產(chǎn)萬噸啤酒廠設(shè)計說明書

1、設(shè)計說明書 年產(chǎn)10萬噸啤酒工廠工藝設(shè)計 姓名： 張碩 學(xué)號： 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：中國啤酒產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，市場需求量大，中國的啤酒工業(yè)進入了旺盛的成熟期,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,開始對啤酒的質(zhì)量, 啤酒工業(yè)的經(jīng)濟效益更加重視,啤酒工業(yè)的規(guī)模按照國際上的慣例,開始向大型化,集團化方向發(fā)展。本設(shè)計是年產(chǎn)10萬噸啤酒工廠工藝設(shè)計，包括廠址選擇、工藝流程、全場平面設(shè)計圖等。 關(guān)鍵字：啤酒工廠 廠址選擇 全場平面設(shè)計圖 工藝流程目錄1、 項目介紹 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 16 現(xiàn)在我國啤酒產(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，充分顯示了我國啤酒工業(yè)強勁的發(fā)展勢頭。但是，我國啤酒與世界發(fā)達國家相比，仍有很大差距。我國啤酒廠不合理企業(yè)規(guī)模偏多，達不到啤酒生產(chǎn)應(yīng)有的經(jīng)濟規(guī)模。通過對國內(nèi)外技術(shù)經(jīng)濟指標的數(shù)據(jù)分析得出，10萬噸年規(guī)模以上的啤酒廠才有較好的技術(shù)經(jīng)濟指標水平。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)備的自動化程度不高，工藝落后的小酒廠，所以建設(shè)一個現(xiàn)代化的大規(guī)模的啤酒廠勢在必行。1 項目介紹隨著中國改革開放的深入，中國經(jīng)濟的快速發(fā)展使得中國啤酒市場

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

4、整個啤酒行業(yè)的發(fā)展趨勢也是愈發(fā)明顯。我國啤酒市場也逐漸成熟，以國際啤酒跨國公司主導(dǎo)著我國啤酒市場的整合。在經(jīng)濟全球化和中國加入WTO的環(huán)境下，外資再次進入我國市場，與國內(nèi)大企業(yè)集團結(jié)成戰(zhàn)略聯(lián)盟，控股或參股，使我國啤酒行業(yè)的發(fā)展速度大大加快。本設(shè)計旨在建立一個現(xiàn)代化大規(guī)模的啤酒工廠。1.1 工廠名稱年產(chǎn)10萬噸啤酒生產(chǎn)工廠1.2 經(jīng)濟指標全場建筑面積13506平米，全場占地面積20000平米，年產(chǎn)10萬噸，工廠總?cè)藬?shù)為300名。1.3 設(shè)計說明 從沈陽地區(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)計充分考慮到本地風(fēng)向問題，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)）地處沈陽市區(qū)北郊，位于大連、沈陽、長春、哈爾濱“東北城市走廊”中部，南靠沈陽市區(qū)，北隔遼河、萬泉河與鐵嶺、法庫縣相望，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)基地改革開放的試驗區(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)，黃家自來水廠

6、日供水能力達10萬噸，是沈陽五大水源地之一。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。沈北新煤氣儲罐儲氣能力達20萬立方米。郵電通訊與各大城市聯(lián)網(wǎng)，可辦理國際國內(nèi)郵政業(yè)務(wù)，程控電話可直接撥通國際國內(nèi)各大城市。 工業(yè)發(fā)展突飛猛進。形成了以機械、建材、制藥、機繡、化工、造紙、服裝、釀酒八大行業(yè)為主體、門類齊全的工業(yè)體系。鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)異軍突起，成為全區(qū)經(jīng)濟的主導(dǎo)力量。 此廠北靠蒲河，南鄰渾河，周圍共有九十九座山，九十九個泉眼，是大清龍脈所在地。與著名的蓮花池泉、仲官泉、王崗臺泉相連，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)共有國省干線公路三條總長度84公里，縣級公路九條、27公里，鄉(xiāng)級公路15條、155公里,形成了以國省干線為骨架,縣鄉(xiāng)公路為支線、村級公路為補充的四通八達的公路網(wǎng),全區(qū)公路密度達到了46.05%/百平方公里。沈大、沈哈高速公路連結(jié)成網(wǎng)，國、省、市、區(qū)、鄉(xiāng)五級公路四通八達；并在境內(nèi)設(shè)有4個出口；沈陽至哈爾濱、沈陽至承德、沈陽至明水、沈陽至平崗等4條過境國、省級公路干線同區(qū)鄉(xiāng)級公路形成了密集交錯、四通八達的交通運輸網(wǎng)。長大鐵路貫穿境內(nèi)，南下可抵遼南沿海及關(guān)內(nèi)，北上可達長春、哈爾濱及中俄邊境口岸。長大鐵路貫穿境內(nèi)。2.3氣候條件沈陽位于中國東北地區(qū)南部，遼寧省中部，坐標介于東經(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。冬寒時間較長，近六個月，降雪較少；夏季時間較短，多雨，春秋兩季氣溫變化迅速，持續(xù)時間短：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)計思路圖示 圖2.啤酒生產(chǎn)工藝流程圖3.2簡易流程 水，蒸汽 酒花 糊化鍋粉碎機回旋沉淀槽煮沸鍋過濾槽糖化鍋麥芽大米 麥糟 熱凝固

9、物 酵母 CO2成品殺菌機灌裝機清酒罐過濾器（啤酒）發(fā)酵罐冷卻器（麥汁）： 鮮啤圖3 簡易工藝流程圖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)10萬噸啤酒工廠建構(gòu)筑物明細表編號名稱1門衛(wèi)一（人流入口）2門衛(wèi)二（物流入口）3綠化地4倉庫5停車場6原料間7糖化車間8發(fā)酵車間9原料庫10水處理氣體間空壓站11變配電12制冷間13包裝車間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)筑物布置說明 工廠布局整體呈長方形，兩處門衛(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)，變配電靠近負荷中心，線路短，較安全方便；兩側(cè)分別是停車場、倉庫和瓶堆區(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道路和運輸設(shè)計 此圖紙中道路簡潔明了，門口處設(shè)置人流出入處及物流出入處，人流出入口接近停車場及生產(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，方便車輛及人員來往。 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，同時盡可能擴大綠化面積，盡量減少污染，美化周邊環(huán)境，并且盡可能將生產(chǎn)車間靠近，減少電量及物料的輸送，節(jié)約電能。5

11、工藝計算5.1 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（糖化槽和酒花槽）等。5.1.1 糖化車間工藝流程示意圖如圖3所示，根據(jù)我國啤酒生產(chǎn)現(xiàn)況，有關(guān)生產(chǎn)原料配比、工藝指標及生產(chǎn)過程的損失等數(shù)據(jù)如表2所示。5.1.2 工藝技術(shù)指標及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)根據(jù)表2的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，首先進行100kg原料生產(chǎn)12淡色啤酒的物料計算，然后進行1000L 12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。表2 啤酒生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)項 目名 稱百分比（%）項 目名 稱百分比（%）定額指標無水麥芽浸出率75

12、原料配比麥 芽75大 米25無水大米浸出率92啤酒損失率（對熱麥汁）冷卻損失3發(fā)酵損失1原料利用率98.5過濾損失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時的相對密度為1.084g/ml，而100熱麥汁是20時的麥汁體積的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。由此可計算出每次投料量及其他項目的物料平衡。把上述的有關(guān)啤酒廠釀造車間的三項物料衡算計算結(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 啤酒廠釀造車間物料衡算表物料名稱單位對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,實際年生產(chǎn)啤酒100006噸。5.2 100000t/a啤酒廠糖化車間的熱量衡算二次煮出糖化法是啤酒常用的糖化工藝，下面就以為基準進行糖化車間的熱量衡算。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)計算米醪的比熱容M米醪根據(jù)經(jīng)驗公式M容物=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/(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程蒸汽帶走的熱量Q42煮沸時間為10min，蒸發(fā)強度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麥汁煮沸過程耗熱量Q6 Q6=Q61+Q62+Q635.2.6.1麥汁升溫至沸點耗熱量Q61 由表2啤酒廠釀造車間物料衡算表可知，100kg混合原料可得到574kg熱麥汁，并設(shè)過濾完畢麥汁溫度為70，則

28、進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煮沸強度10%，時間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糖化過程每小時最大蒸汽耗量Dmax在糖化過程各步驟中，麥汁煮沸耗熱量Q6為最大，且已知煮沸時間為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，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)至于糖化過程的冷卻，如熱麥汁被冷卻成冷麥汁后才送井發(fā)酵車間，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“耗冷量計算”中將會介紹最后，把上述結(jié)果列成熱量消耗綜合表，如表3 表4 100000t/a啤酒廠糖化車間總熱量衡算表名稱規(guī)格（MPa）每噸消耗定額（kg）每小時最大用量（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，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。下面以目前我國應(yīng)用最普遍的錐形罐發(fā)酵工藝進行100000t/a啤酒廠發(fā)酵車間的耗冷量計算。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 過濾清酒灌4.3.2工藝技術(shù)指標及基礎(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)酵時間6天； 4鍋

33、麥汁裝1個錐形罐； 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)酵車間耗冷性質(zhì)，可分成工藝耗冷量和非工藝耗冷量兩類，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。糖化車間送來的熱麥汁溫度為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小時內(nèi)完成冷卻過程，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（） 冷卻操作過程時間（h）根據(jù)設(shè)計結(jié)果，每個錐形發(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) 工藝要求此過程在2天內(nèi)完成，則耗冷量為（麥汁每天裝1.5個錐形罐）：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 酵母洗滌用冷無菌水冷卻的耗冷量Q3在錐形罐啤酒發(fā)酵過程，主發(fā)酵結(jié)束時要排放部分酵

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的無菌水洗滌，洗滌無菌水量為酵母量的3倍。冷卻前無菌水溫30。用-8的酒精液作冷地介質(zhì)。由中述條件，可得無菌水用量為：Mw=67922.3*6*1.0%*3=12226.01 (kg/d) 每罐無菌水用量：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)無菌水冷卻操作在2h小時內(nèi)完成，則每罐用于酵母洗滌的無菌水耗冷量：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，每月需進行一次酵母純培養(yǎng)，培養(yǎng)時間為12d，即288h。根據(jù)工廠實踐，年產(chǎn)100000t啤酒酵母培養(yǎng)單位耗冷量為56.5 KJ/h，則對應(yīng)的年耗冷量為：Q4= 56.5*288*12=195264 (KJ) 4.3.3.5發(fā)酵車間工藝耗冷量Qt綜上計算，可算出發(fā)酵車間的工藝耗冷量為：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)酵過程工藝耗冷量外，發(fā)酵罐外壁、運轉(zhuǎn)機械、維護結(jié)構(gòu)及管道等均會耗用或散失冷量，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，由于太陽輻射，對流傳熱和熱傳導(dǎo)等造成冷量散失。通常，這部分的冷量由經(jīng)驗數(shù)據(jù)計算后取得。根據(jù)經(jīng)驗，年產(chǎn)10萬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、過濾機及管道等散失冷量Q6因涉及的設(shè)備、管路很多，若按前面介紹的公式計算，十分繁雜，故啤酒廠設(shè)計時往往根據(jù)實驗經(jīng)驗選取。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)酵車間冷量衡算表將上述計算結(jié)果，整理后可得100000t/a啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表，如表4所得表4 啤酒廠發(fā)酵車間冷量衡算表耗冷分類耗冷項目每小時耗冷量(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合計總耗冷Q30422416115274.64.4年產(chǎn)10

42、萬噸12度啤酒的用水量計算 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,糖化一次用水時間為0.5小時。每小時最大用水量=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，用水時間1.5小時。每小時最大用水量=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，用水時間2小時。每小時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，洗刷時間0.5小時。每小時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)備用水時間1小時。則每小時最大用水量=7.2*6/1=43.2(t/h)6.發(fā)酵罐洗刷用水（無菌水）每罐洗刷用水4噸洗滌0.5小時。每小時最大洗刷發(fā)酵罐用水量=4/0.5=8（t/h）7.清酒罐洗刷用水（無菌水）每罐耗水3噸，洗滌0.5小時。每小時最大洗刷清酒罐用水量=3/0.5=6（t/h）8.過濾機用水量每臺每次用水2噸，使用時間為1.2小時，共6臺機。每小時最大洗滌過濾機用水量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，計算出平均用水34（t/h）10.麥

44、汁冷卻器洗水每次用水3噸，時間0.5小時，每小時最大用水量6（t/h）11.洗瓶機用水洗瓶機最大生產(chǎn)能力20000瓶/小時，每瓶用水量1kg。每小時最大洗瓶機用水量=20000*1/1000=20（t/h）12.裝酒機洗水（無菌水）每班沖洗一次，用水2噸，每次0.5小時。最大用水量=2/0.5=4（t/h）13.殺菌機用水按每瓶用水0.6kg計，則用水量=20000*0.6/1000=12（t/h）14.冷凍機冷卻水按公式m=Q/c(t2-t1)計算，每小時需冷卻水36噸15.鍋爐房用水量蒸汽量10（t/h）的鍋爐6臺，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，每小時平均1.25（t/h）上述各項之和最大總用水量，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大值來計算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)備計算及選型5.1