年產(chǎn)12萬噸黑色啤酒廠的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

北京理工大學(xué)珠海學(xué)院2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)PAG年產(chǎn)12萬噸10°P黑色啤酒廠的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)年產(chǎn)12萬噸10°P黑色啤酒廠的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)摘要黑啤酒，也經(jīng)常被人們稱為濃色啤酒，其酒液通常呈現(xiàn)出棕色或者黑褐色，因其加入了焦香麥芽和黑麥芽等顏色較深的麥芽作為原料，所以其色度往往比淺色啤酒要深。一般來說，黑啤酒的原麥芽汁所需的濃度約為10~22度，酒精度由3.5°P~12°P不等，黑啤酒的特點(diǎn)是具有更突出的麥芽香以及麥芽經(jīng)過烘焙工藝后產(chǎn)生的獨(dú)特焦香味，口感醇厚，有的黑啤還帶有一點(diǎn)微甜，掩蓋了酒花本身的苦味。本設(shè)計(jì)通過查閱文獻(xiàn)及計(jì)算，初步確定年產(chǎn)量為12萬噸，生產(chǎn)產(chǎn)品為10°P黑啤酒的工廠工藝流程以及工藝條件，確定釀制、糖化、發(fā)酵等工藝的流程，并進(jìn)行車間物料衡算，熱量衡算。初步制定車間所需生產(chǎn)設(shè)備的型號和數(shù)量，畫出工藝流程圖及車間布置圖。關(guān)鍵詞：黑啤酒；糖化；發(fā)酵；發(fā)酵罐；物料衡算

Productionprocessdesignof10°Pblackbreweryina120,000tonsannualoutputAbstractBlackbeer,alsocalledthickbeer,isusuallybrownordarkbrowninliquor.Comparedwithlightbeer,burntmaltandblackmaltareaddedasrawmaterials.Theconcentrationoftheoriginalwortis10-20degrees,andthealcoholcontentismorethan3.5%.Theliquorhighlightsthemaltflavorandthemaltcokeflavor.Thetasteismellow,slightlysweet,andthebittertasteofhopsisnotobvious.Thepurposeofthisdesignistopreliminarilydeterminethetechnologicalprocessandconditionsoftheblackbrewerywithanannualoutputof120000tonsand10°P,determinetheprocessesofbrewing,saccharificationandfermentation,andcarryoutmaterialbalanceandheatbalanceintheworkshop.Preliminarilyformulatethemodelandquantityofworkshopproductionequipment,andarrangethefactoryinaccordancewiththenationalregulations.Keyword：Blackbear;Saccharification;Fermentation;Fermentationtank;Materialbalance

目錄TOC\o"1-3"\h\u135231前言 660261.1啤酒及黑色啤酒背景簡介 658691.2黑色啤酒發(fā)展歷史及其現(xiàn)狀 6189692設(shè)計(jì)概論 7258012.1設(shè)計(jì)的目的、意義和存在的問題 7244652.2設(shè)計(jì)的內(nèi)容 762452.3設(shè)計(jì)依據(jù) 754613生產(chǎn)工藝及流程 9326243.1啤酒原料 9227313.1.1麥芽 957343.1.2輔料 937173.1.3酒花 10106333.1.4水源 10194023.1.5酵母 11211963.2工藝流程圖 11239113.3工藝要點(diǎn) 12255743.3.1麥芽的制備 1235563.3.2粉碎 1315753.3.3糖化 13283123.3.4麥汁過濾 13260533.3.5煮沸 13169483.3.6沉淀、冷卻和充氧 14114453.3.7發(fā)酵 14237334物料衡算 15290204.1工藝指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 15112344.2100kg原料（60%麥芽，40%玉米）制造產(chǎn)品物料衡算 1680784.3生產(chǎn)100L10°P成品啤酒物料衡算 16298884.4年產(chǎn)12萬噸啤酒物料衡算表 17221975熱量衡算 19301165.1熱糖化用水耗量Q1 19199995.2一次米醪煮沸耗熱量Q2 19229825.3洗槽水耗熱量Q3 2063325.4麥汁煮沸耗熱量Q4 2047415.5糖化一次的總耗熱量Q總 21112255.6糖化一次耗用總蒸汽量D 2130075.7糖化過程中每小時最大蒸汽消耗量Dmax 22267755.8蒸汽單耗 2271426主要生產(chǎn)設(shè)備計(jì)算及選型 2397706.1麥芽倉 23219426.2麥芽粉倉 23274456.3玉米倉 24206746.4玉米粉倉 24139976.5原料粉碎機(jī) 25264106.6糊化鍋 25320426.7糖化鍋 2567106.8發(fā)酵罐 26260146.9主要設(shè)備一覽表 2873477車間工藝流程圖及發(fā)酵罐的CAD制圖 29268107.1車間工藝流程圖 29146567.2發(fā)酵罐CAD制圖 29206248環(huán)境保護(hù) 30153378.1執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 30169478.2三廢污染物及治理方法 30455參考文獻(xiàn) 312402致謝 329857附錄 33

1前言1.1啤酒及黑色啤酒背景簡介啤酒作為人類在遠(yuǎn)古時代就發(fā)明的一種含酒精飲料，目前在世界各地都非常受歡迎。同時啤酒不僅能夠飲用解渴，還在世界各個國家民族的文化交流中起到重要作用。根據(jù)有關(guān)記載，于2000B.C.，兩河流域地區(qū)的古老文明蘇美爾文明就已經(jīng)能夠制造啤酒，而聰明又嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡聡藙t在1480年發(fā)明了一種發(fā)酵方法——下面發(fā)酵法，這種方法使得當(dāng)時的啤酒產(chǎn)品出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，從而引領(lǐng)了啤酒產(chǎn)業(yè)的迅速崛起。啤酒大約在19世紀(jì)末開始傳入中國，1900年2月4日，我國開辦的第一家啤酒廠“塢虜卜烈弗斯基”啤酒廠在哈爾濱落成。一般情況下，啤酒是主要原材料麥芽和水，輔助原料則多種多樣，常見的有大米、玉米、黑米等谷物，也有添加草本植物如銀杏，枸杞或石榴、蜂蜜等常見的食物為輔料制作啤酒的方法。酒花作為啤酒必不可少的部分一并加入，再采用啤酒酵母發(fā)酵釀制而成，是一種含CO2、少量的酒精、營養(yǎng)高的低酒精度的酒類飲品，它含有多種氨基酸、維生素、低分子糖、無機(jī)鹽和各種酶，這些營養(yǎng)成分容易被人體吸收利用，在體內(nèi)產(chǎn)生大量熱能，為人體提供能量，因此啤酒又被人們稱為“液體面包”[1]。黑色啤酒，色度大于40EBC，酒液一般為咖啡色或黑褐色，相比一般淡色啤酒，其原料配比發(fā)生變化，用焦香麥芽和黑麥芽替代普通的淺色麥芽，同時還會減少酒花的加入量。黑啤酒的原麥芽汁所需的濃度約為10~22度，酒精度由3.5°P~12°P不等，黑啤酒的特點(diǎn)是具有更突出的麥芽香以及麥芽經(jīng)過烘焙工藝后產(chǎn)生的獨(dú)特焦香味，口感豐富有層次，有的黑啤還帶有一點(diǎn)微甜，掩蓋了酒花本身的苦澀味。黑啤酒的營養(yǎng)成分十分豐富，除了含有一定量的低分子糖和氨基酸外，還含有如維生素C，維生素H，維生素G等，其氨基酸含量及發(fā)熱量都比一般啤酒要高出許多，因此人們又稱黑啤酒為“黑牛奶”[2]。1.2黑色啤酒發(fā)展歷史及其現(xiàn)狀黑啤擁有非常悠久的歷史，最早可以追溯到十九世紀(jì)后期，在德意志帝國發(fā)展出現(xiàn)的下發(fā)酵Lager啤酒，這時的德國啤酒使用多種不同麥芽相互混合、降低酒花量、提高釀造用水的硬度來制作完成，色澤深沉、口味奇特、香氣四溢。而目前世界上較為著名的黑啤酒品牌有吉尼斯黑啤酒、海德堡黑啤酒、慕尼黑皇家黑啤等。

2設(shè)計(jì)概論2.1設(shè)計(jì)的目的、意義和存在的問題設(shè)計(jì)目的：培養(yǎng)應(yīng)屆大學(xué)生運(yùn)用大學(xué)期間學(xué)習(xí)的基本及專業(yè)知識，結(jié)合實(shí)際情況，獨(dú)立完成學(xué)校所布置的課題的能力，進(jìn)一步增進(jìn)及檢驗(yàn)學(xué)生的理論分析能力、設(shè)計(jì)計(jì)算能力、計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用能力、文獻(xiàn)閱讀及有價(jià)值內(nèi)容的提取能力、分析和使用資料和文字語言表達(dá)等能力等，為今后畢業(yè)工作打下基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)意義：隨著科技進(jìn)步和人群生活素質(zhì)的提高，人們的基礎(chǔ)生存已經(jīng)得到良好的保障，因此人們就會著手開始豐富自己的物質(zhì)生活。而啤酒是全世界范圍內(nèi)人們物質(zhì)生活十分重要的一部分，黑啤酒則相較于普通啤酒擁有更加豐富的口感、同時其所含的營養(yǎng)成分也更高。啤酒傳入我國后，隨著工業(yè)的進(jìn)步，啤酒產(chǎn)量提高迅速，已一躍成為酒類產(chǎn)品中發(fā)展最快，產(chǎn)量最高，技術(shù)水平最先進(jìn)的行業(yè)，我國也是目前世界第二大啤酒生產(chǎn)國，產(chǎn)量僅次于美國[3]。啤酒業(yè)迅速發(fā)展的同時也拉動著國家經(jīng)濟(jì)增長，未來啤酒行業(yè)也將呈現(xiàn)穩(wěn)定增長的趨勢。存在的問題：啤酒生產(chǎn)中主要存在的問題在于發(fā)酵部分，最重要的是連續(xù)發(fā)酵過程中出現(xiàn)的染菌、啤酒風(fēng)味變差、雙乙酰含量偏高等，同時黑啤酒發(fā)酵中的需解決的麥芽配比、色澤、澄清度問題都會拉高啤酒的生產(chǎn)成本，并且使得工藝更加復(fù)雜[4]。2.2設(shè)計(jì)的內(nèi)容針對目標(biāo)年產(chǎn)12萬噸10°P黑色啤酒廠的生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，對設(shè)計(jì)的技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性和可行性進(jìn)行分析；生產(chǎn)方法的選擇及生產(chǎn)工藝流程確定；車間所需物料等的計(jì)算（物料衡算、熱量衡算）；生產(chǎn)設(shè)備尺寸的計(jì)算和型號的選取，車間的布置；畫出發(fā)酵罐和發(fā)酵工藝流程圖。2.3設(shè)計(jì)依據(jù)（1）北京理工大學(xué)珠海學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書；（2）技術(shù)上參照先進(jìn)的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和成熟的科技成果，保證可靠性和技術(shù)的先進(jìn)性；（3）工藝流程及條件、設(shè)備型號、設(shè)備操作先進(jìn)可靠、安全適用；（4）經(jīng)濟(jì)上可行，生產(chǎn)能耗及損耗低；（5）不會對環(huán)境產(chǎn)生過度污染，在環(huán)境保護(hù)上具有可行性；（6）《食品企業(yè)通用衛(wèi)生規(guī)范》（GB14881-2013）[5]；（7）《啤酒廠衛(wèi)生規(guī)范》（GB8952-1988）[6]；（8）國家企業(yè)通用設(shè)備型號及參數(shù)。

3生產(chǎn)工藝及流程3.1啤酒原料3.1.1麥芽大麥芽是目前最為常用的一種釀制啤酒的原材料，因?yàn)槠涞矸鄣暮糠浅ＸS富、同時適量的蛋白質(zhì)和豐富的糖化酶能保證啤酒釀造過程中糖化的充分進(jìn)行，這也為后發(fā)酵打好了良好的基礎(chǔ)。所以選擇大麥芽的種類和品質(zhì)好壞直接決定了啤酒的品質(zhì)和質(zhì)量。大麥種類豐富，按籽粒在麥穗上斷面的分配形式，可分為二棱、四棱、六棱大麥，其中二棱大麥的籽粒飽滿、整齊，淀粉含量高，蛋白質(zhì)含量較低，發(fā)芽均勻，被認(rèn)為是釀造啤酒最好的原料[7]。因本畢業(yè)設(shè)計(jì)所釀制的是黑色啤酒，所以還需要將麥芽進(jìn)行烘焙炒制等過程制成焦香麥芽與黑麥芽。表3.1我國啤酒大麥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目二棱多棱優(yōu)級一級二級優(yōu)級一級二級水分/%≤131313131313千粒重/g≥424036403530發(fā)芽勢/%≥959085969285發(fā)芽率/%≥979590979590大麥浸出物含量/%807674767270蛋白質(zhì)含量/%1212.513.512.513.514選粒試驗(yàn)(2.5mm)/%858076757065夾雜物含量/%0.51.52.00.21.52.0破損粒含量/%0.51.02.00.21.02.03.1.2輔料啤酒釀制中輔料的添加量會直接影響啤酒的整體品質(zhì)及口感。輔料主要是挑選淀粉含量豐富的谷物，如大米、玉米、木薯粉等，其價(jià)格低廉，可以提高麥汁收獲率，降低麥汁制作成本[8]。本設(shè)計(jì)選擇玉米為輔料。3.1.3酒花酒花的品質(zhì)及加入量會影響啤酒的質(zhì)量和口感，啤酒花的作用是賦予啤酒以獨(dú)特的芳香氣味和苦味，酒花還有天然的防腐作用，使得啤酒不需要人為添加防腐劑。酒花的加入還能幫助啤酒形成優(yōu)良的泡沫，增強(qiáng)啤酒泡沫的保持度和穩(wěn)定性，使泡沫更加潔白、豐富、細(xì)膩。[9]表3.2我國酒花質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目一級二級三級色澤花體呈黃綠色，光澤新鮮，面色花片小于等于2%（重量）花體呈黃綠色，光澤新鮮，變色花片小于等于8%（重量）花體呈黃綠色，光澤新鮮，變色花片小于等于15%（重量）香氣富有濃郁的酒花香味，無異雜味有明顯酒花香氣，無異雜味有酒花香氣，無異雜味花體均勻度花體完整，大小均勻，散花花片不超過20%（重量）花體完整，大小均勻，散花花片不超過30%（重量）散花花片不超過40%（重量）3.1.4水源啤酒中占比最高的成分就是水，其比例約為90%。啤酒釀造過程中需要消耗水的步驟為：糖化、洗槽、啤酒稀釋等，水質(zhì)的好壞會直接影響成品的品質(zhì)。故水源選擇符合釀造用水質(zhì)量要求：無色，無味，透明，無漂浮物，無污染，硬度中等，各類鹽含量適當(dāng)。其中糖化用水需滿足以下條件：[10]外觀：無色清澈透明，無懸浮物及雜質(zhì)沉淀；pH值：在6.8-7.2范圍內(nèi)；細(xì)菌數(shù)量：37℃下連續(xù)培養(yǎng)24小時，細(xì)菌數(shù)量小于100個/mL；鐵鹽：鐵離子含量低于0.3mg/LCl-：20-60mg/LSixOy：10-30mg/LNO3-、NO2-：NO3-5mg/L，NO2-0.05mg/L；Ca2+：CaSO4的含量在1-1.5mg/L；游離二氧化碳：釀造用水中不應(yīng)含有CO2。表3.3水質(zhì)要求表項(xiàng)目指標(biāo)（mg/L）鐵鹽（以Fe3+計(jì)）0.2-0.5氯化物（以Cl計(jì)）20-60余氯量（以Cl計(jì)）＜0.3硅酸鹽（以Si2O3計(jì)）10-30液態(tài)氮＜0.5pH值中性或微堿性細(xì)菌（細(xì)菌數(shù)/1ml）37℃培養(yǎng)24h不超過100大腸桿菌，八球聯(lián)菌不應(yīng)檢測出硬度（德國硬度10mg氯化鈣/l）1-30°3.1.5酵母啤酒釀制過程中酵母的質(zhì)量會直接影響啤酒的口味、風(fēng)味、穩(wěn)定性、澄清度、泡沫性能。[11]本設(shè)計(jì)采用下面發(fā)酵技術(shù)，故選用優(yōu)質(zhì)下面酵母。3.2工藝流程圖圖3.1麥芽制備工藝流程圖圖3.2啤酒生產(chǎn)工藝流程圖3.3工藝要點(diǎn)3.3.1麥芽的制備（1）粗選：以去除各類大小雜質(zhì)（如木塊、石塊、雜草、沙土、其他植物種子等）（2）精選及分級：精選能去除半谷物、半粒麥芽等，分級則有利于浸麥均勻，為發(fā)芽整齊創(chuàng)造條件，最后提高麥芽浸出率。（3）浸麥：去除雜質(zhì)、灰塵、微生物；增加麥粒含水量，加快發(fā)芽。（4）發(fā)芽：生成水解酶，使麥粒適當(dāng)溶解。（5）制造有色麥芽：黑色啤酒的生產(chǎn)重點(diǎn)之一是制出合適的有色麥芽，其關(guān)系到黑色啤酒的外觀及口感，是目前各啤酒廠家需攻克的主要難題。1.焦香麥芽的制備選取發(fā)芽率≥90%、蛋白質(zhì)含量約為12%的標(biāo)準(zhǔn)大麥，調(diào)整浸麥度在44%~47%，發(fā)芽7~8天，使麥芽充分溶解后進(jìn)行干燥，焙烤溫度在105℃~110℃之間，直到麥粒呈現(xiàn)出黃褐色。此時所獲得的焦香麥芽水分3%，色度為12~20EBC，它在黑啤酒中起著良好的著色作用，并使其具有強(qiáng)烈的麥芽香味[12]。2.黑麥芽的制備取擇恰當(dāng)?shù)男×\色麥芽，在2倍體積的水中浸泡10h~12h，撈出瀝干，放入炒麥機(jī)內(nèi)在55℃~65℃炒制2h~3h，升溫至100℃再保溫1h，然后迅速升溫至160℃保溫15min~30min進(jìn)行焙香，再升溫至210℃保持15min~30min繼續(xù)焙香，再升溫至220℃維持10min~15min進(jìn)行著色，立即取出后冷卻密閉保存，所獲得的黑麥芽色度為1200~1500EBC單位，為黑啤酒提供色度和焦香氣味[12]。3.3.2粉碎粉碎能夠增加原料的比表面積，使得其與水能夠充分接觸混合，減少糖化所需的時間并提高收獲率。3.3.3糖化（1）糊化：在糊化鍋中預(yù)置水，然后進(jìn)玉米漿（玉米:水=1:5），50℃進(jìn)料→73℃保溫→93℃保持10min→100℃，煮沸40min，得到糊化醪。（2）糖化：在糊化進(jìn)行的同時，料水比為1:3，45℃進(jìn)料至糖化鍋，同時加入石膏、TH穩(wěn)定劑、硫酸鈣和磷酸，進(jìn)料完成加入糖化酶，47℃保溫40min，進(jìn)行蛋白休止。加入糊化醪，升溫至68℃，攪拌糖化30min。待糖化醪已無碘色反應(yīng)，升溫至70℃保溫20min，升溫至78℃打入過濾槽過濾。3.3.4麥汁過濾糖化后形成的麥芽汁需經(jīng)過過濾迅速將麥汁和麥槽分離，過濾質(zhì)量影響著所獲得的麥汁質(zhì)量及收得率。過濾分為過濾和洗槽，過濾溫度=77℃，過濾時間1h；洗槽水溫度應(yīng)在76℃~78℃之間，pH=5.7±0.2?？傔^濾時間2.5h。3.3.5煮沸把過濾完成的冷麥汁灌入煮沸鍋，升溫至煮沸溫度，去除多余水分，濃縮麥汁；分三次添加酒花：煮沸開始10分鐘時添加第一次酒花；煮沸后的第30分鐘加入第二次酒花；在煮沸結(jié)束前10分鐘時加入最后一批酒花。麥汁煮沸強(qiáng)度為10%~20%，煮沸總時長在70min~90min。3.3.6沉淀、冷卻和充氧熱麥汁灌入回旋沉淀槽，回旋20分鐘，然后靜置20分鐘，共需40分鐘。用1℃冰水冷卻麥汁，冷卻后的麥汁溫度為8℃±0.5℃，冷卻后充入氧氣，6m3/kL。3.3.7發(fā)酵接種溫度為7.5~8.5℃，5鍋麥汁滿罐，進(jìn)第一鍋麥汁時一次性添加酵母，使麥汁與酵母混合加入發(fā)酵罐，滿罐溫度8.3±0.2℃，保持7天，自然升溫至12℃，進(jìn)行主發(fā)酵和雙乙酰還原。主發(fā)酵結(jié)束后，發(fā)酵液外觀濃度為3.4~3.5°P時，冷卻至5.5±0.5℃，回收廢棄的酵母，灌入儲酒罐開始后發(fā)酵，當(dāng)雙乙酰降至0.1mg/L以下，氣壓升至0.07Mpa，立即降溫至0℃±0.5℃，冷藏貯酒，時間為7d~14d。

4物料衡算4.1工藝指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)根據(jù)表4-1的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，先進(jìn)行100kg原料生產(chǎn)10°P黑色啤酒的物料衡算，然后進(jìn)行生產(chǎn)100L黑色啤酒的物理衡算，最后進(jìn)行年產(chǎn)12萬噸10°P黑色啤酒廠糖化車間物料衡算[13]。表4.1黑啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表項(xiàng)目名稱百分比/%定額指標(biāo)原料利用率98麥芽水分（Wm）6玉米水分（Wn）13無水麥芽浸出率（Em）78無水玉米浸出率（En）95原料配比麥芽（m）60玉米（n）40損失率冷卻損失1.0發(fā)酵損失1.5過濾損失2.0瓶裝損失2.5啤酒總損失率7

4.2100kg原料（60%麥芽，40%玉米）制造產(chǎn)品物料衡算（1）熱麥汁量：原料收率玉米收率：麥芽收率：混合原料收率：100kg混合原料能收得的10°P熱麥汁量：已知10°P麥汁在20℃下ρ=1.084，，則（2）冷麥汁量為：（3）發(fā)酵液量為：（4）過濾酒量為：（5）成品啤酒量為：（6）設(shè)10°P黑啤酒質(zhì)量1.012kg/L，則每噸成品啤酒耗料量為：4.3生產(chǎn)100L10°P成品啤酒物料衡算（1）生產(chǎn)100L成品啤酒所需消耗的混合原料質(zhì)量為：（2）玉米耗用量為：（3）麥芽耗用量為：（4）酒花耗用量為：（5）熱麥汁量為：（6）冷麥汁量為：（7）濕糖化糟量：設(shè)濕麥芽糟水分含量為80%，則濕玉米糟量為：濕麥芽糟量為：故濕糖化糟量為：（8）酒花糟量：設(shè)干酒花浸出率=40%，酒花糟水分=80%，則4.4年產(chǎn)12萬噸啤酒物料衡算表設(shè)每天糖化8次，生產(chǎn)日300d/年，則每年總糖化次數(shù)為2400次。計(jì)算每次糖化的投料量以及其他項(xiàng)目的物理衡算，并整理成表4-2。糖化一次的定額：成品啤酒：120000噸÷2400次=50噸/次50000kg÷1.012kg/L=49407.115(L)發(fā)酵液量：706.45L/100kg×14.81kg×49407.115L÷100L=51692.315(L)過濾酒量：692.32L/100kg×14.81kg×49407.115L÷100L=50658.396(L)濕糖化糟：11.13kg×49407.115L÷100L=5499.012(kg)濕酒花糟：0.66kg×49407.115L÷100L=326.087(kg)熱麥汁量：107.29L×49407.115L÷100L=53008.894(L)冷麥汁量：106.22L×49407.115L÷100L=52480.238(L)酒花：0.22kg×49407.115L÷100L=108.696(kg)大麥：8.89kg×49407.115L÷100L=4392.293(kg)玉米：5.92kg×49407.115L÷100L=2924.901(kg)混合原料：14.81kg×49407.115L÷100L=7317.194(kg)一日生產(chǎn)：49407.115L×8=395256.92(L)年生產(chǎn)量：49407.115L×2400=118577076(L)其余項(xiàng)目年產(chǎn)量均以每次糖化定額乘以2400即可到表4-2。

表4.2黑啤酒廠釀造車間物料衡算表物料名稱單位100kg混合原料100L10°P黑色啤酒糖化一次定額年產(chǎn)12萬噸10°P黑啤酒混合原料Kg10014.817317.1941.756×107大麥Kg608.894392.2931.054×107玉米Kg405.922924.9010.702×107酒花Kg1.490.22108.6962.609×105熱麥汁L724.45107.2953008.89412.722×107冷麥汁L717.21106.2252480.23812.595×107濕糖化糟Kg75.1511.135499.0121.320×107濕酒花糟Kg4.470.66326.0877.826×105發(fā)酵液L706.45104.6351692.31512.406×107過濾酒L692.32102.5350658.39612.158×107成品啤酒L675.0110049407.11511.858×107備注：本廠年生產(chǎn)日300天，有日投料量為：146.39kg×120000t/300d=58555.71kg=58.56t其中麥芽投料量：58.56×0.60=35.14t玉米輔料投料量：58.56×0.40=23.42t設(shè)日糖化8批次，每次糖化投料量：58.56/8=7.32t/批每次糖化投入麥芽量：35.14/8=4.39t/批每次糖化投入玉米量：23.42/8=2.93t/批每次糖化完整投料量：麥芽4390kg，玉米2930kg

5熱量衡算5.1熱糖化用水耗量Q1糊化鍋加水量：糖化鍋加水量：糖化總用水量：已知水的比熱容Cw=4.2kJ/kgK，混合原料與水由20℃升至50℃。則Q1=Gw糖Cw(T1-T0)=30745×4.2×(50-20)=3873870kJ5.2一次米醪煮沸耗熱量Q2米醪煮沸耗熱量（1）米醪的比熱容根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：（W為含水百分比，C0為絕對谷物比熱容C0=1.55kJ/kgK）C谷物=0.01[(100-6)1.55+4.18×6]=1.71kJ/kgKC玉米=0.01[(100-13)1.55+4.18×12]=1.89kJ/kgKC米醪=(G玉米C玉米+Gw1Cw)/(G玉米+Gw1)=(2930×1.89+13185×4.2)/(2903+13185)=3.79kJ/kgK（2）糊化鍋內(nèi)米醪由初溫t0升溫至100℃耗熱原料初溫為20℃，熱水溫度為50℃則米醪的初溫（3）煮沸過程中蒸汽帶走的熱量設(shè)煮沸時間為40min，蒸發(fā)量為5%/h，則蒸發(fā)量：mV1=m米醪×5%×40/60=16115×5%×40/60=537.17kg則：（4）熱損失根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，（5）kJ5.3洗槽水耗熱量Q3設(shè)，混合原料:水=1:3則，則5.4麥汁煮沸耗熱量Q4已知100kg混合原料可制得熱麥汁724.45kg，設(shè)過濾后的m（1）加熱麥汁至沸點(diǎn)耗熱量（2）煮沸過程中蒸發(fā)耗熱量：煮沸強(qiáng)度10%，時間70min則蒸發(fā)水分（3）熱損失（4）5.5糖化一次的總耗熱量Q總5.6糖化一次耗用總蒸汽量D5.7糖化過程中每小時最大蒸汽消耗量Dmax已知在糖化過程的各步驟中，麥汁煮沸的耗熱量最大，煮沸時間為90min=1.5h，設(shè)熱效率η=95%則最大蒸汽耗量為：5.8蒸汽單耗綜上所述，每天糖化8次，每年糖化2400次，總共生產(chǎn)啤酒成品120000噸。（1）年耗蒸汽總量為：ma=18350.305×2400=44040732kg（2）每噸啤酒成品耗蒸汽量：mt=44040732/120000=367.002kg/t啤酒（3）每晝夜耗蒸汽量：md=18350.305×8=146802.44kg/d表5.1黑啤酒廠熱量衡算表名稱壓力（Mpa）每小時最大用量（kg/h）每噸產(chǎn)品耗氣量（kg）每晝夜耗氣量（kg/d）每年耗氣量（kg/a）蒸汽0.3（表壓）7525.279367.002146802.4444040732

6主要生產(chǎn)設(shè)備計(jì)算及選型6.1麥芽倉成品麥芽容重γ=500kg/m3，每次投料量G=4390kg，有效容積系數(shù)φ=0.8（1）所需容積（2）結(jié)構(gòu)采用方形錐底，鋼制結(jié)構(gòu)，定箱尺寸A=2000mma=600mmB=2000mmb=400mmH=2000mmh=2000mm6.2麥芽粉倉每次投料量G=4390kg，麥芽粉比容C=2.56m3/t，有效容積系數(shù)φ=0.7（1）所需容積（2）結(jié)構(gòu)方形錐底，鋼制結(jié)構(gòu)，定箱尺寸A=2500mma=800mmB=2500mmb=500mmH=2000mmh=2000mm6.3玉米倉用途：儲存玉米玉米每次投料量G=2930kg，玉米容重γ=830kg/m3，有效容積系數(shù)φ=0.8（1）所需容積（2）結(jié)構(gòu)方形錐底，鋼制結(jié)構(gòu)，定箱尺寸A=2000mma=800mmB=2000mmb=500mmH=1000mmh=1500mm6.4玉米粉倉用途：儲存玉米粉每次投料量G=2930kg，玉米粉比容C=1.43m3/t，有效容積系數(shù)φ=0.7（1）所需容積（2）結(jié)構(gòu)方形錐底，鋼制結(jié)構(gòu)，定箱尺寸A=2000mma=800mmB=2000mmb=500mmH=1000mmh=1500mm6.5原料粉碎機(jī)麥芽粉碎機(jī)：麥芽每次投料量為4.39t，每次工作1h則需要粉碎機(jī)生產(chǎn)能力為4390kg/h6.6糊化鍋（1）糊化鍋投料量2930kg，糊化鍋加水量13185kg，玉米水分為13%則糊化鍋總投料量為糊化時煮沸20min，每小時蒸發(fā)水量為5%蒸發(fā)量=5%×16115×20/60=268.58kg干物質(zhì)重量百分比為：2930×(1-13%)/16115=15.82%查資料得干物質(zhì)比重?fù)Q算表γ=1040kg/m3糊化鍋有效容積，取糊化鍋容積系數(shù)φ=0.6所以糊化鍋總?cè)莘e（2）尺寸計(jì)算糊化鍋采用圓柱底式鍋，直徑與高度比D:H=2:1則有D=1.15=3.40mH=D/2=1.70m（3）氣升管直徑d=（4）加熱面積，不銹鋼a=0.6~1.2，取a=1.2A=1.2×15.49=18.588m36.7糖化鍋（1）糖化鍋投麥芽量4390kg，糖化鍋加水量17560kg糖化鍋投料量G2=4390+17560=21950kg（2）糖化鍋尺寸糖化醪量為：16115+21950=38065kg糖化醪干物質(zhì)重量百分比為12.82%，查干物質(zhì)比重?fù)Q算表的γ=1070.4kg/m3糖化鍋有效容積取糖化鍋容積系數(shù)φ=0.7糖化鍋總?cè)莘e（3）尺寸計(jì)算采用圓柱球底式鍋，直徑與高度比D:H=2:1D=1.15m取D=4.3m，H=D/2=2.15m（4）氣升筒直徑d=（5）加熱面積：糖化鍋選用不銹鋼材質(zhì)a=1.0A=a×V=1.0×35.56=35.56m26.8發(fā)酵罐（1）發(fā)酵罐容積確定糖化一次發(fā)酵液容積51692.315L，一日糖化8次，醪液灌入一個發(fā)酵罐發(fā)酵罐有效容積：設(shè)有效容積系數(shù)φ=0.85發(fā)酵罐總?cè)莘e為：（2）發(fā)酵罐罐體高度設(shè)錐形瓶錐角=70°，設(shè)取H:D=4:1則椎底高度封頭高度圓柱高度又因得D=5.65m則H=22.6m，H1=4.034m，H2=1.413m，H3=17.153m查表JB1154-73《橢圓形封頭標(biāo)準(zhǔn)》，得h1=1375mm，h0=50mm，內(nèi)表面積F=1.80D2=57.46m2，容積[14]椎體高度：封頭高度：圓柱高度：由得H3=17.119m則錐形罐體總高（3）發(fā)酵罐個數(shù)的確定發(fā)酵罐個數(shù)，向上取整N=17最終確定設(shè)置20個罐，其中3個罐備用。

6.9主要設(shè)備一覽表表6.1黑啤酒廠主要設(shè)備一覽表序號設(shè)備名稱數(shù)量型號1篩選機(jī)2JGT3A2浸麥設(shè)備43發(fā)芽箱54原料貯倉104-72No5.55斗式提升機(jī)2B-8006粉碎機(jī)1JMH3.27糊化鍋1HHG228糖化鍋1THG379煮沸鍋1ZGH6010錐形發(fā)酵罐20FJT（01~03）11硅藻土過濾機(jī)2330-II12清酒罐2

7車間工藝流程圖及發(fā)酵罐的CAD制圖7.1車間工藝流程圖詳見附圖（1）。7.2發(fā)酵罐CAD制圖詳見附圖（2）。

8環(huán)境保護(hù)本黑啤酒廠的生產(chǎn)過程中不會對周遭環(huán)境產(chǎn)生污染，廠區(qū)周圍沒有影響黑啤酒生產(chǎn)環(huán)境及生