毕业论文-年产10万吨啤酒厂工艺初步设计

目录1绪言311啤酒工业的概况312中国啤酒工业413啤酒工业的发展前景414啤酒的类型515啤酒生产的工艺流程及设备52设计总论621设计任务622厂址选择723啤酒原料83物料衡算1231100KG65麦芽，35大米原料生产12啤酒的物料衡算1232每批次投料量及产量154热量衡算1641热量衡算的意义1642热量衡算175耗冷量的计算2351耗冷量计算的意义2352耗冷量计算236水平衡计算2661水衡算的意义2662工艺耗水2763非工艺耗水277主要设备选型2871斗式提升机2872粉碎机2973糖化锅2974糊化锅3275平底筛板过滤槽3476麦汁煮沸锅3677旋涡沉淀槽4078薄板冷却器4179啤酒过滤设备44710酵母扩大培养罐46711清酒罐478重点设备发酵罐4881文献综述4882发酵罐的计算与选形499啤酒的过滤、包装与成品啤酒5791啤酒的过滤5792啤酒的包装5710啤酒厂废水处理工艺58年产10万吨啤酒厂工艺初步设计1绪言11啤酒工业的概况啤酒是以大麦（包括特种麦芽）为主要原料，加酒花，经酵母发酵酿制而成的、含二氧化碳的、起泡的、低酒精度（2575）的各类熟鲜啤酒。啤酒作为现在世界最大的饮料，有着悠久的历史。大约起源于9千年前的中东和古埃及地区后跨入地中海传入欧洲。9世纪末，随着欧洲强国侵略而传入亚洲。现在啤酒生产几乎遍及全世界，是世界产量最大的饮料1。啤酒的原料是大麦。大麦是世界上种植最早的谷物之一，几乎世界上所有的地区都可种植，它的产量在小麦玉米稻谷之下，居第四位。而且大麦不是人类的粮食，习惯上做饲料。酿制后的酒糟中蛋白质含量得到相对密集。更适合于做饲料，众多原因使得用大麦只啤酒得到发展。啤酒是酒精含量最低的饮料酒，而且营养丰富，人们适量饮用，酒精对人体的毒害相对较小。在1972年世界第九次世界营养协会上，曾推荐啤酒为营养食品2。虽然啤酒的主要原料是大麦，但随着口味的变化，也适量加一些辅料，如大米薯类等，并添加少量酒花，采用粉碎糖化糊化冷却发酵等特定工艺酿制而成啤酒。最早的啤酒原型与现代啤酒大不一样。它是将大麦加水贮在敞口的罐里，让空气中酵母进入，发酵一定时间后，溢出的液体即为啤酒。古代的啤酒不用酒花，而是加入不同种类的草药和香料，特别是德国用者较多，另外还有往啤酒中加糖，加柠檬3。使用酒花最早的是德国和埃及。但是直到十五世纪末，才正式确定酒花为啤酒的香料。18501880年间，法国的巴斯德确定了微生物生理学特点，得到了发酵本质是由微生物进行一系列化学变化的结论，并创立了巴斯德灭菌法。1837年，在丹麦的哥本哈根城市里，世界第一家工业化瓶装啤酒的工业诞生。然后大大小小的啤酒厂在欧洲相继建立起来。啤酒的生产技术以德国丹麦等国较先进。目前，世界啤酒工业总的特点是（1）设备大型化（2）生产自动化（3）生产周期短（4）经济效益高4。啤酒可分为两大类一类是以德国、丹麦、荷兰为典型的下面发酵法啤酒，例如比尔森啤酒，另一类是英国、澳大利亚、加拿大、南非等采用上面发酵法生产的爱尔兰啤酒2。12中国啤酒工业中国在四五千年前就有古代啤酒，中国周朝尚书的“说命篇”记载了“若作酒醴，尔惟曲蘖”。“蘖”就是发芽的谷物，“醴”就是由蘖糖化后发酵的“古代啤酒”。中国近代啤酒是十九世纪末，随着欧洲强国向东方的侵略，啤酒生产工艺才传入我国的。中国啤酒大发展是40年代末至80年代。这期间各省市县普遍建厂，以年产13万吨的中小型厂为主，至1988年，由啤酒厂和车间813家。随着啤酒工业的发展，90年代中期以后向大型化、集中化、集团化发展。现在已经有近30家啤酒企业年产量超过10万吨，这些大型厂的产量已超过全国产量的25，年产510万吨的中型啤酒厂已超过40家，年产量在全国总产量的20以上。1995年以前，啤酒年增长还在10以上，而啤酒厂数却以10左右的速度递减。2002年中国啤酒总产量首次超过美国，成为世界第一大啤酒生产国13啤酒工业的发展前景啤酒是一种古老的酒，也是一种世界性的酒。因为富含蛋白质、碳水化合物、维生素、矿物质等丰富的营养成分，有益于人的身体健康，素有“液体面包”的美称。1972年在世界第九次营养食品会议上啤酒被推荐为营养食品，而实际上各国把它作为营养性的清凉饮料来生产的，因此啤酒具有广阔的发展前景。未来啤酒行业发展具有以下特点1地方特色，产品多样化2发展低热量和无酒精啤酒3工厂大型化、集约化4大力推进技术创新，采用新技术，推进生产过程的机械化、连续化、自动化和高效化5生产专业化，重视原料基地建设14啤酒的类型A按原麦汁浓度分1营养啤酒糖度255BX酒精度05182佐餐啤酒糖度49BX酒精度12253储藏啤酒糖度1014BX酒精度29424高浓度啤酒糖度1322BX酒精度3555B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。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。15啤酒生产的工艺流程及设备现在，大部分工厂采用浸出糖化法的工艺，其工艺流程图简介如下水麦糟酒花酵母原粉糖过煮沉冷发过成品料碎化滤沸淀却酵滤酒生产线包括以下几部分的设备1粉碎设备一般采用锥磨式，对辊或钢刀式粉碎机，这些设备不但能够满足合理的粗细粉差及破而不碎的工艺要求，而且机身灵巧，占地少，噪音小，没有粉尘污染。2组合糖化设备采用四器组合，即一只糖化锅，一只糊化锅，一只过滤槽，一只麦汁煮沸锅，这样的组合从设备利用角度考虑是合理的，适用于大中型工厂。3冷却设备近年来，一般采用薄板冷却器，其特点是板间间隙很小，冷热流体以薄膜状流动，故传热效率高，由于传热壁由板片组成，因此在很小的空间内拥有很大的传热面积，机身很轻巧，易于装卸和清洗，该种冷却器不易发生流体短路现象，且是密闭操作，麦汁不受外界感染，为较理想的冷却设备。4发酵设备采用圆柱锥底发酵罐，其优点是结构简单，可以自身绝缘保温，置于露天以节约冷库面积，易于实现自动控制，投资费用及生产费用较低，发酵周期短，便于回收酵母和回收二氧化碳，可以进行原位清洗，改善劳动条件和卫生条件，可用作前、后发酵用。5过滤设备采用硅藻土过滤机进行粗滤，薄板啤酒过滤机进行精滤5。2设计总论21设计任务211发酵任务年产10万吨啤酒厂的初步设计。212重点设备发酵罐圆柱锥底发酵罐以广泛用于上面或下面发酵的啤酒生产，锥形罐可单独用于前发酵或后发酵，还可以将前后发酵合并在该罐进行。这种设备的优点在于能缩短发酵时间，而且具有生产上的灵活性。故能适应于生产各种啤酒的要求。以灭菌的新鲜麦汁与酵母由底部进入罐内，发酵最旺盛时，使用冷却夹套维持适宜的发酵温度。冷媒多用己二醇或冷媒溶液。优点是能耗低，采用的管径小，生产费用可以降低。最终沉淀在锥底的酵母，可以打开锥底阀门把酵母排出罐外，部分酵母流作下次待用。二氧化碳气体由罐顶排出。罐身和罐盖上均有人孔，以观察和维持发酵罐内部。罐顶装有压力表，安全阀和玻璃视镜。为了在释放成品啤酒时把啤酒打到一定高度，可在罐底加二氧化碳充气管。罐身还装有取样管和温度计管。设备外部包装良好的保温层，以减少冷量的消耗。213设计步骤首先选择要合理可行，尽量用先进的工艺流程；其次，进行各项工艺的计算。生产工艺设计在初步阶段，可分为下面几个步骤（1）选择并确定工艺流程，确定技术经济指标。（2）确定生产工艺参数，进行各种计算。（3）设备的选型和计算，确定生产设备的规格和台数。（4）车间设备布置的方案比较和设备配套的平面图和空间关系的确定及设计制图。（5）向配套专业提出设计要求和有关资料，查阅与啤酒设计有关的各种资料。（6）正式绘制车间生产设备布置图，工艺流程图，编制设备表和主要材料估算表。（7）编写初步设计有关生产部分文件。22厂址选择厂址选择是基本建设前期的重要一环，在工厂设计中，具有明显的政治经济技术的意义。厂址选择正确与否，不仅关系到建厂过程中能否以最省的投资费用，按质按量按期完成工厂设计中所提出的各项指标，而且对投产后的长期生产，技术管理和发展远景都有着很大的发展。厂址离主要消费中心的距离与城市规模，生产厂规模成正比。对于10万吨的啤酒厂，可选在人口密度大，生活水平高的大中城市的郊区。23啤酒原料生产8啤酒的原料有麦芽，大米，水，酒花，酵母。231工艺流程图水麦糟酒花酵母原粉糖过煮沉冷发过成品料碎化滤沸淀却酵滤酒232生产原料1大麦芽啤酒原料大麦的好坏直接影响着麦芽汁的质量。麦芽汁的组成成分不好，对啤酒酵母的生理代谢有影响，导致啤酒的质量不合要求。因此要选择优质的大麦。购买来得大麦要注意贮藏，受潮发霉后麦芽质量会下降，影响啤酒的口味。可选用澳大利亚进口的二棱大麦或国产的优质大麦。2大米大米是最常用的一种辅助原料。其特点是价格较廉，而淀粉含量远高于麦芽，多酚物质和蛋白质含量则较麦芽低。添加大米的啤酒色泽浅，口味清爽，泡沫细腻，酒花香味突出，非生物稳定性较好，特别适宜制造底面发酵的淡色啤酒。大米种类很多，有糯米等。啤酒工业使用的大米要求较严格，必须是精碾大米，一般都采用碎米。3酒花啤酒酿造中，酒花的用途是利用其苦味香味防腐力和澄清麦汁的能力。国际上最好的酒花含酸量适中，可以将香味好的鲜啤酒花和苦酒花掺和使用。对啤酒酿造有特殊意义的三大成分为酒花精油，苦味物质，和多酚物质。它们赋予啤酒以特有的苦味和香味，酒花树脂还具有防腐能力，多酚物质中的单宁则具有澄清麦汁的作用。在使用时，酒花颗粒香和苦混合搭配使用；也可以与酒花浸膏共同使用。酒花低温贮藏，可以长时间保持其色泽，香味和酸量。4酵母啤酒酵母的质量影响啤酒的口味，风味，稳定性，澄清度。泡沫等。啤酒酵母的保管及贮藏非常关键。温度高及缺氧，酵母自溶结块，死亡，感染杂菌，产生酸味，酵母不单一，就不能用于发酵。贮藏期过长，酵母死亡率高，衰老，变异等，湿酵母一般用糖化组成合理的麦汁保存，麦汁必须是无菌的。一般健康和新鲜的酵母可以连续用46代。5水啤酒生产用水主要包括两部分原料用水；洗涤冷却用水。原料加工用水中的投料水，洗涤水，啤酒稀释用水直接参与啤酒的酿造，称为酿造水，除要符合国家规定的饮料水标准外，还要考虑到水的酸度变化性质的残余碱度。232工艺技术大麦先经发芽制成麦芽，干燥后的麦芽在经68周时间的贮藏，使其后熟，而后用粉碎机把它粉碎，加入糖化锅中与水混合，并且浸渍一段时间，使麦芽粉吸水膨胀，使酶溶出和恢复活力，再将麦芽醪逐步加热升温。让麦芽醪现在较低的温度下（50左右）进行蛋白质分解，保持一段时间，使蛋白酶将蛋白质转化成分子量较小的更易溶解的分解产物。在糖化锅进行操作的同时，将辅料大米粉碎，加入糊化锅与水混合进行糊化作业。米粉与水混合后先在较低温度下浸泡片刻，使其吸水膨胀，然后逐步升温，最后升直100进行煮沸，使其糊化。将糊化好的米醪打入糖化锅内，与刚好完成蛋白质分解的麦芽醪混合，使混合醪达到淀粉糖化所适宜的温度（65左右），并在此温度下保持一定时间进行糖化，淀粉酶将醪液中的淀粉分解成糊精和麦芽糖。糖化结束后，将糖化醪升温至76是酶活力丧失，醪液中各种成分的相对比例即可基本固定下来。把糖化醪打去过滤槽进行过滤。待原始麦汁基本滤出后，在打入热水，将麦槽中的残留麦汁洗出。过滤得到的麦汁放入煮沸锅中煮沸90120MIN，并在煮沸过程中添加酒花，使其中有效成分溶解出来，而使不希望有的蛋白质和单宁凝结起来，形成所谓热凝固物析出，同时麦汁液灭了菌。采用低温一罐发酵法，热麦汁经回旋沉淀槽除去热凝固物和粉碎酒花渣，并经薄板冷却器冷却至接种温度（910），再过滤去除冷凝固物，再充气使溶解氧在78MG/L,接种酵母，送入发酵罐。接种量0510。发酵开始后由其自然升温至12，保持此温度进行麦汁的主发酵，经34天，当发酵液外观发酵度达到60时，使罐压升至70100KPA，以加速双乙酰的含量降低到01MG/L以下时，开始以03的速度缓慢降温到5，保持24H，排放酵母，并回收之。再以01/H的速度降温01，保持24H，进行第二次排放酵母，而后在此温度下后熟1015天。在酒液放出的前一天，先将沉淀排出，次日即可将酒输入离心分离机，除去残留酵母后送去处理罐，在1的低温下，以CO2洗涤饱和至CO2含量达05以上，即行过滤。总时为2328天。233技术特点1粉碎原料麦芽和谷物辅助原料，在进行麦汁制造前需要粉碎，粉碎对糖化时的生物化学变化、过滤速度、定型麦汁的组成和原料的利用率的高低都有很大影响。粉碎目的增加原料和水的接触面积使原料及麦芽内可溶物质浸出促进难容物质溶解粉碎度要求麦芽可粉碎成谷皮、粗粒、细粒、粗粉及细粉5部分。粉碎度一般要求粗粒与细粒的比例以125以上为好。要求粉碎后麦芽的皮壳破而不碎，麦芽的胚乳愈细愈好。辅助原料要求粉碎的越细越好。干法粉碎精选麦芽通过输送设备，送入麦芽筛选除石机，筛出杂质粉尘，而后经称重，送入暂贮仓。调节原料流出闸门，麦芽进入粉碎机进行粉碎。粉碎是根据粉碎能力和粉碎度调节闸门和轧辊间距，粉碎后麦芽粉贮存于麦芽仓中。特点粉料校干，可以贮存较长时间，对溶解不好的麦芽破碎也较好，皮可与内容物可以分离及分别投料。设备材料简单耗能及集中供电负荷低。2糖化我国啤酒工作者常把制麦汁的全过程称为糖化（广义的概念），事实上糖化只是制麦汁的一道工序（狭义的概念）。糖化目的创造有利于各种酶作用的条件，将原料中的可溶性物质尽可能多的浸渍出来。糖化要求要求浸出物得率高，麦汁清亮，成分组合符合产品要求，并要求设备和工艺尽可能简单合理，并力求缩短周期。浸出糖化法浸出糖化法是纯粹利用酶的作用进行糖化的方法。将麦芽和谷类辅助原料分别在糖化锅和糊化锅中进行处理然后对醪，节省麦芽，降低成本，改进啤酒质量。3麦汁过滤糖化醪糖化完成后，应尽快地将麦汁和麦糟分开，以免影响半成品麦汁的色、香、味。麦汁过滤目的尽快分离醪液中的固形物，以得到清亮的麦汁；保证麦汁质量并有较高的原料利用率；缩短每批次麦汁的过滤时间，以提高日糖化次数。过滤槽法操作过程准备工作进醪、静置过滤洗槽4麦汁煮沸煮沸目的使麦汁浓缩到规定浓度破坏酶活力，稳定麦汁组成萃取酒花中的有效成分，延长啤酒保质期降低麦汁PH，利于麦汁的生物稳定性和非生物稳定性促进还原性物质形成及挥发不良气味麦汁煮沸的加热方法高压热水加热，这种加热方式薄膜温度较低，可以减少薄膜煮沸和结垢的倾向，适用于加热大面积，矩形锅，锅面金属不易被麦汁润湿的煮沸锅，其利用率高达6570。5啤酒发酵啤酒发酵是一项非常复杂的生化变化过程，在啤酒酵母所含酶系的作用下，其主要变化是麦汁中的可发酵性糖发酵分解生成酒精和二氧化碳。另外，还有一系列的发酵副产物生成，如醇类、醛类、酸类、酯类、酮类和硫化物等。这些发酵产物决定了啤酒的风味、泡沫、色泽和稳定性等各项理化性能，是啤酒具有独特的典型性。3物料衡算啤酒生产基础数据见表1表1啤酒生产基础数据项目名称百分比（）项目名称百分比（）定额指标无水麦芽75原料配比麦芽65浸出率大米35冷却损失4无水大米浸出率92发酵损失1原料利用率975过滤损失2麦芽水分4装瓶损失1大米水分12啤酒损失率（热麦汁）总损失831100KG65麦芽，35大米原料生产12啤酒的物料衡算热麦汁量（V1）麦芽收率为075（14）72大米收率为092（112）8096混合原料收率为（065720358096）97573267326121006105又知12麦汁在20时的比重为1047，而100时体积膨胀104倍，故热麦汁（100时）体积为V16105104710460642L冷麦汁量（V2）V2V1（14）58216L发酵液量（V3）V3V2（11）57634L过滤酒量（V4）V4V3（12）56481L成品啤酒量（V5）V5V4（11）55916L吨酒耗粮（G）G（1001000）/（559161012）17672/T12成品酒的密度为1012/L湿糖化糟量设排出的湿麦糟水分含量为80，则湿麦糟量为10065（1004）（1075）10035（1012）（1092）/（108）9919酒花耗用量对浅色啤酒，热麦汁中加入的酒花量为02（即02/100L热麦汁）则酒花耗用量60642021213酒花糟量设干酒花煮沸时浸出率为40，且酒花糟水分含量为80，则酒花糟量1213（140）/（180）3639CO2的量设麦芽糖占浸出物的61，产生CO2的量C12H22O11H2O2C2H5OH4CO2Q23424445821610121261XX（5821610121261444）/3422219放出CO2的量设CO2在啤酒中的溶解度为04，则啤酒中含量为57634042305游离的CO2的量为221923051988520时CO2的密度为1834/M3，则CO2的体积19885/18341084M3酵母泥量设酵母泥产率为2，湿酵母泥含水量为85，5821621164固形酵母泥量1164（185）1746含水分70的商品酵母1746/（170）582空瓶需用量设空瓶损失率为05,选用640ML空瓶，55916/0640（105）878个瓶盖需用量设损失率为1，878（11）887个商标用量设损失率为1，878（11）887个32每批次投料量及产量全年工作日330天，淡季160天，每天糖化4次，旺季160天，每天6次，全年共糖化1600次每次投料量10000017672/160011045麦芽投料量110456571797179/1104510064998，符合投料比。大米投料量1104535386575同理可算出其他项目物料平衡，啤酒厂糖化车间物料衡算见表2表2糖化车间物料衡算表备注12淡色啤酒的密度为1012KG/M3，实际年生产啤酒100053吨。4热量衡算41热量衡算的意义1计算生产过程能耗定额指标。2热量衡算的数据是设备类型的选择及确定其尺寸台数的依据，物料名称单位对100KG混合原料糖化一次定额量10万吨/A啤酒生产混合原料KG1001104517672000麦芽KG65717911486400大米KG3538666185600酒花KG121313398214361热麦汁L60642669791107166542冷麦汁L58216642996102879315发酵液L576346365675101850805湿糖化糟KG815900167514402680湿酒花糟KG363940193643084酵母泥量KG11641285642057021酵母固行KG174619285308553过滤酒L56481623832699813223成品啤酒L559166175922298814755CO2溶解量KG230525459407340释放量KG19885219633514077空瓶用量个878969751155160160瓶盖用量个8879796915156750640商标用量张88797969151567506403有利于工艺流程和设备的改进，达到节约能耗，降低成本的目的。42热量衡算啤酒生产糖化工艺流程示意图见图2自来水18麦芽粉7179料水比135热水50料水比145大米粉3866（5574）（4720）10MIN70（20分）15MIN100（15MIN）6570（90120MIN）酒花7678（10MIN）糖化结束过滤头号麦汁煮沸热水麦糟二号麦汁90分回旋沉淀槽薄板冷却器冷麦汁去发酵煮沸强度10酒花糟热凝固物冷凝固物图2啤酒生产糖化工艺流程示意图421糖化耗热量依据工艺要求，糊化锅加水量G138664517397糖化锅加水量G2717935251265GG1G217397251265425235自来水平均温度取T18，糖化配料用水温度T250故耗热量为Q1GCWT425235150181360752KJ422米醪煮沸耗热量Q2由糖化工艺流程得Q2Q2Q2Q2糊化锅内米醪由初温T0加热至100耗热Q2Q2G米醪C米醪（100T0）计算米醪的比热容C米醪根据经验公式C谷物001（100W）C0418W，进行计算W含水百分率，C0绝对谷物比热容取为155KJ/（K）C米001（10012）1554181218656KJ/（K）C米醪（G米C米G1CW）/（G米G1）（38661865617397418）/（386617397）3759KJ/（K）米醪的初温T0，原料的初温为18，热水温度50,则T0（G米C米18G1CW50）/（G醪C米醪）（386618656181739741850）/（386617397）37594712G米醪G米G138661739721263Q2G米醪C米醪（100T0）212633759（1004712）4226572KJ煮沸过程蒸汽带出的热量Q2设煮沸时间为15分钟，蒸发量为每小时5，则蒸发水分量为V1G米醪515/6021263515/6026579故Q2V1I265792257259993555I煮沸温度（约为100）下水的汽化潜热22572KJ/热损失Q2米醪升温和煮沸过程的热损失为前两次耗热量的15，即Q215（Q2Q2）723976133KJ米醪煮沸耗热量Q2由上述得，Q2Q2Q2Q2422657259993555723976133555048368KJ423兑醪后混合醪升温至78耗热量按糖化工艺来自糊化锅的煮沸的米醪与糖化锅中的麦醪混合后温度（即兑醪温度）为6570，糖化锅中麦醪的初温T麦醪已知麦芽粉的初温为18，用50的热水配料，则麦醪温度T麦醪（G麦芽C麦芽18G2CW50）/（G麦醪C麦醪）G麦醪G麦G27179251265323055C麦芽001（1004）1554184166KJ/C麦醪（G麦芽C麦芽G2CW）/（G麦芽G2）（7179166251265418）/（7179251265）362T麦醪（71791661825126541850）/（323055362）4674兑醪后温度T兑T兑（G麦醪C麦醪T麦醪G米醪C米醪100）/G混合醪C混合醪G米醪G米醪V121263265792099721G混合醪G米醪G麦醪20997213230555330271C混合醪（G米醪C米醪G麦醪C麦醪）/（G米醪G麦醪）209972136232305362/（209972132305）362则T兑（32305362467420997213759100）/（5330271362）6923符合糖化工艺要求。兑醪后混合醪升温至78耗热量Q3Q3G混合C混合醪（786628）5330271362（786628）22614421KJ424洗糟水耗热量Q4设洗糟水平均温度为80,洗糟水量为原料量的24倍，则G洗110452426508Q4G洗CW80182650841862686981328KJ425煮沸麦汁耗热量Q5Q5Q5Q5Q5麦汁升温至沸点耗热量Q5设过滤完毕麦汁温度为70，进入煮沸锅的麦汁量为G麦汁610511045/1006742973又C麦汁C（1X1）CBX0C水的比热，CB干物质（麦汁大米）的比热，X012，CB3866（112）7179（14）/110450932所以C麦汁418（112）093212379Q5G麦汁C麦汁（10070）674297337930766676031KJ煮沸过程蒸发耗热量Q5煮沸强度10，时间15小时，则蒸发水分为V2674297310151011446则Q5V2I10114462257222830358KJ热损失Q5Q515（Q5Q5）1576667603122830358457456775煮沸麦汁耗热量Q5Q5Q5Q5Q5766676031228303584574567753507168531KJ426糖化一次总耗热量Q总Q总QI511141761KJ427糖化一次耗用蒸汽量使用表压为03MPA的饱和蒸汽压，DQ总/（II）511141761/272535614795236221I相应冷凝水的焓（56147KJ/）蒸汽的热效率95428糖化过程每小时最大蒸汽耗量QMAX在糖化过程各步骤中，麦汁煮沸耗热量Q5最大煮沸时间为90分钟，热效率为95，QMAXQ5/1595350716853/1595246117087KJ/H相应的最大蒸汽耗量为DMAXQMAX/（II）246117087/27253561471137414/H429蒸汽总耗每年糖化次数为1600次，共生产啤酒100053万吨，年耗蒸汽总量为DT236221160037795360每吨啤酒成本耗蒸汽（对糖化）DS3779536010005337775/T每昼夜耗蒸汽量（生产旺季算）DD23622161417326/D啤酒厂糖化车间热量衡算见表3表3啤酒厂糖化车间总热量衡算表名称规格（MPA）每吨产品消耗定额（）每小时最大用量（/H）每昼夜消耗量（/D）年耗量（/A）蒸汽03表压377751137414141732637795360项目耗热（KJ）糖化用水耗热1360752米醪煮沸耗热555048368混合醪耗热22614421洗糟水耗热686981328麦汁煮沸耗热3507168531糖化一次总耗热量5111417615耗冷量的计算51耗冷量计算的意义通过耗冷量的计算，结合冷冻工艺要求，选定制冷系统类型和冷冻机的型号规格，进而完成制冷系统设计，发酵工艺流程见图394冷却冷麦汁锥形罐冷却至贮过清酒热麦汁6发酵1酒滤罐图3发酵工艺流程示意图52耗冷量计算521工艺技术指标及基础数据年产12淡色啤酒100053吨，旺季每天糖化6次，淡季4次，全年糖化1600次,主发酵时间6天，12麦汁比热C13792，冷媒用15酒精溶液，比热容可视作C2418KJ/K，麦汁发酵度66，麦芽糖厌氧发酵热Q6136KJ/522工艺耗冷量麦汁冷却耗冷量Q1串联逆流式冷却方法,利于能量再利用,被加热的水85,可以用作糖化用水50和洗糟用水80,使用冷却介质为2的冷冻水,出口温度为85,热麦汁温度为94,冷却至发酵起始温度6热麦汁冷却水T1T2T2T1946852糖化一次所得热麦汁669791L，相应的麦汁浓度为1047/M3,则麦汁量为G104766979170127117712麦汁的比热容为3792KJ/（K），工艺要求在05小时内完成冷却过程，则耗冷量为Q1GC（T1T2）/7012711773792（946）/0546802277KJ/H冷却操作过程时间根据设计结果，每个锥形发酵罐装4锅麦汁，则麦汁冷却每罐耗冷量为QF4QF446802277187209108KJ相应的冷冻介质（2的冷水）耗量为M1Q1/CMT2T146802277/418852134900204/H冷冻水冷却过程Q1M1C水T2T1134900204418（202）101498914KJ图4发酵曲线发酵罐耗冷量Q2发酵期间发酵放热Q2假定麦汁固形物均为麦芽糖，而麦芽糖的厌氧发酵放热量为6136KJ/，设发酵度为66，则1L麦汁放热量为Q061361266486KJ根据物料衡算，每锅麦汁的冷麦汁量为642996L，则每锥形罐发酵放热量为Q04866429964124998422KJ由于工艺规定主发酵时间为6天，每天糖化6锅麦汁，并考虑到发酵放热的不平衡，取系数15，忽略主发酵期的麦汁升温，则发酵高峰期耗冷量为Q2（Q0156）/（2464）（124998422156）/（2464）195310035KJ/H发酵后期发酵液降温耗冷Q2主发酵后期,发酵液温度从6缓慢降至1,每天单罐降温耗冷量为Q04GC61470127117737927744581677KJ工艺要求此冷却过程在2天内完成,麦汁每天装15个锥形罐，则耗冷量为麦汁每天装15个锥形罐Q215Q0/242232681773KJ/H发酵总耗冷量Q2Q2Q2Q24279918KJ/H每罐发酵耗冷量Q0Q0Q0Q0199456587KJ发酵用冷媒耗量（循环量）M2发酵过程冷却用稀酒精液作冷却介质，进出口温度8和0，故耗冷量为M2Q2/（CM8）4279918/41881279880/H酵母洗涤用冷无菌水冷却的耗冷量Q3在锥形罐啤酒发酵过程，主发酵结束时要排放部分酵母，经洗涤活化后重复用于新麦汁的发酵，一般可重复使用57次，设湿酵母添加量为麦汁量的10，且使用1无菌水洗涤，洗涤无菌水量为酵母量的3倍，冷却前无菌水水温为30，用8的酒精液做冷却介质。无菌水用量GW64299610471036121179/D每班无菌水用量GWGW/3121179/340393假定冷却水冷却操作在2小时内完成，则冷却水耗冷量为Q3GWCWTWTW/40393418301/2244822KJ/H所耗冷动介质的量M3Q3/CWT2T1244822/4188732123/HT1,T2冷冻介质热交换前的后的温度，分别为8，0每罐用于酵母洗涤的耗冷量Q3GWCWTWTW/1540393418301/153264293KJ酵母培养耗冷量Q4根据工艺要求，每月需进行一次酵母培养，培养时间为12天。根据工厂实践，年产10万吨啤酒厂酵母培养耗冷量Q4100000KJ/H，对应的耗冷量为Q4Q428812345600000KJ/H发酵车间工艺耗冷量Q总Q总2074995887KJ/H表3啤酒车间工艺耗冷量表项目耗热（KJ）麦汁冷却耗冷量187209108发酵罐耗冷量199456587酵母洗涤耗冷量244822酵母培养耗冷量100000发酵车间工艺耗冷总量20749958876水平衡计算61水衡算的意义水衡算是在完成主要物料衡算的基础上与热量衡算同时展开的。发酵生产中，水是必不可少的物料，原料处理，培养基制备，加热和冷冻设备清洗都要用大量的水。无论是原料的蒸煮糖化和发酵等过成，都有最佳的原料基质浓度范围，故加水量必须严格控制。水衡算与物料衡算、热量衡算的工艺计算以及设备的计算和选型、产品成本、技术、经济等有密切关系。此外，发酵生产的废液排放量也与水的用量密切相关。水衡算的方法发酵生产耗水量工艺耗水非工艺耗水。62工艺耗水621糖化用水糖化用水总量G425235，用水时间为05小时，则水流量425235/0585047/H全年用水量850471600136075200622洗糟用水洗糟用水为原料的24倍，则批次洗糟用水110452426058规定40分钟内洗完，则水流量2605860/4039762/H623麦汁冷却器冷却用水量由耗冷量计算可知M1134900204，用水时间05小时，则水量134900204/05269800408/H63非工艺耗水由经验得10万吨啤酒厂糖化一次非工艺耗水约3375吨，则每吨酒耗水量为40吨/吨酒，符合国家一级企业标准27主要设备选型71斗式提升机糖化一次麦芽用量为7179，密度500/M3，则VM/7179/50014358M3要求05小时完成输送，可以分一次输送，则每次输送量为14358/0528716M3/H，查,若选D350深斗S制斗式提升机生产能力的计算每次输送的生产能力QQ制斗式提升机的生产能力T/HQ36VRW/AV斗的容量M37836780512506/05A相邻两料斗的距离M052106T/HW料斗提升速度M/S1254212M3/H料斗填充系数取0628716M3/HR物料的重度T/M305满足要求，电动机功率为10KW功率计算斗式提升机驱动轴上所需要的轴功率可近似的按下式计算N0115QH/367K3Q0HV/367QH/367115K2K3V21064540649/3671151625125363KWQ斗式提升机的生产能力H提升高度454064NN039取NQ0牵引构件和料斗的每米长度重量V牵引构件的速度K2K3与料斗形式有关的系数，对D于型带K2取25，K3取16。电动机功率的计算NAN0K/传动总效率取09363145/09K功率储备系数取145585KW下P439图8213,得阻力系数09,再乘以矫正系数F2,F09218搅拌功率N需D5N3R/102G18055006731068/10298447KW动机所需功率N电KK1N需NT/总14244705/03420KW表6平底筛板主要规范表名称平底筛板过滤槽有效容积（M3）5018最高工作温度85槽身直径7260圆柱高度1610槽身壁厚8槽底壁厚12锅顶壁厚4搅拌器直径9500转速R/MIN4电动机功率KW42076麦汁煮沸锅用途及结构麦汁煮沸的目的破坏酶活力,主要是停止淀粉酶的作用,以稳定发酵性糖和糊化精的作用消灭麦汁中存在的各种菌类,特别是乳酸菌,避免发酵时发生败坏析出某些受热变性凝固沉淀的蛋白质,提高啤酒的非生物免疫性使酒花中所含的苦味物质及芳香物质煮出,进入麦汁中蒸发多余水分,使麦汁浓缩到要求的温度煮沸锅的结构与糊化锅类似,柱体高与直径比12容积计算由热量衡算,待煮麦汁量669791V有效669791/104710362109M3V总V有效/62109/0788727M3煮沸锅采用球形锅底，采用经验公式D0115V总1/3115887271/31105MH4M升气筒直径D11/30051105202M对球形底V总V1V2V总D02H/4H1D0/2H1/3将各数代入得H127M验算煮沸锅实际容积VTD02H/4H1D0/2H1/3887M3实际容积系数TV有效/VT070设计合理。功率计算雷诺准数RED2NR/U07005D02051501050/00028528625R麦汁浓度10494056/M3，取1050/M3功率准数NPA/REB10312RE066/10332RE066PH/D0035B/D0SIN12D/D006B/D0012/1105001HH0535M根据啤酒工艺手册下册，由D/D0，B/D0的值，查P421图826，得A18。由图827得B023，由图827得P097则可求出NP00721搅拌需要功率NNPRN3D5/102G007211050053575/102981568KW电动机的功率N电KKN需05总KWK1414（1156805）/04K11220KW总04加热面积的计算FQ/KT热量衡算得Q3507168531/152338112354KJ/H58452808KCAL/HTT1T2126791002679式中T1加热蒸气在绝对压力下的温度12679T2麦汁煮沸时的温度100传热系数K值的计算K1/1/11/2S/KCAL/HM21夹套内蒸气凝结的给热系数2从加热面到糖化物料的给热系数S加热面材料的厚度。取12加热，面的导热系数。3302的计算2036/D0（D2N/U）2/33600UGC/1/3U/UW0142麦汁的导热系数，在100时为059KW/MHD搅拌器直径57MD0锅身直径（夹套内直径）1105MN搅拌器转速05转/分麦汁密度。12B麦汁密度为1047/M3，1047103/9811067/M3G重力加速度981M/S2U麦汁粘度水在100时0284/9810S/，测定麦汁比粘度为15，则麦汁U150284/9800435105S/U/UW15U/UW014150141则2036059/1105（572051067/435105）2/33600435105981091/0591/31291302KCAL/HM21的计算蒸汽在传热锅底上的凝结状态以膜状冷凝考虑1006836002R2R/UT1/3在平均温度为100时,水的物理常数为R958/M2U0284/9810S/M20587KCAL/HM2C1KCAL/在305公斤/厘米2绝对压力下R5131KCAL/T13819壁温为95T1381995431006836000587295825131/（02849810431/5260KCAL/HM2由于锅底是球形,倾直SIN1/4451526007071/44840KCAL/HM2K1/1/48401/29130012/3301726KCAL/HM2考虑实际热效率比理论K值降低20,即KK8013808KCAL/HM2则所需加热面FQ/KT58452808/180026791212M2表7煮沸锅主要规范表名称煮沸锅有效容积（M3）62109总容积（M3）88727最高工作温度105锅身直径11050圆柱高度4000锅身壁厚8锅底壁厚12锅顶壁厚4搅拌器直径7366转速R/MIN30电动机功率KW22077旋涡沉淀槽旋涡沉淀槽旋涡沉淀槽又名回旋沉淀槽,是一分离热麦汁的凝固物的设备。其操作原理很简单。即热麦汁以切线方向泵入圆柱形回槽内，不断回旋运动，直到热麦汁中热凝固物与麦汁分离，以圆锥丘状沉淀于槽的底部中央，待麦汁排出后，再用清水从槽中冲洗和排除热凝固物。旋涡沉淀槽为圆柱形槽，底部形式多样，有平底的，则呈3的锥底，以利于排除热凝固物；有底的中央呈小杯状或小圆锥状，则杯体和圆锥体应能贮存全部热凝固物，以利于排放。容积计算按物料衡算，热麦汁量为669791升V有效126697911038037M312空余系数取沉淀槽直径4MVD2HH16M进口速度热麦汁以切线方向进入槽内，进口速度在410M/S，就可达到良好的分离效果，最好控制进口速度为78M/S11表8旋涡沉淀槽主要规范表名称旋涡沉淀槽有效容积（M3）6698总容积（M3）8037最高工作温度100锅身直径6000圆柱高度3220锅身壁厚8锅底壁厚12锅顶壁厚478薄板冷却器麦汁煮沸定型后,要迅速进行冷却,目的降低麦汁温度,适合于酵母发酵的要求。使12麦汁吸收一定量氧气,促进酵母的繁殖作用。析出和分离麦汁中的热、冷凝固物，以3改善发酵条件和提高啤酒的质量。薄板冷却器的原理及构造原理啤酒生产常用薄板冷却器，将除去酒花糟的热麦汁冷却至发酵温度。其操作原理如下薄板冷却器每片冲压成型的薄板间距很小，当流体进入薄板时，一般流速很低，在薄板波纹板面流动时，多次突然改变方向，在RE较小的情况下，形成湍流流动，从而强化流体传热过程，以大大提高流体传热效率，使热交换在短时间内完成。本换热器适用于加热杀菌和冷却，它具有结构简单、紧凑、占地面积小、换热效率高、设备的操作维修洗刷方便等优点，还可根据参数的不同而改变流程，以达到要求。构造该设备主要由带胶垫的底片、固定板、主柱，带接管的中间片，上下定位轴和夹紧螺杆等组成。机架可采用不锈钢，胶垫采用丁腈橡胶。薄板冷却器的热量交换主要归换热器完成，传热板上的波纹形状很多，有水平平直波纹、人字型波纹、半球型波纹等。波纹的差异对传热效果影响很大，每片波纹之间有橡皮垫圈，保证密封，使板与板之间压紧，两板间隙形成流体换热通道，所有管的角形成管道，设备还有中间板和活动板等构件组成，中间板把换热板分成两段，中间板和活动板能前后自由滑动，并能将换热器板压紧至所要的尺寸。薄板换热器的计算与选型采用麦汁一段式冷却法,其特点是以水为载体,首先将常温的自来水冷却至2,然后与94热麦汁进行热交换,一次将麦汁冷却到发酵前的工艺要求的6,自身被加热至85。交换热量单位时间的热交换量即为麦汁冷却过程的耗冷量Q146802277KJ/H平均温度差TT（T1T2）T2T1/LNT1T2/T2T1948562/LN9485/6262T1、T2热麦汁冷却前后的温度T1、T2水的前后温度冷水冷却段麦汁每程流道MMG/FUG糖化一次热麦汁量669791麦汁密度1050/M3F每一流道行截面积M2U麦汁流速，根据经验取02509M/S取03M/SB板的流道宽度H两板间距参考发酵设备P51，“波纹薄板的参数”板间距最大/最小（CM）04/03，取0003M板的流道宽度（CM）285FBHM669791/10500285000303360019634UG/MF669791/19634105002850003360003M/S符合实际生产要求，所以流道数140麦汁的换热膜系数1当量直径DEMDE2BH/BH2H200030006雷诺准数REREUDE/U0006031050/00011890U流道平均温度时的粘度取0001/CMS流体平均温度时普郎得准数PRPR1000CU/100037950001/051103652流体平均温度时的导热系数U液体比热1163为瓦换算得到的。4187/36001163求1101RE07PR043PR/PRM025/DE01051163189007652043095/00064054W/M2KPR/PRM025普郎得准数系数降温时PR/PRM025095升温时PR/PRM025105冷却水流量为麦汁量的3倍，则冷却水流速为U03309M/SREUDE/U0006091050/0805/10007043U水的粘度取0805/1000/MSC水的比热4018KJ/KGKPR1000CU/10000805418/051163103579101RE07PR043PR/PRM025/DE01051163704307579043105/000610700W/M2K换热系数KK1/1/11/2/1/1/40541/107000001/20/11632610W/K换热面积FQ/KT46802277/26106236008035薄板每片换热面积F085，则板片数ZF/F8035/085946片由组合流程图知每片前后两段都是板，所以板数为流道总数加1,即Z2MI1M每程麦汁流道数IZ1/2M9461/21963424I麦芽汁程数79啤酒过滤设备啤酒发酵后的贮藏期间，因酵母逐渐沉降和部分不稳定的蛋白质单宁复合物的析出凝集沉淀而逐步变得澄清，这种自然澄清的现象，主要由于固液相的不同比重而产生沉降速度较慢，只能使啤酒达到一定的澄清程度，对其中极其轻微的粒子则很难在较短时间内完全沉淀下来，要使成品啤酒达到澄清透明，富有光泽的程度，则必须进行过滤处理，过滤可以除去啤酒中的酵母和细菌以及微小的浑浊物质粒子，不仅使啤酒外观富有吸引力，而且大大改善了啤酒的生物稳定性和非生物稳定性，一般，过滤分两步，第一步，通过硅藻土过滤机粗滤，然后用啤酒薄板过滤机精滤。硅藻土过滤机结构与操作板框式硅藻土过滤机是由滤板