年產(chǎn)12萬噸啤酒廠糖化車間設(shè)計

1、年產(chǎn)12萬噸啤酒廠糖化車間設(shè)計本設(shè)計的內(nèi)容摘要：啤酒于二十世紀初傳入中國，屬外來酒種。啤酒是根據(jù)英語Beer譯成中文“啤”，稱其為“啤酒”，沿用至今。啤酒以大麥芽酒花水為主要原料經(jīng)酵母發(fā)酵作用釀制而成的飽含二氧化碳的低酒精度酒。啤酒在整個釀造過程中，大體可以分為四大工序：麥芽制造；麥汁制備；啤酒發(fā)酵；啤酒包裝與成品啤酒。其中麥汁制造是啤酒生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，它包含了對原料的糊化、液化、糖化、麥醪過濾和麥汁煮沸等處理工藝。設(shè)計從實際生產(chǎn)出發(fā)，確定出生產(chǎn)12萬噸啤酒所需要的物料量，熱量和糖化車間內(nèi)的常用設(shè)備如糊化鍋、糖化鍋、過濾槽、煮沸鍋、沉淀槽及薄板冷卻器的主要尺寸、選型以及其他輔助設(shè)備、管道的選型

2、。設(shè)備均是現(xiàn)今國內(nèi)常用的類型，具有一定的先進性。而且對整個車間的布局進行了設(shè)計，包括設(shè)備布置圖，工藝流程圖等。關(guān)鍵詞：糖化鍋 物料衡算 熱量衡算 一、前言： 啤酒是以優(yōu)質(zhì)大麥芽為主要原料，啤酒花為香料，經(jīng)過制麥芽、糖化、發(fā)酵等工序制成的富含營養(yǎng)物質(zhì)和二氧化碳的釀造酒。因其有酒花香和爽口的苦味，深受消費者歡迎，因此消費面廣，消費量大，是世界上產(chǎn)量最大的酒種同時它的酒精度低、營養(yǎng)豐富、有益于人的健康，因而有“液體面包”之美稱，受到眾人的喜愛。啤酒的酒精含量僅為3%6%（體積分數(shù)），我國最新的國家標準規(guī)定：啤酒是以大麥芽（包括特種麥芽）為主要原料，加酒花，經(jīng)酵母發(fā)酵釀制而成的、含二氧化碳的、起泡的、

3、低酒精度（2.57.5，V/V）的各類熟鮮啤酒。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)銷量最大的酒種，近幾年來，啤酒的產(chǎn)銷量幾乎以15%的速度巨增，我國去年啤酒增長量為10億升。2002年以來，中國的啤酒產(chǎn)銷量已超過了美國，躍居世界第一位。2008年我國啤酒產(chǎn)銷量超過5500萬噸1。目前，我國人均啤酒消費量雖然已接近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，消費量仍將保持增長。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

4、酒的消費對象、啤酒的包裝容器、啤酒發(fā)酵所用的酵母菌等種類來分類。u 根據(jù)原麥汁濃度分類啤酒酒標上的度數(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)酵進罐時麥汁的濃度。主要的度數(shù)有18、16、14、12、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。u 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

5、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、泡沫細膩，苦味根據(jù)產(chǎn)品類型而有較大差異。u 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)過巴氏滅菌的啤酒?？梢源娣泡^長時間，可用于外地銷售，優(yōu)級啤酒保質(zhì)期為120天。u 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，滅菌時間為30秒。多在賓

6、館、飯店出現(xiàn)，并專門配有售酒機。由于酒桶內(nèi)的壓力，可以保持啤酒的衛(wèi)生。二、啤酒生產(chǎn)工藝流程 啤酒生產(chǎn)分為兩大部分：麥芽制造和啤酒釀造。 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 酵母 沖氧啤酒的生產(chǎn)過程大體可以分為四大工序：麥芽制造；麥汁制備；啤酒發(fā)酵；啤酒包裝與成品啤酒。1 麥芽制造大麥是釀制啤酒的主要原料，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

7、干燥除根成品麥芽傳統(tǒng)的制麥過程分為三個階段：（1）精選后的大麥，浸漬水中，使達到發(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，利用熱空氣進行干燥和焙焦此階段為麥芽焙燥。新型的制麥方法，常運用浸漬時充分供氧的理論，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)芽合為一個生產(chǎn)階段，大大縮短了生產(chǎn)時間。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)，使其進行合理的降解。（1）胚乳細胞壁的部分或全部降解，使焙燥

8、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簡單的水分蒸發(fā)過程，它還同時進行了復(fù)雜的生化變化，使焙燥后的麥芽具有獨特的香味和色澤。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。2 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，

9、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的麥糟。過濾后的麥汁進入煮沸鍋后，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，開始進入發(fā)酵工序。3 啤酒發(fā)酵冷麥芽汁添

10、加酵母后，開始發(fā)酵作用。啤酒發(fā)酵是一項非常復(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)物決定了啤酒的風味、泡沫、色澤和穩(wěn)定性等各項理化性能，使啤酒具有其獨特的典型性。 不同的釀造者，由于采用了不同的酵母菌株，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。這兩種啤酒風味不同，各具特點。 啤酒發(fā)酵過程分主發(fā)酵（又名前發(fā)酵）和后發(fā)酵兩個階段。酵母繁殖和大部分可發(fā)酵

11、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行，使殘留糖分分解所形成的二氧化碳溶于酒內(nèi)，達到飽和；并使啤酒在低溫下陳釀，促進酒的成熟和澄清。 由于科學技術(shù)的不斷發(fā)展，啤酒發(fā)酵過程中的一些變化機制，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。4 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，此時再經(jīng)過機械處理，使酒內(nèi)懸浮的輕微粒子最后分離，達到酒液澄清

12、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)生的，沉降速度較慢，只能使啤酒達到一定的澄清程度，對其中極輕微的粒子則很難在較短時間內(nèi)完全沉淀下來。要使成品啤酒達到澄清透明，富有光澤的程度，則必須通過機械方法進行處理。這些機械澄清方法可以除去啤酒中的酵母和細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

13、了啤酒的生物穩(wěn)定性和非生物穩(wěn)定性。啤酒機械澄清的方法分為：（1）啤酒過濾；（2）啤酒離心分離。啤酒過濾就是讓流體通過分離介質(zhì)，使其中的固體從流體中分離出來。在酒中，一些具有較高表面活性的物質(zhì)如蛋白質(zhì)、酒花物質(zhì)、色素物質(zhì)、高級醇、酯類等都易被過濾介質(zhì)吸附一定數(shù)量。其過濾方式有：濾棉過濾；硅藻土過濾；板式過濾。它們因其過濾介質(zhì)不同而有各自的優(yōu)缺點。但是我們在啤酒過濾過程中必須重點控制以下幾個方面：（1）壓力差；（2）過濾前后啤酒的混濁度；（3）菌含量（特別對無菌過濾要求而言）；（4）生物和非生物穩(wěn)定性的試驗；（5）啤酒損失；（6）二氧化碳含量的降低值；（7）含氧量的升高值；（8）助濾劑對風味影響的

14、試驗。啤酒的離心分離就是離心機中離心力將固體粒子從液體中分離出來。當啤酒澄清后，就該進行啤酒生產(chǎn)的最后一道工序啤酒的包裝，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）嚴格的無菌要求，包裝后的啤酒應(yīng)符合衛(wèi)生標準；（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味穩(wěn)定性和非生物穩(wěn)定性。三、糖化車間設(shè)備選型原則1.設(shè)備的選型必須是先進、成熟，運行可靠或經(jīng)過鑒定推廣的新設(shè)備。2.應(yīng)結(jié)合麥汁制備的特點，選擇機械化程度高，效率高，能耗較低，噪音較小，易于清潔衛(wèi)生的專業(yè)設(shè)備，并適當考慮自動化水平。3.

15、設(shè)備的型式必須結(jié)構(gòu)較簡單，制造較容易，易損零件更換容易，維修方便，在使用上易于操作和裝拆。同時其選用材料適應(yīng)物料性質(zhì)和食品衛(wèi)生的要求。4.設(shè)備的能力應(yīng)滿足生產(chǎn)需要，一般根據(jù)每次糖化的熱麥汁量和設(shè)備的有效容積。5.回旋沉淀槽的容量能滿足生產(chǎn)要求，其結(jié)構(gòu)應(yīng)符合技術(shù)條件要求。四、啤酒糖化工藝綜述麥芽汁是糖化車間制備的。糖化車間具有一切用來溶解麥芽成分的設(shè)備。（一）糊化、糖化糖化的目的就是要將原料（包括麥芽和輔助原料）中可溶性物質(zhì)盡可能多的萃取出來，并且創(chuàng)造有利于各種酶的作用條件，使很多不溶性物質(zhì)在酶的作用下變成可溶性物質(zhì)而溶解出來，制成符合要求的麥汁，并得到較高的收得率。糖化過程使一項非常復(fù)雜的生化

16、反應(yīng)過程，也是啤酒生產(chǎn)中重要環(huán)節(jié)。糖化的要求是麥芽汁的浸出物收得率要高，浸出物的組成及其比例符合產(chǎn)品的要求。而且要盡量減少生產(chǎn)費用，降低成本，這與糖化溫度、時間、醪液濃度及pH有很大的關(guān)系，例如糖化溫度和時間的變動，就會影響麥芽汁中糖與糊精的比例，從而影響啤酒的發(fā)酵度口味，所以在糖化操作中要嚴格控制溫度、時間、糖化醪的濃度及pH等各項因素，以保證產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量的穩(wěn)定。糖化方法一般分為兩種，即全麥芽啤酒的糖化方法和加輔料啤酒的糖化方法。根據(jù)我國國情，國內(nèi)常用第二種方法，又稱復(fù)式糖化法或雙醪糖化法。所謂復(fù)式即指含有輔料（大米、玉米等未發(fā)芽的谷物）及其煮沸的過程。根據(jù)糖化醪和糊化醪兌醪后，取部分醪

17、液煮沸的次數(shù)，又分為雙醪一次煮出糖化法或雙醪二次煮出糖化法，其特點是：1.添加部分未發(fā)芽的谷物作為麥芽的輔助原料，其添加量在2030，最高可達到50，所采用的麥芽的酶活性相對高一些。2.麥芽在糖化鍋進行蛋白分解，輔助原料在糊化鍋進行糊化和液化，然后兌醪，達到所需要的糖化溫度。3.各類輔助原料在進行糊化時，一般要添加適量的淀粉酶使淀粉邊糊化邊液化，有利于對醪后的糖化作用。4.麥芽的蛋白分解時間應(yīng)較為一般煮出糖化法長一些，避免低分子含氮物質(zhì)含量不足。5.因輔助原料粉碎得較細，麥芽粉碎物應(yīng)適當粗一些，盡量保持麥皮完整，防止麥芽汁過濾困難。6.本法制備的麥芽汁色澤淺，發(fā)酵度高，適合制造淡色貯藏啤酒。本

18、設(shè)計將采用雙醪一次煮出糖化法。（二）過濾糖化結(jié)束后，應(yīng)盡快地把麥芽汁和麥糟分開，以得到清涼和較高收得率的麥芽汁，避免影響半成品麥芽汁的色香味。因為麥糟中含有的多酚物質(zhì)，被浸漬時間長了，易給麥芽汁帶來不良的苦澀味和麥皮味，麥皮中的色素浸漬時間長了，易增加麥汁的色澤，微小的蛋白質(zhì)顆粒，可破壞泡沫的持久性。此過程用的設(shè)備是過濾槽。（三）煮沸過濾后的麥汁，被泵入煮沸鍋煮沸，其目的和作用是：1.蒸發(fā)多余水分，使混合麥芽汁通過煮沸、蒸發(fā)、濃縮到規(guī)定的濃度。2.破壞全部酶的活性，防止殘余的淀粉酶繼續(xù)作用，穩(wěn)定麥汁組分。并通過煮沸，消滅麥芽汁中存在的各種有害微生物，保證最終產(chǎn)品的質(zhì)量。3.浸出酒花中的有效成分

19、（軟樹脂、單寧物質(zhì)、芳香成分等），賦予麥芽汁獨特的苦味和香味，提高麥芽汁的生物和非生物穩(wěn)定性。4.使高分子蛋白質(zhì)變性和凝固析出，提高啤酒的非生物穩(wěn)定性。5.降低麥芽汁的pH值，麥芽汁煮沸時，水中鈣離子和麥芽中的磷酸鹽起反應(yīng)，使麥芽汁的pH值降低，利于球蛋白的析出和成品啤酒pH的降低，有利于啤酒生物和非生物穩(wěn)定性的提高。6.還原物質(zhì)的形成，在煮沸過程中，麥芽汁色澤逐步加深，形成了一些成分復(fù)雜的還原物質(zhì)，如類黑素等。對啤酒的泡沫性能以及啤酒的風味穩(wěn)定性和非生物穩(wěn)定性的提高有利。7.揮發(fā)出不良氣味，把具有不良氣味的碳氫化合物，如香葉烯等隨水蒸汽的揮發(fā)而逸出，提高麥芽汁質(zhì)量。（四）冷卻煮沸定型后的麥芽

20、汁，必須立即冷卻，其目的是：1.降低麥芽汁溫度，使之達到合適酵母的溫度。2.使麥芽汁吸收一定量的氧氣，以利于酵母的生長增殖。3.析出和分離麥芽汁的冷、熱凝固物，改善發(fā)酵條件和提高啤酒質(zhì)量。五、100000t/a啤酒廠糖化車間的物料衡算啤酒廠糖化車間的物料平衡計算主要項目為原料（麥芽、大米）和酒花用量，熱麥汁和冷麥汁量，廢渣量（糖化糟和酒花糟）等。1. 糖化車間工藝流程示意圖（圖5-1）麥汁煮沸鍋麥糟糊化粉碎麥芽，大米糖化過濾水、蒸汽薄板冷卻器回旋沉淀槽熱凝固物冷凝固物發(fā)酵車間圖5-1 啤酒廠糖化車間工程流程示意圖2.工藝技術(shù)指標及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表5-1表5-1 啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項 目名 稱

21、百分比（%）項 目名 稱百分比（%）定 額 指 標原料利用率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根據(jù)上表的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)首先進行100kg原料生產(chǎn)12°淡色啤酒的物料衡算，然后進行100L12°淡色啤酒的物料衡算，最后進行100000t/a啤酒廠糖化車間的物料平衡計算。3. 100kg原料（60%麥芽，40%大米）生產(chǎn)12°P淡色啤酒的物料衡算（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

22、： 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： 0.60×70.5%×（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時的相對密度為1.084，而100熱麥汁比20時的麥汁體積增加1.04倍，故熱麥汁（100）體積為：（609.66÷1.084）×1.04=584.

23、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）=513.92L4. 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

24、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： 19.4611.68=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

25、糟量為：（10.06）（10075）/（10080）×11.68=13.72kg 濕大米糟量為：（10.13）（10092）/（10080）×7.78=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=102.04L5. 100000t/a 12

26、°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：240×7+60×5=1980（次）計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可算出每次投料量及其他項目的物料平衡。（1）年實際生產(chǎn)啤酒：100000÷1.012=98814229.25L（2）清酒產(chǎn)量：98814229.25÷（10.02）=100830846.2L（3）發(fā)酵液總量：100830846.2÷（10.015）=102366341.3L（4）冷麥汁量：102366341.3÷（10.016

27、）=104030834.6L（5）煮沸后熱麥汁量：104030834.6÷（10.075）=112465767.2L 20麥汁體積：112465767.2÷1.04=108140160.8L 12°P麥汁質(zhì)量為（20）：108140160.8×1.084=117.2×106Kg （6）混合原料量：117.2×106Kg ×12%÷73.16%=19.23×106Kg（7）麥芽耗用量：19.23×106Kg ×0.60=11.54×106Kg 大米耗用量：（19.2311.54

28、）×106=7.69×106Kg（8）酒花耗用量：112465767.2×0.2%=224931.53Kg根據(jù)經(jīng)驗估算，混合原料量定為19.3×106Kg，實際產(chǎn)量才大于100000t啤酒。 把前述的有關(guān)啤酒糖化間的三項物料衡算計算結(jié)果，整理成物料衡算表：如表5-2所示。表5-2 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100000t/a啤酒生產(chǎn)混合原料Kg10019.469747.47519300000麥芽Kg6011.685848.48911580000大米Kg407.783898.9

29、907720000酒花Kg1.220.2276114.029225777.89熱麥汁L584.92113.8257014.618112888943.8冷麥汁L541.05105.2852738.522104422273濕糖化糟Kg84.4216.438228.81816293060濕酒花糟Kg3.660.683342.088677333.66發(fā)酵成品液L532.39103.6051894.705102751516.6清酒液L524.41102.0451116.285101210243.9成品啤酒L513.9210050093.95999186039.01備注：12°P淡色啤酒的密度為

30、1012kg/m3，實際年生產(chǎn)啤酒為100376t。六、100000t/a啤酒廠糖化車間熱量衡算本設(shè)計采用國內(nèi)常用的雙醪一次煮出糖化法，下面就工藝為基準進行糖化車間的熱量衡算。工藝流程如6-1圖，數(shù)據(jù)根據(jù)表5-2以下對糖化過程各步操作的熱量分別進行計算：（一）糖化用水耗熱量Q1根據(jù)工藝，糊化鍋加水量為：G1=（3898.990+779.80）×4.5=21054.555kg式中，3898.990為糖化一次大米粉量，779.80為糊化鍋加入的麥芽量（為大米量的20%）。糖化鍋加水量為： G2=5068.69×3.5=17740.415kg式中，5068.69為糖化一次麥芽粉量

31、，即（5848.489-779.8）kg，而5848.489為糖化一次麥芽定額量。故糖化總用水量為：Gw=G1+G2=21054.555+17740.415=38794.97kg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（t2-t1）=5189215.187kJ去發(fā)酵煮沸強度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 779.80kg

32、t0（），20min麥芽粉 5068.69kg46.7， 60min料水比1：3.5t（）100，10min90 20min100，40min63，60min圖6-1 啤酒廠糖化工藝流程示意圖（二）第一次米醪煮沸耗熱量Q2由工藝流程圖可知Q2=Q21+Q22+Q231. 糊化鍋內(nèi)米醪由初溫t0加熱至100耗熱Q21Q21=G米醪c米醪（100-t0）（1） 計算米醪的比熱容c米醪根據(jù)經(jīng)驗公式c谷物=0.01（100-W）c0+4.18W進行計算。式中W為含水百分率；c0為絕對谷物比熱容，取 c0=1.55kJ/（kg·K）。c麥芽=0.01（100-6）1.55+4.18×

33、6=1.708 kJ/（kg·K）c大米=0.01（100-13）1.55+4.18×13=1.891 kJ/（kg·K） c米醪=（G大米c大米+G麥芽c麥芽+G1cw）/（G大米+G麥芽+ G1）=（3898.990×1.891+779.8×1.708+21054.555×4.18）÷（3898.990+779.8+21054.555）=3.758 kJ/（kg·K）（2） 米醪的初溫t0設(shè)原料的初溫為18，而熱水為50，則 t0=（G大米c大米+G麥芽c麥芽）×18+G1cw×50/ G米

34、醪c米醪=47.12其中：G米醪=3898.990+779.8+G1=25733.345kg（3）把上述結(jié)果代回Q21=G米醪c米醪（100-t0），得Q21=25733.345×3.758（100-47.12）=5113808.548kJ 2. 煮沸過程蒸汽帶出的熱量Q22 設(shè)煮沸時間為40min，蒸發(fā)量為每小時5%，則蒸發(fā)水分為： V1=G米醪×5%×40÷60=857.778kg故Q22=V1I=857.778×2257.2=1936176.502kJ式中，I為煮沸溫度（約為100）下水的汽化潛熱（kJ/kg）。3熱損失Q23米醪升溫和第

35、一次煮沸過程的熱損失約為前二次耗熱量的15%，即：Q23=15%（Q21+Q22）4.由上述結(jié)果得：Q2=1.15（Q21+Q22）=8107482.807kJ（三）第二次煮沸前混合醪升溫至70的耗熱量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t。 1. 糖化鍋中麥醪的初溫t麥醪已知麥芽粉初溫為18，用50的熱水配料，則麥醪溫度為：t麥芽=（G麥芽c麥芽×18+G2cw×50）/G麥醪c麥醪=（5068.69×1.708×18+17740.415×4.18×50）/（

36、22809.105×3.631）=46.65其中：G麥醪=G麥芽+G2=5068.69+17740.415=22809.105kg c麥醪=（G麥芽c麥芽+G2cw）/（G麥芽+G2）=（5068.69×1.708+17740.415×4.18）/（5068.69+17740.415）=3.631kJ/（kg·K） 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，則米醪的中間溫度為： t=（G混合c混合t混合- G麥醪c麥醪t麥醪）/ G米醪c米醪=（48542.45×3.765×63-22809.105×3.

37、631×46.65）/（24875.567×3.758）=81.84其中：G米醪= G米醪V1=25733.345-857.778=24875.567kgG混合=G米醪+G麥醪=25733.345+22809.105=48542.45kgc混合=（G米醪c米醪+ G麥醪c麥醪）/（G米醪+G麥醪）=（25733.345×3.758+22809.105×3.631）/（24875.567+22809.105）=3.765 kJ/（kg·K）因此溫度比煮沸溫度只低20左右，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。3. Q3=

38、G混合c混合（7063）=1279336.27kJ（四）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 +Q431. 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：G米醪= G米醪V1=25733.345-857.778=24875.567kg糖化鍋的麥芽醪量為：G麥醪=G麥芽+G2=5068.69+17740.415=22809.105kg故進入第二次煮沸的混合醪量為：G混合=G米醪+G麥醪= 24875.567+22809.105=47684.672kg（2）根據(jù)工藝，糖化結(jié)束醪為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（7

39、870）/ G混合（10070）=26.67%（3）麥醪的比熱容c麥醪=（G麥芽c麥芽+G2cw）/（G麥芽+G2）=（5068.69×1.708+17740.415×4.18）/（5068.69+17740.415）=3.631kJ/（kg·K）混合醪的比熱容：c混合=（G米醪c米醪+ G麥醪c麥醪）/（G米醪+G麥醪） =（24875.567×3.758+22809.105×3.631）/（24875.567+22809.105）=3.697kJ/（kg·K）（4） 故Q41=26.67% G混合c混合（10070）=141049

40、8.149kJ2.二次煮沸過程蒸汽帶走的熱量Q42煮沸時間為10min，蒸發(fā)強度為5%，則蒸發(fā)水分量為：V2=26.67% G混合×5%×10÷60=105.98kg故Q42=IV2=2257.2×105.98=239218.056kJ式中，I為煮沸下飽和蒸汽焓（kJ/kg）。3.熱損失Q43根據(jù)經(jīng)驗有：Q43=15%（Q41+Q42）4.把上述結(jié)果代回Q4= Q41+ Q42 +Q43 得Q4=1.15（Q41+Q42）=1897173.636kJ（五）洗糟水耗熱量Q5設(shè)洗糟水平均溫度為80，每100kg原料用水450kg，則用水量為：G洗=9747.

41、475×450÷100=43863.638kg故Q5=G洗cw（8018）=11367700.29kJ（六）麥汁煮沸過程耗熱量Q6Q6=Q61+Q62+Q631.麥汁升溫至沸點耗熱量Q61有表5-2糖化物料衡算表可知，100kg混合原料可得到609.66kg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：G麥汁=9747.475×609.66÷100=59426.456kg又c麥汁=（5848.489×1.708+3898.99×1.891+9747.475×6.4×4.18）/（9747.475

42、15;7.4）=3.856 kJ/（kg·K）故Q61= G麥汁c麥汁（100-70）=6874452.43kJ2.煮沸過程蒸發(fā)耗熱量Q62煮沸強度10%，時間1.5h，則蒸發(fā)水分為：V3=59426.456×10%×1.5=8913.97kg故Q62=IV3=2257.2×8913.97=20120613.08kJ3.熱損失為Q63=15%（Q61+Q62）4.把上述結(jié)果代回Q6=Q61+Q62+Q63可得出麥汁煮沸總耗熱Q6=115%（Q61+Q62）=31044325.34kJ(七)糖化一次總耗熱量Q總（八）糖化一次耗用蒸汽量D使用表壓為0.3MP

43、a的飽和蒸汽，I=2725.3kJ/kg，則 式中，i為相應(yīng)冷凝水的焓（561.47kJ/kg）；為蒸汽的熱效率，取=95%。（九）糖化過程每小時最大蒸汽耗量Qmax在糖化過程各步驟中，麥汁煮沸耗熱量Q6為最大，且知煮沸時間為90min，熱效率95%，故：Qmax 21785491.47kJ/h相應(yīng)的最大蒸汽耗量為：（十）蒸汽單耗根據(jù)設(shè)計，每年糖化次數(shù)為1980次，共生產(chǎn)啤酒100410t。年耗蒸汽總量為：DT=28645.71×1980=56718505.8kg每噸啤酒成品耗蒸汽（對糖化）：Ds=56718505.8÷100376=565.06kg/t啤酒每晝夜耗蒸汽量（

44、生產(chǎn)旺季算）為：Dd=28645.71×7=200519.97kg/d將上述計算結(jié)果列成熱量消耗綜合表名稱規(guī)格（MPa）每噸產(chǎn)品消耗定額（kg）每小時最大用量（kg/h）每晝夜消耗量（kg/d）年消耗量（kg/a）備注蒸汽0.3（表壓）565.0610068.023200519.9756718505.8七、設(shè)備的工藝計算和設(shè)備選型（一）啤酒廠糖化設(shè)備的組合方式六器組合方式，一只糊化鍋，一只糖化鍋，一只過濾槽和兩只麥汁煮沸鍋，一只回旋沉淀槽，一只麥汁冷卻器。（二）糊化設(shè)備1.功能用途糊化設(shè)備是用來加熱、煮沸谷物輔料（大米粉或玉米粉）和部分麥芽粉醪液，使淀粉糊化和液化的設(shè)備，用于糊化的設(shè)

45、備有糊化鍋和糊化煮沸鍋。3.型號根據(jù)QB91789和ZBY9903090標準的規(guī)定，常用的糊化鍋產(chǎn)品型號見表7-2表7-2 常用糊化鍋型號表型號結(jié)構(gòu)型式成套糖化設(shè)備每次糖化熱麥汁量（m3/次）有效容積（m3）JYQ14×16圓柱形鍋身、球形夾套式加熱底146JYQ35.5×13圓柱形鍋身、球形夾套式加熱底35.513JYZ35.5×13圓柱形鍋身、錐形夾套式加熱底35.513JJV35.5×17矩形鍋身、“V”形加熱底35.517JJV50×15矩形鍋身、“V”形加熱底5015JYG50×18圓柱形鍋身、盤管式加熱裝置5018JYV5

46、0×25圓柱形鍋身、“V”形加熱底5025JYZ50×20圓柱形鍋身、錐形夾套式加熱底5020JYZ90×27圓柱形鍋身、錐形夾套式加熱底9027JYZ90×43圓柱形鍋身、“V”形加熱底90434.根據(jù)實際情況，本設(shè)計采用JYV型糊化鍋。（1）鍋體 JYV的鍋體是由圓柱形鍋身，“V”形加熱底和錐形鍋蓋組成的容器。這種糊化鍋是引進德國斯坦尼克公司的技術(shù)設(shè)計制造的，是我國目前啤酒成套糖化設(shè)備一次糖化熱麥汁成品量最大的糊化鍋之一。雖然圓形糊化鍋的“V”形加熱底的形狀與矩形糊化鍋不同，但其基本結(jié)構(gòu)是相同的，即通入蒸汽的氣室都是焊在鍋底下的許多角鋼構(gòu)成。這種鍋在

47、鍋身上還裝有與其高度相近并帶有容量刻度的視鏡，設(shè)在鍋蓋上的人空門打開時，電源被切斷，攪拌器停止轉(zhuǎn)動。糊化鍋的鍋體由裙座來支撐，在裙座上開有方形人孔門，供拆裝和檢查傳動裝置之用。糊化鍋鍋體的材質(zhì)為0Cr19Ni9，裙座為碳鋼。（三）糖化設(shè)備1.功能用途 糖化設(shè)備是用來進行麥芽粉的蛋白分解，并與以糊化的大米醪混合，使醪液保持一定的溫度，進行淀粉糖化的設(shè)備。用于糖化的設(shè)備使糖化鍋。如圖72所示。2.分類糖化鍋的品種按啤酒成套糖化設(shè)備每次糖化的熱麥汁產(chǎn)量劃分為14，25，35.5，50，63，90m3等五種。糖化鍋的結(jié)構(gòu)形式按鍋身形狀和介質(zhì)加熱方式劃分為六種，見表7-3表7-3糖化鍋的分類表結(jié)構(gòu)型式代

48、號圓柱形鍋身、平形夾套式加熱底YP圓柱形鍋身、球形夾套式加熱底YQ圓柱形鍋身、錐形夾套式加熱底YZ圓柱形鍋身、環(huán)管式加熱裝置YH圓柱形鍋身、“V”形加熱底YV矩形鍋身、“V”形加熱底JV3.型號根據(jù)QB91789標準的規(guī)定，常用的糖化鍋產(chǎn)品型號見表7-4表7-4 常用糖化鍋型號表型號結(jié)構(gòu)型式成套糖化設(shè)備每次糖化熱麥汁成品量（m3/次）有效容積（m3）JYP14×10圓柱形鍋身、平形夾套式加熱底1410JYQ35.5×23圓柱形鍋身、球形夾套式加熱底35.523JYH35.5×32圓柱形鍋身、環(huán)管式加熱裝置35.532JJV35.5×30矩形鍋身、“V”形

49、加熱底35.530JJV50×39矩形鍋身、“V”形加熱底5039JYZ50×37圓柱形鍋身、錐形底5037JYV50×39圓柱形鍋身、“V”形加熱底5039JYH50×40圓柱形鍋身、環(huán)管式加熱裝置5040JYZ90×73圓柱形鍋身、錐形夾套式加熱底9073JYN90×78圓柱形鍋身、“V”形加熱底90784. 根據(jù)實際情況，本設(shè)計采用JYV型糖化鍋，其鍋體結(jié)構(gòu)與特點，攪拌，材料均與本設(shè)計中糊化鍋相似。5.糖化鍋的相關(guān)計算 根據(jù)物料以及熱量衡算所得數(shù)據(jù)可知，一次糖化糖化鍋中需要麥芽粉量為5068.69kg，加水17740.415kg

50、，糊化鍋中大米麥芽混合物量為（3898.990+779.80）4678.79kg，加水21054.555kg，糊化時蒸發(fā)量為857.778kg。因此第一次煮沸后，47684.672kg由表5-1可知，大米粉含水量為13，麥芽粉含水量為6糖化醪干物質(zhì)相對密度為1.08，則：糖化鍋有效體積糖化鍋的容量系數(shù)在0.770.82之間，鍋身與高度之比一般取21。設(shè)計估算可以按下式估算D，設(shè)底高部分為空余系數(shù)部分，取圓筒直徑D與高度H之比為21，則所以，D=4.8m圓整 取D=5.0m H=2.5m取容量系數(shù)為0.8，則糊化鍋的全容積為V全44.15÷0.855.18m3升氣管截面積為液體蒸發(fā)面積

51、的1/301/50，取1/50，則 所以d=0.80m 選攪拌器為二折葉旋漿攪拌器d=2/3D=3.3m =60° n=20r/min=0.33r/s（2）計算Q、K、A （假設(shè)加熱用P=248.4Pa（絕）飽和蒸汽加熱。）依熱量衡算部分數(shù)據(jù)，在雙醪二次煮出糖化法中，最大傳熱是在第二次煮沸前混合醪由63升溫至70，所需熱量為Q3=G混合c混合（70-63）=1279336.27kJQ=G混合×c混合×（7063）×=1279336.27×=15352035.24kJ/h.加熱面材料取不銹鋼板=8mm，不銹鋼=17.4W/（m·K）總傳

52、熱系數(shù)，由于不銹鋼板的導(dǎo)熱系數(shù)很小，所以1和2可忽略不計，因此考慮實際熱效率比理論K值降低20%即K實=2175×0.8=1740W/（m2·K） 傳熱面積：取A=41m2（3）攪拌功率計算設(shè)攪拌器寬b=0.40m，鍋內(nèi)液柱高H液=2.9m，按永田公式：設(shè)攪拌器折角=60°=38.71=0.6950=1.1+4-2.5-7=1.3112Rem=nd2/= =0.130相關(guān)參數(shù)：d攪拌漿葉長度（m）n漿葉轉(zhuǎn)數(shù)（r/s）流體密度（kg/m3）流體粘度（N·s/m2）（Pa·s）D糊化鍋直徑（m）b攪拌漿葉寬度（m）H液液層高度（m）攪拌漿折葉角，一

53、般為45°或60°K1攪拌阻力系數(shù) 6.根據(jù)實際計算，本設(shè)計選取JYV50×45型糖化鍋，主要的技術(shù)參數(shù)為型號JYV50×45型號JYV50×45全容積（m3）有效容積（m3）加熱面積工作溫度： 加熱底（）工作壓力：鍋內(nèi)（MPa） 加熱底（MPa）鍋身直徑（mm）564541167常壓0.655000鍋體高度（mm）攪拌器：直徑（mm） 轉(zhuǎn)速（r/min）電動機：功率（kW） 轉(zhuǎn)速設(shè)備質(zhì)量（kg）外型尺寸（直徑×高度，不含排氣筒）（mm）250033002012.513.5137005200×82507.安裝調(diào)試與使用維護均

54、與糊化鍋相同。（四）麥汁過濾設(shè)備1.概述：糖化過程結(jié)束后，必須于最短的時間內(nèi)將麥汁與麥糟分離，因為麥汁與糟長時間混貯會使麥汁質(zhì)量下降。麥汁過濾設(shè)備就是用來過濾糖化醪，使麥汁與麥糟迅速分離而得到澄清麥汁的設(shè)備。常用的設(shè)備有過濾槽，壓濾機和快出滲出槽。本設(shè)計采用過濾槽，它是最廣泛使用的麥汁過濾設(shè)備，當糖化過程結(jié)束后，進入過濾槽的醪液，先聚集在槽內(nèi)過濾板上部，經(jīng)沉降后，麥糟形成過濾層，麥汁則流經(jīng)麥糟過濾層和過濾板，并經(jīng)過出料閥而被送往麥汁煮沸鍋。從麥汁流經(jīng)麥糟過濾層到麥汁煮沸鍋的整個過濾過程，形成一種緩慢交替的流態(tài)平衡，由于麥糟過濾層堵塞致使阻力增大，麥汁流量調(diào)節(jié)不當或吸力太強等原因而受到破壞時，麥汁過濾便會受阻或中斷，此時排出的麥汁漸見混濁。（五）麥汁煮沸設(shè)備1.功能用途麥汁煮沸設(shè)備是用來對麥汁進行煮沸、滅菌、析出熱變性凝固蛋白質(zhì)，蒸發(fā)掉多余的水分，使麥汁濃縮到規(guī)定的濃度，并加入酒花，使酒花所含的苦味和芳香物質(zhì)進入麥汁的設(shè)備，用于麥汁煮沸的設(shè)備主要有麥汁煮沸鍋。但為了提高煮沸鍋的煮沸強度和設(shè)備利用率，近代化的煮沸系統(tǒng)除麥汁煮沸鍋外，還附有各種類型的加熱裝置和附屬容器如麥汁預(yù)貯槽。