年產(chǎn)5萬噸啤酒廠糖化發(fā)酵工段課程設(shè)計報告

1、生物與化學(xué)工程學(xué)院課程設(shè)計報告題目 年產(chǎn)5萬噸啤酒廠糖化、發(fā)酵工段 學(xué)生姓名：李非楊 專業(yè)班級：生物工程2011010502班 學(xué)號：1101815036 指導(dǎo)教師：羅建成 設(shè)計時間：2013.5.202013.5.26生物反應(yīng)工程與設(shè)備課程設(shè)計任務(wù)書學(xué) 院生化學(xué)院專業(yè)班級11生物2班姓 名李非楊所在組別第三組設(shè)計題目年產(chǎn)5萬噸啤酒廠糖化、發(fā)酵工段完成時間2014.5.12-2014.5.16（13周）設(shè)計內(nèi)容及要求1.設(shè)計題目年產(chǎn)5萬噸啤酒車間（工廠）設(shè)計（重點為糖化、發(fā)酵車間） 2生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（1） 產(chǎn)品規(guī)格：11 度淡色啤酒（2） 生產(chǎn)天數(shù)：300 天/年 （3） 原料配比：麥芽：大米7

2、0：30 （4） 原料利用率：98%（5） 麥芽水分：5% （6） 大米水分： 12% （7） 無水麥芽浸出率：80%（8） 無水大米浸出率：90% （9） 啤酒損失率（對熱麥汁）：冷卻損失 6%；發(fā)酵損失1.5%；過濾損失1.5%；灌裝損失2 %（10）空瓶損失：1.0 %（11）瓶蓋損失 1.0 % (12) 商標損失 0.1 % (13) 麥芽清凈及磨碎損失： 0.1 %(14) 總損失：10% (15) 糖化次數(shù)：生產(chǎn)旺季（160 天） 8 次/天；生產(chǎn)淡季（150 天）4 次/天。 具體工藝指標由指導(dǎo)老師下達。3設(shè)計內(nèi)容(1) 根據(jù)以上設(shè)計任務(wù)。查閱有關(guān)資料、文獻、搜集必要的技術(shù)資料

3、，工藝參數(shù)與數(shù)據(jù)，進行生產(chǎn)方法的選擇，工藝流程與工藝條件的確定與論證。 (2) 工藝計算：糖化和發(fā)酵車間的熱量衡算（即蒸汽耗量的計算）、用水量計算以及耗冷量計算。(3) 糖化車間和發(fā)酵車間設(shè)備的選型計算：包括設(shè)備的容量、數(shù)量、主要的外形尺寸。（供選擇）(4) 選擇其中某一重點設(shè)備進行單體設(shè)備的詳細化工計算與設(shè)計。（供選擇） 4設(shè)計要求 (1) 根據(jù)以上設(shè)計內(nèi)容，撰寫設(shè)計說明書。 (2) 完成圖紙 1 張：全廠工藝流程圖（或重點單體設(shè)備總裝圖）工作進度及安排1、查閱資料1天2、工藝計算2天3、結(jié)構(gòu)圖和工藝圖設(shè)計、繪制1天4、編寫說明書1天年產(chǎn)5萬噸啤酒車間設(shè)計（重點為糖化、發(fā)酵車間）【摘要】：啤

4、酒是以大麥和水為原料，并添加少量酒花，采用制麥芽、糖化、發(fā)酵等特定工藝釀造而成的是一種含有少量酒精和充足二氧化碳，具有酒花香和爽口苦味，營養(yǎng)豐富，風(fēng)味獨特的低度釀造酒。  本設(shè)計是對年產(chǎn)5萬噸11°淡色啤酒的工廠工藝設(shè)計。啤酒生產(chǎn)的工藝流程設(shè)計，工藝計算，糖化車間物料衡算（工藝技術(shù)指標及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)）、糖化車間熱量衡算（糖化用水消耗熱量、第一次米醪煮沸消耗熱量、第二次煮沸前混合醪升溫耗熱量、第二次米醪煮沸消耗熱量、洗槽水耗熱量、麥汁煮沸耗熱量、糖化一次總耗熱量、糖化一次耗用蒸汽量、蒸汽單耗）、發(fā)酵車間耗冷量衡算（工藝耗冷量、非工藝耗冷量），設(shè)備的設(shè)計與選型（包括糖化鍋、糊化鍋、

5、過濾鍋、煮沸鍋、回旋沉淀槽、發(fā)酵罐），并在此基礎(chǔ)上，對啤酒生產(chǎn)工藝流程圖和重點單體設(shè)備總裝圖進行簡單的繪制。 【關(guān)鍵詞】：啤酒 工藝流程 工藝計算 設(shè)備選型annual output of 50000 tons of beer workshop design (mainly for saccharification and fermentation workshop)【 abstract 】 : beer barley and water as raw material, and adding a small amount of hops, malt preparation, sacchari

6、fication, fermentation and a specific brewing process and is a sufficient containing a small amount of alcohol and carbon dioxide, with crisp wine fragrance and bitter taste, rich nutrition, unique flavor of low-alcohol wine brewing.this design is the annual output of 50000 tons of 11 ° ale fac

7、tory process design. beer production process design, process calculation, the saccharification workshop material balance (technology index and basic data), saccharification workshop heat balance (saccharifying boiling water consumption quantity of heat, the first meters mash before the consumption q

8、uantity of heat, the second boiling mix mash temperature heat consumption, the second rice mash boiling heat consumption, the basin water heat consumption, wort boiling heat consumption, saccharification time total heat consumption, saccharification time consumed steam, the steam consumption), the f

9、ermentation workshop of cold consumption balance (the process of cold consumption, the process of cold consumption), design and selection of equipment (including mash tun, mash copper, filtration pot, boiling pans, cyclotron sedimentation tank, fermentation tank), and on this basis, the beer product

10、ion process flow diagram and key equipment assembly for simple mapping.【 key words 】 : beer process technology calculation equipment type selection 目 錄 摘要 .2設(shè)計任務(wù)書.3第一章 設(shè)計概論.5 1.1 啤酒行業(yè)簡介.5 1.2設(shè)計目的.5 1.3 設(shè)計內(nèi)容.5 1.4原料、輔料等物料的選擇標準.6第二章 工藝流程.7 2.1 主要工藝流程圖.7 2.2 工藝要點.8第三章 工藝計算.10 3.1 物料平衡計算.10 3.2 糖化車

11、間的耗熱量計算.13 3.3 發(fā)酵車間的耗冷量計算.19第五章 主要設(shè)備選型及計算.24 5.1 主要設(shè)備計算.24 5.2 設(shè)備一覽表（見附錄a）.28參考文獻.28附錄.28課程設(shè)計體會.30成績評定表.31第一章 設(shè)計概論1.1 啤酒行業(yè)簡介 啤酒是以麥芽為主要原料，添加酒花，經(jīng)酵母發(fā)酵釀制而成的，是一種含二氧化碳、起泡、低酒精度的飲料酒。由于其含醇量低，清涼爽口，深受世界各國的喜愛，成為世界性的飲料酒。 啤酒的原料是大麥。大麥是世界上種植最早的谷物之一，幾乎世界上所有地區(qū)都可種植，它的產(chǎn)量在谷物排名上，在小麥、玉米、稻谷之下，居第四位，而且大麥不是人類主要的糧食，習(xí)慣上作飼料。釀酒后的

12、麥糟中，蛋白質(zhì)含量得到相對富集，更適宜于做飼料，于是，用大麥制啤酒得到發(fā)展。 中國近代啤酒是從歐洲傳入的，據(jù)考證在1900年俄羅斯技師在哈爾濱建立了第一家啤酒作坊。第一家現(xiàn)代化啤酒廠是1903年在青島由德國釀造師建立的英德啤酒廠。1915年在北京由中國人出資建立了雙合盛啤酒廠。從1905年到1949年的40多年中，中國只有在青島、北京、哈爾濱、上海、煙臺、廣州等地建立了不到10年工廠，年產(chǎn)啤酒近一萬噸，從1949年到1993年，我們用43年的時間，發(fā)展成為世界啤酒第二生產(chǎn)大國，這樣的發(fā)展速度舉世矚目。相信不久的將來， 中國的啤酒業(yè)將躋身于世界啤酒先進領(lǐng)域。1.2 設(shè)計目的 本設(shè)計是將我們學(xué)到的

13、知識應(yīng)用到實踐中來。在獨立完成這個設(shè)計的過程中，一方面鞏固學(xué)到的知識，另一方面通過查閱，整理資料增加我們的認識和科研技能，同時，進一步熟悉工廠的生產(chǎn)實際，培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際的能力，鍛煉了我們作為一名技術(shù)骨干應(yīng)有的獨立工作能力。1.3設(shè)計內(nèi)容本設(shè)計為年產(chǎn)5萬噸 11º淡色啤酒工廠設(shè)計重點工段：糖化、發(fā)酵工段 重點設(shè)備：煮沸鍋  發(fā)酵罐設(shè)計的主要內(nèi)容如下： 1. 啤酒生產(chǎn)工藝流程的選擇、設(shè)計及論證。  2.物料衡算，水、汽、冷衡算。 3.糖化工段設(shè)備及重點設(shè)備的選型及設(shè)計。 4.發(fā)酵工段設(shè)備及重點設(shè)備選型及設(shè)計。&#

14、160;5.附屬設(shè)備的選型。設(shè)計的繪圖內(nèi)容： (1) .糖化及發(fā)酵工藝流程圖 (2).煮沸鍋總裝配圖 (3).錐形罐總裝配圖1.4原料、輔料等物料的選擇標準1.4.1原料的選擇 釀造啤酒所需原料的質(zhì)量直接影響所生產(chǎn)的啤酒質(zhì)量、啤酒釀造所需的原料主要是大麥、酒花和酵母。1.大麥 大麥是啤酒生產(chǎn)中最重要的原料，他發(fā)芽不僅含有較高的淀粉，同時也為糖化生產(chǎn)提供了各種豐富的酶系和含氮物質(zhì)。對于其選用要經(jīng)過質(zhì)量判斷，達標后才能選用，質(zhì)量判斷包括：感官判斷，物理分析，化學(xué)分析，生理檢驗。 2.酒花 酒花是啤酒生產(chǎn)重要的原料，它賦予啤酒以純正的苦味和

15、啤酒香氣，同時它還具有一定的防腐和澄清麥汁的能力。對其選用需要通過質(zhì)量評價，達標后才能選用。質(zhì)量包括：酒花的感官，酒花的化學(xué)鑒定，壓縮酒花技術(shù)要求。 3酵母 酵母是單細胞微生物，在麥汁中起著物質(zhì)轉(zhuǎn)化作用。再有氧情況下將發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，再無氧情況下將發(fā)酵糖轉(zhuǎn)化為乙醇和二氧化碳，酵母的選用要根據(jù)實際情況，從以下幾點出發(fā)選用優(yōu)質(zhì)酵母。如：凝聚性和沉淀能力，發(fā)酵度，發(fā)酵速度，抗熱能力，產(chǎn)孢子能力，對維生素的要求。 4.大米 大米是最常用的一種麥芽輔助原料，其特點是價格較低廉，而淀粉高于麥芽，多酚物質(zhì)和蛋白質(zhì)含量低于麥芽。糖化麥芽汁收得率提高，成本降低，

16、又可改善啤酒的風(fēng)味和色澤，啤酒泡沫細膩，酒花香氣突出，非生物穩(wěn)定性比較好，特別適宜制造下面發(fā)酵的淡色啤酒。大米的用量一般是25%-35%。1.3.2輔料的選擇  啤酒生產(chǎn)中使用輔料是因為輔料可提供廉價的浸出物或糖類，這樣會減少麥芽的使用量，降低啤酒的生產(chǎn)成本。主要的輔料有大米、玉米、小麥、大麥、糖和淀粉糖漿，使用輔料應(yīng)注意以下幾個問題： 1. 加入輔料的品種和數(shù)量應(yīng)根據(jù)麥芽的質(zhì)量情況和所要釀造的啤酒類型來決定。2.添加輔料量過大或麥芽力不足時應(yīng)適當加入相應(yīng)的酶制劑。 3.輔料的加入通常情況下使麥汁中蛋白質(zhì)含量偏低，可通過降低蛋白質(zhì)休止溫度或加入中性蛋白酶等方法彌補

17、以上不足，若仍達不到擬定的標準，應(yīng)考慮降低輔料的比例。 4.輔料的使用不應(yīng)對啤酒質(zhì)量指標產(chǎn)生太大的影響。第二章 工藝流程2.1主要工藝流程圖2.1.1啤酒釀造工藝流程2.1.2 糖化車間工藝流程圖2.2 工藝要點2.2.1 粉碎 大米、麥芽在進行糊化和糖化前首先經(jīng)過粉碎機粉碎，粉碎雖是簡單的機械過程，但粉碎程度對糖化的生化變化，對麥汁的組成成分，對麥汁的過濾速度及原料的利用率都是非常重要的。（1） 粉碎使原料表面積增加，與水接觸面積增加，糖化時間減少，收得率增加。（2）麥芽可粉碎成麥皮、粗粒、細粒、粗粉、細粉五個組分。（3） 要求麥芽皮殼破而不碎，胚乳部分盡可能細一些。 2.2.2

18、糖化、糊化 糊化：大米粉碎后，加到糊化鍋中，加入溫水，在一定的溫度下45 ，淀粉在水中溶漲、分裂，形成均勻糊狀溶液，制成液化完全的醪液，再加入糖化鍋中與麥芽一起糖化。 糖化：麥芽經(jīng)過適當?shù)姆鬯楹?，加到糖化鍋?nèi)，加入溫水，在一定的溫度下50），利用麥芽本身的酶，將麥芽及大米中的淀粉水解成麥芽糖等糖類，將蛋白質(zhì)分解成酵母易于發(fā)酵利用的氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)，這一過程就是糖化過程。 2.2.3 麥汁過濾 糖化結(jié)束后，將糖化醪液泵送到過濾機，把麥芽汁與麥糖分離出來，得到澄清的麥芽汁。（1） 糖化工序結(jié)束后，意味著麥芽汁已經(jīng)形成。采用過濾方法盡快將麥汁和麥糟分離。過濾的好壞，對麥汁的產(chǎn)量和質(zhì)量有重要的影響。（

19、2） 麥汁過濾分為過濾和洗槽兩個操作過程。（3） 過濾的目的是獲得清涼的麥汁和較高的麥汁收得率。（4） 要求麥汁過濾速度正常，過濾應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)完成，麥汁低吸氧，具有正常的色、香、味。 2.2.4 高溫煮沸 煮沸在煮沸鍋中進行。使多余的水分蒸發(fā)，使麥芽汁濃縮到規(guī)定濃度；使酒花有效成分溶入麥汁中；賦予麥汁獨特的酒氣香氣和爽口的苦味；使麥汁中可凝固蛋白質(zhì)凝固析出，以提高啤酒的非生物穩(wěn)定性；破壞全部的酶活性，麥汁進行滅菌，以獲得定型的麥汁。 煮沸要求適當?shù)闹蠓袦囟?，分批添加酒花，在預(yù)定煮沸時間內(nèi)，使麥汁達到規(guī)定濃度，保持有明顯酒花香味和柔和的苦味，以保證成品啤酒有光澤、風(fēng)味好、穩(wěn)定性高。 煮沸時間

20、7090min，麥汁的煮沸強度應(yīng)達到 810。 2.2.5 澄清冷卻 麥汁進入冷卻器中冷卻，冷卻至 10左右便接種啤酒酵母進行發(fā)酵。（1） 麥汁煮沸定型后，必須立即進行冷卻，使溫度適合酵母發(fā)酵的需要。（2） 要求冷卻時間短，麥汁無細菌，并且不混濁，沉淀損失少，操作簡單，可減少人力。（3） 本工藝采用“下面”酵母發(fā)酵，因此麥汁溫度應(yīng)冷卻至 48。 2.2.6 加入酵母發(fā)酵 麥芽汁經(jīng)過冷卻后，加入啤酒酵母和無菌空氣，輸送到發(fā)酵罐中，開始發(fā)酵。發(fā)酵 -6- 黑龍江東方學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）主要是利用啤酒酵母將買芽汁中的買芽糖轉(zhuǎn)化成酒精和二氧化碳，并產(chǎn)生各種風(fēng)味物質(zhì)，經(jīng)過一定的發(fā)酵周期后，成為成熟

21、的發(fā)酵液，也稱“嫩啤酒”。用上面酵母的發(fā)酵溫度 1025，需時 57 天。 2.2.7 硅藻過濾 發(fā)酵液成熟后，經(jīng)過離心及多重過濾，去掉發(fā)酵液中的酵母、大分子的蛋白質(zhì)，成為晶瑩、清澈的酒精，再經(jīng)巴氏滅菌制成熟啤酒，才可以進行罐裝。2.2.8 包裝成品 啤酒包裝是啤酒生產(chǎn)的最后過程，啤酒包裝過程對啤酒質(zhì)量和外觀有直接影響，包裝過程應(yīng)盡量減少二氧化碳的損失和氧氣的攝入。啤酒包裝可根據(jù)市場需要選擇各種包裝形式，常見的有玻璃瓶裝、易拉罐裝及桶裝。第4章 工藝計算4.1 物料平衡計算4.1.1 工藝技術(shù)指標及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 年產(chǎn)5萬噸11°淡色啤酒生產(chǎn)車間工藝設(shè)計 表4-1 啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項目名稱

22、百分比（%）項目名稱百分比（%）定額指標無水麥芽浸出率80啤酒損失率（對熱麥汁）冷卻損失6發(fā)酵損失1.5無水大米浸出率90過濾損失1.5灌裝損失2原料利用率98空瓶損失1.0麥芽水分5瓶蓋損失1.0大米水分12商標損失0.1原料配比麥芽70麥芽清凈及磨碎損失0.1大米30總損失10生產(chǎn)天數(shù)：300天/年糖化次數(shù)：生產(chǎn)旺季（160天） 8次/天 生產(chǎn)淡季（150天） 4次/天 根據(jù)以上的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，首先進行100kg原料生產(chǎn)11°淡色啤酒的物料計算，然后進行100l 10°淡色啤酒的物料衡算，最后進行50000t/年啤酒廠糖化車間的物料平衡計算。4.1.2 糖化物料計

23、算 1. 100kg原料的物料衡算（1） 熱麥汁量 麥芽清凈及磨碎損失量：70×0.1%=0.07kg麥芽浸出量： (700.07)×(15%)×80%53.15kg大米浸出量：30×(112%)×90%=23.76kg浸出物總量：53.15+23.76=76.91kg 混合原料收得率為：76.91×98%÷100=75.37%由上述可得100kg混合原料可制得的11°熱麥汁量為：75.37÷11%=685.18kg查資料知11º麥汁在20時的相對密度為1.044，而100熱麥汁比20

24、時的麥汁體積增加1.04倍，故熱麥汁（100）體積為：685.18×1.04÷1.044=682.55l（2） 冷麥汁量 682.55×（10.06）=641.60l（3） 發(fā)酵液量 641.60×(1-0.015)=631.98l（4） 過濾酒量 631.98×(1-0.015)=622.50l（5） 成品啤酒量 622.50×(1-0.02)=610.05l（6）酒花耗用量 682.55÷100×0.2=1.37kg2、100l啤酒的物料衡算100kg原料生產(chǎn)11°淡色成

25、品啤酒610.05l （1） 生產(chǎn)100l11°啤酒需用混合原料為(100÷610.05)×100=16.39kg （2） 麥芽耗用量：16.39×70%=11.47kg（3） 大米耗用量：16.39-11.47=4.92kg （4） 酒花耗用量 ：對淺色啤酒熱麥汁中加入的酒花量為0.2% 即每100升熱麥汁中添加0.2kg，故為：111.88÷100=0.22 kg （5） 熱麥汁量：682.55÷610.05×100=111.88l  （6）

26、 冷麥汁量:：641.60÷610.05×100=105.17l（7）  濕糖化糟量：設(shè)濕麥芽糟水分含量為80%，則濕麥芽糟量為 11.7×（1-0.05）×（1-0.80）/（1-0.8）=10.9kg 濕大米糟量：4.92×（1-0.12）×（1-0.9）/(1-0.8)=2.16kg 故濕糖化糟量：10.90+2.16=13.06kg（8） 酒花糟量 設(shè)麥汁煮沸過程干酒花浸出率為40%，且酒花糟水分含量為80%，則酒花糟量：0.22×（1-0.4）/（1-0.8）=0.66kg（9） 發(fā)酵液量：631.98

27、÷610.05×100=103.6l（10） 過濾酒量：622.50÷610.05×100=102.04l（11） 成品啤酒量：102.04÷（1-0.02）=100l（12） 空瓶需用量：100÷0.64×（1+1.0%）=157.81個（13） 瓶蓋需用量：100÷0.64×(1+1.0%）=157.81個（14） 商標需用量：100÷0.64×（1+0.1%)=156.41個3、 每次糖化的物料衡算 50000t/a 11°淡色啤酒生產(chǎn)旺季160天，每天糖化8次，淡季1

28、50天，每天糖化4次，則全年的總糖化次數(shù)為：8×160+4×150=1880次 由以上設(shè)計中可得出100kg原料可得成品啤酒610.05l，而11°啤酒的密度為=1012kg/m³。則610.05l啤酒質(zhì)量m=610.05×1.012=617.37kg由此可得 年產(chǎn)5萬噸啤酒所需的原料量為5××100÷617.37=8.10×kg（1） 每次糖化的原料量為： 混合原料：8.10×/1880=4310kg 麥芽：4310×0.7=3017kg 大米：43103017=1293kg（2）

29、熱麥汁量：682.55÷100×4308.51=29407.74（l）  (3) 冷麥汁量： (10.06)×29407.74=27643.28（l）  (4) 濕麥糟量：（5濕米糟量： (6) 濕糖化糟量： （7）酒花用量： 0.2%×29407.74=58.82（kg） (8) 濕酒花糟量： （140%）/（180%）×58.82=176.46（kg）  (9) 發(fā)酵液量： 27643.28×（10.015）=27228.

30、63（l）  (10) 過濾酒量：  27228.63×（10.015）=26820.20（l） (11)成品酒量： 26820.20×（10.02）=26283.80（l） 表42啤酒釀造車間物料衡算 物料名稱單位對100kg混合物料100l11度淡色啤酒糖化一次定額量5萬噸/年啤酒生產(chǎn)量混合原料kg10016.394308.518.10×麥芽kg7011.473015.965.67×大米kg304.921292.552.43×酒花kg1.370.2258.821.106×熱麥汁l682.55111.8

31、829407.745.53×冷麥汁l641.60105.1727643.285.197×濕糖化糟kg60.9413.063433.886.456×濕酒花糟kg4.110.66176.463.317×發(fā)酵液量l631.98103.5927228.635.119×過濾酒量l622.50102.0426820.205.042×成品酒量l610.0510026283.804.941×備注：11°淡色啤酒的密度為1012kg/m³，實際年產(chǎn)啤酒50003t4.2 糖化車間的耗熱量計算4.2.1 糖化和糊化用水耗熱量

32、 糊化鍋加水量為:=(1292.55+258.51)×5=7755.3kg 式中，1292.55為糊化一次大米粉量，記為=1292.55kg。1292.55×0.2為糊化鍋加入的麥芽粉量（為大米量的20%），料水比1:5 而糖化鍋加水量為：=2757.45×3.5=9651.07kg 式中，2757.45為糖化一次糖化鍋投入的麥芽粉量，即 3015.96258.51=2757.45kg 而3015.96為糖化一次麥芽定額量，記為=3015.96kg 料水比1:3.5 故糖化總用水量為： =+=7755.3+9651.07=17406.37kg自來水的平均溫度取=1

33、8，而糖化配料用水溫度=50，故耗熱量為：=（-）=4.18×17406.37×（50-18）=2328276.05kj 4.2.2糊化鍋中米醪煮沸耗熱量 由糖化工藝流程簡圖（圖4-1）可知： =+為米醪由初溫即室溫加熱到煮沸100的耗熱，為煮沸過程中蒸汽帶走的熱量，為升溫過程中的熱損失。（1）糊化鍋內(nèi)米醪由初溫加熱至煮沸的耗熱量 =（100-）.（a）計算米醪的比熱容根據(jù)經(jīng)驗公式=0.01（100-w）+4.18w進行計算。式中w為含水百分率，為絕對谷物比熱容，取=1.55kj/（kg·k） =0.01×（100-5）×1.55+4.18&#

34、215;5=1.68kj/（kg·k） =0.01×（100-12）×1.55+4.18×12=1.87kj/（kg·k） = =3.79kj/（kg·k）米醪的初溫 設(shè)原料的初溫為18，而熱水為50，則 =47.4m=1292.55+258.51+7755.3=9306.36kg把上述結(jié)果代入（a）中，得 =3.79×9306.36×（100-47.4）=1855260kj（2） 煮沸過程蒸汽帶出的熱量 設(shè)煮沸時間為40分鐘，蒸發(fā)量為每小時5%，則蒸發(fā)水量為： ×5%×40÷60=9

35、306.36×5%×40÷60=310.21kg =310.21×2257.2=700206kj（3） 熱損失 米醪升溫和第一次煮沸過程中的熱損失約為前兩次的耗熱量的15%，即： （4） 由上述結(jié)果得： =1.15×(1855260+700206)=2938785.9kj4.2.3 第二次煮沸前混合醪升溫至70的耗熱量（1）糖化鍋中混合醪中的麥醪已知麥芽初溫為18，用50的熱水配料，則麥醪溫度為： （2）米醪的中間溫度 根據(jù)熱量衡算，按照糖化工藝，來自糊化鍋的煮沸的米醪與糖化鍋中的麥醪混合后溫度應(yīng)為63，記為，故混合前米醪先從100冷卻到中間溫

36、度。且忽略熱損失，米醪與麥醪混合前后的焓不變，則米醪的中間溫度為：經(jīng)第一次煮沸后米醪量為： 糖化鍋的麥芽醪量為： 溫度比煮沸溫度降了15.7，自然冷卻不能達到，故需添加一個薄板換熱器。（3） 由上述結(jié)果得：4.2.4 第二次煮沸混合醪的耗熱量由糖化工藝流程可知： 為混合醪升溫至沸騰所耗熱量，為第二次煮沸過程蒸汽帶走的熱量，為熱損失（1） 混合醪升溫至沸騰所耗熱量q41 根據(jù)工藝，糖化結(jié)束醪溫為78，抽取混合醪的溫度為70，則送到第二次煮沸的混合醪量為：=26.7% 故 （2） 二次煮出過程蒸汽帶走的熱量煮沸時間為10min，蒸發(fā)強度5%，則蒸發(fā)水分量為： 式中，為煮沸溫度下飽和蒸汽的焓（kj/

37、kg） 熱損失根據(jù)經(jīng)驗有：=15%（q41+q42） 把上述結(jié)果代入公式得4.2.5 洗槽水耗熱量設(shè)洗槽水平均溫度為80，每100kg原料用水450kg，則用水量為 4.2.6 麥汁煮沸過程耗熱量 為麥汁升溫至沸點耗熱量，為煮沸過程蒸發(fā)耗熱量，為熱損失。（1）麥汁升溫至沸點耗熱量由表2啤酒廠釀造車間物料衡算表可知，100kg混合原料可得到682.55kg熱麥汁，并設(shè)過濾完畢麥汁溫度為70，則進入煮沸鍋的麥汁量為： （2） 煮沸過程蒸發(fā)耗熱量煮沸強度10%，時間1.5h，則蒸發(fā)水分為：故（3）熱損失為 （4）把上述結(jié)果代入得出麥汁煮沸總耗熱4.2.7 糖化一次總耗熱量 4.2.8 糖化一次耗用蒸

38、汽量d使用表壓0.3mpa的飽和蒸汽，,則：式中，為相應(yīng)冷凝水的焓（561.47kj/kg）；為蒸汽的熱效率，取=95%。4.2.9 糖化過程每小時最大蒸汽耗熱量在糖化過程各步驟中，麥汁煮沸耗熱量為最大，且已知煮沸時間為90min熱效率為95%，故： 相應(yīng)的最大蒸汽耗量為： 4.2.10 蒸汽單耗據(jù)設(shè)計，每年糖化次數(shù)為1880次，共生產(chǎn)啤酒50003t.年耗蒸汽總量為：每噸啤酒成品耗蒸汽（對糖化）：每晝夜耗蒸汽量（生產(chǎn)旺季算）為：最后，把上述結(jié)果列成熱量消耗綜合表，如表4-3所示表4-3 50000t/a啤酒糖化車間總熱量衡算表名稱規(guī)格（mpa）每噸消耗定額（kg）每小時最大用量（kg/h）每

39、晝夜消耗量（kg/d）每年消耗量（kg/a）蒸汽0.3（表壓）491.84927.67104648.8245924684.3 發(fā)酵車間耗冷量計算年產(chǎn)50000噸啤酒廠發(fā)酵車間耗冷量計算下面是應(yīng)用普遍的錐形罐發(fā)酵工藝進行50000t/a啤酒廠發(fā)酵車間的耗冷量計算。啤酒發(fā)酵工藝有上面發(fā)酵和下面發(fā)酵兩大類，本設(shè)計采用目前我國應(yīng)用最普遍的錐形罐發(fā)酵工藝進行5萬t/a啤酒廠發(fā)酵車間的耗冷量計算。冷卻冷卻至-1錐形灌發(fā)酵冷麥汁694熱麥汁清酒灌過濾貯酒 圖4-2 發(fā)酵工藝流程示意圖工藝技術(shù)指標及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)年產(chǎn)11°淡色啤酒5萬噸旺季每天糖化8次，旺季160天，淡季每天糖化4次，淡季150天，則全年

40、的總糖化次數(shù)為：8×160×150×4=1880次。主發(fā)酵時間6天；4鍋麥汁裝1個錐形罐；11°啤酒麥汁比熱容=4.0kj/（kg·k）；冷媒用15%酒精溶液，其比熱容可視為=4.18 kj/（kg·k）； 麥芽糖化厭氧發(fā)酵熱q=613.6kj/kg；麥汁發(fā)酵度55%。根據(jù)發(fā)酵車間耗冷性質(zhì)，可分成工藝耗冷量和非工藝耗冷量兩類，即：,-工業(yè)耗冷,-非工業(yè)耗冷。4.3.1 工藝耗冷量（1） 麥汁冷卻耗冷量q1 采用一段式串聯(lián)逆流式麥汁冷卻方法，使用的冷卻介質(zhì)為2的冷凍水，出口的溫度為85。糖化車間送來的熱麥汁溫度為94，冷卻至發(fā)酵起始溫度

41、6。根據(jù)表4-2啤酒生產(chǎn)物料衡算表，可知每糖化一次熱麥汁29407.74l，而相應(yīng)的麥汁密度為1044kg/m3,故麥汁量為：又知11°啤酒麥汁比熱容=4.0kj/(kg·k),工藝要求在1h小時內(nèi)完成冷卻過程，則所耗冷量為：式中分別表示麥汁冷卻前后溫度（），冷卻操作過程時間（h）。根據(jù)設(shè)計結(jié)果，每個錐形發(fā)酵罐裝4鍋麥汁，則麥汁冷卻每罐耗冷量為： 相應(yīng)地冷凍介質(zhì)（2的冷凍水）耗量為：式中，分別表示冷凍水的初溫和終溫（）,水的比熱容kj/（kg·k）（2） 發(fā)酵耗冷量q2 發(fā)酵期間發(fā)酵放熱，假定麥汁固形物均為麥芽糖，而麥芽糖的厭氧發(fā)酵放熱量為613.6kj/kg。設(shè)

42、發(fā)酵度為55%，則1l麥汁放熱量為：根據(jù)物料衡算，每鍋麥汁的冷麥汁量為27643.28l,則每個錐形罐發(fā)酵放熱量為：由于工藝規(guī)定主發(fā)酵時間為6天，每天裝2個罐，并考慮到發(fā)酵放熱不平衡，取系數(shù)1.5,忽略主發(fā)酵的升溫，則發(fā)酵高溫時期耗冷量為： 發(fā)酵后期發(fā)酵液降溫耗冷 主發(fā)酵后期，發(fā)酵后期，發(fā)酵液溫度從6緩降到-1。每天單罐降溫耗冷量為：工藝要求此過程在2天內(nèi)完成，則耗冷量為（麥汁每天裝2個錐形罐）： 發(fā)酵總耗冷量 每罐發(fā)酵耗冷量 發(fā)酵用冷媒耗（循環(huán)量）發(fā)酵全過程冷卻用稀酒精液作冷卻介質(zhì)，進出口溫度為-8和0，故耗冷媒量為：（3） 酵母洗滌用冷無菌水冷卻的耗冷量q3在錐形罐啤酒發(fā)酵過程，主發(fā)酵結(jié)束

43、時要排放部分酵母，經(jīng)洗滌活化后重復(fù)用于新麥汁的發(fā)酵，一般可重復(fù)使用57次。設(shè)濕酵母添加量為麥汁量的1%，且使用1的無菌水洗滌，洗滌無菌水量為酵母量的3倍。冷卻前無菌水溫30。用-8的酒精液作冷卻介質(zhì)。由上述條件，可得無菌水用量為： 每班無菌水用量：假設(shè)無菌水冷卻操作在2h小時內(nèi)完成，則無菌水冷卻耗量為：耗冷凍介質(zhì)量為：式中，冷凍酒精液熱交換前后的溫度，分別為-8和0。每罐用于酵母洗滌的耗冷量：式中2-每班裝罐2罐（4） 酵母培養(yǎng)耗冷量q4根據(jù)工藝設(shè)計，每月需進行一次酵母純培養(yǎng)，培養(yǎng)時間為12d，即288h。根據(jù)工廠實踐，年產(chǎn)50000t啤酒酵母培養(yǎng)耗冷量為，則對應(yīng)的年冷耗量為： 相應(yīng)的高峰冷凍

44、介質(zhì)循環(huán)量為：（5） 發(fā)酵車間工藝耗冷量qt綜上計算，可算出發(fā)酵車間的工藝耗冷量為：4.3.2 非工藝耗冷量除了上述的發(fā)酵過程工藝耗冷量外，發(fā)酵罐外壁、運轉(zhuǎn)機械、維護結(jié)構(gòu)及管道等均會耗用或散失冷量，構(gòu)成所謂的非工藝耗冷量，現(xiàn)分別介紹。（1）露天錐形罐冷量散失q5錐形罐啤酒發(fā)酵工廠幾乎都把發(fā)酵罐置于露天，由于太陽輻射，對流傳熱和熱傳導(dǎo)等造成冷量散失。通常，這部分的冷量由經(jīng)驗數(shù)據(jù)求取。根據(jù)經(jīng)驗，年產(chǎn)5萬噸啤酒廠露天錐形罐的冷量散失在22000-50000kj/t啤酒之間。故旺季每天耗冷量為：-旺季成品啤酒日產(chǎn)量(t)若白天日曬高峰耗冷為平均每小時耗冷量的2倍，則高峰耗冷量為： 冷媒（-8稀酒精）用

45、量：（2）清酒罐、過濾機及管道等散失冷量q6因涉及的設(shè)備、管路很多，若按前面介紹的公式計算，十分繁雜，故啤酒廠設(shè)計時往往根據(jù)實驗經(jīng)驗選取。通常，取。所以：冷媒（-8稀酒精）用量：將上述結(jié)果，整理后可得50000t/a啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表，如表4-4所示。表4-4 啤酒發(fā)酵車間冷量衡算表耗冷分類耗冷項目每小時耗冷量（kj/h）冷媒用量（kg/h）每罐耗冷（kj）年耗冷量（kj）工藝耗冷量麥汁冷卻1080710431149.8432284162.03×1010發(fā)酵耗冷228739.86840.37540886.83.63×109無菌水冷卻111650.9 3338.8111650.95.07×107酵母培養(yǎng)6966720832006402.0×108工藝總耗冷11217167.7438186172.349×1010非工藝耗冷量錐形罐冷損886646.926514.653198822.502×109管道等冷損1346059.44025352582342.808×109非工藝總耗冷2232706.399435925.31×109合計總耗冷13449868537622092.88×1010單耗57555