/(2.12367285605.30918214441hkJQQt相应的冷冻介质2的冷水）耗量为：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 44 页20 / 44 )/(89.89116)285(18. 405.30918214)(211