9萬噸年12°啤酒廠糖化工段進(jìn)行初步工藝設(shè)計(jì)

1、沈陽(yáng)化工大學(xué)生物工程課程設(shè)計(jì) 年產(chǎn)9萬噸啤酒廠糖化工序工藝設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師張萬忠班級(jí) 生物0902 學(xué)號(hào) 09070217 姓名 邵蕓 成績(jī) 前言啤酒是以優(yōu)質(zhì)大麥芽、水為主要原料，啤酒花（包括酒花制品）為香料，經(jīng)過制麥芽、糖化、發(fā)酵等工序制成的富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和二氧化碳的釀造酒。啤酒的酒精含量?jī)H為3%6%（體積分?jǐn)?shù)），有酒花香和爽口的苦味，深受消費(fèi)者歡迎，因此消費(fèi)面廣，消費(fèi)量大，是世界上產(chǎn)量最大的酒種。啤酒的歷史悠久，大約起源于9000年前的地中海南岸地區(qū)，以后逐漸傳入歐美及東亞地區(qū)。我國(guó)的啤酒生產(chǎn)只有100年的歷史。啤酒是世界上產(chǎn)銷量最大酒種，近幾年來，啤酒的產(chǎn)銷量幾乎以15%的速度巨增，我國(guó)去年啤

2、酒增長(zhǎng)量為10億升。2002年以來，中國(guó)的啤酒產(chǎn)銷量已超過了美國(guó)，躍居世界第一位。2008年我國(guó)啤酒產(chǎn)銷量超過5500萬噸。啤酒中高級(jí)醇、有機(jī)酸、雙乙酰、醛、酯等物質(zhì)的存在量不多，但影響啤酒的風(fēng)味，它們的數(shù)量及配比，造成了啤酒色香味上的差別，造就品牌啤酒的個(gè)性。未來幾年我國(guó)啤酒行業(yè)將會(huì)出現(xiàn)幾大趨勢(shì)：一：集團(tuán)化、規(guī)模化發(fā)展，企業(yè)總體數(shù)量下降；二是一業(yè)為主、多元化發(fā)展，一些啤酒企業(yè)將逐步進(jìn)入茶飲料業(yè)、葡萄酒業(yè)、生物制藥業(yè)等領(lǐng)域；三是科技化，更多的企業(yè)將在啤酒保鮮度、延長(zhǎng)保鮮期等方面進(jìn)行科技創(chuàng)新；四是品種多樣化，各種功能性保健啤酒、果汁啤酒、無醇啤酒等特色啤酒的消費(fèi)量將越來越大。此外，純生啤酒生產(chǎn)技

3、術(shù)，膜過濾技術(shù)、微生物檢測(cè)技術(shù)、糖漿輔料的使用、PET包裝的應(yīng)用、啤酒錯(cuò)流過濾技術(shù)及ISO管理模式等將在啤酒生產(chǎn)中繼續(xù)應(yīng)用推廣，啤酒質(zhì)量將得明顯提高。目錄緒論1一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 21.1 設(shè)計(jì)任務(wù)21.2 技術(shù)指標(biāo) 21.3 要求 2二、糖化工藝方法與流程22.1 啤酒生產(chǎn)工藝總體流程 32.2 糖化工藝的流程32.3 原輔料預(yù)處理 42.4麥芽汁的準(zhǔn)備62.5麥汁熱凝固物的沉淀72.6 麥汁冷卻 7三、工藝計(jì)算 83.1 物料衡算 83.1.1 100kg原料（75麥芽、25大米）生產(chǎn)12°啤酒物料衡算83.1.2 生產(chǎn)1000L10°淡色啤酒的物料衡算 93.1.3 年產(chǎn)

4、9萬噸12°啤酒廠的物料衡算 93.2 熱量衡算 113.2.1 糖化用水耗熱量Q1 113.2.2 第一次米醪煮沸耗熱量Q2 123.2.3 第二次煮沸前混合醪升溫至70的耗熱量Q3 133.2.4 第二次煮沸混合醪的耗熱量Q4 143.2.5 洗槽水耗熱量Q5153.2.6 麥汁煮沸過程耗熱量Q6 153.2.7 糖化一次總耗熱量Q總 163.2.8 糖化一次耗用蒸汽量D 163.2.9 糖化過程每小時(shí)最大蒸汽耗量Qmax 163.2.10 蒸汽單耗 17四、計(jì)算結(jié)果 184.1 物料衡算結(jié)果184.2 熱量衡算結(jié)果18五、問題分析與討論 195.1 蒸汽能量的回收利用 195.

5、2 環(huán)境保護(hù)195.2.1 三廢概況195.2.2 三廢的治理195.3 啤酒生產(chǎn)過程中廢水的處理 19六、設(shè)計(jì)評(píng)價(jià) 20七總結(jié)20八附圖21 緒論一 設(shè)計(jì)目的通過在學(xué)習(xí)所學(xué)的生化工藝學(xué)、生物工程設(shè)備、化工原理、發(fā)酵技術(shù)等課程的基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過本次課程設(shè)計(jì)，我們可以應(yīng)用所學(xué)，培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用這些知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力以及協(xié)作攻關(guān)的能力，訓(xùn)練我們使用文獻(xiàn)資料和進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)、運(yùn)算的能力，提高文字和語(yǔ)言表達(dá)能力、畫圖看圖的基礎(chǔ)技能的能力，為其它專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）打下基礎(chǔ)。二設(shè)計(jì)思想本設(shè)計(jì)以課程設(shè)計(jì)任務(wù)書為基礎(chǔ)，以最新科研成果和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，通過文獻(xiàn)檢索、收集資料

6、，綜合分析；貫徹節(jié)省基建投資，充分重視技術(shù)先進(jìn)，降低工程造價(jià)等思想，從節(jié)約能源和降低原料消耗，追求經(jīng)濟(jì)效益等角度出發(fā)，以“工藝先進(jìn)、技術(shù)可靠、系統(tǒng)科學(xué)、經(jīng)濟(jì)合理、安全環(huán)?！睘樵瓌t，同時(shí)注重“三廢”治理和綜合利用副產(chǎn)物，充分重視環(huán)保防污。盡量采用本地原料、定型設(shè)備，各種設(shè)計(jì)方案綜合比較，取長(zhǎng)補(bǔ)短，制定一個(gè)高產(chǎn)節(jié)能的設(shè)計(jì)方案，高效生產(chǎn)高質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)啤酒。三啤酒釀造業(yè)存在的問題 我國(guó)啤酒企業(yè)多數(shù)還屬于中小企業(yè)，由于技術(shù)、資金和認(rèn)識(shí)上的不足，這些企業(yè)在節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)技術(shù)的運(yùn)用上，與國(guó)家的有關(guān)要求還存在很大的差距。全國(guó)以工廠數(shù)計(jì)，尚有40%50%啤酒廠的廢水直接排放，而這些工廠的啤酒產(chǎn)量不足全國(guó)的15

7、%。我國(guó)多數(shù)中小啤酒企業(yè)仍處在高投入、高消耗、高排放、低效率的粗放型發(fā)展模式中，啤酒工業(yè)推行清潔生產(chǎn)的現(xiàn)狀和我國(guó)全球第一啤酒大國(guó)的地位不相符合，“如果不積極推行清潔生產(chǎn)，巨大的生產(chǎn)就意味著巨大的消耗”。一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)對(duì)9萬噸/年12°啤酒廠糖化工段進(jìn)行初步工藝設(shè)計(jì)1.2 技術(shù)指標(biāo)表一 啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項(xiàng) 目名 稱百分比（%）項(xiàng) 目名 稱百分比（%）定 額 指 標(biāo)原料利用率96.5原料配比麥芽75麥芽水分6大米25大米水分12啤酒損失率(對(duì)熱麥汁)冷卻損失3.0無水麥芽浸出率73發(fā)酵損失1.0無水大米浸出率92過濾損失1.5麥芽清凈和磨碎損失0.1裝瓶損失1.5總損失7

8、.01.3 要求1.依據(jù)給出的技術(shù)指標(biāo)，選擇適當(dāng)?shù)奶腔に嚥⑦M(jìn)行糖化工段的物料衡算和熱量衡算。2.將計(jì)算結(jié)果分別匯總成物料衡算一覽表和能量衡算一覽表。3.根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制糖化工段工藝流程圖。二、糖化工藝方法與流程2.1 啤酒生產(chǎn)工藝總體流程啤酒是一種以麥芽和水為主要原料，經(jīng)糖化、添加酒花煮沸、過濾、啤酒酵母發(fā)酵等過程，釀造而成含二氧化碳、低酒精濃度的釀造酒。啤酒生產(chǎn)首先要經(jīng)過預(yù)處理、糖化、過濾、煮沸，才能供酒母發(fā)酵所用，這段工藝的水準(zhǔn)將直接影響到糖化收得率、過濾時(shí)間、麥汁澄清度、發(fā)酵進(jìn)程、雙乙酰還原速度、啤酒澄清狀況等質(zhì)量參數(shù)，因此這是關(guān)系到啤酒質(zhì)量的一個(gè)重要工藝流程。 其一般的工藝流程如下：

9、啤酒生產(chǎn)工藝流程圖 圖1 啤酒 生產(chǎn)總體工藝流程示意圖 2.2 糖化工藝的流程麥芽汁制備俗稱糖化，就是指麥芽及輔料的粉碎，醪的糖化、過濾，以及麥汁煮沸、冷卻的過程。其流程圖如附圖所示。糖化工序主要將大米和麥芽等原料經(jīng)除塵、粉碎、調(diào)漿后送入糊化、糖化鍋內(nèi)，嚴(yán)格按照啤酒生產(chǎn)的工藝曲線進(jìn)行升溫、保溫，并在酶的作用下，使麥芽等輔料充分溶解，再將麥汁與麥糟過濾分離。過濾后的麥汁經(jīng)煮沸、蒸發(fā)、濃縮以達(dá)到工藝要求的濃度，同時(shí)，在這個(gè)工藝過程中添加酒花，煮沸后的麥汁送入回旋沉淀槽中進(jìn)行澄清，再經(jīng)過薄板冷卻至78左右送入發(fā)酵罐。2.3 原輔料預(yù)處理 在本設(shè)計(jì)中原料為麥芽，輔料為大米，在原輔料處理階段主要包括麥芽

10、及水的選擇，原輔料的貯存及粉碎方式。2.3.1原輔料處理流程與說明斗式提升機(jī) 斗式提升機(jī) 大米粉碎 至糖化下料坑 立倉(cāng) 除雜機(jī) 麥芽干粉碎 圖2 原輔料處理流程圖將大米和麥芽分別用斗式提升機(jī)從下料坑提到立倉(cāng)，再將其提到除雜機(jī)中處理，然后將大米和麥芽用粉碎機(jī)粉碎，最后送至糖化。麥芽和大米的粉碎對(duì)啤酒質(zhì)量的好壞有直接影響。2.3.2水質(zhì)要求 啤酒中水的含量占90%以上，因此水質(zhì)對(duì)啤酒口味的影響極大。國(guó)內(nèi)外的著名啤酒之所以質(zhì)量較好，其釀造用水的水質(zhì)優(yōu)良是原因之一，同時(shí)水也要用于洗滌、冷卻、消防和生活等各個(gè)方面。釀造用水是指糖化用水、酵母洗滌用水以及高濃度釀造時(shí)的稀釋用水。釀造用水必須達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，

11、一般由深井水經(jīng)改良處理而成。改良和處理的方法主要機(jī)械過濾、軟化處理、脫鹽處理等。而冷卻用水，只要求干凈、硬度低、金屬離子含量少，一般的自來水即可達(dá)到要求。2.3.3輔料的貯存方式本設(shè)計(jì)選用立倉(cāng)貯存麥芽和大米，目前國(guó)內(nèi)的貯存有散裝、袋裝和立倉(cāng)貯存三種方式。鋼筋混凝土所制立倉(cāng)具有一下優(yōu)點(diǎn)：容積利用高，容量大，傳熱性小，節(jié)省勞動(dòng)力，殺菌方便。由于麥芽和大米需注意防潮，故本設(shè)計(jì)選用鋼筋混凝土制立倉(cāng)貯存麥芽和大米。2.3.4 原料粉碎方法麥芽在進(jìn)行糖化前，必須粉碎，粉碎后的麥芽，可溶性物質(zhì)容易浸出，也有利于酶的作用，使麥芽的不溶性物質(zhì)進(jìn)一步溶解。 目前國(guó)內(nèi)啤酒廠麥芽和大米的粉碎方法有干法、濕法，都是為了

12、增加原料的表面積，提高熱處理效果；增加物料流動(dòng)性，提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度。干法粉碎：設(shè)備投資少，占地面積少。生產(chǎn)操作簡(jiǎn)單靈活，粉碎程度易于控制，便于設(shè)備維修。且多采用粗碎和細(xì)碎兩級(jí)粉碎工藝，是麥芽及大米粉碎的理想選擇。濕法粉碎：可獲得良好的過濾層，解決了粉塵的危害。另外，麥芽和大米經(jīng)過溫水浸泡，糖化時(shí)間可減少。但設(shè)備大，占地面積大，操作復(fù)雜，維修困難，粉碎程度不易控制，此外，其耗電量要比干法粉碎高出8%10%。所以，本設(shè)計(jì)采用干法粉碎。2.3.5 粉碎機(jī)的選擇啤酒廠粉碎麥芽和大米的方法有輥式粉碎機(jī)和濕式粉碎機(jī)。由上面可知，我們采用的是干法粉碎，所以濕式粉碎機(jī)就不考慮了。輥式粉碎機(jī)常用的有兩輥式、四

13、輥式、五輥式和六輥式等。兩輥式粉碎機(jī)主要工作機(jī)構(gòu)為兩個(gè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)的平行裝置的圓柱形輥筒。工作時(shí)，裝在兩輥之間的物料由于輥筒對(duì)物料的摩擦作用而被拖入兩輥的間隙中被粉碎。兩輥式粉碎機(jī)制造簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)。四輥式粉碎機(jī)由兩對(duì)輥筒和一組篩子所組成。原料經(jīng)第一對(duì)輥筒粉碎后，由篩選裝置分離出皮殼排出，粉碎再進(jìn)入第二對(duì)輥筒粉碎。五輥式粉碎機(jī)前三個(gè)是光棍，組成兩個(gè)磨碎單元；后兩個(gè)輥筒是絲輥，單獨(dú)成一磨碎單元。通過篩選裝置的配合，可以分離出細(xì)粉、細(xì)粒和皮殼。該機(jī)性能很好，在啤酒加工過程中，通過調(diào)節(jié)可以應(yīng)用于各種麥芽。六輥式粉碎機(jī)性能與五輥式相同。它由三對(duì)輥筒組成，前兩對(duì)用光棍，主要以擠壓作用粉碎原料，可以

14、使得生物質(zhì)原料的皮殼不至粉碎得太細(xì)而影響后一工序的操作。第三對(duì)輥筒用絲輥，將篩出的粗碎粉碎成細(xì)粉和細(xì)粒，有利于糖化時(shí)充分浸出有用物質(zhì)。根據(jù)上面的內(nèi)容，我們對(duì)麥芽粉碎采用六輥式粉碎機(jī)，對(duì)大米粉碎采用兩輥式粉碎。2.3.6 原料輸送設(shè)備的選擇在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，輸送的方式有兩種：一種是機(jī)械輸送，利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)輸送物料；另一種是氣力輸送，借助風(fēng)力輸送物料。我們選擇機(jī)械輸送，因?yàn)闅饬斔团c機(jī)械輸送相比要求動(dòng)力較大，且不適合間歇操作。在機(jī)械輸送中，用于輸送固體原料的主要有帶式輸送機(jī)、斗式提升機(jī)、刮板輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)。在這些輸送機(jī)中，只有斗式提升機(jī)用于物料從低的地方提升到高的地方。所以，我們?cè)谳斔望溠亢痛?/p>

15、米的時(shí)候選擇斗式提升機(jī)。2.4麥芽汁的制備2.4.1 糊化輔料需先在糊化鍋中煮沸糊化，然后再與麥芽粒一起進(jìn)行糖化。輔料的淀粉顆粒在溫水中吸水膨脹，當(dāng)液溫升到70 左右時(shí)，顆粒外膜破裂，內(nèi)部的淀粉呈糊狀物溶出而進(jìn)入液體中，使液體黏度增加。如果對(duì)淀粉糊繼續(xù)加熱，那么淀粉長(zhǎng)鏈斷裂變成短鏈的糊精，糊狀淀粉成為半透明的均質(zhì)膠體。又糊狀淀粉變成可流動(dòng)的糊精的過程，稱為液化。在糊化大米時(shí)，可按100kg大米加入20kg的麥芽，利用麥芽中的酶使大米中的淀粉有一定程度的分解，以加速糖化酶作用，同時(shí)也可降低糊化醪的黏度。2.4.2糖化糖化是利用麥芽自身的酶（或外加酶制成劑代替部分麥芽）將麥芽和輔料中不溶性的高分子

16、物質(zhì)分解成可溶性的低分子物質(zhì)等的麥汁制備過程。整個(gè)過程主要包括：淀粉分解，蛋白質(zhì)分解， 葡聚糖分解，酸的形成和多酚物質(zhì)的變化。麥芽自身的酶含量豐富足以用于糖化。在我們的設(shè)計(jì)中糖化是利用麥芽自身的酶。糖化主要有煮出糖化法、浸出糖化法、雙醪煮出糖化法三種方法。生產(chǎn)淡色啤酒，一般采用二次煮出糖化法。這個(gè)方法的特點(diǎn)是在糊化鍋中前后進(jìn)行過2次煮沸操作，第1次是將輔助原料在糊化鍋中煮沸糊化，然后再進(jìn)入糖化鍋糖化。煮沸糊化的目的是使糖化時(shí)糖化酶充分發(fā)揮作用。第2次煮沸的對(duì)象是部分糖化醪液，煮沸的目的是為了除酶，避免其對(duì)啤酒泡沫和口味醇厚性有益的物質(zhì)的過度分解，而影響啤酒的質(zhì)量水準(zhǔn)。2.4.3糖化醪的過濾糖化

17、醪的過濾方法有過濾槽法、壓濾機(jī)法及快速滲出槽法。目前國(guó)內(nèi)的啤酒廠多采用過濾槽法。糖化結(jié)束后，從過濾槽底通入7678的熱水，以浸沒濾板為度。過濾操作如下：將糖化醪充分?jǐn)嚢?，并盡快泵入過濾槽后，使用耕槽機(jī)將其翻拌均勻，再靜置20分鐘左右，讓醪在過濾槽內(nèi)自然沉降，形成過濾層。最先沉下的是谷皮之類，隨后是未分解的淀粉和蛋白質(zhì)，濾層厚度要求在3045cm，如果糖化效果較好，醪槽表面的黏稠物就少，且醪槽上面的糖化液清涼。糖化醪溫度控制在5570。濾層形成后開始過濾操作。起始流出的原麥芽汁混濁不清，必須用泵將其泵回過濾槽后再次過濾，直至得到澄清原麥芽汁，然后將原麥芽汁泵入煮沸鍋。自正式過濾開始后1530分鐘

18、起檢查原麥芽汁的糖度、澄清度以及色、香、味。糖化過濾期間，一般可不翻動(dòng)麥槽層，但若過濾速度太慢，則可用耕槽機(jī)進(jìn)行耕槽，從上至下將醪槽層耕松，注意不要在同一深度反復(fù)翻耕，以免壓實(shí)槽層。2.4.4麥汁煮沸與酒花的添加經(jīng)過濾得到的原麥芽汁須經(jīng)煮沸，并在煮沸過程中添加酒花，其目的是：蒸發(fā)多余水分，使麥芽汁濃縮到規(guī)定濃度；溶出酒花中有效成分，增加麥汁香氣苦味；促進(jìn)蛋白質(zhì)凝固析出，增加啤酒穩(wěn)定性；破壞全部酶，進(jìn)行熱殺菌。2.4.4.1麥汁煮沸方法 常用間歇常壓煮沸，原麥汁過濾期間，當(dāng)麥汁已將加熱層蓋滿后，開始加熱保持80左右，酶繼續(xù)對(duì)殘存淀粉分解，洗槽結(jié)束時(shí)加熱至沸，煮沸時(shí)間一般為12小時(shí)。2.4.4.2

19、酒花添加 添加酒花都在麥芽汁煮沸過程中進(jìn)行，不同的添加時(shí)間和不同的添加量會(huì)有不同的結(jié)果，因此掌握好添加時(shí)間和各次添加量十分重要。酒花的添加分為3個(gè)步驟見下：表二次數(shù)時(shí)間占總量的百分?jǐn)?shù)主要目的第一次10分鐘左右20%利用其苦味以及防止泡沫升起第二次45分鐘左右40%利用其苦味以及防止泡沫升起第三次80分鐘左右40%為獲得酒花香氣2.5 麥汁熱凝固物的沉淀在麥汁用于發(fā)酵之前，先要去除熱凝固物和冷凝固物，也就是進(jìn)行麥汁的澄清。我們使用回旋沉淀槽除熱凝固物?；匦恋聿凼亲畛Ｓ玫臒崮涛锓蛛x設(shè)備，與其他分離設(shè)備相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、分離效果好的特點(diǎn)?；匦恋聿凼橇⑹街尾?，熱麥芽汁沿切線方向泵入

20、，形成旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。由于回旋效應(yīng)，使熱凝固物顆粒沿著重力和向心力所形成的合力的方向，以較堅(jiān)實(shí)的丘狀沉積于槽底中央，達(dá)到固、液分離的目的，清亮麥芽汁則從側(cè)面麥汁出口排出。2.6 麥汁冷卻麥芽汁冷卻的目的主要是使麥芽汁達(dá)到發(fā)酵接種的溫度810。同時(shí)，使大量的冷凝固物析出。近年來都使用薄板冷卻器冷卻麥芽汁，冷卻時(shí)間通常為12h。麥芽汁冷卻結(jié)束后，可用無菌壓縮空氣將薄板冷卻器中的麥芽汁頂出。整個(gè)冷卻操作，要防止外界雜菌污染。麥汁冷卻時(shí)使用薄板冷卻器要注意：麥汁冷卻是最容易引起污染的工序，薄板冷卻器使用前，必須將麥汁一側(cè)及麥汁管路徹底殺菌； 控制好麥芽汁和冷卻水流量，使冷麥芽汁溫度符合要求； &#

21、160;   薄板兩側(cè)麥汁和冷媒壓力要盡可能保持均衡，避免壓差大造成滲漏；     控制好冷卻開始和結(jié)束時(shí)的麥汁濃度，使之符合要求；   每次冷卻麥芽汁結(jié)束后，及時(shí)用熱水清洗殺菌，定期清洗薄板；     冷卻的水質(zhì)應(yīng)使用碳酸鹽硬度較低的水，以減少水垢。三、工藝計(jì)算根據(jù)表一數(shù)據(jù)，先進(jìn)行100kg原料（麥芽、大米）生產(chǎn)12°啤酒的物料計(jì)算，然后進(jìn)行1000L12°啤酒物料衡算,最后進(jìn)行90000噸/年啤酒廠糖化車間的平衡計(jì)算。3.1 物料衡算3.1.1 100

22、kg原料（75麥芽、25大米）生產(chǎn)12°啤酒物料衡算1.熱麥汁量：由技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)可得原料收得率分別為麥芽收率： 0.73×（1006）÷10068.62大米收率： 0.92×（10012）÷10080.96 混合原料收得率為：（0.73×68.620.25×80.96）×96.567.87由上述可得100kg混合原料可制得12°熱麥汁量為：（67.87÷12）×100 565.58(kg）又知12°麥汁在20時(shí)的相對(duì)密度為1.084，而100熱麥汁比20時(shí)的體積增加1.04倍

23、，故100熱麥汁體積為： （565.58÷1.084）×1.04542.62(L)2.冷麥汁量： 542.62×（10.03）526.34(L)3.發(fā)酵液量： 526.34×（10.01）521.08(L）4.過濾酒量： 521.08×（10.015）513.26(L)5.成品啤酒量： 513.26×（10.015）505.56(L)6.酒花耗用量：熱麥汁加入酒花量定為0.2，則： 100Kg原料耗用酒花量為: 565.58×0.2%1.13(kg)7.濕糖化槽：設(shè)排出濕麥槽水分含量為80，則：濕麥槽量為： 75×

24、（10.06）（173）/（180）95.175(kg）濕大米槽量為： 25×（10.12）（192）/（180）9.800(kg)故濕糖化槽量為： 96.175+9.8=105.975(kg)8.濕酒花槽：設(shè)酒花槽在麥汁中浸出率40，酒花槽水分含量為80，則：濕酒花槽量為： 1.13×（140）/（180）3.39(kg) 3.1.2 生產(chǎn)1000L12°淡色啤酒的物料衡算由上面計(jì)算可知100kg混合原料可生產(chǎn)12°成品啤酒505.56L 1.生產(chǎn)1000L12°淡色啤酒需耗混合原料為：1000/505.56×100197.80(k

25、g) 2.麥芽耗用量： 197.80×75148.35(kg) 3.大米耗用量：197.80-148.3549.45(kg) 4.酒花耗用量：對(duì)淺色啤酒， 熱麥汁中加入酒花量為0.2，則：1000L12°啤酒耗用酒花量為：542.62/505.56×1000×0.2=2.15(kg) 5.熱麥汁量： 542.62/505.56×10001073.30(L) 6.冷麥汁量： 526.34/505.56×10001041.10(L) 7.發(fā)酵液量： 521.08/505.56×10001030.70(L) 8.過濾酒量：513.

26、26/505.56×10001015.23(L) 9.濕糖化槽量：設(shè)排出的濕麥槽水份含量為80，則： 濕麥槽量為：148.35×（10.06）（10073）/（10080）188.26(kg) 濕大米槽量為：49.45×（10.12）（10092）/（10080）17.41(kg) 故濕糖化槽量為：188.26+17.41205.67(kg) 10.酒花槽量：設(shè)酒花槽在麥汁中浸出率40，酒花槽水分含量為80，則： 濕酒花槽量為： 2.15×（10040）/（10080）6.45(kg)3.1.3 年產(chǎn)9萬噸12°啤酒廠的物料衡算設(shè)生產(chǎn)旺季每天糖

27、化6次，而淡季糖化4次，旺季以200天計(jì)，淡季100天。則每年總糖化次數(shù)：6×200+4×1001600次。12攝氏度的淡色啤酒的密度為1012kg/m39萬噸12°淡色啤酒糖化車間物料衡算：1. 9萬噸啤酒的體積為： 90000×103/（1012×10-3）=8.89×107(L)2.糖化1次成品酒定額量： 8.89×107÷16005.56×104(L)3.消耗混合原料： 5.56×104×197.80/10001.10×104(kg) 4.麥芽耗用量： 1.10

28、15;104×758.25×103(kg)5.大米耗用量： 1.10×104×252.75×103(kg)6.酒花耗用量： 2.15×5.56×104/1000119.54(kg)7.熱麥汁量： 1073.30×5.56×104/100059675.48(L)8.冷麥汁量： 1041.10×5.56×104/100057885.16(L)9.發(fā)酵液量： 1030.70×5.56×104/100057306.92(L)10.過濾液量： 1015.23×5.5

29、6×104/100056446.68(L)11.濕糖化槽量： 205.67×5.56×104/100011435.25(kg)12.濕酒花槽量： 6.45×5.56×104/1000358.63(kg)13.成品酒量： 1000×5.56×104/100055600.00(L)把上述的有關(guān)啤酒糖化車間的三項(xiàng)物料衡算計(jì)算結(jié)果，整理成物料衡算表，如表三： 表三 啤酒廠糖化車間物料衡算表物料名稱單位100kg混合原料1000L 12°啤酒糖化一次定額9萬噸/年啤酒生產(chǎn)混合原料Kg100197.801.10×10

30、41.76×107麥芽Kg75148.358.25×1031.32×107大米Kg2549.452.75×1034.4×106酒花Kg1.132.15119.541.91×105熱麥汁L542.621073.3059675.489.55×107冷麥汁L526.341041.1057885.169.26×107濕糖化槽Kg105.975205.6711435.251.83×107濕酒花槽Kg3.396.45358.635.74×105發(fā)酵液L521.081030.7057306.929.17

31、15;107過濾液L513.261015.2356446.689.03×107成品啤酒L505.56100055600.008.89×10712°淡色啤酒密度為1012kg/m3全年實(shí)際生產(chǎn)啤酒量為：8.89×107×1.0128.99668萬噸3.2 熱量衡算二次煮出糖化法是啤酒生產(chǎn)常用的糖化工藝，本設(shè)計(jì)就以此工藝為基準(zhǔn)進(jìn)行糖化車間的熱量衡算。工藝流程示意圖如附圖，其中的投料量為9萬噸/年啤酒廠糖化階段一年的用料量糊化鍋 自來水，18 糖化鍋大米粉 料水比1：4.5 料水比1 ：3.5 麥芽粉麥芽粉 熱水，50 46.7,60mint0，20

32、min 13min 10min70 63,60min12min 5min90,20min100,40min 70,25min 20min過濾 糖化結(jié)束78 100,10min 麥汁煮沸鍋回旋沉淀槽薄板冷卻器冷麥汁發(fā)酵 酒花 酒花槽熱凝固物 冷凝固物 圖3 啤酒廠糖化工藝流程示意圖3.2.1 糖化用水耗熱量Q1根據(jù)工藝，糊化鍋加水量為： m1（2.75×103550.00）×4.514850.00(kg)式中，2.75*103為糖化一次的大米粉量，550.00為糊化鍋中加入的麥芽粉量(為大米量的20)。而糖化鍋中的加水量為： m27700.00×3.526950(k

33、g)式中，7700.00為糖化一次糖化鍋投入的麥芽粉量，即：8.25×103550.007700.00(kg)，而8.25×103為糖化一次麥芽定額量。綜上所述，糖化總用水量為： mwm1m214850.00+26950=41800.00(kg)自來水平均溫度取t118，而糖化配料用水溫度t250 ，比熱容 cw 4.18 kJ/(kg.K) ，故耗熱量為： Q1（m1m2）cw（t2t1）41800.00×4.18×（5018） 5591168(kJ)3.2.2 第一次米醪煮沸耗熱量Q2由糖化工藝流程圖可知：Q2=Q2+Q2+Q21.糊化鍋內(nèi)米醪由初溫

34、t0加熱至100，耗熱量： Q2m米醪. c米醪（100t0）(1)計(jì)算米醪的比熱容：c米醪,由經(jīng)驗(yàn)公式 c谷物0.01（100w）c04.18w進(jìn)行計(jì)算。式中w為含水百分比、c0為絕對(duì)谷物比熱容，取c0=1.55kJ/(kg·K)。c麥芽0.01×(1006)×1.554.18×61.71kJ/(kg·K)c大米0.01×(10012)×1.554.18×121.90kJ/(kg·K)c米醪（m大米c大米+m麥芽c麥芽+m1cw）/(m大米+m麥芽+m1)=(2.75×103×1.9

35、0+550.00×1.71+14850.00×4.18)/(2.75×103+550.00+14850.00)= 3.76kJ/(kg·K)(2)米醪的初溫t0，設(shè)原料初溫為18，而熱水為50，則：m米醪m大米m麥芽m12.75×103550.0014850.0018150.00(kg)t047.10(3)把上述結(jié)果代入式Q2m米醪c米醪（100t0）中，得： Q218150.00×3.76×（10047.10）3.61×106(kJ) 2.煮沸過程蒸汽帶出的熱量Q2煮沸時(shí)間40min，蒸發(fā)量為每小時(shí)5，則蒸發(fā)水份

36、量為：mv1m米醪×5×40÷6018150.00×5×40÷60605(kg)故： Q2mv1I605×2257.21.36×106(kJ)式中，I=2257.2為煮沸溫度（約為100）下水的汽化潛熱（kJ/kg）3.熱損失Q2米醪升溫和第一次煮沸過程的熱損失為前兩次耗熱量的15，即：Q215（Q2Q2）4.由上述結(jié)果得：Q21.15（Q2Q2）1.15×（3.61×1061.36×106）5.72×106(kJ)3.2.3 第二次煮沸前混合醪升溫至70的耗熱量Q3按糖化工

37、藝，來自糊化鍋的煮沸的醪與糖化鍋中的麥醪混合后溫度應(yīng)為63，所以混合前米醪應(yīng)先從100冷卻到中間溫度t01.糖化鍋中麥醪的初溫t麥醪 已知麥芽粉初溫為18，用50熱水配料，則麥醪溫度為：糖化鍋的麥芽醪量為：m麥醪m麥芽m2770.0026950.0027720(kg)c麥醪3.63kJ/(kg.K)t麥醪57.822.經(jīng)第一次煮沸后米醪量為：m米醪m米醪mv118150.0060517545.00(kg)進(jìn)入第二次煮沸的混合醪量為：m混合m米醪m麥醪17545.0027720.0045265.00(kg)3.混合醪比熱容：c混合（m麥醪c麥醪m米醪c米醪）/m混合（27720.00×

38、3.6317545.00×3.76）/45265.003.68kJ/(kg.K)根據(jù)熱量衡算，且忽略熱損失，米醪與麥醪合并前后的焓不變，則米醪中間溫度為：t70.88因?yàn)榇藴囟缺戎蠓袦囟鹊?9.12度，考慮到米醪由糊化鍋到糖化鍋的輸送過程的熱損失，可不必加中間冷卻器。4.綜上可得: Q3m混合c混合（7063）45265.00×3.68×（7063）1.17×106(kJ)3.2.4 第二次煮沸混合醪的耗熱量Q4 由糖化工藝流程可知： Q4Q4Q4Q41.混合醪升溫至沸騰所耗熱量Q4據(jù)工藝糖化結(jié)束溫度78，抽取混合醪的溫度70，送到第二次煮沸的混合醪量為

39、：×100×10026.67沸醪耗熱量為：Q426.67m混合c混合（10070）26.67×45265.00×3.68×（10070）1.33×106(kJ)2.二次煮出過程蒸汽帶走的熱量Q4煮沸時(shí)間為10min，蒸發(fā)強(qiáng)度為5，則蒸發(fā)水分量為：mv226.67m混合×5×10÷6026.67×45265.00×5×10÷60100.60(kg)則： Q 4Imv22257.2×100.62.27×105(kJ)式中，I=2257.2為煮沸溫度下

40、飽和蒸汽的焓（kJ/kg）。3.熱損失Q4根據(jù)經(jīng)驗(yàn)有： Q415（Q4Q4）=15%(1.33×106+2.27×105)=2.34×105(kJ)4.綜上可得： Q41.15×（Q4Q4）1.15×（1.33×106+2.27×105）1.79×106(kJ)3.2.5 洗槽水耗熱量Q5設(shè)洗槽水平均溫度為80，每100kg原料用水450kg，則用水量為：m洗1.10×104×450÷10049500.00(kg)Q5m洗cw（8018）49500.00×4.18×

41、（8018）1.28×107(kJ)3.2.6 麥汁煮沸過程耗熱量Q6Q6Q6Q6Q61.麥汁升溫至沸點(diǎn)耗熱量Q6由物料衡算可知，100kg混合原料可得542.62kg熱麥汁，并設(shè)過濾完畢麥汁溫度為70。則進(jìn)入煮沸鍋的麥汁量為：m麥汁1.10×104×542.62÷10059688.20(kg)此時(shí)麥汁比熱容為：c麥汁 3.68kJ/( kg.K)Q6m麥汁c麥汁（100-70）59688.20×3.68×（100-70）6.60×106(kJ)2.煮沸過程蒸發(fā)耗熱量Q6 煮沸強(qiáng)度10，時(shí)間1.5h，則蒸發(fā)水分為：mv3m麥

42、汁×10×1.559688.20×10×1.58953.23(kg)由上可得： Q6 Imv32257.2×8953.232.02×107(kJ)3.熱損失Q6根據(jù)經(jīng)驗(yàn)有： Q615%( Q6Q6 ) 4.綜上可得麥汁煮沸總耗熱量為：Q61.15×（Q6Q6 ）1.15×（6.60×1062.02×107）2.68×107(kJ)3.2.7 糖化一次總耗熱量Q總5591168.00+5.72×106+1.17×106+1.79×106+1.28×

43、107+2.68×107=5.38×107(kJ)3.2.8 糖化一次耗用蒸汽量D使用表壓為0.3MPa的飽和蒸汽 h2725.3 kJ/kg，則：5.38×107/(2725.3-561.47)95%=2.62×104 (kg)式中，i為相應(yīng)冷凝水的焓(561.47kJ/kg）；為蒸汽的熱效率，取95。3.2.9 糖化過程每小時(shí)最大蒸汽耗量Qmax在糖化過程各步驟中，麥汁煮沸耗熱量Q6最大，且知煮沸時(shí)間為90min，熱效率95。故：1.88×107(kJ/h)相應(yīng)的最大蒸汽耗熱量為： 8.69×103(kg/h)3.2.10 蒸汽單

44、耗據(jù)設(shè)計(jì)，每年糖化次數(shù)為1600次，共生產(chǎn)啤酒90000噸每年耗蒸汽總量為： mT2.62×104×16004.19×107(kg)每噸啤酒成品耗蒸汽（對(duì)糖化）：Ds4.19×107÷90000466.00(kg/t)啤酒每晝夜耗蒸汽量（按生產(chǎn)旺季計(jì)算）為：Dd2.62×104×61.57×105(kg/d)最后，把上述計(jì)算結(jié)果列成熱量消耗綜合表：表四 9萬噸/年啤酒廠糖化車間總熱量衡算表名稱壓力(MPa)每噸產(chǎn)品消耗定額(kg)每小時(shí)最大用量(kg/h)每晝夜耗量(kg/d)每年耗量(kg/a)蒸汽0.3(表壓)

45、466.008.69×1031.57×1054.19×107四、計(jì)算結(jié)果4.1 物料衡算結(jié)果： 表三 啤酒廠糖化車間物料衡算表物料名稱單位100kg混合原料1000L 12°啤酒糖化一次定額9萬噸/年啤酒生產(chǎn)混合原料Kg100197.801.10×1041.76×107麥芽Kg75148.358.25×1031.32×107大米Kg2549.452.75×1034.4×106酒花Kg1.132.15119.541.91×105熱麥汁L542.621073.3059675.489.55&

46、#215;107冷麥汁L526.341041.1057885.169.26×107濕糖化槽Kg105.975205.6711435.251.83×107濕酒花槽Kg3.396.45358.635.74×105發(fā)酵液L521.081030.7057306.929.17×107過濾液L513.261015.2356446.689.03×107成品啤酒L505.56100055600.008.89×107 4.2 熱量衡算結(jié)果：表四 9萬噸/年啤酒廠糖化車間總熱量衡算表名稱壓力(MPa)每噸產(chǎn)品消耗定額(kg)每小時(shí)最大用量(kg/h)每晝夜耗量(kg/d)每年耗量(kg/a)蒸汽0.3(表壓)466.008.69×1031.57×1054.19×107 五、問題分析與討論5.1 蒸汽能量的回收利用麥汁煮沸時(shí)產(chǎn)生的水蒸汽被稱為二次蒸汽，二次蒸汽如不加處理地從排氣筒直接排放至大氣中，不僅會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染，而且浪費(fèi)了許多能量，將1kg 100的熱水轉(zhuǎn)換成為100的蒸汽需要大約2260kJ的熱能，如果這些水蒸汽直接排入大氣，則這些能量就全部浪費(fèi)了。蒸汽的回收由二次蒸汽穿過中間有服務(wù)用水流動(dòng)的列管，服務(wù)用水由80升溫至96，從而將二次蒸汽的大部分能量?jī)?chǔ)存起