《發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)概論》課程設(shè)計(jì)年產(chǎn)30萬噸啤酒廠工廠設(shè)計(jì)

1、發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)概論課程設(shè)計(jì)第一章 總論第一節(jié) 啤酒的概況啤酒含有17種氨基酸，多種維生素及碳水化合物、礦物鹽等物質(zhì)、每升啤酒的熱量可達(dá)430卡，相當(dāng)于6-7枚雞蛋，075升牛奶或50克奶油，被世界營養(yǎng)協(xié)會組織列為營養(yǎng)食品，素有“液體面包”之譽(yù)。現(xiàn)代科學(xué)研究表明，啤酒中所含各種成份、既有較高的營養(yǎng)價(jià)值又具良好的藥療效果，啤酒中酒精含量較低，10度黃啤酒含酒精3左右，非但對胃和肝臟無損害，而且可平緩地促進(jìn)人體血液循環(huán)；維生素b1、b6已能維持心臟正常活動，而煙酸則能擴(kuò)張血管，故它們對心血管系統(tǒng)有益，可加速新陳代謝。啤酒中的礦物鹽，對人體組織細(xì)胞的代謝起著調(diào)節(jié)作用。有利于人體必需水分的攝取吸收，啤酒所

2、含酒花素、既能促進(jìn)唾液、胃液和膽汁分泌、健胃益脾，又可治療肺和淋巴結(jié)核，還能促進(jìn)傷口愈合和燒傷者痊愈。貧血患者常飲啤酒，能促進(jìn)紅細(xì)胞的生長，增強(qiáng)造血功能。神經(jīng)衰弱者采用“啤酒療法”即飯后半小時(shí)和睡前各飲啤酒半瓶（約320毫升），30日為一療程，效果顯著。特別是冬季飲用溫啤酒，會使人周身發(fā)熱，祛寒解乏，中、老年人最為適宜。 啤酒品種很多，一般可根據(jù)生產(chǎn)方式，按產(chǎn)品濃度、啤酒的色澤、啤酒的消費(fèi)對象、啤酒的包裝容器、啤酒發(fā)酵所用的酵母菌等種類來分類。根據(jù)原麥汁濃度分類啤酒酒標(biāo)上的度數(shù)與白酒上的度數(shù)不同，它并非指酒精度，它的含義為原麥汁濃度，即啤酒發(fā)酵進(jìn)罐時(shí)麥汁的濃度。主要的度數(shù)有18、16、14、1

3、2、11、10、8度啤酒。日常生活中我們飲用的啤酒多為11、12度啤酒。根據(jù)啤酒色澤分類淡色啤酒色度在5-14ebc之間。淡色啤酒為啤酒產(chǎn)量最大的一種。淺色啤酒又分為淺黃色啤酒、金黃色啤酒。淺黃色啤酒口味淡爽，酒花香味突出。金黃色啤酒口味清爽而醇和，酒花香味也突出。濃色啤酒色澤呈紅棕色或紅褐色，色度在14-40ebc之間。濃色啤酒麥芽香味突出、口味醇厚、酒花苦味較清。黑色啤酒色澤呈深紅褐色乃至黑褐色，產(chǎn)量較低。黑色啤酒麥芽香味突出、口味濃醇、泡沫細(xì)膩，苦味根據(jù)產(chǎn)品類型而有較大差異。根據(jù)殺菌方法分類鮮啤酒啤酒包裝后，不經(jīng)巴氏滅菌的啤酒。這種啤酒味道鮮美，但容易變質(zhì)，保質(zhì)期7天左右。熟啤酒經(jīng)過巴氏

4、滅菌的啤酒?？梢源娣泡^長時(shí)間，可用于外地銷售，優(yōu)級啤酒保質(zhì)期為120天。根據(jù)包裝容器分類瓶裝啤酒國內(nèi)主要為640ml和355ml兩種包裝。國際上還有500ml和330ml等其他規(guī)格。易拉罐裝啤酒采用鋁合金為材料，規(guī)格多為355ml。便于攜帶，但成本高。桶裝啤酒材料一般為不銹鋼或塑料，容量為30升。啤酒經(jīng)瞬間高溫滅菌，溫度為72°c，滅菌時(shí)間為30秒。多在賓館、飯店出現(xiàn)，并專門配有售酒機(jī)。由于酒桶內(nèi)的壓力，可以保持啤酒的衛(wèi)生。第二節(jié) 啤酒釀造原料以大麥芽和大米（包括特種麥芽）為主要原料，加酒花，經(jīng)酵母發(fā)酵釀制而成。第二章 工廠總平面設(shè)計(jì)第一節(jié) 總平面設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原則和基本要求（1）總平面設(shè)

5、計(jì)必須符合生產(chǎn)流程的要求。（2）總平面設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)將占地面積較大的生產(chǎn)主廠房布置在廠區(qū)的中心地帶，以便其他部門為其配合服務(wù)。（3）總平面設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮地區(qū)主風(fēng)向的影響，以次合理布置各建、構(gòu)筑廠房及廠區(qū)位置。（4）總平面設(shè)計(jì)應(yīng)將人流、貨流通道分開，避免交叉。（5）總平面設(shè)計(jì)應(yīng)遵從城市規(guī)劃的要求。（6）總平面設(shè)計(jì)必須符合國家有關(guān)規(guī)范和規(guī)定。第二節(jié) 工廠的組成啤酒廠是由生產(chǎn)車間、輔助車間、動力設(shè)施、給水、排水設(shè)施，全廠性設(shè)施等組成。生產(chǎn)車間：制麥車間，糖化車間，發(fā)酵車間 。輔助車間：原料預(yù)處理車間，過濾車間，灌裝車間，倉庫。動力設(shè)施：變電所，鍋爐房，冷凍機(jī)房。給水設(shè)施：水塔，水池，冷卻塔等。全廠性設(shè)施：

6、辦公室，食堂，醫(yī)務(wù)室，浴室，廁所，車棚，圍墻，大門，傳達(dá)室。第三章 啤酒工廠設(shè)計(jì)第一節(jié) 設(shè)計(jì)原則1、必須符合計(jì)劃任務(wù)書的規(guī)定和要求。6 ) k7 # n; u  s2、設(shè)備選用時(shí)，應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝要求，同時(shí)安全可靠，盡量選用成套設(shè)備，通用設(shè)備， 以利于提高機(jī)械化程度，方便生產(chǎn)，節(jié)約投資。- h8 x8 3 h1 p4 s3、本設(shè)計(jì)盡量少或不占耕地，選擇流程盡量減少，避免污染物排放。盡量減少三廢處理量，同時(shí)注意節(jié)能和充分利用余熱。  p6 b9 p, r6 p6 ; b4、結(jié)合實(shí)際，根據(jù)國家的所需而合理決定工廠的產(chǎn)品品種及合理安排工廠的產(chǎn)品方案，兼顧經(jīng)濟(jì)效益

7、和社會效益，以最小投資，換回最大的經(jīng)濟(jì)效益第二節(jié) 設(shè)計(jì)特點(diǎn) 1、本設(shè)計(jì)從實(shí)際出發(fā)，講究效益，生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中力圖以較少的人力、物力、財(cái)力取得較大的經(jīng)濟(jì)效益。此為本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想，亦是本設(shè)計(jì)最主要的特點(diǎn)。: v. v* |; c/ h 2、本設(shè)計(jì)從國內(nèi)市場的銷售來確定產(chǎn)品，使產(chǎn)品在市場上具有較強(qiáng)的競爭力。3、本設(shè)計(jì)的廠址在城市近郊，在勞動力，動力、水的供應(yīng)，排水工程及生! + g2 x  b( w6 m# b活設(shè)施等方面能利用城市原有的設(shè)施，減少投資。 9 a0 2 / r) t7 q+ a6 a 4、本設(shè)計(jì)從節(jié)約用地出發(fā)，充分利用廠房設(shè)備來安排產(chǎn)品，對于那些類型不相同，生產(chǎn)

8、設(shè)備，生產(chǎn)條件十分相同，甚至是用同一廠房，設(shè)備來生產(chǎn)不同產(chǎn)品，這對于廠房用地，設(shè)備投資都很有利。 , h9 v  o  c) r1 e  a+ e/ |5、本設(shè)計(jì)是產(chǎn)品衛(wèi)生達(dá)食品衛(wèi)生法規(guī)，遵守有關(guān)條款的規(guī)定。 第三節(jié) 設(shè)計(jì)可行性在中國建立最早的啤酒廠是俄國人在哈爾濱八王子建立的烏盧布列夫斯基啤酒廠, 此后五年時(shí)間里, 俄國、德國、捷克分別在哈爾濱建立另外三家啤酒廠。然而, 我們啤酒業(yè)大力發(fā)展真正發(fā)生在1979年后十年, 我國的啤酒工業(yè)每年以30%以上的高速度持續(xù)增長。80年代, 我國的啤酒廠如雨后春筍般不斷涌現(xiàn), 遍及神州大地。 到1

9、988年我國大陸啤酒廠家發(fā)展到813個(gè), 總產(chǎn)量達(dá)656.4 萬噸, 僅次于美國、德國, 名列第三, (到1993 年躍居第二 ) 短短十年, 我國啤酒廠家增長9 倍, 產(chǎn)量增長17.6 倍, 從而我國成了名符其實(shí)的啤酒大國。隨著經(jīng)濟(jì)的增長，人們對啤酒的消費(fèi)會越來越大。目前，我國人均啤酒消費(fèi)量雖然已接近22升，但中西部地區(qū)僅在10升左右，8億多人口的農(nóng)村人均連5升不到。因此，我國啤酒市場還擁有很大的挖掘潛力，消費(fèi)量仍將保持增長。所以也看到了啤酒工業(yè)的發(fā)展前景。這時(shí)候建立一個(gè)啤酒工廠的話，產(chǎn)品的廣闊市場為工廠的生存和發(fā)展提供了良好的保證。第四節(jié) 產(chǎn)品方案及規(guī)模的確定 占地10001500平方千米

10、，總投資2.8億元人民幣。麥芽汁發(fā)酵生產(chǎn)，產(chǎn)品品種：12度淡色啤酒產(chǎn)品包裝：500ml瓶裝產(chǎn)品產(chǎn)量：年產(chǎn)20萬噸5 w$ b  1產(chǎn)品產(chǎn)期：11，12月為生產(chǎn)淡季 。其它月份為旺季。淡季每天糖化5次，旺季每天糖化8次。第五節(jié) 廠址選擇的重要性及原則廠址選擇是基本建設(shè)前期工作的重要環(huán)節(jié)，在工廠設(shè)計(jì)中有明顯的政治經(jīng)濟(jì)技術(shù)的意義。廠址選擇正確與否，不僅關(guān)系到建廠過程中能否以最省的投資費(fèi)用，按質(zhì)按量按期完成工廠設(shè)計(jì)中所提出的各項(xiàng)指標(biāo)，而且對投產(chǎn)后的長期生產(chǎn)，技術(shù)管理和發(fā)展遠(yuǎn)景，都有著很大的影響，并同國家地區(qū)的工業(yè)布局和城市規(guī)劃有著密切的關(guān)系廠址的選擇應(yīng)該作到深思熟慮和嚴(yán)謹(jǐn)從事。廠址

11、選擇的原則'1、要有可靠的水源，在滿足啤酒廠生產(chǎn)用水的水質(zhì)、水量及水溫的條件之下，應(yīng)盡可能靠近水似，以縮短管路及動力電纜的鋪設(shè)工程.如用山泉水、地下水、水庫水，自來水或江河水等水源，可單獨(dú)采取一種水源，也可取二種或三種水源以分別用于生產(chǎn)。 - c  e: o" m6 % l+ t2、根據(jù)交通運(yùn)輸方式的不同而考慮廠址的位置.如原材料、成品以水運(yùn)為主，則應(yīng)盡可能靠近河流，并考慮碼頭的適當(dāng)位置:如以陸運(yùn)為主，則須靠近鐵路或公路，并盡量減少沿途修建橋、隧洞的工程。 # l9 m4 k  # f3、廠址應(yīng)盡可能靠近一些已有的熱，電源，以充分取得企

12、業(yè)協(xié)作的條件。 2 g' d/ |: 8 n4 e+ b4、廠址地質(zhì)要符合啤酒廠設(shè)計(jì)的要求，一般地耐力宜在20噸/平方米以上為好，可節(jié)約基礎(chǔ)工程投資，但應(yīng)避免在地表過淺或已露頭巖石的地區(qū)及喀斯特、土崩、滑坡、流砂地區(qū)或是古河道，古墓之上選擇廠區(qū)。 6 u) a) _$ j- j6 t: 2 p5、一般啤酒廠廠址應(yīng)避免選在地震基本烈度在七度或七度以上地區(qū):當(dāng)?shù)卣够玖叶葹榫哦然虺^九度的地區(qū)不宜建大型啤酒廠.3 6、廠址不宜選在有礦產(chǎn)地區(qū)、有古跡文物地區(qū)。風(fēng)景游覽區(qū)、有化學(xué)廢料，有機(jī)廢料堆放的地區(qū)等。 7 9 u% w; i. q: p. x+ h4 7、廠址應(yīng)盡量靠近城鎮(zhèn)或啤酒銷售區(qū)域

13、，以減少大量的瓶箱運(yùn)輸。$ y0 u7 ( n3 # q( x4 h/ x 8、選廠時(shí)應(yīng)考慮職工生活區(qū)的位置，并盡可能靠近城鎮(zhèn)，以減少集體事業(yè)設(shè)施的投資，改善職工生活福利的條件。 9 u5 l) 2 w: p" q- z# k5 j& n/ x+ ?9、選廠中還應(yīng)盡量了解施工期間水電供應(yīng)，勞動力來源，施工工人居住生活，施工機(jī)械、預(yù)制場地、建材的運(yùn)輸、堆放等條件的利便情況。 # z8 j3 c7 m' , r" a10、要考慮啤酒廠的綜合利用以及啤酒廠廢料的處理及堆放場地。第六節(jié) 廠址的確定及說明廠址選擇結(jié)果：, 4 n! e; d0 d: g3 q% z)

14、t1 t綜合以各種因素，初步選擇涪陵江東烏江近郊作為啤酒廠的廠址。這樣原料購買運(yùn)輸不成問題，產(chǎn)品又能及時(shí)的銷往各中心城市，交通較為方便，是較為理想的選擇。第四章 啤酒生產(chǎn)工藝流程說明第一節(jié) 原料加工處理麥芽制造工藝流程： 原料（大麥）浸漬發(fā)芽干燥除根啤酒釀造工藝流程： 糖化用水洗糖用水 酒花 原料（麥芽，大米）粉碎糖化麥汁過濾麥汁煮沸裝瓶滅菌噴碼貼標(biāo)包裝入庫 酵母 沖氧啤酒釀造需要四種原料：大麥、酒花、水和酵母。這些原料的質(zhì)量決定著所生產(chǎn)啤酒的質(zhì)量。了解這四種原料的特性及其對工藝的影響，是對起進(jìn)行加工處理的前提，只有這樣才能有針對性地進(jìn)行工藝控制。第二節(jié) 啤酒的生產(chǎn)啤酒的生產(chǎn)過程大體可以分為四

15、大工序：麥芽制造；麥汁制備；啤酒發(fā)酵；啤酒包裝與成品啤酒。麥芽制造大麥?zhǔn)轻勚破【频闹饕?，是先將其制成麥芽，再用于釀酒。大麥在人工控制的外界條件下進(jìn)行發(fā)芽和干燥的過程，即為麥芽制造，簡稱“制麥”。發(fā)芽后的新鮮麥芽稱綠麥芽。綠麥芽經(jīng)干燥后稱干麥芽。麥芽制造過程如下： 大麥預(yù)處理浸麥發(fā)芽干燥除根成品麥芽傳統(tǒng)的制麥過程分為三個(gè)階段：（1）精選后的大麥，浸漬水中，使達(dá)到發(fā)芽所需要的水分，此階段為大麥浸漬。（2）浸漬后的大麥，在人工控制的條件下進(jìn)行發(fā)芽，利用發(fā)芽過程形成的酶系,使大麥的內(nèi)容物質(zhì)進(jìn)行分解，變?yōu)辂溠?，此階段為人工發(fā)芽。（3）發(fā)芽完畢的綠麥芽，利用熱空氣進(jìn)行干燥和焙焦此階段為麥芽焙燥。新型的

16、制麥方法，常運(yùn)用浸漬時(shí)充分供氧的理論，使大麥在浸漬吸水過程中，即開始萌芽。邊浸漬，邊發(fā)芽，使浸漬和發(fā)芽合為一個(gè)生產(chǎn)階段，大大縮短了生產(chǎn)時(shí)間。大麥發(fā)芽的目的是使麥粒內(nèi)部產(chǎn)生一定數(shù)量的水解酶，并利用這些水解酶，分解胚乳的貯藏物質(zhì)，使其進(jìn)行合理的降解。（1）胚乳細(xì)胞壁的部分或全部降解，使焙燥后的麥粒變得疏松，更易粉碎，內(nèi)容物質(zhì)更易溶出。（2）麥粒的膠質(zhì)聚糖物質(zhì)充分降解，使麥芽浸出物的粘度大大降低。（3）胚乳的部分淀粉和蛋白質(zhì)進(jìn)行合理降解，形成一部分低分子水溶性物質(zhì)，這些物質(zhì)是組成麥汁的主要成分。 麥芽焙燥的作用是使綠麥芽的水分降低，發(fā)芽停止，便于去根和貯藏。但麥芽焙燥并不只是一個(gè)簡單的水分蒸發(fā)過程，

17、它還同時(shí)進(jìn)行了復(fù)雜的生化變化，使焙燥后的麥芽具有獨(dú)特的香味和色澤。麥芽焙燥系根據(jù)制造不同的麥芽類型，采取不同的焙燥方法，以適應(yīng)釀制不同類型的啤酒。麥汁制備麥汁制備通常在工廠又稱為糖化。麥芽及輔料必須經(jīng)過這個(gè)過程，制成各種成分含量適宜的麥汁，才能由酵母發(fā)酵釀成啤酒。麥汁制造的全過程，可分為麥芽及輔料的粉碎、醪的糖化、過濾，以及麥汁煮沸、冷卻五道工序。將粉碎的谷粒/麥芽于水在糊化鍋/糖化鍋中混合。糊化鍋/糖化鍋是一個(gè)巨大的金屬容器：匹配cip清洗系統(tǒng)與加熱系統(tǒng)、攪拌裝置以及大量自控裝置。在糊化鍋/糖化鍋中，將難溶性的淀粉和蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變成為可溶性麥芽汁。麥芽汁在被泵入煮沸鍋之前需要先在過濾槽中去除其中

18、的麥糟。過濾后的麥汁進(jìn)入煮沸鍋后，混合物被煮沸以吸取酒花的味道，并起色和消毒。在煮沸后，加入酒花的麥芽汁被泵入回旋沉淀槽，除去不需要的酒花剩余物和不溶性的蛋白質(zhì)。潔凈的麥芽汁從回旋沉淀槽中泵出后，被送入熱交換器冷卻。隨后，麥芽汁中被加入酵母，開始進(jìn)入發(fā)酵工序。啤酒發(fā)酵冷麥芽汁添加酵母后，開始發(fā)酵作用。啤酒發(fā)酵是一項(xiàng)非常復(fù)雜的生化變化過程，在啤酒酵母所含酶系的作用下，其主要變化產(chǎn)物是酒精和二氧化碳，另外還有一系列的發(fā)酵副產(chǎn)物，如醇類、醛類、酸類、酯類、酮類和硫化物等。這些發(fā)酵產(chǎn)物決定了啤酒的風(fēng)味、泡沫、色澤和穩(wěn)定性等各項(xiàng)理化性能，使啤酒具有其獨(dú)特的典型性。 不同的釀造者，由于采用了不同的酵母菌株

19、，從而衍生出不同的發(fā)酵工藝和生產(chǎn)出不同類型的啤酒。傳統(tǒng)的啤酒發(fā)酵方法，可分為上面發(fā)酵和下面發(fā)酵兩種類型。前者采用上面酵母和較高的發(fā)酵溫度；后者采用下面酵母和較低的發(fā)酵溫度。這兩種啤酒風(fēng)味不同，各具特點(diǎn)。 啤酒發(fā)酵過程分主發(fā)酵（又名前發(fā)酵）和后發(fā)酵兩個(gè)階段。酵母繁殖和大部分可發(fā)酵性糖類的分解以及酵母的一些主要代謝產(chǎn)物，均在主發(fā)酵階段完成。后發(fā)酵是前發(fā)酵的延續(xù)，必須在密閉容器中進(jìn)行，使殘留糖分分解所形成的二氧化碳溶于酒內(nèi)，達(dá)到飽和；并使啤酒在低溫下陳釀，促進(jìn)酒的成熟和澄清。 由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，啤酒發(fā)酵過程中的一些變化機(jī)制，正逐步為人們所掌握。為了縮短發(fā)酵周期，提高發(fā)酵設(shè)備利用率，人們在傳統(tǒng)的

20、發(fā)酵技術(shù)上，又創(chuàng)造了許多新型發(fā)酵方法，如攪拌發(fā)酵、高溫發(fā)酵、加壓發(fā)酵、連續(xù)發(fā)酵等，并且創(chuàng)造了多種新型發(fā)酵容器。啤酒包裝與成品啤酒 啤酒經(jīng)過后發(fā)酵或后處理，口味已經(jīng)達(dá)到成熟，二氧化碳已經(jīng)飽和酒內(nèi)，酒液也已逐漸澄清，此時(shí)再經(jīng)過機(jī)械處理，使酒內(nèi)懸浮的輕微粒子最后分離，達(dá)到酒液澄清透明的的程度，即可包裝出售。啤酒的包裝方式系根據(jù)銷售的需要而為，有瓶裝啤酒，罐裝啤酒和桶裝啤酒。 在包裝啤酒之前，必須將啤酒澄清，啤酒的澄清系指啤酒與其所含的固體粒子分離的過程。啤酒在貯藏期間，因酵母逐漸沉降和部分不穩(wěn)定的蛋白質(zhì)-單寧復(fù)合物的析出、凝集、沉淀而逐步變得澄清。這種自然澄清的現(xiàn)象，主要由于固液相的不同相對密度而產(chǎn)

21、生的，沉降速度較慢，只能使啤酒達(dá)到一定的澄清程度，對其中極輕微的粒子則很難在較短時(shí)間內(nèi)完全沉淀下來。要使成品啤酒達(dá)到澄清透明，富有光澤的程度，則必須通過機(jī)械方法進(jìn)行處理。這些機(jī)械澄清方法可以除去啤酒中的酵母和細(xì)菌以及微小的混濁物質(zhì)粒子，不僅使啤酒外觀富有吸引力，而且大大改善了啤酒的生物穩(wěn)定性和非生物穩(wěn)定性。啤酒的包裝它對啤酒的質(zhì)量和外觀有直接的影響。在包裝過程中應(yīng)做到以下要求：（1）嚴(yán)格的無菌要求，包裝后的啤酒應(yīng)符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)；（2）在包裝過程中應(yīng)減少二氧化碳損失，以保證啤酒口味和泡沫性能；（3）在包裝過程中應(yīng)盡量避免與空氣接觸，防止因氧化作用而影響啤酒的風(fēng)味穩(wěn)定性和非生物穩(wěn)定性。第五章 物料衡

22、算第一節(jié) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（表1）表1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98.5原料配比麥芽60麥芽水分6大米40大米水分13啤酒損失率(對熱麥汁)冷卻損失7.5無水麥芽浸出率75發(fā)酵損失1.6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2.0總損失12.6一 100kg 原料生產(chǎn)12度淡色啤酒物料衡算（1）熱麥汁量 根據(jù)表5-1可得原料收率分別為： 麥芽收率為： 0.75（1006）÷100=70.5% 大米收率為： 0.92（10013）÷100=80.04% 混合原料收得率為： 0.60×70

23、.5%×（10.1）+0.40×80.04%×98.5%=73.16%由上述可得100kg混合原料可制得的12°熱麥汁量為：（73.16÷12）×100=609.66（kg）又知12°汁在20時(shí)的相對密度為1.084，而100熱麥汁比20時(shí)的麥汁體積增加1.04倍，故熱麥汁（100）體積為：（609.66÷1.084）×1.04=584.92l（2） 添加酒花量： 609.66×0.2%=1.22kg（3） 冷麥汁量為： 584.92×（10.075）=541.05l（4） 發(fā)酵成品液

24、量： 541.05×（10.016）=532.39l（5） 清酒量（過濾）為：532.39×（10.015）=524.41l（6） 成品啤酒量為： 524.41×（10.02）=513.92l二 生產(chǎn)100l12°p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°成品啤酒513.92l，故可得出下述結(jié)果：（1） 生產(chǎn)100l12°淡色啤酒需耗混合原料量為：（100÷513.92）×100=19.46kg（2） 麥芽耗用量： 19.46×60%=11.68kg（3） 大米耗用量： 19.

25、4611.68=7.78kg（4） 酒花用量為 對淡色啤酒，熱麥汁中加入的酒花量為0.2%，故酒花耗用量為： （584.92/513.92）×100×0.2%=0.2276kg（5） 熱麥汁量為： （584.92/513.92）×100=113.82l（6） 冷麥汁量為： （541.05/513.92）×100=105.28l（7） 濕糖化糟量： 設(shè)排出的濕麥糟水分含量為80%，則濕度糟量為：（10.06）（10075）/（10080）×11.68=13.72kg 濕大米糟量為：（10.13）（10092）/（10080）×7.78=

26、2.71kg故濕糖化糟量為： 13.72+2.71=16.43kg（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%，則酒花糟量為：（10040）/（10080）×0.2276=0.683kg（9） 發(fā)酵成品液量：（532.39/513.92）×100=103.60l（10）清酒量： （524.41/513.92）×100=102.04l三 200000t/a 12°p淡色啤酒糖化車間物料衡算全年生產(chǎn)天數(shù)為300天，設(shè)旺季生產(chǎn)240天，淡季生產(chǎn)60天。旺季每天糖化數(shù)為7次，淡季每天生產(chǎn)次數(shù)為5次，則全年糖化次數(shù)為：240

27、15;7+60×5=1980（次）計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可算出每次投料量及其他項(xiàng)目的物料平衡。（1）年實(shí)際生產(chǎn)啤酒：200000÷1.012=179628458.5l（2）清酒產(chǎn)量：179628458.5÷（10.02）=201661692.3l（3）發(fā)酵液總量：201661692.3÷（10.015）=204732682.6l（4）冷麥汁量：204732682.6÷（10.016）=208061669.3l（5）煮沸后熱麥汁量：208061669.3÷（10.075）=224931534.4l 20麥汁體積：224931534.4÷

28、;1.04=216280321.5l 12°p麥汁質(zhì)量為（20）：216280321.5×1.084=234.4×106kg （6）混合原料量：234.4×106kg ×12%÷73.16%=38.45×106kg（7）麥芽耗用量：38.45×106kg ×0.60=23.07×106kg 大米耗用量：（38.4523.07）×106=15.38×106kg（8）酒花耗用量：224931534.4×0.2%=449863.07kg根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算，混合原料量定為38.4

29、5×106kg，實(shí)際產(chǎn)量才大于200000t啤酒。 把前述的有關(guān)啤酒糖化間的三項(xiàng)物料衡算計(jì)算結(jié)果，整理成物料衡算表：第二節(jié) 啤酒廠糖化車間物料衡算一覽表（表2） 表2啤酒廠糖化車間物料衡算表物料名稱單位對100kg混合原料100l 12°p淡色啤酒糖化一次定額量200000t/a啤酒生產(chǎn)混合原料kg10019.469747.47538450000麥芽kg6011.685848.48923070000大米kg407.783898.99015380000酒花kg1.220.2276114.029449863.07熱麥汁l584.92113.8257014.61822493153

30、4.4冷麥汁l541.05105.2852738.522216280321.5濕糖化糟kg84.4216.438228.81816293060濕酒花糟kg3.660.683342.088677333.66發(fā)酵成品液l532.39103.6051894.705204732682.6清酒液l524.41102.0451116.285201661692.3成品啤酒l513.9210050093.9592262450.59備注：12°p淡色啤酒的密度為1012kg/m3，實(shí)際年生產(chǎn)啤酒為228906t。第六章 熱量衡算本設(shè)計(jì)采用國內(nèi)常用的雙醪一次煮出糖化法，下面就工藝為基準(zhǔn)進(jìn)行糖化車間的熱量

31、衡算。數(shù)據(jù)根據(jù)表2表3啤酒廠糖化工藝流程示意圖去發(fā)酵煮沸強(qiáng)度10%冷凝固物冷麥汁酒花糟熱凝固物薄板冷卻器回旋沉淀槽90min酒花煮沸鍋麥汁麥糟過濾70糖化結(jié)束7820min10min7min13min12min料水比1：4.5糖化鍋熱水，5070，25min5min自來水18糊化鍋大米粉 3898.99kg麥芽粉 779.80kgt0（），20min麥芽粉 5068.69kg46.7， 60min料水比1：3.5t（）100，10min90 20min100，40min63，60min第一節(jié) 熱量衡算 糖化用水耗熱量q1根據(jù)工藝，糊化鍋加水量為：g1=(7226.311445.26)×

32、;4.5=39022.02 (kg)式中,7226.3為糖化一次大米粉量, 1445.26為糊化鍋加入的麥芽粉量(為大米量的20%).而糖化鍋加水量為:g2=20233.44×3.5=70817.04(kg)式中, 20233.44為糖化一次糖化鍋投入的麥芽粉量,即21678.71445.26=20233.44(kg).而21678.7為糖化一次麥芽定額量.故糖化總用水量為:39022.0270817.04=109839.02(kg)自來水平均溫度取t1=18,而糖化配料用水溫度t2=50,故耗熱量為:q1=(g1+g2)cw(t2t1)= 109839.06×4.18&#

33、215;32=14692072.67 (kj)cw 水的比熱等于1cal·g-1-1(即4.1868×103j·kj-1·k-1)第一次米醪煮沸耗熱量q2由糖化工藝流程可知,q2= q2q”2q21.糊化鍋內(nèi)米醪由初溫t0加熱至100耗熱q2q2g米醪c米醪(100t0)計(jì)算米醪的比熱容c米醪根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式c谷物=0.01100wco+4.18w進(jìn)行計(jì)算 。式中w為含水百分率;co為絕對谷物比熱容,取co=1.55kj/(kg.k)c麥芽=0.0110061.55+4.18×6=1.71kj/(kg.k)c大米=0.01100131.55+4.1

34、8×13=1.89kj/(kg.k) g大米c大米+g麥芽c麥芽+g1cw c米醪= g大米+g麥芽+g1 7226.3×1.89+1445.26×1.71+39022.02×4.187226.7+ 1445.26+39022.02 3.76kj/(kg.k)米醪的初溫t0，原料的初溫為18 ，而熱水為50g米醪g17226.31445.2647693.6(kg) (g大米c大米+g麥芽c麥芽) ×18+ g1cw×50則t0 g米醪c米醪 8445922 47 179328把上述結(jié)果代回,得q247693.6×3.76 &

35、#215;(10047)= 9504380.6(kj)2.煮沸過程蒸汽帶出的熱量q”2煮沸的時(shí)間是30min,蒸發(fā)強(qiáng)度每小時(shí)5%,則蒸發(fā)水分量為:v1= g米醪×5% ×30÷60=1192.34(kg)故q”2= v1i=1192.34×2257.2= 2691349.85 (kj)式中,i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約為前二次耗熱量的15%,即q2=15%(q2q”2)4由上述結(jié)果得:q2= 1.15(q2q”2)=14025090.02(kj)第二次煮沸前混合醪升溫至70的耗熱量

36、q3按糖化工藝,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,故混合前米醪先從100冷卻到中間溫度t1糖化鍋中麥糟的初溫t麥醪已知麥芽粉這溫為18，用50的熱水配料，g麥醪=20233.44+70817.04=91050.48 (kg)麥醪的比比熱容g麥芽c麥芽+g2cw 20233.44×1.71+70817.04×4.18c麥醪 = =3.63kj/(kg.k)g麥芽+g2 20233.44+70817.04則麥醪溫度為: g麥芽c麥芽 ×18+ g2cw×50 20233.44×1.71×18+70817.04

37、15;4.18×50t麥醪 g麥醪c麥醪 91050.48×3.6346.67()2.根據(jù)熱量衡算,且忽略熱損失,米醪與麥醪并合前后的焓不變, g混合= g麥醪+ g米醪=91050.48+47693.6=138744.08(kg)混合醪的比熱容 g麥醪c麥醪+ g米醪c米醪c混合= = 3.67kj/(kg.k) g麥醪+g米醪t混合=63則米醪的中間溫度為:g混合c混合t混合g麥醪c麥醪t麥醪 138744.08×3.67×6391050.48×3.63×46.67 t g米醪c米醪 47693.6×3.76=93因此溫

38、度比煮沸溫度只低7，考慮到米醪由糊化鍋到糖化鍋輸送過程的熱損失，可不必加中間冷卻器。3q3= g混合c混合(7063)= 138744.08×3.67×7=3564335.4 (kj)(四)第二次煮沸混合醪的耗熱量q4由糖化工藝流程可知：q4=q 4+ q 4+ q 41.混合醪升溫至沸騰所耗熱量q 4經(jīng)第一次煮沸后米醪量為:g米醪= g米醪v1=47693.61192.34=46501.26 (kg)糖化鍋的麥芽醪量為:g麥醪=g麥+ g2=20233.44+70817.04=91050.48(kg)故進(jìn)入第二次煮沸的混合醪量為:g混合= g米醪+ g麥醪=46501.2

39、6+91050.48=137551.74(kg)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: g混合(7870) ÷g混合×100%=26.7% 10070麥醪的比熱容: c麥醪3.63kj/(kg.k)(計(jì)算公式如上式) 混合醪的比熱容:c混合3.67kj/(kg.k)(計(jì)算公式如上式)故q 426.7%g混合c混合（10070）26.7%×137551.74×3.67×304043567(kj)2二次煮沸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:v226.7%g混合&#

40、215;5%×10÷6026.7%×137551.74×5%×10÷60306.05(kg)故q 4=i v2=2257.2×306.05690822 (kj)式中,i為煮沸溫度下飽和蒸汽的焓(kj/kg)3.熱損失q 4根據(jù)經(jīng)驗(yàn)有: q 415%( q 4+ q 4)15%(4043567690822)46533894.把上述結(jié)果代回式中,得q4=1.15(q 4q 4)5351397(kj)(五)洗糟用水耗熱量q 5洗糟水平均溫度為80,以每100kg原料用水450kg計(jì)算,則g洗g混合原料×450÷

41、10028905×4.5130072.7(kg)q 5g洗cw(8018)130072.7×4.18×6233709589(kj)(六)麥汁煮沸過程耗熱量q 6q 6= q 6+ q 6+ q 61.麥汁升溫至沸點(diǎn)耗熱量q 6由生產(chǎn)物料平衡表可知,100kg混合原料可得到607kg熱麥汁,且設(shè)過濾完畢麥汁溫度為70.則進(jìn)入煮沸鍋的麥汁量為：g麥汁=28905×607÷100175453.35(kg) 21678.7×1.717226.3×1.8928905×6.4×4.18又c麥汁 28905×

42、7.43.85kj/(kg.k)故q 6= g麥汁c麥汁(10070)= 175453.35×3.85×3020264862(kj)2.煮沸過程蒸發(fā)耗熱量q 6煮沸強(qiáng)度10%,采用新型麥芽汁煮沸系統(tǒng),合計(jì)時(shí)間1.5h,則蒸發(fā)水分為:v3=175453.35×10%×1.526318(kg)故q 62257.2×2631859404995(kj)3.熱損失為 q 615%( q 6q 6)4.把上述結(jié)果帶回式中,可得麥汁煮沸總耗熱q 6115%( q 6q 6)115%(20264862+59404995)79669957(kj)(七)糖化一次總

43、耗熱量q總q總 14692072.67 +14025090.02+3564335.4 +5351397+33709589+79669957151012441(kj)第二節(jié) 蒸汽耗量計(jì)算一 糖化一次耗用蒸汽量d使用表壓為0.4mpa的飽和蒸汽,i=2725.3kj/kg,則:q總 151012441d 73464(kg)(ii) (2725.3561.47)×95%式中，i為相應(yīng)冷凝水的焓(561.47 kj/kg); 為蒸汽的熱效率,取95%.二 糖化過程每小時(shí)的最大蒸汽耗量qmax在糖化過程各步驟中,麥汁煮沸耗熱量q6為最大,且知煮沸時(shí)間為90min,熱效率95%,故: q 6 7

44、9669957qmax 55908741.75(kj/kg) 1.5×95% 1.5×95%相應(yīng)的最大蒸汽耗量為: qmax 55908741.75dmax 25837.86(kg/h) 1i 2725.3561.47三 蒸汽單耗據(jù)設(shè)計(jì)，每年糖化次數(shù)為1980次，共生產(chǎn)啤酒20萬噸。年耗蒸汽總量為：dt73464×1980145458720 (kg)年20萬噸啤酒成品耗蒸汽(對糖化):ds145458720÷200000727.29kg/kl啤酒每晝夜耗蒸汽量(生產(chǎn)旺季算)為:dd73464×5367320 (kg/d)至于糖化過程的冷卻,如熱

45、麥汁被冷卻成冷麥汁后才送到發(fā)酵車間,必須盡量回收其中的熱量。最后，把上述計(jì)算結(jié)果列成熱量消耗綜合表表4 20萬噸/年啤酒廠糖化車間總熱量衡算表名稱規(guī)格(mpa)每kl產(chǎn)品消耗定額(kg)每小時(shí)最大用量(kg/h)每晝夜消耗量(kg/d)年消耗量(kg/a)備注蒸汽0.4(表壓)727.2925837.8636732088156800第三節(jié) 發(fā)酵車間耗冷量計(jì)算啤酒發(fā)酵工藝有上面發(fā)酵和下面發(fā)酵兩大類,而后者又有傳統(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，其耗冷量也隨之改變。下面以本廠采用的錐形罐發(fā)酵工藝進(jìn)行20萬噸啤酒廠發(fā)酵車間的耗冷量計(jì)算。工藝技術(shù)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)年產(chǎn)12°淡色啤

46、酒20萬噸;旺季每天糖化5次,淡季3次,每年共糖化1980次;主發(fā)酵時(shí)間6天;12°bx麥汁比熱容c14.0kj/(kg.k)；冷煤用15%酒精溶液，比熱容可視作c24.18kj/(kg.k)麥芽糖厭氧發(fā)酵熱q=613.6 (kj/kg)麥汁發(fā)酵度65%.根據(jù)發(fā)酵車間耗冷性質(zhì)，可分為工藝耗冷量和非工藝耗冷量量類，即：qqt+qnt工藝耗冷量qt麥汁冷耗冷量q1冷卻方法是采用一段式冷卻。使用的冷卻介質(zhì)為2的冷凍水，出口溫度為85。糖化車間送來的熱麥汁溫度為93，冷卻至發(fā)酵起始溫度10。根據(jù)啤酒生產(chǎn)物料衡算表，可知每糖化一次得熱麥汁227631l，而相應(yīng)的麥汁密度為1048kg/m3，2

47、27631l約為227.631m3故麥汁量為: g1048×227.631238557.3(kg) 又知12°麥汁的比熱容為4.0 kj/(kg.k),工藝要求在1h內(nèi)完成冷卻過程,則所耗冷量為:q1gc(t1t)/238557.3×4.0×(9310)/179201023.6(kj/h)式中, t1 和t分別為麥汁冷卻前后溫度() 冷卻操作過程時(shí)間(h)根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果,每個(gè)錐形發(fā)灌裝4鍋麥汁,則麥汁冷卻每罐耗冷量為:qf4q1 4×79201023.6316804094.4(kj)相應(yīng)的冷凍介質(zhì)(2的冷水)耗量為:q179201023.6m1

48、228284.5(kg/h)cm(tt1)4.18×(852)式中，t1和t 分別是冷凍水的初溫和終溫()cm 水的比熱容kj/(kg.k)發(fā)酵耗冷量q發(fā)酵期間發(fā)酵放熱q麥芽糖發(fā)酵反應(yīng)總反應(yīng)方程如下： c12h22o11+h2o+4atp+4pi4c2h5oh+4co2+4atp+熱量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613.6 kj/kg。由于所選菌種的原因，發(fā)酵度超過65%，現(xiàn)假定發(fā)酵度為65%，則1l麥汁放熱量為：q0613.6×12%×65%47.86(kj)根據(jù)物料衡算，每鍋麥汁的冷麥汁量為210558l,則每錐形罐發(fā)酵放熱量為：q04

49、7.86×210558×440309223.5(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，并考慮到發(fā)酵放熱的不平衡，取系數(shù)1.5，忽略主發(fā)酵期的麥汁溫升，則發(fā)酵高峰期耗冷量為： q0×1.5×6 40309223.5×1.5×6q2 = 629831.6(kj/h) 24×6×4 24×6×4發(fā)酵后期發(fā)酵液降溫耗冷q” 主發(fā)酵后期,發(fā)酵液溫度從10降至1,每天單罐降溫耗冷量為:q0”4gc1101= 4×238557.3×4.0×11=41986084.

50、8(kj)工藝要求此過冷過程在2天內(nèi)完成,則耗冷量為(麥汁每天裝1.5各錐形罐):q”1.5 q0 /(24×2)1312065.15發(fā)酵總耗熱量qqq+ q” 629831.6+1312065.15=1941896.75(kj/h)每罐發(fā)酵耗冷量q0q0q0+ q0” 40309223.5 +41986084.8=82295308.3(kj)發(fā)酵用冷媒耗量(循環(huán)量) m2 發(fā)酵過程冷卻用稀酒精液作冷卻介質(zhì),進(jìn)出口溫度為8和0,故耗冷媒量為:m2q/( cm×8)1941896.75/（4.18×8）=58071.1(kj/h)酵母洗滌用冷無菌水冷卻的耗冷量q3在

51、錐形罐啤酒發(fā)酵過程 ,主發(fā)酵結(jié)束時(shí)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，現(xiàn)設(shè)6次。設(shè)濕酵母添加量為麥汁量的1.0%，且使用1的無菌水洗滌，洗滌無菌水量為酵母量的3倍。冷卻前無菌水溫為30，用8酒精液作冷卻介質(zhì)。由上述條件，可得無菌水用量為：gw210558×6×1.0%×3=37900.44(kj/d)式中210558糖化一次的冷麥汁量(kg)每班無菌水用量：gwgw÷3=37900.44/3=12633.48(kg/班)假定無菌水冷卻操作在2h內(nèi)完成,則無菌水冷卻耗冷量為: q3gwcm(twtw)/=12633.48

52、×4.18×(30-1)/2=765715(kj/h)所耗冷凍介質(zhì)量為：m3= q3/cwt2t1= 765715/(4.18×8)= 22898(kj/h)式中t1 、t2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為:q3gwcm(twtw)/1.5=12633.48×4.18×(30-1)/1.5=1020953.3(kj)式中 1.5每班裝罐1.5罐酵母培養(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)15000t啤酒工廠酵母培養(yǎng)耗冷量為：41800(kj/h)，現(xiàn)

53、年產(chǎn)為20萬噸，為10.12倍,即q441800 ×10.12=423016(kj/h)對應(yīng)的年耗冷量為:q4 q4×288×10423016×288×10=1218286080(kg/h)相應(yīng)的高峰冷凍介質(zhì)循環(huán)量為:m4q4/cmt2t1421036/(4.18×812591(kg/h)發(fā)酵車間工藝耗冷量qt綜上計(jì)算,可求算出發(fā)酵車間的工藝耗冷量為:qt79201023.6+1941896.75+1020953.3+423016 =164750763.3 (kj/h)非工藝耗冷量qnt除了上述的發(fā)酵過程工藝耗冷量外,發(fā)酵罐外壁、運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械、圍護(hù)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露天錐形罐冷量散失q5根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，年產(chǎn)20萬噸啤酒廠露天錐形罐的冷量散失在65000150000kj/t啤酒之間，若在南方熱帶地區(qū)設(shè)廠，可取高值。故旺季每天耗冷量為：q5= gb×150000=200×1.012×6×150000= 182160000 (kj/d)式中 gb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