毕业设计论文：年产5万吨啤酒厂生产车间工艺设计(共33页)

1、黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）PAGE III- PAGE II -黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）- PAGE I - 年产50000吨11o啤酒厂生产(shngchn)车间工艺设计(shj)摘 要本设计(shj)是对年产5万吨11淡色啤酒厂生产车间设计。在设计过程中，完成了啤酒生产工艺流程的确定，根据产量进行糖化和发酵车间的物料衡算及热量衡算，车间的设备计算和设备选型，糖化车间平面布置及工厂总平面设计，而且对啤酒厂的投资及经济效益进行评估并进行可行性分析。关键词：设计；工艺流程；发酵；糖化Annual output of 50,000 tons of 11o Brewery Pr

2、ocess Design WorkshopAbstractThis design is about an annual output of 50,000 tons pale beer production plant design. In the design process, the completion of the determination of the beer production process, according to production for saccharification and fermentation plant material balance and hea

3、t balance, workshop equipment and computing equipment selection, plant layout and plant glycosylation total graphic design, and on the brewerys investment and economic benefits and feasibility analysis.Key word：Design；process；fermentation；saccharification目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc260741061

4、 摘 要 PAGEREF _Toc260741061 h I HYPERLINK l _Toc260741062 Abstract PAGEREF _Toc260741062 h II HYPERLINK l _Toc260741063 第1章 绪 论 PAGEREF _Toc260741063 h 1 HYPERLINK l _Toc260741064 1.1 啤酒行业(hngy)简介 PAGEREF _Toc260741064 h 1 HYPERLINK l _Toc260741065 1.2 生产(shngchn)规模 PAGEREF _Toc260741065 h 1 HYPERLIN

5、K l _Toc260741066 1.3 设计(shj)范围 PAGEREF _Toc260741066 h 1 HYPERLINK l _Toc260741067 1.4 厂址的选择1 HYPERLINK l _Toc260741068 1.5 项目实施的意义 PAGEREF _Toc260741068 h 2 HYPERLINK l _Toc260741069 第2章 设计说明书 PAGEREF _Toc260741069 h 3 HYPERLINK l _Toc260741070 2.1 规模及生产方案 PAGEREF _Toc260741070 h 3 HYPERLINK l _To

6、c260741071 2.2 产品质量及标准 PAGEREF _Toc260741071 h 3 HYPERLINK l _Toc260741072 第3章 工艺流程 PAGEREF _Toc260741072 h 5 HYPERLINK l _Toc260741073 3.1 啤酒酿造工艺流程图 PAGEREF _Toc260741073 h 5 HYPERLINK l _Toc260741074 3.2 工艺要点 PAGEREF _Toc260741074 h 5 HYPERLINK l _Toc260741075 3.2.1 粉碎 PAGEREF _Toc260741075 h 5 HY

7、PERLINK l _Toc260741076 3.2.2 糖化、糊化 PAGEREF _Toc260741076 h 5 HYPERLINK l _Toc260741077 3.2.3 麦汁过滤 PAGEREF _Toc260741077 h 6 HYPERLINK l _Toc260741078 3.2.4 高温煮沸 PAGEREF _Toc260741078 h 6 HYPERLINK l _Toc260741079 3.2.5 澄清冷却 PAGEREF _Toc260741079 h 6 HYPERLINK l _Toc260741080 3.2.6 加入酵母发酵6 HYPERLINK

8、 l _Toc260741081 3.2.7 硅藻过滤 PAGEREF _Toc260741081 h 7 HYPERLINK l _Toc260741082 3.2.8 包装成品 PAGEREF _Toc260741082 h 7 HYPERLINK l _Toc260741083 第4章 工艺计算 PAGEREF _Toc260741083 h 8 HYPERLINK l _Toc260741084 4.1 工艺技术指标及基础数据 PAGEREF _Toc260741084 h 8 HYPERLINK l _Toc260741085 4.1.1 100kg原料的物料衡算 PAGEREF _

9、Toc260741085 h 8 HYPERLINK l _Toc260741086 4.1.2 100L啤酒的物料衡算 PAGEREF _Toc260741086 h 9 HYPERLINK l _Toc260741087 4.1.3 每次糖化的物料衡算 PAGEREF _Toc260741087 h 10 HYPERLINK l _Toc260741088 4.2 糖化车间的耗热量计算 PAGEREF _Toc260741088 h 11 HYPERLINK l _Toc260741089 4.2.1 糖化和糊化用水耗热量Q1 PAGEREF _Toc260741089 h 11 HYPE

10、RLINK l _Toc260741090 4.2.2 糊化锅中米醪煮沸耗热量Q2 PAGEREF _Toc260741090 h 12 HYPERLINK l _Toc260741091 4.2.3 第二次煮沸前混合(hnh)醪升温至70的好热量(rling)Q3 PAGEREF _Toc260741091 h 14 HYPERLINK l _Toc260741092 4.2.4 第二次煮沸混合(hnh)醪的耗热量Q4 PAGEREF _Toc260741092 h 14 HYPERLINK l _Toc260741093 4.2.5 洗槽水耗热量Q5 PAGEREF _Toc2607410

11、93 h 15 HYPERLINK l _Toc260741094 4.2.6 麦汁煮沸过程好热量Q6 PAGEREF _Toc260741094 h 15 HYPERLINK l _Toc260741095 4.2.7 糖化一次总耗热量Q总 PAGEREF _Toc260741095 h 16 HYPERLINK l _Toc260741096 4.2.8 糖化一次耗用蒸汽量D PAGEREF _Toc260741096 h 16 HYPERLINK l _Toc260741097 4.2.9 糖化过程每小时最大蒸汽耗热量Qmax PAGEREF _Toc260741097 h 16 HYP

12、ERLINK l _Toc260741098 4.2.10 蒸汽单耗 PAGEREF _Toc260741098 h 17 HYPERLINK l _Toc260741099 4.3 发酵车间耗冷量计算 PAGEREF _Toc260741099 h 17 HYPERLINK l _Toc260741100 4.3.1 工艺耗冷量 PAGEREF _Toc260741100 h 18 HYPERLINK l _Toc260741101 4.3.2 非工艺耗冷量Qnt PAGEREF _Toc260741101 h 20 HYPERLINK l _Toc260741102 第5章 主要设备选型及

13、计算 PAGEREF _Toc260741102 h 22 HYPERLINK l _Toc260741103 5.1 主要设备计算 PAGEREF _Toc260741103 h 22 HYPERLINK l _Toc260741104 5.1.1 糖化锅 PAGEREF _Toc260741104 h 22 HYPERLINK l _Toc260741105 5.1.2 糊化锅 PAGEREF _Toc260741105 h 22 HYPERLINK l _Toc260741106 5.1.3 煮沸锅 PAGEREF _Toc260741106 h 22 HYPERLINK l _Toc2

14、60741107 5.1.4 过滤槽 PAGEREF _Toc260741107 h 23 HYPERLINK l _Toc260741108 5.1.5 回旋沉淀槽 PAGEREF _Toc260741108 h 23 HYPERLINK l _Toc260741109 5.1.6 发酵罐 PAGEREF _Toc260741109 h 23 HYPERLINK l _Toc260741110 5.1.7 清酒罐 PAGEREF _Toc260741110 h 24 HYPERLINK l _Toc260741111 5.1.8 CIP系统设计思路 PAGEREF _Toc260741111

15、 h 24 HYPERLINK l _Toc260741112 5.2 设备一览表(见附录A) PAGEREF _Toc260741112 h 24 HYPERLINK l _Toc260741113 第6章 车间平面布置设计 PAGEREF _Toc260741113 h 25 HYPERLINK l _Toc260741114 6.1 发酵工厂车间布置的原则 PAGEREF _Toc260741114 h 25 HYPERLINK l _Toc260741115 6.1.1 车间布置应符合生产工艺的要求 PAGEREF _Toc260741115 h 25 HYPERLINK l _Toc

16、260741116 6.1.2 车间布置应符合生产操作的要求 PAGEREF _Toc260741116 h 25 HYPERLINK l _Toc260741117 6.1.3 车间布置应符合设备安装及检修的要求 PAGEREF _Toc260741117 h 25 HYPERLINK l _Toc260741118 6.2 发酵车间布置设计的内容 PAGEREF _Toc260741118 h 26 HYPERLINK l _Toc260741119 6.2.1 厂房的整体布置和轮廓设计 PAGEREF _Toc260741119 h 26 HYPERLINK l _Toc26074112

17、0 6.2.2 设备(shbi)的排列和布置 PAGEREF _Toc260741120 h 26 HYPERLINK l _Toc260741121 6.2.3 车间(chjin)附属工程设计 PAGEREF _Toc260741121 h 26 HYPERLINK l _Toc260741122 6.3 车间的主要(zhyo)设备布置 PAGEREF _Toc260741122 h 26 HYPERLINK l _Toc260741123 第7章 环境保护 PAGEREF _Toc260741123 h 28 HYPERLINK l _Toc260741124 7.1 主要设计依据 PAG

18、EREF _Toc260741124 h 28 HYPERLINK l _Toc260741125 7.2 啤酒生产中的大气污染 PAGEREF _Toc260741125 h 28 HYPERLINK l _Toc260741126 7.3 啤酒生产中的废水 PAGEREF _Toc260741126 h 28 HYPERLINK l _Toc260741127 7.3.1 啤酒厂工业废水的污染来源 PAGEREF _Toc260741127 h 28 HYPERLINK l _Toc260741128 7.3.2 废水处理方法29 HYPERLINK l _Toc260741129 7.4

19、 绿化29 HYPERLINK l _Toc260741130 第8章 节能及综合利用 PAGEREF _Toc260741130 h 30 HYPERLINK l _Toc260741131 8.1 概述 PAGEREF _Toc260741131 h 30 HYPERLINK l _Toc260741132 8.2 节能 PAGEREF _Toc260741132 h 30 HYPERLINK l _Toc260741133 8.2.1 工艺 PAGEREF _Toc260741133 h 30 HYPERLINK l _Toc260741134 8.2.2 建筑 PAGEREF _Toc

20、260741134 h 30 HYPERLINK l _Toc260741135 8.2.3 电气 PAGEREF _Toc260741135 h 30 HYPERLINK l _Toc260741136 8.2.4 给排水 PAGEREF _Toc260741136 h 30 HYPERLINK l _Toc260741137 8.3 计量 PAGEREF _Toc260741137 h 30 HYPERLINK l _Toc260741138 8.4 副产品的综合利用 PAGEREF _Toc260741138 h 30 HYPERLINK l _Toc260741139 结 论 PAGE

21、REF _Toc260741139 h 32 HYPERLINK l _Toc260741140 参考文献 PAGEREF _Toc260741140 h 33 HYPERLINK l _Toc260741141 附 录 PAGEREF _Toc260741141 h 34 HYPERLINK l _Toc260741142 致 谢 PAGEREF _Toc260741142 h 36黑龙江东方学院本科生毕业论文（设计）- PAGE 30 -第1章 绪 论1.1 啤酒行业(hngy)简介啤酒是以大麦和其它谷物为原料，并加少量酒花，采用制麦芽、糖化、发酵等其它工艺酿制而成的。是一种(y zhn)

22、含有少量酒精和充足二氧化碳、具有酒花香和爽口的苦味、营养丰富、风味独特的低度酿造酒1。我国啤酒的正规化生产，起源于十九世纪末。五六十年代，随着国家的经济的复苏和人民生活的改善，政府斥资兴建了一批啤酒厂，使我国的啤酒生产业初具规模。至八十年代，我国经济快速增长，啤酒产业也得了空前的发展，并迅速成为了一个(y )啤酒大国，啤酒的销量潜力巨大。啤酒品种不断增多，质量不断提高，满足了消费需求不断增长的需要。特别值得提出的是，随着人们生活水平的不断提高，近几年来，人们对中高档啤酒的需求量逐渐增大。冬天啤酒的销售量也逐年上升，啤酒销售的淡旺季逐渐缩小2。当前，虽然啤酒产量增长速度减缓，但发展前景依然十分广

23、阔。在2002年，中国成为世界第一啤酒大国，中国啤酒工业对国民经济建设将发挥更加重要的作用，并对世界啤酒工业产生越来越大的影响。1.2 生产规模 啤酒厂年产量为5万吨厂建设采取统一的规划布局，规范化建设，科学化管理，规模化生产，一体化经营，完全采用现代化企业管理模式将逐渐形成规模。本项目从立项到施工达产验收，共需2年。1.3 设计范围本设计包括设计说明书、图纸设计和车间平面布置说明。说明书主要由工艺流程、配方、物料和热量的衡算、设备计算、选型和设计图纸等。1.4 厂址的选择本厂根据工农结合、城乡结合、有利生产、方便生活的原则，选定厂址位于通河县镇北经济技术开发区。于该地建厂有以下好处：（1）该

24、地为农作物高产区，原料及辅料供应充足。（2）该地交通十分便利，对于产品的内销和出口运输都十分有利。（3）选厂址地形平坦、地形简单、整齐。（4）该厂靠近水源、电源，附近有热电厂。（5）该厂房建设在城市中心风向的下游以免污染城市空气。（6）工厂所排除的废物能够得到及时处理，有较大的排污空间3。1.5 项目实施的意义本设计采用合理的加工技术，大力的挖掘当地啤酒生产的潜力，有效促进了当地啤酒生产工业的兴起。同时合理地选择厂址，并根据销售状况，灵活调整生产能力，严格质量管理。开拓城市市场和农村市场，可以避免工厂的一些亏损情况，把该项目做好4。从总体(zngt)上看，本啤酒厂项目(xingm)的实施具备(

25、jbi)有良好的政策环境，产品结构符合国家的工业化调整政策，有利于加速地方的工业化进程。本项目有利地利用当地资源及能源，推动产业结构调整，并采用先进的加工技术进行生产，面向广大农村和城市市场，从而达到农业增收、企业增值、国家增税，促进地方经济发展的多重效益。本文主要设计小型啤酒厂糖化及发酵车间。第2章 设计说明书本项目的设计按照国家要求投资小、产出大、见效快的原则，尽可能使建筑设施、能源（水、电、汽）在设计时与治理三废、环保、消防同步进行。2.1 规模及生产方案设计项目：年产50000t11啤酒厂生产车间工艺设计设计规模：淡季日产100t,旺季日产：166t成品：11淡色啤酒2.2 产品质量及

26、标准（1）产品质量标准感官指标： 透明度 清凉透明，无明显悬浮物和沉淀物 浊度（保质期）/EBC单位 1.0 形态 泡沫洁白细腻，持久挂杯 泡持性/s 210s 色度/EBC单位 5.09.5 香气和口味 明显有酒花香气，口味纯正，爽口，酒体协调，无异香、异味理化指标： 酒精(jijng)含量/% 3.7 原麦汁浓度(nngd)/% 140.2 总酸含量(hnling)/0.1mLL-1 2.6 二氧化碳含量/% 0.4 双乙酰含量/mgL-1 0.13（2）产品卫生标准：卫生指标按GB2758执行产品用途：广泛用于食品及餐饮行业5。GB191 包装储运图示标志GB2758 发酵酒卫生标准GB

27、4544 啤酒瓶GB4789.14789.28 食品卫生检验方法 微生物学部分GB4928 啤酒实验方法GB5739 啤酒塑料周转箱GB6543 瓦楞纸箱GB10344 饮料酒标签标准GB4927-91 啤酒质量标准质量特征：富有洁白、细腻又持久的泡沫，悦目明快的色泽，酒液清凉，饮后有爽口和醇厚感6。第3章 工艺(gngy)流程(lichng)3.1 啤酒(pji)酿造工艺流程图图3-1 啤酒酿造工艺流程图3.2 工艺要点3.2.1 粉碎大米、麦芽在进行糊化和糖化前首先经过粉碎机粉碎，粉碎虽是简单的机械过程，但粉碎程度对糖化的生化变化，对麦汁的组成成分，对麦汁的过滤速度及原料的利用率都是非常重

28、要的。（1）粉碎使原料表面积增加，与水接触面积增加，糖化时间减少，收得率增加。（2）麦芽可粉碎成麦皮、粗粒、细粒、粗粉、细粉五个组分。（3）要求麦芽皮壳破而不碎，胚乳部分尽可能细一些。3.2.2 糖化、糊化糊化：大米粉碎后，加到糊化锅中，加入温水，在一定的温度下(45 )，淀粉在水中溶涨、分裂，形成均匀糊状溶液，制成液化完全的醪液，再加入糖化锅中与麦芽一起糖化。糖化：麦芽经过适当的粉碎后，加到糖化锅内，加入温水，在一定的温度下(50），利用麦芽本身的酶，将麦芽及大米中的淀粉水解成麦芽糖等糖类，将蛋白质分解成酵母易于发酵利用的氨基酸等营养物质，这一过程就是糖化过程。3.2.3 麦汁过滤(gul)

29、糖化结束(jish)后，将糖化醪液泵送到过滤机，把麦芽汁与麦糖分离出来，得到澄清的麦芽汁。（1）糖化(tnghu)工序结束后，意味着麦芽汁已经形成。采用过滤方法尽快将麦汁和麦糟分离。过滤的好坏，对麦汁的产量和质量有重要的影响。（2）麦汁过滤分为过滤和洗槽两个操作过程。（3）过滤的目的是获得清凉的麦汁和较高的麦汁收得率。（4）要求麦汁过滤速度正常，过滤应在规定时间内完成，麦汁低吸氧，具有正常的色、香、味。3.2.4 高温煮沸煮沸在煮沸锅中进行。使多余的水分蒸发，使麦芽汁浓缩到规定浓度；使酒花有效成分溶入麦汁中；赋予麦汁独特的酒气香气和爽口的苦味；使麦汁中可凝固蛋白质凝固析出，以提高啤酒的非生物稳

30、定性；破坏全部的酶活性，麦汁进行灭菌，以获得定型的麦汁。煮沸要求适当的煮沸温度，分批添加酒花，在预定煮沸时间内，使麦汁达到规定浓度，保持有明显酒花香味和柔和的苦味，以保证成品啤酒有光泽、风味好、稳定性高。煮沸时间7090min，麦汁的煮沸强度应达到8%10%。3.2.5 澄清冷却麦汁进入冷却器中冷却，冷却至10左右便接种啤酒酵母进行发酵。（1）麦汁煮沸定型后，必须立即进行冷却，使温度适合酵母发酵的需要。（2）要求冷却时间短，麦汁无细菌，并且不混浊，沉淀损失少，操作简单，可减少人力。（3）本工艺采用“下面”酵母发酵，因此麦汁温度应冷却至48。3.2.6 加入酵母发酵麦芽汁经过冷却后，加入啤酒酵母

31、和无菌空气，输送到发酵罐中，开始发酵。发酵主要是利用啤酒酵母将买芽汁中的买芽糖转化成酒精和二氧化碳，并产生各种风味物质，经过一定的发酵周期后，成为成熟的发酵液，也称“嫩啤酒”。用上面酵母的发酵温度1025，需时57天7-10。3.2.7 硅藻过滤发酵液成熟后，经过离心及多重过滤，去掉发酵液中的酵母、大分子的蛋白质，成为晶莹、清澈的酒精，再经巴氏灭菌制成熟啤酒，才可以进行罐装。3.2.8 包装成品啤酒包装是啤酒生产的最后过程，啤酒包装过程对啤酒质量和外观有直接影响，包装过程应尽量减少二氧化碳的损失和氧气的摄入。啤酒包装可根据市场需要选择各种包装形式，常见的有玻璃瓶装、易拉罐装及桶装11。第4章

32、工艺(gngy)计算4.1 工艺(gngy)技术指标及基础数据年产5万吨11淡色啤酒生产(shngchn)车间工艺设计表4-1 啤酒生产基础数据项目名称百分比（%）定额指标无水麦芽浸出率75无水大米浸出率95原料利用率98.5麦芽水分5大米水分10原料配比麦芽70大米30啤酒损失率（对热麦汁）冷却损失4发酵损失1装瓶损失2过滤损失0.5总损失7.5根据(gnj)表4-1的基础数据，首先进行100kg原料(yunlio)生产11淡色啤酒的物料计算(j sun)，然后进行100L 11淡色啤酒的物料衡算，最后进行5万吨/年啤酒厂糖化车间的物料平衡计算12。4.1.1 100kg原料的物料衡算100

33、kg原料（70%麦芽，30%大米）生产11淡色啤酒的物料衡算（1）热麦计算 根据表1可得到原料收得率分别为：麦芽收率为：0.75(100-5)100=71.25%大米收率为：0.95(100-10)100=85.5%混合原料收得率为：（0.771.25%+0.385.5%）98.5%=74.39%由上述可得100kg混合料原料可制得的11热麦汁量为：74.3911%=676.27(kg)查资料知11麦汁在20时的相对密度为1.044，而100的麦汁比20的麦汁体积增加1.04倍，故热麦汁（100）体积为： 676.271.0441.04=673.68(L) （2）冷麦汁量为：673.68(1-

34、0.04)=646.73(L)（3）发酵液量为：646.73(1-0.01)=640.26 (L)（4）过滤酒量为：640.26(1-0.005)=637.06 (L)（5）成品啤酒量为：637.06(1-0.02)=624.32(L)4.1.2 100L啤酒的物料衡算生产100L11淡色啤酒的物料衡算，根据上述衡算结果知，100kg混合原料可生产11淡色成品啤酒624.32L，故可得以下结果：（1）生产100L11淡色啤酒需耗混合原料量为：（100/624.32）100=16.02(kg)（2）麦芽耗用量为：16.0270%=11.21(kg)（3）大米耗用量为：16.02-11.21=4.

35、81(kg)（4）酒花耗用量：对浅色啤酒热麦汁中加入的酒花量为0.2 % 即每100升热麦汁添加0.2kg，故为：（673.68/624.32）1000.2%=0.22(kg)（5）热麦汁量为：（673.68/624.32）100=107.91 (L)（6）冷麦汁量为：（646.73/624.32）100=103.59(L)（7）湿糖化糟量 设湿麦芽糟水分含量为80%，则湿麦芽糟量为： 11.21(1-0.05)(1-0.75)/(1-0.8)=13.31(kg)0.05是麦芽水分含量，0.75是无水麦芽浸出率。湿大米糟量为：4.81(1-0.1)(1-0.95)/(1-0.8)=1.08(k

36、g)0.1为大米水分，0.95是大米无水浸出率。故湿糖化糟量为：13.31+1.08=14.39(kg)（8）酒花糟量 设麦汁煮沸过程干酒花浸出率为40%，且酒花糟水分含量为80%，则酒花糟量为：0.22(1-0.4)/(1-0.8)=0.66(kg)（9）发酵液量为： 100640.26/624.32=102.55(L)（10）过滤酒量为：100637.06/624.32=102.04(L)（11）成品啤酒量为: 102.04(1-0.02)=100 (L)（12）二氧化碳(r yng hu tn)量：11P的冷麦汁量103.59中浸出物：11%103.59=11.39 本设计中麦汁真正(z

37、hnzhng)发酵度为55%，则可发酵的浸出物量为11.3955%=6.26(L)4.1.3 每次糖化(tnghu)的物料衡算 50000t/a 11淡色啤酒每次糖化的物料衡算，生产的时间定为：4月至9月为生产的旺季，每天糖化8次，每个月生产28天，10月至次年3月为生产的淡季，每天糖化6次，每个月生产22天，则全年的总糖化次数为： 8286+6226=1344+924=2136次由以上设计中可得出100kg原料可得成品啤酒624.32（L），而11啤酒的密度为=1012kg/m3。则624.32L啤酒质量M=624.321.012=631.81kg 由此可得：年产5万吨啤酒所需的原料量为51

38、07100/631.81=7.92106kg（1）每次糖化的原料量为: 混合原料: 7.92106/2136=3707.9(kg) 麦芽: 3707.90.7=2595.53(kg) 大米: 3707.9-2595.53=1112.37(kg)（2）热麦汁量: (673.68/100)3707.9=24979.38(L)（3）冷麦汁量: (1-0.04)24979.38=23980.2(L)（4）湿麦糟量: (1-0.05)（1-0.75）/(1-0.8)2595.53=3082.19(kg)（5）湿米糟量: (1-0.1)(1-0.95)/(1-0.8)1112.37=250.28(kg)（

39、6）总麦糟量: 3082.19+250.28=3332.47(kg)（7）酒花用量: 0.2%24979.38=49.96(kg)（8）湿酒花糟量: (1-40%)/(1-80%）49.96=149.88(kg)（9）发酵液量： 23980.2（1-0.01）=23740.4（L）（10）过滤酒量： 23740.4（1-0.005）=23621.7（L）（11）成品酒量： 23621.7（1-0.02）=23149.27（L）把述的有关啤酒厂酿造车间的三项物料衡算计算结果，整理成物料衡算表4-2表4-2 啤酒酿造车间物料衡算表物料名称单位对100kg混合原料100L11度淡色啤酒糖化一次定额量

40、5万吨/年啤酒生产量混合原料Kg10016.023707.97.92106麦芽Kg7011.212595.535.544106大米Kg304.811112.372.38106酒花Kg1.40.2249.961.067105热麦汁L676.27107.9124979.385335107冷麦汁L646.73103.5923980.25122107湿糖化糟Kg89.8814.393332.477.12106湿酒花糟Kg4.20.66149.883.2105发酵液量Kg640.26102.5523740.45.071107过滤酒量L637.06102.0423621.75.046107成品酒量L624

41、.3210023149.274.945107备注：11淡色啤酒的密度为1012kg/m3，实际年产啤酒50043t。4.2 糖化(tnghu)车间的耗热量计算4.2.1 糖化(tnghu)和糊化用水耗热量Q1糊化锅加水量(shu lin)为： 式中，1112.37为糊化一次大米粉量，记为。1112.370.2为糊化锅加入的麦芽粉量（为大米量的20%），而糖化锅加水量为：式中，2373.06kg为糖化一次糖化锅投入的麦芽粉量，即)而2595.53为糖化一次麦芽定额量，记为。故糖化总用水量为： 自来水的平均温度取T1=18,而糖化配料用水温度T2=50,故耗热量为：4.2.2 糊化锅中米醪煮沸耗热

42、量Q220min70自来水18热水50t()大米粉1112.37kg麦芽粉222.47kg 20min麦芽2373.06kg 46.7 40min6360min7025min90 20min麦糟过滤糖化结束78 10010min麦汁煮沸锅回旋沉淀槽薄板换热器冷麦汁酒花酒花糟热凝固物冷凝固物 100 40min13min12min10min5min冷却90min煮沸强度10%料水比1:3.5料水比1:5发酵罐糊化锅糖化锅图4-1 糖化(tnghu)工艺流程简图由糖化(tnghu)工艺流程简图（图4-1）可知， 为米醪由初温即室温(sh wn)加热到煮沸100的耗热，为煮沸过程中蒸汽带走的热量，为

43、升温过程中的热损失。（1） 糊化锅内米醪由初温TO加热(ji r)至煮沸的耗热量 计算(j sun)米醪的比热容根据经验(jngyn)公式进行计算。式中 为含水百分率；为绝对谷物比热容，取。 米醪的初温设原料的初温为18，而热水为50，则 把上述结果代入中，得： （2） 煮沸过程蒸汽带出的热量Q22 设煮沸时间为40min，蒸发量为每小时5%，则蒸发水量为： 式中，I为100饱和气压下水的汽化潜热2257.2（3） 热损失Q23 米醪升温和第一次煮沸过程的热损失约为前两次的耗热量的15%，即： （4） 由上述结果得： 4.2.3 第二次煮沸前混合醪升温至70的好热量Q3（1）糖化锅中混合醪中的

44、麦醪已知麦芽初温为18，用50的热水配料，则麦醪温度为： （2）米醪的中间(zhngjin)温度根据热量衡算，按照(nzho)糖化工艺，来自糊化锅的煮沸的米醪与糖化锅中的麦醪混合后温度应为63，记为，故混合(hnh)前米醪先从100冷却到中间温度。且忽略热损失，米醪与麦醪混合前后的焓不变，则米醪的中间温度为：经第一次煮沸后米醪量为： 糖化锅的麦芽醪量为： 温度比煮沸温度降了18，自然冷却不能达到，故需添加一个薄板换热器。（3） 由上述结果得：4.2.4 第二次煮沸混合醪的耗热量Q4由糖化工艺流程可知： 为混合醪升温至沸腾所耗热量，为第二次煮沸过程蒸汽带走的热量，为热损失（1） 混合醪升温至沸腾

45、所耗热量Q41 根据工艺，糖化结束醪温为78，抽取混合醪的温度为70，则送到第二次煮沸的混合醪量为： 故 （2） 二次煮出过程蒸汽带走的热量煮沸时间为10min，蒸发强度5%，则蒸发水分量为： 式中，为煮沸温度下饱和蒸汽的焓（kJ/kg） 热损失Q43根据经验有：Q43=15%（Q41+Q42） 把上述(shngsh)结果代入公式得4.2.5 洗槽水耗热量Q5设洗槽水平均温度为80，每100kg原料(yunlio)用水450kg，则用水量为 4.2.6 麦汁煮沸过程(guchng)好热量Q6 为麦汁升温至沸点耗热量，为煮沸过程蒸发耗热量，为热损失。（1）麦汁升温至沸点耗热量由表2啤酒厂酿造车间

46、物料衡算表可知，100kg混合原料可得到676.27kg热麦汁，并设过滤完毕麦汁温度为70，则进入煮沸锅的麦汁量为： （2） 煮沸过程蒸发耗热量煮沸强度10%，时间1.5h，则蒸发水分为：故（3）热损失为 （4）把上述结果代入得出麦汁煮沸总耗热4.2.7 糖化一次总耗热量Q总 4.2.8 糖化一次耗用蒸汽量D使用表压0.3MPa的饱和蒸汽，,则：式中，为相应(xingyng)冷凝水的焓（561.47kJ/kg）；为蒸汽(zhn q)的热效率，取=95%。4.2.9 糖化(tnghu)过程每小时最大蒸汽耗热量Qmax在糖化过程各步骤中，麦汁煮沸耗热量为最大，且已知煮沸时间为90min热效率为95

47、%，故： 相应的最大蒸汽耗量为： 4.2.10 蒸汽单耗据设计，每年糖化次数为2136次，共生产啤酒50043t.年耗蒸汽总量为：每吨啤酒成品耗蒸汽（对糖化）：每昼夜耗蒸汽量（生产旺季算）为：最后，把上述结果列成热量消耗综合表，如表4-3所示表4-3 50000t/a啤酒糖化车间总热量衡算表名称规格（MPa）每吨消耗定额（kg）每小时最大用量（kg/h）每昼夜消耗量（kg/d）每年消耗量（kg/a）蒸汽0.3（表压）477419989480238911604.3 发酵车间耗冷量计算年产50000吨啤酒厂发酵车间耗冷量计算下面是应用普遍的锥形罐发酵工艺进行50000t/a啤酒厂发酵车间的耗冷量计

48、算。啤酒发酵工艺有上面发酵和下面发酵两大类，本设计采用目前我国应用最普遍的锥形罐发酵工艺进行5万t/a啤酒厂发酵车间的耗冷量计算13。冷却冷却至-1锥形灌发酵冷麦汁694热麦汁清酒灌过滤贮酒 图4-2 发酵工艺流程示意图工艺技术指标及基础数据年产11淡色啤酒5万吨旺季每天糖化8次，每个月生产28天，淡季每天糖化6次，每个月生产22天，则全年的总糖化次数为：8286+6226=1344+924=2136次。主发酵时间6天；4锅麦汁装1个锥形罐；11Bx麦汁比热容=4.0KJ/（kgK）；冷媒用15%酒精溶液，其比热容可视为=4.18 KJ/（kgK）； 麦芽糖化厌氧发酵热q=613.6kJ/kg

49、；麦汁发酵度55%。根据发酵车间耗冷性质，可分成工艺耗冷量和非工艺耗冷量两类，即：,-工业耗冷,-非工业耗冷。4.3.1 工艺(gngy)耗冷量（1） 麦汁冷却(lngqu)耗冷量Q1 采用一段式串联逆流式麦汁冷却方法(fngf)，使用的冷却介质为2的冷冻水，出口的温度为85。糖化车间送来的热麦汁温度为94，冷却至发酵起始温度6。根据表4-2啤酒生产物料衡算表，可知每糖化一次热麦汁24979.38L，而相应的麦汁密度为1044kg/m3,故麦汁量为：又知110 Bx麦汁比热容=4.0KJ/(Kgk),工艺要求在1h小时内完成冷却过程，则所耗冷量为：式中分别表示麦汁冷却前后温度（），冷却操作过程

50、时间（h）。根据设计结果，每个锥形发酵罐装4锅麦汁，则麦汁冷却每罐耗冷量为： 相应地冷冻介质（2的冷冻水）耗量为：式中，分别表示冷冻水的初温和终温（）,水的比热容KJ/（kgK）（2） 发酵耗冷量Q2 发酵期间发酵放热，假定麦汁固形物均为麦芽糖，而麦芽糖的厌氧发酵放热量为613.6kJ/kg。设发酵度为55%，则1L麦汁放热量为：根据物料衡算，每锅麦汁的冷麦汁量为23980.2L,则每个锥形罐发酵放热量为：由于工艺规定主发酵时间为6天，每天糖化8锅麦汁，并考虑到发酵放热不平衡，取系数1.5,忽略主发酵的升温，则发酵高温时期耗冷量为： 发酵后期发酵液降温耗冷主发酵后期，发酵后期，发酵液温度从6缓

51、降到-1。每天单罐降温耗冷量为：工艺要求此过程在2天内完成，则耗冷量为（麦汁每天装2个锥形罐）： 发酵总耗冷量 每罐发酵耗冷量 发酵(f jio)用冷媒耗（循环量）发酵(f jio)全过程冷却用稀酒精液作冷却介质，进出口温度为-8和0，故耗冷媒量为：（3） 酵母(jiom)洗涤用冷无菌水冷却的耗冷量Q3在锥形罐啤酒发酵过程，主发酵结束时要排放部分酵母，经洗涤活化后重复用于新麦汁的发酵，一般可重复使用57次。设湿酵母添加量为麦汁量的1%，且使用1的无菌水洗涤，洗涤无菌水量为酵母量的3倍。冷却前无菌水温30。用-8的酒精液作冷地介质。由上述条件，可得无菌水用量为： 每班无菌水用量：假设无菌水冷却操

52、作在2h小时内完成，则无菌水冷却耗量为：耗冷冻介质量为：式中，冷冻酒精液热交换前后的温度，分别为-8和0。每罐用于酵母洗涤的耗冷量：式中2-每班装罐2罐（4） 酵母培养耗冷量Q4根据工艺设计，每月需进行一次酵母纯培养，培养时间为12d，即288h。根据工厂实践，年产50000t啤酒酵母培养耗冷量为，则对应的年冷耗量为： 相应的高峰冷冻介质循环量为：（5） 发酵车间工艺耗冷量Qt综上计算，可算出发酵车间的工艺耗冷量为：4.3.2 非工艺耗冷量Qnt除了上述的发酵过程工艺耗冷量外，发酵罐外壁、运转机械、维护结构及管道等均会耗用或散失冷量，构成所谓的非工艺耗冷量，现分别介绍14-16。（1）露天锥形

53、罐冷量散失Q5锥形罐啤酒发酵工厂几乎都把发酵罐置天露天，由于太阳辐射，对流传热和热传导等造成冷量散失。通常，这部分的冷量由经验数据求取。根据经验，年产5万吨啤酒厂露天锥形罐的冷量散失在22000-50000kJ/t啤酒之间。故旺季每天耗冷量为：-旺季成品啤酒日产量(t)若白天日晒高峰(gofng)耗冷为平均每小时耗冷量的2倍，则高峰耗冷量为： 冷媒（-8稀酒精(jijng)）用量：（2）清酒罐、过滤机及管道(gundo)等散失冷量Q6因涉及的设备、管路很多，若按前面介绍的公式计算，十分繁杂，故啤酒厂设计时往往根据实验经验选取。通常，取。所以：冷媒（-8稀酒精）用量：将上述结果，整理后可得500

54、00t/a啤酒厂发酵车间冷量衡算表，如表4-4所示。表4-4 啤酒发酵车间冷量衡算表耗冷分类耗冷项目每小时耗冷量（kJ/h）冷媒用量（kg/h）每罐耗冷（kJ）年耗冷量（KJ）工艺耗冷量麦汁冷却917945626458367178241.961010发酵耗冷202625605968052983.63109无菌水冷却948552837948555.07107酵母培养6966720832006402.0108工艺总耗冷9546603438186172.3491010非工艺耗冷量锥形罐冷损7808932335246853582.502109管道等冷损11455923425852582342.8081

55、09非工艺总耗冷161412899435925.31109合计总耗冷11160731537622092.881010单耗575555kJ/t第5章 主要设备(shbi)选型及计算5.1 主要(zhyo)设备计算5.1.1 糖化(tnghu)锅糊化锅投料量=1112.37+222.47=1334.84（kg）糊化醪量=1334.845+1334.84=8009（kg）设糊化锅煮沸时，每小时蒸发5%的水分，操作时第一次煮沸40min，则蒸发量=80090.05（40/60）=267（kg）第一次煮沸的糊化醪量=8009-267=7742（kg）糖化醪量=2373.06+8305.71=10679（

56、kg）混合醪的量=10679+7742=18421（kg）糖化醪的密度为1065/m3则糖化锅有效容积设糖化锅充满系数为0.7则糖化锅的总容积其圆筒直径D与高度H之比为2：1即H=0.5D故取直径D=4m,H=2m5.1.2 糊化锅一般糊化锅的轮廓比例为取糊化锅的有效容积为糖化锅的1/2到2/3，因此取其体积为15m3。故取直径D=3.4m,H=1.7m5.1.3 煮沸锅按物料衡算，每次糖化物料总量糖化醪的密度为1065kg/m3，生产需要1.4的空余系数故所需容积：, D:H=2:1, ,故取直径D=4m,H=2m5.1.4 过滤(gul)槽由经验(jngyn)得,底面为1m2能容纳(rng

57、n)的麦芽量约为125250kg，一般计算取200kg。则 G200F,F=2595.53/200=12.98（m2）式中 G每次糖化所用的麦芽量，kg；F所需槽底的面积，m2。由经验得,底面为1m2能容纳麦芽200公斤,采用一个过滤槽,过滤槽将容纳糖化原料加一次洗糟水。 经计算,底面积13m2,底面半径1.8米，高2米，添充系数0.7。设计体积35 m3此设计为由底部进醪和麦汁集中中心排放的过滤槽。麦糟厚度0.3-0.4米。过滤槽底与筛板间距1.5cm,至少大于槽底管口直径的1/4。耕糟器器臂横梁距锅壁15cm,采用四臂式,臂间距15cm,共20个耕刀,刀长50cm。 底部有20个滤管和滤孔

58、,内径50mm。 半径1.8m,底厚0.01m,侧体厚0.008m,高1m。升气筒截面积为底面截面积1/50高5m ,直径0.56 m。升气筒体积1.3m3,锅体体积10m3，圆台体积2.5m3。底体积0.5 m3 (圆台与锅体夹角30)。5.1.5 回旋沉淀槽半径2.5 m，底厚0.01m，侧体厚0.008m，高4m，麦汁高2.7m，进口在0.9m处，出口有三：上1.8m 处，1.6m处，底一个。升气筒截面积为底面截面积1/47，高11m ，直径0.8 m。升气筒体积0.22 m3，锅体体积0.54 m3，圆台体积0.20 m3。球形底体积0.23 m3，(圆台与锅体夹角30)。5.1.6

59、发酵罐（1）罐大小的计算 每天糖化8次，每个发酵罐装4锅糖化液，故一次投入冷麦汁量为23980.24=95920.8L径高比，空余系数1.2。最后圆整取115m3的发酵罐体。故取直径D=4.2m,H=8.4m。（2）罐子个数的确定 设锥形发酵罐的发酵周期为17天。所以对罐体个数的最底要求： N=nt1=217+1=35（个），其中：n-每天装罐数,t-发酵周期,1-备用罐个数。发酵罐材料的选择本设备采用不锈钢制作。因为发酵罐里面所装的溶液是酸性的，而CIP清洗液中仅有碱性溶液，因此,选用材料必须耐酸耐碱耐腐蚀,所以选用不锈钢17-20。 5.1.7 清酒罐 年产50000t啤酒，由前物料衡算可

60、知，每锅麦汁过滤后得过滤酒23621.7L，则每天过滤酒的产量为23621.78=188973.6L 由于工艺要求，设有6个清酒罐，则每罐容积为：设装料系数 =0.8，则：188973.6/(0.86)=39369.5L。取径高比D：H=1：2，则有，D=2.9m。取D=3m,H=6m。5.1.8 CIP系统(xtng)设计思路CIP工艺的有效执行是发酵过程实现无菌酿造的前提和保证，为此CIP系统设计就显得尤为重要。CIP系统应在发酵车间生产设备确定之后，按照各种容器及管路的清洗要求、生产工艺及CIP制度。洗液罐是CIP系统配置的基础，其设计主要包括洗液罐的数量(shling)、容量。清洗液的