產(chǎn)萬(wàn)噸啤酒廠設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 年產(chǎn)10萬(wàn)噸啤酒工廠工藝設(shè)計(jì) 姓名： 張碩 學(xué)號(hào)： 45110629 院系： 生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院生物工程系 日期： 2014.6.21 摘要：中國(guó)啤酒產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，市場(chǎng)需求量大，中國(guó)的啤酒工業(yè)進(jìn)入了旺盛的成熟期,一方面, 啤酒工業(yè)繼續(xù)以高速度發(fā)展,在高速發(fā)展的同時(shí),開(kāi)始對(duì)啤酒的質(zhì)量, 啤酒工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益更加重視,啤酒工業(yè)的規(guī)模按照國(guó)際上的慣例,開(kāi)始向大型化,集團(tuán)化方向發(fā)展。本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)10萬(wàn)噸啤酒工廠工藝設(shè)計(jì)，包括廠址選擇、工藝流程、全場(chǎng)平面設(shè)計(jì)圖等。 關(guān)鍵字：啤酒工廠 廠址選擇 全場(chǎng)平面設(shè)計(jì)圖 工藝流程目錄1、 項(xiàng)目介紹 42、 廠址選擇 53、 產(chǎn)品工藝 64、 工廠平面圖 7

2、5、 物料衡算 9 6、總結(jié) 157、參考文獻(xiàn) 16 現(xiàn)在我國(guó)啤酒產(chǎn)量方面躍居世界第二位，而且在質(zhì)量、技術(shù)、裝備水平等方面也都有了較大幅度的提高，充分顯示了我國(guó)啤酒工業(yè)強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。但是，我國(guó)啤酒與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍有很大差距。我國(guó)啤酒廠不合理企業(yè)規(guī)模偏多，達(dá)不到啤酒生產(chǎn)應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)規(guī)模。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的數(shù)據(jù)分析得出，10萬(wàn)噸年規(guī)模以上的啤酒廠才有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)水平。而現(xiàn)在這樣的酒廠還較少，多數(shù)是設(shè)備陳舊、老化，生產(chǎn)能力不足，設(shè)備的自動(dòng)化程度不高，工藝落后的小酒廠，所以建設(shè)一個(gè)現(xiàn)代化的大規(guī)模的啤酒廠勢(shì)在必行。1 項(xiàng)目介紹隨著中國(guó)改革開(kāi)放的深入，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使得中國(guó)啤酒市場(chǎng)

3、的需求量呈現(xiàn)出幾何級(jí)數(shù)的迅猛膨脹，中國(guó)啤酒企業(yè)如雨后春筍般地成長(zhǎng)起來(lái)，丙出現(xiàn)了眾多支撐中國(guó)民族啤酒工業(yè)的脊梁和中堅(jiān)力量的大型啤酒集團(tuán)，但是隨之而來(lái)的外國(guó)資本介入，許多外國(guó)啤酒品牌在中國(guó)建廠，并迅速占據(jù)了一定的市場(chǎng)份額，這加大了中國(guó)啤酒行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，然而，我國(guó)啤酒產(chǎn)量已連續(xù)多年保持世界第一，是世界上啤酒市場(chǎng)增長(zhǎng)最快的地區(qū)之一，2009年雖然受到經(jīng)濟(jì)危機(jī)的影響，但啤酒市場(chǎng)依然是硝煙彌漫，啤酒廠商在品牌、市場(chǎng)以及渠道等方面都展開(kāi)了極為激烈的競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)啤酒市場(chǎng)的格局也在潛移默化中發(fā)生著變革。所謂“強(qiáng)者恒強(qiáng)”，憑借著奧運(yùn)營(yíng)銷(xiāo)、市場(chǎng)布局與整合等一系列創(chuàng)新性活動(dòng)，行業(yè)地位依然堅(jiān)如磐石，國(guó)際化之路也是越走越遠(yuǎn)，

4、整個(gè)啤酒行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)也是愈發(fā)明顯。我國(guó)啤酒市場(chǎng)也逐漸成熟，以國(guó)際啤酒跨國(guó)公司主導(dǎo)著我國(guó)啤酒市場(chǎng)的整合。在經(jīng)濟(jì)全球化和中國(guó)加入WTO的環(huán)境下，外資再次進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，與國(guó)內(nèi)大企業(yè)集團(tuán)結(jié)成戰(zhàn)略聯(lián)盟，控股或參股，使我國(guó)啤酒行業(yè)的發(fā)展速度大大加快。本設(shè)計(jì)旨在建立一個(gè)現(xiàn)代化大規(guī)模的啤酒工廠。1.1 工廠名稱(chēng)年產(chǎn)10萬(wàn)噸啤酒生產(chǎn)工廠1.2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)全場(chǎng)建筑面積13506平米，全場(chǎng)占地面積20000平米，年產(chǎn)10萬(wàn)噸，工廠總?cè)藬?shù)為300名。1.3 設(shè)計(jì)說(shuō)明 從沈陽(yáng)地區(qū)的風(fēng)玫瑰可以看出，此地少有西北風(fēng)和東南風(fēng)，故廠房的設(shè)計(jì)充分考慮到本地風(fēng)向問(wèn)題，特將污水處理池和鍋爐房建在西北面，行政管理及后勤職能部門(mén)建在東北

5、面。1.4 風(fēng)玫瑰圖2 廠址選擇2.1地理位置 將此廠建立在遼寧省沈陽(yáng)市沈北新區(qū)。2.2周邊環(huán)境 沈北新區(qū)（原新城子區(qū)）地處沈陽(yáng)市區(qū)北郊，位于大連、沈陽(yáng)、長(zhǎng)春、哈爾濱“東北城市走廊”中部，南靠沈陽(yáng)市區(qū)，北隔遼河、萬(wàn)泉河與鐵嶺、法庫(kù)縣相望，東與撫順市、鐵嶺縣毗鄰，西接遼西走廊，與新民市、于洪區(qū)相連。是連接吉林、黑龍江和內(nèi)蒙古三省區(qū)的黃金通道和東北城市走廊的樞紐重地。坐標(biāo)介于東經(jīng)12316至48，北緯4154至4211之間。 沈北新區(qū)總面積819平方千米，總?cè)丝?19380人。沈北新區(qū)要成為東北老工業(yè)基地改革開(kāi)放的試驗(yàn)區(qū)，沈北新區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施完備，水、電、氣供應(yīng)充足。遼河、蒲河流經(jīng)境內(nèi)，黃家自來(lái)水廠

6、日供水能力達(dá)10萬(wàn)噸，是沈陽(yáng)五大水源地之一。東北電網(wǎng)最大的輸變電所坐落在境內(nèi)，電力設(shè)施齊全。沈北新煤氣儲(chǔ)罐儲(chǔ)氣能力達(dá)20萬(wàn)立方米。郵電通訊與各大城市聯(lián)網(wǎng)，可辦理國(guó)際國(guó)內(nèi)郵政業(yè)務(wù)，程控電話(huà)可直接撥通國(guó)際國(guó)內(nèi)各大城市。 工業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn)。形成了以機(jī)械、建材、制藥、機(jī)繡、化工、造紙、服裝、釀酒八大行業(yè)為主體、門(mén)類(lèi)齊全的工業(yè)體系。鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)異軍突起，成為全區(qū)經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)力量。 此廠北靠蒲河，南鄰渾河，周?chē)灿芯攀抛剑攀艂€(gè)泉眼，是大清龍脈所在地。與著名的蓮花池泉、仲官泉、王崗臺(tái)泉相連，泉水清澈透明、甘甜爽口，富含身體所需的微量元素鐵、鋅、硒 等，這樣得天獨(dú)厚的自然環(huán)境為釀造啤酒創(chuàng)造了可靠的資源。 沈

7、北新區(qū)共有國(guó)省干線(xiàn)公路三條總長(zhǎng)度84公里，縣級(jí)公路九條、27公里，鄉(xiāng)級(jí)公路15條、155公里,形成了以國(guó)省干線(xiàn)為骨架,縣鄉(xiāng)公路為支線(xiàn)、村級(jí)公路為補(bǔ)充的四通八達(dá)的公路網(wǎng),全區(qū)公路密度達(dá)到了46.05%/百平方公里。沈大、沈哈高速公路連結(jié)成網(wǎng)，國(guó)、省、市、區(qū)、鄉(xiāng)五級(jí)公路四通八達(dá)；并在境內(nèi)設(shè)有4個(gè)出口；沈陽(yáng)至哈爾濱、沈陽(yáng)至承德、沈陽(yáng)至明水、沈陽(yáng)至平崗等4條過(guò)境國(guó)、省級(jí)公路干線(xiàn)同區(qū)鄉(xiāng)級(jí)公路形成了密集交錯(cuò)、四通八達(dá)的交通運(yùn)輸網(wǎng)。長(zhǎng)大鐵路貫穿境內(nèi)，南下可抵遼南沿海及關(guān)內(nèi)，北上可達(dá)長(zhǎng)春、哈爾濱及中俄邊境口岸。長(zhǎng)大鐵路貫穿境內(nèi)。2.3氣候條件沈陽(yáng)位于中國(guó)東北地區(qū)南部，遼寧省中部，坐標(biāo)介于東經(jīng)12316至48，

8、北緯4154至4211之間。 平原為主，山地、丘陵集中在東南部，遼河、渾河、秀水河等途經(jīng)境內(nèi)。屬于溫帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫 6.29.7，全年降水量600800毫米，1951年至2010年市區(qū)年平均降水量716.2mm，全年無(wú)霜期155180天。受季風(fēng)影響，降水集中在夏季，溫差較大，四季分明。冬寒時(shí)間較長(zhǎng)，近六個(gè)月，降雪較少；夏季時(shí)間較短，多雨，春秋兩季氣溫變化迅速，持續(xù)時(shí)間短：春季多風(fēng)，秋季晴朗。2.4 廠址區(qū)域圖示啤酒廠圖1.啤酒工廠區(qū)域圖 3 產(chǎn)品工藝3.1設(shè)計(jì)思路圖示 圖2.啤酒生產(chǎn)工藝流程圖3.2簡(jiǎn)易流程 水，蒸汽 酒花 糊化鍋粉碎機(jī)回旋沉淀槽煮沸鍋過(guò)濾槽糖化鍋麥芽大米 麥糟 熱凝固

9、物 酵母 CO2成品殺菌機(jī)灌裝機(jī)清酒罐過(guò)濾器（啤酒）發(fā)酵罐冷卻器（麥汁）： 鮮啤圖3 簡(jiǎn)易工藝流程圖4 工廠平面圖4.1工廠總平面布置圖圖4年產(chǎn)10萬(wàn)噸啤酒工廠總平面布置圖4.2主要建構(gòu)筑物表1.年產(chǎn)10萬(wàn)噸啤酒工廠建構(gòu)筑物明細(xì)表編號(hào)名稱(chēng)1門(mén)衛(wèi)一（人流入口）2門(mén)衛(wèi)二（物流入口）3綠化地4倉(cāng)庫(kù)5停車(chē)場(chǎng)6原料間7糖化車(chē)間8發(fā)酵車(chē)間9原料庫(kù)10水處理氣體間空壓站11變配電12制冷間13包裝車(chē)間14食堂15辦公樓16污水處理池17鍋爐房18瓶堆區(qū)4.3工廠建構(gòu)筑物布置說(shuō)明 工廠布局整體呈長(zhǎng)方形，兩處門(mén)衛(wèi)分別為人流入口和物流入口；生產(chǎn)區(qū)和包裝區(qū)在中間，空氣壓縮站布置在緊鄰糖化間處，離發(fā)酵區(qū)較近，服務(wù)方便

10、，后面是變配電及制冷區(qū)，變配電靠近負(fù)荷中心，線(xiàn)路短，較安全方便；兩側(cè)分別是停車(chē)場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)和瓶堆區(qū)，參考風(fēng)玫瑰圖，將污水處理池及鍋爐房安排在弱風(fēng)向西北區(qū)，東北區(qū)為食堂和辦公樓，其余空地為綠化區(qū)。 4.4道路和運(yùn)輸設(shè)計(jì) 此圖紙中道路簡(jiǎn)潔明了，門(mén)口處設(shè)置人流出入處及物流出入處，人流出入口接近停車(chē)場(chǎng)及生產(chǎn)區(qū)，方便工作人員上下班，物流入口鄰近生產(chǎn)區(qū)、原料庫(kù)及瓶堆區(qū)，方便物料的輸送及產(chǎn)品的輸出，道路基本筆直通暢，方便車(chē)輛及人員來(lái)往。 4.5環(huán)保措施將污水處理池及鍋爐廠建在弱風(fēng)向處，減少空氣污染，同時(shí)盡可能擴(kuò)大綠化面積，盡量減少污染，美化周邊環(huán)境，并且盡可能將生產(chǎn)車(chē)間靠近，減少電量及物料的輸送，節(jié)約電能。5

11、工藝計(jì)算5.1 100000t/a啤酒廠糖化車(chē)間的物料衡算啤酒廠糖化車(chē)間的物料平衡計(jì)算主要項(xiàng)目為原料（麥芽、大米）和酒花用量，熱麥汁和冷麥汁量，廢渣量（糖化槽和酒花槽）等。5.1.1 糖化車(chē)間工藝流程示意圖如圖3所示，根據(jù)我國(guó)啤酒生產(chǎn)現(xiàn)況，有關(guān)生產(chǎn)原料配比、工藝指標(biāo)及生產(chǎn)過(guò)程的損失等數(shù)據(jù)如表2所示。5.1.2 工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)根據(jù)表2的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，首先進(jìn)行100kg原料生產(chǎn)12淡色啤酒的物料計(jì)算，然后進(jìn)行1000L 12淡色啤酒的物料衡算，最后進(jìn)行100000t/a啤酒廠糖化車(chē)間的物料平衡計(jì)算。表2 啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項(xiàng) 目名 稱(chēng)百分比（%）項(xiàng) 目名 稱(chēng)百分比（%）定額指標(biāo)無(wú)水麥芽浸出率75

12、原料配比麥 芽75大 米25無(wú)水大米浸出率92啤酒損失率（對(duì)熱麥汁）冷卻損失3發(fā)酵損失1原料利用率98.5過(guò)濾損失1麥芽水分6裝瓶損失1大米水分13總 損 失65.1.3 100kg原料（75%麥芽，25%大米）生產(chǎn)12淡色啤酒的物料衡算(1)熱麥計(jì)算 根據(jù)表2可得到原料收率分別為：麥芽收率為： 0.75*（100-6）/100=70.5%大米收率為： 0.92*（100-13）/100=80.04%混合原料收得率為： （0.75*70.5%+0.25*80.04%）*98.5%=71.79%由上述可得100kg混合料原料可制得的12熱麥汁量為： （71.79/12）*100=598.3(kg

13、) 又知12麥汁在20時(shí)的相對(duì)密度為1.084g/ml，而100熱麥汁是20時(shí)的麥汁體積的1.04倍，故熱麥汁（100）體積為：598.3*1000/1.084*1.04/1000=574(L)(2)冷麥汁量為：574*(1-0.03)=556.8(L)(3)發(fā)酵液量為：556.8*(1-0.01)=551.2(L)(4)過(guò)濾酒量為：551.2*(1-0.01)=545.7(L)(5)成品啤酒量為：545.7*(1-0.01)=540.2(L)5.1.4生產(chǎn)1000L12淡色啤酒的物料衡算根據(jù)上述衡算結(jié)果知，100kg混合原料可生產(chǎn)12淡色成品啤酒540.2L，故可得以下結(jié)果：（1）生產(chǎn)100

14、0L12淡色啤酒需耗混合原料量為：（1000/540.2）*100=185.1 (kg)（2）麥芽耗用量為：185.1*75%=138.8(kg)（3）大米耗用量為：185.1-138.8=46.3(kg)（4）熱麥汁量為：（1000/540.2）*574=1063(L)（5）酒花耗用量：對(duì)淺色啤酒，熱麥汁中加入的酒花量為0.2%，故為：(1000/540.2) *574*0.2%=2.13(kg)（6）冷麥汁量為：（1000/540.2）*556.8=1031(L)（7）濕糖化糟量： 設(shè)熱電廠出的濕麥芽糟水分含量為80%，則濕麥芽糟量為：（1-0.06）（100-75）/（100-80）*1

15、38.8=163.1(kg)而濕大米糟量為：（1-0.13）（100-92）/（100-80）*46.3=16.11(kg)故濕糖化糟量為：163.1+16.11=179.2(kg)（8）酒花糟量 ： 設(shè)麥汁煮沸過(guò)程干酒花浸出率為40%，且酒花糟水分含量為80%，則酒花糟量為：（100-40）/（100-80）*2.13=6.39(kg)5.1.5 100000t/a 12淡色啤酒釀造車(chē)間物料衡算表設(shè)生產(chǎn)旺季每天糖化6次，而淡季則糖化4次，每年總糖化次數(shù)為1500次。由此可計(jì)算出每次投料量及其他項(xiàng)目的物料平衡。把上述的有關(guān)啤酒廠釀造車(chē)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2所示。糖化

16、一次的體積為:100000t*1000kg/t15001012kg/m3=65.88m3=65.88*1000L表3 啤酒廠釀造車(chē)間物料衡算表物料名稱(chēng)單位對(duì)100kg混合原料1000L 12度淡色啤酒糖化一次定額量100000t/a啤酒生產(chǎn)混合原料Kg100185.112194.418291582大麥Kg75138.89144.113716216大米Kg2546.33050.24575366酒花Kg1.202.31152.2228274.2熱麥汁L574106370030.4105045660冷麥汁L556.8103167922.3101883420濕糖化糟Kg96.78179.211805.

17、717708544濕酒花糟Kg3.456.39421631459.8發(fā)酵液L551.2102067197.6100796400過(guò)濾酒L545.7101066538.899808200成品啤酒L540.210006588098820000備注：12度淡色啤酒的密度為1012kg/m3,實(shí)際年生產(chǎn)啤酒100006噸。5.2 100000t/a啤酒廠糖化車(chē)間的熱量衡算二次煮出糖化法是啤酒常用的糖化工藝，下面就以為基準(zhǔn)進(jìn)行糖化車(chē)間的熱量衡算。工程流程示意圖如圖5所示，其中的投料量為糖化一次的用料量（計(jì)算參照表3）5.2.1糖化用水耗熱量Q1根據(jù)工藝，糊化鍋加水量為：m1=（3050.2+610.04）

18、*4.5=16471.08 (kg)式中，3050.2kg為糊化一次大米粉量，610.04kg（3050.2*20%）為糊化鍋加入的麥芽粉量（即為大米量的20%）而糖化鍋加水量為： m2=8534.06*3.5=29869.21 (kg)式中，8534.06kg為糖化一次糖化鍋投入的麥芽粉量，即9144.1-610.04=8534.06 (kg)故糖化總用水量為：mW=m1+m2=16471.08+29869.21=46340.29 (kg) 自來(lái)水的平均溫度取t1=18,而糖化配料用水溫度t2=50,故耗熱量為： Q1=mwcw(t2-t1)= 46340.29*4.18*(50-18) =

19、6198477.19(KJ) 大米粉（3050.2kg）麥芽粉（610.04kg) 麥芽粉（8534.06kg)46.7，60min自來(lái)水18料水比1:4.5 料水比1:3.5 熱水，50 13min 10min 冷卻 63，60min 70 12min5min 7min70，25min 90，20min 100，40min20min 過(guò)濾 糖化結(jié)束 78 100，10min麥糟煮沸鍋90min去發(fā)酵 麥芽 回旋沉淀槽 薄板冷卻器 冷麥汁煮沸強(qiáng)度（10%）酒花 酒花槽熱凝固物 冷凝固物圖5 啤酒廠糖化工藝流程圖 1. 第一次米醪煮沸耗熱量Q2由糖化工藝流程圖（圖4）可知: Q2= Q21Q22

20、Q23 5.2.2.1糖化鍋內(nèi)米醪由初溫t0加熱到100的耗熱量Q21Q21=M米醪C米醪（100-t0）(1)計(jì)算米醪的比熱容M米醪根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式M容物=0.01(100-W)c0+4.18W進(jìn)行計(jì)算。式中W為含水百分率；c0為絕對(duì)谷物比熱容，取c0=1.55KJ/(KgK).C麥芽=0.01（100-6）*1.55+4.18*6=1.71KJ/(KgK)C大米=0.01（100-13）*1.55+4.18*13=1.89KJ/(KgK)C米醪=（m大米c大米+m麥芽c麥芽+ m1cww）/(m大米+m麥芽+ m1) =(3050.2*1.89+610.04*1.71+16471.08*4.1

21、8)/(3050.2+610.04+16471.08) =3.76 KJ/(KgK)(2) 米醪的初溫t0，設(shè)原料的初溫為18，而熱水為50，則t0=（m大米c大米+m麥芽c麥芽）*18+ m1cww*50/( m米醪C米醪) =(3050.2*1.89+610.04*1.71)*18+16471.08*4.18*50/（36669.6*3.76）=25.9其中m米醪=36669.6（kg）（3）把上述結(jié)果代如1中，得： Q21=36669.6*3.76*（100-47.1）=7293730KJ 5.2.2.2煮沸過(guò)程蒸汽帶出的熱量Q22設(shè)煮沸時(shí)間為40min，蒸發(fā)量為每小時(shí)5%，則蒸發(fā)水量為

22、：V1=m米醪*5%*40/60=36669.6*5%*40/60=1222.32 Kg 故Q22= V1I=1222.32*2257.2=2759021KJ 式中，I為煮沸溫度（約為100）下水的汽化潛熱（KJ/Kg）5.2.2.3熱損失Q23米醪升溫和第一次煮沸過(guò)程的熱損失約為前兩次的耗熱量的15%，即： Q23=15%（Q21+Q22） 5.2.2.4由上述結(jié)果得：Q2=1.15（Q21+Q22）=1.15*（729373+2759021）=4011653KJ 5.2.3第二次煮沸前混合醪升溫至70的耗熱量Q3按照糖化工藝，來(lái)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，故混合

23、前米醪先從100冷卻到中間溫度t0。54.2.3.1糖化鍋中麥醪中的t已知麥芽初溫為18，用50的熱水配料，則麥醪溫度為：m麥醪=m麥芽+m2=8534.06+29869.21=38403.27kg c麥醪=（m麥芽C麥芽+m2Cw）/（m麥芽+m2）=（8534.06*1.71+29869.21*4.18）/（8534.06+29869.21） =3.63KJ/(kg.K)t麥醪=（m麥芽C麥芽*18+m2Cw*50）/（m麥醪C麥醪） =（8534.06*1.71*18+29869.21*4.18*50）/（38403.27*3.63） =46.67 5.2.3.2根據(jù)熱量衡算，且忽略熱損

24、失，米醪與麥醪混合前后的焓不變，則米醪的中間溫度為：m混合=m米醪+m麥醪=36669.6+38403.27=75072.87Kg C混合=（m米醪C米醪+m麥醪C麥醪）/（m米醪+m麥醪） =(36669.6*3.76+38403.27*3.63)/(36669.6+38403.27)=3.69kJ/（kgK）t =（m混合C混合*t混合-m麥醪C麥醪*t麥醪）/（m米醪C米醪） =（75072.87*3.69*63-38403.27*3.63*46.67）/（36669.6*3.76）= 79.39因此溫度只比煮沸溫度低20.61度，考慮到米醪到糊化鍋到糖化鍋輸送過(guò)程的 熱損失，可 不必加

25、中間冷卻器。5.2.3.3由上述結(jié)果得Q3Q3=m混合C混合（70-63）=75072.87*3.69*（70-63）=1939132（kJ） 4.2.4第二次煮沸混合醪的耗熱量Q4由糖化工藝流程可知： Q4=Q41+Q42+Q435.2.4.1混合醪升溫至沸騰所耗熱量Q41（1）經(jīng)第一次煮沸后米醪量為：M米醪=m米醪-V1=36669.6-1222.32=35447.28(kg) 故進(jìn)入第二次煮沸的混合醪量為：M混合=M米醪+M麥醪=35447.28+38403.27=73850.55(kg) （2）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：M混合(

26、78-70)/M混合(100-70)*100%=26.7% 故Q41=26.7%M混合c混合（100-70）=26.7%*73850.55*3.69*30=2182793（kJ） 5.2.4.2二次煮沸過(guò)程蒸汽帶走的熱量Q42煮沸時(shí)間為10min，蒸發(fā)強(qiáng)度5%，則蒸發(fā)水分量為：V2=26.7%M混合*5%*10/60 =0.267*73850.55*5%*10/60 =164.32(kg)Q42=IV2=234.47*164.32=38528.11 (kJ) 式中，I為煮沸溫度下飽和蒸汽的焓（kJ/kg） 5.2.4.3熱損失Q43根據(jù)經(jīng)驗(yàn)有：Q43=15%（Q41+Q42） 5.2.4.4把

27、上述結(jié)果代入公式得則Q4 =1.15（Q41+Q42）=1.15*（2182793 +38528.11）=2554519(kJ)5.2.5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=12194.4*450/100=54874.8(kg)故 Q5=MCw(80-18)= 54874.8*4.18*(80-18)= 14221353 (kJ) 5.2.6麥汁煮沸過(guò)程耗熱量Q6 Q6=Q61+Q62+Q635.2.6.1麥汁升溫至沸點(diǎn)耗熱量Q61 由表2啤酒廠釀造車(chē)間物料衡算表可知，100kg混合原料可得到574kg熱麥汁，并設(shè)過(guò)濾完畢麥汁溫度為70，則

28、進(jìn)入煮沸鍋的麥汁量為：M麥汁 =12194.4*574/100=69995.86（kg）又C麥汁=（9144.1*1.71+3050.2*1.89+12194.4*6.4*4.18）/（12194.4*7.4） =3.852(kJ/kg.k)故Q61= M麥汁C麥汁 (100-70)= 69995.86*3.852*30=8088722 (kJ) 5.2.6.2煮沸強(qiáng)度10%，時(shí)間1.5h，則蒸發(fā)水分為：V3=69995.86*10%*1.5=10499.38 (kg)故Q62=V3 I=10499.38*2257.2=23699201 (KJ)式中，I為煮沸溫度（約為100）下水的汽化潛熱（

29、KJ/Kg）5.2.6.3熱損失為 Q63=15%(Q61+Q62)5.2.6.4把上述結(jié)果代入上式得出麥汁煮沸總耗熱 Q6 =1.15(Q61+ Q62)=1.15*(8088722+23699201)=36556111(KJ) 5.2.7糖化一次總耗熱量Q總Q總=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 = 6198477.19+4011653+1939132+2554519+14221353+36556111=65481245（KJ）5.2.8糖化一次耗用蒸汽用量D使用表壓0.3MPa的飽和蒸汽，I=2725.3KJ/kg,則：D= Q總/（I-i）= 65481245/(2725.3-561

30、.47) *95% =31854.46 (kg/h) 式中，i為相應(yīng)冷凝水的焓（561.47kJ/kg）；為蒸汽的熱效率，取=95%。5.2.9糖化過(guò)程每小時(shí)最大蒸汽耗量Dmax在糖化過(guò)程各步驟中，麥汁煮沸耗熱量Q6為最大，且已知煮沸時(shí)間為90min熱效率為95%，故：Qmax=Q6/(1.5*95%)=36556111/(1.5*95%)=25653411 (KJ/h) 相應(yīng)的最大蒸汽耗量為：Dmax=Qmax/（I-i）=25653411/(2725.3-561.47)= 11855.56 (kg/h) 4.2.10蒸汽單耗據(jù)設(shè)計(jì)，每年糖化次數(shù)為1500次，總共生產(chǎn)啤酒100000t.年耗

31、蒸汽總量為：Dr=31854.46*1500=47781690 (Kg)每噸啤酒成品耗蒸汽（對(duì)糖化）：Dt=47781690/100000=477.82(kg/t啤酒)每晝夜耗蒸汽量（生產(chǎn)旺季算）為：Dd=31854.46*6=191126.8 (kg/d)至于糖化過(guò)程的冷卻，如熱麥汁被冷卻成冷麥汁后才送井發(fā)酵車(chē)間，必須盡量回收其中的熱量。最后若需要耗用冷凝水，則在以下“耗冷量計(jì)算”中將會(huì)介紹最后，把上述結(jié)果列成熱量消耗綜合表，如表3 表4 100000t/a啤酒廠糖化車(chē)間總熱量衡算表名稱(chēng)規(guī)格（MPa）每噸消耗定額（kg）每小時(shí)最大用量（kg/h）旺季每晝夜消耗量（kg/d）每年消耗量（kg/

32、a）蒸汽0.3（表壓）477.8211855.56191126.8477816904.3 100000t/a啤酒廠發(fā)酵車(chē)間的耗冷量衡算啤酒發(fā)酵工藝有上面發(fā)酵和下面發(fā)酵兩大類(lèi)，而后者有傳統(tǒng)的發(fā)酵槽發(fā)酵和錐形罐發(fā)酵等之分。不同的發(fā)酵工藝，其耗冷量也就不同。下面以目前我國(guó)應(yīng)用最普遍的錐形罐發(fā)酵工藝進(jìn)行100000t/a啤酒廠發(fā)酵車(chē)間的耗冷量計(jì)算。4.3.1發(fā)酵工藝流程示意圖圖4 發(fā)酵工藝流程 冷卻94熱麥汁 冷麥汁（6） 錐形灌發(fā)酵冷卻至 -1 貯酒 過(guò)濾清酒灌4.3.2工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 年產(chǎn)12淡色啤酒100000t;旺季每天糖化6次，淡季為4次，每年共糖化1500次;主發(fā)酵時(shí)間6天； 4鍋

33、麥汁裝1個(gè)錐形罐； 12Bx麥汁比熱容c1=4.0KJ/（kg.K）； 冷媒用15%酒精溶液，其比熱容可視為c2=4.18 KJ/（kg.K）； 麥芽糖化厭氧發(fā)酵熱q=613.6kJ/L；麥汁發(fā)酵度60%。根據(jù)發(fā)酵車(chē)間耗冷性質(zhì)，可分成工藝耗冷量和非工藝耗冷量?jī)深?lèi)，即： Q6 = Qnt + Qt4.3.3工藝耗冷量Qt4.3.3.1麥汁冷卻耗冷量Q1 近幾年來(lái)普遍使用一段式串聯(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(chē)間送來(lái)的熱麥汁溫度為94，冷卻至發(fā)酵起始溫度6。根據(jù)表2啤酒生產(chǎn)物料衡算表，可知每糖化一次需熱麥汁70030.4L，而相應(yīng)的麥汁密度為1048kg/

34、m3,故麥汁質(zhì)量為：M=1048*70.0304=73391.86 (kg)又知120 Bx麥汁比熱容C1=4.0KJ/(Kgk),工藝要求在1h小時(shí)內(nèi)完成冷卻過(guò)程，則所耗冷量為：Q1=M*c*（t1-t2）/ =73391.86*4.0*(94-6)/1=25833935(KJ/h)式中t1和t2分別表示麥汁冷卻前后溫度（） 冷卻操作過(guò)程時(shí)間（h）根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，每個(gè)錐形發(fā)酵罐裝4鍋麥汁，則麥汁冷卻每罐耗冷量為：Qf=4Q1=4*25833935 =103335740 (kJ) 4.3.3.2發(fā)酵耗冷量Q2（1）發(fā)酵期間發(fā)酵放熱Q21，假定麥汁固形均為麥芽糖，而麥芽糖的厭氧發(fā)酵放熱量為613.

35、6kJ/kg。設(shè)發(fā)酵度為60%，則1L麥汁放熱量為：q0=613.6*12%*60%=44.18(kJ)根據(jù)物料衡算，每鍋麥汁的冷麥汁量為67922.3L,則每錐形罐發(fā)酵一罐放熱量為：Q01=44.18*67922.3*4=12003229 (kJ)由于工藝規(guī)定主發(fā)酵時(shí)間為6天，每天糖化6鍋麥汁（旺季），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(shí)期耗冷量為：Q21 =（Q01*1.5*6）/(24*6*4) =(12003229*1.5*6)/(24*6*4) =187550.5 (kJ/h)（2）發(fā)酵后期發(fā)酵液降溫耗Q22，主發(fā)酵后期，發(fā)酵液溫度從6緩降到-1。每天

36、單罐降溫耗冷量為：Q02=4MC16-（-1）=4*73391.86*4.0*7=8219888 (KJ) 工藝要求此過(guò)程在2天內(nèi)完成，則耗冷量為（麥汁每天裝1.5個(gè)錐形罐）：Q22=（1.5Q02）/(24*2)=(1.5*8219888)/(24*2)= 256871.5 (KJ/h) （3）發(fā)酵總耗冷量Q2Q2=Q21+Q22=187550.5+256871.5=44422(KJ/h) (4)每罐用冷媒耗冷量Q0Q0=Q01+Q02=12003229+8219888=20223117 (KJ)4.3.3.3 酵母洗滌用冷無(wú)菌水冷卻的耗冷量Q3在錐形罐啤酒發(fā)酵過(guò)程，主發(fā)酵結(jié)束時(shí)要排放部分酵

37、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1.0%，且使用1的無(wú)菌水洗滌，洗滌無(wú)菌水量為酵母量的3倍。冷卻前無(wú)菌水溫30。用-8的酒精液作冷地介質(zhì)。由中述條件，可得無(wú)菌水用量為：Mw=67922.3*6*1.0%*3=12226.01 (kg/d) 每罐無(wú)菌水用量：Mw= Mw/1.5=12226.01/1.5=8150.67(kg/每罐)式中 67922.3糖化一次的冷麥汁量（L） 1.5每天發(fā)酵1.5罐假設(shè)無(wú)菌水冷卻操作在2h小時(shí)內(nèi)完成，則每罐用于酵母洗滌的無(wú)菌水耗冷量：Q3=Mw *c*(tw-tw)/t=8150.67*4.18*(30-1)/

38、2=494012.1(kJ/h)4.3.3.4酵母培養(yǎng)耗冷量Q4根據(jù)工藝設(shè)計(jì)，每月需進(jìn)行一次酵母純培養(yǎng)，培養(yǎng)時(shí)間為12d，即288h。根據(jù)工廠實(shí)踐，年產(chǎn)100000t啤酒酵母培養(yǎng)單位耗冷量為56.5 KJ/h，則對(duì)應(yīng)的年耗冷量為：Q4= 56.5*288*12=195264 (KJ) 4.3.3.5發(fā)酵車(chē)間工藝耗冷量Qt綜上計(jì)算，可算出發(fā)酵車(chē)間的工藝耗冷量為：Qt=Q1Q2Q3Q4=25833935+44422+494012.1+195264=26567633(KJ/h)4.3.4非工藝耗冷量Qnt除了上述的發(fā)酵過(guò)程工藝耗冷量外，發(fā)酵罐外壁、運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械、維護(hù)結(jié)構(gòu)及管道等均會(huì)耗用或散失冷量，構(gòu)成所

39、謂的非工藝耗冷量，現(xiàn)分別介紹。4.3.4.1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)酵罐置天露天，由于太陽(yáng)輻射，對(duì)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(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算后取得。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，年產(chǎn)10萬(wàn)噸啤酒廠露天錐形罐的冷量在9000-20000kJ/t啤酒之間，若在南方亞熱地區(qū)設(shè)廠，可取高值。故旺季每天耗冷量為：Mt=100000/1500*6=400 (t/d)Q5= Mt *20000=8000000(KJ/d) 式中，Mt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(shí)耗冷量的2倍，則高峰耗冷量為：Q5 =2*Q5/24=2*8000000/24=666666.7

40、 (KJ/h)高峰時(shí)冷媒（-8稀酒精）用量：M5=Q5/cm(t2-t1)= 666666.7/4.18*(8-0)=19936.2 (Kg/h)4.3.4.2清酒罐、過(guò)濾機(jī)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(jì)算，十分繁雜，故啤酒廠設(shè)計(jì)時(shí)往往根據(jù)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)選取。通常，取Q6=12%Qt，所以：Q6=12Qt=12*26567633=3188115.96(KJ/h) 冷媒（-8稀酒精）用量：M6=Q6/cw(t2-t1)= 3188115.96/(4.18*8)=95338.4(KJ/h) 所以，非工藝總耗冷Qnt=Q5+Q6=666666.7+3188115.96=3

41、854783 (KJ/h)4.3.5 100000t/a啤酒廠發(fā)酵車(chē)間冷量衡算表將上述計(jì)算結(jié)果，整理后可得100000t/a啤酒廠發(fā)酵車(chē)間冷量衡算表，如表4所得表4 啤酒廠發(fā)酵車(chē)間冷量衡算表耗冷分類(lèi)耗冷項(xiàng)目每小時(shí)耗冷量(kJ/h)冷媒用量(kJ/h)工藝耗冷量麥汁冷卻Q125833935發(fā)酵耗冷Q244422無(wú)菌水冷卻Q3494012.1工藝總耗冷Qt26567633非工藝耗冷量錐形罐冷損Q5666666.719936.2 (M5)管道等冷損Q63188115.9695338.4 (M6)非工藝總耗冷Qnt3854783115274.6合計(jì)總耗冷Q30422416115274.64.4年產(chǎn)10

42、萬(wàn)噸12度啤酒的用水量計(jì)算 1.糖化用水量每100kg混合原料糖化用水380kg，混合原料每次投料量為12194.4kg,糖化一次用水時(shí)間為0.5小時(shí)。每小時(shí)最大用水量=12194.4*（380/100）/0.5=92.68 (t/h)2.洗糟水用量每100kg混合原料用水200kg，用水時(shí)間1.5小時(shí)。每小時(shí)最大用水量=12194.4*（200/100）/1.5=16.26 (t/h)3.糖化洗刷用水量糖化室及糖化設(shè)備洗刷用水；每糖化一鍋用水1噸，用水時(shí)間2小時(shí)。每小時(shí)糖化洗刷最大用水量=1/2=0.5(t/h)4.洗沉淀槽用水量每次用水2噸，洗刷時(shí)間0.5小時(shí)。每小時(shí)洗刷洗沉淀槽最大用水量

43、=2/0.5=4(t/h)5.酵母洗滌用水（無(wú)菌水）每天需酵母泥約7.2噸，洗水量為酵母泥的6倍，設(shè)備用水時(shí)間1小時(shí)。則每小時(shí)最大用水量=7.2*6/1=43.2(t/h)6.發(fā)酵罐洗刷用水（無(wú)菌水）每罐洗刷用水4噸洗滌0.5小時(shí)。每小時(shí)最大洗刷發(fā)酵罐用水量=4/0.5=8（t/h）7.清酒罐洗刷用水（無(wú)菌水）每罐耗水3噸，洗滌0.5小時(shí)。每小時(shí)最大洗刷清酒罐用水量=3/0.5=6（t/h）8.過(guò)濾機(jī)用水量每臺(tái)每次用水2噸，使用時(shí)間為1.2小時(shí)，共6臺(tái)機(jī)。每小時(shí)最大洗滌過(guò)濾機(jī)用水量2*6/1.2=10（t/h）9.麥汁冷卻器冷卻水按公式m=Q/,冷卻1小時(shí)，計(jì)算出平均用水34（t/h）10.麥

44、汁冷卻器洗水每次用水3噸，時(shí)間0.5小時(shí)，每小時(shí)最大用水量6（t/h）11.洗瓶機(jī)用水洗瓶機(jī)最大生產(chǎn)能力20000瓶/小時(shí)，每瓶用水量1kg。每小時(shí)最大洗瓶機(jī)用水量=20000*1/1000=20（t/h）12.裝酒機(jī)洗水（無(wú)菌水）每班沖洗一次，用水2噸，每次0.5小時(shí)。最大用水量=2/0.5=4（t/h）13.殺菌機(jī)用水按每瓶用水0.6kg計(jì)，則用水量=20000*0.6/1000=12（t/h）14.冷凍機(jī)冷卻水按公式m=Q/c(t2-t1)計(jì)算，每小時(shí)需冷卻水36噸15.鍋爐房用水量蒸汽量10（t/h）的鍋爐6臺(tái)，裕量系數(shù)1.2鍋爐用水量=10*6*1.2=72（t/h）16.其他用水量

45、以每班其他用水量10噸計(jì)，每小時(shí)平均1.25（t/h）上述各項(xiàng)之和最大總用水量，即365.89（t/h）=8781.36t/d平均每噸啤酒最大用水量8781.36*320/100000=28.1噸式中 320年生產(chǎn)天數(shù)4.5總?cè)莘e200立方米啤酒錐底發(fā)酵罐計(jì)算1.有效容積V有效= V總*0.8 =200*0.8=160（m3）2.罐徑設(shè)圓柱高H=4D，圓錐角a=60度，則：錐高： h=D/2tg(a/2)=D/tg30/2V總=（/4）D*D*H+（/12）D*D*h200=*D*D*D+（/24）D3/tg30 D=3.9(m)3.圓柱高H=4D=4*3.9=15.6(m)封頭高：h0=D/

46、4=3.9/4=0.975（m）圓錐高：h=D/（2tg30）=3.38（m）發(fā)酵罐總高：H總=H+ho+h=15.6+3.38+0.975=19.96（m）4.冷卻面積冷卻面積取Q大值來(lái)計(jì)算A=Q/（Ktm）m2(1) 設(shè)啤酒在1.5天內(nèi)從12冷卻至5，則放出的熱量為： Q1=mc(t1-t2)=160*1040*3.7*7/(1.5*2.4) =119715.5kJ/h(2)設(shè)啤酒最后在1天內(nèi)從5冷卻至-1，則放出的熱量為：Q2= mc(t1-t2)=160*1040*3.7*（6/24）=153920kJ/h式中160-發(fā)酵罐有效體積（m） 1040-發(fā)酵液密度（kg/m） 3.7-液體焓（kJ/kg）因Q2Q1，故按Q2計(jì)算。設(shè)冷酒精由-4至-1，后發(fā)酵液由5冷至0，則tm=4.4冷卻面積：A=153920*1000/（100*3600*4.4）=97.2（m2）則冷卻面積/有效面積=97.2/160=0.65.發(fā)酵罐厚度及材料材料采用不銹鋼焊制，其厚度計(jì)算如下： S=p*D/(2b)+c =(1.2*390)/(2*127*0.8)+0.1 =0.48(cm)式中 p-試水壓力，0.2Pa（表壓）-許用應(yīng)力，127MPab-焊縫系數(shù)，取0.8c-附加裕度，取0.1cm五. 設(shè)備計(jì)算及選型5.1